Come risolvere problemi di genetica in biologia?

Lo studio delle leggi fondamentali dell'eredità ela variabilità degli organismi è uno dei compiti più difficili, ma molto promettenti, delle moderne scienze naturali. In questo articolo considereremo sia i concetti teorici di base sia i postulati della scienza e capiremo come risolvere i problemi nella genetica.

L'urgenza di studiare le leggi dell'ereditarietà

Due dei rami più importanti della scienza moderna -medicina e allevamento - si stanno sviluppando grazie alla ricerca di scienziati genetici. La stessa disciplina biologica, il cui nome fu proposto nel 1906 dallo scienziato inglese U. Betson, non è tanto teorico quanto pratico. Chiunque decida di comprendere seriamente il meccanismo di ereditarietà di varie caratteristiche (ad esempio, come il colore degli occhi, i capelli, il tipo di sangue), deve prima studiare le leggi dell'ereditarietà e della variabilità, e anche scoprire come risolvere i problemi nella genetica umana. Questo è esattamente ciò che faremo.

Concetti e termini di base

Ogni settore ha uno specifico, solo essoinerente, un insieme di definizioni di base. Se stiamo parlando la scienza che studia i processi di trasmissione dei caratteri ereditari, capiamo i seguenti termini da quest'ultimo: il gene, genotipo, fenotipo, gli uccelli genitori, ibridi, gameti, e così via. Con ognuno di loro incontriamo, quando impariamo le regole, ci dicono come risolvere i problemi in biologia, la genetica. Ma all'inizio studieremo il metodo ibridologico. Dopotutto, è lui che sta alla base della ricerca genetica. Fu proposto dal naturalista ceco G. Mendel nel XIX secolo.

Come vengono ereditati i segni?

I modelli di trasmissione delle proprietà dell'organismo eranoscoperto da Mendel grazie agli esperimenti condotti con la ben nota pianta - inoculo di pisello. Il metodo ibrido è un incrocio di due unità, che differiscono l'una dall'altra da una coppia di caratteristiche (croci monoibride). Se l'esperimento coinvolge organismi che hanno diverse coppie di tratti alternativi (opposti), allora parlano di accoppiamento poliibrido. Lo scienziato ha suggerito la seguente forma di registrazione del corso di ibridazione di due piante di pisello che si differenziano per il colore dei semi. A - vernice gialla e - verde.

In questo disco F1 - ibridi della prima (I) generazione. Sono tutti assolutamente uniformi (identici), poiché contengono un gene dominante A, che controlla il colore giallo dei semi. La voce sopra corrisponde alla prima legge mendeliana (regola di uniformità degli ibridi di F1). La conoscenza di esso spiega agli studenti come risolvere problemi di genetica. Grade 9 ha un programma di biologia in cui il metodo ibrido della ricerca genetica è studiato in dettaglio. Considera anche la seconda (ІІ) regola di Mendel, chiamata legge della scissione. Secondo lui, gli ibridi F2 ottenuti dall'ibridazione dei due ibridi di prima generazione tra loro mostrano una scissione nel rapporto tra il fenotipo 3 e 1 e nel genotipo 1 e 2 e 1.

Usando le formule di cui sopra, capirai,come risolvere i problemi della genetica senza errori se possono essere applicate le condizioni del primo o già nota legge di Mendel II, dato che si verifica quando l'attraversamento completo dominio di uno dei geni.

La legge della combinazione indipendente di stati di funzionalità

Se i genitori differiscono in due coppiesegni alternativi, ad esempio, la colorazione dei semi e la loro forma, in piante come i semi di pisello, quindi nel corso del passaggio genetico è necessario utilizzare il reticolo di Pinnet.

Assolutamente tutti gli ibridi che sono i primigenerazione, obbedisci alla regola di uniformità di Mendel. Cioè, sono gialli, con una superficie liscia. Continuando a incrociare tra le piante della F1, otteniamo ibridi di seconda generazione. Per scoprire come risolvere i problemi della genetica, il decimo anno delle lezioni di biologia utilizza un record di incroci diidi ibridi, applicando la formula di scissione al fenotipo 9: 3: 3: 1. A condizione che i geni si trovino in coppie diverse, è possibile utilizzare il terzo postulato di Mendel - la legge delle combinazioni indipendenti di stati di caratteristiche.

Come vengono ereditati i gruppi sanguigni?

Il meccanismo di trasmissione di una funzione come un grupposangue negli umani, non corrisponde alle leggi che abbiamo esaminato in precedenza. Cioè, non obbedisce alla prima e alla seconda legge di Mendel. Ciò è spiegato dal fatto che un tale segno come il gruppo sanguigno, secondo le ricerche di Landsteiner, è controllato da tre alleli del gene I: A, B e 0. Di conseguenza, i genotipi saranno:

• Il primo gruppo è 00.
• Il secondo è AA o A0.
• Il terzo gruppo è BB o B0.
• Il quarto è AB.

Gene 0 è un allele recessivo dei geni A e B. E il quarto gruppo è il risultato della codominazione (la presenza reciproca dei geni A e B). È questa regola che deve essere presa in considerazione per sapere come risolvere i compiti genetici sui gruppi sanguigni. Ma non è tutto. Per stabilire i genotipi dei bambini per gruppo sanguigno, nato da genitori con gruppi diversi, usiamo la tabella seguente.

La teoria dell'eredità di Morgan

Torniamo alla sezione del nostro articolo "Leggecombinazione indipendente di stati di attributi ", in cui abbiamo esaminato come risolvere problemi di genetica. L'ibridazione diibrida, come la terza legge mendeliana alla quale obbedisce, è applicabile ai geni allelici nei cromosomi omologhi di ciascuna coppia.

