ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 5, 6
НАСЛЕДОВАНИЕ, СЦЕПЛЕННОЕ С ПОЛОМ
Цель занятия: познакомиться с явлением сцепленного с полом наследования на примере окраски глаз у дрозофилы.
Демонстрационный материал: таблицы: рисунок женской и мужской особи дрозофилы; кариотип дрозофилы; схемы наследования признаков, сцепленных с полом; схемы наследования признаков при нерасхождении половых хромосом; таблица χ², калькуляторы. Каждая пара студентов получает по одной пробирке с F1 и F2 каждого варианта скрещивания и необходимый набор оборудования для работы с дрозофилой: капельница с эфиром, эфиризатор (морилка) — 2 шт., стеклянная пластинка для разбора мух – 2 шт., кисточка или перышко — 2 шт., лупа — 2 шт., чашка Петри — 2 шт., банка для учтенных мух, вата, пенопласт.
Ход работы
I. Повторение теоретического материала
1. Повторить менделевские закономерности наследования признаков в моно - и дигибридном скрещиваниях.
2. «Пол» как признак. Соотношение полов 1:1, совпадающее с расщеплением в анализирующем скрещивании. Хромосомная теория определения пола. Половые хромосомы, аутосомы, гомо и гетерогаметный пол. Понятие гемизиготности.
3. Различные типы определения пола: 1) гомогаметный пол — женский (млекопитающие); 2) гетерогаметный пол — женский (бабочки, некоторые рептилии, птицы); 3) гапло-диплоидный механизм (пчелы, муравьи) (табл. 1).
Таблица 1
Типы хромосомного определения пола
Организм | женский | мужской |
Дрозофила, человек | XX | XY |
Кузнечик | XX | XO |
Птицы, бабочки | ZW | ZZ |
Моль | ZO | ZZ |
Пчелы, муравьи | 2n* | 1n* |
* У пчел и муравьев нет половых хромосом |
4. Признаки, определяемые генами, находящимися в Х-хромосомах, носят название признаков, сцепленных с полом. Для этих признаков характерны определенные закономерности наследования, которые предлагается рассмотреть в ходе работы с экспериментальным материалом.
5. Примеры признаков, сцепленных с полом, у человека (гемофилия, дальтонизм и др.)
6. Наследование признака белой окраски глаз у дрозофилы при нерасхождении половых хромосом. При анализе большого числа мух возможно появление в F1 единичных (в среднем 1 на 2000) «исключительных» особей, как, например, в скрещивании 1 — белоглазого самца или в скрещивании 2 — белоглазой самки и красноглазого самца. Эти факты могут быть объяснены редкими случаями нерасхождеиия хромосом в мейозе и особенностями определения пола у дрозофилы. Балансовая теория определения пола. В отличие от человека и млекопитающих, наличие У-хромосомы у дрозофилы не является необходимым для развития мужского фенотипа, хотя она нужна для фертильности (сперматогенеза). Пол у дрозофилы определяется отношением числа Х-хромосом к числу наборов аутосом (Х/А). Х/А = 1 — нормальная самка, Х/А = 0,5 — нормальный самец, 0,5 < Х/А < 1 — интерсекс, Х/А < 0,5 и Х/А > 1 — соответственно, «суперсамец» и «суперсамка» (жизнеспособность снижена). Исходя из этих закономерностей, объясняется происхождение «исключительных» особей в рассмотренных реципрокных скрещиваниях.
7. Гены, локализованные в У-хромосоме, и определяемые ими голандрические признаки (например, гены, определяющие фертильность самцов у дрозофилы).
8. Признаки, ограниченные полом, и признаки, зависимые от пола. Признаки, ограниченные полом, кодируются генами, находящимися в аутосомах или половых хромосомах обоих полов, но проявляющиеся только у одного из полов. Например, молочность и жирность молока у коров, яйценоскость и размер яиц у кур.
Признаки, зависимые от пола, — это признаки, характер доминирования которых определяется полом. Например, у человека аллель гена, определяющая раннее облысение, является доминантной у мужчин и рецессивной у женщин. Проявление зависимых от пола признаков определяется соотношением количества мужских и женских половых гормонов в организме.
9. Хромосомное определение пола у млекопитающих. Х-У антиген, находящийся на поверхности клеток, содержащих Х-хромосому, индуцирует дифференцировку семенников у самцов. Появление этого антигена определяется несколькими генами У-хромосомы. Вторичные половые признаки развиваются под влиянием стероидных гормонов, вырабатываемых гонадами. Инактивация Х-хромосом у самок млекопитающих, половой хроматин. Тельца Барра. Мозаицизм у женских особей, гетерозиготных по генам, локализованным в Х-хромосоме.
