Лабораторна робота № 1

. Моногібридне та аналізуюче схрещування. Розв'язання задач

Мета: навчитись вирішувати задачі на моногібридне та аналізуюче схрещування.

Матеріал та обладнання: методичні матеріали лекційного курсу з теми «Закони Менделя», приклади задач.

Об’єкт дослідження: моногібридне та аналізуюче схрещування.

Хід роботи: Розглянути методичні матеріали з теми. Встановити особливості моногібридного та аналізуючого схрещування, та правила позначення у схематичному зображенні.

Завдання: Під керівництвом викладача навчитись вирішувати задачі на моногібридне та аналізуюче схрещування. Підготувати відповіді на контрольні запитання.

Теоретичне обґрунтування. При статевому розмноженні нова особина розвивається із зиготи, яка утворюється внаслідок злиття жіночої (яйцеклітини) і чоловічої (сперматозоїда) статевих клітин (гамет). Статеве розмноження властиве представникам усіх видів тварин, рослин і бактеріям.

У генетичному відношенні потомок, що утворюється із зиготи в ядрах клітин свого організму має по одній хромосомі з кожної пари від матері і від батька. Тому у потомків проявляються ознаки обох батьків, або проміжні між батьківськими і материнськими, і навіть нові ознаки, які виникли внаслідок взаємодії генів.

Вивчення закономірностей успадкування ознак при статевому розмноженні має важливе теоретичне і практичне значення. Основні закономірності і закони успадкування протилежних ознак вперше встановив Г. Мендель (1865 р.), який розробив і застосував гібридологічний метод для вивчення закономірностей успадкування протилежних (альтернативних) ознак. Він же вперше використав математику в біологічних дослідженнях та застосував буквову символіку для позначення спадкових задатків (генів).

Застосувавши метод гібридологічного аналізу Г. Мендель встановив такі закономірності успадкування ознак, як: явище домінування або одноманітності першого покоління, розщеплення за фенотипом в другому поколінні моногібридного схрещування при схрещуванні гетерозиготних нащадків першого покоління між собою і явище незалежного комбінування ознак, поклавши в основу цих явищ гіпотезу чистоти гамет (це, відповідно, перший, другий і третій закони Г. Менделя).

Для розуміння гібридологічного методу аналізу закономірностей успадкування ознак при статевому способі розмноження та з’ясування особливостей успадкування ознак при взаємодії генів, зчепленому успадкуванні, успадкуванні ознак зчеплених зі статтю необхідно глибоко вивчити окремі розділи рекомендованої літератури, засвоїти такі питання як фенотип та генотип, алельність генів, знати тип домінування і взаємодії генів, оволодіти методами визначення частот генів в окремих популяціях.

При розв’язанні генетичних задач складають схеми схрещування у відповідності з існуючою в генетиці методикою.

Схрещування – це спаровування двох вихідних батьківських особин, при якому відбувається злиття двох спадково різних статевих клітин або процес запліднення. Потомків, що виникають від схрещування двох генетично різних особин, називають гібридами і позначають буквою F з цифровим індексом, який відповідає порядковому номеру гібридного покоління F₁, F₂. Схрещування буває моно-, ди- або полігібридним, залежно від кількості пар альтернативних спадкових ознак, за якими відрізняються батьківські особини.

Розрізняють такі типи схрещувань: моногібридне, аналізуюче, зворотне (беккрос), кріс-крос, реципрокне тощо. При складанні схеми схрещування батьківські особини позначають латинською літерою P (Parenta - батьки), потім на першому місці записують особину жіночої статі і позначають її знаком ♀ (дзеркало Венери), а чоловічу стать – знаком ♂ (щит і спис Марса). Між ними ставлять знак множення (♀ ♂). Ознаки позначають літерами алфавіту: домінантну ознаку (ген) записують завжди за головгою літерою, а рецисивну (ген) – прописною. Далі на схемі виписують, які можуть утворитись у кожного з батьків гамети виходячи з суті мейозу і позначають стрілками можливі варіанти їх злиття. Потім ставлять літеру F₁ (від лат. fillii - діти) і записують генотипи потомків, засвоївши чітко такі поняття як домінування, рецесивність, алельність, генотип, фенотип.

Складання схем схрещування можна показати на прикладі успадкування чорної та червоної масті у великої рогатої худоби.

Відомо, що у великої рогатої худоби чорна масть є домінуючою ознакою, а червона – рецесивною. Позначимо ген, який детермінує чорну масть, буквою “А”, а ген, який детермінує червону масть - “а”. Припустимо, що бугай гомозиготний чорної масті схрещується з коровами червоної масті. Схема схрещування складається таким чином:

червона масть чорна масть

P ♀ ♂

гамети

F₁

За фенотипом гібриди першого покоління будуть чорної масті, а за генотипом вони будуть гетерозиготними. Отже, в гібридів першого покоління проявилась одна з пари протилежних (альтернативних) ознак – домінантна. Це явище називають домінуванням, або законом одноманітності гібридів першого покоління (перший закон Г. Менделя). Чорна масть, яка проявилась в гібридів першого покоління називається домінуючою ознакою, а червона, яка не проявилась у гібридів першого покоління (F₁) – рецесивною ознакою. Це явище універсальне для тварин, рослин і його називають біологічним законом.

