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

§ 37. Сучасні молекулярно-генетичні методи досліджень спадковості людини

Пригадайте!

Що таке спадковість і мінливість?

Спадковість — це міра варіативності ознаки чи характеристики, яка зумовлена генетичними факторами. Мінливість — це кількість варіацій у значеннях ознаки чи характеристики. Мінливість може бути викликана як генетичними факторами, так і факторами середовища. Спадковість можна виразити у відсотках, і це вказує на відсоток мінливості ознаки або характеристики, яка зумовлена генетичними факторами. Наприклад, ознака може мати спадковість на 50%, що означає, що 50% варіацій цієї ознаки зумовлено генетичними факторами, тоді як інші 50% зумовлені факторами середовища.

Поміркуйте!

Елементом сучасного дизайну житла досить часто стають генопортрети (зображення ДНК) мешканців, за допомогою яких підкреслюють особливості стилю оформлення. Що є основою неповторності таких портретів і чому вони індивідуальні?

Генні портрети, також відомі як зображення ДНК, унікальні тим, що вони засновані на генетичному коді людини. Вони індивідуальні, оскільки немає двох людей з однаковим генетичним кодом, тобто кожен генний портрет унікальний для окремої людини. Генні портрети можна використовувати для підкреслення особливостей того чи іншого дизайнерського стилю, оскільки вони підкреслюють індивідуальність і неповторність особистості. Зображення створюються шляхом виділення послідовності ДНК особи та використання її для створення унікального шаблону, який відображає генетичну інформацію особи. Це дозволяє дизайнеру створити генний портрет, який відображає особистість та унікальність особистості, а також включає риси обраного стилю дизайну.

ДІЯЛЬНІСТЬ

Метод «генетичних відбитків пальців», або фінгерпринтинг (від англ. fingerprinting – зняття відбитків пальців) – метод розрізнення індивідуумів за допомогою використання зразків їхніх ДНК. Перший варіант методу був розроблений А. Джеффресом у Лестерському університеті в 1985 р. «Золотим стандартом» на сьогодні вважається дослідження індивідуальності людини за допомогою поліморфних генетичних маркерів. Поясніть перспективи застосування генетичних маркерів на практиці.

Використання генетичних маркерів, або відбитків пальців, має широкий спектр застосування на практиці. Його можна використовувати для ідентифікації осіб, визначення батьківства чи материнства, визначення спорідненості осіб і виявлення генетичних захворювань і розладів. Він також може бути використаний у кримінальних розслідуваннях, для ідентифікації жертв стихійних лих і для прив’язки підозрюваних до злочинів. Крім того, генетичні відбитки пальців можна використовувати у вивченні еволюції та популяційної генетики, для визначення спорідненості різних видів і для вивчення моделей міграції людських популяцій. Ці програми демонструють численні можливості та потенціал використання генетичних маркерів на практиці, що робить їх цінним і універсальним інструментом у багатьох різних сферах.

СТАВЛЕННЯ

Фредерік Сенгер (1918–2013) – британський біохімік, двічі лауреат Нобелівської премії з хімії (в 1958 р. «за встановлення структур білків, особливо інсуліну» і 1980 р. – «за внесок щодо визначення послідовності основ у нуклеїнових кислотах»). У 1977 р. запропонував метод розкодування первинної структури ДНК, заснований на ферментативному синтезі високорадіоактивної комплементарної послідовності ДНК на однонитковій ДНК, що досліджується, як на матриці. Назвіть цей метод та оцініть його значення для медицини й дослідження спадковості людини.

Фредерік Сенгер запропонував метод секвенування Сенгера для розшифровки первинної структури ДНК. Цей метод використовує ферментативний синтез високорадіоактивної комплементарної послідовності ДНК на одноланцюговій ДНК, яка потім використовується як матриця. Цей метод був революційним на той час і був першим методом, який дозволив секвенувати ДНК. Метод секвенування Сенгера має велике значення як для медицини, так і для вивчення спадковості людини. Це дозволило вченим секвенувати весь геном людини та виявити генетичні варіації між окремими особами, що важливо для вивчення людської спадковості. Крім того, це дозволило дослідникам ідентифікувати гени, пов’язані з певними захворюваннями, і розробити цільове лікування цих захворювань. Загалом метод секвенування Сенгера дуже вплинув на розвиток нашого розуміння геному людини та мав значний вплив як на медицину, так і на дослідження спадковості людини.

РЕЗУЛЬТАТ

1. Що таке молекулярна генетика?

Молекулярна генетика вивчає гени та способи, за допомогою яких їхні РНК і білкові продукти працюють разом, створюючи клітини та організми. Це підгалузь біології, яка розглядає те, як відмінності в структурах або експресії молекул ДНК проявляються як варіації серед індивідів. Молекулярна генетика також включає методи, що використовуються для вивчення та маніпулювання генами, такі як генна інженерія та технологія рекомбінантної ДНК.

2. Назвіть основні галузі застосування досягнень молекулярної генетики.

Основні галузі застосування досягнень молекулярної генетики включають біохімію та молекулярну біологію, клітинну біологію, еволюцію, екологію та біорізноманіття, генетику та геноміку, біологію людини, генну інженерію, технологію рекомбінантних ДНК, медичні дослідження та діагностику. Молекулярна генетика використовувалася для вивчення та маніпулювання генами, розуміння та діагностики захворювань, а також розробки методів лікування, ліків і вакцин. Крім того, молекулярна генетика також широко використовується в сільському господарстві для створення культур із бажаними властивостями та в судовій медицині для цілей ідентифікації.

