Біологія 12 група

Розділ: Закономірності спадковості.

Урок 32.      Тема: Основні поняття генетики                     Дата: опрацьовано

1. Основні етапи розвитку генетики

Генетика (від грецьк. генезис — походження) — наука про закономірності спадковості та мінливості організмів.

Відлік генетики як науки починається з 1900 року, коли три дослідники, що проводили досліди з гібридизації рослин, голландець Г. де Фріз, німець К. Корренс та австрієць Е. Чермак, незалежно один від одного відкрили ті самі закономірності успадковування ознак у рослин, які були встановлені 1860 року чеським дослідником Грегором Менделем і описані його роботі «Досліди над рослинними гібридами». Термін «генетика» запропонував 1906 року англійський учений У. Бетсон.

У своїх дослідах з різними сортами гороху Г. Мендель основні закономірності успадкування ознак, що складають основу сучасної генетики. До цього часу чітких уявлень про закономірності наслідування у дослідників не було.

У розвитку генетики виокремлюють такі етапи:

1) Перший етап — ера класичної генетики (1865-1942)

■ 1865 — Грегор Мендель робить доповідь «Досліди над рослинними гібридами»;

■ 1869 — швейцарський гістолог Фрідріх Мішер відкрив ДНК як головну складову частину ядер, назвавши її «нуклеїном»;

■ 1885 — німецький зоолог Август Вейсман припускає, що кількість хромосом у статевих клітинах має бути вдвічі меншою, ніж у соматичних;

■ 1901 — голландський ботанік Хуго де Фріз публікує роботу «Мутаційна теорія»;

■ 1903 — припущено, що хромосоми є носіями спадковості;

■ 1905 — американський біолог У. Бетсон уводить термін «генетика»;

■ 1908 — відкрито закон Харді-Вайнберга;

■ 1909 — датським біологом В. Йогансаном уведено термін спадкової одиниці «ген»;

■ 1910 — американський біолог Т. Морган доводить, що гени розташовані в хромосомах;

■ 1913 — американський зоолог А. Стервант складає першу генетичну карту хромосоми;

■ 1918 — англійський біолог Р. Фішер публікує роботу «Кореляція між родичами на основі припущення про менделівське успадкування», що є початком робіт зі створення синтетичної теоріїеволюції;

■ 1920 — російський біолог М. І. Вавилов сформулював закон гомологічних рядів спадковості та мінливості, указавши тісний зв’язок генетики з еволюційним ученням;

■ 1928 — англійський лікар Ф. Грифіт відкриває молекулу спадковості, яка передається від бактерії до бактерії;

■ 1931 — американською дослідницею Б. Мак-Клінток було відкрито кросинговер як причину рекомбінації генів;

■ 1941 — американські біологи Е. Тейтем та Д. Бідл доводять, що в генах закодована інформація про структуру білків.

2) Другий етап — ера ДНК (1943-1976)

■ 1944 — дослідники О. Евері, К. Маклеод та М. Маклін ізолюють ДНК;

■ 1950 — американський біохімік Е. Чаргафф показує, що, хоча частка нуклеотидів у ДНК не є сталою, є певні закономірності; наприклад, кількість аденіну дорівнює кількості тиміну А = Т (правило Чаргаффа);

■ 1950 — Б. Мак-Клінток відкриває транспозони кукурудзи;

■ 1952 — американські генетики А. Херші та М. Чейз експериментально доводять, що генетична інформація бактеріофагів (і всіх живих організмів) міститься в ДНК;

■ 1953 — американські біологи Дж. Уотсон та Ф. Крік розшифрували будову ДНК — подвійна спіраль;

■ 1956 — індонезійський учений Джо-Хин Тьо та шведський дослідник А. Леван уперше правильно визначили кількість хромосом людини — 46 у диплоїдному наборі;

■ 1958 — американські дослідники М. Мезельсон та Ф. Сталь експериментально доводять, що подвоєння ДНК має напівконсервативний характер;

■ 1961 — з’ясовано, що генетичний код складається з триплетів;

■ 1970 — під час вивчення бактерії Haemophilus influenzae знайдено ферменти, що можуть вирізати та вбудовувати ділянки молекул ДНК.

