Πώς να λύσετε προβλήματα στη γενετική σχετικά με τη βιολογία;

Η μελέτη των βασικών νόμων της κληρονομικότητας καιη ποικιλομορφία των οργανισμών είναι ένα από τα πιο δύσκολα αλλά πολύ ελπιδοφόρα καθήκοντα που αντιμετωπίζει η σύγχρονη φυσική επιστήμη. Σε αυτό το άρθρο, θα εξετάσουμε τόσο τις βασικές θεωρητικές έννοιες όσο και τα αξιώματα της επιστήμης και θα καταλάβουμε πώς να λύσουμε προβλήματα στη γενετική.

Ο επείγων χαρακτήρας της μελέτης των νόμων της κληρονομικότητας

Δύο από τους σημαντικότερους κλάδους της σύγχρονης επιστήμης -την ιατρική και την αναπαραγωγή - αναπτύσσονται χάρη στην έρευνα των γενετικών επιστημόνων. Η ίδια βιολογική πειθαρχία, η ονομασία της οποίας προτάθηκε το 1906 από τον αγγλικό επιστήμονα U. Betson, δεν είναι τόσο θεωρητική όσο πρακτική. Ο καθένας που αποφασίζει να κατανοήσουν σοβαρά το μηχανισμό της κληρονομικότητας των διαφορετικών χαρακτηριστικών (όπως το χρώμα των ματιών, των μαλλιών, του αίματος), θα πρέπει πρώτα να μάθουν τους νόμους της κληρονομικότητας και παραλλαγή, καθώς και να καταλάβω πώς να λύσει τα προβλήματα της γενετικής του ανθρώπου. Αυτό ακριβώς θα κάνουμε.

Βασικές έννοιες και όροι

Κάθε βιομηχανία έχει ένα συγκεκριμένο, μόνο αυτόέμφυτη, ένα σύνολο βασικών ορισμών. Αν μιλάμε για την επιστήμη που μελετά τις διαδικασίες διαβίβασης των κληρονομικών χαρακτηριστικών, καταλαβαίνουμε τους ακόλουθους όρους από το τελευταίο: το γονίδιο, γονότυπος, φαινότυπος, τις μητρικές πουλιά, τα υβρίδια, γαμετών, και ούτω καθεξής. Με κάθε μία από αυτές που συναντάμε, όταν μαθαίνουμε τους κανόνες, να μας πει πώς να λύσει τα προβλήματα στον τομέα της βιολογίας, της γενετικής. Αλλά στην αρχή θα μελετήσουμε Hybridological μέθοδο. Μετά από όλα, είναι η βάση γενετικές μελέτες. Προτάθηκε από την Τσεχική φυσιοδίφης Γ Μέντελ τον 19ο αιώνα.

Πώς κληρονομούνται τα σημάδια;

Τα πρότυπα μετάδοσης των ιδιοτήτων του οργανισμού ήτανανακαλύφθηκε από τον Mendel χάρη στα πειράματα που διεξήγαγε με το γνωστό φυτό - εμβόλιο μπιζελιών. Η υβριδική μέθοδος είναι μια διασταύρωση δύο μονάδων, οι οποίες διαφέρουν μεταξύ τους με ένα ζεύγος χαρακτηριστικών (μονο-υβριδικοί σταυροί). Εάν το πείραμα περιλαμβάνει οργανισμούς που έχουν αρκετά ζεύγη εναλλακτικών (αντίθετων) χαρακτηριστικών, τότε μιλούν για πολυϋβριδικά ζευγαρώματα. Ο επιστήμονας πρότεινε την ακόλουθη μορφή καταγραφής της πορείας της υβριδοποίησης δύο φυτών μπιζελιού που διαφέρουν στο χρώμα των σπόρων. A - κίτρινο χρώμα, και - πράσινο.

Σε αυτή την εγγραφή F1 - υβρίδια της πρώτης (I) γενιάς. Όλα είναι απολύτως ομοιόμορφα (πανομοιότυπα), καθώς περιέχουν κυρίαρχο γονίδιο Α, το οποίο ελέγχει το κίτρινο χρώμα των σπόρων. Η παραπάνω καταχώρηση αντιστοιχεί στον πρώτο νόμο Mendelian (κανόνας ομοιομορφίας υβριδίων F1). Η γνώση εξηγεί στους μαθητές πώς να λύσουν προβλήματα στη γενετική. Ο βαθμός 9 έχει πρόγραμμα βιολογίας στο οποίο μελετάται λεπτομερώς η υβριδολογική μέθοδος γενετικής έρευνας. Θεωρεί επίσης τον δεύτερο (ΙΙΙ) κανόνα του Mendel, που ονομάζεται νόμος της διαίρεσης. Σύμφωνα με τον ίδιο, τα υβρίδια F2 που λαμβάνονται από τον υβριδισμό των δύο υβριδίων της πρώτης γενιάς μεταξύ τους παρουσιάζουν διάσπαση στην αναλογία του φαινοτύπου 3 προς 1 και στον γονότυπο 1 έως 2 και στο 1.

