Хромосомная теория наследственности
1. Гены локализованы в хромосомах. При этом различные хромосомы содержат неодинаковое число генов. Кроме того, набор генов каждой из негомологичных хромосом уникален.
2. Аллельные гены занимают одинаковые локусы в гомологичных хромосомах.
3. Гены расположены в хромосоме в линейной последовательности.
4. Гены одной хромосомы образуют группу сцепления, то есть наследуются преимущественно сцеплено (совместно), благодаря чему происходит сцепленное наследование некоторых признаков. Число групп сцепления равно гаплоидному числу хромосом данного вида (у гомогаметного пола) или больше на 1 (у гетерогаметного пола).
5. Сцепление нарушается в результате кроссинговера, частота которого прямо пропорциональна расстоянию между генами в хромосоме (поэтому сила сцепления находится в обратной зависимости от расстояния между генами).
6. Каждый биологический вид характеризуется определенным набором хромосом — кариотипом.
Генетика пола
Наследование, сцепленное с полом — наследование какого-либо гена, находящегося в половых хромосомах. Наследование признаков, проявляющихся только у особей одного пола, но не определяемых генами, находящимися в половых хромосомах, называется наследованием, ограниченным полом.
Наследованием, сцепленным с X-хромосомой, называют наследование генов в случае, когда мужской пол гетерогаметен и характеризуется наличием Y-хромосомы (XY), а особи женского пола гомогаметны и имеют две X-хромосомы (XX). Таким типом наследования обладают все млекопитающие (в том числе человек), большинство насекомых и пресмыкающихся.
Наследованием, сцепленным с Z-хромосомой, называют наследование генов в случае, когда женский пол гетерогаметен и характеризуется наличием W-хромосомы (ZW), а особи мужского пола гомогаметны и имеют две Z-хромосомы (ZZ). Таким типом наследования обладают все представители класса птиц.
Если аллель сцепленного с полом гена, находящегося в X-хромосоме или Z-хромосоме, является рецессивным, то признак, определяемый этим геном, проявляется у всех особей гетерогаметного пола, которые получили этот аллель вместе с половой хромосомой, и у гомозиготных по этому аллелю особей гомогаметного пола. Это объясняется тем, что вторая половая хромосома (Y или W) у гетерогаметного пола не несет аллелей большинства или всех генов, находящихся в парной хромосоме.
Таким признаком гораздо чаще будут обладать особи гетерогаметного пола. Поэтому заболеваниями, которые вызываются рецессивными аллелями сцепленных с полом генов, гораздо чаще болеют мужчины, а женщины часто являются носителями таких аллелей.
Вопросы для устного отчета:
1. Хромосомная теория наследственности.
2. Генетика пола.
3. Значение генетики для селекции и медицины.
ИНСТРУКЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА
для выполнения практической работы № 2
по дисциплине «Биология»
Тема: Решение генетических задач на сцепленное наследование
Цель занятия: закрепить знания студентов по генетике, выработать навыки решения генетических задач.
Норма времени: 2 часа
Оснащение рабочего места: карточки с задачами по генетике.
Особые правила техники безопасности на рабочем месте:
Правила техники безопасности пользования лабораторным оборудованием, чертежными
инструментами
Содержание работы и последовательность выполнения операций:
1. Получите карточки с задачами по генетике на сцепленное наследование, решите их и оформите решение в тетради.
2. Сделайте вывод.
Практическая работа № 3 Решение генетических задач на взаимодействие генов
Необходимый теоретический минимум:
Организм представляет собой сложную систему, где работа генов связана с их тесным взаимодействием друг с другом.
Неаллельные гены — гены, располагающиеся в разных участках хромосом и кодирующие неодинаковые белки.
Первый тип взаимодействия неаллельных генов — это дополнительное, или комплементарное, взаимодействие. Некоторые признаки в организме развиваются только при дополнительном (комплементарном) взаимодействии неаллельных генов. Например, скрестили растения душистого горошка, имеющего белые цветки, у гибридов первого поколения все цветки имеют пурпурную окраску. Оказывается, что доминантные гены A и B по отдельности не могут обеспечить синтез антоциана, который и придает цветкам пурпурную окраску. И только их совместное присутствие позволяет синтезировать данный пигмент.