A metà del 20 ° secolo, lo scienziato genetico americano T. Morgan ha dimostrato che la maggior parte dei segni sono controllati da geni che si trovano sullo stesso cromosoma. Hanno una disposizione lineare e formano gruppi frizione. E il loro numero è uguale all'insieme aploide dei cromosomi. Nel processo di meiosi, che porta alla formazione di gameti, non i singoli geni, come pensava Mendel, cadono nelle cellule sessuali, ma nell'intero complesso dei loro complessi, chiamati i grappoli di Morgan.

Crossover

Durante la profase I (è anche chiamato il primodivisione della meiosi) tra cromatidi interni di cromosomi omologhi, avviene lo scambio di siti (lukus). Questo fenomeno ha ricevuto il nome di crossing-over. È alla base della variabilità ereditaria. Il crossing-over è particolarmente importante per lo studio delle sezioni della biologia che si occupano dello studio delle malattie ereditarie umane. Applicando i postulati esposti nella teoria cromosomica dell'eredità di Morgan, definiremo un algoritmo che risponde alla domanda su come risolvere i problemi nella genetica.

I casi di ereditarietà legata al genere sonoun caso speciale di trasferimento di geni che si trovano sullo stesso cromosoma. La distanza che esiste tra i geni nei gruppi della frizione è espressa in percentuale: morganidi. E l'adesione tra questi geni è direttamente proporzionale alla distanza. Pertanto, il crossing-over spesso si verifica tra geni che si trovano distanti tra loro. Considerare il fenomeno dell'ereditarietà concatenata in maggior dettaglio. Ma all'inizio ricorderemo, quali elementi di un'ereditarietà sono responsabili degli attributi sessuali degli organismi.

Cromosomi sessuali

Nel cariotipo umano, hanno uno specificostruttura: negli individui femminili sono rappresentati da due cromosomi X identici, e negli uomini nella coppia sessuale, fatta eccezione per il cromosoma X, c'è anche la variante Y, che differisce nella forma e nell'insieme di geni. Ciò significa che non è omologato al cromosoma X. Tali malattie umane ereditarie come l'emofilia e il daltonismo, derivano dalla "rottura" dei singoli geni nel cromosoma X. Ad esempio, dal matrimonio di una portatrice di emofilia con un uomo sano, questa progenie potrebbe nascere.

Il suddetto corso di attraversamento geneticoconferma il fatto dell'adesione del gene che controlla la coagulazione del sangue al cromosoma X sessuale. Questa informazione scientifica viene utilizzata per insegnare agli studenti i metodi che determinano come risolvere i problemi della genetica. L'11 ° grado ha un programma in biologia, in cui sezioni come "genetica", "medicina" e "genetica umana" sono considerate in dettaglio. Permettono agli studenti di studiare malattie umane ereditarie e di conoscere le ragioni del loro verificarsi.

Interazione di geni

Il trasferimento dei tratti ereditari è un processopiuttosto complicato. Gli schemi di cui sopra diventano chiari solo se gli studenti hanno un minimo di conoscenza di base. È necessario perché fornisce meccanismi che rispondono alla domanda su come imparare a risolvere problemi in biologia. La genetica studia le forme di interazione genica. Questo è il polimero, l'epistasi, la complementarità. Parliamo di loro in modo più dettagliato.

L'esempio dell'ereditarietà dell'udito in una persona èun'illustrazione di questo tipo di interazione, come complementarità. L'udito è controllato da due coppie di geni diversi. Il primo è responsabile del normale sviluppo della coclea dell'orecchio interno e il secondo è responsabile del funzionamento del nervo uditivo. Nel matrimonio di genitori sordi, ognuno dei quali è un omozigote recessivo per ciascuna delle due coppie di geni, nascono bambini con udito normale. Nel loro genotipo, ci sono entrambi i geni dominanti che controllano il normale sviluppo dell'apparecchio acustico.

pleiotropia

Questo è un caso interessante di interazione genica, conche dipende da un fenotipo presente nel genotipo, la manifestazione fenotipica di diverse caratteristiche contemporaneamente. Ad esempio, nel Pakistan occidentale sono state trovate popolazioni umane di alcuni rappresentanti. Non hanno ghiandole sudoripare in certe zone del corpo. Allo stesso tempo, a tali persone è stata diagnosticata l'assenza di alcuni molari. Non potevano formarsi nel processo di ontogenesi.

Negli animali, ad esempio, le pecore karakul,presentare dominante gene W, che controlla la colorazione pellicce e normale sviluppo dello stomaco. Considerate come il gene W è ereditato in incroci di due individui eterozigoti. Si scopre che la loro prole ¼ agnelli con genotipo WW, muore a causa di anomalie nello sviluppo di stomaco. Allo stesso tempo, ½ (con pelliccia grigio) eterozigoti e vitale, e ¼ - sono individui con pelo nero e il normale sviluppo dello stomaco (il loro genotipo WW).

Genotipo - intero sistema

Azione multipla di geni, polyhybridattraversando, il fenomeno dell'eredità legata funge da prova indiscutibile del fatto che l'aggregato dei geni del nostro organismo è un sistema integrale, sebbene sia rappresentato da singoli alleli genetici. Possono essere ereditati secondo le leggi di Mendel, indipendentemente o da loci, collegati secondo i postulati della teoria di Morgan. Considerando le regole responsabili di come risolvere problemi di genetica, eravamo convinti che il fenotipo di qualsiasi organismo si formasse sotto l'influenza di geni sia allelici che non allelici che influenzano lo sviluppo di una o più caratteristiche.