«Кроссинговер и рекомбинация генов»: тест по биологии для 9–11 классов с разбором ответов
Кроссинговер — не «случайное перемешивание всех генов», а физический обмен участками ДНК между гомологичными хромосомами во время мейоза. Его результат можно увидеть косвенно: по появлению сочетаний аллелей, которых не было на исходных хромосомах.
Содержание статьи4 раздела
Три уровня, которые нельзя путать
Клеточный. Гомологичные хромосомы сближаются в профазе I мейоза.
Хромосомный. Несестринские хроматиды могут обменяться соответствующими участками.
Генетический. В гамете появляется новая комбинация аллелей — рекомбинантный тип.
| Наблюдение | Что оно может означать |
|---|---|
| Рекомбинантов 6% | Локусы обычно расположены сравнительно близко |
| Рекомбинантов 32% | Локусы генетически дальше |
| Рекомбинантов около 50% | По паре локусов наблюдается почти независимое наследование |
18 заданий: от механизма к данным
1. В каком делении клеточного цикла кроссинговер, формирующий новые сочетания аллелей в гаметах, связан прежде всего с гомологичными хромосомами?
Пояснение. Гомологичные хромосомы сближаются и образуют пары именно в профазе I мейоза. Это создаёт условия для обмена участками между их несестринскими хроматидами.
2. Какие структуры непосредственно обмениваются участками при типичном мейотическом кроссинговере?
Пояснение. Генетически значимый кроссинговер между гомологами меняет сочетания аллелей именно между несестринскими хроматидами. Обмен между идентичными сестринскими копиями не создавал бы обычной рекомбинации между материнским и отцовским гомологами.
3. Что является прямым генетическим результатом кроссинговера между двумя локусами?
Пояснение. Кроссинговер переставляет уже существующие аллели между гомологами и создаёт рекомбинантные комбинации. Он не обязан изменять последовательность самого гена и поэтому не равен мутации.
4. У гетерозиготы AB/ab произошёл один кроссинговер между локусами A и B между двумя несестринскими хроматидами. Какие рекомбинантные сочетания могут возникнуть?
Пояснение. Обмен между локусами меняет участок с одним из генов и создаёт комбинации Ab и aB. Родительские хроматиды AB и ab при одном обмене также могут сохраниться среди четырёх хроматид бивалента.
5. Почему кроссинговер повышает генетическое разнообразие потомства?
Пояснение. Рекомбинация смешивает материнские и отцовские варианты в новых комбинациях. Новые аллели при этом не обязаны возникать: разнообразие появляется за счёт нового сочетания уже имеющихся вариантов.
6. Что такое хиазма в школьном описании мейоза?
Пояснение. Хиазмы наблюдаются как точки перекреста гомологов после рекомбинационного обмена. Они также помогают удерживать гомологи связанными до их правильного расхождения в мейозе I.
7. Два локуса дают 7% рекомбинантов, а другая пара — 24%. Какой вывод наиболее вероятен?
Пояснение. Для умеренно малых интервалов большая частота рекомбинации обычно означает большее генетическое расстояние. Поэтому 7% указывает на более тесное сцепление, чем 24%.
8. Почему наблюдаемая частота рекомбинации может недооценивать число произошедших обменов на большом участке?
Пояснение. Если между двумя крайними локусами произошло два обмена, сочетание этих локусов может снова выглядеть родительским. Поэтому простая доля рекомбинантов не учитывает все множественные события на длинных интервалах.
9. Чем кроссинговер отличается от независимого расхождения хромосом?
Пояснение. Это два разных источника комбинативной изменчивости. Один перестраивает хроматиды, другой создаёт разные сочетания целых материнских и отцовских хромосом в гаметах.
10. Исследователь видит 50% рекомбинантов между маркерами. Что можно сказать наиболее осторожно?
Пояснение. При частоте около 50% различить далёкие локусы одной хромосомы и локусы разных хромосом по этой паре трудно. Для уточнения положения используют дополнительные маркеры и более детальные карты.