Одно из возможных объяснений данного дополнительного (комплементарного) взаимодействия заключается в том, что ген А кодирует синтез одной субъединицы белка, а ген B кодирует другую субъединицу этого же белка. Их совместное присутствие и обеспечивает нормальный синтез белка с четвертичной структурой.
Другой возможный механизм объяснения дополнительного (комплементарного) взаимодействия заключается в том, что один ген (A) отвечает за синтез пропигмента, который предшествует пигменту антоциану. Другой ген (B) кодирует фермент, который превращает пропигмент в полноценный антоциан. Естественно, что совместное присутствие этих генов в клетке и обеспечивает нормальный синтез этого пигмента. Итак, дополнительным называют тип такого взаимодействия, когда для проявления признака необходимо присутствие неаллельных генов A и B. Эти гены называют дополнительными, или комплементарными. Пример комплементарного взаимодействия генов человека — синтез защитного белка интерферона. Его синтез обеспечивается взаимодействием двух неаллельных генов, расположенных на разных хромосомах.
Другой тип неаллельного взаимодействия — эпистаз. Эпистаз — это тип неаллельного взаимодействия, при котором один ген подавляет проявление другого гена, неаллельного ему. Это взаимодействие противоположно комплементарии. Гены, которые подавляют действие других неаллельных генов, называются генами-ингибиторами. Они могут быть как доминантными, так и рецессивными. Поэтому эпистаз может быть как доминантным, так и рецессивным. Приведем пример. Ген W определяет у тыквы белую окраску, а рецессивный ген w подавляет окраску. Ген Y отвечает за желтую окраску, а ген y отвечает за зеленую окраску. При скрещивании тыкв с белыми и зелеными плодами все гибриды будут иметь белые плоды, так как ген W подавляет действие гена Y.
У человека встречаются тяжелые генетические заболевания, связанные с отсутствием какого-либо фермента. Иногда это связано с эпистазом. Когда один ген (ингибитор) подавляет активность или действие другого гена, неаллельного ему, соответствующий фермент не вырабатывается и человек страдает от данного заболевания.
Многие признаки в организме могут быть выражены сильнее или слабее (рост, плодовитость и т.д.). Эти признаки определяются несколькими генами, и их действие суммируется. И чем больше в генотипе доминантных генов из этих пар, тем сильнее будет проявляться признак. Например, красный цвет зерна пшеницы обусловлен доминантными генами из разных аллелей (A1 и A2). Скрестили растение с генотипом a1a1a2a2 (неокрашенные зерна) с A1A1A2A2 (выраженная окраска зерен). A1a1a2a2 — слабоокрашенные зерна, A1A1a2a2 — зерна с более интенсивной окраской и т.д. Биологический смысл этого явления заключается в большей стабильности признака, который кодируется не одним, а несколькими генами. Организм без полимерии был бы неустойчив. Любая мутация или рекомбинация приводила бы к повышению изменчивости, что в большинстве случаев носит неблагоприятный характер.
Как мы уже говорили, многие физиологические особенности человека имеют полигенную природу (рост, вес и даже величина артериального давления). Поэтому, изменяя условия среды, мы сможем обеспечивать профилактику полимерных заболеваний.
Ну и перейдем к последнему типу взаимодействия неаллельных генов — плейотропность. Плейотропность — это зависимость нескольких признаков от одного гена. Еще Мендель обратил внимание на то, что у гороха с красными цветками более темная окраска стебля, чем у гороха с белыми цветками, у которых стебель менее окрашенный.
Вопросы для устного отчета:
1. Наследственные болезни человека, их причины и профилактика.
2. Взаимодействие неаллельных генов.
ИНСТРУКЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА
для выполнения практической работы № 3
по дисциплине «Биология»
Тема: Решение генетических задач на взаимодействие генов.
Цель занятия: закрепить знания студентов по генетике, выработать навыки решения генетических задач.
