Подробное решение страница стр.287 по биологии для учащихся 10 класса, авторов Захаров В.Б., Мамонтов С.Г. Углубленный уровень 2015
ВОПРОСЫ и ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПОВТОРЕНИЯ
Вопрос 1. Какие из исследованных Г. Менделем признаков гороха наследуются как доминантные?
Доминантными признаками гороха являются:
1) окраска семян — желтая;
2) форма семян гороха — гладкая;
3) положение цветков — пазушные цветки;
4) окраска стручка — зеленая.
Вопрос 2. Приведите примеры влияния генов на проявление других, неаллельных генов.
Различают несколько форм взаимодействия аллельных генов. Во-первых, полное доминирование - явление, которое Заключается В том, что один аллельный ген полностью подавляет другой и проявляется в виде признака. Например, у гороха ген, обусловливающий желтую окраску семян (А), подавляет ген, определяющий зеленую окраску семян (а). Поэтому у гетерозигот (Аа) семеня окрашены в желтый цвет.
Во-вторых, неполное доминирование, выражающееся в том, что ни один из аллельных генов полностью не подавляет другой аллель. У ночной красавицы ген А отвечает за развитие красной окраски венчика цветка (АА), ген а - белой окраски (аа). Гетерозиготные растения (Аа) обладают розовыми цветками.
Третья форма взаимодействия аллельных генов - кодоминирование - совместное проявление обоих аллелей, которые не оказывают влияние друг па друга. Например, при определении групп крови у человека (система АВО) ген I обусловливает развитие II (А) группы, а ген Iв образует антиген (агглютиноген) В. расположенный на эритроцитах у лиц с III (В) группой крови.
Наконец, сверхдоминирование — явление, лежащее в основе гетерозиса (эффекта гибридной силы). Гетерозиготы, генотип которых содержит два разных аллеля (Аа), проявляют повышенную жизнеспособность и плодовитость, несравнимую с гомозиготными организмами (АА и аа).
Вопрос 3. Как взаимодействуют между собой различные варианты генов, входящие в серию множественных аллелей?
У каждого организма есть только по два аллельных гена. Вместе с тем нередко в природе количество аллелей может быть более двух, если какой то локус может находится в разных состояниях. В таких случаях говорят о множественные аллели или множественный аллеломорфизм.
Множественные аллели обозначаются одной буквой с разными индексами, например: А, А1, А3 ... Аллельные гена локализуются в одинаковых участках гомологичных хромосом. Поскольку в кариотипе всегда присутствуют по две гомологичных хромосомы, то и при множественных аллелях каждый организм может иметь одновременно лишь по два одинаковых или различных аллели. В половую клетку (вместе с различием гомологичних хромосом) попадает только по одному из них. Для множественных аллелей характерное влияние всех аллелей на один и тот же признак. Отличие между ними заключается лишь в степени развития признака.
Второй особенностью является то, что в соматических клетках или в клетках диплоидных организмов содержится максимум по две аллели из нескольких, поскольку они расположены в одном и том же локусе хромосомы.
Еще одна особенность присуща множественным аллелям. По характеру доминирования аллеломорфные признаки размещаются в последовательном ряду: чаще нормальный, неизмененный признак доминирует над другими, второй ген ряда рецессивный относительно первого, однако доминирует над следующими и т.д. Одним из примеров проявления множественных аллелей у человека есть группы крови системы АВО.
Множественный алелизм имеет важное биологическое и практическое значение, поскольку усиливает комбинативную изменчивость, особенно генотипического.
Вопрос 4. Охарактеризуйте формы взаимодействия неаллельных генов.
Комплементарности — явление взаимодополнения генов из разных аллельных дар. Так, в образовании красной Окраски цветков душистого горошка участвуют два гена: доминантный ген из одной аллельной пары (А) обусловливает синтез бесцветного предшественника красного пигмента -- пропигмента; в другой аллельной паре доминантный ген (В) определяет синтез фермента, превращающего пропигмент в пигмент. Следовательно, цветки душистого горошка окажутся окрашенными только в том случае, если в генотипе будут находиться доминантные гены из двух аллельных пар — А_В_. Во всех остальных случаях венчики цветков останутся неокрашенными — белыми.
ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ ОБСУЖДЕНИЯ
Вопрос 1. От чего зависит разнообразие генофонда вида? Приведите примеры взаимодействия аллельных генов в сериях множественных аллелей.
Примером множественного аллелизма является серия множественных аллелей s1, s2, s3, обеспечивающих самостерильность многих растений. Двенадцать различных состояний одного локуса у дрозофилы, обусловливающих разнообразие окраски глаз (w — белые, we — эозиновые, wa — абрикосовые, wch — вишневые, wm — пятнистые и т. д.); серия множественных аллелей окраски шерсти у кроликов («сплошная», гималайская, альбинос и т. д.); аллели IA, Iв, I°, определяющие группы крови у человека, и т. д. Серия множественных аллелей — результат мутирования одного гена.
Вопрос 2. Как сказывается на структурно-функциональной организации время вступления гена в действие в онтогенезе?
Генотип – это программа развития, обусловленная историей развития вида. Фенотип можно определить как результат реализации генотипа в ходе онтогенеза при определенных условиях внешней среды, для которого характерна система признаков и свойств организма.
