Cum de a rezolva problemele geneticii în domeniul biologiei?

Studiul legilor fundamentale ale eredității și variabilității organismelor este una dintre sarcinile cele mai dificile, dar foarte promițătoare, cu care se confruntă știința naturală modernă. În acest articol vom examina atât conceptele teoretice de bază, cât și postulate ale științei și vom înțelege cum să rezolvăm problemele geneticii.

Urgența studierii legilor eredității

Două dintre cele mai importante ramuri ale științei moderne - medicină și reproducere - se dezvoltă datorită cercetării cercetătorilor geneticieni. Foarte aceeași disciplină biologică, a cărei denumire a fost propusă în 1906 de știință englez W. Betsonom, nu este atât de mult teoretic ca practic. Orice persoană care decide să înțeleagă în mod serios mecanismul de moștenire a diferitelor trăsături (cum ar fi culoarea ochilor, a părului, sânge), ar trebui mai întâi să învețe legile eredității și de variație, precum și figura cum să rezolve problemele geneticii umane. Acesta este exact ceea ce vom face.

Concepte și termeni de bază

Fiecare ramură are un set specific, numai inerent, de definiții de bază. Dacă vorbim despre știința care studiază procesele de transmitere a trăsăturilor ereditare, înțelegem următorii termeni de către acesta din urmă: gena, genotipul, fenotipul, păsările-mamă, hibrizi, gameții, și așa mai departe. Ne vom întâlni cu fiecare dintre ei atunci când vom studia regulile care explică modul de rezolvare a problemelor de biologie în genetică. Dar, la început, vom studia metoda hibridă. La urma urmei, el este cel care stă la baza cercetării genetice. A fost propusă de naturalistul ceh G. Mendel în secolul al XIX-lea.

Cum sunt moștenite semnele?

Modelele de transfer ale proprietăților organismului au fost descoperite de Mendel, datorită experimentelor pe care le-a efectuat cu inoculul de plante - mazăre cunoscut. Metoda hibridă este o trecere de două unități, care diferă una de alta printr-o pereche de caracteristici (cruci monohidri). Dacă experimentul implică organisme care au mai multe perechi de trăsături alternative (opuse), atunci vorbește despre împerecherea poligridă. Cercetătorul a sugerat următoarea formă de înregistrare a cursului de hibridizare a două plante de mazare care diferă în culoarea semințelor. A - vopsea galbenă și - verde.

În această înregistrare F1 - hibrizi din prima (I) generație. Toate sunt absolut uniforme (identice), deoarece acestea conțin gena dominantă A, controlând culoarea galbenă a semințelor. Intrarea de mai sus corespunde primei Legea lui Mendel (Regula de uniformitate a hibrizilor F1). Cunoașterea explică elevilor cum să rezolve problemele genetice. Gradul 9 are un program de biologie în care se studiază în detaliu metoda hibridologică a cercetării genetice. De asemenea, el consideră că a doua regula (II) a lui Mendel, numită legea divizării. Conform acestuia, hibrizii F2, obținut prin trecerea doi hibrizi prima generație unele cu altele, o divizare în raport de 3 la 1 fenotipul și genotipul 1a și 2 la 1.

Folosind formulele de mai sus, veți înțelege cum să rezolvați problemele geneticii fără erori, dacă în condițiile lor puteți aplica prima sau deja cunoscută lege a lui II Mendel, având în vedere că traversarea are loc la dominația completă una dintre gene.

Legea combinării independente a stărilor de trăsături

Dacă părinții diferă în două perechi de caracteristici alternative, de exemplu, colorarea semințelor și a formei lor, în plante cum ar fi mazăre însămânțare, Apoi, în cursul trecerii genetice, este necesar să folosim zăbrelele Pinnet.

Absolut toți hibrizii, care sunt prima generație, se supun regulii de uniformitate mendeliană. Adică, sunt galbene, cu o suprafață netedă. Continuând să traversăm plantele de la F1, obținem hibrizi de a doua generație. Pentru a afla cum să rezolve problemele de genetică, clasa a 10-a in clasa de biologie foloseste record de împerechere cu doi hibrizi, aplicând formula de divizare fenotipic 9: 3: 3: 1. Sub condiția ca genele sunt aranjate în perechi diferite pot fi utilizate Mendel treilea postulat - caracteristici de drept combinarea statelor independente.

Cum sunt moștenite grupurile de sânge?

Mecanismul de transmitere a unei astfel de trăsături ca grupul de sânge într-o persoană nu corespunde legilor pe care le-am examinat anterior. Adică, el nu se supune primei și celei de-a doua legi a lui Mendel. Acest lucru se explică prin faptul că un astfel de semn ca grupul de sânge, conform cercetărilor Landsteiner, este controlat de trei alele ale genei I: A, B și 0. În consecință, genotipurile vor fi:

• Primul grup este 00.
• Al doilea este AA sau A0.
• Cel de-al treilea grup este BB sau B0.
• Al patrulea este AB.

Gene 0 este o alelă recesivă a genelor A și B. Și al patrulea grup este rezultatul codificării (prezența reciprocă a genelor A și B). Această regulă trebuie luată în considerare pentru a ști cum să rezolvăm sarcini genetice pe grupurile de sânge. Dar asta nu e tot. Pentru a stabili genotipurile copiilor după grupul de sânge, născut din părinți cu grupuri diferite, vom folosi tabelul de mai jos.

