Kui sageli toimub looduses monohübriidne ristumine? Monohübriidne rist. Kas modifikatsioonid on päritud?
Mendeli meetodi üheks tunnuseks oli see, et ta kasutas katseteks puhtaid liine ehk taimi, mille järglastes isetolmlemise käigus ei esinenud uuritava tunnuse mitmekesisust. (Igas puhtas liinis säilis homogeenne geenide komplekt). Hübridoloogilise meetodi oluliseks tunnuseks oli ka see, et G. Mendel jälgis alternatiivsete (üksteist välistavate, vastandlike) tunnuste pärandumist. Näiteks taimed on madalad ja kõrged; lilled on valged ja lillad; seemnete kuju on sile ja kortsus jne. Meetodi sama oluline tunnus on iga alternatiivsete tunnuste paari täpne kvantitatiivne arvestus mitme põlvkonna jooksul. Katseandmete matemaatiline töötlemine võimaldas G. Mendelil kehtestada uuritud tunnuste ülekandmisel kvantitatiivsed mustrid. Oli väga märkimisväärne, et G. Mendel järgis oma katsetes analüütilist rada: ta ei jälginud erinevate tunnuste pärandumist mitte kohe kogumina, vaid ainult ühte alternatiivsete tunnuste paari.
Kaasaegse geneetika aluseks on hübridoloogiline meetod.
Esimese põlvkonna ühtsus. domineerimise reegel. G. Mendel tegi katseid hernestega – isetolmleva taimega. Ta valis katseks kaks taime, mis erinevad ühe tunnuse poolest: ühe hernesordi seemned olid kollased ja teise rohelised. Kuna herned kipuvad isetolmlema, ei ole sordi sees seemnete värvus varieeruv. Seda omadust arvestades tolmeldas G. Mendel seda taime kunstlikult, ristades sorte, mis erinevad seemnevärvi poolest. Olenemata sellest, millisesse klassi nad kuulusid emataimed, osutusid esimese põlvkonna hübriidseemned (Fi) ainult kollaseks. Järelikult ilmneb hübriidides ainult üks tunnus, teise vanema tunnus näib kaduvat. G. Mendel nimetas sellist ühe vanema tunnuse domineerimist domineerivaks ja vastavad tunnused on domineerivad. Tunnuseid, mis esimese põlvkonna hübriidides ei ilmnenud, nimetas ta retsessiivseteks, hernestega tehtud katsetes domineeris kollase seemne värvuse tunnus rohelise värvi üle. Nii avastas G. Mendel esimese põlvkonna hübriididel värvi ühtluse, s.o. kõik hübriidseemned olid sama värvi. Katsetes, kus ristuvad sordid erinesid teiste tunnuste poolest, saadi samad tulemused: esimese põlvkonna ühtlus ja ühe tunnuse domineerimine teise üle.
Tunnuste eraldamine teise põlvkonna hübriidides. G. Mendel kasvatas hübriidherneseemnetest taimi, mis isetolmledes andsid teise põlvkonna seemneid. Nende hulgas polnud mitte ainult kollaseid, vaid ka rohelisi seemneid. Kokku sai ta teises põlvkonnas 6022 kollast ja 2001 rohelist seemet, s.o. 3/4 hübriididest olid kollased ja 1/4 rohelised. Järelikult osutus domineeriva tunnusega teise põlvkonna järglaste arvu suhe retsessiivse tunnusega järeltulijate arvuks ligi 3:1 . Ta nimetas seda nähtust tunnuste lõhenemiseks. G. Mendel ei tundnud piinlikkust, et tema poolt tegelikult avastatud järglaste suhted 3:1 suhtest veidi kõrvale kaldusid. Edasi, uurides pärimisseaduste statistilist olemust, veendume Mendeli õigsuses.
Teise põlvkonna sarnaseid tulemusi andsid arvukad katsed teiste tunnuste paaride geneetilise analüüsi kohta. Saadud tulemuste põhjal sõnastas G. Mendel esimese seaduse – poolitamise seaduse. Esimese põlvkonna hübriidide ristamisel saadud järglastel täheldatakse lõhenemist: veerandil teise põlvkonna hübriidide isenditest on retsessiivne tunnus, kolmel neljandikul domineeriv.
Risti analüüsimine. Täieliku domineerimise korral domineerivate tunnustega isendite seas on võimatu eristada homosügoote heterosügootidest ja see muutub sageli vajalikuks (näiteks selleks, et teha kindlaks, kas antud isend on tõupuhas või hübriidne). Selleks viiakse läbi analüüsiv rist, mille käigus ristatakse domineerivate tunnustega uuritav isend retsessiivse homosügootse isendiga. Kui sellise ristamise järeltulija osutub homogeenseks, siis on isend homosügootne (tema genotüüp on AA). Kui järglastes on 50% domineerivate tunnustega isendeid ja 50% retsessiivseid, siis on isend heterosügootne.
Pärimise vahepealne iseloom. Mõnikord ei ole Fi hübriididel täielikku domineerimist, nende tegelased on vahepealsed (Aa). Seda pärimismustrit nimetatakse vahepealseks või mittetäielikuks domineerimiseks.
