Наследование признаков сцепленных с полом

Казанский Федеральный (Приволжский) Университет.

Практическая работа по генетике

Наследование признаков сцепленных с полом

Работу выполнила Салихова Гузалия студентка 2 курса 101 группы.

Проверила Хамидуллина Р. Г.

2012 год

Введение

Наследование признаков, сцепленных с полом Объект исследования — плодовая мушка Drosophila melanogaster

Цель работы Задачи работы Ход работы Статистически обработать данные методом Xи квадрат. Сравнение полученных результатов с теоретическими данными Вывод Список литературы

Генетика пола — важное и интересное направление современной генетики. Проблема происхождения половых различий, механизмов определения пола и поддержания определенного соотношения полов в группах животных организмов очень важна и для теоретической биологии, и для практики. Рассмотрим хромосомный набор человека. Он содержит 22 пары хромосом, одинаковых у мужского и женского организма, и одну пару хромосом, по которой различаются оба пола. Хромосомы, одинаковые у обоих полов, называют аутосомами. Хромосомы, по которым мужской и женский пол отличаются друг от друга — это половые или гетерохромосомы. Половые хромосомы у женщин одинаковы, их называют Х-хромосомами. У мужчин имеется Х-хромосома и одна Y-хромосома.

В результате гаметогенеза все яйцеклетки имеют по одной Х-хромосоме, а сперматозоиды — гаметы двух сортов: половина несет Х-хромосому, половина — Y-хромосому.). Пол потомка зависит от того, какой спермий оплодотворит яйцеклетку. Если яйцеклетка оплодотворяется сперматозоидом, несущим Х-хромосому, развивается женский организм. Если яйцеклетка оплодотворяется сперматозоидом, несущим Y-хромосому, развивается мужской организм. В результате случайного оплодотворения половина гамет получает Х-хромосому, другая половина Y-хромосому. Поэтому у раздельнополых организмов соотношение полов обычно составляет 1: 1, т. е. самцы и самки встречаются одинаково часто.

Женщины (XХ) имеют одну Х-хромосому от отца и одну Х-хромосому от матери. Мужчина (XY) получает Х-хромосому только от матери. Этим обусловлена особенность наследования генов, расположенных в половых хромосомах.

Пол, содержащий в своих клетках две Х-хромосомы, называется гомогаметным, так как он дает все гаметы одинаковые, а содержащий и Хи Y-хромосомы, образующий два типа гамет — гетерогаметным.

Детерминация развития пола.

1. У человека, большинства позвоночных, дрозофил, многих насекомых и двудомных растений гомогаметным является женский пол (XX), а гетерогаметным — мужской пол.

2. У птиц гомогаметным является мужской пол (XX), а гетерогаметным — женский пол (ХУ). Половые хромосомы у этих видов иногда обозначают буквами W и Z, при этом самцы обозначаются символами ZZ, а самки WZ.

3. У прямокрылых (кузнечиков) гомогаметным является женский пол (XX), а моногаметным — мужской пол (ХО).

4. Гаплоидия широко распространена у пчел и муравьев. У этих организмов нет половых хромосом: самки — это диплоидные особи, а самцы — гаплоидные.

5. У некоторых животных определение пола зависит от внешних условий. Например, у морского червя бонелии, особи, которые в личиночной стадии остаются свободно плавающими, становятся самками, а личинки, прикрепившиеся к телу взрослой самки, превращаются в самцов в результате мускулинизирующего действия гормона, выделяемого самкой

Наследование признаков сцепленных с полом

Среди многих признаков дрозофилы Т. ХМорган обнаружил и такие, наследования которых отклонялось от менделеевской схемы. Например при скрещивании мух с белыми глазами (w)и мух с темно-красными глазами (w+)были обнаруженыхарактерные различия результатов реципрокных скрещиваний.

При скрещивании красноглазой самки и белоглазого самца в F1 все мухи были красноглазыми, а в F2 присходило расщипление в соотношении ¾красноглазых: ¼белоглазых. Это показывает что признак <�белые глаза>-рецессивный, а <�красные глаза>-доминантный. В F1 реципрокного скрещивания все самки красноглазые, а все самцы-белоглазые. Такое наследование получило название крисс-кросс наследования: сыновья наследуют признак матери, а дочери признак отца. При таком скрещивании в F2 появляются в равном соотношении как красноглазые самцы и самки, так и белоглазые самки и самцы.

