Слайд 1Преемственность наследственности в ряду поколений
Вегетативное размножение и значение митоза в
передаче наследственной информации
Половое размножение и значение мейоза в передаче наследственной
информации
Спорогенез и гаметогенез
Формирование мужских и женских половых клеток
Оплодотворение
Апомиксис, партенокарпия и партеноспермия
Слайд 2Вегетативное размножение
В основе размножения всех живых организмов лежит универсальный процесс
– деление клетки.
Виды вегетативного размножения растений – прививка, корневыми отпрысками,
укоренение черенков, отводками, отдельными почками, отдельными клетками и тканями.
При вегетативном размножении из группы соматических клеток путем многократного деления воспроизводится целый организм, который полностью походит на исходную особь
Слайд 3Митоз
В соматических клетках любого организма содержится полный набор хромосом, свойственный
данному виду и включающий всю наследственную программу
Передача наследственности из поколения
в поколение без изменения передается при вегетативном размножении благодаря клеточному делению, главным в котором является митоз – непрямое деление клеточного ядра
Слайд 4Стадии митоза
Митоз включает четыре стадии – профазу, метафазу, анафазу и
телофазу
Между двумя последовательными делениями ядро находится в стадии интерфазы
Главный процесс
и интерфазе – удвоение молекул ДНК или редупликация ДНК
Слайд 6Стадии митоза
Профаза – ядро заметно увеличивается, в нем заметны двойные
нити хромосом, скрепленные центромерой. Они сильно спирализуются и становятся видимыми
Метафаза
– хромосомы достигают максимальной спирализации и располагаются в центре ядра, образуя так званую метафазную пластинку
Слайд 7Стадии митоза
Анафаза – центромеры делятся и каждая из двух хроматид
отходит к противоположным полюсам клетки
Телофаза - хромосомы раскручиваются и превращаются
в хроматиновые нити. Образуется оболочка ядра и само ядро с ядрышком
Слайд 8Результат митоза
В результате митоза при росте организма вновь образующиеся соматические
клетки получают полный набор хромосом, содержащий наследственную программу.
При вегетативном размножении
из одной клетки с полным набором хромосом возникают две клетки с таким же набором хромосом
Благодаря этому сохраняется полная преемственность наследственности при вегетативном размножении
Слайд 11Половое размножение
При половом размножении организмы на определенном этапе своего развития
формируют специальные мужские и женские половые клетки, которые объединяясь образуют
исходную клетку - зиготу. Из зиготы в процессе клеточного деления формируется новый организм
Преимущества полового размножения – оно обеспечивает большую численность потомства; увеличивает наследственную изменчивость
Слайд 12Половое размножение
Половой процесс размножения предусматривает образование мужских и женских половых
клеток. Это специализированные клетки, которые содержат а два раза меньше
хромосом, т.е. гаплоидный набор.
В формировании половых клеток существенная роль принадлежит механизму, обеспечивающему уменьшение числа хромосом в этих клетках. Он заключается в особом типе клеточного деления, который называется мейозом.
Слайд 13Мейоз
Мейоз включает два последовательных деления ядра.
Первое заключается в уменьшении числа
хромосом вдвое и называется редукционным
Второе сходно с митозом и называется
эквационным
Слайд 14Стадии мейоза
В профазе I гомологичные хромосомы притягиваются друг к другу
и соединяются по всей длине, образуя биваленты. Этот процесс называется
конъюгацией гомологичных хромосом. Каждый бивалент состоит из четырех хроматид.
Очень часто несестринские хроматиды перекрещиваются между собой. В местах их перекреста могут происходить обмены генами. Это явление носит название кроссинговера.