Mendeli kehtestatud sugurakkude puhtuse reegel näitas esimest korda geeni diskreetsuse omadust, alleelide omavahelist ja teiste geenidega kokkusobimatust. Mendel näitas esimest korda, et esimese põlvkonna hübriidi sugurakkudes jäävad pärilikud tegurid täpselt samaks, mis vanematel. Nad ei segune, ei muutu pärast koosolemist hübriidorganismis.
KÜSIMUS 2. EESMÄRK.
PILET nr 20
KÜSIMUS 1.
Dihübriidne rist. Olles kindlaks teinud ühe tunnuse pärimise mustrid (monohübriidne ristumine), hakkas Mendel uurima nende tunnuste pärilikkust, mille eest vastutavad kaks paari alleelseid geene. Rist, milles osaleb kaks paari. alleele nimetatakse dihübriidseks ristandiks. Mendel viis läbi dihübriidse ristamise, milles homosügootsed vanemad erinesid üksteisest kahel viisil: seemne värvus (kollane ja roheline) ja seemne kuju (sile ja kortsus). Siledate kollaste seemnetega isendite ilmumine viitab nende tunnuste domineerimisele ja ühtsuse reegli avaldumisele Fi hübriidides. Fi isenditel sugurakkude moodustumise ajal on võimalik kahe alleelipaari neli kombinatsiooni. Ühe geeni alleelid satuvad alati erinevatesse sugurakkudesse. Ühe geenipaari lahknevus ei mõjuta teise paari geenide lahknemist.
Kui meioosis liikus kromosoom geeniga A ühele poolusele, siis samale poolusele, s.o. samasse sugurakku võib saada nii B- kui ka b-geeniga kromosoom. Seetõttu võib geen A sama tõenäosusega olla nii geeni B kui ka geeniga B samas sugurakku. Mõlemad sündmused on võrdselt tõenäolised. Seega, kui palju on AB sugurakke, sama palju AB sugurakke. Sama arutluskäik kehtib ka geeni a kohta, s.t. sugurakkude ab arv on alati võrdne sugurakkude ab arvuga. Kromosoomide sõltumatu jaotuse tulemusena meioosis moodustab hübriid nelja tüüpi sugurakke: AB, AB, AB ja AB võrdsetes kogustes. Selle nähtuse kehtestas G. Mendel ja nimetas seda iseseisva lõhenemise seaduseks ehk Mendeli teiseks seaduseks. See on sõnastatud järgmiselt: iga geenipaari jagamine toimub teistest geenipaaridest sõltumatult.
Punnetti võre. Sõltumatut poolitamist saab esitada tabelina. Selle tabeli esmakordselt välja pakkunud geneetiku nime nimetatakse Punnetti võreks. Kuna iseseisva pärimise käigus tekib dihübriidsel ristumisel nelja tüüpi sugurakke, on nende sugurakkude juhuslikul liitumisel tekkinud sügootide tüüpide arv 4x4, s.o. 16. Täpselt nii palju lahtreid Punnetti võres. Kuna A domineerib a ja B üle b, on erinevatel genotüüpidel sama fenotüüp. Seetõttu on fenotüüpide arv vaid neli. Näiteks Punnetti ruudustiku 9 lahtris 16 võimalikust kombinatsioonist on kombinatsioonid, millel on sama fenotüüp - kollased siledad seemned. Selle fenotüübi määravad genotüübid: 1AABB: 2AAB: 2AaBB: 4AaB,
Dihübriidsel ristumisel tekkinud erinevate genotüüpide arv on 9. Täieliku dominantsusega Fa fenotüüpide arv on 4. Seega on dihübriidne ristumine kaks iseseisvalt kulgevat monohübriidset ristumist, mille tulemused näivad üksteisega kattuvat. Erinevalt esimesest seadusest, mis kehtib alati, kehtib teine seadus ainult iseseisva pärilikkuse korral, kui uuritavad geenid paiknevad erinevates homoloogsete kromosoomide paarides.
Praegune lehekülg: 8 (raamatul on kokku 16 lehekülge) [saadaval lugemiseks väljavõte: 11 lehekülge]
Font:
100% +
§ 30. Dihübriidületus. Tunnuste iseseisva pärimise seadus
1. Kas kaks sama liigi organismi võivad erineda ainult ühe tunnuse poolest?
Kõik sama liigi organismid erinevad üksteisest tavaliselt mitmel viisil.
Kui kaks isendit erinevad üksteisest kahel viisil, siis nimetatakse nendevahelist ristumist dihübriid, kui kolm - trihübriid jne Mitmel viisil erinevate isendite ristamist nimetatakse polühübriid.
Olles kindlaks teinud ühe tunnuse pärandumise mustrid, uuris G. Mendel lõhenemise olemust kahe puhta herneliini ristamisel, mis erinevad kahe tunnuse poolest: seemne värvus (kollane või roheline) ja seemne kuju (sile või kortsus). Sellise ristamise korral määravad tunnused erinevad geenipaarid: üks alleel vastutab seemnete värvi, teine kuju eest. Herneste kollane värvus ( A) domineerib rohelise (a) ja sileda kuju ( IN) üle kortsus ( b).
