Цель — сформировать понятие о кроссинговере, кроссоверных и некроссоверных комбинациях генов, ти­пах перекреста, проценте перекреста и проценте силы сце­пления, втором законе хромосомной теории наследствен­ности.

Занятие начинается с анализа результатов опытов № 7 и № 8. Восстанавливаются сведения об условиях опытов.

В опыте № 7 производилось скрещивание нормальных самцов с самками, имеющими черное тело и зачаточные крылья. Причем самцы были гетерозиготами по этим при­знакам.

В опыте № 8, наоборот, самки были нормальные по рассматриваемым признакам и также гетерозиготы, а самцы имели черное тело и зачаточные крылья.

Потомство в опыте № 7 получилось двух фенотипов, как у исходных форм, в силу сцепленного наследования генов. Однако в пробирке № 8 получилось потомство более разнородное — четырех фенотипов, но в соотношениях, не встречаемых ранее. В процентном выражении это выгля­дит так:

• 41,5 % мух с нормальными крыльями и серым телом
• 8,5 % мух с зачаточными крыльями и серым телом
• 8,5 % мух с нормальными крыльями и черным телом
• 41,5 % мух с зачаточными крыльями и черным телом

Данные опыта № 8 противоречат известному учащим­ся закону сцепления генов. Создается впечатление о дейст­вии закона независимого распределения. Но тогда почему не соответствует этому закону характер расщепления в анализирующем скрещивании? Почему при скрещивании нормальных самцов (гетерозигот) с мутантными самками образуется всего два фенотипа и гены наследуются сцеплено?

Этот вопрос сложный, целесообразно постепенно под­вести учащихся к правильным выводам. Сначала можно выяснить, в каких случаях в анализирующем скрещива­нии появляются четыре фенотипа. С помощью педагога учащиеся делают вывод о том, что фенотипический состав потомства зависит от типа гамет, образующихся в мейозе у гетерозиготной самки. Обучающиеся должны пока просто запомнить, что у гетерозиготного самца дрозофилы обра­зуется всего два типа гамет, а у гетерозиготной самки — четыре.

Если так, то совершенно очевидно, что в опыте № 7 гетерозиготный самец образует два типа гамет, а рецессив­ная самка—один тип, в анализирующем скрещивании формируется всего два фенотипа.

В опыте № 8 гетерозиготная самка образует четыре типа гамет, а рецессивный самец — один, следовательно, в анализирующем скрещивании возникает четыре фенотипа.

Далее предстоит выяснить, почему гетерозиготная сам­ка образует четыре типа гамет, если гены, отвечающие за формирование признаков, расположены в одной хромосо­ме — группе сцепления.

Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо обратиться к процессу мейоза, вспомнить о том, что в профазе мейоза I происходит конъюгация хромосом, каждая из кото­рых в этот период состоит из двух хроматид. Необходимо связать этот процесс с возникновением новых комбинаций генов и предложить построить модель хромосом из пласти­лина в период их конъюгации, обернуть концы каждой хроматиды полоской бумаги и обозначить гены буквами.

Затем учащиеся под руководством педагога на пласти­линовой модели получают различные варианты перекре­ста хроматид и убеждаются в возможности обмена участ­ками хроматид, образования новых комбинаций аллелей двух генов (не только АВ и аb, как у исходных форм, но и Аb, аВ), появления четырех типов гамет. Вводится поня­тие о кроссоверных комбинациях генов (Аb и аВ) и не­кроссоверных (АВ и аb), характерных для исходных ро­дительских форм.

Манипулируя с палочками из пластилина, учащиеся создают различные типы кроссинговера и образуют всевоз­можные комбинации из двух пар генов. Следует помнить, что вблизи центромер обмениваются частями не хроматиды, а хромосомы, что сказывается на результатах кроссинговера. Необходимо ограничиваться теми случаями, ко­гда осуществляется перекрест хроматид.

Педагог обращает внимание учащихся на кроссоверные гаметы, их меньшее количество по сравнению с некроссоверными (в анализируемом случае 17% первых и 83% вторых) и предлагает выяснить причины данного яв­ления. Обучающиеся приходят к выводу о том, что не всегда конъюгация сопровождается перекрестом хромосом.

Выясняются причины равного числа кроссоверных осо­бей обоих типов (серое тело и зачаточные крылья — чер­ное тело, нормальные крылья). В мейозе при конъюгации аллели обмениваются взаимно: сколько аллелей А образо­вало комбинаций с аллелем b, столько аллелей а соедини­лось с аллелем В, это результат одного события.

Вводится понятие о проценте кроссинговера как сум­марном числе кроссоверных особей, выраженном в процен­тах, и о проценте силы сцепления как суммарном числе некроссоверных особей, выраженном в процентах.

Далее целесообразно спросить учащихся: почему в каж­дом конкретном случае процент кроссинговера бывает различным? Почему гетерозиготные самцы BbVgvg дают два типа гамет: BVg и bvg, а гетерозиготные самки — че­тыре типа: BVg, bvg, Bvg и bVg? Обучающихся нужно подвести к предположению о том, что у самцов дро­зофилы нет кроссинговера вообще, а есть он только у самок.

Решение генетических задач на кроссинговер

Задача 1

Допустим, что в 1000 клетках, подвергнувшихся обоим делениям мейоза, двухроматидный одинарный кроссинговер между генами а и b произошел только в 100 клетках. Какой процент кроссоверных гамет дает особь генотипа

AB

ab

Решение.

1. Определяем число некроссоверных гамет АВ и аb: 1000—100 = 900.

2. Находим число некроссоверных гамет после двух последовательных делении мейоза: 900 X 4 = 3600, из которых 1800 гамет — АВ и 1800 гамет — аb.

3. 100 исходных клеток после двух делений мейоза да­дут 400 гамет, из которых 100 АВ, 100 аb, 100 Ab и 100 аВ.

4. Теперь подсчитываем, сколько получится каждого типа гамет в итоге:

1800 АВ +100 AB = 1900 АВ,

1800 аb + 100 аb = 1900 аb,

100 Аb и 100 аВ.

5. Наконец, находим процент кроссоверных гамет:

4000—100%

200— х%

Ответ: 5%.

Задача 2

У дрозофилы гены красной, белой и эозиновой окраски глаз являются аллелями. Известно, что гены желтого тела и белых глаз сцеплены (находятся в одной хромосоме) друг с другом и дают 1,5% кроссинговера. Какой процент кроссинговера будет наблюдаться между генами желтого тела и эозиновых глаз?

Ответ.

Такой же (1,5%), так как гены белых и эозино­вых глаз — аллели.

Задача 3

Гомозиготная по генам а и b особь скрещивается с осо­бью, гомозиготной по их доминантным аллелям А и В, a F₁ скрещивается с двойным рецессивом. Получено потомство: 903 АаВb, 98 Ааbb, 898 aabb, 102 ааВb. Объясните харак­тер расщепления, укажите процент кроссинговера между генами а и b.

Решение.

Округляем результаты F_анализ и переводим их в проценты. 900 (АаВЬ) + 100 (Ааbb) + 900 (ааbb) + 100 (ааВb) =2000.

2000—100%
200 — х%

Ответ: 10%