Розмноження організмів

Дайте визначення моно-, ди- та полігібридного схрещування.

Моногібридне схрещування — це схрещування батьківських форм, які відрізняються різними станами лише однієї спадкової ознаки. Дигібридне схрещування — це схрещування батьківських форм, які відрізняються різними станами двох спадкових ознак. Полігібридне схрещування — це схрещування батьківських форм, які відрізняються різними станами трьох і більше спадкових ознак.

Чому горох посівний виявився вдалим об'єктом для вивчення закономірностей спадковості?

Горох виявився дуже вдалим об'єктом для дослідів Г. Менделя  з вивчення закономірностей спадковості  тому, що: ця рослина має багато сортів, які відрізняються один від одного станами різних спадкових ознак, які легко виявити: забарвлення  квітки, форма і колір насіння  та ін.; ці стани успадковуються в  межах даного сорту; гороху посівному  властиве самозапилення, хоч можливе  й перехресне запилення. Це дає, з  одного боку, можливість виводити чисті  лінії, тобто бути певними, що маємо  справу з гомозиготними організмами, а з іншого боку, можна схрещувати різні чисті лінії й отримувати гібридні форми.

Г. Мендель виявив, що в гібридів першого покоління  проявляється стан ознак тільки одного з батьків. Ці стани називають  домінантними.

У нащадків, отриманих  від схрещування гібридів першого  покоління, спостерігається явище  розщеплення: в четвертої частини  особин другого покоління гібридів проявляється рецесивний стан ознаки, в решти — домінантний.

Яке явище називається  розщепленням?

Розщеплення — це явище розходження алельних генів або станів ознак, що ними визначаються, у нащадків гібридів. Таким чином, внаслідок розщеплення у нащадків гібридних особин одночасно проявляються альтернативні стани ознак.

У чому причина розщеплення  ознак у нащадків гібридів?

Розщеплення ознак  у нащадків гібридних організмів — результат наявності в них  двох алельних генів, що відповідають за розвиток альтернативних станів однієї ознаки. У гібридних особин під час гаметогенезу внаслідок мейозу гомологічні хромосоми, які несуть алельні гени, розходяться до різних гамет.

У чому полягає статистичний характер закону розщеплення?

Згідно із законом  чистоти гамет, закон розщеплення  є результатом випадкового поєднання  гамет, які несуть різні алельні гени. За великої кількості гамет, які утворюють батьківські організми і за умови їх однакової життєздатності, ймовірне поєднання гамет з домінантними та рецесивними алелями. Отже, статистична закономірність закону розщеплення визначається великою кількістю однаково ймовірних сполучень гамет. При моногібридному схрещуванні гібриди будуть продукувати два сорти гамет — 50% з домінантною алеллю (А) і 50% з рецесивною (а). Між цими гаметами можливі такі варіанти сполучення:

Тобто можливі чотири варіанти генотипу: АА, Аа, Аа, аа. За умови повного домінування однієї алелі над іншою, перші три варіанти дадуть особин з домінантним фенотипом, а четвертий — з рецесивним, тобто розщеплення буде 3:1. Таким чином, за випадкового сполучення гамет загальний результат виявляється закономірним. 

Що являє собою  аналізуюче схрещування? Яке значення має аналізуюче схрещування в генетиці та селекції?

Аналізуюче схрещування — це схрещування особини, генотип якої необхідно визначити, з особиною, гомозиготною за рецесивною алеллю. Оскільки особина з домінантним фенотипом може бути гомозиготною за домінантною алеллю або гетерозиготною, аналізуюче схрещування дозволяє в першому поколінні гібридів визначити гамети особини, що аналізується. Якщо особина, генотип якої треба визначити, гомозиготна за домінантною алеллю, то при схрещуванні з особиною, гомозиготною за рецесивною алеллю, розщеплення серед нащадків спостерігатись не буде, всі вони будуть гетерозиготні і мати домінантний фенотип. Якщо ж особина, генотип якої треба встановити, гетерозиготна, то при аналізуючому схрещуванні серед її нащадків буде спостерігатись розщеплення 1:1, тобто половина нащадків буде гетерозиготна, з домінантним фенотипом, а половина — гомозиготна за рецесивною алеллю. Аналізуюче схрещування широко використовується в генетиці й селекції, коли треба визначити генотип особин. Наприклад, на звірофермах за аналізуючим схрещуванням відділяють гомозиготних особин, які не дають розщеплення при схрещуванні із собі подібними, від гетерозиготних, серед нащадків яких буде спостерігатись явище розщеплення. 

У чому суть закона чистоти гамет? Хто її автор?

Закон чистоти гамет  запропонував Грегор Мендель. Згідно цього закону, в гібридної (гетерозиготної) особини статеві клітини (гамети) "чисті", тобто мають по одному алельному гену з даної пари. Це означає, що в гібридної особини в однаковій кількості будуть виникати гамети, які несуть домінантні та рецесивні алелі. Таким чином, згідно закона чистоти гамет видно, що закон розщеплення є результатом випадкового поєднання гамет, які несуть різні алельні гени. 

Які цитологічні  основи закона чистоти гамет?

Цитологічні основи закону чистоти гамет полягають  у тому, що гени, які являють собою  ділянки молекули ДНК, займають певне  положення в хромосомах. При статевому  розмноженні спадкова інформація передається  за участю гамет, які утворюються внаслідок редукційного поділу — мейозу. Відомо, що в соматичних клітинах, що мають диплоїдний набір хромосом, стани кожної ознаки визначається алельними генами, які займають ідентичні локуси гомологічних хромосом. Під час мейозу гомологічні хромосоми відходять до різних гамет, які мають гаплоїдний набір хромосом. Таким чином, гамети несуть лише один алельний ген з кожної пари, тобто вони "чисті". При злитті гамет відновлюється диплоїдний набір хромосом, при цьому нащадки отримують одну з гомологічних хромосом від батька, а іншу — від матері.

Чим визначається проміжний  характер успадкування? Наведіть приклади.

Є алельні гени, які лише частково (неповно) домінують над своїми алелями, і тоді гібридна особина за даним станом ознак більш схожа на батьківську форму з домінантним станом ознак, але все ж дещо від неї відрізняється. Якщо ж домінування взагалі відсутнє, говорять про проміжний характер успадкування, оскільки в гібридна особина за своїм фенотипом займає наче середнє положення між відповідними фенатинами батьків. Прикладом проміжного успадкування може бути схрещування рослин нічної красуні з червоними та білими квітками. Оскільки жоден з алельних генів, які визначають забарвлення квітки, не домінує над іншим, у гібридів першого покоління забарвлення квітки буде рожевим, тобто займає наче проміжне положення між відповідними станами ознак батьківських форм. 

Сформулюйте закон  незалежного комбінування станів ознак. Яка кількість варіантів генотипів  і фенотипів спостерігається  при дигібридному схрещуванні?

Згідно закона незалежного комбінування станів ознак, розщеплення за кожною ознакою відбувається незалежно від інших. При дигібридному схрещуванні у гібридів другого покоління спостерігається 9 типів генотипів, які визначають 4 типи фенотипу (1 — ААВВ, 2 — АаВВ, 2 — ААВb, 4 — АаВb, 1 — ААbb, 2 — Ааbb, 1 — ааВВ, 2 — ааВb, 1 — ааbb ).

8.5.26. Які умови необхідні для того, щоб виконувався закон незалежного комбінування станів ознак?

Незалежний розподіл генів базується на таких положеннях: розвиток різних станів ознак організму  обумовлюється алельними генами, які локалізуються в гомологічних хромосомах; гамети, які мають лише по одній хромосомі з кожної гомологічної пари, несуть по одному алельному гену; гени, які контролюють розвиток ознак, що успадковуються незалежно, розташовані в негомологічних хромосомах.

. Яке біологічне значення явища перехресту хромосом?

Явище перехресту хромосом, яке спостерігається в профазі  першого поділу мейозу, має велике біологічне значення. Завдяки йому утворюються нові спадкові комбінації алельних генів, посилюється спадкова комбінативна мінливість.

Що таке рекомбінація?

Рекомбінація —  це сполучення алельних генів у гаметах гібридів першого покоління, які відрізняється від сполучення алелей у гаметах вихідних батьківських форм. Клітини, які несуть рекомбінації генів, називаються рекомбінантними.

У яких випадках можуть спостерігатись відхилення результатів  розщеплення при схрещуванні  від тих, які можливо було б  очікувати, виходячи із закономірностей  успадкування, встановлених Г. Менделем?

Закономірності спадковості, встановлені Г. Менделем, не будуть виконуватися за таких умов: при  зчепленому успадкуванні, коли гени, що цікавлять дослідників, розташовані  в одній хромосомі; при успадкуванні, зчепленому зі статтю; внаслідок взаємодії  неалельних внаслідок множинної дії генів; внаслідок того, що в розмноженні бере участь невелика кількість особин або внаслідок невеликої кількості нащадків; внаслідок різної життєздатності гамет або зигот; при проміжному характері успадкування..

. При якому схрещуванні розщеплення за генотипом або фенотипом буде відбуватися за такими формулами; а) 1:2:1; б) 3:1; в) 9:3:3:1; г) 1:2:2:4:1:2:1:2:1; д) 1:1; е) (3:1)л?

Розщеплення за формулою (а) спостерігається при моногібридному схрещуванні. У випадку повного домінування за такою формулою відбувається розщеплення за генотипом, а у випадку проміжного характеру успадкування — як за генотипом, так і за фенотипом. Розщеплення за формулою (б) за фенотипом можливе при моногібридному схрещуванні, у випадку повного домінування. Розщеплення (в) за фенотипом можливе при дигібридному схрещуванні, у випадку повного домінування. Розщеплення за генотипами за формулою (г) може бути при дигібридному схрещуванні. Якщо ж при дигібридному схрещуванні спостерігається проміжний характер успадкування, то розщеплення за формулою (г) відбувається не тільки за генотипами, але й за фенотипами. Розщеплення за формулою (д) за генотипом і фенотипом можливе при аналізуючому схрещуванні, якщо схрещувати гетерозиготну за даною ознакою особину з особиною гомозиготною за рецесивним алелем. За формулою (е) буде відбуватись розщеплення за фенотипами при полігібридному схрещуванні (n — ступінь гібридності; так, при тригібридному схрещуванні n = 3 і т.д.). 

Яке явище називається  зчепленим успадкуванням? Що являє  собою група зчеплення?

Явище зчепленого успадкування пов'язане з тим, що кількість  генів переважає кількість хромосом організму, тому одна хромосома містить  не один, а багато генів. Таким чином, поруч з ознаками, які успадковуються незалежно, є ознаки, які успадковуються зчеплено, тобто ознаки, які контролюються генами, розташованими в одній хромосомі. Гени, розташовані в одній хромосомі, утворюють групу зчеплення. Число груп зчеплення організму дорівнює числу хромосом в гаплоїдному наборі. Явище зчепленого успадкування відкрив американський генетик Томас-Хант Морган. Воно покладене в основу створеної ним хромосомної теорії спадковості. 

Як було доведено, що гени в хромосомі розташовані  в лінійному порядку?

Те, що гени в хромосомі  розташовані в лінійному порядку, встановив Т.-Х. Морган. Це положення  доведене шляхом спостереження за явищем зчепленого успадкування, зокрема тим, що гени, розташовані в одній хромосомі, внаслідок кон'югації гомологчних хромосом в профазі 1-го мейотичного подіну можуть відокремлюватись один від одного й переходити в іншу (явище кросинговеру). Т.-Х. Морган показав, що сила зчеппення між двома генами в одній хромосомі обернено пропорційна відстані між ними і, таким чином, для кожної пари генів відсоток кросинговера (перехресту) є величиною, характерною саме для цієї пари генів. 

Чому дорівнює сила зчеплення генів у групі зчеплення? Чи можуть гени, які входять до групи  зчеплення, успадковуватись незалежно?

Сила зчеплення  між генами, розташованими в одній  хромосомі, обернено пропорційна відстані між ними з хромосомі. Це положення  називається законом Моргана. Якщо гени розташовані в хромосомі  на значній відстані один від одного (відстань у 50 морганід і більше (1 морганіда — одиниця відстані між генами в хромосомі, названа на честь Т.-Х. Моргана, вона відповідає такій відстані між двома генами, при якій кросинговер відбувається в 1% гамет), ознаки успадковуються незалежно, незважаючи на те, що гени, які ці ознаки визначають, локалізовані в одній хромосомі. 

Що являють собою  генетичні карти хромосом? Як визначають відстань між генами в хромосомі?

Встановлення факту, що гени знаходяться в хромосомі  в лінійному порядку і кожен  ген займає своє певне й постійне місце (локус), дало можливість створити генетичні карти хромосом. На генетичних картах хромосом показано порядок розташування генів у хромосомі і відносні відстані між окремими генами. Ці відстані можна обчислити, визначивши частоту  кросинговера (перехресту хромосом) між окремими генами. Порівнявши частоту кросинговера між окремими парами генів, можна зробити висновок про порядок розташування генів у хромосомі.

Скільки груп зчеплення  спостерігається в каріотип! дрозофіли?

Каріотип дрозофіли  складається з чотирьох пар хромосом, тобто ми маємо справу з чотирма  групами зчеплення.

Чому дрозофіла  виявилася вдалим об'єктом для  генетичних досліджень?

Муху-дрозофілу вперше використав для дослідів Т.-Х. Морган, а вже потім її стали широко використовувати у генетичних дослідженнях. Вона легко розмножується в лабораторних умовах, плодюча, кожні 10- 15 днів за оптимальної  для неї температури (+25-26°С) дає  нові покоління. Для неї характерні численні й різноманітні спадкові ознаки і невелика кількість хромосом (4 пари в диплоїдному наборі).