Esimeses põlvkonnas (F 1) olid kõigil isenditel, nagu esimese põlvkonna hübriidide ühtsuse reegli järgi olema, kollased siledad herned. Et mõista, kuidas kahe esimese põlvkonna hübriidi ristamisel kombineeritakse kõik võimalikud sugurakkude tüübid, pakkus nn Ameerika geneetik Pennett välja nn. Punnetti võre, mis võimaldab visualiseerida igat tüüpi geenikombinatsioone sugurakkudes ja nende sulandumise tulemusi. Kuna dihübriidne ristumine tekitab 4 tüüpi sugurakke: AB, Ab, aB Ja ab, siis on nende sugurakkude juhuslikul ühinemisel tekkida võivate sügootide tüüpide arv 4 × 4, st 16. Just nii palju rakke on Punnetti võres (joonis 58). Jooniselt on näha, et selle ristamise käigus tekivad järgmised 9 tüüpi genotüüpe: AABB, AABb, AaBB, AaBb, AAbb, Aabb, aaBB, aaBb Ja aabb, kuna kordusi on 16 kombinatsioonis. Need 9 genotüüpi esinevad nelja fenotüübina: kollane sile, kollane kortsus, roheline sile ja roheline kortsus. Nende fenotüüpsete variantide arvuline suhe on järgmine:
9g:3gm:3g:1gm.
Kui aga G. Mendeli saadud tulemusi vaadelda iga tunnuse (värvus ja kuju) kohta eraldi, siis igaühe puhul säilib monohübriidsele ristumisele omane suhe 3:1. Siit järeldas G. Mendel, et dihübriidse ristamise käigus geenid ja tunnused, mille eest need geenid vastutavad, kombineeritakse ja päranduvad üksteisest sõltumatult. Seda järeldust nimetatakse tunnuste iseseisva pärimise seadus, mis kehtib nendel juhtudel, kui vaadeldavate tunnuste geenid asuvad erinevates kromosoomides.
Riis. 58. Tunnuste pärimise skeem dihübriidsel ristumisel
Dihübriidne rist. Polühübriidne rist. Penneti võre. Tunnuste iseseisva pärimise seadus
Dihübriidse ristumise probleemide lahendamine
1 . Teisaldage (joonistage) sülearvutisse allpool esitatud geneetilise probleemi lahendamise algoritm. Analüüsige õpikus toodud tunnuste pärilikkuse skeemi dihübriidsete ristamise kohta ja täitke algoritmi lüngad.
Algoritm dihübriidse ristumise probleemi lahendamiseks
2. Määrake vanemate genotüübid, sugurakkude tüübid ja kirjutage üles ristamisskeem.
3. Koostage Punnetti võre F 2:.
2. Tulemuste analüüsi põhjal vasta küsimustele.
1) Mitut tüüpi sugurakke moodustab kollaste siledate seemnetega emataim; roheliste kortsusseemnetega?
2) Kui suur on tõenäosus, et esimese ristamise tulemusena ilmuvad kollase seemnega F 1 taimed; roheliste seemnetega
3) Kui suur on kollaste siledate seemnetega F 1 taimede ilmumise tõenäosus ristamise tulemusena; kollase kortsuga; roheline sile; kortsus roheline?
4) Mitu erinevat genotüüpi võib olla esimese põlvkonna hübriidide hulgas?
5) Mitu erinevat fenotüüpi võib olla esimese põlvkonna hübriidide hulgas?
6) Mitut tüüpi sugurakke moodustab kollaste siledate seemnetega F1 taim?
7) Kui suur on tõenäosus isetolmlemise tulemusena kollaste seemnetega F 2 taimede ilmumiseks; roheliste seemnetega
8) Kui suur on kollaste siledate seemnetega F 2 taimede ilmumise tõenäosus ristamise tulemusena; kollase kortsuga; rohelise siledaga; rohelise kortsuga?
9) Mitu erinevat genotüüpi võib olla teise põlvkonna hübriidide hulgas?
10) Mitu erinevat fenotüüpi võib teise põlvkonna hübriidide hulgas olla?
3. Lahendage dihübriidse ristamise probleeme.
1. Inimestel domineerib paremakäelisus vasakukäelisuse üle ja pruun silmavärv sinise üle. Abielluvad pruunisilmne paremakäeline mees, kelle ema oli sinisilmne vasakukäeline, ja sinisilmne paremakäeline naine, kelle isa oli vasakukäeline. 1) Mitu erinevat fenotüüpi võib nende lastel olla? 2) Mitu erinevat genotüüpi võib nende laste hulgas olla? 3) Kui suur on tõenäosus, et sellel paaril sünnib vasakukäeline laps (väljendatuna %)?
