Відкритий урок. Генетика як наука. Спадкова та неспадкова мінливість. Що розуміють під множинним алелізмом
Людей завжди цікавили закономірності успадкування ознак. Чому діти схожі на своїх батьків? Чи є ризик передачі спадкових захворювань? Ці та інші питання залишалися під завісою таємниці до XIX століття. Саме тоді Менделю вдалося акумулювати всі накопичені знання з цієї теми, і навіть шляхом складних аналітичних дослідів встановити конкретні закономірності.
Розкладіть велику проблему на дрібні частини
Логічне мислення – це частина творчого мислення. Протягом тисяч років люди розуміли, що організми успадковують від своїх батьків та вирощують тварин за певними ознаками. Якщо ми хочемо, щоб собаки, яких легко тренувати в якості сусідів по дому, або якщо у них є чорні плями, довгі носи або інші речі, ми піднімаємо собак, які мають ці риси, знаючи, що їхні діти будуть з більшою ймовірністю бути схожими. Після кількох поколінь таких методів розведення ми можемо виробляти тварин, які мають послідовні риси - ось чому існує так багато характерних типів собак.
Внесок Менделя у розвиток генетики
Основні закономірності успадкування ознак – це принципи, відповідно до яких певні характеристики передаються від батьківських організмів до потомства. Їх відкриття та чітке формулювання є заслугою Грегора Менделя, який проводив з цього питання численні досліди.
Закономірності успадкування ознак у людини
Однак завжди було ясно, що шаблони наслідування складні. Ми всі бачили деяких дітей, які виглядають зовсім як батько, а інші схожі на комбінацію з двох. Завжди, інші можуть виглядати як їхні бабусі та дідусі, або дядьки та тітки. Отже, як працює спадкування? Було дуже багато, щоб спробувати вирішити все від одного, тому вчені почали використовувати свою уяву, щоб поділити проблему на конкретніші питання. Є багато дрібніших і конкретніших питань, які можна ставити у тому, як працює успадкування, наприклад.
Головне досягнення вченого – це доказ дискретного характеру спадкових факторів. Іншими словами, за кожну ознаку відповідає конкретний ген. Перші карти були побудовані для кукурудзи та дрозофіли. Остання є класичним об'єктом щодо генетичних дослідів.
Заслуги Менделя важко переоцінити, що говорять і вітчизняні вчені. Так, знаменитий генетик Тимофєєв-Ресовський зазначив, що Мендель був першим, хто провів фундаментальні досліди та дав точну характеристику явищам, які раніше існували на рівні гіпотез. Таким чином, його можна вважати піонером математичного мислення в галузі біології та генетики.
План вивчення нового матеріалу
"Як функції пропускають покоління?" «Чому деякі діти виглядають зовсім інакше, ніж їхні батьки?» «Чи успадковує властивість успадкованого типу те, як успадковуються інші риси?». Вчені також повинні з'ясувати, як досліджувати такі питання, використовуючи різні методи дослідження.
Спостереження за візерунками гороху
Креативні вчені здатні. Грегор Мендель, австрійський чернець, систематично розглядав закономірності успадкування. Мендель навчався фізики та математики у Віденському університеті, але мав пристрасть до біології, і він був натхненний професором біології в університеті, щоб спробувати «звести феномен життя до фізичних та хімічних законів». Мендель почав проводити експерименти з перехресного розмноження сірих мишей - практики, що на той час була повністю підтримана церквою - як та інші публічні експерименти з кількома квітучими рослинами у його монастирі.
Попередники
Варто зазначити, що закономірності успадкування ознак Менделю були сформульовані не на порожньому місці. Його дослідження ґрунтувалися на дослідженнях попередників. Варто особливо відзначити наступних учених:
- Дж. Госс проводив експерименти на гороху, схрещуючи рослини із плодами різного кольору. Саме завдяки цим дослідженням було відкрито закони однаковості першого покоління гібридів, а також неповного домінування. Мендель лише конкретизував та підтвердив цю гіпотезу.
- Огюстен Сарже - це рослинник, який вибрав для своїх досвідів гарбузові культури. Він першим став вивчати спадкові ознакинад сукупністю, а окремо. Йому належить твердження, що з передачі тих чи інших характеристик де вони змішуються між собою. Таким чином, спадковість є константною.
- Ноден проводив дослідження на різних видах такої рослини, як дурман. Проаналізувавши отримані результати, він вважав за потрібне говорити про наявність домінуючих ознак, які у більшості випадків переважатимуть.
Таким чином, вже до XIX віцібули відомі такі явища як домінантність, однаковість першого покоління, а також комбінаторика ознак у наступних гібридів. Проте загальних закономірностей вироблено був. Саме аналіз наявної інформації та вироблення достовірної методики дослідження є головною заслугою Менделя.
