Wie löst man Probleme in der Genetik in der Biologie?

Studium der Grundgesetze der Vererbung undDie Variabilität von Organismen ist eines der schwierigsten, aber vielversprechendsten Probleme der modernen Naturwissenschaft. In diesem Artikel werden wir sowohl die grundlegenden theoretischen Konzepte als auch die Postulate der Wissenschaft betrachten und herausfinden, wie Probleme in der Genetik gelöst werden können.

Die Relevanz des Studiums der Vererbungsgesetze

Die zwei wichtigsten Zweige der modernen Wissenschaft -Medizin und Selektion - entwickeln sich dank der Forschung von Genforschern. Dieselbe biologische Disziplin, deren Name 1906 vom englischen Wissenschaftler W. Betson vorgeschlagen wurde, ist weniger theoretisch als praktisch. Jeder, der sich entscheidet, den Mechanismus der Vererbung verschiedener Merkmale (z. B. Augenfarbe, Haare, Blutgruppe) ernsthaft zu verstehen, muss zunächst die Gesetze der Vererbung und Variabilität untersuchen und auch herausfinden, wie Probleme in der Humangenetik gelöst werden können. Genau mit dieser Frage werden wir uns befassen.

Grundlegende Konzepte und Begriffe

Jede Branche hat ihre eigenen spezifischeninhärent, eine Reihe von grundlegenden Definitionen. Wenn wir über die Wissenschaft sprechen, die die Prozesse der Übertragung erblicher Merkmale untersucht, bedeutet letzteres die folgenden Begriffe: Gen, Genotyp, Phänotyp, elterliche Individuen, Hybriden, Gameten und so weiter. Wir werden jeden von ihnen treffen, wenn wir die Regeln studieren, die uns erklären, wie wir Probleme in der Biologie für die Genetik lösen können. Aber zuerst werden wir die hybridologische Methode untersuchen. Schließlich ist er es, der der Genforschung zugrunde liegt. Es wurde vom tschechischen Naturforscher G. Mendel im 19. Jahrhundert vorgeschlagen.

Wie werden Eigenschaften vererbt?

Die Übertragungsmuster der Eigenschaften des Organismus warenentdeckt von Mendel dank der Experimente, die er mit der weithin bekannten Pflanze - der Erbse - durchgeführt hat. Die hybridologische Methode ist eine Kreuzung zweier Einheiten, die sich durch ein Merkmalspaar voneinander unterscheiden (Monohybridkreuzung). Wenn es sich bei dem Experiment um Organismen handelt, die mehrere Paare alternativer (entgegengesetzter) Zeichen aufweisen, spricht man von einer Polyhybridkreuzung. Der Wissenschaftler schlug die folgende Form vor, um den Verlauf der Hybridisierung zweier Erbsenpflanzen aufzuzeichnen, die sich in der Samenfarbe unterscheiden. A ist gelbe Farbe, a ist grün.

In diesem Eintrag sind F1 Hybride der ersten (I) Generation. Sie sind alle absolut einheitlich (gleich), da sie das dominante Gen A enthalten, das die gelbe Farbe der Samen kontrolliert. Der obige Eintrag entspricht Mendels erstem Gesetz (F1 Hybrid Uniformity Rule). Das Wissen darüber erklärt den Schülern, wie sie Probleme in der Genetik lösen können. Grad 9 hat ein Programm in Biologie, in dem die hybridologische Methode der Genforschung im Detail untersucht wird. Es wird auch die zweite (II) Mendelsche Regel berücksichtigt, die als Gesetz der Spaltung bezeichnet wird. Ihm zufolge wird bei F2-Hybriden, die durch Kreuzung zweier Hybride der ersten Generation miteinander erhalten wurden, eine Aufspaltung in einem Phänotypverhältnis von 3 zu 1 und in einem Genotyp von 1 zu 2 und zu 1 beobachtet.

Wenn Sie die obigen Formeln verwenden, werden Sie verstehenwie man Probleme in der Genetik fehlerfrei löst, wenn unter ihren Bedingungen das erste oder bereits bekannte II-Mendelsche Gesetz angewendet werden kann, da die Kreuzung mit der vollständigen Dominanz eines der Gene erfolgt.

Das Gesetz der unabhängigen Kombination von Zustandszuständen

Wenn sich die Eltern in zwei Paaren unterscheidenAlternative Merkmale wie Samenfarbe und -form in Pflanzen wie der Erbse, dann sollte das Pinnet-Gitter während der genetischen Kreuzung verwendet werden.