2. Koerte must karv ja rippuv kõrv domineerivad pruuni värvi ja püstise kõrva üle. Tõupuhtad mustad diski kõrvadega koerad ristati pruuni karvavärvi ja püstiste kõrvadega koertega. Hübriidid ristusid omavahel. 1) Kui suur osa F 2 kutsikad peaks olema fenotüübiliselt sarnased F 1 hübriidiga? 2) Milline osa F 2 hübriididest peaks olema täiesti homosügootne? 3) Kui suur osa F 2 kutsikatest peaks olema F 1 hübriidide genotüübiga sarnase genotüübiga?
3. Kasside must värv domineerib kollakaspruunide ja lühikeste juuste üle pikkade. Ristastatud tõupuhtad Pärsia kassid (mustad pikakarvalised) siiamiga (kollane lühikarvaline). Saadud hübriidid ristati omavahel. Kui suur on tõenäosus sattuda F 2-sse: a) tõupuhas siiami kassipoeg; b) kassipoeg, kes on fenotüübilt sarnane pärslasega; c) pikakarvaline kollane kassipoeg (väljenda osade kaupa)?
Küsimused
1. Mis te arvate, kas monohübriidset ristumist leidub looduses sageli?
2. Mitut tüüpi sugurakke moodustub esimese põlvkonna hübriidides dihübriidse ristumise käigus?
§ 31. Seksi geneetika. sooga seotud pärand
1. Too näiteid biseksuaalsetest loomadest.
2. Milliseid kromosoome nimetatakse seksiks?
Valdav enamus loomi on esindatud kahe liigi isenditega - isased ja emased ning soo järgi jagunemine toimub vahekorras 1: 1. Sellist lõhenemist järglaste seas täheldatakse juhtudel, kui heterosügootne ( Ah) ja homosügootne ( aa) vanemad isikud.
G. Mendel pakkus välja, et üks sugupooltest on heterosügootne, teine aga homosügootne organismi soo määrava geeni suhtes.
See oletus leidis kinnitust 20. sajandi alguses, kui T. Morganil ja tema kolleegidel õnnestus kindlaks teha, et isased ja naised erinevad kromosoomide komplekti poolest. Kõik kromosoomid, välja arvatud üks paar, meestel ja naisorganismid on samad ja neid kutsutakse autosoomid. Kuid ühes kromosoomipaaris on mehed ja naised erinevad. Neid kromosoome nimetatakse genitaal. Näiteks emasel Drosophilal on igas rakus kolm paari autosoome ja üks paar identseid sugukromosoome, nn X-kromosoome, samas kui isastel on samad kolm paari autosoome ja kaks erinevat sugukromosoomi - X Ja Y(joonis 59). Meioosi ajal sugurakkude moodustumise ajal moodustavad emased ühte tüüpi sugurakke: 3 autosoomi + X sugukromosoom. Meestel moodustuvad samas koguses kahte tüüpi sugurakke: 3 autosoomi + X sugukromosoom või 3 autosoomi + Y sugukromosoom.
Riis. 59. Soolise eraldamise skeem
Kui viljastamise käigus sulandub X-kromosoomiga seemnerakk munarakuga, areneb sügootist emane ja kui Y-kromosoomiga, siis isane. Seega määratakse tulevase isendi sugu viljastamise käigus ja see sõltub sellest, milline sugukromosoomide komplekt sel hetkel moodustub.
Kuna Drosophila emased on võimelised tootma ainult ühte tüüpi sugurakke (koos X sugukromosoom), nimetatakse neid homogameetiline seks. Drosophila isased toodavad kahte tüüpi sugurakke (koos X või Y sugukromosoomid) ja neid nimetatakse heterogameetiline seks. Paljudel imetajatel (sh inimestel), ussidel, vähilaadsetel, paljudel kahepaiksetel, kaladel ja enamikul putukatel on ka naissugu homogameetiline ( XX), samas kui isane on heterogameetiline ( XY). Naistel on igas rakus 22 paari autosoome ja kaks X sugukromosoomid ja meestel samad 22 paari autosoome, samuti X Ja Y sugukromosoomid. Paljude liikide puhul näeb kromosomaalse soo määramine aga teistsugune välja. Lindudel, roomajatel ja mõnel kalal on homogameetilised isased ( XX), samas kui naised on heterogameetilised ( XY). Mõnedel putukatel (mesilased, rohutirtsud) on emased homogameetilised ( XX), samas kui meestel on kromosoomikomplektis ainult üks sugukromosoom ( XO).
Suguga seotud tunnuste pärand. Sugukromosoomides on palju erinevaid geene ja mitte kõik neist ei määra seksiga seotud märke. Kui tunnuse eest vastutavad geenid paiknevad autosoomidel, siis toimub pärand sõltumata sellest, kes on geeni kandja – isa või ema. Lõppude lõpuks on autosoomid meestel ja naistel samad. Geeni asukohta sugukromosoomis nimetatakse geenide seos seksiga, ja geen ise on sooga seotud.
Näiteks inimestel asub domineeriv geen X-kromosoomis ( H), mis määrab normaalse verehüübimise. selle geeni retsessiivne variant h) põhjustab vere hüübimise vähenemist, mida nimetatakse hemofiiliaks. Y-kromosoomil puudub selle geeni jaoks alleelpaar ja tunnus (mittehüübimine) ilmneb meestel, kuigi geen h retsessiivne.