Слайд 15Стадии мейоза
В метафазе I видны хромосомы, образующие веретено деления; с
полюса клетки можно рассмотреть биваленты и сосчитать их число. Гомологичные
хромосомы своими центромерами направлены к противоположным полюсам клетки
Слайд 16Стадии мейоза
В стадии анафазы I хромосомы расходятся к противоположным полюсам,
в результате чего их число в будущих дочерних ядрах уменьшается
вдвое. При этом очень важно , что отцовская и материнская хромосомы каждой гомологичной пары могут отходить к любому из двух полюсов, подчиняясь случаю. Каждая пара ведет себя независимо от других пар хромосом
Каждая хромосома остается двойной: сестринские хроматиды все это время держатся вместе благодаря общей центромере
Слайд 17Стадии мейоза
В телофазе I внутри клетки видны два ядра, более
мелкие по размеру, чем исходные с гаплоидным набором хромосом
В результате
первого редукционного деления образуются два ядра с половинным гаплоидным числом хромосом
Слайд 18Второе эквационное деление
При втором делении каждое дочернее ядро вновь делится,
но уже митотически, с сохранением во вновь образовавшихся дочерних ядрах
гаплоидных наборов хромосом
В итоге мейоза из одной материнской клетки с диплоидным набором хромосом образуются четыре клетки с половинным (гаплоидным) набором хромосом
Слайд 20Спорогенез и гаметогенез
Процесс формирования половых клеток подразделяется на два этапа:
первый
этап называется спорогенезом, он включает мейоз и заканчивается образованием гаплоидных
клеток – спор;
второй этап называется гаметогенезом, из спор через ряд митотических делений образуются зрелые половые клетки
Слайд 21Спорогенез и гаметогенез
Мужские половые клетки образуются в пыльцевых зернах -
микроспорах, поэтому процесс их образования складывается из микроспорогенеза и микрогаметогенеза.
Женские
половые клетки образуются в зародышевых мешках – макроспорах, поэтому процесс их образования складывается из макроспорогенеза и макрогаметогенеза
Слайд 22Формирование мужских половых клеток. Микроспорогенез.
В субэпидермальной ткани молодого пыльника обособляется
спорогенная ткань – археспорий
Каждая его клетка после ряда митотических делений
становится материнской
Материнская клетка проходит все стадии мейоза и каждая из них дает по четыре клетки с гаплоидным набором хромосом
Они располагаются вместе и называются тетрадами
Вскоре тетрады распадаются на отдельные клетки - микроспоры, у них образуется внутренняя и наружная оболочка. На этом микроспорогенез заканчивается
Слайд 23Микрогаметогенез
Ядро каждой микроспоры делится митотически и образуются две клетки: вегетативная
и генеративная
Вегетативная клетка больше не делится, она увеличивается в размерах
и накапливает питательные вещества, которые используются для вторичного деления генеративной клетки и роста пыльцевой трубочки
Генеративная клетка делится вторично и образуются две клетки, которые и являются зрелыми половыми клетками - спермиями
Слайд 24Формирование женских половых клеток. Макроспорогенез
В молодой семяпочке обособляется одна архиспориальная
клетка.
Архиспориальная клетка проходит все стадии мейоза, в результате которого образуется
тетрада гаплоидных клеток – спор.
В дальнейшем продолжает развиваться только одна из четырех клеток, остальные разрушаются
Слайд 25Макрогаметогенез у лиственных
Оставшаяся клетка растет, превращаясь в зародышевый мешок -
макроспору.
Ядро макроспоры делится трижды митотическим путем, образуя восемь наследственно одинаковых
гаплоидных ядер.
Эти ядра обособляются в отдельные клетки
Одна из них становится яйцеклеткой - женской половой клеткой
Две другие называются синергидами
Слайд 26Макрогаметогенез у лиственных
Еще две клетки объединяются своими ядрами и образуют
центральную клетку зародышевого мешка с диплоидным набором хромосом
Остальные три клетки
располагаются в другом конце зародышевого мешка и называются антиподами
Слайд 27Макрогаметогенез у хвойных
Оставшаяся одна из четырех клеток интенсивно делится митотически
и образует многоклеточный бесцветный эндосперм, содержащий запасные питательные вещества для
будущего зародыша
Следовательно, у хвойных эндосперм возникает до оплодотворения и не зависит от него. Его клетки содержат гаплоидный набор хромосом.
На вершине эндосперма, обращенной к пыльнику, формируются архегонии, которые имеют по одной яйцеклетке
Слайд 28Оплодотворение у лиственных
Оплодотворение или сингамия – процесс соединения гаплоидных мужской
и женской половых клеток и образование исходной клетки – зиготы
с диплоидным набором хромосом.
Зрелое пыльцевое зерно, попав на рыльце пестика, прорастает, образуется пыльцевая трубочка, которая проникает внутрь завязи.
Слайд 29Оплодотворение у лиственных
Пыльцевая трубочка достигает яйцевого аппарата – яйцеклетки и
двух синергид – и лопается.
Один из спермиев внедряется в яйцеклетку
и их ядра сливаются
Этот процесс является главным в оплодотворении у растений, так как в возникшей зиготе восстанавливается диплоидный набор хромосом.