Например, у растений синтез хлорофилла, который контролируется действием генов, не может происходить в темноте, и для этого процесса обязательно наличие света. Подобное наблюдается и при образовании антоциана: при недостаточном освещении гены, контролирующие образование этого пигмента, действуют очень слабо или совсем не действуют. Известно, что для нормального развития, цветения и плодоношения каждый вид растений на определенных этапах онтогенеза нуждается в определенной продолжительности светового дня.
Вопрос 3. Каким образом определяется наследование количественных признаков у живых организмов?
Большинство признаков у сельскохозяйственных животных относится к количественным. Величину этих признаков можно измерить и выразить числом. К этим признакам принадлежат: живая масса, величин удоя и жирность молока, физиологические показатели и другие. Эти признаки характеризуются непрерывной изменчивостью и варьируют в интервале от минимума до максимума. Особенностью количественных признаков является сложный характер их наследования.
Каждый из этих признаков контролируется не одним, а большим числом генов. Такой тип наследования называется полимерией. Уровень проявления количественного признака зависит от числа доминантных генов и влияния факторов внешней среды. В результате этого изменчивость количественных признаков складывается из генотипической и паратической (средовой). Разные количественные признаки имеют неодинаковую степень генетической изменчивости. Определить долю наследственной изменчивости признака можно с помощью статистических методов.
При изучении наследования количественных признаков используются такие понятия как наследуемость и коэффициент наследуемости . Наследуемость – это статистический термин, который показывает долю генетической изменчивости в общей изменчивости признака. Наследуемость характеризует количественный признак у группы животных и служит показателем для прогнозирования эффективности селекции по фенотипическим показателям признака.
ПРОБЛЕМНЫЕ ОБЛАСТИ
Вопрос 1. Чем можно объяснить явление кодоминирования при наследовании групп крови у человека?
При кодоминировании, в отличие от неполного доминирования, у гетерозигот признаки проявляются одновременно (смешанно). Типичный пример кодоминирования — наследование групп крови системы АВ0 у человека, где А и В — доминантные гены, а 0 — рецессивный. По этой системе генотип 00 определяет первую группу крови, АА и А0 — вторую, ВВ и В0 — третью, а АВ будет определять четвётртую группу крови. Т.о. всё потомство людей с генотипами АА (вторая группа) и ВВ (третья группа) будет иметь генотип АВ (четвертая группа). Их фенотип не является промежуточным между фенотипами родителей, так как на поверхности эритроцитов присутствуют оба агглютиногена (А и В).
Явления кодоминирования и неполного доминирования признаков слегка видоизменяет первый закон Менделя: «Гибриды первого поколения от скрещивания чистых линий особей с противоположными признаками всегда одинаковы по этому признаку: проявляют доминирующий признак, если признаки находятся в отношении доминирования, или смешанный (промежуточный) признак, если они находятся в отношении кодоминирования (неполного доминирования)».
Вопрос 2. Каким образом сверхдоминирование определяет явление гетерозиса — гибридной силы у гетерозигот?
Сверхдоминирование, сверхдоминантность (генетическая), лучшая приспособленность и более высокая селективная ценность (отборное преимущество) гетерозигот от моногибридного скрещивания (например, Аа) по сравнению с обоими типами гомозигот (АА и аа). Серхдоминирование можно определить также как гетерозис, возникающий при моногибридном скрещивании.
Наиболее известный пример сверхдоминирования — взаимоотношения между нормальным (S) и мутантным (s) аллелями гена, контролирующего структуру гемоглобина у человека. Люди, гомозиготные по мутантной аллели (ss), страдают тяжёлым заболеванием крови — серповидноклеточной анемией, от которого они гибнут обычно в детском возрасте (эритроциты больного имеют серповидную форму и содержат гемоглобин, структура которого незначительно изменена в результате мутации). Однако в тропической Африке и других районах, где распространена малярия, в популяциях человека постоянно присутствуют все три генотипа — SS, Ss и ss (20—40% населения гетерозиготы — Ss). Оказалось, что сохранение в популяциях человека летальной (смертельной) аллели (s) обусловлено тем, что гетерозиготы (Ss) более устойчивы к малярии, чем гомозиготы по нормальному гену (SS), и, следовательно, обладают отборным преимуществом. Примеры сверхдоминирования многочисленны как в животном, так и в растительном мире. С. — один из факторов, способствующих поддержанию сбалансированного генетического полиморфизма в популяциях, т. е. сосуществования в течение многих поколений и во вполне определённых соотношениях всех трёх возможных генотипов.
ПРИКЛАДНЫЕ АСПЕКТЫ
Вопрос 1. Как можно использовать в практической деятельности явление гетерозиса?
Гетерозис широко используется в практике сельского хозяйства для повышения урожайности сельскохозяйственных культур и продуктивности сельскохозяйственных животных. В 1930-е гг. селекционеры США резко повысили урожайность кукурузы, применяя гибридные семена. Одна из важных задач селекции – поиски путей «закрепления» гетерозиса, т. е. сохранения его в ряду поколений.
Вопрос 2. Каким образом знание о полимерном действии генов применимо в малом производственном сельском хозяйстве?
Такое явление можно наблюдать, когда несколько доминантных генов отвечают за проявление одного и того же признака. Если присутствует хоть одна доминантная аллель, то признак обязательно проявится. Виды взаимодействия генов в этом случае могут быть разными. Одним из них является накопительная полимерия, когда степень проявления признака зависит от количества доминантных аллелей. Так происходит наследование окраски зерен пшеницы.