Норма времени: 2 часа
Оснащение рабочего места: карточки с задачами по генетике.
Особые правила техники безопасности на рабочем месте:
Правила техники безопасности пользования лабораторным оборудованием, чертежными
инструментами
Литература:
Содержание работы и последовательность выполнения операций:
1. Получите карточки с задачами по генетике на сцепленное наследование, решите их и оформите решение в тетради.
2. Сделайте вывод.
Практическая работа № 4 Составление родословных и их анализ
Необходимый теоретический минимум:
Генеалогический метод является основным связующим звеном между теоретической генетикой человека и применением ее достижений в медицинской практике.
Суть этого метода состоит в том, чтобы выяснить родственные связи и проследить наличие нормального или патологического признака среди близких и дальних родственников в данной семье.
Типы наследования у человека (методика определения)
У человека установлены следующие типы наследования:
1. Аутосомно-доминантное наследование (АД).
По аутосомно-доминантному типу наследуются:полидактилия (шестипалость), брахидактилия (короткопалость), ахондроплазия (карликовость), синдром Марфана (паучьи пальцы), ангиоматоз сетчатой оболочки, глаукома, врожденный вывих бедра, глухонемота (некоторые формы), подагра, анемия серповидно-клеточная (АД тип с неполным доминированием) и др.
2. Аутосомно-рецессивное наследование (АР).
По аутосомно-рецессивному типу наследуются многие болезни обмена веществ, среди которых: фенилкетонурия (ФКУ), галактоземия, альбинизм общий, муковисцидоз, акаталазия, алькаптонурия, гидроцефалия, болезнь Вильсона (гепато-церебральная дистрофия), мышечная дистрофия Дюшена (или миопатия), цистинурия болезнь Тея-Сакса и др.
3. Доминантное, сцепленное с Х хромосомой наследование (ХД).
По ХД типу наследуются: фолликулярный кератоз, фосфатемия, коричневая окраска эмали зубов, моторно-сенсорная нейропатия 1 Х-типа (ОМIМ: 302800).
4. Рецессивное, сцепленное с Х хромосомой наследование (ХР).
По ХР типу наследуются: гемофилия, дальтонизм, альбинизм, ангидрозная эктодермальная дисплазия, ангиокератома, ихтиоз врожденный (большинство форм ихтиоза летальны), пигментный ретинит (ХР форма) и др.
5. Сцепленное с Y хромосомой наследование (YН) .
По Y- сцепленному типу наследуются: гипертрихоз
Методика определения типа наследования признака
Аутосомно-доминантный тип наследования (АД)
1.Признак встречается в каждом поколении (наследование по вертикали)
2.Мужчины и женщины болеют с одинаковой частотой
!3. У больных родителей больные дети, т.е. признак должен быть у одного или обоих родителей, только тогда этот признак проявится у детей
4. Высокая частота встречаемости признака на родословной
Аутосомно-рецессивный тип наследования (АР)
При АР типе наследования мутантный ген проявляет свое действие только в гомозиготном состоянии (аа).
1.Заболевание (признак) встречается не в каждом поколении (наследование по горизонтали)
2.Мужчины и женщины болеют с одинаковой частотой
3. Низкая частота встречаемости признака
4. ! У здоровых родителей больные дети
5. У больных родителей все дети больные
Доминантный сцепленный с Х-хромосомой тип наследования
1.Женщины болеют чаще, чем мужчины
2. Признак встречается в каждом поколении
3. Высокая частота встречаемости признака
4. ! Если болен мужчина, все дочери в потомстве обязательно больны
5. Если женщина гомозиготна и больна, все дети в семье будут больны
Рецессивный сцепленный с Х-хромосомой тип наследования признака (ХР)
1.Болеют в основном мужчины
2. Признак встречается не в каждом поколении
3. Низкая частота встречаемости признака
! 4. Перекрестный характер наследования: признак матери наследуют сыновья, признак отца- дочери
Сцепленный с У- хромосомой тип наследования
1.Признак встречается в каждом поколении
2. Болеют только мужчины
3. Признак передается от отца к сыну
Краткая характеристика рассматриваемых наследственных аномалий
Синдактилия
(лат. syndactylia; др.-греч. συν- — вместе, с + δάκτυλος — палец) — врожденный порок, генная наследственная болезнь, проявляющаяся в полном или неполном сращивании пальцев кисти/стопы в результате не наступившего их разъединения в процессе эмбрионального развития. Встречается одинаково часто у мужчин и женщин. Односторонняя синдактилия отмечается примерно 2 раза чаще двусторонней. Нередко сочетается с другими пороками развития. Различают простую и сложную, полную и неполную формы синдактилии. Возможно сращение нескольких пальцев в единый конгломерат, при этом нередко имеются амниотические перетяжки.
