ГДЗ до підручника «Біологія і екологія» В.І. Соболь. 10 клас

§ 34. Закономірності спадковості. I та II закони Менделя

Пригадайте!

Що таке схрещування?

Схрещування — це, наприклад, процес спарювання двох тварин різних порід, різновидів або популяцій з метою отримання потомства з бажаними рисами. Схрещування можна використовувати для збільшення генетичної різноманітності стада, посилення певних ознак і створення гібридів із бажаними характеристиками. Схрещування також використовується для створення нових порід і різновидів тварин, таких як лабрадудль, гібрид лабрадора-ретривера і пуделя.

Поміркуйте!

Горох посівний (Pisum sativum) – однорічна трав’яниста рослина родини Бобові, що часто слугує об’єктом наукових досліджень. Горох посівний став найдавнішим модельним організмом у генетиці, його використовують в екології для вивчення можливостей рослин щодо пошуку води, здатності використовувати звуки для росту в напрямку води, у космічній біології для дослідження росту в умовах невагомості та ін. Які особливості гороху посівного як модельного організму?

Горох (Pisum sativum) використовувався як модельний організм у різноманітних галузях науки завдяки його невеликому розміру, простоті вирощування та тому факту, що він є однією з найдавніших одомашнених рослин. Як модельний організм горох є вигідним, оскільки він самозапилюється, тобто його можна використовувати для вивчення генетичної спадковості та її впливу на фенотип. Крім того, горох має короткий життєвий цикл, що робить його ідеальним для вивчення еволюційних процесів за короткий проміжок часу. Крім того, горох є ідеальним модельним організмом для вивчення впливу умов навколишнього середовища, таких як температура, наявність води та тип ґрунту. Нарешті, горох відносно легко генетично модифікувати, що робить його ідеальним для вивчення функції генів.

ДІЯЛЬНІСТЬ

Розв’язування типових вправ з генетики. Моногібридне схрещування

Вправа 1. У разі схрещування чистої лінії мишей з коричневою шерстю з чистою лінією мишей із сірою шерстю отримують нащадків з коричневою шерстю. Від схрещування F1 отримують коричневих і сірих мишей у співвідношенні 3 : 1. Поясніть результати схрещувань.

Коричневе хутро у мишей є результатом домінантного алеля, тоді як сіре хутро є результатом рецесивного алеля. Це означає, що коли чисту лінію мишей із коричневою шерстю схрещують із чистою лінією мишей із сірою шерстю, усе потомство матиме домінантний алель для коричневої шерсті, а отже, у всіх буде коричневе хутро. Співвідношення коричневого до сірого хутра 3:1 у схрещуванні F1 пояснюється тим, що деякі миші мають гомозиготний домінантний генотип (BB), тоді як деякі мають гетерозиготний генотип (Bb). Гомозиготні домінантні миші завжди матимуть коричневе хутро, тоді як гетерозиготні миші матимуть 50-50 шансів мати або коричневе, або сіре хутро.

Вправа 2. Наявність пігменту у волоссі людини домінує над альбінізмом. Чоловік і дружина – гетерозиготні за пігментацією волосся. Чи можливе народження в них дитини з альбінізмом?

Так, у чоловіка та дружини, які обоє гетерозиготні за пігментацією волосся, може народитися дитина з альбінізмом. Це пов’язано з тим, що навіть якщо пігмент є домінантним, наявність рецесивного алеля все ще може виражатися у фенотипі потомства. У цьому випадку батьки мають 25% шансів народити дитину з альбінізмом, оскільки кожен з батьків вносить один рецесивний алель, який може бути виражений у дитини.

Вправа 3. У людини вміння володіти переважно правою рукою – домінантна ознака, лівою – рецесивна. Чоловік-правша, мати якого була лівшею, одружився з жінкою-правшею, батько якої лівша. Яка ймовірність народження дитини-лівші?

Ймовірність народження ліворукої дитини в цій ситуації становить 25%. Це пояснюється тим, що чоловік і жінка обидва правші, але вони обидва несуть рецесивний алель ліворукості. Оскільки вони обидва несуть рецесивний алель, вони мають 25% шансів передати його своїй дитині і таким чином народити лівшу.