Absolut alle Hybriden, die die ersten sindGeneration, gehorche Mendels Regel der Einheitlichkeit. Das heißt, sie sind gelb mit einer glatten Oberfläche. Wenn wir uns weiter zwischen F1-Pflanzen kreuzen, erhalten wir Hybride der zweiten Generation. Um herauszufinden, wie Probleme in der Genetik gelöst werden können, verwendet die 10. Klasse im Biologieunterricht eine Aufzeichnung einer Dihybridkreuzung unter Anwendung der Phänotyp-Aufteilungsformel 9: 3: 3: 1. Vorausgesetzt, Gene befinden sich in verschiedenen Paaren, können Sie Mendels drittes Postulat verwenden - das Gesetz unabhängiger Kombinationen von Charakterzuständen.

Wie werden Blutgruppen vererbt?

Der Mechanismus der Übertragung eines solchen Merkmals als GruppeBlut in einer Person entspricht nicht den Mustern, die wir zuvor besprochen haben. Das heißt, es gehorcht nicht Mendels erstem und zweitem Gesetz. Dies liegt an der Tatsache, dass ein solches Merkmal als Blutgruppe nach Landsteiners Forschungen von drei Allelen des Gens I kontrolliert wird: A, B und 0. Dementsprechend werden die Genotypen wie folgt sein:

• Die erste Gruppe ist 00.
• Der zweite ist AA oder A0.
• Die dritte Gruppe ist BB oder B0.
• Der vierte ist AB.

Gen 0 ist ein rezessives Allel für die Gene A und B.Und die vierte Gruppe ist das Ergebnis der Kodominanz (das gegenseitige Vorhandensein der Gene A und B). Diese Regel muss berücksichtigt werden, um zu wissen, wie genetische Probleme für Blutgruppen gelöst werden können. Das ist aber noch nicht alles. Um die Genotypen von Kindern nach Blutgruppen zu bestimmen, die von Eltern mit unterschiedlichen Blutgruppen geboren wurden, verwenden wir die folgende Tabelle.

Morgans Theorie der Vererbung

Kehren wir zum Abschnitt unseres Artikels „Gesetzunabhängige Kombination von Merkmalszuständen “, in der wir überlegten, wie Probleme in der Genetik gelöst werden können. Die Dihybridkreuzung gilt wie Mendels drittes Gesetz selbst, dem es folgt, für allelische Gene, die sich in den homologen Chromosomen jedes Paares befinden.

Mitte des 20. Jahrhunderts wurde der amerikanische Genetiker T.Morgan hat bewiesen, dass die meisten Merkmale von Genen gesteuert werden, die sich auf demselben Chromosom befinden. Sie sind linear angeordnet und bilden Kupplungsgruppen. Und ihre Anzahl entspricht genau dem haploiden Chromosomensatz. Während der Meiose, die zur Bildung von Gameten führt, gelangen nicht einzelne Gene in die Keimzellen, wie Mendel glaubte, sondern deren gesamte Komplexe, die Morgan Verknüpfungsgruppen nannte.

Frequenzweiche

Während der Prophase I (auch die erste genanntAufteilung der Meiose) zwischen den inneren Chromatiden homologer Chromosomen findet ein Austausch von Flächen (Zwiebeln) statt. Dieses Phänomen nennt man Überkreuzen. Es liegt der erblichen Variation zugrunde. Crossing Over ist besonders wichtig für das Studium von Abschnitten der Biologie, die sich mit dem Studium erblicher menschlicher Krankheiten befassen. Unter Anwendung der Postulate in Morgans Chromosomentheorie der Vererbung werden wir einen Algorithmus definieren, der die Frage beantwortet, wie Probleme in der Genetik gelöst werden können.

Geschlechtsgebundene Erbfälle sindEin Sonderfall für den Transfer von Genen, die sich auf demselben Chromosom befinden. Der Abstand, der zwischen Genen in Verknüpfungsgruppen besteht, wird als Prozentsatz ausgedrückt - Morganiden. Und die Bindungsstärke zwischen diesen Genen ist direkt proportional zur Entfernung. Daher tritt die Überkreuzung am häufigsten zwischen Genen auf, die weit voneinander entfernt sind. Betrachten wir das Phänomen der verknüpften Vererbung genauer. Aber zuerst wollen wir uns daran erinnern, welche Elemente der Vererbung für die sexuellen Eigenschaften von Organismen verantwortlich sind.