Серповидноклеточная анемия
— это наследственная гемоглобинопатия, связанная с таким нарушением строения белка гемоглобина, при котором он приобретает особое кристаллическое строение — так называемый гемоглобин S. Эритроциты, несущие гемоглобин S вместо нормального гемоглобина А, под микроскопом имеют характерную серпообразную форму (форму серпа), за что эта форма гемоглобинопатии и получила название серповидноклеточной анемии. Эритроциты, несущие гемоглобин S, обладают пониженной стойкостью и пониженной кислород-транспортирующей способностью, поэтому у больных с серповидноклеточной анемией повышено разрушение эритроцитов в селезенке, укорочен срок их жизни, повышен гемолиз и часто имеются признаки хронической гипоксии (кислородной недостаточности) или хронического «перераздражения» эритроцитарного ростка костного мозга.
У носителей, гетерозиготных по гену серповидноклеточной анемии, в эритроцитах присутствуют примерно в равных количествах гемоглобин S и гемоглобин А. При этом в нормальных условиях у носителей симптомы практически никогда не возникают, и серповидные эритроциты выявляются случайно при лабораторном исследовании крови. Симптомы у носителей могут появиться при гипоксии (например, при подъеме в горы) или тяжелой дегидратации организма. У гомозигот по гену серповидноклеточной анемии в крови имеются только серповидные эритроциты, несущие гемоглобин S, и болезнь протекает тяжело.
Серповидноклеточная анемия весьма распространена в регионах мира, эндемичных по малярии, причем больные серповидноклеточной анемией обладают повышенной (хотя и не абсолютной) врожденной устойчивостью к заражению различными штаммами малярийного плазмодия. Серповидные эритроциты этих больных также не поддаются заражению малярийным плазмодием в пробирке. Повышенной устойчивостью к малярии обладают и гетерозиготы-носители, которые анемией не болеют (преимущество гетерозигот), что объясняет высокую частоту этого вредного аллеля в африканских популяциях.
Гемофилия
- наследственное заболевание, связанное с нарушением коагуляции (процессом свёртывания крови); при этом заболевании возникают кровоизлияния в суставы, мышцы и внутренние органы, как спонтанные, так и в результате травмы или хирургического вмешательства. При гемофилии резко возрастает опасность гибели пациента от кровоизлияния в мозг и другие жизненно важные органы, даже при незначительной травме. Больные с тяжёлой формой гемофилии подвергаются инвалидизации вследствие частых кровоизлияний в суставы (гемартрозы) и мышечные ткани (гематомы).
Гемофилия появляется из-за изменения одного гена в хромосоме X. Различают три типа гемофилии (A, B, C).
Дефект зубной эмали(дисплазия эмали)
–обусловлен наследственными факторами, которые проявляются нарушением обмена веществ в период формирования матрикса эмали или период ее минерализации, приводящего к гиперминерализации, образуется очень тонкий слой эмали или она вовсе отсутствует. Поэтому зубы бывают меньших размеров, окрашены в серые или коричневые оттенки. По мере роста индивида вследствие отложения со стороны пульповой камеры новых слоев дентина цвет зуба меняется - увеличивается его желтизна. В связи с тем, что дентин откладывается за счет ткани пульпы, ее розовый цвет становится менее выраженным. В результате зубы с возрастом продолжают темнеть. Этот эффект усиливается внедрением красителей из ротовой среды в дентин благодаря его высокой проницаемости. Данное свойство обеспечивается значительной пористостью дентина. Именно эти неправильно текущие процессы являются основой частичного или полного нарушения структуры и минерализации эмали и приводят к целому ряду морфологических дефектов и изменений.
