5199

Основні поняття генетики. Закономірності спадковості. Закони Г. Менделя, їх статистичний характер і цитологічні основи

Реферат

Биология и генетика

Основні поняття генетики. Закономірності спадковості. Закони Г. Менделя, їх статистичний характер і цитологічні основи. Генетика. Історія виникнення науки про спадковість і мінливість. Генетика – наука про закономірності спадковості та мі...

Украинкский

2012-12-04

105.5 KB

164 чел.

Основні поняття генетики. Закономірності спадковості.

Закони Г. Менделя, їх статистичний характер і цитологічні основи.

  1.  Генетика. Історія виникнення науки про спадковість і мінливість.

Генетиканаука про закономірності спадковості та мінливості організмів.

Це відносно молода галузь біології. Датою її народження вважають 1900 рік, коли три ботаніки, які проводили досліди по гібридизації рослин – голландець  Г.де Фріз, німець К.Корренс та австрієць Е.Чермак, незалежно один від одного знайшли забуту працю чеського дослідника Грегора Менделя «Досліди над рослинними гібридами», видану в 1865 році. Вчені були вражені тим, наскільки наслідки їхніх дослідів наближались до отриманих Г.Менделем. Згодом закони спадковості, встановлені Г.Менделем, сприйняли науковці різних країн, а ретельні дослідження довели їхній універсальний характер.

Назву «генетика» запропонував англійський учений У.Бетсон у 1906 році. Новий етап у розвитку генетики пов'язаний з ім'ям видатного американського генетика Т.Х.Моргана та його учнів. Підсумком їхніх досліджень стало створення хромосомної теорії спадковості, яка вплинула на подальший розвиток не лише генетики, але й біології у цілому.

  1.  Основні генетичні поняття.

Як відомо, елементарною одиницею спадковості є ген. Ген – це ділянка молекули нуклеїнової кислоти, яка визначає спадкові ознаки організмів. Він кодує первинну структуру молекул поліпептиду, білка, певного типу РНК або ж взаємодіє з регуляторним білком. Гени, які несуть спадкову інформацію про певні ознаки (наприклад, розміри організмів, колір волосся, очей, форму плодів), можуть перебувати у різних станах (алелях). Алельні гени – це  гени, що перебувають у різних станах, але займають одне й те саме місце (локус) в хромосомах однієї пари (гомологічних хромосомах) та визначають різні стани певної ознаки (високий чи низький зріст, руде чи чорне волосся, блакитні чи карі очі, овальна чи куляста форма плоду тощо).

Гомозиготною (від грец. гомос — рівний, однаковий та зиготос – сполучений разом) називають диплоїдну або поліплоїдну клітину (особину), гомологічні хромосоми якої несуть однакові алелі певного гена.

Гетерозиготною (від грец. гетерос — інший) називають диплоїдну або поліплоїдну клітину (особину), гомологічні хромосоми якої містять різні алелі певного гена.

Сукупність генетичної інформації, закодованої в генах клітини або організму, називається генотипом (від грец. генос – рід, походження і типос – відбиток). Унаслідок взаємодії генотипу з чинниками довкілля формується фенотип (від грец. Фаіно – являю) – сукупність усіх ознак і властивостей організму.

Отже, предметом генетичних досліджень є явища спадковості й мінливості організмів. Спадковість – це властивість живих організмів передавати свої ознаки й особливості онтогенезу потомкам, забезпечуючи спадкоємність поколінь організмів. Мінливість – здатність живих організмів набувати нових ознак та їхніх станів у процесі індивідуального розвитку. Спадковість і мінливість є протилежними властивостями живих організмів. Завдяки спадковості нащадки подібні до батьків, тобто зберігається стабільність біологічних видів. Мінливість забезпечує появу нових ознак та їхніх станів, завдяки чому відбуваються видоутворення та історичний розвиток біосфери в цілому.

При розв'язуванні задач з генетики частіше використовується гібридологічний метод, суть якого полягає в схрещуванні (гібридизації) організмів, які відрізнябться за певними станамиоднієї чи кількох спадкових ознак. Нащадків, одержаних від такого схрещування, називають гібридами.

Схрещування буває:

моногібридним – це поєднання батьківських форм, які відрізняються різними станами лише однієї спадкової ознаки;

дигібридним – двох ознак;

полігібридним – трьох і більше ознак.

  1.  Закономірності спадковості, встановлені Г. Менделем при моногібридному схрещуванні.

