Как да реша проблемите в генетиката по биология?

Изучаването на основните закони на наследствеността и променливостта на организмите е една от най-трудните, но много обещаващи задачи, пред които са изправени съвременните природни науки. В тази статия ще разгледаме както основните теоретични понятия, така и постулатите на науката и ще разберем как да решаваме проблемите в генетиката.

Неотложността на изучаването на законите на наследствеността

Два основни клонове на съвременната наука - медицина и разплод - разработени чрез изследователски генетиците. В същата биологична дисциплина, името на която беше предложена през 1906 г. от английския учен W. Betsonom, е не толкова теоретична, колкото е практично. Всеки, който реши да сериозно да се разбере механизма на наследяване на различни черти (като цвят на очите, косата, кръв), първо ще трябва да се научат законите на наследствеността и вариации, както и да разбера как да реши проблемите на човешката генетика. Това е точно това, което ще направим.

Основни понятия и термини

Всеки клон има специфичен, само присъщ набор от основни дефиниции. Ако говорим за наука, която изучава процесите на предаване на наследствени черти, тя ще се разбира като следните: ген, генотип, фенотип, родителски индивиди, хибриди, гамети и т.н. Ще се срещнем с всеки от тях, когато изучаваме правилата, обясняващи как да се решават биологичните проблеми в генетиката. Но в началото ще проучим хибридологичния метод. В края на краищата той е този, който е в основата на генетичните изследвания. Той е предложен от чешкия натуралист Г. Мендел през 19 век.

Как се наследиха знаците?

Моделите на трансфера на свойствата на организма са открити от Мендел, благодарение на експериментите, които той е извършил с широко известния растителен инокулум. Хибридният метод е кръстосване на две единици, които се различават една от друга с една двойка характеристики (монохибридни кръстове). Ако експериментът включва организми, които имат няколко двойки алтернативни (противоположни) черти, тогава те говорят за полихибридно чифтосване. Учените предложиха следната форма на записване на хода на хибридизацията на две грахови растения, които се различават по цвета на семената. A - жълта боя, и - зелена.

В този запис F1 - хибриди от първото (I) поколение. Всички те са абсолютно еднакви (идентични), тъй като те съдържат доминантен ген А, контролиращ жълтия цвят на семената. Горепосоченото вписване съответства на първия Законът на Мендел (Правило за унифициране на хибридите F1). Знанието за това обяснява на учениците как да решават проблеми в генетиката. 9 клас има програма в областта на биологията, която се изучава в детайли Hybridological метод за генетични изследвания. Той също така разглежда и втора (II) обикновено Мендел наречен закона на сегрегация. Според това, хибридите F2, получени чрез кръстосване на две хибриди първо поколение един с друг, разделяне в съотношение 3: 1 фенотип и генотип 1а и 2 към 1.

Използвайки горните формули, ще разберете как да решавате проблемите в генетиката без грешки, ако при тях можете да приложите първия или вече познатия закон на II Мендел, като се има предвид, че пресичането настъпва на пълно господство един от гените.

Законът за независима комбинация от състояния на особеностите

Ако родителите се различават по две двойки от алтернативни характеристики, например оцветяването на семената и тяхната форма, в растения като грах сеитба, След това в хода на генетичното кръстосване е необходимо да се използва решетката Pinnet.

Абсолютно всички хибриди, които са първото поколение, се подчиняват на правилото за еднородност на Мендел. Това означава, че те са жълти, с гладка повърхност. Продължавайки да пресичаме растенията от F1, получаваме хибриди от второ поколение. За да разберете как да решавате проблемите в генетиката, 10-ти клас в уроците по биология използва рекорд на дихибридни кръстове, прилагайки формула за разделяне на фенотип 9: 3: 3: 1. При условие, че гените са разположени в различни двойки, можете да използвате третия постулат на Мендел - законът за независими комбинации от състояния на характеристики.

Как се наследят кръвните групи?

Механизмът на предаване на тази функция, тъй като кръвната група при хора, не съответства на обсъдените по-рано закони. Тоест, той не се подчинява на първия и втория закон на Мендел. Това е така, защото такава функция като кръв, съгласно изследвания Ландщайнер, контролирано от три алела I: А, В и 0. Съответно генотипове са както следва:

• Първата група е 00.
• Втората е AA или A0.
• Третата група е BB или B0.
• Четвъртият е AB.

Генът 0 е рецесивен алел към гените А и Б. И четвъртата група е резултат от кодоминиране (взаимно присъствие на гени А и В). Това правило трябва да се има предвид, за да се знае как да се решат генетичните задачи по кръвните групи. Но това не е всичко. За да се установи генотипа на деца от кръв, родени от родители с различните си групи, използвайте таблицата по-долу.

Теорията за наследствеността на Морган

Да се ​​върнем в раздела на статията ни "Законът за независима комбинация от състояния на признаци", в който разгледахме как да решаваме проблемите в генетиката. Дихибриден кръст, както и третият закон на Мендел, към който той се подчинява, е приложим към алелните гени, които са в хомоложните хромозоми на всяка двойка.

