Hibridološka metoda, njezina suština i vrijednost

Za početak, vrijedno je dati definiciju genetike - to je znanost o varijabilnosti i nasljednosti organizama. Osobitost biologije dvadesetog stoljeća - njezin razvoj. Genetika (biologija) proučava zakone varijabilnosti i nasljednosti koji su temelj procesa evolucije ljudske aktivnosti s obzirom na stvaranje novih pasmina životinja (domaćih) i sorti kultiviranih biljaka (to je ustanovio C. Darwin).

Tumačenje nasljednosti i varijabilnosti prema Darwinu

Prema njegovoj izjavi, prvo je određeno svojstvo organizma, koje je presudno u prijenosu njegovih obilježja, obilježja razvoja u sljedeće generacije. Zato su svi pojedinci iste vrste slični. Nasljednost omogućuje biljkama, mikroorganizmima i životinjama očuvanje karakterističnih obilježja pasmine (sorte, vrste) iz generacije u generaciju.

Nasljeđivanje osobina odvija se kroz reprodukciju. U procesu spolne reprodukcije pojavljuju se nove generacije nakon oplodnje. Osnove nasljednosti (materijala) nalaze se u zametnim stanicama. Ako je reprodukcija aseksualna ili vegetativna, tada nova generacija "sazrijeva" ili iz jednostavnih jednoćelijskih spora ili iz složenih višestaničnih formacija. Povezanost generacija u ovim oblicima reprodukcije također se provodi uz pomoć stanica koje imaju materijalnu osnovu promatranog nasljeđa.

Varijabilnost je, jednako kao i nasljednost, svojstvo organizma, ali joj omogućuje da u tijeku individualnog razvoja stekne potpuno nove znakove. Zbog toga se razlikuju pojedinci iste vrste.

Dakle, varijabilnost i nasljednost su suprotne, ali međusobno povezane osobine određenog organizma (zbog nasljednosti osigurana je homogenost vrste, a varijabilnost - njezina heterogenost).

Genetske metode

Kao i svaka druga znanost, genetika (biologija) ima svoje specifične metode istraživanja. Ima ih samo devet, a to su:

1. Genealoške (kroz analizu rodovnica omogućuje određivanje specifičnog tipa nasljeđivanja svojstva: recesivno, ili dominantno, ili autosomno, ili spolno povezano, kao i njegova poli- ili monogenost). Može se koristiti za predviđanje vjerojatnosti ispoljavanja testne osobine u potomaka (prevencija nasljednih bolesti).

2. Twin (proučavanje uzoraka nasljeđivanja osobina u pojedinačnim blizancima). Ova metoda vam omogućuje da odredite nasljednu prirodu određenog svojstva, da utvrdite prodornost alela, da utvrdite stupanj djelotvornosti na tijelu niza vanjskih čimbenika (trening, droge, obrazovanje).

3. Dermatoglifski (proučavanje zupčastih uzoraka na koži dlanova i prstiju i fleksijskih utora prvog). Najčešće se koristi za utvrđivanje očinstva.

4. Populacijsko-statistička (analiza nasljednih obilježja velikih populacijskih skupina unutar jedne ili više generacija). Koristi se za izračunavanje učestalosti manifestacije u populaciji različitih alela gena, kao i genotipova tih alela, te za određivanje stupnja širenja različitih nasljednih osobina, uključujući bolesti.

5. Biokemijska (određena strukturom modificiranog proteina ili njegove količine, prisutnost defektnih enzima ili međuproizvoda procesa metabolizma u takvim izvanstaničnim tekućinama, kao što su krv, urin, znoj itd.). Ovom metodom mogu se dijagnosticirati nasljedni defekti razmjene.

6. Citogenetika (proučavanje normalnog ljudskog kariotipa, dijagnoza nasljednih bolesti koje su povezane s kromosomskim i genomskim mutacijama, proučavanje mutagenih učinaka raznih vrsta kemikalija, insekticida, lijekova, pesticida, itd.).