Вправа 4. При схрещуванні чорного півня з білою куркою всі курчата були строкатими. В другому поколінні отримано: 24 строкатих, 12 чорних і 10 білих. Яким буде потомство від схрещування: а) строкатих курей з чорними півнями; б) строкатого півня з білою куркою?

а) При схрещуванні строкатої курки з чорним півнем потомство буде сумішшю строкатих, чорно-білих курей. Це пояснюється тим, що строкаті кури гетерозиготні, тобто вони мають як домінантні, так і рецесивні алелі забарвлення. Нащадки матимуть 50/50 шансів успадкувати або домінантний, або рецесивний алель, що призведе до поєднання кольорів. б) При схрещуванні строкатого півня з білою куркою потомство буде сумішшю строкатих і білих курочок. Це тому, що строкатий півень є гомозиготним, тобто має дві копії одного алеля. Біла курка гомозиготна рецесивна, тобто має дві копії рецесивного алеля. В результаті у потомства буде тільки домінантний алель, в результаті чого вийде суміш строкатих і білих курей.

Вправа 5. Червоноквіткову форму нічної красуні схрестили з білоквітковою. Яким буде потомство від схрещування гібридів першого покоління з білоквітковою рослиною у разі неповного домінування?

Потомство від схрещування гібридів першого покоління з білоквітковою рослиною при неповному домінуванні буде сумішшю червоноквіткових, білоквіткових і рожевоквіткових рослин. Це пояснюється тим, що неповне домінування відбувається, коли жоден алель не є повністю домінантним, тобто фенотип потомства буде сумішшю двох алелів. При цьому червоноквіткова форма є домінантним алелем, а білоквіткова — рецесивним. Таким чином, нащадки матимуть суміш обох рослин, у результаті чого одні рослини мають червоні квіти, деякі рослини з білими квітками та деякі рослини з рожевими квітками.

Вправа 6. У батька за системою АВ0 І група крові, у матері – ІІІ група. Які групи крові можуть бути у їхніх дітей, якщо мати гетерозиготна за цією ознакою?

Якщо батько має групу крові I, а мати має групу крові III, а мати є гетерозиготною за ознакою, їхні діти можуть мати групу крові I або III. Це пояснюється тим, що батько має обидва алелі I і O, тоді як мати має обидва алелі I і II. Коли вони розмножуються, кожна дитина отримає один із цих алелів від матері та один від батька, тому можливі комбінації I та I, I та II та II та II, які призводять до групи крові I або групи крові. III.

СТАВЛЕННЯ

У свій час професор ботаніки з Мюнхена К. Негелі порадив Г. Менделю повторити досліди на інших видах. Мендель шанобливо погодився з цим. Але у дослідах на нечуйвітрі, а згодом і на бджолах Г. Мендель не отримав підтвердження відкритих ним фундаментальних законів спадковості. Поясніть, чому.

Експерименти, які Мендель проводив із вітровкою та бджолами, не підтвердили його основні закони спадковості, оскільки ці організми не дотримувалися тих самих моделей успадкування, що й рослини гороху, які він вивчав. Наприклад, вітровка не продемонструвала закон сегрегації Менделя, який стверджує, що дві копії одного гена розділяються, коли утворюються гамети, і що кожна гамета міститиме лише одну з двох копій гена. Крім того, бджоли не продемонстрували закон Менделя про незалежний асортимент, який стверджує, що гени, розташовані в різних хромосомах, сортуються незалежно один від одного під час утворення гамет. Таким чином, експерименти Менделя з вітровкою та бджолами не підтвердили його законів спадковості, оскільки ці організми не дотримувалися тих самих моделей успадкування, що й рослини гороху, які він вивчав.

РЕЗУЛЬТАТ

1. Що таке гібридологічний метод?

Гібридологічний метод - це техніка, яка використовується для вивчення успадкування ознак в організмах. Він заснований на принципах менделівської спадковості та передбачає схрещування різних організмів із відомими ознаками, а потім аналіз нащадків на наявність спадкових ознак. Цей метод використовується для виявлення генетичної основи ознак і вивчення закономірностей успадкування цих ознак. Він також використовується для ідентифікації подій рекомбінації та вивчення впливу взаємодії генів на спадковість.

2. Назвіть переваги гороху посівного як об’єкта генетичних досліджень.