3) Третій етап — геномна ера (1977 — наш час)

■ 1977 — вперше секвенована ДНК — незалежно дослідниками Ф. Сенгером, У. Гілбертом та А. Максемом;

■ 1983 — К. Б. Меліс відкриває полімеразну ланцюгову реакцію, що дозволяє просту і швидку ампліфікацію ДНК;

■ 1989 — Ф. Колінзом та Лап-Че Цуі вперше секвеновано ген людини; дефекти у послідовності гена спричиняють розвиток пухлин;

■ 1995 — вперше повністю сексеновано геном невірусного організму — бактерії Haemophilus influenzae;

■ 1996 — вперше повністю секвеновано геном еукаріотичного організму — пекарських дріжджів Saccharomyces cerevisiae;

■ 1998 — вперше секвеновано геном багатоклітинного еукаріотичного організму — нематоди Caenorhabditis elegans;

■ 2001 — опубліковані перші нариси повної послідовності геному людини;

■ 2003 — завершено проект «Геном людини», секвеновано 99 % геному;

■ 2008 — стартував міжнародний проект з розшифрування геномів 1000 людей;

■ 2010 — інститутом Крейга Вентера складено повністю штучний геном бактерії на основі відомого мінімального набору природних генів Mycoplasma mycoides.

2. Методи генетичних досліджень

■ Гібридологічний;

■ близнюковий;

■ цитогенетичний;

■ популяційний (статистичний);

■ біохімічний;

■ молекулярно-біологічний.

Метод	Суть	Значення
Гібридоло- гічний	Система схрещувань організмів, які відрізняються за певними станами однієї чи кількох спадкових ознак, і аналіз їх результатів	Можна встановити: ■ домінантною чи рецесивною є досліджувана ознака і відповідний їй ген; ■ генотип організму: ■ взаємодію генів і характер цієї взаємодії; ■ явище зчеплення генів; ■ відстань між генами; ■ зчеплення ознак зі статтю
Генеало- гічний	Вивчення родоводів організмів та кількісний аналіз ознак нащадків у ряді поколінь	Дає змогу простежити характер успадкування різних станів певних ознак у ряді поколінь, з’ясувати ймовірність прояви ознак у нащадків (приклад — захворювання на гемофілію)
Близнюко- вий	Аналіз і порівняння мінливості у гомозиготних і гетерозиготних близнят	Можна з’ясувати роль генотипу та чинників довкілля у формуванні фенотипу особин
Цитогене- тичний	Дослідження особливостей хромосомного набору (кількості, форми та розмірів хромосом) організмів	Дає змогу виявити мутації, пов’язані зі зміною кількості хромосом та структури окремих із них. Застосовується у систематиці організмів (каріосистематика)
Популяційно-статистичний	Вибірково досліджують частини популяцій і статистично обробляють одержані дані	Дає можливість вивчати генетичну структуру популяцій — частоти зустрічальності алелів та генотипів у популяціях організмів та динаміку їх змін під впливом зовнішнього середовища (приклад — виявлення дальтонізму)
Біохімічний	Аналіз хімічного складу і процесів обміну речовин	Використовують для діагностики спадкових захворювань, пов’язаних із порушенням обміну речовин (цукровий діабет)

3. Генетична термінологія і символіка

Як ви вже знаєте, генетика — це наука про закономірності спадковості й мінливості. Отже, вивчимо основні генетичні символи і терміни.

Спадковість — здатність організмів передавати свої ознаки з покоління у покоління.

Мінливість — здатність організмів набувати нових, порівняно з батьківськими, ознак.

Ген (від грецьк. «генос» — народження) — частина молекули ДНК, що кодує первинну структуру поліпептиду, молекули тРНК або рРНК. Відповідає за ознаку, тобто за структуру певної молекули білка.

Реалізація інформації, що міститься в генах, відбувається за схемою:

Ген--і-РНК--синтез білка (ферменту)--біохімічна реакція--ознака

Ознака — будь-яка особливість будови, будь-яка властивість організму. Види ознак:

■ морфологічні (колір очей, волосся, форма носа та ін.);

■ фізіологічні (група крові);

■ біохімічні (ферментні системи організму).

Альтернативні ознаки — взаємовиключні, контрастні ознаки (жовте та зелене забарвлення насіння гороху).

Генетичні символи

Р — батьківські організми, взяті для схрещування.

 (дзеркало Венери) — жіноча стать.

 (щит і спис Марса) — чоловіча стать.

х — схрещування.

F₁, F₂ — гібридне потомство, індекс відповідає порядковому номеру покоління.

G — гамети;

А — домінантний ген;

а — рецесивний ген;

АА — домінантна гомозигота;

аа — рецесивна гомозигота;

Аа — гетерозигота.

Гомологічні хромосоми (від грецьк. «гомос» — однакові) — парні хромосоми, однакові за формою, розмірами, наборами генів. У диплоїдній клітині набір хромосом завжди парний: одна хромосома з пари материнського походження, інша — батьківська.

Локус — ділянка хромосоми, в якій розташований ген.

Алель — один з можливих станів (варіантів) ознаки.

Алельні гени — гени, що розташовані в тих самих локусах гомологічних хромосом. Контролюють розвиток альтернативних ознак (домінантних та рецесивних — карі та сірі очі).

Генотип — сукупність спадкових ознак організму, отриманих від батьків, — спадкова програма розвитку.