Результаты, полученных при скрещивании красноглазых и белоглазых мух. Морган объяснил, предположив, что ген w находится в Х-хромосоме, а Y-хромосома генетически инертна или по крайней мере не содержит гена w+ Действительно, такое объяснение соответствует наблюдаемым расщиплениям, как показывает схема на рис 1 (А. Б).

А

Б

Этот тип наследования получил название наследования, сцепленного с полом.

Таким образом, ген w сцеплен с полом, т. е находится в Х-хромосоме. Гетерозиготные самки ww+, имеющие две Х-хромосомы, оказываются красноглазыми, что свидетельствует о ресцессивности аллелей аллели w, обуславливающий белоглазие. В то же время самцы, несущие аллель w в своей единственной Х-хромосоме, всегда белоглазые, что хорошо согласуется с представлениями об инертности Y-хромосомы, т. е об отсутствии в ней нормальной или доминантной, аллели w+.

Объект исследования — плодовая мушка Drosophila melanogaster

Drosophila melanogaster (чернобрюхая дрозофила) — двукрылое насекомое, вид плодовой мухи из рода дрозофил, наиболее часто использующийся в генетических экспериментах (во второй половине ХХ века дрозофила стала одним из основных модельных организмов также для биологии развития). В современной биологической литературе часто упоминается как просто «дрозофила» или «плодовая мушка». Насекомое причислили к роду Drosophila морфологически, тогда как современные генетические исследования относят её к роду Sophophora.

Описание внешности:

Дрозофилы имеют красные глаза и жёлто-коричневую окраску с поперечными черными кольцами поперёк живота. Ярко выражен половой диморфизм: самки в длину около 2, 5 мм, самцы же заметно меньше и задняя часть их тела темнее. Для новичка, пытающегося найти разницу между полами с применением микроскопа, возможно, наиболее отличительной отметкой является группа остроконечных волос, окружающих анус и гениталии самца.

Дрозофилы (Drosophila melanogaster): 1 — самка, 2 — самец Жизненный цикл.

Жизненный цикл дрозофилы при 25 °C — 10 дней, при 18 °C — примерно в два раза больше. Самки откладывают в загнивающий фрукт или другой органический материал около 400 яиц (эмбрионов), каждое из которых порядка 0, 5 мм в длину. Яйца раскрываются через 24 часа. Вылупившиеся личинки растут на протяжении 5 дней, дважды линяя за это время: через 24 и 48 часов после рождения. В течение этого времени они питаются микроорганизмами, разлагающими фрукт, а также и самим сахаром из фрукта. Наконец, личинки закупориваются в пупарий и претерпевают пятидневную стадию метаморфоза, в результате которого возникают взрослые особи.

Первое спаривание у самки происходит не ранее чем через 12 часов после появления из кокона. Самки сохраняют сперму от самцов, с которыми они спариваются, для позднего использования. Именно по этой причине генетики должны отобрать муху женского пола до её первого спаривания (то есть девственную самку) и убедиться, что она спаривается только с конкретным самцом, выбранным для эксперимента. Оплодотворённая самка может быть «возвращена в девственницы» путём длительной инкубации при температуре 10 °C, что убивает сперму, согласно «красной книге» Майкла Эшбёрнера Геном дрозофилы Геном дрозофилы меланогастер содержит 4 пары хромосом: X/Y пара и три аутосомы, маркируемых как 2, 3 и 4. Четвёртая хромосома точковидная и в ряде исследований её не принимают во внимание; X (или первая), 2 и 3-я хромосомы — метацентрические. Геном состоит из порядка 132 миллионов оснований и приблизительно 13 767 генов. В настоящее время геном секвенирован и аннотирован.

Кариотип: 8 хромосом.

Цель работы

геном плодовый мушка дрозофила Целью данной работы является установление экспериментальным путем закономерностей наследования признаков сцепленных с полом, а именно наследование окраски глаз у дрозофилы.

Задачи работы

Поставить скрещивание между красноглазыми самками и белоглазыми самцами дрозофилы.

Установить закономерность наследования окраски глаз в первом поколениях.

Сравнить полученные экспериментальные данные с теоретическими.

Ход работы

Эксперимент длился с 21 марта по 11 апреля 2012 года.

