Урок биологии на тему "Генетические карты".

Урок биологии в 10 классе.

Тема: Генетические карты, принципы их построения

Материал к уроку.

     Генетическая карта сцепления (карта сцепления, генетическая карта) — одномерная схема взаиморасположения локусов генов (генетических маркеров) в группах сцепления (на индивидуальных хромосомах) данного организма с указанием расстояний между ними в парах нуклеотидов или в сантиморганах, установленных по частоте кроссинговера. Генетические карты сцепления правильно отражают порядок расположения генетических маркеров на хромосомах.

      Необходимо помнить, что в отсутствие кроссинговера все гены, находящиеся на индивидуальной хромосоме, передавались бы от родителей потомству вместе, поскольку они физически сцеплены друг с другом. Поэтому индивидуальные хромосомы образуют группы сцепления генов, и одной из первых задач построения генетических карт сцепления является отнесение исследуемого гена или последовательности нуклеотидов к конкретной группе сцепления.  Существование кроссинговера побудило Моргана разработать в 1911-1914 гг. принцип построения генетических карт хромосом. В основу этого принципа положено представление о расположении генов по длине хромосомы в линейном порядке. За единицу расстояния между двумя генами условились принимать 1 % перекреста между ними.  Допустим, что к одной группе сцепления относятся гены А и В. Между ними обнаружен перекрест в 10 %. Следовательно, гены А и В находятся на расстоянии 10 единиц. Допустим далее, что к этой же группе сцепления относится ген С. Чтобы узнать его место в хромосоме, необходимо выяснить, какой процент перекреста он дает с обоими из двух уже известных генов.

      В результате сопоставления генетических и цитологических данных стало возможным построить цитологические карты хромосом. Это открытие подтверждает правильность тех принципов, которые были положены в основу построения генетических карт хромосом.

     В простейшем виде карта генома представляет собой линию, по всей длине которой расположены различные ориентиры, помеченные буквами и цифрами, дающие возможность исследователю идентифицировать отдельные признаки.

     Существует два типа генетических карт: карты генетического сцепления, физические карты. Карты генетического сцепления показывают порядок расположения генов на хромосоме и относительные расстояния между ними. Впервые такую карту составили в начале ХХ в. в лаборатории Колумбийского университета, возглавляемой Томасом Г. Морганом. Объектом этих классических генетических исследований были избраны плодовые мушки, мелкие размеры и неприхотливость которых позволяли проводить эксперименты с сотнями мух. Кроме того, они быстро размножались и оказались чрезвычайно плодовитыми - новое поколение появлялось через каждые 12 суток, и самка откладывала до 1 000 яичек. Плодовые мушки имеют 4 пары хромосом, включая пару половых. Морган заметил, что если самца с белыми глазами скрестить с красноглазой самкой, то у потомства глаза будут красными; но при скрещивании потомства друг с другом «белоглазость» проявляется вновь, но только у самцов. Морган сделал вывод, что этот признак и другие «ограниченные полом» признаки, например, дальтонизм у людей, который поражает только мужчин, должны располагаться на Х-хромосоме. Это была первая мутация, связанная с определенной хромосомой. В течение нескольких последующих лет были идентифицированы более 40 мутаций у плодовых мушек, часть из которых оказались сцепленными друг с другом.

      Итак, гены сцепленных признаков расположены на одной хромосоме. Пользуясь полученными результатами, сотрудники лаборатории Моргана построили первую карту Х-хромосомы плодовой мушки. карт.

Примерный вид первой генетической карты, показывающей расположение пяти признаков на хромосоме плодовой мушки Карты Моргана.

   Итак, генетическая карта — это схематическое изображение относительного расположения генов одной группы сцепления. Для построения генетических карт любого вида необходимо соблюдение двух принципов:

•число групп сцепления должно соответствовать гаплоидному числу хромосом;

• гены должны располагаться по хромосоме упорядоченно в линейном порядке, что не должно противоречить хромосомной теории наследования.

     Локализация генов на карте осуществляется последовательным учетом частот кроссинговера между близко расположенными генами. Это дает возможность определить последовательность расположения генов. Цифры (сМ - сантиморганиды) на карте выражают расстояние каждого из них от гена, являющегося первым в линейном ряду.  

Обязательно при решении задач помним, что расстояние между генами на генетической карте определяют по частоте кроссинговера между ними.

Основные этапы решения задач

1. Внимательно прочтите условие задачи. Используя генетическую символику, запишите ее условие, указав пары генов и расстояния между ними или расщепление потомства.

2. Если в задаче дано расщепление потомства, определите расстояние между генами. Помните, что между хромосомами может происходить как одинарный, так и множественный кроссинговер. Для этого  определите, какие особи являются кроссоверными, а какие — некроссоверными. Помните, что количество кроссоверных особей всегда больше, чем некроссоверных. Определите, между какими генами произошел кроссин­говер и каково количество кроссоверных особей по этой паре генов. Определите частоту кроссинговера между генами.