Χρησιμοποιώντας τους παραπάνω τύπους, θα καταλάβετε,πώς να λύσουμε προβλήματα στη γενετική χωρίς σφάλματα, αν υπό τις συνθήκες τους είναι δυνατή η εφαρμογή του πρώτου ή ήδη γνωστού II Mendelian νόμου, θεωρώντας ότι η διασταύρωση συμβαίνει με πλήρη κυριαρχία ενός από τα γονίδια.

Ο νόμος του ανεξάρτητου συνδυασμού καταστάσεων χαρακτηριστικών

Εάν οι γονείς διαφέρουν σε δύο ζεύγηεναλλακτικές ενδείξεις, για παράδειγμα, το χρωματισμό των σπόρων και το σχήμα τους, σε φυτά όπως σπόρους μπιζελιών, τότε κατά τη διάρκεια της γενετικής διάβασης είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθεί το πλέγμα Pinnet.

Απολύτως όλα τα υβρίδια που είναι τα πρώταγενιά, υπόκεινται στον κανόνα της ομοιομορφίας Μέντελ. Δηλαδή, είναι κίτρινα, με λεία επιφάνεια. Συνεχίζοντας την διασταύρωση ανάμεσα σε ένα φυτό της F1, παίρνουμε ένα δεύτερης γενιάς υβριδίων. Για να μάθετε πώς να λύσουν τα προβλήματα σχετικά με τη γενετική, 10η τάξη στην τάξη βιολογία χρησιμοποιεί ρεκόρ δύο υβριδίων ζευγάρωμα, εφαρμόζοντας τον τύπο της διάσπασης φαινοτυπικά 9: 3: 3: 1. Υπό την προϋπόθεση ότι τα γονίδια είναι διατεταγμένα σε διαφορετικά ζεύγη μπορούν να χρησιμοποιηθούν Μέντελ τρίτο αξίωμα - νόμος που συνδυάζει τα χαρακτηριστικά των ανεξάρτητων κρατών.

Όπως κληρονόμησε ομάδα αίματος;

Ο μηχανισμός μετάδοσης ενός τέτοιου χαρακτηριστικού ως ομάδαςτο αίμα στον άνθρωπο, δεν αντιστοιχεί στους νόμους που εξετάσαμε νωρίτερα. Δηλαδή, δεν υπακούει στον πρώτο και δεύτερο νόμο του Mendel. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι ένα τέτοιο σημάδι όπως η ομάδα αίματος, σύμφωνα με τις έρευνες του Landsteiner, ελέγχεται από τρία αλλήλια του γονιδίου Ι: Α, Β και 0. Συνεπώς, οι γονότυποι θα είναι:

• Η πρώτη ομάδα είναι 00.
• Το δεύτερο είναι ΑΑ ή Α0.
• Η τρίτη ομάδα είναι BB ή B0.
• Το τέταρτο είναι το AB.

Το γονίδιο 0 είναι ένα υπολειπόμενο αλληλόμορφο στα γονίδια Α και Β. Και η τέταρτη ομάδα είναι το αποτέλεσμα της κωδικοποίησης (η αμοιβαία παρουσία των γονιδίων Α και Β). Αυτός ο κανόνας πρέπει να ληφθεί υπόψη για να μάθει πώς να επιλύει τα καθήκοντα γενετικής στις ομάδες αίματος. Αλλά αυτό δεν είναι όλα. Για να προσδιορίσουμε τους γονότυπους των παιδιών ανά ομάδα αίματος, που γεννήθηκε από γονείς με διαφορετικές ομάδες, χρησιμοποιούμε τον παρακάτω πίνακα.

Η θεωρία της κληρονομιάς του Morgan

Ας επιστρέψουμε στο τμήμα του άρθρου μας "Νόμοςανεξάρτητος συνδυασμός καταστάσεων χαρακτηριστικών ", όπου εξετάσαμε πώς να λύσουμε προβλήματα στη γενετική. Η διϋβριδική διασταύρωση, όπως και ο τρίτος νόμος Mendelian στον οποίο υπακούει, είναι εφαρμόσιμη στα αλληλόμορφα γονίδια στα ομόλογα χρωμοσώματα κάθε ζεύγους.

