Etude des lois fondamentales de l'hérédité etla variabilité des organismes est l'un des problèmes les plus difficiles, mais très prometteurs, auxquels sont confrontées les sciences naturelles modernes. Dans cet article, nous examinerons à la fois les concepts théoriques de base et les postulats de la science, et nous verrons comment résoudre les problèmes de génétique.
La pertinence d'étudier les lois de l'hérédité
Les deux branches les plus importantes de la science moderne -médecine et sélection - se développent grâce aux recherches de généticiens. La même discipline biologique, dont le nom a été proposé en 1906 par le scientifique anglais W. Betson, n'est pas tant théorique que pratique. Quiconque décide de comprendre sérieusement le mécanisme d'hérédité de divers traits (par exemple, la couleur des yeux, les cheveux, le groupe sanguin) devra d'abord étudier les lois de l'hérédité et de la variabilité, et également trouver comment résoudre les problèmes de génétique humaine. . C'est exactement le problème que nous allons traiter.
Concepts et termes de base
Chaque industrie a ses propresinhérent, un ensemble de définitions de base. Si nous parlons de la science qui étudie les processus de transmission des caractères héréditaires, ces derniers signifieront les termes suivants: gène, génotype, phénotype, individus parentaux, hybrides, gamètes, etc. Nous rencontrerons chacun d'eux lorsque nous étudierons les règles qui nous expliquent comment résoudre les problèmes de biologie pour la génétique. Mais d'abord, nous explorerons la méthode hybridologique. Après tout, c'est lui qui est à la base de la recherche génétique. Il a été proposé par le naturaliste tchèque G. Mendel au 19ème siècle.
Comment les traits sont-ils hérités?
Les modes de transmission des propriétés de l'organisme étaientdécouvert par Mendel grâce aux expériences qu'il a menées avec la plante largement connue - le pois commun. La méthode hybridologique est un croisement de deux unités qui diffèrent l'une de l'autre par une paire de traits (croisement monohybride). Si l'expérience implique des organismes qui ont plusieurs paires de caractères alternatifs (opposés), alors ils parlent de croisement polyhybride. Le scientifique a proposé la forme suivante pour enregistrer le cours de l'hybridation de deux plants de pois, qui diffèrent par la couleur des graines. A est de la peinture jaune, a est vert.
Dans cette entrée, F1 est la première (I) génération d'hybrides.Ils sont tous absolument uniformes (les mêmes), car ils contiennent le gène dominant A, qui contrôle la couleur jaune des graines. L'entrée ci-dessus correspond à la première loi de Mendel (règle d'uniformité des hybrides F1). Sa connaissance explique aux étudiants comment résoudre des problèmes de génétique. La 9e année a un programme de biologie dans lequel la méthode hybridologique de la recherche génétique est étudiée en détail. Il considère également la deuxième (II) règle de Mendel, appelée loi du fractionnement. Selon lui, dans les hybrides F2 obtenus à partir du croisement de deux hybrides de première génération entre eux, la division est observée dans un rapport phénotypique de 3 à 1, et dans un génotype de 1 à 2 et à 1.
En utilisant les formules ci-dessus, vous comprendrez,comment résoudre les problèmes de génétique sans erreur, si dans leurs conditions la première loi de Mendel II ou déjà connue peut être appliquée, étant donné que le croisement se produit avec la domination complète de l'un des gènes.
La loi de la combinaison indépendante d'états de caractéristiques
Si les parents diffèrent en deux pairesdes traits alternatifs, tels que la couleur et la forme des graines, dans des plantes telles que le pois commun, alors le réseau Pinnet devrait être utilisé dans le croisement génétique.
Absolument tous les hybrides qui sont les premiersgénération, obéissez à la règle d'uniformité de Mendel. Autrement dit, ils sont jaunes avec une surface lisse. En continuant à croiser entre les plantes F1, nous obtenons des hybrides de deuxième génération. Pour comprendre comment résoudre des problèmes de génétique, la 10e année des cours de biologie utilise un enregistrement d'un croisement dihybride, en appliquant la formule de division phénotypique 9: 3: 3: 1. À condition que les gènes soient situés dans différentes paires, vous pouvez utiliser le troisième postulat de Mendel - la loi des combinaisons indépendantes d'états de traits.
Comment les groupes sanguins sont-ils hérités?
Le mécanisme de transmission d'une telle caractéristique en tant que groupele sang chez une personne ne correspond pas aux modèles dont nous avons discuté précédemment. Autrement dit, il n'obéit pas aux première et deuxième lois de Mendel. Cela est dû au fait qu'un tel caractère en tant que groupe sanguin, selon les recherches de Landsteiner, est contrôlé par trois allèles du gène I: A, B et 0. En conséquence, les génotypes seront les suivants:
- Le premier groupe est 00.
- Le second est AA ou A0.
- Le troisième groupe est BB ou B0.
- Le quatrième est AB.
Le gène 0 est un allèle récessif pour les gènes A et B.Et le quatrième groupe est le résultat de la codominance (la présence mutuelle des gènes A et B). C'est cette règle qu'il faut prendre en compte pour savoir résoudre les problèmes de génétique des groupes sanguins. Mais ce n'est pas tout. Pour établir les génotypes des enfants par groupe sanguin nés de parents de différents groupes sanguins, nous utiliserons le tableau ci-dessous.
La théorie de l'hérédité de Morgan
Revenons à la section de notre article «Droitcombinaison indépendante d'états de caractères », dans laquelle nous avons examiné comment résoudre les problèmes de génétique. Le croisement dihybride, comme la troisième loi de Mendel elle-même, à laquelle il obéit, est applicable pour les gènes alléliques situés dans les chromosomes homologues de chaque paire.