7. Metoda modeliranja (proučavanje bolesti ljudi u životinja). Osnova je Vavilovljev zakon o homolognim nizovima nasljedne varijabilnosti. Ovom metodom postaje moguće modelirati biološke funkcije, procese, strukture na različitim razinama organizacije organizma: subcelularno, organsko-sistemsko, populacijsko-biocenotičko, molekularno, stanično, organizamsko. Modeliranje vam omogućuje da eksperimentalno proučite mehanizme pojave određenog stanja ili bolesti, način na koji se odvija, ishod i pruža mogućnost utjecaja na njega.

8. Imunološki (proučavanje seruma i drugih bioloških supstrata, koji omogućuje otkrivanje antitijela i antigena). Kod HIV infekcije, hepatitisa, egzotičnih zaraznih bolesti, činjenica otkrivanja protutijela ukazuje na infekciju pacijenta, tj. Ova metoda ima dijagnostičku vrijednost.

9. Hibridološka metoda genetike (proučavanje nasljednosti i varijabilnosti somatske stanice). Osnova je njihova reprodukcija u umjetno stvorenim uvjetima. Ovdje se analiziraju genetski procesi pojedinih stanica, a uzimajući u obzir korisnost genskog materijala, mogu se naknadno koristiti za proučavanje genetskih obrazaca cijelog organizma. Primjena ove metode omogućila nam je točno dijagnosticiranje brojnih nasljednih bolesti u prenatalnom razdoblju.

Navedene su glavne metode genetike. U ovom članku detaljno će se raspravljati samo o posljednjem.

Suština hibridološke metode

Razvio ju je austrijski botaničar i biolog Gregor Mendel. Ova metoda vam omogućuje da utvrdite obrasce nasljeđivanja odvojenog skupa značajki u reprodukciji organizama kao što je spol.

Njezina je suština analiza nasljeđivanja po pojedinim autonomnim osobinama koje se prenose na nekoliko generacija, te točan kvantitativni prikaz nasljeđivanja svih alternativnih osobina i prirode potomstva svakog pojedinog hibrida. To je temelj moderne genetike.

Prvi zakon Gregora Mendela

Eksperimentirao je s takvom samooprašujućom biljkom iz obitelji mahunarki, poput graška. Za eksperiment, Mendel Gregor odabrao je svoje žuto i zeleno sjeme. Zbog činjenice da se grašak reproducira samooprašivanjem, varijabilnost boje nije promatrana u granicama jedne sorte. Uzimajući u obzir ovo svojstvo, Mendel Gregor proizveo je umjetno oprašivanje eksperimentalne biljke križanjem sorti čiji se sjemenke razlikuju u boji.

Na kraju eksperimenta otkriveno je da sorta matične biljke nema temeljnu ulogu. Biljni hibridi (sjemenke dobivene križanjem) prve generacije (F1) imali su izuzetno žutu boju. To je pokazalo da se u njima pojavio samo jedan znak (nema drugog roditeljskog znaka). S tim u vezi biološki nepotpisani znakovi kod hibrida prve generacije biološki su opisani kao recesivni, a oni koji su se pojavili dominantni (žuta boja sjemena dominirala je zelenom).

Mendel je otkrio takozvanu uniformnost bojanja hibrida prve generacije (oni su imali identičnu boju).

Drugi zakon Gregora Mendela

Među hibridima su i žuto i zeleno sjeme (6022 komada žutih, 2001 komada zelene boje, odnosno ¾ svih hibrida imalo je žutu boju). Tako je omjer dominantnog i recesivnog svojstva - 3: 1. Ovaj fenomen Mendel je nazvao dijeljenjem znakova.

Prednosti dotične metode

Što se tiče sličnosti roditelja i potomaka, kao i prirode stalno mijenjajućih promjena, zabrinjavale su mnoge generacije. Prvi je počeo učiti naslijeđe koje je već spomenuo ranije poznati istraživač G. Mendel. On je bio taj koji je mogao opisati značajne zakone nasljedstva. Biolog je otkrio da su znakovi organizama uspostavljeni diskretnim nasljednim čimbenicima. Njegov rad je bio prepoznatljiv po matematičkoj preciznosti, ali je ipak nepoznat 35 godina.