Στα μέσα του 20ού αιώνα, ο Αμερικανός γενετικός επιστήμονας T. Ο Morgan απέδειξε ότι τα περισσότερα από τα σημάδια ελέγχονται από γονίδια που βρίσκονται στο ίδιο χρωμόσωμα. Έχουν μια γραμμική διάταξη και σχηματίζουν ομάδες συμπλέκτη. Και ο αριθμός τους είναι ίσος με το απλοειδές σύνολο χρωμοσωμάτων. Κατά τη διαδικασία της μείωση, που οδηγεί στο σχηματισμό των γαμετών, τα κύτταρα του σεξ δεν έρχονται μόνο τα γονίδια, σκέφτηκε Μέντελ, και το σύνολο των συγκροτημάτων τους, που ονομάζεται Morgan ομάδες συμπλέκτη.

Διέλευση

Κατά τη διάρκεια της προφανούς Ι (ονομάζεται επίσης και η πρώτηδιαίρεση της μείωσης) μεταξύ των εσωτερικών χρωματοειδών των ομόλογων χρωμοσωμάτων, λαμβάνει χώρα ανταλλαγή θέσεων (lukus). Αυτό το φαινόμενο έχει λάβει το όνομα της διασταύρωσης. Βασίζεται στην κληρονομική μεταβλητότητα. Η διέλευση είναι ιδιαίτερα σημαντική για τη μελέτη των τμημάτων της βιολογίας που ασχολούνται με τη μελέτη κληρονομικών ασθενειών του ανθρώπου. Εφαρμόζοντας τα αξιώματα που αναφέρονται στη θεωρία των χρωμοσωμάτων της κληρονομικότητας του Morgan, θα ορίσουμε έναν αλγόριθμο που θα απαντά στο ερώτημα πώς να λύσουμε προβλήματα στη γενετική.

Οι περιπτώσεις κληρονομίας που συνδέονται με το φύλο είναιμια ειδική περίπτωση μεταφοράς γονιδίων που βρίσκονται στο ίδιο χρωμόσωμα. Η απόσταση που υπάρχει μεταξύ των γονιδίων στις ομάδες συμπλέκτη εκφράζεται ως ποσοστό - morganids. Και η προσκόλληση μεταξύ αυτών των γονιδίων είναι άμεσα ανάλογη με την απόσταση. Επομένως, η διασταύρωση συχνά συμβαίνει μεταξύ γονιδίων που βρίσκονται πολύ μακριά. Εξετάστε το φαινόμενο της συνένωσης της κληρονομιάς με περισσότερες λεπτομέρειες. Αλλά στην αρχή θα θυμηθούμε ποια στοιχεία κληρονομικότητας είναι υπεύθυνα για τις σεξουαλικές ιδιότητες των οργανισμών.

Φύλο χρωμοσώματα

Στον ανθρώπινο καρυότυπο, έχουν ένα συγκεκριμένοδομή: στα θηλυκά άτομα εκπροσωπούνται από δύο ταυτόσημα Χ-χρωμοσώματα, και στους άνδρες του ζεύγους φύλου, εκτός από το Χ-χρωμόσωμα, υπάρχει και η Υ-παραλλαγή, που διαφέρει ως προς τη μορφή και στο σύνολο των γονιδίων. Αυτό σημαίνει ότι δεν είναι ομόλογο με το χρωμόσωμα Χ. Τέτοιες κληρονομικές ανθρώπινες ασθένειες όπως η αιμορροφιλία και η τύφλωση του χρώματος, προκύπτουν από τη "θραύση" μεμονωμένων γονιδίων στο χρωμόσωμα Χ. Για παράδειγμα, από το γάμο ενός φορέα αιμορροφιλίας με έναν υγιή άνθρωπο, αυτός ο απόγονος μπορεί να γεννηθεί.

Η παραπάνω πορεία γενετικής διάβασηςεπιβεβαιώνει το γεγονός της προσκόλλησης του γονιδίου που ελέγχει την πήξη του αίματος στο χρωμόσωμα φύλου Χ. Αυτές οι επιστημονικές πληροφορίες χρησιμοποιούνται για να διδάξουν στους μαθητές τις μεθόδους που καθορίζουν τον τρόπο επίλυσης προβλημάτων στη γενετική. Η 11η τάξη έχει ένα πρόγραμμα βιολογίας, στο οποίο εξετάζονται λεπτομερώς τμήματα όπως η «γενετική», «ιατρική» και «ανθρώπινη γενετική». Επιτρέπουν στους σπουδαστές να μελετούν κληρονομικές ασθένειες του ανθρώπου και να γνωρίζουν τους λόγους εμφάνισής τους.

