Studie av ärftlighetens grundläggande lagar ochorganismernas variation är ett av de svåraste, men mycket lovande problemen som modern naturvetenskap står inför. I den här artikeln kommer vi att överväga både de grundläggande teoretiska begreppen och vetenskapens postulat, och vi kommer att ta reda på hur man löser problem inom genetik.
Relevansen av att studera ärftlighetens lagar
De två viktigaste grenarna av modern vetenskap -medicin och urval - utvecklas tack vare genetiska forskares forskning. Samma biologiska disciplin, vars namn föreslogs 1906 av den engelske vetenskapsmannen W. Betson, är inte så mycket teoretisk som praktisk. Alla som bestämmer sig för att på allvar förstå mekanismen för nedärvning av olika egenskaper (till exempel ögonfärg, hår, blodgrupp) måste först studera ärftlighetens och variabilitets lagar och också ta reda på hur man löser problem i mänsklig genetik . Det är precis den här frågan vi ska ta itu med.
Grundläggande begrepp och termer
Varje bransch har sin egen specifikationinneboende, en uppsättning grundläggande definitioner. Om vi talar om vetenskapen som studerar processerna för överföring av ärftliga egenskaper, kommer det senare att betyda följande termer: gen, genotyp, fenotyp, föräldraindivider, hybrider, könsceller och så vidare. Vi kommer att möta var och en av dem när vi studerar reglerna som förklarar för oss hur man löser problem inom biologi för genetik. Men först ska vi studera den hybridologiska metoden. Det är trots allt han som ligger till grund för genetisk forskning. Det föreslogs av den tjeckiske naturforskaren G. Mendel på 1800-talet.
Hur ärvs egenskaper?
Mönstren för överföring av organismens egenskaper varupptäckt av Mendel tack vare de experiment han utförde med den välkända växten - den vanliga ärtan. Den hybridologiska metoden är en korsning av två enheter som skiljer sig från varandra genom ett par egenskaper (monohybrid korsning). Om experimentet involverar organismer som har flera par av alternativa (motsatta) karaktärer, då talar de om polyhybridkorsning. Forskaren föreslog följande form för att registrera framstegen för hybridisering av två ärtplantor, som skiljer sig i fröfärg. A är gul färg, a är grön.
I den här posten är F1 den första (I) generationens hybrider.De är alla absolut enhetliga (samma), eftersom de innehåller den dominerande genen A, som kontrollerar den gula färgen på fröna. Ovanstående post motsvarar den första Mendels lag (Rule of uniformity of F1 hybrids). Kunskap om det förklarar för eleverna hur man löser problem inom genetik. Årskurs 9 har ett program i biologi, där den hybridologiska metoden för genetisk forskning studeras i detalj. Den tar också hänsyn till den andra (II) Mendels regel, som kallas splittringens lag. Enligt honom, i F2-hybrider som erhållits genom att korsa två första generationens hybrider med varandra, observeras splittring i ett fenotypförhållande på 3 till 1 och i en genotyp på 1 till 2 och till 1.
Genom att använda formlerna ovan kommer du att förstå,hur man löser problem inom genetik utan fel, om i deras förhållanden den första eller redan kända II Mendels lag kan tillämpas, givet att korsning sker med fullständig dominans av en av generna.
Lagen om oberoende kombination av funktioner
Om föräldrarna skiljer sig åt i två paralternativa egenskaper, såsom fröfärg och form, hos växter som den vanliga ärtan, då ska Pinnet-gittret användas i den genetiska korsningen.
Absolut alla hybrider som är förstgeneration, lyda Mendels regel om enhetlighet. Det vill säga att de är gula med en slät yta. Om vi fortsätter att korsa mellan F1-anläggningar får vi andra generationens hybrider. För att ta reda på hur man löser problem inom genetik använder årskurs 10 i biologiklasser en inspelning av en dihybridkorsning, med fenotypdelningsformeln 9: 3: 3: 1. Förutsatt att gener finns i olika par kan man använda Mendels tredje postulat – lagen om oberoende kombinationer av egenskapstillstånd.
Hur ärvs blodtyper?
Överföringsmekanismen för en sådan funktion som en gruppblod i en person motsvarar inte de mönster vi diskuterade tidigare. Det vill säga, den lyder inte Mendels första och andra lag. Detta beror på det faktum att en sådan egenskap som en blodgrupp, enligt Landsteiners forskning, styrs av tre alleler av gen I: A, B och 0. Följaktligen kommer genotyperna att vara följande:
- Den första gruppen är 00.
- Den andra är AA eller A0.
- Den tredje gruppen är BB eller B0.
- Den fjärde är AB.
Gen 0 är en recessiv allel för generna A och B.Och den fjärde gruppen är resultatet av samdominans (den ömsesidiga närvaron av generna A och B). Det är denna regel som måste beaktas för att veta hur man löser genetiska problem för blodgrupper. Men det är inte allt. För att fastställa genotyperna för barn efter blodgrupp födda från föräldrar med olika blodgrupper kommer vi att använda tabellen nedan.
Morgans teori om ärftlighet
Låt oss återgå till avsnittet i vår artikel "Lawoberoende kombination av egenskapstillstånd ”, där vi övervägde hur man löser problem inom genetik. Dihybridkorsning, som Mendels tredje lag själv, som den lyder, är tillämplig för alleliska gener som finns i de homologa kromosomerna i varje par.