Г.Мендель та його дослідження. Як відомо, основні закономірності спадковості встановив видатний чеський учений Грегор Мендель. Успіху його роботи сприяв вдалий вибір об'єкта досліджень – гороху посівного. Відомо багато сортів цієї культурної рослини, які відрізняються різними станами певних спадкових ознак (забарвленням насіння, квіток, довжиною стебла, поверхнею насіння тощо). Її  життєвий цикл короткий, що дає змогу прослідкувати передачу спадкової інформації потомкам протягом багатьох поколінь. Горох посівний – самозапильна рослина, тому нащадки кожної особини є чистими лініями, оскільки унеможливлюється неконтрольоване перехресне запилення. Чисті лінії – це генотипно однорідні нащадки однієї особини, гомозиготні за більшістю генів й одержані у результаті самозапліднення.

Таким чином, Г.Мендель застосував гібридологічний метод досліджень. На відміну від своїх попередників він чітко визначав умови експерименту: серед різноманітних спадкових ознак виділяв одну (моногібридне схрещування), дві (дигібридне) чи більшу кількість (полігібридне) і простежував прояв різних станів цих ознак у фенотипах кількох послідовних поколінь. Результати досліджень були оброблені математично, що дало можливість встановити закономірності передачі спадкових ознак у ряді поколінь при статевому розмноженні (його попередники намагалися прослідкувати успадкування всіх ознак організмів, тому їм не вдалося виявити його закономірності).

Закон одноманітності гібридів першого покоління (закон домінування). Свої дослідження Г.Мендель розпочав з моногібридного схрещування: він схрестив дві чисті лінії гороху, що давали насіння жовтого та зеленого кольорів (батьківські особини умовно позначаються латинською літерою Р – від лат. парентес – батьки). Насіння рослин, одержаних від такого схрещування (гібриди першого покоління F – від лат. філіі – сини) виявилося одноманітним – жовтого кольору. Тож у фенотипі гібридів першого покоління проявився лише один із двох станів ознаки, який називають  домінантний, що і дало назву виявленій закономірності. А той стан ознаки, який не проявився у першому поколінні (зелений колір насіння у данному випадку), називають рецесивним. Домінантні алелі позначають великими латинськими літерами (А, В, С  тощо), а відповідні їм рецесивні малими (а, Ь, с тощо).

Р (батьки)                        АА    Х      аа

                                  жовтий колір                зелений

гамети                                       А              а

F1 (перше покоління)          Аа – жовтий колір насіння гороху

Закон одноманітності гібридів першого покоління:  при схрещуванні двох гомозиготних особин усі нащадки у першому поколінні будуть одноманітні за генотипом і фенотипом.

Закон розщеплення ознак. У подальшому Г.Мендель схрещував гібриди першого покоління. їхні нащадки (гібриди другого покоління - F2) дали зокрема 8023 насінини, з яких 6022 мали жовтий колір, а 2001 – зелений. Отже, серед насіння гібридів другого покоління знову з'явилися насінини зеленого кольору (рецесивний стан ознаки), які становили приблизно 1/4 загальної кількості насіння, тоді як частка насінин жовтого кольору (домінантний стан ознаки) була близько 3/4.

Р                                                      Аа       Х      Аа

                                                                                 жовтий                   жовтий

гамети                               А     а        А     а

F2  (друге покоління)   

    ♂

А

а

А

АА

Аа

А

Аа

аа

за генотипом: 1АА: 2Аа: 1аа

                                            жовтий    жовтий   зелений

за фенотипом: 3А _: 1аа

Ця закономірність дістала назву закону розщеплення (явище прояву обох станів ознаки): при схрещуванні гібридів першого покоління між собою серед їхніх нащадків спостерігається явище розщеплення станів ознак за генотипом 1:2:1, а за фенотипом 3:1.

  1.  Закономірності спадковості, встановлені Г. Менделем при дигібридному схрещуванні.

Закон незалежного комбінування станів ознак. У подальших дослідах Г.Мендель ускладнив умови їх проведення – використав рослини, які відрізнялися різними станами двох (дигібридне схрещування) чи більшої кількості (полігібридне схрещування) спадкових ознак. Він схрестив між собою чисті лінії гороху посівного, особини яких відповідно мали гладеньке жовте та зморшкувате зелене насіння. Гібриди першого покоління (F1) утворювали лише жовте гладеньке насіння (домінантні стани ознак), тобто проявився закон одноманітності гібридів першого покоління.

А – жовтий колір насіння,   а – зелений колір насіння;

В – гладенька форма насіння,   в – зморшкувата форма насіння.