До переваг гороху польового як об’єкта генетичних досліджень можна віднести наступне: польовий горох має короткий життєвий цикл, що робить його ідеальним для експериментів, які вимагають вивчення кількох поколінь протягом короткого періоду часу. Польовий горох легко вирощувати та потребує мінімум місця, що робить його ідеальним для експериментів, які потребують великої кількості рослин. Польовий горох самозапильний, що полегшує вивчення закономірностей його успадкування. Польовий горох демонструє широкий спектр фенотипів, що робить його чудовим для вивчення генетичної основи різних ознак. Польовий горох має велику кількість хромосом, що робить його ідеальним для вивчення впливу хромосомних мутацій на різні ознаки.

3. Сформулюйте перший закон Менделя.

Перший закон Менделя, також відомий як закон сегрегації, стверджує, що коли у двох батьків з різними версіями гена (алелей) є діти, кожна дитина матиме 50% шансів успадкувати один із двох алелів. Цей закон поширюється на всі організми, включаючи людину, і є основою генетики Менделя.

4. У чому суть другого закону Менделя?

Другий закон Менделя, також відомий як закон незалежного асортименту, стверджує, що гени, розташовані в різних хромосомах, сортуються незалежно один від одного під час утворення гамет. Це означає, що алелі генів, розташовані в різних хромосомах, не впливають на успадкування один одного, і що кожна гамета має однакові шанси містити будь-який алель гена. Цей закон поширюється на всі організми, включаючи людину, і є основою генетики Менделя.

5. Назвіть основні взаємодії алельних генів.

Основні взаємодії алельних генів включають домінування та рецесивність, кодомінування, неповне домінування та епістаз. Домінантність і рецесивність відноситься до відносної експресії алелей в гені. При кодомінуванні обидва алелі гена виражаються у фенотипі одночасно. При неповному домінуванні фенотип демонструє характеристики обох алелей. Епістаз виникає, коли експресія одного гена впливає на експресію іншого гена.

7. Завдяки чому Г. Мендель досяг успіхів у дослідженні успадкування ознак?

Мендель досяг успіху у вивченні успадкування ознак завдяки ретельним спостереженням і експериментам. Він був першим, хто систематично вивчав успадкування ознак в організмах шляхом схрещування різних рослин і аналізу нащадків на наявність спадкових ознак. Він використовував цей метод для визначення генетичної основи ознак і вивчення закономірностей успадкування цих ознак. Він також зміг ідентифікувати події рекомбінації та вивчити вплив взаємодії генів на спадковість.

8. Як відбувається успадкування ознак при моногібридному схрещуванні особин?

При моногібридному схрещуванні особин успадкування ознак відбувається за законом сегрегації Менделя. Цей закон стверджує, що кожне потомство отримає один алель від кожного з батьків для певної ознаки, і що два алелі розділяться під час утворення гамет, так що кожна гамета міститиме лише один алель для цієї ознаки. Цей закон поширюється на всі організми, включаючи людину, і є основою генетики Менделя.

9. Якими є основні взаємодії алельних генів?

Алельні гени взаємодіють різними способами. Одним із найпоширеніших є епістаз, який виникає, коли присутність одного гена впливає на експресію іншого гена. Цей тип взаємодії може призвести до різноманітних фенотипів, таких як домінантне придушення, надмірне домінування та недомінування. Крім того, алельні гени можуть взаємодіяти різними способами з точки зору регуляції генів. Наприклад, коли два алелі одного гена присутні в одній особині, вони можуть взаємодіяти, регулюючи експресію генів у феномені, що називається алельними або цис-регуляторними взаємодіями. У деяких випадках алельні гени також можуть взаємодіяти, впливаючи на експресію інших генів у феномені, відомому як трансрегуляторні або трансалельні взаємодії.

10. Чому закони Менделя мають статистичний характер?

Закони спадковості Менделя є статистичними за своєю природою, оскільки вони описують очікуване співвідношення певних ознак, які будуть успадковані від одного покоління до наступного. Ці закони засновані на тому факті, що гени успадковуються незалежно один від одного і що кожен нащадок має рівні шанси успадкувати певний ген від кожного з батьків. Це призводить до передбачуваної статистичної моделі успадкування, яку закони Менделя можуть точно передбачити.