Из зиготы развивается зародыш семени
Слайд 30Оплодотворение у лиственных
Второй спермий сливается с диплоидным ядром центральной клетки
зародышевого мешка.
В результате образуется триплоидный эндосперм
Процесс двойного оплодотворения был открыт
русским ученым С.Г. Новашиным в 1898 г и характерен только для лиственных.
Слайд 31Оплодотворение у хвойных
У хвойных зрелое пыльцевое зерно, попав на пыльцеход
семяпочки, прорастает пыльцевой трубочкой, которая растет по направлению к архегониям.
Достигнув
архегония, пыльцевая трубочка лопается и один из спермиев сливается с гаплоидным ядром яйцеклетки.
Происходит оплодотворение, возникает зигота, из которой развивается зародыш.
Зародыш со всех сторон окружен эндоспермом, который снабжает его питательными веществами при прорастании.
Слайд 32Результат оплодотворения
Таким образом, в результате оплодотворения осуществляется важное генетическое явление,
необходимое для существования вида – восстановление диплоидного набора хромосом, т.е.
парности гомологичных хромосом, и, следовательно, объединение в одном индивидууме наследственных свойств материнского и отцовского организмов.
Слайд 33Апомиксис
Апомиксис – развитие зародыша из неоплодотворенной яйцеклетки или из других
элементов зародышевого мешка
При апомиксисе в клетках зародыша будут находится лишь
материнские хромосомы, содержащие наследственную программу только материнского организма
Слайд 34Варианты апомиксиса
Партеногенез – возникновение зародыша из неоплодотворенной яйцеклетки
Апогамия – зародыш
образуется из синергиды или антиподы (апогамия бывает только у лиственных).
Апоспория
– в семяпочке отсутствует макроспорогенез, а зародышевый мешок развивается из вегетативной диплоидной клетки. Из диплоидной клетки развивается также зародыш.
Слайд 35Использование апомиксиса
Апомиксис используется для сохранения у потомства материнской наследственности, особенно
для тех пород, которые не размножаются вегетативным путем
Партенокарпия – образование
плодов без семян
Партеноспермия – образование семян без зародыша
Причина партенокарпии и партеноспермии – неблагоприятные погодные условия в период образования половых клеток или во время опыления
Слайд 36Закономерности наследования
Взаимодействие аллельных генов.
Взаимодействие неаллеламорфных генов.
Сцепленное наследование. Кроссинговер
Слайд 37Основные положения
Наследственные признаки обусловлены генами.
Гены – отдельные участки ДНК хромосом
Локус
– место расположения гена на хромосоме
В каждой паре гомологичных хромосом
содержатся два родственных гена, которые отвечают за развитие одного признака
Локусы родственных генов расположены в одинаковых местах гомологичных хромосом
Слайд 38Основные положения
Аллель – это один ген из пары находящийся в
сходном локусе и контролирующий развитие альтернативных признаков. Аллелем называется еще
форма состояния гена
Взаимодействие генов, находящихся в одинаковых локусах гомологичных хромосом, называется аллельным или аллеломорфным
Гомозиготный организм – имеющий в одном и том же локусе гомологичных хромосом одинаковые по характеру действия гены (АА, аа, ВВ, вв)
Гетерозиготный организм – имеющий в одном и том же локусе гомологичных хромосом разные по характеру действия гены (аллели) (Аа, Вв)
Слайд 39Формы взаимодействия аллельных генов
Полное доминирование
Неполное доминирование
Кодоминирование
Слайд 40Полное доминирование
Наблюдается когда закономерности наследования подчиняются законам Менделя, когда в
фенотипе гетерозигот присутствует продукт одного гена
При перекрестном опылении двух гомозиготных
особей с генами АА и аа в первом гибридном поколении все растения по фенотипу будут одинаковы, а по генотипу будут гетерозиготными т.е. иметь гены Аа.
Слайд 41Неполное доминирование
Фенотип гетерозигот имеет среднее значение.
При скрещивании белых и красных
цветков у львиного зева получаем розовые цветки.
Во втором гибридном
поколении идет расщепление: одно красноцветковое растение, два с розовыми цветками и одно с белыми цветками.