Р                ААВВ   X   аавв

                         жовте, гладеньке     зелене, зморшкувате

гамети          АВ            ав

F1                          АаВв – жовте, гладеньке насіння гороху

Серед насіння гібридів другого покоління (F2) виявилися чотири фенотипні групи у співвідношеннях: дев'ять частин насіння мало жовтий колір і гладеньку поверхню (315 насінин), три частини – жовтий колір і зморшкувату поверхню (101 насінина), ще три частини – зелений колір і гладеньку поверхню (108 насінин), одна частина – зелений колір і зморшкувату поверхню (32 насінини). Отже, кількість фенотипних груп насінин, які утворювали гібриди другого покоління, удвічі перевищувала їхню кількість у вихідних батьківських форм. Крім насінин, що мали комбінації станів ознак, притаманні бітьківським особинам (жовтий колір – гладенька поверхня та зелений колір – зморшкувата поверхня), з'явилися ще дві групи з новими комбінаціями (жовтий колір – зморшкувата поверхня та зелений колір – гладенька поверхня).

Р                               АаВв          Х             АаВв

гамети              АВ  Ав  аВ  ав         АВ  Ав  аВ  ав

F2          

АВ

Ав

аВ

ав

АВ

ААВВ

ААВв

АаВВ

АаВв

Ав

ААВв

ААвв

АаВв

Аавв

аВ

АаВВ

АаВв

ааВВ

ааВв

ав

АаВв

Аавв

ааВв

аавв

за генотипом: 1ААВВ: 2ААВв: 2АаВВ: 4АаВв: 1ААвв: 2Аавв: 1ааВВ: 2ааВв: 1аавв

                                                                                 жовте, гладеньке                                       жовте, зморшкувате           зелене, гладеньке         зелене,                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              зморшкувате

за фенотипом: 9А _В _: 3А _вв: 3ааВ _: 1аавв

Г.Мендель простежив успадкування різних станів кожної ознаки окремо і дійшов висновку, що розщеплення за кожною ознакою відбувається незалежно від інших. Так, підрахувавши гібриди другого покоління за ознакою кольору насіння, дістанемо таке співвідношення: 12 частин насіння буде жовтого, а 4 - зеленого кольору, тобто розщеплення, як і при моногібридному схрещуванні, становитиме 3:1. Така сама картина спостерігатиметься у разі розщеплення за ознакою структури поверхні насіння: 12 частин насіння матиме гладеньку поверхню і 4 – зморшкувату, тобто співвідношення між ними становить 3:1.

На підставі одержаних результатів Г.Мендель сформулював закон незалежного комбінування станів ознак: при ди- чи полігібридному схрещуванні розщеплення станів кожної ознаки у нащадків відбувається незалежно від інших.

Отже, дигібридне схрещування – це по суті два моногібридних, які ніби накладаються одне на друге, тригібридне – три моногібридних і т.п.

  1.  Закон чистоти гамет.

Коли Г.Мендель проводив свої дослідження із горохом, ще нічого не було відомо про гени, будову хромосом та процес мейозу, але він запропонував закон (спочатку як гіпотезу) чистоти гамет, який експериментально підтверджено у подальших дослідженнях.

Закон чистоти гамет стверджує, що у гібридного (гетерозиготного) організму гамети «чисті».

Тобто, кожна з гамет не може одночасно нести два алельних гени (наприклад, алельні гени зеленого та жовтого кольорів), а несе лише один із певної їх сукупності.

Цей закон справедливий як при моногібридному схрещуванні, так і при дигібридному.

Основні поняття генетики. Закономірності спадковості.  

Закони  Г. Менделя, їх статистичний характер і цитологічні основи.

Основні генетичні поняття:

Генетика (Бетсон, 1906) – наука  про закономірності спадковості та мінливості.

Спадковість – загальна властивість живих організмів зберігати і передавати особливості будови та функцій від предків до потомства.

Мінливість – загальна властивість живих організмів набувати нових ознак – відмінностей між особинами в межах виду.

Елементарною одиницею спадковості є ген – ділянка молекули ДНК, яка кодує первинну структуру білка.

Кожен ген може існувати в кількох формах – алелях. Алелі гена розташовані в гомологічних хромосомах в одних і тих самих місцях (локусах).

Якщо в гомологічних хромосомах знаходяться однакові алелі, то така зигота називається – гомозиготою, а якщо різні – гетерозиготою.

Генотип – сукупність спадкових факторів (генів) організму.