Первое скрещивание было поставлено 21. 03. 2012 между белоглазыми самками и красноглазыми самцами. Таким образом, эти мухи будут оставлять родительское поколение.

В пробирку с разрыхленной питательной средой помещаем трех красноглазых самцов и двух белоглазых самок. Особей предварительно усыпляем диэтиловым эфиром. Затем аккуратно помещаем на стенку пробирки, не допуская соприкосновения с питательной средой, во избежание слипания и дальнейшей гибели особи. Пробирку оставляем в термошкафу.

На следующий день каких-либо изменений в пробирке не наблюдалась.

Следующее контрольное наблюдение проводилось через неделю после скрещивания дрозофил- 28 марта 2012 года. В пробирке было обнаружено большое количество активно ползающих личинок по стенкам пробирки, а также в разрыхленной питательной среде. На питательной среде можно было разглядеть яйца. Некоторые личинки уже успели окуклиться.

На следующий день число окуклившихся личинок увеличилась. В основном окукливание происходило на стенках пробирки, хотя несколько куколок можно было различить на поверхности питательной среды.

На данном этапе опыта необходимо было удалить первоначальных особей до первого лёта мух во избежание скрещивания между родительским поколением и потомством. Для этого усыпляем эфиром родителей и благополучно изымаем их из пробирки. Мух выпускаем на улицу. Пробирку закупориваем новой ватой и ставим в термошкаф для дальнейшего развития потомства.

На следующей неделе обнаруживается претерпевшее метаморфоз первое поколение дрозофил. Мух усыпили эфиром и произвели расчет. Из них было отобрано 3 самца и 2 самки. Их поместили в отдельную пробирку с новой питательной средой. Остальные особи были выпущены на улицу. Было насчитано: Всего: 33 мушек, из них-16 белоглазые самцы,

17 красноглазые самки.

Через 5 дней во второй пробирке были обнаружены ползающие личинки и несколько куколок. Родители были благополучно удалены. 11 апреля был произведен подсчет особей второго поколения, претерпевших метаморфоз.

Всего: 32 мушек, из них- 17 белоглазые (8 самок и 9 самцов), 15 красноглазые (8 самок, 7 самцов).

Опыт был завершен.

Статистическая обработка данных методом .

Сравнение полученных результатов с теоретическими данными.

По теоретическим данным при скрещивании белоглазой самки с красноглазым самцом расщепление 1: 1 имеет место в F1, в котором самки оказываются красноглазыми, а самцы белоглазыми; а в F2 и среди самок и среди самцов половина особей красноглазые, половина белоглазые: 1 белоглазaя самка: 1 красноглазaя самка: 1 белоглазый самeц: 1 красноглазый самец.

Белым цветом показаны Х-хромосомы, несущие мутантный ген W, а черным — Х-хромосомы, несущие ген дикого типа W+.

Сравним экспериментально полученные данные с теоретическим с помощью метода Xи квадрат.

Для начала рассчитаем теоретически ожидаемое расщепление:

32 — 4

Х — 1

Х = 32 / 4 =8

При помощи критерия согласия Пирсона:

оцениваем насколько экспериментальные значения отличаются от теоретических:

чІ=(8−8)²/8+ (9−8)²/8+(8−8)²/8+(7−8)²/8=0, 25

Сравниваем полученные значения чІ с теоретическими при числе степеней свободы

K=4−1=3

чІ табл. =0, 297 при 0, 99% уровне значимости Получается, что чІ расч. < чІ табл. Отсюда следует, что с вероятностью расхождения между теоретическими и эмпирическими частотами распределения случайных и эмпирическое расщепление близко к нормальному (1: 1: 1: 1).

Вывод

Подводя итог проделанной работе, мы можем отметить следующее:

1. В ходе работы было экспериментально доказано, что окраска глаз у дрозофилы наследуется сцеплено с полом.

2. Гены, определяющие развитие признака окраски глаз у дрозофилы, локализованы в X-хромосоме.

3. По полученным экспериментальным данным мы можем утверждать, что с вероятностью 0, 99% эмпирическое расхождение подтверждает теоретическое, а расхождение между ними случайны.

С. Г. Инге-Вечтомов «Генетика с основами селекции».

С. М. Гершензон «Основы современной генетики»