Фенотип — сукупність ознак і властивостей організму, що проявляється під час взаємодії генотипу із середовищем.

Зигота (від грецьк. «зиготе» — сполучені разом) — клітина, що утворюється після злиття двох гамет (статевих клітин) — жіночої (яйцеклітини) та чоловічої (сперматозоїда). Містить диплоїдний (подвійний) набір хромосом.

Гомозигота — зигота, що має однакові алелі певного гена (обидві домінантні АА або обидві рецесивні аа). Гомозиготна особина серед нащадків не дає розщеплення.

Гетерозигота (від грецьк. «гетерос» — інша) — зигота, що має два різних алелі за певним геном (Аа, Вb). Гетерозиготна особина серед нащадків дає розщеплення за даною ознакою.

Домінантна ознака (від лат. «едомінас» — панівний) — переважаюча ознака, що проявляється серед нащадків у гетерозиготних особин.

Рецесивна ознака (від лат. «рецесус» — відступати) — ознака, яка успадковується, але є підпорядкованою і не виявляється у гетерозиготних нащадків, що отримані схрещуванням.

Гамета (від грецьк. «гаметес» — подружжя) — статева клітина рослинного або тваринного організму, яка містить один ген з алельної пари. Гамети завжди містять гени в «чистому» вигляді,оскільки вони утворюються шляхом мейотичного поділу клітин і містять лише одну з пари гомологічних хромосом.

 

Урок 36.                                                                    Дата: 19.03.2020

Тема: Розв’язання генетичних задач 

Моногібридне схрещування

І. Повне домінування

1. Ген чорного кольору великої рогатої худоби домінує над геном червоного кольору. Який колір будуть мати нащадки, отримані від схрещування чорного гетерозиготного бика з червоними коровами?

2. У томатів, ген, який обумовлює нормальний ріст домінує над геном карликовості. Яким буде покоління від схрещування гомозиготних високих рослин з карликовими?

3. У гарбузів білий колір плодів домінує над жовтим. Яким буде покоління, отримане від схрещування гомозиготних форм білого і жовтого кольорів?

4. У людини рецесивний алель b зумовлює глухонімоту, домінантний алель                             В – нормальний слух. Від шлюбу глухонімої жінки з нормальним чоловіком народилася глухоніма дитина. Визначте генотипи батьків.

5. У людини шестипалість домінує над нормальною будовою кисті. В сімї, де один з батьків має нормальну будову кисті, а другий шестипалий, народилася нормальна дитина. Яка ймовірність народження наступної дитини шестипалої.

6. У людини вміння володіти переважно правою рукою – домінантна ознака, лівою – рецесивна. Чоловік – правша, мати якого була лівшею, одружився з жінкою правшею, що мала двох сестер, одна з яких лівша. Яка ймовірність народження дитини лівші?

ІІ. Неповне домінування

1. Норки з білим кольором хутра мають генотип аа, а з темним – АА. При їх схрещуванні утворюються кохінурові (білі з темним хрестом на спині). Який колір хутра можна отримати при схрещуванні кохінурових норок з темними?

2. Червоноквіткову форму нічної красуні схрестили з білоквітковою. Яким буде потомство від схрещування рослин першого покоління:

·         з білоквітковою;

·         з червоно квітковою?

3. Серповидно клітинна анемія успадковується як ознака з неповним домінуванням.       Гомозиготи рано помирають, гетерозиготи життєздатні й мають особливу форму гемоглобіну, яким не здатний живитися малярійний паразит, тому вони не хворіють на малярію. Яка ймовірність народження дітей, стійких до малярії, у родині, де один з батьків гетерозиготний, а другий нормальний щодо цієї ознаки?

Дигібридне схрещування

1. Блакитноокий правша, батько якого був лівшею, оженився на кароокій лівші з родини, всі члени якої протягом кількох поколінь мали карі очі. Якими в них можуть бути діти?

2. Від нормальних батьків народилася дитина – глухонімий альбінос. Визначте генотипи батьків, якщо відомо, що глухонімота й альбінізм – рецесивні ознаки.

3. У людини кароокість і наявність ластовиння – домінантні ознаки. Кароокий без ластовиння чоловік одружується з блакитноокою жінкою, котра має ластовиння. Визначте, якими в них будуть діти, якщо чоловік гетерозиготний за ознакою каро окості, а жінка гетерозиготна за ознакою ластовиння.

Домашнє завдання:

ü  повторити матеріал;

ü  записати генетичні задачі та їх  розв’язання у робочий зошит.

Урок 37.                                                              Дата: 23.03.2020
Тема: Контрольна робота з теми «Закономірності спадковості»

 Це останній урок ІІ семестру.

(ЗНО 2019-2020). Виконати завдання