I mitten av 1900-talet skrev den amerikanske genetikern T.Morgan bevisade att de flesta egenskaperna styrs av gener som finns på samma kromosom. De är linjära och bildar kopplingsgrupper. Och deras antal är exakt lika med den haploida uppsättningen kromosomer. I processen av meios, vilket leder till bildandet av könsceller, kommer inte enskilda gener in i könscellerna, som Mendel trodde, utan hela deras komplex, som Morgan kallade länkgrupper.
Crossover
Under profas I (även kallad den förstauppdelning av meios) mellan de inre kromatiderna hos homologa kromosomer, sker ett utbyte av områden (lökar). Detta fenomen kallas crossing over. Det ligger till grund för ärftlig variation. Att gå över är särskilt viktigt för studier av delar av biologin som handlar om studier av ärftliga mänskliga sjukdomar. Genom att tillämpa postulaten som beskrivs i Morgans kromosomteori om ärftlighet kommer vi att definiera en algoritm som svarar på frågan om hur man löser problem inom genetik.
Könsbundna arv fall ärett specialfall av överföring av gener som finns på samma kromosom. Avståndet som finns mellan gener i länkgrupper uttrycks i procent - morganider. Och bindningsstyrkan mellan dessa gener är direkt proportionell mot avståndet. Därför sker överkorsning oftast mellan gener som är belägna långt från varandra. Låt oss överväga fenomenet kopplat arv mer detaljerat. Men först, låt oss komma ihåg vilka element av ärftlighet som är ansvariga för organismers sexuella egenskaper.
Sexkromosomer
I den mänskliga karyotypen har de en specifikstruktur: hos kvinnor representeras de av två identiska X-kromosomer, och hos män i ett sexuellt par finns det förutom X-kromosomen även en Y-variant, som skiljer sig både i form och i uppsättning gener. Detta betyder att den inte är homolog med X-kromosomen. Sådana ärftliga mänskliga sjukdomar som hemofili och färgblindhet uppstår på grund av "nedbrytningen" av individuella gener i X-kromosomen. Till exempel är födelsen av en sådan avkomma möjlig från ett äktenskap av en bärare av hemofili med en frisk man.
Ovanstående är förloppet av genetisk korsningbekräftar det faktum att genen som styr blodets koagulering är kopplad till X-kromosomen. Denna vetenskapliga information används för att lära eleverna teknikerna för att lösa genetiska problem. Årskurs 11 har ett program i biologi, där avsnitt som "genetik", "medicin" och "human genetik" granskas i detalj. De låter eleverna studera mänskliga ärftliga sjukdomar och veta orsakerna till varför de uppstår.
Interaktion mellan gener
Överföring av ärftliga egenskaper - processganska svårt. De scheman som gavs tidigare blir begripliga endast om eleverna har ett grundläggande minimum av kunskaper. Det är nödvändigt eftersom det ger mekanismer som ger ett svar på frågan om hur man lär sig att lösa problem inom biologi. Genetik studerar former av interaktion mellan gener. Dessa är polymerisation, epistas, komplementaritet. Låt oss prata om dem mer i detalj.
Ett exempel på mänsklig hörselärvning ärillustration av denna typ av interaktion som komplementaritet. Hörseln styrs av två par olika gener. Den första är ansvarig för den normala utvecklingen av innerörat cochlea, och den andra är ansvarig för hörselnervens funktion. I ett äktenskap med döva föräldrar, som var och en är en recessiv homozygot för vart och ett av de två genparen, föds barn med normal hörsel. Deras genotyp innehåller båda dominanta gener som styr den normala utvecklingen av hörapparaten.
Pleiotropi
Detta är ett intressant fall av geninteraktion, närdär den fenotypiska manifestationen av flera egenskaper samtidigt beror på en gen som finns i genotypen. Till exempel i västra Pakistan har man hittat mänskliga populationer av vissa representanter. De saknar svettkörtlar i vissa delar av kroppen. Samtidigt diagnostiserades sådana människor med frånvaron av några molarer. De kunde inte bildas under ontogeni.
Hos djur, till exempel karakulfår,den dominerande genen W är närvarande, som styr både pälsfärgning och normal magutveckling. Tänk på hur W-genen ärvs när två heterozygota individer korsas. Det visar sig att i deras avkomma dör ¼ lamm med genotypen WW på grund av abnormiteter i utvecklingen av magen. Dessutom är ½ (med grå päls) heterozygota och livskraftiga, och ¼ är individer med svart päls och normal magutveckling (deras WW-genotyp).
Genotyp - ett holistiskt system
Multipel genverkan, polyhybridkorsning, fenomenet länkat arv, fungerar som ett obestridligt bevis på det faktum att uppsättningen gener i vår kropp är ett integrerat system, även om det representeras av individuella alleler av gener. De kan ärvas enligt Mendels lagar, oberoende eller genom loci, kopplade, i enlighet med Morgans teoris postulat. Med tanke på reglerna som är ansvariga för hur man löser problem inom genetik, såg vi till att fenotypen av någon organism bildas under påverkan av både alleliska och icke-alleliska gener som påverkar utvecklingen av en eller flera egenskaper.