Гипертрихоз (Слайд 15)
(син.: hypertrichosis, волосатость) – избыточное оволосение, возникающее вскоре после рождения или развивающееся в зрелом возрасте. Гипертрихоз может быть местным (локальный) или общим. Гипертрихоз нередко является одним из проявлений эндокринных нарушений (адреногенитальный синдром) или симптомом различных заболеваний и синдромов
ИНСТРУКЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА
для выполнения практической работы № 4
по дисциплине «Биология»
Тема: Составление родословных и их анализ
Цель занятия: освоить способы составления родословных для изучения закономерностей наследственных признаков.
Норма времени: 2 часа
Оснащение рабочего места:
Особые правила техники безопасности на рабочем месте:
Правила техники безопасности пользования лабораторным оборудованием, чертежными
инструментами
Литература:
Содержание работы и последовательность выполнения операций:
1. Изучите условные обозначения и термины:
- женщина - мужчина - больные
- носители или гетерозиготы
- брак - умерли в раннем возрасте
- дети одного возраста
Пробанд – лицо, с которого начинается исследование семьи и составляется родословная.
Сибсы – в генетике человека братья и сёстры, но не гомозиготные близнецы.
2. Рассмотрим пример решения задачи: Составьте родословную семьи со случаем сахарного диабета. Пробанд – больная женщина, ее брат, сестра и родители здоровы. Со стороны отца имеются следующие родственники: больной сахарным диабетом дядя и две здоровые тети. Одна из них имеет трех здоровых детей, вторая – здорового сына. Дедушка и бабушка со стороны отца – здоровы. Сестра бабушки болела сахарным диабетом. Мать пробанда, дядя дедушка и бабушка с материнской стороны здоровы. У дяди два здоровых ребенка. Определите характер наследования болезни и вычислите вероятность рождения больных детей в семье пробанда, если она выйдет замуж за здорового мужчину
3. Определение типа наследования:
1.Аномалия встречается не в каждом поколении.
2. Низкая частота встречаемости: из 20 человек, заболевание отмечено у 3.
3.У здоровых родителей больной ребенок.
На основании сказанного делаем вывод, что данное заболевание наследуется по аутосомно-рецессивному типу.
Тот факт, что у здоровых родителей больной ребенок, свидетельствует о том, что они гетерозиготны по данному признаку, и позволяет определить характер доминирования.
4.
| Дано: А- ген нормы а – ген опред. сах. диабет F1- ? | 1 вариант Р: Г/т ♀ аа × ♂ АА
G: а А F1: Аа - все здоровы | ||
2 вариант Р: Г/т ♀ аа × ♂Аа
G: а А; ; а F1: Аа - 50% - здоровы аа - 50% - больны Ответ: Аутосомно-рецессивный тип наследования; вероятность рождения больных детей либо отсутствует ♂АА , либо 50% (♂Аа). |
3. Решить задачу:
Пробанд болен врожденной катарактой. Он состоит в браке со здоровой женщиной и имеет больную дочь и здорового сына. Отец пробанда болен, а мать здорова и имеет здоровую сестру и здоровых родителей. Дедушка по линии отца болен, а бабушка здорова. Пробанд имеет по линии отца здоровых родных тетю и дядю. Дядя женат на здоровой женщине. У них три здоровых сына. Определите тип наследования признака и вероятность появления в семье дочери пробанда больных внуков, если она выйдет замуж за гетерозиготного по катаракте этого типа мужчину
4. Сделайте вывод.
Лабораторная работа № 10 Выявление мутагенов в окружающей среде и косвенная оценка их возможного влияния на организм
Необходимый теоретический минимум:
Наследственная изменчивость обусловлена возникновением разных типов мутаций и их комбинаций в последующих скрещиваниях.