11. Какой вариант НЕ является обязательным следствием кроссинговера?
Пояснение. Кроссинговер в норме обменивает соответствующие участки и может оставить сами аллели неизменными. Он перестраивает их комбинацию, а не обязательно создаёт точечные мутации.
12. В биваленте один кроссинговер произошёл между двумя из четырёх хроматид. Сколько хроматид непосредственно участвовало в этом событии?
Пояснение. Один обычный кроссинговер включает две несестринские хроматиды. Две другие хроматиды этого бивалента могут в конкретном событии остаться нерекомбинантными.
13. Почему локусы, находящиеся очень близко, дают мало рекомбинантов?
Пояснение. Вероятность точки кроссинговера попасть именно между близкими локусами ниже, чем между далеко расположенными. Поэтому их исходное сочетание чаще сохраняется.
14. В тест-кроссе получено 44% рекомбинантов. Как лучше интерпретировать это значение?
Пояснение. Частота рекомбинации — доля потомков определённых классов, а не прямой подсчёт числа событий в каждой клетке. Значение близко к 50% означает слабую наблюдаемую связь между локусами.
15. Какой порядок событий логичен для образования рекомбинантной гаметы?
Пояснение. Кроссинговер происходит до расхождения гомологов в мейозе I. Затем рекомбинантная хроматида может попасть в одну из гаплоидных гамет после завершения мейоза.
16. Почему кроссинговер важен не только для разнообразия, но и для нормального мейоза у многих эукариот?
Пояснение. Кроссоверы и связанные с ними хиазмы помогают удерживать гомологи до их ориентации на веретене деления. Поэтому рекомбинационный процесс связан и с точностью сегрегации хромосом.
17. Какой вывод правильнее сделать из обнаружения рекомбинантного потомка?
Пояснение. Рекомбинантный фенотип или генотип может возникнуть из-за кроссинговера без появления нового аллеля. Нужно отличать рекомбинацию существующих вариантов от мутационного возникновения нового варианта.
18. Какое утверждение лучше всего суммирует связь между кроссинговером и генетической картой?
Пояснение. Генетическая карта использует вероятность рекомбинации как меру относительного расстояния. На больших интервалах множественные обмены требуют более сложной интерпретации, поэтому простая пропорция работает лучше для коротких участков.
Выберите ответы и нажмите кнопку проверки.
FAQ: четыре частые путаницы
- Кроссинговер и мутация — одно и то же?
- Нет. Кроссинговер обычно переставляет уже существующие аллели между гомологами, а мутация меняет генетическую последовательность.
- Если кроссинговер был, все четыре хроматиды становятся рекомбинантными?
- Не обязательно. Один обмен обычно непосредственно включает две несестринские хроматиды.
- 50% рекомбинантов значит «очень много кроссинговера»?
- Это значит, что по двум маркерам наблюдаемое наследование стало почти независимым; точное большое расстояние по одной паре уже не определить.
- Кроссинговер — единственный источник комбинативной изменчивости?
- Нет. Независимое расхождение хромосом и случайное сочетание гамет также создают новые комбинации.
Открытые задания
- Объясните, как один кроссинговер между A и B превращает AB/ab в набор с рекомбинантами Ab и aB. Критерий: обмен участками между несестринскими хроматидами.
- Почему 1 сМ — генетическая, а не универсальная физическая единица? Критерий: зависит от частоты рекомбинации.
- Назовите два разных механизма комбинативной изменчивости в мейозе. Критерий: кроссинговер и независимое расхождение.