Samamoodi on päritav värvipimedus – suutmatus eristada punast ja rohelist värvi.
Autosoomid. sugukromosoomid. Homogameetiline ja heterogameetiline sugu. Geeni sidumine seksiga
Tee praktilist tööd.
Probleemide lahendamine sooga seotud tunnuste pärimise kohta
1 . Kandke sülearvutisse allpool esitatud geneetilise probleemi lahendamise algoritm. Lugege sooga seotud tunnuste pärimise probleemi tingimusi ja täitke algoritmi lüngad.
Inimestel on hemofiiliat põhjustav geen retsessiivne ja paikneb X-kromosoomis, albinismi aga autosoom-retsessiivne geen. Nende omaduste poolest normaalsetel vanematel oli poeg albiino ja hemofiiliahaige. Kui suur on tõenäosus, et nende järgmisel pojal ilmnevad need kaks ebanormaalset tunnust? Kui suur on tõenäosus saada terved tütred?
Algoritm sooga seotud tunnuste pärilikkuse probleemi lahendamiseks
1. Kirjutage üles uurimisobjekt ja geenide tähistus.
2. Vastavalt probleemi seisukorrale on poja genotüüp aaX b Y. Seetõttu peavad esimese tunnuse järgi vanemad olema heterosügootsed, kuna poeg saab oma X-kromosoomi emalt, mis tähendab, et ta on heterosügootne teise tunnuse suhtes. Paneme kirja ületamise (abielu) skeemi ja moodustame Punnetti võre.
3. Kirjutage vastus üles. Albiino ja hemofiilse (genotüüp ________) tunnuste ilmnemise tõenäosus järgmisel pojal ______; tervete tütarde saamise tõenäosus (genotüüp) _________.
2. Lahendage seksiga seotud tunnuste pärimise probleeme.
1. Inimestel sõltub higinäärmete puudumine retsessiivsest sooga seotud geenist. Peres on see anomaalia isal ja pojal ning ema on terve. 1) Kui suur on tõenäosus, et poeg pärib ülaltoodud tunnuse oma isalt? 2) Kui suur on tõenäosus, et selles perekonnas sünnib higinäärmeteta tütar (%)?
2. Kassidel on punased ja mustad geenid alleelsed ja asuvad X-kromosoomis. Neid edastatakse iseseisvalt ja seetõttu on heterosügootidel kirju (kolmevärviline) värv. 1) Mitu erinevat fenotüüpi saab kolmekarvalist kassi musta kassiga ristates? 2) Kui suur on kolmevärvilise kassi ilmumise tõenäosus (%)?
Küsimused
1. Mitu sugukromosoomi on inimese somaatilistes rakkudes; kassid; kaamel?
2. Kui palju sugukromosoome munarakk sisaldab; spermas?
3. Mis määrab inimesel lapse soo: kas munaraku kromosoomide või seemnerakkude kromosoomide järgi?
4. Mitu autosoomi on Drosophilal; inimeses?
5. Milliseid märke nimetatakse seksiga seotud?
§ 32. Muutuse mustrid: modifikatsiooni varieeruvus. reaktsioonikiirus
1. Mida nimetatakse pärilikkuseks?
2. Mis on muutlikkus?
Üks elusorganismide omadusi on nende varieeruvus. Kui vegetatiivsel teel (näiteks varte paljundamine pistikutega) saada ühest põõsast mitu sõstrapõõsast, siis loomulikult on kõigi uute põõsaste genotüüp sama. Nende põõsaste fenotüübid võivad aga üksteisest suuresti erineda – okste suuruse ja arvu, lehtede, saagikuse jms poolest. Need erinevused sama genotüübiga taimede mitmete tunnuste osas tulenevad sellest, et üksikute geenide ja kogu organismi genotüübi toime avaldumine sõltub keskkonnatingimustest. Näiteks ühe sellise puksi valgustus osutus teistest suuremaks. Kas ühe all olev pinnas on paremini väetatud või saab üks põõsastest rohkem niiskust vms. Selliseid muutusi organismis, mis ei mõjuta tema geene ja seetõttu ei kandu edasi põlvest põlve nimetatakse nn. modifikatsioonid, ja see varieeruvus modifikatsioon.
Riis. 60. Modifikatsiooni varieeruvus
Kõige sagedamini muutuvad kvantitatiivsed omadused: pikkus, kaal, viljakus jne (joonis 60).
Organismide erinevatele tunnustele ja omadustele on iseloomulik suurem või väiksem sõltuvus keskkonnatingimustest. Näiteks inimestel määravad iirise värvuse ja veregrupi ainult geenid ning elutingimused ei saa neid märke kuidagi mõjutada. Kuid pikkus, kaal, füüsiline jõud ja vastupidavus sõltuvad suuresti välistingimustest, näiteks toidu kogusest ja kvaliteedist, kehaline aktiivsus ja teised.. Iga tunnuse modifikatsiooni varieeruvuse piire nimetatakse reaktsioonikiirus. Tunnuse muutlikkus on mõnikord väga suur, kuid see ei saa kunagi väljuda reaktsiooninormi piiridest. Näiteks võib inimene joosta 100 m ajaga 11 s, 10 s, 9 s, kuid ta ei saa kunagi joosta 5 s. Mõne tunnuse puhul on reaktsioonikiirus väga lai (näiteks lammaste villa pügamine, pullide kaal, lehmade piimasus), teisi omadusi iseloomustab aga kitsas reaktsioonikiirus (näiteks küülikute karvavärvus).