Фенотип – сукупність усіх ознак і властивостей організму, які є результатом взаємодії генотипу і зовнішнього середовища.

Моногібридне схрещування – тип схрещування, коли батьківські організми відрізняються за альтернативним проявом однієї ознаки.

Дигібридне схрещування – тип схрещування, коли батьківські організми відрізняються за альтернативним проявом двох ознак.

Закономірності спадковості, встановлені Г. Менделем при моногібридному схрещуванні.

Основні закономірності спадковості відкриті Г. Менделем у 1865 році, але вони залишилися невідомими і були перевідкриті у 1900 році Г. де Фрізом у Голландії, Коренсом у Німеччині, Чермаком в Австрії.

Об'єктом досліджень Мендель узяв горох посівний – це самозапильна рослина, тому нащадки являються чистими лініями – генотипно однорідні нащадки однієї особини, гомозиготні за більшістю генів й одержані в результаті самозапліднення.

Мендель схрестив дві чисті лінії гороху, що давали насіння жовтого та зеленого кольорів. Насіння рослин, одержаних від такого схрещування виявилось одноманітним – жовтого кольору. Отже, жовтий колір насіння – домінантний стан ознаки (який проявляється у першому поколінні),  а зелений – рецесивний (який не проявляється у першому поколінні).

А - жовтий колір насіння  (домінантний)

а - зелений колір насіння  (рецесивний)

Р (батьки)                        АА    Х      аа

                                  жовтий колір                зелений

гамети                                       А              а

F1 (перше покоління)          Аа – жовтий колір насіння гороху

АА, аа – гомозиготи, Аа - гетерозиготи

Ι закон Менделя – закон одноманітності гібридів першого покоління:  при схрещуванні двох гомозиготних особин усі нащадки у першому поколінні будуть одноманітні за генотипом і фенотипом.

Далі Мендель схрестив гібридів F1:

Р                                                      Аа       Х      Аа

                                                                                 жовтий                   жовтий

гамети                               А     а        А     а

F2  (друге покоління)   

    ♂

А

а

А

АА

Аа

А

Аа

аа

за генотипом: 1АА: 2Аа: 1аа

                                            жовтий    жовтий   зелений

за фенотипом: 3А _: 1аа

ΙΙ закон Менделя – закон розщеплення ознак (явище прояву обох станів ознаки): при схрещуванні гібридів першого покоління між собою серед їхніх нащадків спостерігається явище розщеплення станів ознак за генотипом у співвідношенні 1:2:1, а за фенотипом 3:1.

Закономірності спадковості, встановлені Г. Менделем при дигібридному схрещуванні.

Мендель ускладнивумови проведення дослідів і взяв рослини, які відрізняються різними станами двох і більше генів.

А – жовтий колір насіння,   а – зелений колір насіння;

В – гладенька форма насіння,   в – зморшкувата форма насіння.

Р                ААВВ   X   аавв

                         жовте, гладеньке     зелене, зморшкувате

гамети          АВ            ав

F1                          АаВв – жовте, гладеньке насіння гороху

Перший закон Менделя справедливий і при дигібридному схрещуванні.

Р                               АаВв          Х             АаВв

гамети              АВ  Ав  аВ  ав         АВ  Ав  аВ  ав

F2          

АВ

Ав

аВ

ав

АВ

ААВВ

ААВв

АаВВ

АаВв

Ав

ААВв

ААвв

АаВв

Аавв

аВ

АаВВ

АаВв

ааВВ

ааВв

ав

АаВв

Аавв

ааВв

аавв

за генотипом: 1ААВВ: 2ААВв: 2АаВВ: 4АаВв: 1ААвв: 2Аавв: 1ааВВ: 2ааВв: 1аавв

                                                                                 жовте, гладеньке                                       жовте, зморшкувате           зелене, гладеньке         зелене,                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              зморшкувате

за фенотипом: 9А _В _: 3А _вв: 3ааВ _: 1аавв

Співвідношення за кольором:    12А _: 4аа   або   3:1

                            за формою:       12В _: 4вв   або   3:1

ΙΙΙ закон Менделя – закон незалежного комбінування станів ознак: при ди- чи полігібридному схрещуванні розщеплення станів кожної ознаки у нащадків відбувається незалежно від інших.

Закон чистоти гамет.

Мендель також сформулював закон (спочатку як гіпотезу), який справедливий як при моногібридному схрещуванні, так і при дигібридному:

закон чистоти гамет: у гібридного (гетерозиготного) організму гамети «чисті».

