Розмноження організмів

Чи є триплоїдні клітини ендосперму квіткових рослин наслідком мутації? Відповідь обґрунтуйте.

Триплоїдні клітини  ендосперму виникають не внаслідок  мутації, а утворюються шляхом злиття вторинного ядра центральної диплоїдної клітини (воно утворилося внаслідок  злиття двох гаплоїдних ядер) з одним із двох сперміїв, що мають гаплоїдний набір хромосом. 
 

Сформулюйте закон  гомологічних рядів спадкової мінливості. Хто його автор?

Цей закон формулюється так: види й роди, генетично близькі (тобто зв'язані між собою єдністю  походження), характеризуються подібними  рядами спадкової мінливості з такою  правильністю, що, знаючи ряд форм у  межах одного виду або роду, можна  передбачити знахідки паралельних  форм в інших видів і родів. Цей закон сформулював видатний вчений генетик і селекціонер  М. І. Вавилов.

У чому генетична  суть закону гомологічних рядів спадкової  мінливості? Яке застосування цього  закону в селекції та систематиці?

Генетичною сутністю закону гомологічних рядів спадкової  мінливості є те, що ступінь історичної спорідненості прямо залежить від  кількості спільних генів у груп організмів, що порівнюються. Тобто  і мутації цих генів в подібних умовах існування можуть бути подібними, що фенотипно виявляється як однаковий характер мінливості багатьох ознак у близьких видів, родів і родин. Практичне значення закону гомологічних рядів у селекції полягає в тому, що на його підставі можна планувати виведення нових сортів рослин і порід тварин. У систематиці закон гомологічних рядів дає підстави очікувати знахідки нових таксонів (видів, родів тощо) з певною сукупністю ознак. 

Що таке цитоплазматична  спадковість? Яку роль вона відіграє?

Цитоплазматична спадковість  ґрунтується на тому, що, крім хромосом ядра, в цитоплазмі є структури (мітохондрії, пластиди), які відіграють роль у  передачі спадкової інформації. Пластиди, як і мітохондрії, розмножуються  поділом і мають здатність  до самовідтворення. У квіткових  рослин пластиди можуть передаватися наступному поколінню через яйцеклітину, інколи (в меншій кількості) — через  пилкову трубку. Пластиди, як і мітохондрії, мають власну спадкову інформацію —  кільцеву молекулу ДНК, що нагадує спадковий  апарат прокаріот. Мутації, які відбуваються в пластидах та мітохондріях, можуть передаватись у спадок дочірнім клітинам. У багатоклітинних організмів, які  розмножуються статево, характерною  рисою цитоплазматичної спадковості  є передача спадкової інформації по материнській лінії, тобто, спостерігається  вплив ядерних генів материнського  організму через цитоплазму яйцеклітини  на формування деяких станів ознак  нащадків (формування певного напрямку закрученості черепашки у червоного молюска — ставковика). Це пояснюється тим, що яйцеклітина багата на цитоплазму, а сперматозоїд її майже не має. Хоч цитоплазматична спадковість і відіграє специфічну роль, проте й вона має велике значення у передачі спадкових ознак.

Що таке генофонд популяції?

Генофонд популяції  — це сукупність всіх генів та їх алелей особин популяції. Кожна популяція — це сукупність неоднакових в генетичному відношенні особин, які відрізняються різними станами притаманних їм ознак. Отже, популяція — це складна гетерозиготна система, що приховує в собі резерв спадкової мінливості, який може бути реалізований, коли зміняться умови існування популяцій. Для кожної популяції характерний свій генофонд.

Які є генетичні  докази еволюції?

Дані, отримані генетикою  мали дуже важливе значення для доказів  реальності еволюції й розуміння  механізмів еволюційного процесу Так, молекулярна генетика довела, що в  усіх організмах спадкова інформація записана у вигляді нуклеїнових  кислот, і генетичний код, згідно з  яким ця інформація реалізується шляхом біосинтезу білків, універсальний. Основані на цих відкриттях молекулярно-біологічні дослідження показали разючу одноманітність структури складних молекулярних механізмів і характеру процесів, що з них відбуваються Це свідчить про спільність організації всіх живих систем, успадковану від первинних форм життя. Один раз виникнувши, цей фундаментальний молекулярний план зберігався без суттєвих змін у всіх нащадків таких первинних форм. Важливе значення в доведенні реальності еволюції мало вивчення мутацій. Було доведено, що мутації відігравали безсумнівну роль у збільшенні різноманітності ознак, отже, були матеріалом для еволюційних процесів. Різні типи мутацій (геномні, хромосомні, генні) відігравали дуже важливу роль у мікро- та макроеволюційних процесах, та видоутворенні. Була доведена роль рецесивних мутацій як "мобілізаційного резерву" внутрішньовидової мінливості. Велике значення для розуміння еволюції споріднених груп має закон гомологічних рядів спадкової мінливості, сформульований М. І. Вавиловим. Таким чином, генетика дала дуже багато цінного для розуміння генетичних механізмів еволюційних процесів. Генетичні методи можна застосувати і для виявлення родинних зв'язків форм, які існують зараз: методи співставлення генетичних карт, дослідження хромосомного набору, аналіз первинної структури одного й того ж білка в різних організмів; це дає можливість з'ясувати, як еволюціонував ген, який кодує цей білок. Наприклад, аналіз первинної структури гемоглобінів різних хребетних: було доведено, що ступінь розбіжності амінокислотних карт поліпептидних ланцюгів, які входять до складу молекули гемоглобіну, відповідає ступеню віддаленості цих груп у системі типу Хордові. Застосовується також і метод молекулярної "гібридизації", який полягає в тому, що фіксовані нитки ДНК одного виду "гібридизують" з вільними нитками ДНК іншого виду. Якщо ці організми мають родинні зв'язки, то утворюються подвійні структури — "гібридні структури ДНК", хоч і в меншій кількості, ніж при з'єднанні ниток ДНК, які належать одному виду. Порівнявши відсоток гібридів гетерологічних ДНК (тобто гібридів ДНК, утворених з ниток, які належать різним видам) з тим, що спостерігається в гомологічних ДНК (тобто молекул ДНК, які утворюються з ниток, що належать особинам одного виду), можна мати наближене уявлення про те, наскільки відрізняються за генетичною інформацією молекули видів, що вивчаються.

Яке значення генетики для розвитку еволюційної теорії?

Генетика має дуже важливе значення для розвитку еволюційної  теорії. Так, досягнення популяційної генетики сприяли розумінню еволюційних  процесів і ввійшли важливою складовою  частиною в сучасне вчення про  мікроеволюцію та видоутворення, тобто  про генетичні перетворення, які  відбуваються в популяціях і в  подальшому призводять до виникнення нових видів. Велике значення генетика має і для розуміння всього історичного розвитку органічного  світу. Генетикою накопичено факти  і зроблено узагальнення, які є  суттєвим вкладом в основні розділи  еволюційного вчення: докази реальності еволюції, вчення про еволюційні фактори  і з'ясування тих конкретних шляхів, якими йшла еволюція певних систематичних  груп організмів.

Яке значення закону Харді-Вайнберга для генетики популяцій? За яких умов цей закон не діє?

Закон Харді-Вайнберга показує, що за відсутності зовнішнього тиску будь-якого фактора частоти зустрічальності алельних генів та їх сполучень у нескінченно великій популяції, де відбувається вільне схрещування (панміксія) і не відбуваються міграції особин з відмінним генотипом з інших популяцій, стабілізуються протягом однієї зміни поколінь і тривалий час залишаються стабільними. Розподіл генотипів у популяціях відрізняється від розподілу згідно з законом Харді-Вайнберга в таких випадках: внаслідок самозапилення рослин, яке веде до підвищення гомозиготності; внаслідок того, що тварини схрещуються з особинами тільки подібного або тільки протилежного генотипу; у малочисельних популяціях внаслідок дрейфу генів; тиск зовнішніх факторів, який сприяє або не сприяє тим чи іншим поєднанням алельних генів.

Які причини ведуть до генетичної різноманітності популяцій?

На зміну генетичної структури популяції можуть впливати такі фактори, як відсутність або  обмеженість вільного схрещування  між особинами (панміксії), дрейф  генів, порушення ізоляції, мутаційний процес тощо. Зміна генетичної будови будь-якої популяції, що реально існує, являє собою інтегральний результат  загальної дії цих факторів При  спільній дії таких факторів відносне значення кожного з них може бути різним залежно від біологічних  особливостей виду організмів, параметрів даної популяції, біотичних, абіотичних та антропогенних чинників середовища існування.

Яке значення рецесивних мутацій у генетиці популяцій?

Як видно з генетичних досліджень, природні популяції рослин і тварин при відносній фенотипній однорідності насичені різноманітними рецесивними мутаціями. Хромосоми, в яких виникли мутації, внаслідок подвоєння під час поділу клітин, поступово поширюються серед популяції. Мутації не виявляються фенотипно доти, доки організми лишаються гетерозиготними. Коли ж концентрація мутантних, алелей зростає, стає ймовірним схрещування особин, що їх несуть. У цих випадках мутації проявляються фенотипно і позначаються на життєздатності особин. Таким чином, рецесивні мутації являють собою своєрідний "резерв спадкової мінливості" популяцій (за висловом І. І. Шмальгаузена).

Що являють собою  популяційні хвилі? Яке їх значення для еволюції?

Популяційні хвилі  — це періодичні коливання чисельності  особин, що складають популяцію. Першим на це явище звернув увагу видатний російський генетик та еволюціоніст С. С. Четвериков. Ці популяційні хвилі часто є причиною дрейфу генів. Популяційні хвилі можуть призводити до зміни частот зустрічальності алельних генів та їх сполучень у популяціях, причому може відбуватись швидке й різке зростання концентрацій рідкісних алелів.

Що таке дрейф  генів? Яке його значення в процесі  еволюції? Які причини дрейфу генів?

Дрейф генів —  це випадковий і не спрямований процес зміни частот зустрічальності алельних генів та їх сполучень у малочисельних популяціях, зобов'язаний випадковому сполученню пар особин при розмноженні. Отже, дрейф генів, який призводить до зміни частот зустрічальності алельних генів та їх сполучень, спричиняє і зміну генофонда популяцій. Одна з причин дрейфу генів — популяційні хвилі. Внаслідок дрейфу генів, по-перше, може зростати генетична однорідність популяції, тобто збільшується частка гомозигот; по-друге, популяції, які початково мають однорідний генофонд і існують в однакових умовах, можуть втрачати таку подібність; по-третє, у популяції можуть зберігатись сублетальні алелі, які знижують життєздатність особин; по-четверте, в популяції можуть швидко й різко зростати концентрації рідкісних генів.

Фокстер'єри можуть бути сліпими внаслідок впливу рецесивного  алеля. Пара плідників з нормальним фенотипом мала сім нащадків, з  яких двоє були сліпими. Встановіть генотип  батьків, нормальних та сліпих цуценят.

Якщо із сімох  народжених цуценят двоє були сліпими (генотип сліпих цуценят аа), то таке розщеплення близьке до 3:1. Це означає, що батьки були гетерозиготні за даною ознакою (генотип батьків Аа). Серед здорових цуценят приблизно третина гомозиготні по домінантному гену (генотип АА), а дві третини — гетерозиготні (генотип Аа).

Хутро чорно-бурої  лисиці коштує значно дорожче, ніж хутро  рудої. Яке треба провести схрещування, щоб від рудої самки і чорно-бурого самця за найкоротший строк одержати максимальну кількість чорно-бурих  нащадків, якщо алельний ген чорно-бурого забарвлення рецесивний?

Найбільшу кількість  чорно-бурих нащадків (50%) можна отримати лише при схрещуванні гетерозиготних за цим станом ознак самок з  гомозиготними за рецесивним алелем самцями:

Р Аа х аа

F1 — 50% Аа, 50% аа

Кохінурові норки (світле забарвлення з чорним хрестом на спині) можуть бути отримані внаслідок схрещування білих норок з темними. Схрещування між собою білих норок приводить до отримання білих нащадків, а темних — до отримання темних. З яким типом успадкування ми маємо справу? На звірофермі від схрещування кохінурових норок отримали 76 білих, 168 кохінурових та 73 темних нащадків. Скільки особин і які будуть гомозиготними?

У даному випадку  ми маємо справу з проміжним типом  успадкування, оскільки жодний зі станів ознаки не домінує над іншими. Внаслідок  схрещування білих та темних норок  виникають гетерозиготні нащадки  з кохінуровим забарвленням. Гомозиготними будуть білі (76 нащадків) та темні (73 нащадки) норки.

У баклажанів ген  високого зросту домінує над геном  карликового. Які генотипи батьків, якщо в нащадків виявлено розщеплення  за фенотипом. 1:1?

Розщеплення за фенотипом 1:1 може спостерігатись лише тоді, коли схрещують гетерозиготні організми, з організмами, які гомозиготні  за рецесивним алелем. Отже, якщо домінантну алель, який високий зріст, позначити  А. а рецесивну, яка визначає низький  зріст — а, то генотип батьків  можна відповідно позначити як Аa та аа.

У самок птахів набір  статевих хромосом ХY, а в самців — XX. Відомо кілька випадків перетворення курок на півнів без будь-якого  спеціального впливу. Такі півні схрещуються  з нормальними курками і залишають  потомство. Яке воно за статтю, якщо зиготи, які не мають хоча б однієї Х-хромосоми, гинуть?

Якщо схрестити  півня, що перетворився з курки, з  нормальною куркою, то будемо мати таку картину:

Таким чином, 1/4 нащадків будуть мати генотип YY — вони нежиттєздатні; 1/2 нащадків матимуть генотип ХY —  це кури; 1/4 матиме генотип XX — це пізні.

У людини гемофілія  успадковується як зчеплена зі статевою хромосомою рецесивна ознака. Альбінізм  зумовлений аутосомним рецесивним алельним геном. В однієї подружньої пари, нормальної фенотипно за цими ознаками, народився син з обома аномаліями. Яка ймовірність того, що у другого сина в цій родині також проявляться обидві аномалії одночасно?

Умови задачі будуть такі: гемофілія — Хh,, норма — Хн,