В средата на 20-ти век американският генетичен учен Т. Морган доказва, че повечето от функциите се контролират от гени, които се намират на една и съща хромозома. Те имат линейно подреждане и формират групи съединител. И техният брой е равен на хаплоидния набор от хромозоми. В процеса на мейозата, която води до образуването на гамети, не отделните гени, както мислеше Мендел, попадат в сексуалните клетки, но всичките им комплекси, наречени "клъстерите на Морган".

кросоувър

По време на профазата I (наречен също първата мейотичен деление) между вътрешните хроматидите на хомоложни хромозоми се обменят части (lukusami). Това явление е получило името на пресичането. Това е в основата на наследствената вариабилност. Crossover е особено важно за изучаване на биология занимава с изучаването на човешките наследствени заболявания. Използването на принципите, заложени в теорията на хромозомна наследственост Morgan, ние определяме алгоритъм, който отговаря на въпроса как да се решават проблеми в генетиката.

Сексуалните случаи на наследяване са особен случай на трансфер на гени, които се намират на една и съща хромозома. Разстоянието, което съществува между гените в групите на съединителя, се изразява като процент - morganids. И сцеплението между тези гени е пряко пропорционално на разстоянието. Следователно пресичането често се случва между гени, които се намират далеч една от друга. Помислете по-подробно за явлението обединено наследство. Но в началото ще си спомним кои елементи от наследствеността са отговорни за сексуалните качества на организмите.

Сексуални хромозоми

В човешкия кариотипа те имат специфична структура: при жените представени едни и същи две Х хромозоми, а мъжете в сексуалната двойка, в допълнение към X-хромозомата, има и обратен вариант, с участието както по форма, и в набор от гени. Това означава, че тя не е хомоложна на X хромозомата. Такива наследствени човешки заболявания като хемофилия и цветна слепота възникнат поради "разбиване" на отделни гени на X хромозомата. Например, носителят на брака на хемофилия с здрав човек може да се роди от потомството.

Гореспоменатият курс на генетично кръстосване потвърждава факта, че генът, контролиращ съсирването на кръвта, се придържа към хромозомата на секс X. Тази научна информация се използва за преподаване на учениците на методите, които определят как да се решават проблемите в генетиката. В 11 клас има програма по биология, в която се разглеждат подробно такива раздели като "генетика", "медицина" и "човешка генетика". Те позволяват на студентите да изучават наследствени човешки заболявания и да разберат причините за появата им.

Взаимодействие на гени

Прехвърлянето на наследствени черти е сложен процес. Горните схеми стават ясни, само ако учениците имат основен минимум от знания. Това е необходимо, защото осигурява механизми, които отговарят на въпроса как да се научим да решаваме проблемите в биологията. Генетиката изследва формите на генно взаимодействие. Това е полимерът, еписстазата, взаимното допълване. Нека поговорим за тях по-подробно.

Пример наследство в човешкия слух е илюстрация на този тип взаимодействие като допълване. Слушането се контролира от две двойки различни гени. Първата е отговорна за нормалното развитие на кохлеята на вътрешното ухо, а втората е отговорна за функционирането на слуховия нерв. В брака на глухи родители, всеки от които е рецесивен хомозигот за всяка една от двете двойки гени, се раждат деца с нормално слуха. В своя генотип има и двата доминантни гени, които контролират нормалното развитие на слуховия апарат.

pleiotropy

Това е интересен случай на генно взаимодействие, при което фенотипната проява на няколко признака зависи от един ген, присъстващ в генотипа. Например в западния Пакистан са открити човешки популации на някои представители. Те нямат потни жлези в определени части на тялото. Едновременно с това такива хора са диагностицирани с липсата на някои молари. Те не могат да се формират в процеса на онтогенеза.

При животните, например, овце Каракул, съществува господстващ W ген, който контролира както цвета на кожата, така и нормалното развитие на стомаха. Помислете как се наследи W генът, когато са преминали две хетерозиготни индивиди. Оказва се, че в тяхното потомство frac14-агнета, които имат генотип WW, умират поради аномалии в развитието на стомаха. В този случай, frac12- (със сива кожа) са хетерозиготни и жизнеспособни, и frac14- са индивиди с черна кожа и нормално развитие на стомаха (техният генотип е WW).

Генотип - цялата система

Множественото действие на гените, полихибридното кръстосване, феноменът на обединеното наследство служи като убедително доказателство за факта, че тоталността на гените на нашия организъм е интегрална система, въпреки че е представена от отделни гени алели. Те могат да бъдат наследени според законите на Мендел, независимо или чрез локуси, свързани според постулатите на теорията на Морган. Разглеждайки правилата, отговорни за решаването на проблемите в генетиката, бяхме убедени, че фенотипът на всеки организъм се формира под влиянието на алели и не-алелни гени, засягащи развитието на един или повече симптоми.