При этом наблюдается полное соответствие между фенотипом и генотипом – гомозиготы АА имеют красные цветки, гетерозиготы Аа – розовые и гомозиготы аа - белые
Слайд 42Кодоминирование
Взаимодействие аллельных генов, при котором у гетерозигот в фенотипе присутствует
продукт обоих генов
Примером кодоминирования является наследования у человека группы крови
систем АВО. Группа крови контролируется серией множественных аллелей одного гена. Три аллели формируют шесть генотипов ОО – первая, АА или АО – вторая, ВВ или ВО – третья, АВ – четвертая группа крови.
Слайд 43Взаимодействие неаллельных генов
Гены расположенные в разных локусах и ответственные за
проявление одного гена называются неаллельными
Плейотропия – множественное действие гена, когда
один ген ответственен за ряд фенотипических эффектов.
Полигенная детерминация – совместное действие нескольких генов на один признак.
Типы взаимодействия: комплементарность, эпистаз , полимерия, модификация
Слайд 44Комплементарность
Комплементарность. Комплементарные гены – обуславливающие при совместном сочетании новое фенотипическое
проявление признака.
Расщепление – 9:3:3:1, 9:7, 9:3:4, 9:6:1.
9:3:3:1 – каждый
доминантный ген имеет самостоятельное фенотипическое проявление, сочетание в генотипе этих двух генов обуславливает новое фенотипическое проявление, а их отсутствие – не дает развитие признака.
Слайд 45Комплементарность
Например – ген А обуславливает развитие голубой окраски оперения волнистых
попугайчиков, ген В – желтой, а попугайчики с генотипом А_В_
- имеет зеленую окраску, а с генотипом аавв – белую.
Слайд 46Комплементарность
9:7 – доминантные и рецессивные аллели комплементарных генов не имеют
самостоятельного фенотипического проявления.
Например, пурпурная окраска венчика цветка у душистого
горошка развивается только при совместном сочетании в генотипе доминантных генов А и В, во всех остальных случаях окраска отсутствует, и венчик оказывается белым.
Слайд 47Комплементарность
9:3:4 – доминантные и рецессивные аллели комплементарных генов имеют самостоятельное
фенотипическое проявление.
Например окраска у кроликов определяется двумя комплементарными генами: А
- наличие окраски, а – отсутствие, В - черная окраска, в- голубая окраска
Слайд 48Комплементарность
9:6:1 – сочетание доминантных аллелей комплементарных генов обеспечивает формирование одного
признака, сочетание рецессивных аллелей этих генов – другого, а наличие
в генотипе только одного из доминантных генов – третьего.
Например, тыквы с генотипом А_В_имеют дисковидную форму плода, с генотипом аавв – удлиненную, а с генотипом А_вв или ааВ_ - сферическую
Слайд 49Эпистаз
Эпистатическим называют такое взаимодействие неаллельных генов, при котором один из
них подавляет действие другого.
Ген, подавляющий действие другого неаллельного гена, называется
супрессором или ингибитором, и обозначается I или S. Подавляемый ген называется гипостатичным
Эпистаз может быть доминантным и рецессивным
Слайд 50Эпистаз
Доминантным эпистазом называют подавление действия гена доминантной аллелью другого гена.
Расщепление:
13:3 – наблюдается в том случае, если доминантная аллель эпистатического
гена не имеет своего фенотипического проявления, а лишь подавляет действие другого гена, в то время как его рецессивная аллель не влияет на проявление признака.
Слайд 51Эпистаз
Например – у некоторых пород кур наличие доминантного эпистатического гена
подавляет развитие окраски оперения, при его отсутствии куры окрашены
12:3:1 –
наблюдается в том случае, если гомозиготная по рецессивным признакам особь имеет особый фенотип.
Например – от скрещиавания двух гетерозиготных собак щенки с генотипом I_аа – имеют белую окраску, а с генотипом iiА_ - черную, а с генотипом iiаа - коричневую
Слайд 52Рецессивный эпистаз
Взаимодействие неаллельных генов, при котором рецессивная аллель эпистатического гена
в гомозиготном состоянии подавляет действие другого гена.
При одинарном рецессивном эпистазе
рецессивная аллель одного гена подавляет действие другого (аа подавляет В_).
При двойном – рецессивная аллель каждого гена в гомозиготном состоянии подавляет действие доминантной аллели (аа подавляет В_, вв подавляет А_).
Расщепление 9:3:4 или 9:7
Слайд 53Полимерия
Взаимодействие неаллельных генов, однозначно влияющих на развитие одного и того
же признака
Такие гены называются полимернами или множественными и обозначаются одинаковыми
буквами с соответствующими индексом (А1,А2,А3)
Чаще всего полимерные гены контролируют количественные признаки (высота, масса, и т.д.)