Öeldust järeldub väga oluline järeldus. Pärand ei ole mitte tunnus ise, vaid võime seda tunnust teatud tingimustel avalduda ehk siis võib öelda, et pärilik on organismi reaktsiooninorm välistingimustele.
Seega võime loetleda järgmised modifikatsiooni varieeruvuse peamised omadused.
1. Modifikatsioonimuudatusi ei anta edasi põlvest põlve.
2. Modifikatsioonimuutused avalduvad liigi paljudes isendites ja sõltuvad keskkonnatingimuste mõjust neile.
3. Modifikatsioonimuutused on võimalikud ainult reaktsiooninormi piires, s.t need on lõpuks määratud genotüübiga.
Muutlikkus. Modifikatsioonid. modifikatsiooni varieeruvus. reaktsioonikiirus
Täitke labor.
Organismide varieeruvuse paljastamine
Töö eesmärk: tuvastada organismide modifikatsiooni varieeruvuse ilminguid.
Edusammud
1. Kaaluge teile pakutavaid objekte.
2. Uurige välimus(fenotüüp) iga objekti kohta (märkige erinevused suuruses, kujus, värvuses jne).
3. Sisestage tulemused tabelisse.
4. Tee järeldus.
Küsimused
1. Mis tüüpi varieeruvus on organismidele omane?
2. Millist muutlikkust nimetatakse modifikatsiooniks? Too näiteid.
3. Millised organismi tunnused alluvad modifikatsioonidele ja millised mitte?
4. Mis on reaktsioonikiirus?
5. Mis on organismide modifikatsiooni varieeruvuse peamised põhjused?
6. Millised on modifikatsiooni varieeruvuse peamised tunnused?
Ülesanded
Mõelge, milline organism on eksistentsitingimustega paremini kohanenud - laia või kitsa reaktsioonikiirusega. Toetage oma oletust konkreetsete näidetega.
§ 33. Muutuse mustrid: mutatsiooniline varieeruvus
1. Kas modifikatsioonid on päritud?
2. Mis on genotüüp ja fenotüüp?
mutatsiooniline varieeruvus. Seega ei ole muudatused päritud. Elusorganismides uute tunnuste ja omaduste ilmnemise peamine põhjus on mutatsioonide ilmnemine - mutatsiooniline varieeruvus. Mutatsioonid- need on genotüübi muutused, mis toimuvad välis- või sisekeskkonna tegurite mõjul (joonis 61).
Mutatsioonid. Mõiste "mutatsioon" pakkus esmakordselt välja 1901. aastal Hollandi teadlane Hugo de Vries, kes kirjeldas spontaanseid mutatsioone taimedes. Mutatsioonid on haruldased, kuid põhjustavad äkilisi hüppeid tunnustes, mida antakse edasi põlvest põlve.
Mutatsioonid võivad genotüüpi mõjutada erineval määral ja seetõttu jagunevad need geenideks, kromosomaalseteks ja genoomseteks.
Geneetiline, või punkt, mutatsioon esinevad kõige sagedamini. Need tekivad siis, kui ühes geenis asendatakse üks või mitu nukleotiidi teistega. Selle tulemusena toimuvad muutused geeni aktiivsuses, sünteesitakse muudetud aminohappejärjestusega ja sellest tulenevalt muudetud omadustega valk ning selle tulemusena muutub või kaob mõni organismi omadus. Näiteks võivad bakterid geenimutatsioonide tõttu omandada resistentsuse antibiootikumide või muude ravimite suhtes, muuta keha kuju, kolooniate värvi jne.
Riis. 61. Drosophila äädikakärbse mutatsioonid
Kromosomaalsed mutatsioonid nimetatakse olulisi muutusi kromosoomide struktuuris, mis mõjutavad mitut geeni. Näiteks võib olla nn kaotus kui kromosoomi ots katkeb ja osa geene kaob. Selline kromosomaalne mutatsioon 21. kromosoomis inimestel viib ägeda leukeemia – leukeemia tekkeni, mis viib surmani. Mõnikord lõigatakse kromosoomi keskosa välja ja hävitatakse. Seda kromosomaalset mutatsiooni nimetatakse kustutamine. Kustutamise tagajärjed võivad olla erinevad: alates surmast või raskest pärilikust haigusest (kui see kromosoomi osa, mis sisaldas olulisi geene, on kadunud) kuni häirete puudumiseni (kui kaob see osa DNA-st, mille puhul puuduvad geenid, mis määravad organismi omadusi).