Насамперед горох легше відтворювати. Мендель також міг урізноманітнити Пісум, який по-справжньому відтворений для певних характеристик, які легко розпізнаються. Наприклад, деякі сорти виробили тільки жовте насіння, тоді як інші виробили тільки зелене насіння; деякі зробили червоні квіти та інші білі квіти тощо. Якби він перетнув рослини, які виробляли жовте насіння з рослинами, які виробляли зелене насіння, він міг би впевнено передбачити, що всі нащадки цього хреста, у всіх з яких було жовте насіння, приблизно ¾ наступного покоління вироблятимуть жовте насіння, а ¼ будуть виробляти насіння зелений.
Методика роботи Менделя
Закономірності успадкування ознак Менделя були сформульовані в результаті фундаментальних досліджень. Діяльність вченого здійснювалася так:
- спадкові ознаки розглядалися над сукупності, а окремо;
- для аналізу вибиралися тільки альтернативні ознаки, які становлять суттєву різницю між різновидами (саме це дозволило найчіткіше пояснити закономірності процесу успадкування);
- дослідження були фундаментальними (Мендель досліджував велика кількістьсортів гороху, які були як чистими, так і гібридними, а потім схрещував "нащадок"), що дозволило говорити про об'єктивність результатів;
- використання точних кількісних методів під час аналізу отриманих даних (використовуючи знання у сфері теорії ймовірностей, Мендель знизив показник випадкових відхилень).
Тому потомство все ще зберігало характеристику батька із зеленим насінням, незважаючи на те, що вони не виробляли зеленого насіння.
Хоча Мендель показав, що його модель застосовна до семи рис садового гороху, інші риси не виявляють такої простої поведінки. Фактично він пізніше провів аналогічні експерименти на інших рослинах і не завжди отримував однакові результати - успадкування не так просто. Було показано, що деякі риси різних організмів наслідують зразки, визнані Менделем, що зрештою вчені дійшли висновку, що він визначив щось важливе щодо спадщини, хоча були й ускладнюючі чинники.
Закон однаковості гібридів
Розглядаючи закономірності успадкування ознак, варто приділити особливу увагу однакові гібридів першого покоління. Він був відкритий шляхом досвіду, в ході якого проводилося схрещування батьківських формз одним контрастним ознакою (форма, забарвлення тощо. буд.).
Менделем було прийнято рішення провести експеримент на двох різновидах гороху – з червоними та білими квітками. Як результат, гібриди першого покоління одержали пурпурові суцвіття. Таким чином, з'явилася підстава говорити про наявність домінантних та рецесивних ознак.
Історія гороху Менделя ілюструвала два важливих моментупро наукову творчість. По-перше, творчість має на увазі абстракцію. Тобто, хоча реальний світ дуже складний, творча людина може подумки усунути деяку складність, щоб виявити прості принципи, які пояснюють їх спостереження. Закони Менделя не ідеальні, але він вважається великим ученим, тому що він зміг визначити важливі шаблони у своїх даних, які інші люди, можливо, не змогли побачити, тому що вони багато уваги приділяли деталям.
По-друге, творчі вчені можуть часто бачити через ускладнюючі чинники, щоб побачити суть проблеми, дозволяючи їм спочатку обирати найпростіші випадки вивчення. Це не знак лінощів. Якщо ні, то ідея полягає в тому, що вивчаючи найпростіші випадки, вчені можуть створювати прості моделі та ускладнювати їх. Саме тому Мендель вибрав Пісума для свого дослідження, і саме тому він зміг визначити таку важливу модель у своїй ідеї.
Варто зазначити, що цей досвід Менделя був єдиним. Він використовував для експериментів рослини з іншими відтінками суцвіть, різною формоюплодів, різною висотою стебла та інші варіанти. Досвідченим шляхом йому вдалося довести, що всі гібриди першого порядку однакові та характеризуються домінантною ознакою.
Важливим аспектом творчості у науці є здатність. Проста модель спадкування Менделя була негайно прийнята. Насправді його робота, здається, була добре відома протягом деякого часу. Але шаблони успадкування, які він визначив, мали вирішальне значення для пошуку відповіді на інше питання: який фізичний матеріал, який передає успадковані риси організмів своїм дітям?
Знову ж таки, вчені почали з простих випадків - окремих клітин. У процесі поділу клітин ядро, схоже, розчиняється в протоплазмі оригіналу, а потім знову з'являються два ядра, по одному в кожній із двох клітин. Тому обмін генетичним матеріалом від обох батьків може статися, коли ядро сперми та яйце зливаються. Коли ця ідея потрапила до Хердвіга, він одразу залишив усі свої інші проекти і почав вивчати запліднення яйцеклітин морських їжаків. Як зоолог, Хертвіг багато знав про організми, і він вибрав морських їжаків з дуже практичної причини: його яйця великі та напівпрозорі, тому було б відносно легко побачити, що відбувається всередині яйця морського їжака під мікроскопом.