10. Хромосомные болезни, связанные с нарушением числа половых хромосом, у человека. Синдром Шерешевского-Тернера (ХО). Полисомия по Х-хромосоме (ХХХ, ХХХХ и т. д.). Синдром Клайнфельтера (ХХУ, ХХУУ, ХХХУ и другие).
11. Хромосомное определение пола у растений.
II. Выполнение практической части
Преподаватель знакомит студентов с основными признаками, по которым можно отличить самцов и самок дрозофилы. Каждая пара студентов получает по одной пробирке с F1 и F2 каждого варианта скрещивания. Таким образом, все студенты имеют возможность проанализировать результаты во всех вариантах скрещиваний. При анализе первого и второго поколений реципрокных скрещиваний студенты учитывают у всех мух одновременно пол и окраску глаз. Полученные данные суммируются преподавателем в сводной таблице на доске (табл. 2).
Скрещивание 1: самки красноглазые х самцы белоглазые
Скрещивание 2: самки белоглазые х самцы красноглазые
Таблица 2
Число красноглазых и белоглазых мух среди самок и самцов в реципрокных скрещиваниях
Поколение | Скрещивание 1 | Скрещивание 2 | |||||
самки | самцы | самки | самцы | ||||
глаза | глаза | глаза | глаза | ||||
F1 | белые | красные | белые | красные | белые | красные | белые |
F2 |
Анализ полученных_результатов
1. Сравнение результатов F1 в реципрокных вариантах скрещиваний
(расщепление по полу, крисс-кросс тип наследования окраски глаз).
2. Анализ расщепления по окраске глаз в F2 в реципрокных вариантах (3:1 и 1:1) и по полу.
3. Сопоставление наследования признака окраски глаз и признака «пол» с
распределением половых хромосом. На доске расписать оба скрещивания с
использованием генетической символики для обозначения половых хромосом.
4. На основании полученных результатов делается вывод, что наследование признаков, сцепленных с полом, полностью соответствует распределению поповых хромосом в мейозе и их сочетанию при оплодотворении.
II. Решение задач (преподаватель решает вместе со студентами)
1. У кур известен сцепленный с полом рецессивный ген с летальным эффектом
без видимого проявления. Каким будет соотношение полов в потомстве гетерозиготного по этому гену петуха и нормальной курицы?
2. Женские растения дремы, имеющие узкие листья, опыляются пыльцой
мужского растения с нормальными листьями. В F1 женские растения имеют нормальные листья, а мужские — узкие. Какое получится потомство, если женские цветки с растений F1 опылить пыльцой мужского растения, аналогичного отцовскому?
3. У кошек желтая окраска шерсти определяется доминантной аллелью гена
В, черная — рецессивной аллелью b. Гетерозигота Вb имеет черепаховую
окраску шерсти. Ген В сцеплен с полом. Какие могут быть котята, если кот
черный, а кошка — желтая? Если кот черный, а кошка имеет черепаховую
окраску? Может ли кот иметь черепаховую окраску?
4. У дрозофилы длинные крылья определяются геном А, короткие — а, желтое
тело — d, серое — D. Желтотелого короткокрылого самца скрещивают с серотелой длиннокрылой самкой. В F1 все мухи серотелые и длиннокрылые. В F2 получено расщепление: 58 самок — серотелые и длиннокрылые, 21 самка— серотелая и короткокрылая, 29 самцов — серотелые длиннокрылые, 11 самцов - серотелые короткокрылые, 9 самцов - желтотелые короткокрылые, 32 самца—желтотелые длиннокрылые. Объясните полученные результаты.
5. Иногда у кур в ходе развития происходит переопределение пола: яичники не развиваются или не функционируют, а вместо них развиваются семенники. У некоторых из таких петухов с переопределением пола могут быть цыплята. Какое расщепление по полу можно ожидать в потомстве от скрещивания таких петухов с нормальными курами, если учесть, что яйца кариотипа WW не способны к развитию?
III. Контрольные вопросы
1. Дать определение наследования, сцепленного с полом.
2. Какие хромосомы называют половыми?
3. Какие хромосомы называют аутосомами?
4. Какой пол называют гомогаметным, а какой гетерогаметным?
5. Что такое гемизиготное состояние?
6. Почему при сцепленном с полом наследовании при прямом и реципрокном скрещивании получают различные результаты?
7. Напишите генетическую схему скрещивания гомозиготной белоглазой самки с гемизиготным красноглазым самцом.
8. В чем заключается явление крисс-кросс наследования?
9. Может ли признак, сцепленный с полом, передаваться от отца к сыну? Ответ поясните схемой.