При схрещуванні гібридів першого покоління між собою одержимо наступне:

чорна масть чорна масть

P ♀ х ♂

F₂ ; ; ;

чорна чорна чорна червона

масть масть масть масть

Зі схеми видно, що має місце розщеплення за фенотипом 3 : 1 (¾ з чорною мастю, ¼ з червоною) і за генотипом – 1 : 2 : 1 ( 1АА : 2Аа : 1аа). Це явище називається розщепленням або другим законом Г. Менделя.

Завдання: Під керівництвом викладача розрахувати задачі.

Питання для теоретичної підготовки: 1. Перший закон Менделя. 2. Другий закон Менделя. 3. В якому випадку застосовують аналізуюче схрещування? Наведіть схему. 4. Що таке гомозиготні і гетерозиготні організми? 5. Яке розщеплення за фенотипом спостерігається в F₂ при моногібридному схрещуванні? Яке розщеплення за генотипом спостерігається в F₂ при моногібридному схрещуванні? 6. Які ознаки називаються домінантними, а які рецисивними? 7.Які гени називаються алельними?

Лабораторна робота № 2

Дигібридне схрещування. Розв'язання задач

Мета: навчитись вирішувати задачі на дигібридне схрещування.

Матеріал та обладнання: методичні матеріали лекційного курсу з теми «Закони Менделя», приклади задач.

Об’єкт дослідження: дигібридне схрещування.

Хід роботи: Розглянути методичні матеріали з теми. Встановити особливості дигібридного схрещування та правила позначення у схематичному зображенні.

Теоретичне обґрунтування. Дигібридним називають схрещування особин, які відрізняються між собою за двома парами протилежних або альтернативних ознак.

Розкривши закономірності успадкування однієї пари ознак Г.Мендель схрестив сорт гороху з двома домінантними ознаками – жовтими і гладенькими насінинами з сортом, який мав рецесивні ознаки – зелені і зморшкуваті насінини( А- жовтий горох, а – зелений горох, В – гладенький горох, b – зморшкуватий горох), тобто провів дигібридне схрещування:

жовті гладенькі зелені зморшкуваті

P ♀ ♂

гамети

F₁

Одержані у F₁ гібриди ( ) були жовті і гладкі за фенотипом і дигетерозиготні за генотипом. Отже, із наведеної схеми видно, що при дигібридному схрещуванні у першому поколінні спостерігається одноманітність потомків першого покоління за двома ознаками, тобто підтверджується перший закон Г.Менделя, закон домінування.

Якщо виходити з умови, що вказані пари неалельних генів знаходяться в різних парах гомологічних хромосом, гібридні організми під час мейозу будуть утворювати чотири типи гамет: ; ; ; . Звідси витікає, що при заплідненні можливе утворення 4 4=16 різних комбінацій.

При схрещуванні потомків F₁ між собою в F₂ відбудеться розщеплення за фенотипом 9 : 3 : 3 : 1 і за генотипом – 1 : 2 : 2 : 4 : 1 : 2 : 1 : 2 : 1, тобто буде одержано чотири фенотипові класи і дев’ять типів різних генотипів.

Для полегшення розрахунків можливих комбінацій різних типів гамет Р.Пеннет запропонував робити запис у формі ґратки, яка ввійшла в літературу під назвою ґратка Пеннета і яка дає змогу швидко і безпомилково розрахувати 16 комбінацій гамет і з’ясувати фенотип та генотип майбутніх потомків. Для цього розміщують одні типи гамет горизонтально, а інші вертикально і заповнюють різними комбінаціями різних типів гамет ґратку. Заповнивши відповідні стовпчики ґратки Пеннета, одержимо такі комбінації:

♂ ♀	AB	Ab	aB	ab
AB
Ab
aB
ab

Розглянувши кожен з 16 квадратиків і підрахувавши кількість різних фенотипів і генотипів, одержимо такі результати: жовтих і гладких (АВ) буде ; жовтих і зморшкуватих (Аb) - ; зелених і гладеньких (аB) - ; зелених і зморшкуватих (аb) - . Отже, у гібридів другого покоління з’явилися нові комбінації ознак, яких не було в батьківських особин. Поряд з горохом жовтого кольору і гладким, зеленого кольору і зморшкуватим насінням з’явилися нові комбінації: жовті зморшкуваті і зелені гладкі насінини. На підставі одержаних результатів схрещувань Г.Мендель сформулював третій закон – закон незалежного успадкування генів (незалежного комбінування ознак), що знаходяться в різних парах хромосом, тобто кожна пара генів успадковується незалежно.

За генотипом всі 16 потомків розподілились за такою закономірністю:

– 1, – 2, - 2, - 4, - 1, - 2, - 1, - 2 і - 1, тобто співвідношення буде таким:

1 : 2 : 2 : 4 : 1 : 2 : 1 : 2 : 1.