Неповне домінування
У результаті вивчення такого питання, як закономірності успадкування ознак, проводилися досліди як у рослинах, і живих організмах. Отже, вдалося встановити, що які завжди ознаки перебувають у відносинах і придушення. Так, наприклад, при схрещуванні курей чорного та білого забарвлення вдалося отримати сіре потомство. Так само було з деякими рослинами, коли різновиди з пурпуровими та білими квітками на виході давали рожеві відтінки. Таким чином, можна скоригувати перший принцип, вказавши, що перше покоління гібридів матиме однакові ознаки, причому вони можуть бути проміжними.
Дослідження Хертвіга та інших вчених показало, що під час поділу клітин ядро розчиняється у петлях, званих «хромосомами», які діляться вздовж і поділяються під час поділу клітин. Потім було визнано, що якщо вони несуть спадкову інформацію в клітинах, модель Менделя може перевірити математичний опис поведінки під час відтворення.
Вам має бути цікаво, звідки взялися ці творчі бачення, які посилають таких вчених, як Оскар Хертвіг, на вивчення рідкісних речей, таких як морські їжаки. Легко було б романтично подивитись цей тип творчості і поверхово пояснити його як продукт генія Хертвіга чи Менделя. Вчені та наукова спільнота. Коли доходить до того, що вчені вивчають, креативність вимагає.
Розщеплення ознак
Продовжуючи досліджувати закономірності успадкування ознак, Мендель вважав за необхідне схрещувати двох нащадків першого покоління (гетерозиготних). Як результат, було отримано потомство, частина якого мало а інша - рецесивний. З цього можна дійти невтішного висновку, що другорядний ознака в першого покоління гібридів не зникає зовсім, лише придушується і може проявитися у наступному потомстві.
Основні етапи розвитку генетики
Як тільки вчені дійшли висновку, що генетична інформація несе їх, вони змогли вивчити їх уважніше. Однак не було відомо, як працює успадкування. Тим не менш, було неможливо вирішити цю велику проблемубезпосередньо. Натомість вчені стали ставити більш конкретні пов'язані питання.
Вони зазвичай візуалізують атоми як маленькі кулі та ланки як палиці, що з'єднують кулі. Як це можливо, що вчені знали, як пов'язані такі атоми, як атоми? Виявляється, якщо речовина кристалізується, ви можете знімати рентгенівські промені на кристалах, які дифрагують випромінювання в різних візерунках, залежно від розташування атомів. Використовуючи ці та інші дані, вона змогла швидко дізнатися про важливі аспекти молекулярної структури.
Незалежне наслідування
Багато питань викликають закономірності успадкування ознак. Досліди Менделя торкнулися також особин, які відрізняються один від одного відразу за декількома ознаками. По кожному окремо попередні закономірності дотримувалися. Але ось, розглядаючи сукупність ознак, не вдалося виявити будь-якої закономірності між їхніми комбінаціями. Таким чином, є підстави говорити про незалежність спадкування.
Генетика – це галузь біології, яка вивчає передачу спадкових показників. Щоб зрозуміти його механізми, потрібно запам'ятати деякі теми. Грегор Мендель вважається батьком генетики завдяки своїй роботі, що ґрунтується на цій науці. Мендель, який працював з рослиною гороху, описав зразки успадкування, засновані на семи парах контрастних рис, що з'явилися в семи різних різновидах цієї рослини. Він зауважив, що персонажі були успадковані як окремі одиниці, і кожен із них робив це незалежно від інших.
Він зазначив, що у кожного з батьків є пари одиниць, але він тільки вносить одну одиницю кожної пари до свого нащадка. Пізніше підрозділи, описані Менделем, отримали назву генів. Мендель під час своєї кар'єри розробив два закони, які можуть підсумовувати всі його відкриття та які досі діють сьогодні. Ці закони є основою генетики.
Закон чистоти гамет
Деякі закономірності успадкування ознак, встановлені Менделем, мали суто гіпотетичний характер. Мова йде про закон чистоти гамет, який полягає в тому, що в них потрапляє лише по одному алелі з пари, що міститься в гені батьківської особи.
За часів Менделя був технічних засобів на підтвердження цієї гіпотези. Проте вченому вдалося сформулювати загальне твердження. Суть його полягає в тому, що в процесі утворення гібридів спадкові ознаки зберігаються у незмінному вигляді, а не поєднуються.
