Біологія завдання та відповіді

8.5. ОСНОВИ ГЕНЕТИКИ ТА СЕЛЕКЦІЇ

8.5.1, . Що являє собою наука генетика? Коли вона виникла?

Генетика — це наука про спадковість і мінливість організмів. Датою народження генетики вважають 1900 рік. Три ботаніки — Г. де Фріз з Голландії, К. Корене з Німеччини та Е. Чермак з Австрії — проводили досліди з гібридизації рослин і наштовхнулись, кожний незалежно від інших, на забуту працю чеського дослідника Г.Менделя "Досліди над рослинними гібридами" (1865 р.) і були вражені: результати, отримані Г. Менделем, були подібні до результатів, які вони дістали самі. Ці дослідники опублікували свої дані, показавши, що ці результати повністю підтвердили висновки Г.Менделя. Назву для молодої науки запропонував у 1906 р. англійський дослідник В. Бетсон, а в 1909 р. датський дослідник В. Іоганзен запропонував такі важливі генетичні поняття, як "ген", "генотип" та "фенотип".

8.5.2. Яка роль Августа Вейсмана в дослідженні явищ спадковості?

Август Вейсман висунув припущення, що в статевих клітинах є особлива речовина — "зародкова плазма" і ототожнював цю речовину з хромосомами ядра. Це дає підставу вважати А. Вейсмана провісником хромосомної теорії спадковості. Спираючись на досліди, А. Вейсман завдав першого серйозного удару по уявленню про можливість успадкування набутих ознак (соматичних змін, які викликаються вправлянням або не вправлянням органів і прямим впливом навколишнього середовища). Він протягом кількох поколінь відрізав мишам хвости, але в таких безхвостих батьків постійно народжувалися хвостаті нащадки.

8.5.3. Яка заслуга Грегора Менделя у вивченні явищ спадковості? Завдяки чому він досяг успіху в своїх дослідженнях?

Грегор Мендель — видатний чеський дослідник, засновник генетики. Він зробив перший крок у вивченні закономірностей спадковості. Ним відкрито закони спадковості, доведено, що ознаки організмів визначаються дискретними (окремими) спадковими факторами. Дані про його досліди опубліковано в 1865 р., але до 1900 р. залишалися невідомими. Відкриттю ним законів спадковості сприяло застосування гібридологічного методу, коли з великої кількості ознак він вичленив одну або кілька і простежив успадкування проявів протилежних станів цих ознак у ряді послідовних поколінь. Характерною рисою дослідів Г. Менделя був точний кількісний облік прояву досліджуваних ознак в усіх особин, що дало йому можливість встановити певні кількісні закономірності (тобто він застосував статистичний метод).

8.5.4. Назвіть авторів таких законів та закономірностей генетики: правило одноманітності гібридів першого покоління; закон гомологічних рядів спадкової мінливості; закон чистоти гамет; закон зчепленого успадкування; закон розщеплення, хромосомна теорія спадковості; закон незалежного комбінування станів ознак; вчення про мутації; теорія про центри походження та різноманітності культурних рослин.

Автором правила одноманітності гібридів першого покоління (закону домінування), закону розщеплення, закону незалежного комбінування станів ознак, закону чистоти гамет є чеський вчений Грегор Мендель. Автором закону зчепленого успадкування та хромосомної теорії спадковості є американський генетик Томас-Хант Морган. Автором вчення про мутації є голландський ботанік Гуго де Фріз, автором закону гомологічних рядів спадкової мінливості та теорії про центри різноманітності й походження культурних рослин — російський генетик та селекціонер Микола Іванович Вавилов.

8.5.5. Що являє собою гібридологічний метод вивчення спадковості?

Гібридологічний метод вивчення спадковості — схрещування батьківських форм, які відрізняються певними станами спадкових ознак. Оскільки нащадків від такого схрещування називають гібридами, то й метод отримав назву гібридологічного. Цей метод, розроблений Грегором Менделем, лежить в основі експериментальної генетики.

8.5.6. Дайте визначення поняттям "фенотип" та "генотип". Як співвідносяться ці поняття?

Генотип — це сукупність спадкової інформації організму, записаної в його генах. Фенотип — це сукупність усіх ознак організму, починаючи із зовнішніх і закінчуючи особливостями будови і функціонування клітин і організмів. Фенотип формується внаслідок взаємодії генотипу організму і умов зовнішнього середовища. Якщо домінування повне, то при однаковому фенотипі особини можуть мати різний генотип. Якщо ж маємо справу з проміжним характером успадкування, то кожний генотип визначатиме свій варіант фенотипу.

8.5.7. Як співвідносяться поняття "генотип" та "каріотип"?

Генотип — це сукупність спадкової інформації організму, записаної в його генах. Гени локалізовані в певних ділянках хромосом. Каріотип — це притаманний кожному виду організмів набір хромосом, який характеризується певною кількістю, розмірами і формою хромосом.

8.5.8. Що являють собою алельні гени?

Алельні гени — це різні стани певного гена, що відповідають за розвиток різних станів певної ознаки. Вони розташовані в ідентичних ділянках гомологічних хромосом. Будь-який диплоїдний організм містить у соматичних клітинах по два алелі кожного гена (у статевих клітинах — лише один алель).

8.5.9. Наведіть приклади якісних і кількісних ознак у різних організмів.

Приклади якісних ознак: забарвлення віночка у квітки, структура поверхні насіння гороху, забарвлення шерсті у тварин, колір очей у людини тощо. Приклади кількісних ознак: кількість пальців кисті в людини, кількість зерен у колосках пшениці, яйценосність кур, молочність корів тощо. Кількісні ознаки можна вивчати вимірюванням та підрахунком. Якісні ознаки проявляються фенотипно, їх неважко виявити.

8.5.10. Які стани ознак називають домінантними, а які рецесивними?

Домінантними називають стани ознак, які проявляються в гібридів першого покоління. Стани ознак, які не проявляються в гібридів першого покоління, називають рецесивними. Явище переважання певного стану ознаки дістало назву домінування.

8.5.11. У якому випадку виділяють домінантні та рецесивні стани ознак: подібність; контрастність; неодночасний прояв; згладженість?

Контрастність, неодночасний прояв.

8.5.12. Які особини називаються гомозиготними, які — гетерозиготними ?

Гомозиготними за даною ознакою називають такі особини, які несуть однакові алелі певного гена, утворюють лише один сорт гамет і тому при самозапиленні або схрещуванні з подібними до себе за набором спадкової інформації особинами не дають в потомстві розщеплення. Гетерозиготними за даною ознакою називаються такі особини, які несуть різні алелі, утворюють різні типи гамет і тому серед їх нащадків спостерігається явище розщеплення (прояв різних станів ознак).

8.5.13. Що являють собою чисті лінії? Як можна отримати чисті лінії?

Чисті лінії — це група особин, отриманих шляхом самозапилення або самозапліднення батьківських організмів. Серед нащадків таких особин не спостерігається розщеплення, оскільки в кожній з чистих ліній особини гомозиготні за багатьма генами.

8.5.14. 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.

8.5.15. 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.

8.5.16. Сформулюйте закон домінування (закон одноманітності гібридів першого покоління).

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

8.5.17. Сформулюйте закон розщеплення.

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.

8.5.18. 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.

8.5.19. 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.

8.5.20. 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:

	А	а
А	АА	Аа
а	Аа	Аа

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.