Au milieu du XXe siècle, le généticien américain T.Morgan a prouvé que la plupart des traits sont contrôlés par des gènes situés sur le même chromosome. Ils sont linéaires et forment des groupes d'embrayage. Et leur nombre est exactement égal à l'ensemble haploïde des chromosomes. Dans le processus de méiose, conduisant à la formation de gamètes, ce ne sont pas des gènes individuels qui pénètrent dans les cellules germinales, comme le croyait Mendel, mais leurs complexes entiers, que Morgan appelait des groupes de liaison.
Crossover
Pendant la prophase I (également appelée le premierdivision de la méiose) entre les chromatides internes des chromosomes homologues, un échange de zones (oignons) se produit. Ce phénomène s'appelle le croisement. Il sous-tend la variation héréditaire. Le franchissement est particulièrement important pour l'étude des sections de la biologie traitant de l'étude des maladies humaines héréditaires. En appliquant les postulats exposés dans la théorie chromosomique de l'hérédité de Morgan, nous définirons un algorithme qui répond à la question de savoir comment résoudre les problèmes de génétique.
Les cas d'héritage lié au sexe sontun cas particulier de transfert de gènes situés sur le même chromosome. La distance qui existe entre les gènes dans les groupes de liaison est exprimée en pourcentage - morganides. Et la force de liaison entre ces gènes est directement proportionnelle à la distance. Par conséquent, le croisement se produit le plus souvent entre des gènes éloignés les uns des autres. Examinons plus en détail le phénomène de l'héritage lié. Mais d'abord, rappelons-nous quels éléments de l'hérédité sont responsables des caractéristiques sexuelles des organismes.
Chromosomes sexuels
Dans le caryotype humain, ils ont unstructure: chez les femmes, ils sont représentés par deux chromosomes X identiques, et chez les hommes dans une paire sexuelle, en plus du chromosome X, il existe également une variante Y, qui diffère à la fois par la forme et par l'ensemble des gènes. Cela signifie qu'il n'est pas homologue du chromosome X. Des maladies humaines héréditaires telles que l'hémophilie et le daltonisme résultent de la «dégradation» de gènes individuels dans le chromosome X. Par exemple, la naissance d'une telle progéniture est possible à partir du mariage d'un porteur d'hémophilie avec un homme en bonne santé.
Ce qui précède est le cours du croisement génétiqueconfirme le fait que le gène qui contrôle la coagulation sanguine est lié au chromosome sexuel X. Ces informations scientifiques sont utilisées pour enseigner aux étudiants les techniques de résolution de problèmes de génétique. La 11e année a un programme en biologie, dans lequel des sections telles que «génétique», «médecine» et «génétique humaine» sont examinées en détail. Ils permettent aux étudiants d'étudier les maladies héréditaires humaines et de connaître les raisons pour lesquelles elles surviennent.
Interaction des gènes
Transfert de traits héréditaires - processusassez difficile. Les schémas évoqués précédemment ne deviennent compréhensibles que si les étudiants ont un minimum de connaissances de base. Elle est nécessaire car elle fournit des mécanismes qui donnent une réponse à la question de savoir comment apprendre à résoudre des problèmes en biologie. La génétique étudie les formes d'interaction des gènes. Ce sont la polymérisation, l'épistasie, la complémentarité. Parlons-en plus en détail.
Un exemple d'héritage auditif humain estune illustration de ce type d'interaction comme complémentarité. L'audition est contrôlée par deux paires de gènes différents. Le premier est responsable du développement normal de la cochlée de l'oreille interne et le second est responsable du fonctionnement du nerf auditif. Dans un mariage de parents sourds, dont chacun est un homozygote récessif pour chacune des deux paires de gènes, des enfants à audition normale naissent. Leur génotype contient les deux gènes dominants qui contrôlent le développement normal de l'aide auditive.
Pléiotropie
C'est un cas intéressant d'interaction génique, lorsquedont la manifestation phénotypique de plusieurs traits à la fois dépend d'un gène présent dans le génotype. Par exemple, dans l'ouest du Pakistan, des populations humaines de certains représentants ont été découvertes. Ils manquent de glandes sudoripares dans certaines zones du corps. Dans le même temps, ces personnes ont été diagnostiquées avec l'absence de certaines molaires. Ils ne pouvaient pas se former au cours de l'ontogénie.
Chez les animaux, par exemple, les moutons karakul,le gène dominant W est présent, qui contrôle à la fois la coloration de la fourrure et le développement normal de l'estomac. Considérez comment le gène W est hérité lorsque deux individus hétérozygotes sont croisés. Il s'avère que chez leur progéniture ¼ d'agneaux avec le génotype WW meurent en raison d'anomalies dans le développement de l'estomac. Dans le même temps, ½ (à fourrure grise) sont hétérozygotes et viables, et ¼ sont des individus à fourrure noire et au développement normal de l'estomac (leur génotype WW).
Génotype - un système holistique
Action génique multiple, polyhybridele croisement, le phénomène de l'hérédité liée, sert de preuve incontestable du fait que l'ensemble des gènes de notre corps est un système intégral, bien qu'il soit représenté par des allèles individuels de gènes. Ils peuvent être hérités selon les lois de Mendel, indépendamment ou par loci, liés, obéissant aux postulats de la théorie de Morgan. Compte tenu des règles responsables de la résolution des problèmes de génétique, nous nous sommes assurés que le phénotype de tout organisme se forme sous l'influence de gènes alléliques et non alléliques qui affectent le développement d'un ou plusieurs traits.
