Studium základních zákonů dědičnosti aVariabilita organismů je jedním z nejsložitějších, ale velmi slibných úkolů moderní vědy. V tomto článku se budeme zabývat jak základními teoretickými pojmy, tak postuláty vědy, a přijdeme na to, jak řešit problémy v genetice.
Relevance studia zákonů dědičnosti
Dvě nejdůležitější odvětví moderní vědy jsoumedicína a výběr - vyvíjejí se díky výzkumu genetiků. Samotná biologická disciplína, jejíž název navrhl v roce 1906 anglický vědec W. Betson, není ani tak teoretická, ani praktická. Každý, kdo se rozhodne vážně porozumět mechanismu dědičnosti různých znaků (například barvy očí, vlasů, krevních skupin), bude muset nejprve prostudovat zákony dědičnosti a variability a také zjistit, jak vyřešit problémy v lidské genetice. Budeme se zabývat touto otázkou.
Klíčové pojmy a termíny
Každé odvětví má specifickou, pouze jejívlastní základní definice. Pokud mluvíme o vědě, která studuje přenos dědičných vlastností, porozumíme těmto termínům: gen, genotyp, fenotyp, rodiče, hybridy, gamety atd. S každou z nich se setkáme při studiu pravidel, která nám vysvětlí, jak řešit problémy biologie pro genetiku. Ale na začátku budeme studovat hybridní metodu. Koneckonců, je to on, kdo stojí za genetickým výzkumem. Navrhl ji český přírodovědec G. Mendel v 19. století.
Jak se dědí vlastnosti?
Vzory přenosu tělesných vlastností bylyobjevil Mendel díky experimentům, které provedl se známou rostlinou - setím hrách. Hybridologická metoda je křížením dvou jednotek, které se od sebe liší jednou dvojicí znaků (monohybridní křížení). Pokud experiment zahrnuje organismy, které mají několik párů alternativních (protikladných) znaků, pak mluví o polyhybridních křížích. Vědec navrhl následující formu záznamu hybridizace dvou rostlin hrachu, které se liší barvou semen. A - žlutá barva a - zelená.
В этой записи F1 – гибриды первого (I) поколения.Všechny jsou naprosto jednotné (identické), protože obsahují dominantní gen A, který řídí žlutou barvu semen. Výše uvedený záznam odpovídá prvnímu zákonu Mendela (Pravidlo uniformity hybridů F1). Jeho znalosti vysvětlují studentům, jak řešit genetické problémy. Stupeň 9 má biologický program, ve kterém je podrobně studována hybridní metoda genetického výzkumu. Zvažuje také druhé (II) Mendelovo pravidlo, nazvané zákon rozdělení. Podle něj je u hybridů F2 získaných křížením dvou hybridů první generace navzájem pozorováno štěpení v poměru fenotypu 3 k 1 a genotypu 1 k 2 a 1.
Použitím výše uvedených vzorců pochopíte,jak řešit problémy v genetice bez chyb, pokud v jejich podmínkách lze použít první nebo již známý II Mendelův zákon, vzhledem k tomu, že ke křížení dochází s úplnou dominancí jednoho z genů.
Zákon nezávislé kombinace stavových znaků
Pokud se rodiče liší ve dvou párechalternativní vlastnosti, jako je barva a tvar semen, u rostlin, jako je například hrachor obecný, měla by se v genetickém kříži použít mřížka Pinnet.
Absolutně všechny hybridy, které jsou prvnígenerace, dodržujte Mendelovo pravidlo uniformity. To znamená, že jsou žluté s hladkým povrchem. Pokračujeme v křížení mezi rostlinami F1 a získáváme hybridy druhé generace. Abychom zjistili, jak řešit problémy v genetice, používá stupeň 10 na hodinách biologie záznam dihybridního křížení s použitím vzorce štěpení fenotypů 9: 3: 3: 1. Za předpokladu, že geny jsou umístěny v různých párech, můžete použít Mendelovo třetí postulát - zákon nezávislých kombinací stavových znaků.
Jak se dědí krevní skupiny?
Přenosový mechanismus takové funkce jako skupinakrev u lidí neodpovídá vzorcům, o kterých jsme hovořili dříve. To znamená, že se neřídí Mendlovým prvním a druhým zákonem. To je způsobeno skutečností, že takový rys jako krevní skupina je podle Landsteinerova výzkumu řízen třemi alelami genu I: A, B a 0. Genotypy budou tedy následující:
- První skupina je 00.
- Druhý je AA nebo A0.
- Třetí skupina je BB nebo B0.
- Čtvrtý je AB.
Gene 0 je recesivní alela pro geny A a B.A čtvrtá skupina je výsledkem společné moci (vzájemná přítomnost genů A a B). Právě toto pravidlo je třeba vzít v úvahu, abychom věděli, jak řešit genetické problémy krevních skupin. Ale to není vše. K určení genotypů dětí podle krevních skupin narozených rodičům s různými krevními skupinami použijeme následující tabulku.
Morganova teorie dědičnosti
Vraťme se k části našeho článku „Zákonnezávislá kombinace zvláštních stavů “, ve které jsme uvažovali o řešení problémů v genetice. Dihybridní křížení, stejně jako samotný Mendelův třetí zákon, kterému se řídí, je použitelné pro alelické geny umístěné v homologních chromozomech každého páru.