Teine kromosomaalsete mutatsioonide tüüp on selle osade kahekordistumine. Sel juhul esinevad mõned geenid kromosoomis mitu korda. Näiteks Drosophilas leiti ühest kromosoomist kaheksa korda korduv geen. Seda tüüpi mutatsioon on dubleerimine- kehale vähem ohtlik kui kaotus või kustutamine.
Kell inversioonid kromosoom puruneb kahest kohast ja tekkiv fragment ehitatakse pärast 180° ümberpööramist uuesti purunemiskohta. Näiteks sisaldab kromosoomi segment geenid A-B-C-D-E-F. B ja C, D ja F vahel olid tühimikud, IOP fragment pöörati ümber ja ehitati pilusse. Selle tulemusena on kromosoomi piirkond struktuur A-B-D-D-C-E-F. Lõpuks on võimalik üle kanda ühe kromosoomi osa teise, selle suhtes mittehomoloogne.
Kell genoomne mutatsioon kromosoomide arv muutub. Enamasti tekivad sellised mutatsioonid siis, kui meioosis sugurakkude moodustumise ajal lahknevad paari kromosoomid ja mõlemad satuvad ühte sugurakku ning teises suguraku ühest kromosoomist ei piisa. Nii lisakromosoomi olemasolu kui ka selle puudumine põhjustavad kõige sagedamini fenotüübi ebasoodsaid muutusi. Näiteks kui kromosoomid ei eraldu, võivad naised moodustada munarakke, mis sisaldavad kahte 21. kromosoomi. Kui selline munarakk viljastatakse, sünnib laps Downi sündroom. Neil lastel on väga iseloomulik välimus, siseorganite patoloogia ja rasked vaimsed häired. Kahjuks sünnib Downi sündroomiga lapsi üsna sageli.
Genoomsete mutatsioonide erijuhtum on polüploidsus st kromosoomide arvu mitmekordne suurenemine rakkudes nende mitoosi või meioosi lahknemise rikkumise tagajärjel. Selliste organismide somaatilised rakud sisaldavad 3 n, 4n, 8n jne kromosoome, olenevalt sellest, kui palju kromosoome selle organismi moodustanud sugurakkudes oli. Polüploidsust esineb sageli bakterites ja taimedes, kuid loomadel väga harva. Mitut tüüpi kultuurtaimi polüploidid(joonis 62). Seega on kolmveerand kõigist inimese kasvatatavatest teraviljadest polüploidsed. Kui kromosoomide haploidne komplekt ( n) nisu puhul on 7, siis meie tingimustes aretatud põhisort on pehme nisu- sellel on 42 kromosoomi, st 6 n. Kultiveeritud peet, tatar jt on polüploidid.Reeglina on polüploidsetel taimedel suurenenud elujõulisus, suurus, viljakus jne Praeguseks on polüploidide saamiseks välja töötatud spetsiaalsed meetodid. Näiteks sügiskrookuse taimemürk – kolhitsiin – suudab sugurakkude moodustumisel hävitada jagunemisvõlli, mille tulemuseks on sugurakud, mis sisaldavad 2 n kromosoomid. Selliste sugurakkude ühinemisel sügoodis on 4 n kromosoomid.
Valdav hulk mutatsioone on organismile ebasoodsad või isegi surmavad, kuna hävitavad miljonite aastate jooksul reguleeritud keha. looduslik valik täielik genotüüp.
Mutatsioonide põhjused. Kõigil elusorganismidel on võime muteeruda. Igal konkreetsel mutatsioonil on mingi põhjus, kuigi enamasti me seda ei tea. Mutatsioonide koguarvu saab aga kasutades järsult suurendada erinevaid viise mõju kehale. Mutatsioone põhjustavaid tegureid nimetatakse mutageenne.
Riis. 62. Polüploidsuse ilming viinamarjades
Esiteks on ioniseerival kiirgusel kõige tugevam mutageenne toime. Kiirgus suurendab mutatsioonide arvu sadu kordi.
Teiseks põhjustavad mutatsioonid mutageensed ained, mis toimivad näiteks DNA-le, katkestades nukleotiidide ahela. On aineid, mis toimivad teistele molekulidele, aga annavad ka mutatsioone. Eespool juba mainitud kolhitsiin, mis viib ühe tüüpi mutatsioonideni - polüploidsuseni.
Kolmandaks toovad erinevad füüsikalised mõjud kaasa ka mutatsioone, näiteks ümbritseva õhu temperatuuri tõusu.
Öeldu põhjal saab selgeks, kui oluline on see, et meid ümbritseks elus võimalikult vähe mutatsioone põhjustavaid tegureid. Ja on täiesti ebamõistlik hävitada oma tulevasi lapsi tugevate mutageenide abil. Näiteks uimastisõltlased võtavad lühiajaliseks reaalsustaju kaotamiseks aineid, mis põhjustavad korvamatut kahju paljudele keharakkudele, sealhulgas esmastele sugurakkudele, millest peaksid arenema munarakud või spermatosoidid.
Seega on mutatsiooni varieeruvusel järgmised peamised omadused.