В каждой достаточно длительно существующей совокупности особей спонтанно и ненаправленно возникают различные мутации, которые в дальнейшем комбинируются более или менее случайно с разными уже имеющимися в совокупности наследственными свойствами.
Изменчивость, обусловленную возникновением мутаций, называют мутационной, а обусловленную дальнейшей рекомбинацией генов в результате скрещивания комбинативной.
Комбинативная изменчивость — изменчивость, которая возникает вследствие рекомбинации генов во время слияния гамет. Основные причины:
· независимое расхождение хромосом во время мейоза;
· случайная встреча половых гамет, а вследствие этого и сочетания хромосом во время оплодотворения;
· рекомбинация генов вследствие кроссинговера.
Мутационная изменчивость — изменчивость, вызванная действием на организм мутагенов, вследствие чего возникают мутации (реорганизация репродуктивных структур клетки). Мутагены бывают физические (радиационное излучение), химические (гербициды) и биологические (вирусы).
Основные положения мутационной теории в 1901—1903 годах разработал Гуго де Фриз:
1. Мутации возникают внезапно, скачкообразно, как дискретные изменения признаков.
2. В отличие от ненаследственных изменений мутации представляют собой качественные изменения, которые передаются из поколения в поколение.
3. Мутации проявляются по-разному и могут быть как полезными, так и вредными, как доминантными, так и рецессивными.
4. Вероятность обнаружения мутаций зависит от числа исследованных особей.
5. Сходные мутации могут возникать повторно.
6. Мутации ненаправленны (спонтанны), то есть мутировать может любой участок хромосомы, вызывая изменения как незначительных, так и жизненно важных признаков.
Почти любое изменение в структуре или количестве хромосом, при котором клетка сохраняет способность к самовоспроизведению, обусловливает наследственное изменение признаков организма. По характеру изменения генома, то есть совокупности генов, заключенных в гаплоидном наборе хромосом, различают генные, хромосомные и геномные мутации.
На наследственной изменчивости основано всё разнообразие индивидуальных различий, которые включают:
· Как резкие качественные различия, не связанные друг с другом переходными формами, так и чисто количественные различия, образующие непрерывные ряды, в которых близкие члены ряда могут отличаться друг от друга сколь угодно мало;
· Как изменения отдельных признаков и свойств (независимая изменчивость), так и взаимосвязанные изменения ряда признаков (коррелятивная изменчивость);
· Как изменения, имеющие приспособительное значение (адаптивная изменчивость), так и изменения «безразличные» или даже снижающие жизнеспособность их носителей (неадаптивная изменчивость).
Вопросы для устного отчета:
1. Наследственная или генотипическая изменчивость.
2. Мутации. Типы мутаций.
3. Мутагенные факторы.
ИНСТРУКЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА
для выполнения лабораторной работы № 10
по дисциплине «Биология»
Тема: Выявление мутагенов в окружающей среде и косвенная оценка их возможного влияния на организм.
Цель занятия: познакомиться с возможными источниками мутагенов в окружающей среде, оценить их влиянии на организм и составить примерные рекомендации по уменьшению влияния мутагенов на организм человека.
Норма времени: 2 часа
Оснащение рабочего места: простой карандаш, линейка, раздаточный материал для выявления мутагенов.
Особые правила техники безопасности на рабочем месте:
Правила техники безопасности пользования лабораторным оборудованием, чертежными
инструментами
Литература:
Содержание работы и последовательность выполнения операций:
1. Прочитайте предложенный текст о различных мутагенах окружающей среды и заполните таблицу
| Мутагенные факторы | Источники мутагенов | Примеры мутагенов в окружающей среде | Наличие данного источника в изучаемом помещении |
| Физические | |||
| Химические | |||
| Биологические |
2. Изучите предложенный раздаточный материал. Сделайте заключение о наличии мутагенов в предложенных образцах и оцените потенциальный вред для вашего организма.