Novo otkriveno zakoni mendela postao je poticaj za brzi razvoj znanosti u području nasljednosti, varijabilnosti organizama, što se nazvalo "genetikom". U tom smislu, primitivne jedinice nasljednosti, koje se nalaze u kromosomima, nazivaju se "gen". Svaki pojedinac kodira samo jedan lanac (polipeptid). Kombinacije jednog gena nazivaju se aleli. U procesu spolne reprodukcije, haploidna stanica, gameta, sadrži samo jednu varijaciju genoma (u prvom alelu svakog pojedinačnog gena). Ima drugi set kromosoma (2 alela svakog pojedinačnog gena).

Hibridološka metoda proučavanja nasljednosti ima važne značajke: promatranje se odvija na nasljeđivanju kontrastnih (alternativnih, međusobno isključivih) značajki. Na primjer, rast biljke: visoke i nisko.

Druga značajka je točan kvantitativni prikaz parova alternativnih osobina u nizu generacija. Upravo je matematička obrada podataka omogućila istraživaču da odredi kvantitativne zakone o prijenosu analiziranih obilježja. Kao što smo već spomenuli, razmatrana hibridna metoda bila je osnova moderne genetike. Zatim opisujemo njegove značajke.

Hibridološka metoda proučavanja nasljednosti: posebnosti

Tri su:

1. Pažljiv odabir roditelja koji bi se trebao razlikovati u 1., 2., 3., itd. Parovima alternativnih (kontrastnih) stabilnih značajki.
2. Strogo (točno) kvantitativno računovodstvo uzoraka nasljeđivanja karaktera među hibridima.
3. Pojedinačna procjena svakog potomstva (od 2 roditelja) u nizu generacija.

Genetički simboli

Ovo je popis uvjetnih pojmova i naziva koji se koriste u određenoj grani znanosti, u ovom slučaju genetika. Temelje ove simbolike postavili su svi isti G. Mendel (slovni simboli koji označavaju znakove).

Dominantni znakovi - velika slova latinica (A, B, itd.), I recesivno - mala slova (a, b, itd.). Zapravo, Mendelova simbolika slova je algebarski oblik predstavljanja njegovih zakona koji se odnose na nasljeđivanje znakova.

Ova simbolika prikazana je u donjoj tablici.

Tehnike druge generacije

Oni su sljedeći:

1. Metoda s Pannetovom rešetkom (dvodimenzionalna tablica namijenjena utvrđivanju kompatibilnosti alela koji potječu iz genotipova roditelja i povezani su u procesu spajanja roditeljskih i majčinskih gameta). Ovu mrežu predložio je engleski biolog Reginald Krandell Pannet 1906. godine.

Da bi se dobile različite kombinacije gameta i naknadne analize fenotipa i genotipova, formira se tablica. Vertikalno (u njegovim crtama) najčešće se stavljaju sorte ženskih spolnih stanica zajedno s njihovim vjerojatnostima, a horizontalno (u njegovim stupovima) sorte muških gameta i njihove vjerojatnosti. Dobivene vrijednosti na sjecištu stupova i redova, zajedno s umnoženim vjerojatnostima gameta, fiksiraju sve genotipove, njihove vjerojatnosti pojave.

2. Dihotomijska metoda (1: 2: 1 cijepanje se primjenjuje prema genotipu u situaciji monoibridnog križanja heterozigota za gen B i gen A).

3. Matematička metoda (algebarska) je najpogodnija. Temelji se na činjenici da je vjerojatnost pojave bilo kojeg genotipa (u uvjetima monoibridnog križanja) proizvod vjerojatnosti nastajanja gameta koje sudjeluju u gnojidbi.

Treći zakon Gregora Mendela

Kao rezultat križanja pojedinaca koji se razlikuju u nekoliko alternativnih parova osobina, njihovi geni i pripadajuća svojstva nasljeđuju se međusobno neovisno i također se kombiniraju u različitim kombinacijama.