Teoria eredității lui Morgan

Să revenim la secțiunea din articolul nostru "Legea combinării independente a stărilor semnelor", în care am examinat modul de rezolvare a problemelor din genetică. Cruce dihybridă, precum și cea de-a treia lege a lui Mendel, la care se supune, se aplică genelor alelice care se găsesc în cromozomii omologi ai fiecărei perechi.

La mijlocul secolului al 20-lea T. genetician american Morgan a susținut că cele mai multe dintre semnele controlate de gene, care sunt situate în același cromozom. Ei au un aranjament liniar și formează grupuri de ambreiaj. Și numărul lor este egal cu setul haploid de cromozomi. În procesul de meioză, ceea ce duce la formarea de gameți, celule sexuale nu vin singure gene, el a crezut Mendel, și întreaga lor complexe, numite Morgan grupuri de ambreiaj.

Crossover

În timpul profazei I (denumită și prima diviziune a meiozei) între cromatidele interne ale cromozomilor omologi, există un schimb de situri (lucus). Acest fenomen a primit numele de traversare. Subliniază variabilitatea ereditară. Crossing-over este deosebit de important pentru studierea secțiunilor de biologie care se ocupă de studiul bolilor umane ereditare. Aplicând postulatele prezentate în teoria cromozomilor eredității lui Morgan, vom defini un algoritm care răspunde la întrebarea cum să rezolve problemele geneticii.

Cazurile legate de moștenire legate de sex sunt un caz special al transferului de gene care se află pe același cromozom. Distanța care există între genele din grupurile ambreiajului este exprimată ca procent - morganide. Iar aderența dintre aceste gene este direct proporțională cu distanța. Prin urmare, trecerea de multe ori apare între gene care sunt situate departe. Luați în considerare fenomenul de moștenire concatenată în detaliu. Dar, la început, ne vom aminti, ce elemente de ereditate sunt responsabile pentru atributele sexuale ale organismelor.

Sexul cromozomi

În cariotipului uman au o structură specifică: la femei au prezentat aceleași doi cromozomi X, in timp ce barbatii in cuplu sexual, în plus față de cromozomul X, există și o U versiune, oferind în formă și într-un set de gene. Aceasta înseamnă că nu este omolog cu cromozomul X. Astfel de boli umane ereditare, cum ar fi hemofilia, si culoare orbire apar datorită „spargerea“ de gene individuale pe cromozomul X. De exemplu, de la căsătoria unui purtător de hemofilie cu un bărbat sănătos, acest pui poate fi născut.

Cursul de trecere genetică menționat mai sus confirmă faptul că gena care controlează coagularea sângelui aderă la cromozomul X sexual. Aceste informații științifice sunt folosite pentru a preda studenților metodele care determină modul de rezolvare a problemelor din genetică. Clasa a XI-a are un program în biologie, în care sunt analizate în detaliu secțiuni precum "genetica", "medicina" și "genetica umană". Ele permit studenților să studieze bolile umane ereditare și să cunoască motivele apariției acestora.

Interacțiunea genelor

Transferul trasaturilor ereditare este un proces complex. Schemele de mai sus devin clare doar dacă elevii au un minim de cunoștințe de bază. Este necesar, deoarece oferă mecanisme care răspund la întrebarea cum să înveți să rezolvi problemele din biologie. Genetica studiază formele de interacțiune a genei. Acesta este polimerul, epistaza, complementaritatea. Să vorbim despre ele în detaliu.

Un exemplu de moștenire a auzului la o persoană este o ilustrare a acestui tip de interacțiune, cum ar fi complementaritatea. Audierea este controlată de două perechi de gene diferite. Primul este responsabil pentru dezvoltarea normală a cohleelor ​​urechii interne, iar al doilea este responsabil pentru funcționarea nervului auditiv. În căsătoria părinților surzi, fiecare dintre ei fiind un homozigot recesiv pentru fiecare dintre cele două perechi de gene, se naște copiii cu auz normal. În genotipul lor, există ambele gene dominante care controlează dezvoltarea normală a aparatului auditiv.

pleiotropy

Acesta este un caz interesant de interacțiune a genei, în care manifestarea fenotipică a mai multor caracteristici depinde de o gena prezentă în genotip. De exemplu, în vestul Pakistanului, s-au găsit populații umane ale unor reprezentanți. Nu au glande sudoripare în anumite zone ale corpului. În același timp, astfel de persoane au fost diagnosticate cu absența unor molari. Nu se puteau forma în procesul ontogenezei.

La animale, de exemplu, ovinele Karakul, există o genă W dominantă, care controlează atât culoarea blănii cât și dezvoltarea normală a stomacului. Luați în considerare modul în care gena W este moștenită atunci când două persoane heterozigote sunt traversate. Se pare că în urmașii lor frac14-miei, având genotipul WW, mor din cauza anomaliilor în dezvoltarea stomacului. În acest caz, frac12- (având blană gri) sunt heterozygioase și viabile; frac14 - sunt indivizi cu blana neagra si dezvoltarea normala a stomacului (genotipul lor este WW).

Genotip - întreg sistem

Efectele multiple ale genelor poligibridnoe de trecere, o moștenire fenomen legat servesc ca dovadă concludentă a faptului că setul de gene din corpul nostru este un sistem complet, deși este reprezentată de alele individuale ale genelor. Acestea pot fi moștenite de legile Mendel, indiferent dacă sau loci este legată de ascultarea de preceptele teoriei lui Morgan. Având în vedere normele responsabile pentru modul de a rezolva problemele din genetica, am constatat că fenotipul oricărui organism este influențat de ambele alele, și genele non-alelice, care afectează dezvoltarea unuia sau mai multor simptome.