Тобто, кожна з гамет не може одночасно нести два алельних гени (наприклад, алельні гени зеленого та жовтого кольорів)


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

78269. Тахеометрическая съемкаемка 9. 163.31 KB
  При производстве тахеометрической съемки используют геодезический прибор тахеометр предназначенный для измерения горизонтальных и вертикальных углов длин линий и превышений. Для выполнения тахеометрической съемки используются также тахеометры с номограммным определением превышений и горизонтальных проложений линий. Производство тахеометрической съемки Тахеометрическая съемка выполняется с пунктов съемочного обоснования их называют станциями.
78270. Состав камеральных работ 166.31 KB
  Стороны угла проектируют на лимб с использованием подвижной визирной плоскости зрительной трубы. Она образуется визирной осью трубы при её вращении вокруг горизонтальной оси. Данную плоскость поочередно совмещают со сторонами угла ВА и ВС последовательно направляя визирную ось зрительной трубы на точки А и С...
78271. Определение положения точек земной поверхности, системы координат 125.83 KB
  Определение положения точек земной поверхности системы координат Топографическое изучение земной поверхности заключается в определении положения ситуации и рельефа относительно математической поверхности Земли т. в определении пространственных координат характерных точек необходимых и достаточных для моделирования местности. Модель местности может быть представлена в виде геодезических чертежей изготовление которых называют картографированием и аналитически – в виде совокупности координат характерных точек. Для построения моделей...
78272. Масштабы топографических карт планов 25.89 KB
  Масштаб карты это отношение длины отрезка на карте к его действительной длине на местности. Масштаб от немецкого мера и Stb палка отношение длины отрезка на карте плане аэро или космическом снимке к его действительной длине на местности. Именованный словесный масштаб вид масштаба словесное указание того какое расстояние на местности соответствует 1 см на карте плане снимке. Так как длины линий на местности принято измерять в метрах а на картах и планах в сантиметрах то масштабы удобно выражать в словесной форме...
78273. Нивелирование трассы 50.9 KB
  Закрепление трассы по высоте Вдоль всей разбитой на местности трассы но за пределами зоны работ закрепляются точки называемые реперами. Чтобы не пропустить пикеты и плюсовые точки нивелировщик должен иметь пикетажный журнал трассы. За связующие точки принимают пикеты или плюсовые точки но чтобы расстояние между ними не более 150 м а превышения несколько меньше длины рейки. Нивелирование трассы Отсчеты по рейкам установленным на связующие точки берут в следующей последовательности: 1 по черной стороне рейки на заднюю точку Зч; 2 по...
78274. Условные знаки. Классификация топографических (картографических) условных 37.03 KB
  Условные знаки. Классификация топографических картографических условных знаков Топографические картографические условные знаки символические штриховые и фоновые условные обозначения объектов местности применяемые для их изображения на топографических картах. Для топографических условных знаков предусмотрена общность обозначений по начертанию и цвету однородных групп объектов при этом основные знаки для топографических карт разных стран не имеют между собой особых различий...
78275. Рельеф местности и его изображение на топографических картах и планах 396.95 KB
  Основные формы рельефа и их элементы; характерные точки и линии. При проектировании и строительстве железных автомобильных и других сетей необходимо учитывать характер рельефа – горный холмистый равнинный и др. Рельеф земной поверхности весьма разнообразен но все многообразие форм рельефа для упрощения его анализа типизировано на небольшое количество основных форм...
78276. Ориентирование направлений 97.22 KB
  При этом положение линии определяют с помощью соответствующих углов ориентирования: дирекционного угла истинного или магнитного азимута. В этом случае положение линии местности относительно осевого меридиана определяет угол ориентирования называемый дирекционным рис. Дирекционные углы Для линии ОА её дирекционным углом в точке О является горизонтальный угол αО между северным направлением осевого меридиана и направлением линии. Таким образом дирекционным углом является угол в горизонтальной плоскости отсчитываемый от северного направления...
78277. Определение прямоугольных координат точек 475.32 KB
  Определение прямоугольных координат точек. Широта φ это угол образованный нормалью данной точки к плоскости эллипсоида и плоскостью экватора. Долгота λ это двугранный угол образованный плоскостью нулевого гринвичского меридиана и плоскостью меридиана в данной точке М Широта и долгота полностью не отражают положение точки в пространстве необходимо знать 3ю координату – высоту. Х Y Система плоских прямоугольных координат Гаусса-Крюгера Для того чтобы воспользоваться прямоугольной системой координат необходимо земной эллипсоид...