1. Mutatsioonilised muutused tekivad ootamatult ja selle tulemusena on kehal uued omadused.
2. Mutatsioonid on päritud ja edasi antud põlvest põlve.
3. Mutatsioonid ei ole suunatud, see tähendab, et on võimatu kindlalt ennustada, milline konkreetne geen mutageense faktori mõjul muteerub.
4. Mutatsioonid võivad olla organismile kasulikud või kahjulikud, domineerivad või retsessiivsed.
Geeni-, kromosomaalsed ja genoomsed mutatsioonid. Kaotus. kustutamine. dubleerimine. Inversioon. Downi sündroom. Polüploidsus. Kolhitsiin. Mutageensed ained
Küsimused
1. Millised on peamised erinevused modifikatsioonide ja mutatsioonide vahel?
2. Mis tüüpi mutatsioone te teate?
3. Mis võib kunstlikult mutatsioonide arvu suurendada?
4. Millised mutatsioonid on levinumad – kasulikud või kahjulikud?
Ülesanded
Mõelge, mis võiks olla praktiline väärtus mutatsioonide põhjuste uurimine. Arutage seda probleemi klassis.
Monohübriidne ristumine on ristumine, mida iseloomustab vanemate vormide erinevus üksteisest olemasoleva ühe alternatiivsete, vastandlike tunnuste paari järgi. Märk on organismi mis tahes tunnus, mis tahes omadus või omadus, mille järgi on võimalik indiviide eristada. Taimedel on selliseks omaduseks näiteks võra kuju (asümmeetriline või sümmeetriline), selle värvus (valge või lilla) jne. Tunnuste hulka kuulub ka küpsemise kiirus (hiline valmimine või varajane valmimine) kui resistentsus või vastuvõtlikkus teatud haigustele .
Kõiki omadusi agregaadis, alustades välistest ja lõpetades teatud tunnustega rakkude, elundite, kudede funktsioneerimises või struktuuris, nimetatakse fenotüübiks. Seda mõistet saab kasutada ka ühe olemasoleva alternatiivse tähise puhul.
Omaduste ja tunnuste avaldumine toimub olemasolevate pärilike tegurite - teisisõnu geenide - kontrolli all. Koos moodustavad geenid genotüübi.
Monohübriidset ristumist Mendeli järgi kujutab herneste ristamine. Samas on selliseid üsna hästi märgatavaid alternatiivseid omadusi nagu ebaküpsete ubade valge ja roheline ja kollane värvus, seemnete kortsus ja sile pind jm.
11. sajandi Austria botaanik G. Mendel avastas monohübriidse ristamise käigus, et esimeses põlvkonnas (F1) olid kõikidel hübriidtaimedel lillad õied, valget värvi aga ei ilmunud. Nii aretati esimene, mis käsitleb esimese põlvkonna proovide ühtlust. Lisaks leidis teadlane, et esimeses põlvkonnas olid kõik proovid kõigi seitsme uuritud tunnuse osas homogeensed.
Seega tähendab monohübriidne ristumine esimese põlvkonna isikute jaoks ainult ühe vanema alternatiivsete tunnuste olemasolu, samal ajal kui teise vanema omadused näivad kaduvat. G. Mendel nimetas omaduste ülekaalu domineerivaks ja märgid ise - domineerivaks. Teadlane nimetas omadusi, mis ei paista välja retsessiivseteks.
Monohübriidse ristamise läbiviimisel allutas G. Mendel esimese põlvkonna kasvanud hübriidid isetolmlemisele. Teadlane külvas neisse tekkinud seemned uuesti. Selle tulemusena sai ta järgmise, teise põlvkonna (F2) hübriidid. Saadud proovides täheldati alternatiivsete tunnuste järgi jagunemist ligikaudu 3:1. Teisisõnu, kolmveerand teise põlvkonna isikutest olid domineerivad ja üks neljandik retsessiivsed. Nende katsete tulemusena jõudis G. Mendel järeldusele, et retsessiivne tunnus proovides oli alla surutud, kuid ei kadunud, ilmnedes teises põlvkonnas. Seda üldistust nimetatakse "lõhestumise seaduseks" (Mendeli teine seadus).
Teadlane viis läbi täiendava monohübriidse ristamise, et teha kindlaks, kuidas toimub pärandumine kolmandas, neljandas ja järgmises põlvkonnas. Ta kasvatas isendeid isetolmlemise abil. Katsete tulemusena selgus, et taimed, mille tunnused on retsessiivsed (valged õied näiteks), paljunevad järgmistes põlvkondades järglasi ainult nende (retsessiivsete) omadustega.
Mõnevõrra erinevalt käitusid teise põlvkonna taimed, mille omadusi nimetas G. Mendel domineerivateks (näiteks lillade lillede valdajad). Nende proovide hulgast tuvastas teadlane järglasi analüüsides kaks rühma, millel on absoluutsed välised erinevused. teatud atribuut.
Isikute jaoks, kes erinevad kahe tunnuse poolest, on ülesanded definitsiooni järgi suhteliselt lihtsad ja nende lahendamisel rakendatakse Mendeli seadusi.