Слайд 54Полимерия
Полимерия может быть кумулятивной (суммирующей, аддитивной) и некумулятивной
При кумулятивной полимерии
степень проявления признака зависит от числа доминантных аллелей соответствующих полимерных
генов.
Например, чем больше доминантных аллелей генов, отвечающих за окраску кожи, содержится в генотипе человека, тем его кожа темнее.
Слайд 55Полимерия
При некумулятивной полимерии степень развития признака зависит не от количества
доминантных аллелей, а лишь от их наличия в генотипе. Например,
куры с генотипом а1,а2,а3, имеют неоперенные ноги, во всех остальных случаях – ноги оперены
Модифицирующие гены - гены, усиливающие или ослабляющие действие других генов.
Слайд 56Сцепленное наследование
Сцепленное наследование - явление совместного наследования генов, локализованных в
одной хромосоме (Первый закон Т.Моргана).
Материальной основой сцепления генов является хромосома
Гены,
локализованные в одной хромосоме, наследуются совместно и образуют одну группу сцепления
Слайд 57Сцепленное наследование
Количество групп сцепления равно гаплоидному набору хромосом.
Цис-положение – доминантные
аллели находятся в одной из пары гомологичных хромосом, а рецессивные
– в другой
Транс-положение – доминантные и рецессивные аллели гена находятся в разных гомологичных хромосомах
Слайд 58Сцепленное наследование
Полное сцепление – если гены, относящиеся к одной группе
сцепления, всегда наследуются вместе
Неполное сцепление – если между генами, относящимися
к одной группе сцепления возможна рекомбинация
Слайд 59Кроссинговер
Сцепление генов может нарушаться в процессе кроссинговера, что приводит к
образованию рекомбинантных хромосом
В зависимости от особенностей образования гамет, различают:
Кроссоверные гаметы
– гаметы с хромосомами, претерпевшими кроссинговер
Некроссоверные гаметы – гаметы с хромосомами, образованными без кроссинговера
Слайд 60Кроссинговер
Вереятность возникновения перекреста между генами зависит от их расположения в
хромосоме: чем дальше друг от друга расположены гены, тем выше
вереятность перекреста между ними
За единицу расстояния между генами, находящимися в одной хромосоме, принят 1 % кроссинговера.
Величина кроссинговера зависит от силы сцепления между генами и соответствует проценту рекомбинантных особей от общего числа потомков, полученных при скрещивании
Слайд 61Кроссинговер
Единица расстояния между генами названа морганидой (в честь Т.Моргана)
Процент кроссинговера
между генами вычисляют по формуле
Х = (а+в)х100/п
Где Х процент кроссинговера,
а-
число кроссоверных особей одного класса, в – число кроссоверных осовей другого класса, п – общее число особей
Слайд 62Кроссинговер
Величина кроссинговера не превышает 50%, если она выше, то наблюдается
свободное комбинирование(независимое наследование)
Согласно хромосомной теории наследственности, гены в хромосоме располагаются
линейно
Слайд 63Генетическая карта хромосомы
Схематическое изображение относительного положения генов, входящих в одну
группу сцепления называется генетической картой хромосомы
О положении гена в группе
сцепления судят по проценту кроссинговера (количеству кроссоверных особей): чем больше процент кроссинговера или количество кроссоверных особей, тем дальше будут расположены анализирующие гены
Слайд 64Особенности решения задач
Задачи на сцепленное наследование решаются аналогично задачам
на моно- и дигибридное скрещивание.
Наследование генов локализованных в одной хромосоме
не подчиняется законам Мендееля
При полном сцеплении особь, гетерозиготная по всем рассматриваемым признакам образует два типа гамет
Слайд 65Особенности решения задач
При неполном сцеплении происходит образование кроссоверных и некроссоверных
гамет
Количество некроссоверных гамет всегда больше, чем кроссоверных;
Процентное соотношение кроссоверных и
некроссоверных гамет зависит от расстояния между генами
Слайд 66Особенности решения задач
Если известно расстояние между генами (в процентах кроссинговера
или морганидах), то количество кроссоверных гамет определенного типа можно вычислить
по формуле
П = % кроссинговера/2, (2)
Где П – количество кроссоверных гамет определенного типа;
Если известно количество кроссверных особей, то процент кроссинговера между генами вычисляют по формуле (1)