Mendel je primijenio hibridološku metodu proučavanja nasljednosti u okviru dihibridnog prijelaza na homozigotne biljke graška, koje su se odjednom razlikovale kroz 2 para znakova. Kao što je ranije spomenuto, jedna biljka imala je glatko žuto sjeme, a druga je imala zeleno naborano sjeme.

Kao što se sjećam, svi hibridi prve generacije ispali su žuti i glatki. Tako se ispostavilo da je ova boja dominantna s obzirom na zelenu boju, a glatki oblik dominirao je nad naboranim.

Ako su alelovi žute boje označeni kao A, a zeleni, glatki oblik B, a naborani b, onda su geni koji su ključni za razvoj različitih parova znakova nazvani nelealnim i konvencionalno označeni latiničnim slovima. Polazeći od toga, roditeljske biljke posjeduju genotipove aa bb i AA BB, a genotip odgovarajućih F1 hibrida će tada biti Aa Bb (diheterozigotni).

Hibridološka metoda analize nasljednosti u odnosu na drugu generaciju očituje se u sljedećem: nakon procesa samooplodnje, F1 hibridi (prema zakonu cijepanja) ponovno se pojavljuju u zelenom naboranom sjemenu. Kada je uočena takva kombinacija znakova, kao 101 kopija žutog naboranog sjemena, 315 - glatka žuta, 32 - naborana zelena.

Hibridološka analiza također se koristi za određivanje ponašanja svakog para alela unutar potomstva digesozigota. U tu svrhu preporučljivo je voditi odvojeno računovodstvo za svaki par znakova: po boji i obliku sjemena. Među 556 sjemena, biolog je dobio 133. naborani, 433 kom. glatko kao i 140 kom. zeleno sjeme i 416 kom. žuta. Prema tome, omjer recesivnih i dominantnih oblika za svaki pojedini par znakova označava monohibridni oblik cijepanja fenotipa 3: 1. Na temelju toga, hibridno cijepanje je dva monoibridna razdvajanja koja se neovisno javljaju (čini se da se međusobno preklapaju).

Rezultat promatranja: pojedinačni alternativni parovi relevantnih obilježja samostalno se ponašaju u okviru nasljeđivanja - treći zakon Gregora Mendela.

Fiziološki uvjeti za primjenu zakona Gregora Mendela

Oni su sljedeći:

1. Hibridološka metoda (križanje) provodi se na diploidnoj razini.
2. Ne bi trebalo biti povezivanja (različiti geni moraju biti smješteni u nehomologne kromosome).
3. Hibridološka metoda. Proučavani organizmi moraju imati nesmetan proces mejoze i, kao rezultat toga, vjerojatna formacija gameta različitih tipova je jednaka.
4. Muške i ženske zametne stanice svih vrsta moraju istodobno sazrijevati, što osigurava njihovu vjerojatnu ekvivalentnu vezu u procesu gnojidbe.
5. Hibridološka metoda treba se odvijati u odsutnosti selektivnosti procesa gnojidbe s gametama svih postojećih tipova.
6. Potrebno je osigurati jednako vjerojatan opstanak ženskih i muških gameta svih mogućih tipova.
7. U procesu preživljavanja različitih genotipova zigota potrebno je spriječiti selektivnost.
8. Vrijedno je slijediti ekvivalentnu vjerojatnost preživljavanja odraslih predstavnika organizama.
9. Eksperimenti se nužno moraju provoditi u uvjetima koji ne ometaju normalan razvoj ispitivanih svojstava.
10. U pokusu je potrebno osigurati proizvodnju relativno velikog broja pojedinaca.

Naposljetku, vrijedi napomenuti da su metode genetike brojne, ali je središnje mjesto dano specifično hibridologiji. Njezina je bit hibridizacija (križanje) organizama koji se razlikuju u prvom ili više znakova, te naknadna analiza potomstva. Hibridološka metoda Mendela omogućuje analizu uzoraka varijabilnosti i nasljeđivanja pojedinih svojstava i karakteristika tijela tijekom spolne reprodukcije, gena, njihove kombinacije.