Ключ и объяснения
- 1. D — В профазе I мейоза
Гомологичные хромосомы сближаются и образуют пары именно в профазе I мейоза. Это создаёт условия для обмена участками между их несестринскими хроматидами. - 2. A — Несестринские хроматиды гомологов
Генетически значимый кроссинговер между гомологами меняет сочетания аллелей именно между несестринскими хроматидами. Обмен между идентичными сестринскими копиями не создавал бы обычной рекомбинации между материнским и отцовским гомологами. - 3. B — Новые сочетания аллелей в хроматидах
Кроссинговер переставляет уже существующие аллели между гомологами и создаёт рекомбинантные комбинации. Он не обязан изменять последовательность самого гена и поэтому не равен мутации. - 4. D — Ab и aB
Обмен между локусами меняет участок с одним из генов и создаёт комбинации Ab и aB. Родительские хроматиды AB и ab при одном обмене также могут сохраниться среди четырёх хроматид бивалента. - 5. B — Новые сочетания аллелей
Рекомбинация смешивает материнские и отцовские варианты в новых комбинациях. Новые аллели при этом не обязаны возникать: разнообразие появляется за счёт нового сочетания уже имеющихся вариантов. - 6. B — Область контакта гомологов после обмена
Хиазмы наблюдаются как точки перекреста гомологов после рекомбинационного обмена. Они также помогают удерживать гомологи связанными до их правильного расхождения в мейозе I. - 7. A — Первая пара генетически ближе друг к другу
Для умеренно малых интервалов большая частота рекомбинации обычно означает большее генетическое расстояние. Поэтому 7% указывает на более тесное сцепление, чем 24%. - 8. A — Множественные обмены могут скрывать рекомбинацию
Если между двумя крайними локусами произошло два обмена, сочетание этих локусов может снова выглядеть родительским. Поэтому простая доля рекомбинантов не учитывает все множественные события на длинных интервалах. - 9. C — Это разные механизмы комбинативной изменчивости
Это два разных источника комбинативной изменчивости. Один перестраивает хроматиды, другой создаёт разные сочетания целых материнских и отцовских хромосом в гаметах. - 10. D — Наследование по маркерам почти независимое
При частоте около 50% различить далёкие локусы одной хромосомы и локусы разных хромосом по этой паре трудно. Для уточнения положения используют дополнительные маркеры и более детальные карты. - 11. C — Изменение последовательности нуклеотидов внутри каждого гена
Кроссинговер в норме обменивает соответствующие участки и может оставить сами аллели неизменными. Он перестраивает их комбинацию, а не обязательно создаёт точечные мутации. - 12. C — Две
Один обычный кроссинговер включает две несестринские хроматиды. Две другие хроматиды этого бивалента могут в конкретном событии остаться нерекомбинантными. - 13. A — Между ними мал участок, на котором может случиться обмен
Вероятность точки кроссинговера попасть именно между близкими локусами ниже, чем между далеко расположенными. Поэтому их исходное сочетание чаще сохраняется. - 14. D — Слабое наблюдаемое сцепление
Частота рекомбинации — доля потомков определённых классов, а не прямой подсчёт числа событий в каждой клетке. Значение близко к 50% означает слабую наблюдаемую связь между локусами. - 15. A — Сближение → обмен → расхождение → гамета
Кроссинговер происходит до расхождения гомологов в мейозе I. Затем рекомбинантная хроматида может попасть в одну из гаплоидных гамет после завершения мейоза. - 16. C — Связь гомологов помогает их расхождению
Кроссоверы и связанные с ними хиазмы помогают удерживать гомологи до их ориентации на веретене деления. Поэтому рекомбинационный процесс связан и с точностью сегрегации хромосом. - 17. B — Гамета с новым сочетанием аллелей
Рекомбинантный фенотип или генотип может возникнуть из-за кроссинговера без появления нового аллеля. Нужно отличать рекомбинацию существующих вариантов от мутационного возникновения нового варианта. - 18. B — Оценка относительного положения локусов
Генетическая карта использует вероятность рекомбинации как меру относительного расстояния. На больших интервалах множественные обмены требуют более сложной интерпретации, поэтому простая пропорция работает лучше для коротких участков.
Поделиться
Сохраните материал или отправьте тому, кому он пригодится.