3. Сделайте вывод
Лабораторная работа № 11 Анализ фенотипической изменчивости, построение вариационного ряда и кривой
Необходимый теоретический минимум:
Модификационная (фенотипическая) изменчивость — изменения в организме, связанные с изменением фенотипа вследствие влияния окружающей среды и носящие, в большинстве случаев, адаптивный характер. Генотип при этом не изменяется. В целом современное понятие «адаптивные модификации» соответствует понятию «определенной изменчивости», которое ввел в науку Чарльз Дарвин.
Модификационная изменчивость — это результат не изменений генотипа, а его реакции на условия окружающей среды. При модификационной изменчивости наследственный материал не изменяется, — изменяется проявление генов.
Под действием определенных условий окружающей среды на организм изменяется течение ферментативных реакций (активность ферментов) и может происходить синтез специализированных ферментов, некоторые из которых (МАР-киназа и др.) ответственны за регуляцию транскрипции генов, зависящую от изменений окружающей среды. Таким образом, факторы окружающей среды способны регулировать экспрессию генов, то есть интенсивность выработки ими специфических белков, функции которых отвечают специфическим факторам окружающей среды.
Предел проявления модификационной изменчивости организма при неизменном генотипе — норма реакции. Норма реакции обусловлена генотипом и различается у разных особей данного вида. Фактически норма реакции — спектр возможных уровней экспрессии генов, из которого выбирается уровень экспрессии, наиболее подходящий для данных условий окружающей среды. Норма реакции имеет пределы или границы для каждого биологического вида (нижний и верхний) — например, усиленное кормление приведет к увеличению массы животного, однако она будет находиться в пределах нормы реакции, характерной для данного вида или породы. Норма реакции генетически детерминирована и наследуется. Для разных признаков пределы нормы реакции сильно различаются. Например, широкие пределы нормы реакции имеют величина удоя, продуктивность злаков и многие другие количественные признаки, узкие пределы — интенсивность окраски большинства животных и многие другие качественные признаки.
Тем не менее, для некоторых количественных признаков характерна узкая норма реакции (жирность молока, число пальцев на ногах у морских свинок), а для некоторых качественных признаков — широкая (например, сезонные изменения окраски у многих видов животных северных широт). Кроме того, граница между количественными и качественными признаками иногда весьма условна.
Ранжированное отображение проявления модификационной изменчивости — вариационный ряд — ряд модификационной изменчивости свойства организма, который состоит из отдельных видоизменений, размещенных в порядке увеличения или уменьшения количественного выражения свойства (размеры листка, изменение интенсивности окраски шерсти и т. д.). Единичный показатель соотношения двух факторов в вариационном ряде (например, длина шерсти и интенсивность ее пигментации) называется варианта.
Вариационная кривая
График среднеквадратичного отклонения, исходящий из вариационной кривой «модификационная изменчивость пшеницы»
Графическое отображение проявления модификационной изменчивости — вариационная кривая — отображает как диапазон вариации свойства, так и частоту отдельных вариант.
Вопросы для устного отчета:
1. Модификационная изменчивость.
2. Норма реакции.
ИНСТРУКЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА
для выполнения лабораторной работы № 11
по дисциплине «Биология»
Тема: Анализ фенотипической изменчивости, построение вариационного ряда и кривой
Цель занятия: закрепить знания о фенотипической изменчивости, познакомиться с методикой построения вариационного ряда и вариационной кривой.
Норма времени: 2 часа
Оснащение рабочего места: гербарии листьев, собранных с одного дерева, семена растений, простые карандаши, цветные карандаши, линейки, учебники «Общая биология» для студентов СПО.
Особые правила техники безопасности на рабочем месте:
Правила техники безопасности пользования чертежными инструментами.
Литература: «Общая биология» С. Г. Мамонтов, В. Б. Захаров, М. «Высшая школа»,
2010.
