«Биология». Я, Кузьмина Ирина Викторовна, кандидат технических наук с большим опытом преподавания в высшей школе, обобщила полезную для Вас информацию. - презентация

1

2 «Биология». Я, Кузьмина Ирина Викторовна, кандидат технических наук с большим опытом преподавания в высшей школе, обобщила полезную для Вас информацию по дисциплине «Биология».

3 Справочная таблица Вернемся к … Esc

4 Инструаакция по использованию интерфейса Основы учения о наследственности и изменчивости.Основы учения о наследственности и изменчивости. Закономерности изменчивости. Основы селекции растений, животных и микроорганизмов. Законы Менделя. 1 закон. Принцип неполного доминирования. 2 закон. 3 закон. Практическая работа 1 «Составление простейших схем моногибридного и дигибридного скрещивания».Закономерности изменчивости. Основы селекции растений, животных и микроорганизмов.Законы Менделя.1 закон. Принцип неполного доминирования.2 закон.3 закон.Практическая работа 1 «Составление простейших схем моногибридного и дигибридного скрещивания». Использованные источники.

5 Основы учения о наследственности и изменчивости

6 Наследственность изменчивость Наследственность и изменчивость – два взаимосвязанных основных свойства всех живых организмов. Наследственность Наследственность – это свойство организмов при любых формах размножения сохранять свои видовые, сортовые и породные, а частично и индивидуальные особенности. При этом, как видно из материалов предыдущей главы, свойство это реализуется через очень сложный многоступенчатый процесс индивидуального развития организмов в каждом поколении.

7 Родительское и дочернее поколения материально связаны между собой или половыми клетками при половом размножении, или спорами и почками при бесполом и вегетативном размножении. Значит именно через эти «материальные мостики» осуществляется передача наследственной информации из поколения в поколение. При этом сами «мостики» (например, половые клетки при половом размножении) не похожи ни на те организмы, которые их образовали, ни на те, которые из них возникнут.

8 Вопросы о том, как и через какие клеточные структуры передается наследственная информация из поколения в поколение, как в ходе индивидуального развития эта наследственная информация реализуется в конкретные признаки и свойства развивающегося организма, являются центральными в генетике.

9 Изменчивость Изменчивость выражается в том, что в любом поколении отдельные особи чем-то отличаются и друг от друга, и от своих родителей. Происходит это потому, что свойства и признаки каждого организма есть сложный результат двух причин: наследственной информации, полученной от родителей, и конкретных условий внешней среды, в которых шло индивидуальное развитие каждого организма. Эти условия никогда не бывают одинаковыми даже для одно- пометных животных или для растений, выросших из семян одного плода.

10 генотип фенотип Поэтому и развивающиеся в разных условиях среды организмы оказываются в чем-то различными, т. е. проявляют свойство изменчивости. Чем значительнее различия в условиях, тем резче будет выражена изменчивость организмов. Сказанное о наследственности и изменчивости позволяет охарактеризовать два генетических понятия – генотип и фенотип.

11 Генотип род генотип Генотип (от греч. genos – род, происхождение и typos – отпечаток, образец), генетическая, наследственная конституция любого организма; совокупность всех структурно-функциональных элементов ДНК организма; элемент биологического разнообразия. В узком смысле генотип – совокупность аллелей гена или группы генов, контролирующих анализируемый признак у данного организма.

12 Алле́ли Алле́ли (от греч. λλήλων – друг друга, взаимно) – различные формы одного и того же гена, расположенные в одинаковых участках (локусах) гомологичных хромосом и определяющие альтернативные варианты развития одного и того же признака.

13 генотип Термин генотип предложен В. Иогансеном в 1909 г. В индивидуальном развитии генотип во взаимодействии с окружающей средой определяет возможные пути развития организма, особенности его строения и жизнедеятельности. Совокупность генотипов особей образуют генофонд.

14 типов изменчивости Различают несколько типов изменчивости: наследственную (генотипическую) и ненаследственную (фенотипическую, паратипическую); индивидуальную (различие между отдельными особями) и групповую (между группами особей, например, различными популяциями данного вида). Групповая изменчивость является производной от индивидуальной; качественную и количественную; направленную и ненаправленную.