Αλληλεπίδραση γονιδίων

Η μεταφορά κληρονομικών χαρακτηριστικών είναι μια διαδικασίαμάλλον περίπλοκο. Τα παραπάνω συστήματα γίνονται σαφή μόνο αν οι μαθητές έχουν ένα βασικό ελάχιστο γνώσης. Είναι απαραίτητο, επειδή παρέχει μηχανισμούς που απαντούν στο ερώτημα πώς να μάθουν να λύουν προβλήματα στη βιολογία. Η γενετική μελετά τις μορφές γονιδιακής αλληλεπίδρασης. Αυτό είναι το πολυμερές, η επιστάση, η συμπληρωματικότητα. Ας μιλήσουμε για αυτά λεπτομερέστερα.

Το παράδειγμα της κληρονομιάς της ακοής σε ένα άτομο είναιμια απεικόνιση αυτού του τύπου αλληλεπίδρασης, ως συμπληρωματικότητα. Η ακοή ελέγχεται από δύο ζεύγη διαφορετικών γονιδίων. Η πρώτη είναι υπεύθυνη για την ομαλή ανάπτυξη του κοχλία του εσωτερικού αυτιού, και το δεύτερο - για τη λειτουργία του ακουστικού νεύρου. Ο γάμος των κωφών γονέων, καθένα από τα οποία είναι ομόζυγο υπολειπόμενο για κάθε ένα από τα δύο ζεύγη των γονιδίων, τα παιδιά που γεννιούνται με φυσιολογική ακοή. Στο γονότυπο τους, υπάρχουν και τα δύο κυρίαρχα γονίδια που ελέγχουν την κανονική ανάπτυξη του ακουστικού βοηθήματος.

Πλειοτροπία

Αυτή είναι μια ενδιαφέρουσα περίπτωση γονιδιακής αλληλεπίδρασης, μεη οποία εξαρτάται από ένα φαινότυπο που υπάρχει στον γονότυπο, τη φαινοτυπική εκδήλωση διαφόρων χαρακτηριστικών ταυτόχρονα. Για παράδειγμα, στο δυτικό Πακιστάν έχουν βρεθεί ανθρώπινοι πληθυσμοί μερικών εκπροσώπων. Δεν έχουν αδένες ιδρώτα σε ορισμένες περιοχές του σώματος. Ταυτόχρονα, τέτοιου είδους άτομα διαγνώστηκαν με την απουσία κάποιων γομφίων. Δεν μπορούσαν να σχηματίσουν στη διαδικασία οντογένεσης.

Σε ζώα, για παράδειγμα, πρόβατα karakul,υπάρχει ένα κυρίαρχο γονίδιο W που ελέγχει τόσο το χρώμα της γούνας όσο και την κανονική ανάπτυξη του στομάχου. Σκεφτείτε πώς κληρονομείται το γονίδιο W όταν διασταυρώνονται δύο ετερόζυγα άτομα. Αποδεικνύεται ότι στους απογόνους τους, τα ¼ των αμνών που έχουν τον γονότυπο του WW, πεθαίνουν λόγω ανωμαλιών στην ανάπτυξη του στομάχου. Στην περίπτωση αυτή, το ½ (που έχει γκρι γούνα) είναι ετερόζυγα και βιώσιμα και ¼ είναι άτομα με μαύρη γούνα και φυσιολογική ανάπτυξη του στομάχου (ο γονοτύπος τους είναι WW).

Γονότυπος - ολόκληρο το σύστημα

Πολλαπλή δράση των γονιδίων, πολυϋβρίδιοτο φαινόμενο της συνδεδεμένης κληρονομιάς χρησιμεύει ως αδιαμφισβήτητη απόδειξη του γεγονότος ότι το σύνολο των γονιδίων του οργανισμού μας είναι ένα ολοκληρωμένο σύστημα, αν και αντιπροσωπεύεται από μεμονωμένα γονιδιακά αλληλόμορφα. Μπορούν να κληρονομηθούν σύμφωνα με τους νόμους του Mendel, ανεξάρτητα ή από τόπους, που συνδέονται σύμφωνα με τα αξιώματα της θεωρίας του Morgan. Λαμβάνοντας υπόψη τους κανόνες που είναι υπεύθυνοι για τον τρόπο επίλυσης προβλημάτων στη γενετική, ήμασταν πεπεισμένοι ότι ο φαινότυπος οποιουδήποτε οργανισμού σχηματίζεται υπό την επίδραση τόσο των αλληλόμορφων όσο και των μη-αλλυλικών γονιδίων που επηρεάζουν την ανάπτυξη ενός ή περισσοτέρων χαρακτηριστικών.