Закономірності спадковості

Це той мінімум, який має лежати у вас у голові перед тестом. Тут не формули з математики, а закони і співвідношення, за якими рахують нащадків.

Коментар викладачки. Отож, будь ласочка, вивчіть співвідношення \(1:2:1\) і \(3:1\) як пару. У завданні часто питають саме про генотипи, а рука за звичкою пише \(3:1\), бо це співвідношення фенотипів. Питаннячко про генотипи – і \(3:1\) вже хибне.

Що таке спадковість і мінливість у генетиці

Спадковість – це здатність живих організмів передавати свої ознаки й особливості індивідуального розвитку нащадкам. Розрізняють два види спадковості: ядерну й цитоплазматичну. Матеріальними носіями спадковості є хромосоми, до складу яких входить ДНК.

Передачу спадкової інформації наступному поколінню здійснюють статеві клітини за статевого розмноження і соматичні клітини у випадку нестатевого відтворення. Тобто передається не сама ознака, а інформація про неї.

Генетика – це наука про закономірності спадковості та мінливості організмів. Датою народження генетики вважається 1900 рік, коли перевідкрили закони Г. Менделя, сформульовані ним ще у 1865 році. Термін «генетика» запропонував англійський біолог Вільям Бетсон у 1906 році.

Предметом генетики є фундаментальні властивості живого: спадковість і мінливість. Саме тому тема стоїть окремим розділом програми НМТ.

Чому Мендель обрав горох і як працює гібридологічний метод

Гібридологічний метод – це схрещування батьківських особин і вивчення нащадків-гібридів з метою визначення особливостей успадкування тих чи інших ознак й властивостей. Започаткував його саме Г. Мендель.

Свої дослідження з гібридизації рослин Грегор Йоганн Мендель (1822-1884) розпочав ще в 1856 році, а основні закономірності спадковості сформулював у 1865 році й опублікував у праці «Досліди над рослинними гібридами». Основою стали багаторічні досліди з схрещування гороху посівного.

Порівняно з іншими видами горох має низку переваг: різноманіття сортів із контрастними (альтернативними) проявами ознак, наприклад жовте й зелене забарвлення насінин; нескладне вирощування; самозапилення та перехресне запилення, що дають можливість штучного схрещування; чітке успадкування ознак. Мендель виділив у гороху лише сім головних ознак: поверхню насіння, забарвлення насіння, забарвлення квіток, розташування квіток на пагоні, довжину стебла, форму бобів і забарвлення бобів.

Друга важлива деталь: він брав організми чистих ліній, тобто організми, в яких у ряді поколінь не спостерігалось розщеплення ознак під час самозапилення. З рослин, які виростали з жовтого насіння, дозрівали лише жовті насінини.

Коментар викладачки. Зверніть увагу на слово «чиста лінія»: воно не про охайність, а про те, що організм гомозиготний за ознакою, яку ми стежимо. Якщо в умові написано «гомозиготні рослини», ви вже знаєте: розщеплення в першому поколінні не буде.

Мендель вивчав математику, теорію ймовірностей і статистику, тому правильно організував дослідження: скрупульозне планування дослідів, суворе дотримання методик, точна реєстрація результатів і достатня для статистичної обробки кількість даних. Саме ці умови й стали основою гібридологічного методу.

Які методи генетичних досліджень треба знати на НМТ

Програма НМТ вимагає знати шість методів: гібридологічний, генеалогічний, популяційно-статистичний, цитогенетичний, біохімічний і близнюковий, їхні особливості та діагностичне значення. Ще від вас вимагають визначати ситуації, у яких доречно використовувати певний метод.

• Гібридологічний метод – схрещування організмів та оцінювання прояву ознак у гібридів. Нащадків від такого схрещування називають гібридами.
• Генеалогічний метод – вивчення родоводів організмів для визначення характеру успадкування ознак. За його допомогою встановлюють генотип особин і визначають ймовірність прояву станів ознаки в нащадків.
• Цитогенетичні методи – дослідження спадковості на клітинному рівні за допомогою світлового мікроскопа.
• Молекулярно-генетичні методи – методи дослідження структури й мінливості генетичного апарату. За їх допомогою визначають подібність і відмінності геномів різних організмів, виявляють ушкодження структури ДНК, встановлюють нуклеотидні послідовності генів у нормі й у разі захворювань.

Що таке закон чистоти гамет і навіщо він потрібен

Закон чистоти гамет: під час утворення статевих клітин у кожну гамету потрапляє лише один алель з кожної пари алельних генів. Це найзагальніший закон генетики, він виконується за багатьох умов.

Поява серед нащадків особин з рецесивним проявом ознак дала Менделю змогу дійти висновку, що «спадкові задатки» можуть пригнічуватись, але не зникати. Оскільки передача станів ознак здійснюється через гамети, він сформулював гіпотезу чистоти гамет, яка згодом отримала цитологічне пояснення.

Механізм простий. У локусах гомологічних хромосом містяться алелі гена. У гетерозиготної особини в одній із гомологічних хромосом міститься домінантний алель, у другій – рецесивний. Під час утворення статевих клітин відбувається мейоз, і в кожну гамету потрапляє гаплоїдний набір хромосом: лише одна хромосома з кожної пари гомологічних, а отже лише один ген з кожної пари алельних. Після запліднення дві такі гамети зливаються і утворюють зиготу.

Основною умовою виконання закону чистоти гамет є нормальний хід мейозу. У випадку нерозходження хромосом в одну гамету можуть потрапити обидві гомологічні хромосоми з пари, і тоді статева клітина нестиме пару алельних генів.

Як успадковуються дві ознаки одночасно

Розщеплення за кожною ознакою відбувається незалежно від другої ознаки: це висновок Менделя з дигібридного схрещування. У разі схрещування рослин з жовтим гладеньким і зеленим зморшкуватим насінням у другому поколінні зʼявлялися нові комбінації ознак: жовте зморшкувате і зелене гладеньке, яких не було у вихідних форм.

Щоб це пояснити, Мендель простежив успадкування різних станів кожної ознаки окремо. Співвідношення насіння різного кольору в гібридів другого покоління було таким: 12 частин насіння мало жовтий колір, а 4 – зелений.

Програма НМТ додатково вимагає розуміти проміжний характер успадкування (неповне домінування), кодомінування на прикладі визначення груп крові людини та причини відхилень при розщепленні за фенотипом від типових кількісних співвідношень, встановлених Менделем.

Що таке зчеплення генів і хромосомна теорія спадковості

Хромосомна теорія спадковості – це узагальнення наукових знань, згідно з яким хромосоми є матеріальною основою спадковості, тобто спадковість ознак організмів у ряді поколінь визначається спадковістю їхніх хромосом.

Основні положення теорії такі. Гени розташовані в хромосомах, і різні хромосоми містять неоднакову кількість генів. Кожний ген займає певне місце в хромосомі, а алельні гени займають однакові локуси гомологічних хромосом. Гени розташовані вздовж хромосом у лінійному порядку. Усі гени однієї хромосоми утворюють групу зчеплення, і кількість груп зчеплення дорівнює гаплоїдному набору хромосом.

Зчеплення між генами в одній хромосомі порушується внаслідок кросинговеру, через що відбувається обмін алельними генами. Кросинговер відбувається у профазі мейозу I після конʼюгації гомологічних хромосом і має випадковий характер. Тому зчеплення генів може бути неповним, що забезпечує спадкову різноманітність нащадків.

Частота кросинговеру є величиною сталою, але на неї можуть впливати стать, вік, температура, рентгенівські промені та деякі хімічні сполуки.