V polovině 20. století americký genetik T.Morgan dokázal, že většina znaků je řízena geny, které jsou umístěny na stejném chromozomu. Jsou lineární a tvoří skupiny spojky. A jejich počet se přesně rovná haploidní sadě chromozomů. V procesu meiózy vedoucí k tvorbě gamet nevstupují do zárodečných buněk jednotlivé geny, jak věřil Mendel, ale celé jejich komplexy, které Morgan nazýval vazebnými skupinami.
Crossover
Během profáze I (nazývané také prvnírozdělení meiózy) mezi vnitřními chromatidy homologních chromozomů dochází k výměně oblastí (cibule). Tento jev se nazývá přechod. Je základem dědičné variace. Přechod je obzvláště důležitý pro studium biologických sekcí zabývajících se lidskými dědičnými chorobami. Použitím postulátů popsaných v Morganově chromozomální teorii dědičnosti definujeme algoritmus, který odpovídá na otázku, jak řešit problémy v genetice.
Případy dědičnosti spojené s pohlavím jsouzvláštní případ přenosu genů, které jsou umístěny na stejném chromozomu. Vzdálenost, která existuje mezi geny ve vazebných skupinách, se vyjadřuje v procentech - morganidy. A síla vazby mezi těmito geny je přímo úměrná vzdálenosti. K přechodu proto nejčastěji dochází mezi geny, které jsou umístěny daleko od sebe. Podívejme se na fenomén propojeného dědictví podrobněji. Nejprve si ale pamatujme, které prvky dědičnosti jsou odpovědné za sexuální vlastnosti organismů.
Sexuální chromozomy
V lidském karyotypu mají specifickéstruktura: u žen jsou zastoupeny dvěma identickými chromozomy X a u mužů v sexuálním páru existuje kromě chromozomu X také varianta Y, která se liší jak tvarem, tak množinou genů. To znamená, že není homologní s chromozomem X. Taková dědičná onemocnění člověka, jako je hemofilie a barevná slepota, vznikají v důsledku „rozpadu“ jednotlivých genů v chromozomu X. Například narození těchto potomků je možné z manželství nositele hemofilie se zdravým mužem.
Výše uvedený je průběh genetického kříženípotvrzuje skutečnost, že gen, který řídí srážení krve, je spojen s chromozomem X pohlaví. Tyto vědecké informace se používají k výuce technik techniky řešení genetických problémů. Třída 11 má program biologie, ve kterém jsou podrobně brány v úvahu sekce jako „genetika“, „medicína“ a „genetika člověka“. Umožňují studentům studovat lidské dědičné nemoci a znát důvody, proč k nim dochází.
Interakce genů
Přenos dědičných znaků - procesDocela obtížné. Dříve uvedená schémata se stanou srozumitelnými pouze tehdy, pokud mají studenti základní minimum znalostí. Je to nezbytné, protože poskytuje mechanismy, které dávají odpověď na otázku, jak se naučit řešit biologické problémy. Genetika studuje formy interakce genů. Jedná se o polymeraci, epistázu, komplementaritu. Promluvme si o nich podrobněji.
Příkladem dědičnosti lidského sluchu jeilustrace tohoto typu interakce jako doplňkovosti. Sluch je řízen dvěma páry různých genů. První je zodpovědný za normální vývoj hlemýžďů vnitřního ucha a druhý je zodpovědný za fungování sluchového nervu. V manželství neslyšících rodičů, z nichž každý je recesivní homozygot pro každý ze dvou párů genů, se rodí děti s normálním sluchem. Jejich genotyp obsahuje oba dominantní geny, které řídí normální vývoj sluchadla.
Pleiotropie
Jedná se o zajímavý případ genové interakce, kdyžu kterého fenotypový projev několika znaků najednou závisí na jednom genu přítomném v genotypu. Například na západě Pákistánu byly nalezeny lidské populace některých zástupců. Postrádají potní žlázy v určitých oblastech těla. Zároveň těmto lidem byla diagnostikována absence některých stoliček. Během ontogeneze se nemohli vytvořit.
U zvířat, například ovce karakul,je přítomen dominantní gen W, který řídí jak zabarvení srsti, tak normální vývoj žaludku. Zvažte, jak se zdědí gen W, když jsou zkříženi dva heterozygotní jedinci. Ukazuje se, že u jejich potomků umírají jehňata s genotypem WW v důsledku abnormalit ve vývoji žaludku. Navíc ½ (se šedou srstí) jsou heterozygotní a životaschopní a jedná se o jedince s černou srstí a normálním vývojem žaludku (jejich genotyp WW).
Genotyp - holistický systém
Akce s více geny, polyhybridníkřížení, fenomén spojené dědičnosti, slouží jako nesporný důkaz skutečnosti, že soubor genů v našem těle je integrálním systémem, i když je reprezentován jednotlivými alelami genů. Mohou být zděděny podle Mendelových zákonů, nezávisle nebo podle loci, propojených a poslouchajících postuláty Morganovy teorie. Vzhledem k pravidlům odpovědným za řešení problémů v genetice jsme se ujistili, že fenotyp jakéhokoli organismu se tvoří pod vlivem alelických i neallelických genů, které ovlivňují vývoj jednoho nebo více znaků.