Спадкова та неспадкова мінливість
Перший закон Менделя або Закон однаковості Коли перетин відбувається між двома особами одного й того ж виду, що належать двом чистим сортам або расам, усі гібриди першого синів покоління рівні. Другий закон Менделя чи закон сегрегації При перетині гібридів, отриманих у першому поколінні, антагоністичні характери, які вони мають, поділяються і розподіляються між різними гаметами, отже, з'являються кілька фенотипів у потомства. При формуванні гамет сегрегація різних успадкованих ознак відбувається незалежно один від одного, тому картина успадкування одного з них не впливатиме на успадкування іншої. Члени кожної пари, які називаються гомологічними хромосомами, мають близьку схожість один з одним. Більшість клітин в організмі людини містять 23 пари хромосом.
- Третій закон Менделя чи закон незалежної передачі.
- Хромосоми розрізняються за формою та розміром і, як правило, зустрічаються парами.
Істотні умови
Генетика – це наука, що вивчає закономірності успадкування ознак. Мендель зробив істотний внесок у її розвиток, виробивши фундаментальні положення з цього питання. Проте, щоб вони виконувались, необхідне дотримання таких істотних умов:
- вихідні форми мають бути гомозиготними;
- альтернативність ознак;
- однакова можливість формування різних алелів у гібрида;
- рівна життєздатність гамет;
- при заплідненні гамети поєднуються випадковим чином;
- зиготи з різними комбінаціями генів життєздатні однаково;
- чисельність особин другого покоління має бути достатньою, щоб вважати отримані результати закономірними;
- прояв ознак має бути залежним від впливу зовнішніх умов.
Варто зазначити, що цим ознакам відповідає більшість живих організмів, у тому числі людина.
Людина отримує від своїх батьків гени, які визначають колір волосся, ці гени можуть бути однаковими чи різними. Що стосується, якщо вони відрізняються друг від друга, тобто. що ген батька має інформацію про темному кольоріволосся і про матір для світлого кольору, а дитина народжується з темним волоссям, це означає, що для цього гена домінує темна.
Іншими словами, домінуючим є ген, який визначає межу. Ген, який не виявлявся, у цьому випадку колір світлого волосся, називається рецесивним геном. Для прояву рецесивного гена важливо, щоб він формував партнера з іншим геном рецесивним. Це дуже простий спосіб пояснити, як виражаються домінуючий гента рецесивний ген.
Закономірності успадкування ознак у людини
Незважаючи на те, що спочатку генетичні принципи досліджувалися на прикладі рослин, для тварин та людини вони також справедливі. Варто відзначити такі типи спадкування:
- Аутосомно-домінантний – успадкування домінуючих ознак, що локалізуються за допомогою аутосом. При цьому фенотип може бути як сильно вираженим, так і помітним. При цьому типі успадкування ймовірність отримання дитиною патологічного алелю від батька становить 50%.
- Аутосомно-рецесивний – успадкування другорядних ознак, поєднаних з аутосомами. Захворювання проявляються за допомогою гомозигот, причому ураженими будуть обидва алелі.
- Домінантний Х-зчеплений тип передбачає передачу домінантних ознак детермінованими генами. При цьому у жінок захворювання зустрічаються у 2 рази частіше, ніж у чоловіків.
- Рецесивний Х-зчеплений тип - успадкування відбувається за слабшою ознакою. Захворювання або його окремі ознаки завжди виявляються у нащадків чоловічої статі, а у жінок - тільки в гомозиготному стані.
Основні поняття
Щоб зрозуміти, як працюють закономірності успадкування ознак Менделя та інші генетичні процеси, варто ознайомитися з основними визначеннями і поняттями. До них належать такі:
- Домінантна ознака - переважна характеристика, яка виступає як визначальний стан гена і пригнічує розвиток рецесивних.
- Рецесивна ознака - характеристика, яка передається у спадок, але не виступає як визначальна.
- Гомозигота – диплоїдна особина або клітина, у хромосомах якої містяться однакові клітини зазначеного гена.
- Гетерозигота - диплоїдна особина або клітина, яка дає розщеплення та має різні алелі в рамках одного гена.
- Алель - це одна з альтернативних форм гена, яка розташована у певному місці хромосоми та характеризується унікальною послідовністю нуклеотидів.
- Алель - це пара генів, які розташовані в тих самих зонах і контролюють розвиток певних ознак.
- знаходяться на різних ділянках хромосом і відповідають за прояв різних ознак.
Висновок
Мендель сформулював і практично довів основні закономірності успадкування ознак. Опис їх наведено з прикладу рослин і трохи спрощено. Але на практиці воно справедливе для всіх живих організмів.
Виконані вправи до робочого зошита:
"Робочий зошит з біології. 10-11 клас. Пасічник В.В., Швецов Г.Г."
(Москва: Дрофа, 2010 – 2014 р.)
Тема 3.5. Спадковість та мінливість
Спадковість та мінливість – властивості організмів. Генетика як наука
Спадковість- Здатність організмів передавати свої ознаки та особливості розвитку потомству.
Мінливість- Різноманітність ознак серед представників даного виду, а також властивість нащадків набувати відмінностей від батьківських форм.