Geschlechtschromosomen

Im menschlichen Karyotyp haben sie eine spezifischeStruktur: Bei Frauen werden sie durch zwei identische X-Chromosomen dargestellt, und bei Männern in einem Sexualpaar gibt es neben dem X-Chromosom auch eine Y-Variante, die sich sowohl in der Form als auch in der Menge der Gene unterscheidet. Dies bedeutet, dass es nicht homolog zum X-Chromosom ist. Solche erblichen Erkrankungen des Menschen wie Hämophilie und Farbenblindheit entstehen durch den "Abbau" einzelner Gene im X-Chromosom. Zum Beispiel ist die Geburt eines solchen Nachwuchses aus der Ehe eines Trägers von Hämophilie mit einem gesunden Mann möglich.

Das Obige ist der Verlauf der genetischen Kreuzungbestätigt die Tatsache, dass das Gen, das die Blutgerinnung steuert, mit dem Geschlecht X-Chromosom verbunden ist. Diese wissenschaftlichen Informationen werden verwendet, um den Schülern die Techniken zur Lösung genetischer Probleme beizubringen. Klasse 11 hat ein Programm in Biologie, in dem Abschnitte wie "Genetik", "Medizin" und "Humangenetik" im Detail untersucht werden. Sie ermöglichen es den Schülern, Erbkrankheiten des Menschen zu untersuchen und die Gründe für ihr Auftreten zu kennen.

Geninteraktion

Übertragung erblicher Merkmale - Prozessziemlich schwierig. Die zuvor angegebenen Schemata werden nur verständlich, wenn die Studierenden über ein grundlegendes Mindestmaß an Kenntnissen verfügen. Es ist notwendig, weil es Mechanismen bietet, die die Frage beantworten, wie man lernt, wie man Probleme in der Biologie löst. Die Genetik untersucht die Formen der Interaktion von Genen. Dies sind Polymerisation, Epistase, Komplementarität. Lassen Sie uns genauer darüber sprechen.

Ein Beispiel für die Vererbung des menschlichen Gehörs istDarstellung dieser Art der Interaktion als Komplementarität. Das Hören wird durch zwei Paare verschiedener Gene gesteuert. Der erste ist für die normale Entwicklung der Innenohr-Cochlea verantwortlich, und der zweite ist für die Funktion des Hörnervs verantwortlich. Kinder mit normalem Hörvermögen werden in der Ehe gehörloser Eltern geboren, von denen jedes eine rezessive Homozygote für jedes der beiden Genpaare ist. Ihr Genotyp enthält beide dominanten Gene, die die normale Entwicklung des Hörgeräts steuern.

Pleiotropie

Dies ist ein interessanter Fall von Geninteraktion, wennwobei die phänotypische Manifestation mehrerer Merkmale gleichzeitig von einem im Genotyp vorhandenen Gen abhängt. Beispielsweise wurde im Westen Pakistans die menschliche Bevölkerung einiger Vertreter gefunden. In bestimmten Bereichen des Körpers fehlen ihnen Schweißdrüsen. Gleichzeitig wurde bei solchen Menschen das Fehlen einiger Backenzähne diagnostiziert. Sie konnten sich während der Ontogenese nicht bilden.

Bei Tieren, zum Beispiel Karakul-Schafen,Es gibt ein dominantes Gen W, das sowohl die Fellfärbung als auch die normale Magenentwicklung steuert. Betrachten wir, wie das W-Gen vererbt wird, wenn zwei heterozygote Individuen gekreuzt werden. Es stellt sich heraus, dass bei ihren Nachkommen ¼ Lämmer mit dem WW-Genotyp aufgrund von Anomalien in der Magenentwicklung sterben. Darüber hinaus sind ½ (mit grauem Fell) heterozygot und lebensfähig, und ¼ sind Personen mit schwarzem Fell und normaler Magenentwicklung (ihr WW-Genotyp).

Der Genotyp ist ein komplettes System

Multiple Genwirkung, PolyhybridDie Kreuzung, das Phänomen der verknüpften Vererbung, ist ein unbestreitbarer Beweis dafür, dass der Satz von Genen in unserem Körper ein integrales System ist, obwohl er durch einzelne Allele von Genen dargestellt wird. Sie können nach Mendels Gesetzen unabhängig oder durch verknüpfte Orte vererbt werden, wobei die Postulate von Morgans Theorie eingehalten werden. In Anbetracht der Regeln, die für die Lösung genetischer Probleme verantwortlich sind, haben wir sichergestellt, dass der Phänotyp eines Organismus unter dem Einfluss allelischer und nicht allelischer Gene gebildet wird, die die Entwicklung eines oder mehrerer Merkmale beeinflussen.