15 Изменчивость окраски у большого придорожного слизня Limax maximus («Limax maximus variability» участника John William Taylor ( ; UK) - Taylor J. W. (7 November) part 8, pages Monograph of the land and freshwater Mollusca of the British Isles. Testacellidae. Limacidae. Arionidae. Taylor Brothers, Leeds. page plate VI. (after page 46). Cropped and retouched by User:Snek01).

16 Организм, в зависимости от условий, может меняться довольно сильно, но всему есть пределы. Эти пределы определяются генотипом – как бы белый человек ни загорал, чернокожим он не станет… Модификационная изменчивость Модификационная изменчивость – способность организмов к изменению в определенных пределах своих фенотипических характеристик под влиянием факторов окружающей среды. Изменение генотипа организма при этом не происходит.

17 Основные закономерности модификационной изменчивости Основные закономерности модификационной изменчивости: не передается по наследству (в лесах нашей страны большинство зайцев на зиму меняют окраску: становятся зайцами – беляками; по наследству этот признак не передается – у серого зайца не рождаются белые зайчата); изменяются условия – изменяется (исчезает) и признак (после приезда с юга загар постепенно уходит, заяц–беляк летом опять серый). норма реакции пределы вариаций признака – норма реакции – заложены в генотипе (рыжим заяц не станет, как бы не менялись условия, да и человек не станет чернокожим от обильного загорания на солнце).

18 Пределы модификационной нормой реакции норма реакции Пределы модификационной изменчивости какого либо признака называется нормой реакции. Наследуется не сам признак, а способность проявлять этот признак в определенных условиях, т.е. наследуется норма реакции на внешние условия.

19 чем важнее признак, тем уже норма реакции, цвет белого медведя подразумевает определенную маскировку на снегу. Весной шерсть заметно желтеет, но при этом рыжим медведь никогда не бывает – диапазон изменения цвета достаточно узкий; модификационная массовая модификационная изменчивость распространяется на всю популяцию, т.е. она массовая.

20 Статистические закономерности модификационной изменчивости

21 Для расчета среднего значения данного признака используют формулу: М = (v )/n М = (v )/n, где М – средняя величина признака; v v – варианта; – частота встречаемости; n n – количество вариантов. модификационной Знание закономерностей модификационной изменчивости необходимо для предвидения и планирования степени выраженности многих признаков организмов в зависимости от условий внешней среды.

22 Модификационная Модификационная изменчивость водяного лютика: строение надводных и подводных листьев различно Неопределенная Неопределенная изменчивость бобовых растений

23 генотипическая, мутационная изменчивость генотипе Наследственная (генотипическая, мутационная) изменчивость обусловлена изменениями в генотипе. Это может быть вызвано какими-то изменениями в генах и хромосомах, может быть следствием изменения даже количества хромосом.

24 Комбинативная изменчивость Комбинативная изменчивость – это тоже изменение генотипа, но это скорее новая комбинация хромосом, новое сочетание генов – это происходит при половом размножении. Новый организм – это комбинация двух родительских организмов. комбинативной Основные закономерности комбинативной изменчивости: передается по наследству; признак не изменяется, даже если внешние условия изменяются и передается по наследству своя норма реакции.

25

26

27 Селе́аакция Селе́аакция (лат. selectio – выбирать) – наука о методах создания новых и улучшении существующих пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов, с полезными для человека свойствами. Селекцией называют также отрасль сельского хозяйства, занимающуюся выведением новых сортов и гибридов сельскохозяйственных культур и пород животных.

28 Первоначально в основе селекции лежал искусственный отбор, когда человек отбирает растения или животных с интересующими его признаками. До XVI–XVII веков отбор происходил бессознательно: то есть человек, например, отбирал для посева лучшие, самые крупные семена пшеницы, не задумываясь о том, что он изменяет растения в нужном ему направлении.

29 Только в последнее столетие человек, ещё не зная законов генетики, стал использовать отбор сознательно или целенаправленно, скрещивая те растения, которые удовлетворяли его в наибольшей степени. методом отбора не Однако методом отбора человек не может получить принципиально новых свойств у разводимых организмов, так как при отборе можно выделить только те генотипы, которые уже существуют в популяции.

30 новых пород сортов Для получения новых пород и сортов животных и растений применяют гибридизацию, скрещивая растения с желательными признаками и в дальнейшем отбирая из потомства те особи, у которых полезные свойства выражены наиболее сильно. Например, один сорт пшеницы отличается прочным стволом и устойчив к полеганию, а сорт с тонкой соломиной не заражается стеблевой ржавчиной. При скрещивании растений из двух сортов в потомстве возникают различные комбинации признаков. Но отбирают именно те растения, которые одновременно имеют прочную соломину и не болеют стеблевой ржавчиной. Так создается новый сорт.

31 классической генетики Принципы передачи наследственных признаков от родительских организмов к их потомкам, вытекают из экспериментов Грегора Менделя. Эти принципы послужили основой для классической генетики и впоследствии были объяснены как следствие молекулярных механизмов наследственности. Хотя в русскоязычных учебниках обычно описывают три закона, «первый закон» не был открыт Менделем. Особое значение из открытых Менделем закономерностей имеет «гипотеза чистоты гамет».

32 Мендель изучал, как наследуются отдельные признаки. Из всех признаков он выбрал только альтернативные – такие, которые имели у его сортов два чётко различающихся варианта (семена либо гладкие, либо морщинистые; промежуточных вариантов не бывает). Такое сознательное сужение задачи исследования позволило чётко установить общие закономер- ности наследования.

33 Мендель спланировал и провёл масштабный эксперимент. Им было получено от семеноводческих фирм 34 сорта гороха, из которых он отобрал 22 «чистых» (не дающих расщепления по изучаемым признакам при самоопылении) сорта. Затем он проводил искусственную гибридизацию сортов, а полученные гибриды скрещивал между собой. Он изучил наследование семи признаков, изучив в общей сложности около гибридов второго поколения. Эксперимент облегчался удачным выбором объекта: горох в норме – самоопылитель, но на нём легко проводить искусственную гибридизацию.

34 Мендель точные количественные методы Мендель одним из первых в биологии использовал точные количественные методы для анализа данных. На основе знания теории вероятностей он понял необходимость анализа большого числа скрещиваний для устранения роли случайных отклонений.

35 доминированием Проявление у гибридов признака только одного из родителей Мендель назвал доминированием. Закон единообразия гибридов первого поколенияпервый закон Менделя первое поколение гибридовF 1 Закон единообразия гибридов первого поколения (первый закон Менделя) – при скрещивании двух гомозиготных организмов, относящихся к разным чистым линиям и отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных проявлений признака, всё первое поколение гибридов (F 1 ) окажется единообразным и будет нести проявление признака одного из родителей. Р – родительское поколение

36 закон доминирования признаков Этот закон также известен как «закон доминирования признаков». Его формулировка основывается на понятии чистой линии относительно исследуемого признака – на современном языке это означает гомозиготность особей по этому признаку. Понятие гомозиготности было введено позднее У. Бэтсоном в 1902 году. Уильям Бэтсон (Бейтсон) (1861 – 1926)

37 неполного доминирования Некоторые противоположные признаки находятся не в отношении полного доминирования (когда один всегда подавляет другой у гетерозиготных особей), а в отношении неполного доминирования. Например, при скрещивании чистых линий львиного зева с пурпурными и белыми цветками особи первого поколения имеют розовые цветки.

38 При скрещивании чистых линий андалузских кур чёрной и белой окраски в первом поколении рождаются куры серой окраски. При неполном доминировании гетерозиготы имеют признаки, промежуточные между признаками рецессивной и доминантной гомозигот.

39 Закон расщеплениявторой фенотипу 3 красных 1 белый генотипуАА Аа Аааа Закон расщепления (второй закон Менделя) – при скрещивании двух гетерозиготных потомков первого поколения между собой, во втором поколении наблюдается расщепление в опре- деленном числовом отношении: по фенотипу 3:1 (например, 3 красных и 1 белый цветок), по генотипу 1:2:1 (например, АА, Аа, Аа, аа). аллелимоногибридное скрещивание Скрещиванием организмов двух чистых линий, различающихся по проявлениям одного изучаемого признака, за которые отвечают аллели одного гена, называется моногибридное скрещивание.

40 расщеплениемрасщепление Явление, при котором скрещивание гетерозиготных особей приводит к образованию потомства, часть которого несёт доминантный признак, а часть – рецессивный, называется расщеплением. Следовательно, расщепление – это распределение доминантных и рецессивных признаков среди потомства в определённом числовом соотношении. Рецессивный признак у гибридов первого поколения не исчезает, а только подавляется и проявляется во втором гибридном поколении.

41

42 Закон независимого наследованиятретий закон Менделя Закон независимого наследования (третий закон Менделя) – при скрещивании двух особей, отличающихся друг от друга по двум (и более) парам альтернативных признаков, гены и соответствующие им признаки наследуются независимо друг от друга и комбинируются во всех возможных сочетаниях (как и при моногибридном скрещивании).

43 гомозиготные Когда скрещивались гомозиготные растения, отличающиеся по нескольким признакам, таким как белые и пурпурные цветы и желтые или зелёные горошины, наследование каждого из признаков следовало первым двум законам, и в потомстве они комбинировались таким образом, как будто их наследование происходило независимо друг от друга. Первое поколение после скрещивания обладало доминантным фенотипом по всем признакам.

44 Во втором поколении наблюдалось расщепление фенотипов по формуле 9:3:3:1, то есть 9:16 были с пурпурными цветами и желтыми горошинами, 3:16 с белыми цветами и желтыми горошинами, 3:16 с пурпурными цветами и зелёными горошинами, 1:16 с белыми цветами и зелёными горошинами.

45 жгжг ААВВ – желтые гладкие (жг) семена зм зм aabb – зеленые морщинис- тые (зм) семена Фенотипы F 2 : 315 жг : 101 жм : 108 зг : 32 зм 9 : 3 : 3 : желтых : 133 зеленых = = 3,12 : гладких:133 морщинистых= = 2,97 : 1 А : а = 3 : 1 Соотношение А : а = 3 : 1 В : b= 3 : 1 В : b = 3 : 1

46

47

48 F1F1F1F1 F2F2F2F2 Р

49 Цель Цель – закрепить знания закономерностей наследования признаков, выявленные Менделем, продолжить формирование умений объяснять механизмы передачи признаков и свойств из поколения в поколение, а также возникновение отличий от родительских форм у потомков и научиться составлять простейшие схемы моно- и дигибридного скрещивания на основе предложенных данных.

50 Проверим, как Вы запомнили материал

51 Проверим, как Вы ответили: 1. Ген 8 1. Ген – элементарная единица наследственности (8) 2. Гене́тика 1 2. Гене́тика – наука о закономерностях наследственности и изменчивости (1) 3. Гомозигота 6 3. Гомозигота – клетка или организм, содержащие одинаковые аллели одного и того же гена (6) 4. Гетерозигота 7 4. Гетерозигота – клетка или организм, содержащие разные аллели одного и того же гена (7) 5. Доминантный признак 5. Доминантный признак – признак, проявляющийся у гибридов первого поколения (5). 6. Фенотип 3 6. Фенотип – совокупность всех признаков организма (3) 7. Генотип 2 7. Генотип – совокупность всех генов организма (2) 8. Рецессивный признак 4 8. Рецессивный признак – подавляемый признак у гибридов (4) 9. Алле́ли 9 9. Алле́ли – одно из возможных структурных состояний гена (9) 10. Г. Мендель Г. Мендель – основоположник генетики (10)

52 Р Р – родительские организмы; – женский пол; – мужской пол; – скрещивание; G (g) G (g) – гаметы, обводятся кружком (!); удобнее: кружком – яйцеклетки, кружком с хвостиком – сперматозоиды (спермии); гибриды гибриды – организмы, полученные от скрещивания особей с различными признаками; гибридное поколение гибридное поколение – совокупность гибридов, полученных от скрещивания особей с различными признаками; F 1 F 1 – первое поколение (дети); F 2 F 2 – второе поколение (внуки) – гибридные организмы скрещиваются между собой; F 3 F 3 – третье поколение (правнуки).

53 Условие генетической задачи Условие генетической задачи удобнее оформлять в виде таблицы: признака доминантногорецессивного желтый цвет зеленым желтого цвета доминантный аллельA зеленыйрецессивный аллель a За формирование признака отвечает ген, который существует в состоянии двух аллелей – доминантного и рецессивного. Из результатов менделевского скрещивания следует, что желтый цвет доминирует над зеленым, то есть можно смело внести в таблицу и обозначения аллелей гена, отвечающих за развитие альтернативных признаков: развитие желтого цвета определяет доминантный аллель гена A, зеленый – рецессивный аллель a.

54 зелеными гомозиготнойрецессивному aaжелтыми гомозиготнойдоминантномуAA Aa Генотип всегда содержит парное количество генов, следовательно, растение с зелеными семенами может иметь только один генотип – особи, гомозиготной по рецессивному признаку aa, растение с желтыми семенами может иметь два генотипа: особи, гомозиготной по доминантному признаку AA и гетерозиготы Aa.

55 самоопыляющееся растение горох гомозиготны чистыми линиями Для эксперимента Мендель брал самоопыляющееся растение – горох, из чего следует, что исходные растения не имели возможности приобрести «чужие» гены, т.е. были гомозиготны. Подобные растения принято называть чистыми линиями. По условию, Мендель скрещивал растения с желтыми и зелеными семенами, меняя окраску семян «мамы» и «папы», получая при этом одинаковые результаты, т.е. пол родительских особей не имеет значения, поэтому принимаем его произвольно. В схеме скрещивания указываем фенотипы родительских особей: желтыезеленые (фенотип) желтые зеленые РААаа Р (генотип) АА аа

56 гаметы Данными фенотипами обладают половозрелые особи, поэтому для получения потомства необходимы специализированные клетки – гаметы, содержащие гаплоидный набор хромосом, а значит и непарное число генов. Гаметы образуются в результате мейоза, при котором гомологичные хромосомы в норме не могут попасть в одну клетку.

57 правило чистоты гаметпри образовании половых клеток в каждую гамету попадает только один ген из каждой аллельной пары. Чистота гамет обеспечивается независимым расхожде- нием хромосом при мейозе На основании этого можно сформулировать правило чистоты гамет: при образовании половых клеток в каждую гамету попадает только один ген из каждой аллельной пары. Чистота гамет обеспечивается независимым расхожде- нием хромосом при мейозе. Используя это правило, записываем гаметы родительских особей: Р: АА аа G: А Ааа Знать заранее, какой из спермиев примет участие в оплодотворении данной яйцеклетки, невозможно. Поэтому рассматрим все возможные ситуации.

58 Постольку, поскольку родительские особи гомозиготны и из записи видно, что каждая из них образует только по одному сорту гамет, в любом случае при оплодотворении возможен только один результат: Аа F 1 : (генотип) Аа желтые (фенотип) желтые Итоговая схема Итоговая схема: желтыезеленые желтые зеленые Р: АА аа G: F 1 : Аа – 100% желтые А Ааа

59 правила единообразия гибридов первого поколения первый закон Менделя У нас получилась запись правила единообразия гибридов первого поколения (первый закон Менделя): гибриды первого поколения (F 1 ), полученные при скрещивании гомозиготных особей, однообразны по генотипу и фенотипу и обладают доминантным признаком.

60 Подобным образом анализируем продолжение эксперимента Менделя, в котором он скрещивает между собой гибриды первого поколения, обращая внимание на то, что гетерозиготы образуют несколько сортов гамет. Для удобства определения генотипов гибридов второго поколения используем решетку Пеннета, в которой по вертикали указываем гаметы «мамы», а по горизонтали – «папы»; в таблице указываем и фенотипы гибридов второго поколения. Запись принимает следующий вид: желтыежелтые желтые желтые Аа Аа Р(F 1 ): Аа Аа G: А а А а F 2 :

61 Из таблицы видно, что: расщепление 1:2:1 расщепление по генотипу: 1:2:1 (АА, Аа, Аа, аа) расщепление 3:1 расщепление по фенотипу: 3:1 (3 желтых: 1 зеленый) Закон расщепления второй закон Менделя Закон расщепления (второй закон Менделя): в потомстве (F 2 ), полученном при скрещивании гибридов первого поколения (F 1 ), наблюдается расщепление признаков в соотношении 3 к 1 (75 % гибридов второго поколения обладают доминант- ными и 25 % – рецессивными признаками). (Обратная формулировка: Если в потомстве наблюдается расщепление по фенотипу с соотношении 3:1, то родительские особи гетерозиготны по данному признаку). F2:F2:

62 Дигибридное скрещивание Результаты первого скрещивания позволяют сделать следующие выводы: доминантными признаками являются желтый цвет (это известно и из опыта Менделя на моногибридное скрещивание) и гладкая форма семян; родительские растения гомозиготны (обратное прочтение правила единообразия).

63 Запишем условие скрещивания: Схема скрещивания (с учетом правила чистоты гамет ): ж. гл. з. морщ. Р: ААВВ ааbb G: АВВ аb F 1 : АаBb – 100% желтые, гладкие семена

64 Продолжаем запись схемы скрещивания: ж. гл. ж. гл. Р(F 1 ): АаВb АаВb Скрещиваемые растения гетерозиготны, а гетерозиготы всегда образуют четное количество сортов гамет, равное 2n, где n – число «гетеро-» пар аллельных генов. В нашем случае n = 2, т.е. дигетерозигота образует 22 = 4 сорта гамет: АаВb АВ Аb аВ аb Так как генотипы особей идентичны, то и гаметы они образуют одинаковые – по 4 сорта.

65 Для определения генотипов и фенотипов второго поколения гибридов (т.е. результатов оплодотворения) используется решетка Пеннета: F2:F2:F2:F2: Расщепление Расщепление по фенотипу 9:3:3:1 9ААВВ : 3AАbb : 3aaBb : 1aabb У гибридов второго поколения появляются сочетания признаков, не встречающиеся ни у одного из предыдущих поколений.

66 Дигибридное скрещивание расщепленияпаре 2 третьего закона Менделя закона независимого наследования признаков Дигибридное скрещивание можно рассматри- вать как два независимо осуществляющихся моногибридных скрещивания, результаты которых как бы накладываются друг на друга; результаты расщепления по каждой паре альтернативных признаков происходит в соотношении 3:1 (примем во внимание, что (3:1) 2 = 9:3:3:1). Это и послужило выведению третьего закона Менделя (закона независимого наследования признаков): каждая пара признаков наследуется независимо от другой.

67 Доминантные и рецессивные признаки у человека

68 Пользуясь данной таблицей решете задачу по генетике.

69 Пользуясь таблицей и приведенными ниже схемами решете задачу по генетике. Описывая генопип, помните, что АА – гомозигота по доминантному признаку; Аа – гетерозигота; аа – гомозигота по рецессивному признаку

70 1. Константинов В.М. Общая биология: учебник для студ. образоват. учреждений сред. проф. Образования/ В.М. Константинов, А.Г. Рязанов, Е.О. Фадеева; под ред. В.М. Константинова – М., Беляев Д. К., Дымшиц Г.М., Кузнецова Л.Н. и др. Биология (базовый уровень). 10 класс. – М., Ионцева А.Ю. Биология. Весь школьный курс в схемах и таблицах. – М., Сивоглазов В. И., Агафонова И. Б., Захарова Е. Т. Биология. Общая биология: базовый уровень, 1011 класс. – М., Сухорукова Л. Н., Кучменко В. С., Иванова Т. В. Биология (базовый уровень). 10 – 11 класс. – М., 2014.

71 genetiki/nasledstvennost.html %81%D0%BB%D0%B5%D0%B4%D1%81%D1%8 2%D0%B2%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%BE% D1%81%D1%82%D1%8C 11.Bateson2_(cropped).jpg 12. organizmov/ %BD%D0%B5%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0% B0

72 14.Л.В. Бережная Лабораторной работы по биологии по теме «Составление простейших схем моногибридного и дигибридного скрещивания для специальности Программирование в компьютерных системах – Краснодар: Краснодарский техникум управления, информатизации и сервиса,

73