Генетика– наука про закономірності спадковості та мінливості.
2. Охарактеризуйте вклад відомих вам вчених у розвиток генетики як науки, заповнивши таблицю.
Історія розвитку генетики
3. Які методи генетики як науки вам відомі?
Основний метод генетики – гібридологічний. Це схрещування певних організмів та аналіз їх потомства. Цей метод використав Р. Мендель.
Генеалогічний – вивчення родоводів. Дозволяє визначити закономірності успадкування ознак.
Близнюковий - порівняння однояйцевих близнюків, дозволяє вивчати модифікаційну мінливість (визначати вплив генотипу та середовища на розвиток дитини).
Цитогенетичний – вивчення під мікроскопом хромосомного набору – числа хромосом, особливостей їхньої будови. Дозволяє виявляти хромосомні хвороби.
4. У чому полягає сутність гібридологічного методу вивчення успадкування ознак?
Гібридологічний метод – один із методів генетики, спосіб вивчення спадкових властивостей організму шляхом схрещування його з спорідненою формою та подальшим аналізом ознак потомства.
5. Чому горох вважатимуться вдалим об'єктом генетичних досліджень?
Види гороху відрізняються один від одного малою кількістю добре відмінних ознак. Горох легко вирощувати, за умов Чехії він розмножується кілька разів на рік. Крім того, в природі горох є самозапилювачем, але в експерименті самозапилення легко запобігти, і дослідник легко може запилити рослину одним пилком з іншої рослини.
6. Спадкування яких пар ознак у гороху вивчав Г. Мендель?
Мендель використав 22 чисті лінії гороху. Рослини цих ліній мали дуже виражені відмінності друг від друга: форма насіння (круглі – зморшкуваті); забарвлення насіння (жовте – зелене); форма бобів (гладкі – зморшкуваті); розташування квіток на стеблі (пазушні – верхівкові); висота рослини (нормальні – карликові).
7. Що розуміють у генетиці під чистою лінією?
Чиста лінія в генетиці - це група організмів, які мають деякі ознаки, які повністю передаються потомству через генетичну однорідність всіх особин.
Закономірності наслідування. Моногібридне схрещування
1. Дайте визначення понять.
Алельні гени– гени, відповідальні прояв одного ознаки.
Гомозиготний організм– організм, що містить два однакові алельні гени.
Гетерозиготний організм– організм, що містить два різні алельні гени.
2. Що розуміють під моногібридним схрещуванням?
Моногібридне схрещування - схрещування форм, що відрізняються один від одного по одній парі альтернативних ознак.
3. Сформулюйте правило однаковості гібридів першого покоління.
При схрещуванні двох гомозиготних організмів, що відрізняються один від одного однією ознакою, всі гібриди першого покоління матимуть ознаку одного з батьків, і покоління за даною ознакою буде одноманітним.
4. Сформулюйте правило розщеплення.
При схрещуванні двох нащадків (гібридів) першого покоління між собою у другому поколінні спостерігається розщеплення і знову з'являються особини. рецесивними ознаками; ці особини становлять? частина всього числа нащадків першого покоління.
5. Сформулюйте закон чистоти гамет.
При освіті в кожну з них потрапляє лише один із двох «елементів спадковості», який відповідає за цю ознаку.
6. Використовуючи загальноприйняті умовні позначення, складіть схему моногібридного схрещування.
Охарактеризуйте цьому прикладі цитологічні основи моногибридного схрещування.
Р – батьківське покоління, F1 – перше покоління нащадків, F2 – друге покоління нащадків, А – ген, відповідальний за домінантна ознака, а - ген, що відповідає за рецесивну ознаку.
В результаті мейозу в гаметах батьківських особин буде присутній по одному гену, який відповідає за успадкування певної ознаки (А або а). У першому поколінні соматичні клітини будуть гетерозиготними (Аа), тому половина гамет першого покоління міститиме ген А, інша половина – ген а. В результаті випадкових комбінацій гамет у другому поколінні виникнуть такі комбінації: АА, Аа, аА, аа. Особи з трьома першими комбінаціями генів матимуть однаковий фенотип (через наявність домінантного гена), і з четвертої – інший (рецесивний).
7. Розв'яжіть генетичну задачу на моногібридне схрещування.
Завдання 1.
У кавуна зелене забарвлення плода домінує над смугастою. Від схрещування зеленоплодного сорту зі смугатоплодним отримані гібриди першого покоління, що мають плоди зеленого забарвлення. Гібриди перезапилили і отримали 172 гібриди другого покоління. 1) Скільки типів гамет утворює рослина зеленоплідного сорту? 2) Скільки рослин F2 будуть гетерозиготними? 3) Скільки різних генотипів буде у F2? 4) Скільки у F2 буде рослин зі смугастим забарвленням плодів? 5) Скільки гомозиготних рослин із зеленим забарвленням плодів буде у F2?