Содержание работы и последовательность выполнения операций:
1. Измерьте размеры каждой листовой пластинки (семени растения) в 50 полученных образцах;
2. На основе полученных данных заполните таблицу:
| Размеры, v, см | Количество, n, шт | V*n |
| общее количество | N= | ∑ |
3. постройте вариационный ряд, расположив листья (семена растений) в порядке возрастания их размеров;
4. постройте вариационную кривую размеров листьев (семян растений). Для этого по оси абсцисс отложите значения отдельных величин - размеры, а по сои ординат - значение, соответствующее частоте встречаемости каждого ранга. К осям абсцисс и ординат поставьте перпендикуляры, соответствующие значениям размеров листьев (семян растений) и частоте встречаемости такого размера;
5. соединив точки пересечения перпендикуляров, получите вариационную кривую;
6. сравните края и центр вариационной кривой, сделайте вывод: с какими размерами (в см.) чаще встречаются листья (семена растений) ;
7. вычислите среднее значение модификационной изменчивости по формуле
М= (∑ (V*n))/N
8. Сделайте вывод
Лабораторная работа № 12 Изучение изменчивости на примере пород домашних животных.
Необходимый теоретический минимум:
Таблица Основные методы селекции
| Методы | Селекция животных | Селекция растений |
| Подбор родительских пар | По хозяйственно ценным признакам и по экстерьеру (совокупности фенотипических признаков) | По месту их происхождения (географически удаленных) или генетически отдаленных (неродственных) |
| Гибридизация: а) неродственная (аутбридинг) | Скрещивание отдаленных пород, отличающихся контрастными признаками, для получения гетерозиготных популяций и проявления гетерозиса. Получается бесплодное потомство | Внутривидовое, межвидовое, межродовое скрещивание, ведущее к гетерозису, для получения гетерозиготных популяций, а также высокой продуктивности |
| б) близкородственная (инбридинг) | Скрещивание между близкими родственниками для получения гомозиготных (чистых) линий с желательными признаками | Самоопыление у перекрестноопыляющихся растений путем искусственного воздействия для получения гомозиготных (чистых) линий |
| Отбор: а) массовый | Не применяется | Применяется в отношении перекрестноопыляющихся растений |
| б) индивидуальный | Применяется жесткий индивидуальный отбор по хозяйственно ценным признакам, выносливости, экстерьеру | Применяется в отношении самоопыляющихся растений, выделяются чистые линии — потомство одной самоопыляющейся особи |
| Метод испытания производителей по потомству | Используют метод искусственного осеменения от лучших самцов-производителей, качества которых проверяют по многочисленному потомству | Не применяется |
| Экспериментальное получение полиплоидов | Не применяется | Применяется в генетике и селекции для получения более продуктивных, урожайных форм |
| ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ МУТАГЕНЕЗ | Применяется для получения исходного материала для селекции высших растений и микроорганизмов |
| ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ИНЖЕНЕРИЯ | Создание новых комбинаций генов в молекуле ДНК имеет большие перспективы в микробиологии для получения лекарственных препаратов |
Селе́кция (лат. selectio — выбирать) — наука о методах создания новых и улучшении существующих пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов, с полезными для человека свойствами. Селекцией называют также отрасль сельского хозяйства, занимающуюся выведением новых сортов и гибридов сельскохозяйственных культур и пород животных.
Вопросы для устного отчета:
1. Генетика – теоретическая основа селекции.
2. Учение Н.И. Вавилова о центрах многообразия и происхождения культурных растений.
3. Основные методы селекции: гибридизация и искусственный отбор.
4. Основные достижения современной селекции культурных растений, домашних животных и микроорганизмов.
5. Биотехнология, ее достижения и перспективы развития.
ИНСТРУКЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА
для выполнения лабораторной работы № 12
по дисциплине «Биология»
Тема: Изучение изменчивости на примере пород домашних животных.
Цель занятия: закрепить знания о наследственности изменчивости и основных методах селекции; наблюдать наследственную изменчивость на примере различных пород домашних животных.
Норма времени: 2 часа
Оснащение рабочего места: фотографии различных пород домашних животных, линейки, карандаши.
Особые правила техники безопасности на рабочем месте:
Правила техники безопасности пользования чертежными инструментами
Литература:
Содержание работы и последовательность выполнения операций:
1. Изучите предложенные иллюстрации пород домашних животных и их диких предков.
2. Сравните внешний вид предложенных животных, выявите наиболее характерные внешние черты. По результатам сравнения заполните таблицу: