(половые клетки), которые объединяются во время полового размножения, чтобы сформировать новую клетку, называемую зиготой. Мужские гаметы - сперма, а женские гаметы - яйцеклетки. У семенных растений, пыльца является мужской спермой, производящей гаметофит. Женские гаметы (яйцеклетки) содержатся внутри завязи растения. У животных гаметы производятся в мужских и женских . Сперматозоиды подвижны и имеют длинный хвостообразный вырост, . Однако яйцеклетки не подвижны и относительно велики по сравнению с мужской гаметой.

Образование гамет

Гаметы образуются посредством клеточного деления, называемого . Этот процесс двухэтапного деления производит четыре , которые являются гаплоидными. содержат только один набор . Когда гаплоидные мужские и женские гаметы объединяются в процесс, называемом оплодотворением, они образуют зиготу. Зигота и содержит два набора хромосом.

Типы гамет

Одни мужские и женские гаметы имеют одинаковый размер и форму, в то время как другие отличаются по размеру и форме. У некоторых видов водорослей и мужские и женские почти идентичны, и обычно одинаково подвижны. Объединение этих типов гамет известно как . В некоторых организмах гаметы имеют разные размеры и форму, и их слияние называют или гетерогамией. Высшие растения, животные, а также некоторые виды водорослей и грибов проявляют особый тип анизогамии, называемой . При оогамии женская гамета не подвижна и намного больше, чем мужская гамета.

Гаметы и оплодотворения

Происходит, когда мужские и женские гаметы сливаются. У животных организмов объединение спермы и яйцеклетки происходит в фаллопиевых трубах женского репродуктивного тракта. Миллионы сперматозоидов высвобождаются во время полового акта, которые попадают из влагалища в фаллопиевы трубы.

Сперма специально приспособлена для оплодотворения яйцеклетки. Головная область имеет колпачковое покрытие, называемое акросом, которое содержит ферменты, помогающие клетке спермы проникать в половую железу (наружное покрытие мембраны яичных клеток). По достижении яйцеклетки сперматозоидная головка сливается с яйцеклеткой. Проникновение сквозь zona pellucida (оболочка вокруг мембраны яйцеклетки) вызывает выброс веществ, которые изменяют zona pellucida, и предотвращает оплодотворение яйцеклетки другими сперматозоидами. Этот процесс имеет решающее значение, поскольку оплодотворение несколькими клетками спермы или полиспермия вызывает зиготу с дополнительными хромосомами. Это явление смертельно для зиготы.

После оплодотворения два гаплоидных гамета становятся одной диплоидной клеткой или зиготой. У людей это означает, что зигота будет иметь 23 пары в общей сложности 46 хромосом. Зигота продолжит деление посредством и в конечном итоге созревать в полностью функционирующий организм. наследованием половых хромосом. Клетки спермы могут иметь один из двух типов половых хромосом - X или Y. Яйцеклетка имеет только один тип половых хромосом - Х. Если клетка спермы с Y-хромосомой оплодотворит яйцеклетку то, в результате индивидуум будет мужского пола (XY). Если клетка спермы с X-хромосомой оплодотворит яйцеклетку то, в результате индивидуум будет женского пола (XX).

23. Сколько типов гамет и какие именно образуют следующие организмы:

а) организм с генотипом АА?

б) организм с генотипом ААВВ?

в) организм с генотипом ааВВ?

г) организм рецессивный по генам а и b?

24. Сколько типов гамет и какие именно образуют следующие организмы:

а) моногибрид Аа?

б) дигибрид АаВb?

в) тригибрид АаВbСс?

25. Сколько типов гамет образуют организмы:

а) гетерозиготный по одной паре генов?

б) гетерозиготный по двум парам генов?

в) гетерозиготный по четырем парам генов?

г) гетерозиготный по n парам генов?

26. Сколько типов гамет и каких именно образуют следующие организмы:

а) организм с генотипом МмNnRrSS?

б) организм с генотипом ММnnRRss?

в) организм с генотипом DdeeFfНН?

27. У гороха желтый цвет семян доминирует над зеленым, а гладкая поверхность семени – над морщинистой.

а) Сколько и какие типы гамет образует гомозиготный желтый гладкий горох?

б) Сколько и какие типы гамет образует гетерозиготный желтый гладкий горох?

в) Сколько и какие типы гамет образует гетерозиготный желтый морщинистый горох?

г) Сколько и какие типы гамет образует зеленый горох, гетерозиготный по гладкой поверхности?

28. У дрозофилы серый цвет тела (V) доминирует над желтым (v), красный цвет глаз (S) – над цветом сепии (s) и нормальные крылья (В) – над изогнутыми (b).

а) Сколько и какие типы гамет образует муха с желтым телом, глазами цвета сепии и изогнутыми крыльями?

б) Сколько и какие типы гамет образует дигибрид, имеющий серое тело, красные глаза и изогнутые крылья?

в) Муха с телом желтого цвета гетерозиготна по цвету глаз и форме крыльев. Какие типы гамет она образует?

29. У человека голубые глаза (b) рецессивны по отношению к карим (В), а близорукость (М) доминирует над нормальным зрением (m).

а) Какие типы яйцеклеток образует голубоглазая женщина с нормальным зрением?

б) Какие типы сперматозоидов образует кареглазый близорукий мужчина, гетерозиготный по обоим генам?

30. У гороха желтый цвет семян (А) доминирует над зеленым (а), гладкая поверхность семян (В) – над морщинистой (b).

а) Гомозиготный желтый гладкий горох скрещен с зеленым морщинистым горохом. Определить генотип и фенотип потомства в первом и втором поколениях.

б) Дигетерозиготный желтый гладкий горох скрещен с зеленым морщинистым. Какое расщепление по генотипу и фенотипу ожидается в первом поколении?

г) Гетерозиготный желтый морщинистый горох скрещен с зеленым гетерозиготным по гладкой форме семян. Какое расщепление по генотипу и фенотипу ожидается в первом поколении?

31. У мухи дрозофилы отсутствие глаз (ген – «e» - еуеlеss) наследуется как рецессивный признак, а нормальное строение крыльев (V) доминирует над зачаточными крыльями (ген «v» - vetstigial).

а) Безглазая муха с нормальными крыльями, гетерозиготная по аллелю vestigial, скрещена с мухой, имеющей нормальные глаза, гетерозиготной по гену еуеless и с зачаточными крыльями. Определить генотип и фенотип их потомства.

б) Скрещены мухи, гетерозиготные по обоим генам. Определить расщепление по фенотипу их потомства.

в) При скрещивании мухи с нормальными глазами и крыльями с безглазой мухой, имеющей нормальные крылья, получено потомство: 3/8 с нормальными глазами и крыльями, 3/8 безглазые с нормальными крыльями, 1/8 с нормальными глазами и зачаточными крыльями и 1/8 безглазые с зачаточными крыльями. Определить генотип родителей.

32. У человека близорукость (М) доминирует над нормальным зрением, а карие глаза (В) – над голубыми.

а) Единственный ребенок близоруких кареглазых родителей имеет голубые глаза и нормальное зрение. Установить генотипы всех трех членов этой семьи.

б) У голубоглазой близорукой женщины от брака с кареглазым мужчиной с нормальным зрением родился кареглазый близорукий ребенок. Можно ли установить генотип родителей?

в) Голубоглазый близорукий мужчина, мать которого имела нормальное зрение, женился на кареглазой женщине с нормальным зрением. Первый ребенок от этого брака – кареглазый близорукий. Второй - голубоглазый близорукий. Установить генотипы родителей и детей.

33. У человека наличие в эритроцитах антигена «резус-фактор» - фенотип Rh+, обусловлено доминантным геном - D. Его аллель-d детерминирует отсутствие этого антигена (фенотип Rh-). Ген первой (0) группы крови (I0) рецессивен в отношении гена II группы (IA) и третьей группы (IB). Два последние аллеля кодоминантны, их сочетание (IAIB) обусловливает IV группу крови.

а) Генотип мужа ddIAI0, жены - DdIBIB. Какова вероятность рождения резус-положительного ребенка IV группы?

б) Резус-положительная женщина II группы, отец которой имел резус-отрицательную кровь I группы, вышла замуж за резус-отрицательного мужчину I группы. Какова вероятность того, что ребенок унаследует оба признака отца?

в) Мужчина, имеющий резус-отрицательную кровь IV группы, женился на женщине, имеющей резус-положительную кровь III группы. Отец жены имел резус-отрицательную кровь I группы. В семье родились два ребенка. Первый имеет резус-отрицательную кровь III группы, второй – резус-положительную кровь I группы. Судебно-медицинская экспертиза установила, что один из этих детей внебрачный. По какой из двух пар аллелей исключается отцовство?

34. У человека антигены системы АВО детерминированы множественной аллеломорфой I 0 , I А и I В; резус-антиген эритроцитов (Rh+ и Rh- -соответственно аллелями D и d); система групп крови MN – кодоминантными аллелями LM и LN.

а) Сколько различных фенотипов по трём системам групп крови существует у людей, если учитывать все возможные сочетания антигенов АВО, резус и МN?

б) Генотип матери – I А I 0 DdLMLM, отца – I А I В ddLMLM. Сколько и какие сочетания антигенов возможны у их детей?

в) Генотип матери I 0 I 0 DdLNLN, а отца – I А I В ddLMLM. Сколько различных фенотипов и какие фенотипы возможны у их детей?

г) Женщина, имеющая фенотип АRh-МN, отец которой имел I группу крови, вышла замуж за мужчину, кровь которого содержит антигены АВRh+N. Мать мужчины была резус-отрицательной. Установить, вероятность того, что ребенок будет иметь такое же сочетание антигенов, как у отца.

д) Фенотип матери-АВМRh-, отца-ОМRh+. Один из родителей отца был резус-отрицательным. Сколько и какие сочетания антигенов крови возможны у их детей? Сколько сочетаний из общего числа возможных по трем системам групп крови (АВО, МN, Rh+, Rh-) исключено?

е) Перед судебно-медицинским экспертом поставлена задача, выяснить, является ли мальчик, имеющийся в семье супругов Р, родным или приемным сыном этих супругов.

Исследование крови всех трех членов семьи дало следующие результаты. Женщина имеет резус-положительную кровь IV группы с антигеном М. У её супруга резус-отрицательная кровь I группы с антигеном N. Кровь ребенка резус-положительная I группы с антигеном М. Какое заключение должен дать эксперт и чем оно будет обосновано?

Генотип - это совокупность генов, полученных организмом от родителей.

Фенотип - это совокупность всех свойств и признаков организма, которые развиваются на основе генотипа в определенных условиях среды.

Отдельный признак называется феном (цвет глаз, форма носа, объем желудка, количество эритроцитов и др.).

Основные закономерности наследования были изучены Г. Менделем. Они присущи всем живым организмам.

Для объяснения установленных Менделем закономерностей наследования предложенагипотеза чистоты гамет (Бэтсон, 1902 г.): у гибридного организма гены не гибридизируются (не смешиваются) и находятся в чистом аллельном состоянии; при мейозе гомологичные хромосомы расходятся и в гамету попадает только один ген из пары аллельных генов.

Глава 1. Закономерности образования гамет основные теоретические положения

Гаметы (половые клетки) - содержат гаплоидный набор хромосом и образуются в половых железах (яйцеклетки - в яичниках, сперматозоиды - в семенниках) в процессе мейоза.

При выписывании гамет необходимо знать, что:

при мейозе из каждой пары гомологичных хромосом в будущую гамету попадает одна хромосома, следовательно, из каждой пары аллельных генов - один ген;

если организм гомозиготен (например, АА ), то все гаметы, сколько бы их не образовалось, будут содержать только один ген (А ), т. е. все они будут однотипны и, следовательно, гомозиготный организм образует один тип гамет;

если организм гетерозиготен (Аа ), то в процессе мейоза одна хромосома с геном А попадет в одну гамету, а вторая гомологичная хромосома с геном а попадет в другую гамету, следовательно, гетерозиготный организм по одной паре генов будет образовывать два типа гамет;

формула для выписывания гамет N = 2 n , где N - это число типов гамет, а n - это количество признаков, по которым данный организм гетерозиготен.

Решение типовых Задач

Задача 1. Ядро соматической (неполовой) клетки человека содержит 23 пары хромосом. Каково возможное разнообразие гамет одной особи, если не учитывать кроссинговер?

Решение . Из каждой гомологичной пары хромосом в гамету попадает одна. Выбор хромосомы из первой пары дает две возможности; присоединение хромосомы из второй пары увеличивает число вариантов вдвое, из третьей пары - еще вдвое и т. д. Всего имеем 222......... 2 = 2 23 = 8  10 6 вариантов гамет.

Задача 2. Выпишите типы гамет, которые образуются у особей, имеющих генотипы:

а) АА;

г) АаВ b.

Решение . По формулеN=2 n определяем число типов гамет у особей следующих генотипов: у особи АА - 1 тип гамет (2 0 = 1), у особи Rr - 2 типа (2 1 = 2), у особи с генотипом ss - 1 тип (2 0 = 1), у особи с генотипом АаВ b - 4 типа гамет (2 2 = 4):

а) один тип гамет

б) два типа гамет

в) один тип гамет

г) четыре типа гамет

Задача 3. Мужская особь имеет генотип Nn.

Какие типы сперматозоидов образуются у этой особи?

Каково численное соотношение сперматозоидов разных типов, образующихся у особи с генотипом Nn?

Какой биологический процесс регулирует это соотношение?

Решение . Два типа сперматозоидов с генами N и n в соотношении 1:1 (по 50%). В основе этого соотношения лежит равновероятный механизм расхождения хромосом и хроматид в анафазу мейоза 1 и анафазу мейоза 2.

Задачи для самоконтроля

Задача 1. Сколько типов гамет образуют:

а) гомозиготная особь с одним доминантным признаком;

б) гетерозиготная особь по одному признаку;

в) особь с одним рецессивным признаком?

Задача 2 . Если у женского организма с генотипом Mm ген M при мейозе попал в яйцеклетку, куда попадет ген m ?

Задача 3. У человека карий цвет глаз доминирует над голубым:

1. Сколько типов яйцеклеток, различающихся по данной паре генов, образуется у гетерозиготной кареглазой женщины?

2. Сколько типов сперматозоидов образуется у голубоглазого мужчины?

Задача 4 . Сколько типов гамет и какие именно образуют организмы, имеющие генотипы: а) АА ; б) ААВВ ; в) ааВВ; г) аавв ?

Задача 5. Сколько типов гамет и какие именно образуют следующие организмы:

а) моногибрид по гену А ;

б) дигибрид по генам А и В;

в) тригибрид по генам А, B, С?

Задача 6. Сколько типов гамет образует организм:

а) гетерозиготный по одной паре генов;

б) гетерозиготный по двум парам генов;

в) гетерозиготный по четырем парам генов;

г) гетерозиготный по n парам генов?

Задача 7. Сколько типов гамет и какие именно образуют организмы с генотипами:

а) MmNnSsRr; б) MMnnssRR; в) DdeeFfHH?

Задача 8. У человека карий цвет глаз доминирует над голубым, а близорукость - над нормальным зрением. Сколько типов гамет и какие именно образует дигетерозиготная кареглазая близорукая женщина?

Глава 2. МОНОГИБРИДНОЕ СКРЕЩИВАНИЕ

Основные теоретические положения

Скрещивание, при котором организмы анализируются по одному альтернативному (качественному) признаку, называется моногибридным .

Перв ый закон Менделя - закон единообразия гибридов первого поколения. Формулировка закона: при скрещивании гомозиготных особей, анализируемых по одному альтернативному (качественному) признаку, наблюдается единообразие гибридов первого поколения по фенотипу и генотипу.

F 1 .	Аа - 100%

Для этого закона нет условий, ограничивающих его действие (всегда при скрещивании гомозигот потомство единообразно).

Второй закон Менделя (закон расщепления ) формулируется следующим образом: при скрещивании гетерозиготных организмов, анализируемых по одному альтернативному (качественному) признаку, в первом поколении наблюдается расщепление в соотношении 3:1 по фенотипу и 1:2:1 по генотипу.

F 1 .	АА; Аа; Аа; аа.

Для этого закона есть условия, ограничивающие его действие:

все разновидности внутриаллельного взаимодействия генов, кроме полного доминирования;

летальные и полулетальные гены;

неравная вероятность образования гамет и зигот разных типов;

пенетрантность гена менее 100%;

плейотропное действие генов.

Для выяснения генотипа особи с доминантным признаком (при полном доминировании гомозигота АА и гетерозигота Аа фенотипически неотличимы) применяют анализирующее скрещивание , при котором организм с доминантным признаком скрещивают с организмом, имеющим рецессивный признак.

Возможны два варианта результатов скрещивания.

F 1 .					F 1 .	Аа; аа

Если в результате скрещивания получено единообразие гибридов первого поколения, то анализируемый организм является гомозиготным, а если в F 1 произойдет расщепление 1:1, то особь - гетерозиготна.