3. Що таке молекулярно-генетичні методи?

Молекулярно-генетичні методи — це методи, які використовуються для вивчення та маніпулювання генами. Ці методи можна використовувати для вивчення структури та функції генів, а також для ідентифікації та діагностики захворювань. Загальні молекулярно-генетичні методи включають аналіз мутацій, клонування ДНК, секвенування ДНК і відбитки пальців ДНК. Молекулярно-генетичні методи також можна використовувати для створення генетично модифікованих організмів, таких як рослини та тварини, або для розробки нових методів лікування та терапії захворювань.

4. Назвіть сучасні молекулярно-генетичні методи дослідження спадковості.

Сучасні молекулярно-генетичні методи вивчення спадковості включають секвенування ДНК, клонування ДНК, мутаційний аналіз, ДНК-фінгерпринтинг і генну інженерію. Ці методи використовуються для вивчення структури та функції генів, ідентифікації та діагностики захворювань, а також розробки методів лікування, ліків і вакцин. Крім того, молекулярна генетика також використовується в сільському господарстві для створення сільськогосподарських культур із бажаними властивостями та в криміналістиці для цілей ідентифікації.

5. Що таке секвенування?

Секвенування — це техніка, яка використовується для аналізу порядку нуклеотидів у ланцюзі ДНК або РНК. Він використовується для визначення структури та функції генів, а також для виявлення генетичних захворювань і мутацій. Секвенування також можна використовувати для створення карт геномів, які можна використовувати для ідентифікації потенційних генів, що викликають захворювання, і для вивчення еволюційних зв’язків між організмами.

6. Що таке генетичні маркери?

Генетичні маркери — це послідовності ДНК, які можна використовувати для розрізнення різних форм гена або ідентифікації конкретного гена. Вони часто використовуються в молекулярній біології та генетиці для пошуку та аналізу цікавого гена. Загальні генетичні маркери включають однонуклеотидні поліморфізми (SNP), які є варіаціями в одному нуклеотиді в гені, і поліморфізми довжини рестрикційних фрагментів (RFLP), які є варіаціями довжини фрагмента ДНК. Генетичні маркери також можна використовувати для вивчення успадкування ознаки, ідентифікації осіб із ризиком певного захворювання або для визначення джерела певного типу їжі.

7. Що є предметом досліджень молекулярної генетики?

Предметом молекулярно-генетичних досліджень є вивчення генів і пов’язаних з ними молекул, таких як ДНК і РНК. Молекулярно-генетичні дослідження включають вивчення структури та функції генів, а також того, як вони регулюються, успадковуються та експресуються. Ці дослідження можна використовувати для діагностики та лікування генетичних захворювань, розробки нових методів лікування та терапії та створення генетично модифікованих організмів. Крім того, молекулярно-генетичні дослідження можна використовувати для розуміння еволюції та біорізноманіття організмів, ідентифікації та діагностики захворювань, а також для розробки ліків і вакцин.

8. Які особливості молекулярно-генетичних досліджень спадковості?

Молекулярно-генетичні дослідження спадковості включають використання генетичних маркерів, таких як послідовності ДНК, для вивчення структури та функції генів, а також моделей успадкування. Ці дослідження можуть бути використані для ідентифікації та діагностики генетичних захворювань, а також для створення генетично модифікованих організмів або для розробки методів лікування та терапії захворювань. Крім того, молекулярно-генетичні дослідження можуть бути використані для вивчення еволюційних зв’язків між організмами, щоб відстежити джерело певного типу їжі або ідентифікувати осіб, яким загрожує певне захворювання.

9. Яке значення найпоширеніших молекулярно-генетичних методів?

Найпоширеніші молекулярно-генетичні методи використовуються для вивчення структури та функціонування генів, ідентифікації та діагностики захворювань, розробки методів лікування, ліків і вакцин, а також створення генетично модифікованих організмів. Ці методи також використовуються для вивчення успадкування ознаки, відстеження джерела певного виду їжі та ідентифікації осіб, які мають ризик певного захворювання. Крім того, методи молекулярної генетики можна використовувати для розуміння еволюційних зв’язків між організмами, що може допомогти нам отримати уявлення про біорізноманіття життя на Землі.

10. Поясніть застосування генетичних маркерів.

Генетичні маркери — це послідовності ДНК, які можна використовувати для розрізнення різних форм гена або ідентифікації конкретного гена. Вони часто використовуються в молекулярній біології та генетиці для пошуку та аналізу цікавого гена. Загальні генетичні маркери включають поліморфізм одного нуклеотиду (SNP), який є варіаціями в одному нуклеотиді в гені, і поліморфізм довжини фрагмента рестрикції (RFLP), який є варіацією довжини фрагмента ДНК. Генетичні маркери також можна використовувати для вивчення успадкування ознаки, ідентифікації осіб із ризиком певного захворювання або для визначення джерела певного типу їжі. Їх також можна використовувати для вивчення еволюційних зв’язків між організмами, для виявлення функцій і взаємодії генів, а також для ідентифікації та діагностики генетичних захворювань.