3. Нарисуйте прямую линию, условно показывающую участок хромосомы. Помните, что гены в хромосоме располагаются линейно. При составлении карты старайтесь соблюдать масштаб.

4.  Определите крайние гены и нанесите их на карту.  Помните, что: чем больше процент кроссинговера, тем дальше отстоят друг от друга гены в хромосоме.

5. Проанализируйте расположение других генов и нанесите их на карту.

6.Дайте ответ на вопрос задачи.

РАЗБЕРЕМ   НЕСКОЛЬКО   ПРИМЕРОВ

Задача 1. Гены А, В, С находятся в одной группе сцепления. Между генами А и В происходит кроссинговер с частотой 7,4%. А между генами В и С – с частотой 2,9%. Определите взаиморасположение генов А, В и С, если расстояние между генами А и С равняется 10,3% единиц кроссинговера.

Решение

Помним, что 1 морганида=1% кроссинговера. Если расстояние между генами А и В равняется 7,4М, между генами В и С – 2,9М, а между генами А и С – 10,3 М (что составляет сумму 7,4М и 2,9М), значит гены расположены в следующем порядке: АВС

Задача № 2.

Гены А, В и С находятся в одной группе сцепления. Между генами А и В кроссинговер происходит с частотой 9%, а между генами В и С – с частотой 8%. Определить взаиморасположение генов А, В и С, если расстояние между генами А и С равняется 17% единиц кроссинговера.

Эти расстояния всегда указаны в вашей задаче, это три числа: 17%,9% и 8%.

Первая ваша задача выбрать самое большое из них. Конечно 17%

Вторая ваша задача – проверить, что сумма двух других равняется самому большому (9+8=17).

Берем самое большое расстояние и эти два гена, рисуем по краям линии, представляющие собой часть хромосомы. Следовательно, средний ген расположен между ними.

Все сделано, картирование участка проведено.

Задача № 3.

Анализ результатов нарушения сцепленного наследования генов позволяет определить последовательность расположения генов в хромосоме и составить генетические карты. Результаты многочисленных скрещиваний мух дрозофил показали, что частота нарушения сцепления между генами А и В составляет 5%, между генами А и С — 11%, между генами С и В — 6%. Перерисуйте предложенную схему фрагмента хромосомы на лист ответа, отметьте на ней взаимное расположение генов А, В, С и укажите расстояние между ними. Какая величина принята за единицу расстояния между генами? Как она называется?

Ответ:

за единицу расстояния между генами принят 1% кроссинговера, эта величина названа морганидой.

Урок биологии в 10 классе.

Тема: Генетические карты, принципы их построения

Материал к уроку.

     Генетическая карта сцепления (карта сцепления, генетическая карта) — одномерная схема взаиморасположения локусов генов (генетических маркеров) в группах сцепления (на индивидуальных хромосомах) данного организма с указанием расстояний между ними в парах нуклеотидов или в сантиморганах, установленных по частоте кроссинговера. Генетические карты сцепления правильно отражают порядок расположения генетических маркеров на хромосомах.

      Необходимо помнить, что в отсутствие кроссинговера все гены, находящиеся на индивидуальной хромосоме, передавались бы от родителей потомству вместе, поскольку они физически сцеплены друг с другом. Поэтому индивидуальные хромосомы образуют группы сцепления генов, и одной из первых задач построения генетических карт сцепления является отнесение исследуемого гена или последовательности нуклеотидов к конкретной группе сцепления.  Существование кроссинговера побудило Моргана разработать в 1911-1914 гг. принцип построения генетических карт хромосом. В основу этого принципа положено представление о расположении генов по длине хромосомы в линейном порядке. За единицу расстояния между двумя генами условились принимать 1 % перекреста между ними.  Допустим, что к одной группе сцепления относятся гены А и В. Между ними обнаружен перекрест в 10 %. Следовательно, гены А и В находятся на расстоянии 10 единиц. Допустим далее, что к этой же группе сцепления относится ген С. Чтобы узнать его место в хромосоме, необходимо выяснить, какой процент перекреста он дает с обоими из двух уже известных генов.

      В результате сопоставления генетических и цитологических данных стало возможным построить цитологические карты хромосом. Это открытие подтверждает правильность тех принципов, которые были положены в основу построения генетических карт хромосом.

     В простейшем виде карта генома представляет собой линию, по всей длине которой расположены различные ориентиры, помеченные буквами и цифрами, дающие возможность исследователю идентифицировать отдельные признаки.

     Существует два типа генетических карт: карты генетического сцепления, физические карты. Карты генетического сцепления показывают порядок расположения генов на хромосоме и относительные расстояния между ними. Впервые такую карту составили в начале ХХ в. в лаборатории Колумбийского университета, возглавляемой Томасом Г. Морганом. Объектом этих классических генетических исследований были избраны плодовые мушки, мелкие размеры и неприхотливость которых позволяли проводить эксперименты с сотнями мух. Кроме того, они быстро размножались и оказались чрезвычайно плодовитыми - новое поколение появлялось через каждые 12 суток, и самка откладывала до 1 000 яичек. Плодовые мушки имеют 4 пары хромосом, включая пару половых. Морган заметил, что если самца с белыми глазами скрестить с красноглазой самкой, то у потомства глаза будут красными; но при скрещивании потомства друг с другом «белоглазость» проявляется вновь, но только у самцов. Морган сделал вывод, что этот признак и другие «ограниченные полом» признаки, например, дальтонизм у людей, который поражает только мужчин, должны располагаться на Х-хромосоме. Это была первая мутация, связанная с определенной хромосомой. В течение нескольких последующих лет были идентифицированы более 40 мутаций у плодовых мушек, часть из которых оказались сцепленными друг с другом.

      Итак, гены сцепленных признаков расположены на одной хромосоме. Пользуясь полученными результатами, сотрудники лаборатории Моргана построили первую карту Х-хромосомы плодовой мушки. карт.

Примерный вид первой генетической карты, показывающей расположение пяти признаков на хромосоме плодовой мушки Карты Моргана.

   Итак, генетическая карта — это схематическое изображение относительного расположения генов одной группы сцепления. Для построения генетических карт любого вида необходимо соблюдение двух принципов:

•число групп сцепления должно соответствовать гаплоидному числу хромосом;

• гены должны располагаться по хромосоме упорядоченно в линейном порядке, что не должно противоречить хромосомной теории наследования.

     Локализация генов на карте осуществляется последовательным учетом частот кроссинговера между близко расположенными генами. Это дает возможность определить последовательность расположения генов. Цифры (сМ - сантиморганиды) на карте выражают расстояние каждого из них от гена, являющегося первым в линейном ряду.  

Обязательно при решении задач помним, что расстояние между генами на генетической карте определяют по частоте кроссинговера между ними.

Основные этапы решения задач

1. Внимательно прочтите условие задачи. Используя генетическую символику, запишите ее условие, указав пары генов и расстояния между ними или расщепление потомства.

2. Если в задаче дано расщепление потомства, определите расстояние между генами. Помните, что между хромосомами может происходить как одинарный, так и множественный кроссинговер. Для этого  определите, какие особи являются кроссоверными, а какие — некроссоверными. Помните, что количество кроссоверных особей всегда больше, чем некроссоверных. Определите, между какими генами произошел кроссин­говер и каково количество кроссоверных особей по этой паре генов. Определите частоту кроссинговера между генами.

3. Нарисуйте прямую линию, условно показывающую участок хромосомы. Помните, что гены в хромосоме располагаются линейно. При составлении карты старайтесь соблюдать масштаб.

4.  Определите крайние гены и нанесите их на карту.  Помните, что: чем больше процент кроссинговера, тем дальше отстоят друг от друга гены в хромосоме.

5. Проанализируйте расположение других генов и нанесите их на карту.

6.Дайте ответ на вопрос задачи.

РАЗБЕРЕМ   НЕСКОЛЬКО   ПРИМЕРОВ

Задача 1. Гены А, В, С находятся в одной группе сцепления. Между генами А и В происходит кроссинговер с частотой 7,4%. А между генами В и С – с частотой 2,9%. Определите взаиморасположение генов А, В и С, если расстояние между генами А и С равняется 10,3% единиц кроссинговера.

Решение

Помним, что 1 морганида=1% кроссинговера. Если расстояние между генами А и В равняется 7,4М, между генами В и С – 2,9М, а между генами А и С – 10,3 М (что составляет сумму 7,4М и 2,9М), значит гены расположены в следующем порядке: АВС

Задача № 2.

Гены А, В и С находятся в одной группе сцепления. Между генами А и В кроссинговер происходит с частотой 9%, а между генами В и С – с частотой 8%. Определить взаиморасположение генов А, В и С, если расстояние между генами А и С равняется 17% единиц кроссинговера.

Эти расстояния всегда указаны в вашей задаче, это три числа: 17%,9% и 8%.

Первая ваша задача выбрать самое большое из них. Конечно 17%

Вторая ваша задача – проверить, что сумма двух других равняется самому большому (9+8=17).

Берем самое большое расстояние и эти два гена, рисуем по краям линии, представляющие собой часть хромосомы. Следовательно, средний ген расположен между ними.

Все сделано, картирование участка проведено.

Задача № 3.

Анализ результатов нарушения сцепленного наследования генов позволяет определить последовательность расположения генов в хромосоме и составить генетические карты. Результаты многочисленных скрещиваний мух дрозофил показали, что частота нарушения сцепления между генами А и В составляет 5%, между генами А и С — 11%, между генами С и В — 6%. Перерисуйте предложенную схему фрагмента хромосомы на лист ответа, отметьте на ней взаимное расположение генов А, В, С и укажите расстояние между ними. Какая величина принята за единицу расстояния между генами? Как она называется?

Ответ:

за единицу расстояния между генами принят 1% кроссинговера, эта величина названа морганидой.