Рішення
А – зелене забарвлення, а – смугасте забарвлення.
Так як при схрещуванні рослин із зеленими та смугастими плодами отримали рослини із зеленим плодом, можна зробити висновок, що батьківські особини були гомозиготними (АА та аа) (за правилом однаковості гібридів першого покоління Менделя).
Складемо схему схрещування.
Відповіді:
1. 1 або 2 (у разі гетерозиготи)
2. 86
3. 3
4. 43
5. 43.
Завдання 2.
Довга вовна у кішок рецесивна по відношенню до короткої. Довгошерста кішка, схрещена з гетерозиготним короткошерстим котом, принесла 8 кошенят. 1) Скільки типів гамет утворюється у кота? 2) Скільки типів гамет утворюється у кішки? 3) Скільки фенотипно різних кошенят у посліді? 4) Скільки генотипно різних кошенят у посліді? 5) Скільки кошенят у посліді з довгою шерстю?
Рішення
А – коротка шерсть, а – довга шерсть. Оскільки кішка мала довгу шерсть, вона гомозиготна, її генотип аа. У кота генотип Аа (гетерозиготний, коротка шерсть).
Складемо схему схрещування.
Відповіді:
1. 2
2. 1
3. 4 з довгою та 4 з короткою
4. 4 з генотипом Аа, та 4 з генотипом аа
5. 4.
Множинні алелі. Аналізуючий схрещування
1. Дайте визначення понять.
Фенотип- Сукупність всіх ознак і властивостей організму, які виявляються в процесі індивідуального розвитку в даних умовах і є результатом взаємодії генотипу з комплексом факторів внутрішнього та зовнішнього середовища.
Генотип- Це сукупність всіх генів організму, які є його спадковою основою.
2. Чому поняття про домінантний і рецесивний гени є відносними?
У гена будь-якої ознаки можуть бути й інші стани, які не можна назвати ні домінантними, ні рецесивними. Це може статися внаслідок мутацій і називається «множинний алелізм».
3. Що розуміють під множинним алелізмом?
Множинний алелізм - це існування у популяції більше двох алелей даного гена.
4. Заповніть таблицю.
Типи взаємодії алельних генів
5. Що таке аналізуюче схрещування та яке його практичне значення?
Аналізуючий схрещування використовують для встановлення генотипу особин, які не відрізняються за фенотипом. При цьому особину, генотип якої потрібно встановити, схрещують з особиною, гомозиготною за рецесивним геном (аа).
6. Розв'яжіть завдання на аналізуюче схрещування.
Завдання.
Біле забарвлення віночка у флоксу домінує над рожевим. Схрещена рослина з білим забарвленням віночка з рослиною, що має рожеве забарвлення. Отримано 96 гібридних рослин, з яких 51 має біле забарвлення, а 45 – рожеве. 1) Які генотипи мають батьківські рослини? 2) Скільки типів гамет може утворювати рослину з білим забарвленням віночка? 3) Скільки типів гамет може утворювати рослину з рожевим забарвленням віночка? 4) Яке співвідношення фенотипу можна очікувати в поколінні F2 від схрещування між собою гібридних рослин F1 з білими квітками?
Рішення.
А – біле забарвлення, а – рожеве забарвлення. Генотип однієї рослини А.. – білий, другого аа – рожевий.
Оскільки у першому поколінні спостерігається розщеплення 1:1 (51:45), генотип першої рослини Аа.
Складемо схему схрещування.
Відповіді:
1. Аа та аа.
2. 2
3. 1
4. 3 з білим віночком: 1 з рожевим віночком.
Дигібридне схрещування
1. Дайте визначення понять.
Дигібридне схрещування– схрещування особин, які враховують відмінності друг від друга за двома ознаками.
Грати Пеннета– це таблиця, запропонована англійським генетиком Реджинальдом Пеннетом як інструмент, що є графічну запис визначення сполучуваності алелей з батьківських генотипів.
2. Яке співвідношення фенотипів утворюється при дигібридному схрещуванні дигетерозигот? Відповідь проілюструйте, розписавши ґрати Пеннета.
А – Жовте забарвлення насіння
а – Зелене забарвлення насіння
В – Гладка форма насіння
в – Зморшкувата форма насіння.
Жовтий гладкий (ААВВ)? Зелений зморшкуватий (аавв) =
Р: АаВв?АаВв (дігетерозиготи)
Гамети: АВ, Ав, АВ, ав.
F1 у таблиці:
Відповідь: 9 (жовтих гладких): 3 (зелених гладких): 3 (жовтих зморшкуватих): 1 (зелених зморшкуватих).
3. Сформулюйте закон незалежного наслідуванняознак.
При дигібридному схрещуванні гени та ознаки, за які ці гени відповідають, успадковуються незалежно один від одного.
4. Вирішіть генетичні завданняна дигібридне схрещування.
Завдання 1.
Чорне забарвлення у кішок домінує над палевою, а коротка шерсть – над довгою. Схрещувалися чистопородні перські кішки (чорні довгошерсті) з сіамськими (палеві короткошерсті). Отримані гібриди схрещувалися між собою. Яка ймовірність отримання у F2 чистопородного сіамського кошеня; кошеня, фенотипно схожого на перського; довгошерстого пальового кошеня (виразити в частинах)?
Рішення:
А – чорне забарвлення, а – палеве.
В – коротка шерсть, у – довга.
Складемо ґрати Пеннета.
Відповідь:
1) 1/16
2) 3/16
3) 1/16.
Завдання 2.
У томатів округла форма плодів домінує над грушоподібною, а червоне забарвлення плодів – над жовтим. Від схрещування гетерозиготної рослини з червоним забарвленням та грушоподібною формою плодів та жовтоплідної з округлими плодами отримано 120 рослин. 1) Скільки типів гамет утворює гетерозиготна рослина з червоним забарвленням плодів та грушоподібною формою? 2) Скільки різних фенотипів вийшло від такого схрещування? 3) Скільки різних генотипів вийшло від такого схрещування? 4) Скільки вийшло рослин з червоним забарвленням та округлою формою плодів? 5) Скільки рослин вийшло з жовтим забарвленням та округлою формою плодів?
Рішення
А – округла форма, а – грушоподібна форма.
В – червоне забарвлення, в – жовте забарвлення.
Визначимо генотипи батьків, типи гамет та запишемо схему схрещування.
Складемо ґрати Пеннета.
Відповідь:
1. 2
2. 4
3. 4
4. 30
5. 30.
Хромосомна теорія спадковості. Сучасні уявлення про ген і геном
1. Дайте визначення понять.
Кросинговер– процес обміну ділянками гомологічних хромосом під час кон'югації у профазі І мейозу.
Хромосомна карта- це схема взаємного розташування та відносних відстаней між генами певних хромосом, що знаходяться в одній групі зчеплення.
2. У якому разі відбувається порушення закону незалежного наслідування ознак?
При кросинговері відбувається порушення закону Моргана, і гени однієї хромосоми не успадковуються зчеплено, оскільки частина їх замінюється на алельні гени гомологічної хромосоми.
3. Напишіть основні тези хромосомної теорії спадковості Т. Моргана.
Ген є ділянкою хромосоми.
Алельні гени (гени, що відповідають за одну ознаку) розташовані в певних місцях (локусах) гомологічних хромосом.
Гени розташовуються в хромосомах лінійно, тобто один за одним.
У процесі утворення гамет між гомологічними хромосомами відбувається кон'югація, у результаті якої можуть обмінюватися алельними генами, тобто може відбуватися кросинговер.
4. Сформулюйте закон Моргана.
Гени, що у одній хромосомі, при мейозі потрапляють у одну гамету, тобто успадковуються зчеплено.
5. Від чого залежить можливість розбіжності двох неалельних генів при кросинговері?
Імовірність розбіжності двох неалельних генів при кросинговері залежить від відстані між ними у хромосомі.
6. Що є основою складання генетичних карт організмів?
Підрахунок частоти кросинговеру між будь-якими двома генами однієї хромосоми, що відповідають за різні ознаки, дає можливість точно визначити відстань між цими генами, а значить, і почати побудову генетичної карти, яка є схемою взаємного розташування генів, що становлять одну хромосому.
7. Навіщо складають хромосомні карти?
За допомогою генетичних карт можна дізнатися розташування генів тварин і рослин та інформацію з них. Це допоможе у боротьбі з різними невиліковними поки що захворюваннями.
Спадкова та неспадкова мінливість
1. Дайте визначення понять.
Норма реакції- Здатність генотипу формувати в онтогенезі, залежно від умов середовища, різні фенотипи. Вона характеризує частку участі середовища у реалізації ознаки та визначає модифікаційну мінливість виду.
Мутація– стійке (тобто таке, яке може бути успадковано нащадками цієї клітини чи організму) перетворення генотипу, що відбувається під впливом зовнішнього чи внутрішнього середовища.
2. Заповніть таблицю.
3. Від чого залежить межі модифікаційної мінливості?
Межі модифікаційної мінливості залежать від норми реакції, яка зумовлена генетично та успадковується.
4. Що мають спільного і чим відрізняються комбінативна та мутаційна мінливість?
Загальне: обидва види мінливості обумовлені змінами генетичному матеріалі.
Відмінності: комбінативна мінливість виникає через рекомбінацію генів під час злиття гамет, а мутаційна спричинена дією на організм мутагенів.
5. Заповніть таблицю.
Види мутацій
6. Що розуміють під мутагенними факторами? Наведіть відповідні приклади.
Мутагенні фактори – дії, що призводять до мутацій.
Це можуть бути фізичні впливи: іонізуюче випромінювання та ультрафіолетове випромінювання, що ушкоджує молекули ДНК; хімічні речовини, що порушують структури ДНК та процеси реплікації; віруси, що вбудовують свої гени у ДНК клітини-господаря.
Наслідування ознак у людини. Спадкові хвороби у людини
1. Дайте визначення понять.
Генні захворювання– хвороби, причинами яких є генні чи хромосомні мутації.
Хромосомні хвороби– хвороби, викликані зміною числа хромосом чи його будовою.
2. Заповніть таблицю.
Наслідування ознак у людини
3. Що розуміють під спадкуванням, зчепленим зі статтю?
Спадкування, зчеплене з підлогою – це успадкування ознак, гени яких розташовані в статевих хромосомах.
4. Які ознаки у людини успадковуються зчеплено зі статтю?
Зчеплено зі статтю у людини успадковуються гемофілія та дальтонізм.
5. Розв'яжіть генетичні завдання на спадкування ознак у людини, у тому числі на спадкування, зчеплене зі статтю.
Завдання 1.
Людина ген довгих вій домінує над геном коротких вій. Жінка з довгими віями, у батька якої були короткі вії, вийшла заміж за чоловіків з короткими віями. 1) Скільки типів гамет утворюється у жінки? 2) Скільки типів гамет утворюється у чоловіків? 3) Яка ймовірність народження у цій сім'ї дитини з довгими віями (у %)? 4) Скільки різних генотипів і скільки фенотипів може бути серед дітей цієї подружжя?
Рішення
А – довгі вії
а – короткі вії.
Жінки гетерозиготна (Аа), тому що у батька були короткі вії.
Чоловік гомозиготний (аа).
Відповідь:
1. 2
2. 1
3. 50
4. 2 генотипи (Аа) та 2 фенотипи (довгі та короткі вії).
Завдання 2.
У людини вільна мочка вуха домінує над невільною, а гладке підборіддя рецесивне по відношенню до підборіддя з трикутною ямкою. Ці ознаки успадковуються незалежно. Від шлюбу чоловіка з невільною мочкою вуха та трикутною ямкою на підборідді та жінки, що має вільну мочку вуха та гладке підборіддя, народився син із гладким підборіддям та невільною мочкою вуха. Яка ймовірність народження в цій сім'ї дитини з гладким підборіддям та вільною мочкою вуха; із трикутною ямкою на підборідді (у %)?
Рішення
А – вільна мочка вуха
а – невільна мочка вуха
В – трикутна ямка
в – гладке підборіддя.
Так як у пари народилася дитина, з гомозиготними ознаками (аавв), генотип матері Аавв, а батька – ааВв.
Запишемо генотипи батьків, типи гамет та схему схрещування.
Складемо ґрати Пеннета.
Відповідь:
1. 25
2. 50.
Завдання 3.
У людини ген, що викликає гемофілію, є рецесивним і знаходиться в Х-хромосомі, а альбінізм обумовлений аутосомним рецесивним геном. У батьків, нормальних за цими ознаками, народився син альбінос та гемофілік. 1) Яка ймовірність того, що у їхнього наступного сина виявляться ці дві аномальні ознаки? 2) Яка ймовірність народження здорових дочок?
Рішення:
Х ° - наявність гемофілії (рецесивний), Х - відсутність гемофілії.
А – нормальний колір шкіри
а – альбінос.
Генотипи батьків:
Мати - Х°ХАа
Батько – ХУАа.
Складемо ґрати Пеннета.
Відповідь: ймовірність прояву ознак альбінізму та гемофілії (генотип Х ° Уаа) - у наступного сина - 6,25%. Імовірність народження здорових дочок – (генотип ХХАА) – 6,25%.
Завдання 4.
Гіпертонія у людини визначається домінантним аутосомним геном, а оптична атрофія викликається рецесивним геном, зчепленим із статтю. Жінка з оптичною атрофією вийшла заміж за чоловіка з гіпертонією, у якого батько також був із гіпертонією, а мати була здорова. 1) Яка ймовірність, що дитина в цій сім'ї страждатиме обома аномаліями (у %)? 2) Яка ймовірність народження здорової дитини (у%)?
Рішення.
Х ° - наявність атрофії (рецесивний), Х - відсутність атрофії.
А – гіпертонія
а – немає гіпертонії.
Генотипи батьків:
Мати - Х ° Х ° аа (бо хвора на атрофію і без гіпертонії)
Батько - ХУАа (бо не хворий на атрофію і його батько був з гіпертонією, а мати здорова).
Складемо ґрати Пеннета.
Відповідь:
1. 25
2. 0 (тільки 25% дочок не матимуть даних недоліків, але вони будуть носіями атрофії та без гіпертонії).