Короткі відомості з теоретичної частини роботи

Статеві клітини. Статеві клітини виконують функцію передачі спадкової інформації від особин батьківського покоління нащадкам. Порівняно з неста-тевими клітинами вони мають половинний (гаплоїдний) набір хромосом, що забезпечує при їх злитті відтворення в заплідненій яйцеклітині типового для організмів набору хромосом.

Розрізняють два типа статевих клітин: яйцеклітини та сперматозоїди. Яйцеклітини відрізняються від сперматозоїдів більшими розмірами, оскільки здебільшого містять запас поживних речовин, потрібних для розвитку зародка, та можуть бути вкриті різноманітними оболонками.

Сперматозоїди менші за яйцеклітину. Їхня довжина становить від 10 до 800 мкм. Сперматозоїди рухаються за допомогою джгутиків.

Гаметогенез -це процес утворення статевих клітин. Розрізняють овогенез – формування яйцеклітин та сперматогенез – сперматозоїдів.

Нестатеве розмноження організмів відбувається за допомогою окремих нестатевих клітин, їхнім поділом надвоє або багато дочірніх (прокаріоти, най-простіші, одноклітинні гриби та водорості) чи за рахунок утворення спор (багатоклітинні рослини, гриби).

Вегетативне розмноження – на відміну від нестатевого, - це процес розмноження відокремленими від материнського організму багатоклітинними частинами - вегетативними органами.

Статевий процес – це поєднання в одній клітині генетичного матеріалу двох різних особин. Він здійснюється у формі кон’югації або копуляції

Зміст та послідовність виконання завдань

1. Розгляньте під мікроскопом мікропрепарат сперматозоїдів тварин.

2. Порівняйте побачене з малюнком.

3. Зробіть малюнки будови статевих клітин тварин.

4. Ознайомтесь з процесом гаметогенезу.

5. Зробіть схему розвитку сперматозоїдів та яйцеклітин.

6. Заповніть таблицю «Типи розмноження».

Висновок. Чим обумовлені відмінності в будові чоловічих і жіночих статевих клітин?

Контрольні запитання:

1. Які переваги має статеве розмноження?

2. Що таке партеногенез?

3. Що таке гермафродитизм?

ЗАНЯТТЯ № 29

Тема. Основні поняття генетики. Методи генетичних досліджень.

Мета: розглянути основні поняття генетики, предмет і цілі цієї науки, ознайомити студентів з основними методами генетичних досліджень.

Література: Загальна біологія: (підруч. Для учнів 10-11 кл. серед. загальноосвіт. шк.) М. Є. Кучеренко та інш. – К: - Генеза, 2000. – 464 с. § 38.

ПЛАН.

1. Генетика як наука.

2. Основні поняття генетики.

3. Практичне використання генетичних закономірностей.

4. Методи генетичних досліджень.

Генетика – це наука про спадковість та мінливість організмів. В її основу покладено закономірності спадковості, виявлені Г. Менделем під час вивчення різних сортів і гібридів гороху в 1860 роках.

Генетика відносно молода галузь біології. Датою її народження вважають 1900 рік, коли три ботаніки, які проводили досліди по гібридизації рослин – голландець Г. де Фріз, німець К. Корренс та австрієць Е. Чермак, незалежно один від одного повторно відкрили закони Менделя.

Назву «генетика» запропонував англійський учений У. Бетсон у 1906 році.

Ген – дискретна функціональна одиниця спадковості, з допомогою якої відбувається запис, зберігання та передача генетичної інформації в ряді поколінь, певна ділянка молекули ДНК, розташована в певній ділянці (локусі) хромосоми еукаріот.

Гени, які несуть спадкову інформацію про певні ознаки, можуть перебувати у різних станах.

Алель – один з можливих станів гена.

Алельні гени – це гени, що перебувають у різних станах, але займають одне й те саме місце (локус) в гомологічних хромосомах та визначають різні стани певної ознаки.

Алельні гени можуть бути домінантними чи рецесивними.

Домінантна алель – це алель, яка в присутності іншої завжди проявляється у формі кодованої нею стану ознаки.

Рецесивна алель – алель, прояв якої пригнічується домінантною алеллю.

Локус – місце розташування алелей певного гену на хромосомі.

Гомозигота – диплоїдна клітина (особина), гомологічні хромосоми якої мають однакові алелі певного гену.

Гетерозигота – диплоїдна клітина (особина), гомологічні хромосоми якої мають різні алелі певного гена.

Генотип – сукупність усіх генів клітини або організму.

Фенотип – сукупність усіх ознак і властивостей організму, що склалися на основі взаємодії генотипу з умовами зовнішнього середовища.

Спадковість – це властивість живих організмів передавати свої ознаки і особливості онтогенезу потомкам, забезпечуючи спадкоємність поколінь організмів.

Мінливість – здатність живих організмів набувати нових ознак та їхніх станів у процесі індивідуального розвитку.

Генетика як наука виникла внаслідок практичних потреб.

Під час розведення свійських тварин і культурних рослин здавна використо-вувалася гібридизація порід або сортів, які відрізнялися між собою за певними ознаками. Поєднання багаторічних спостережень і потреби підвищення врожайності й ефективності сільського господарства і стало причиною бурхливого розвитку генетики у ХХ столітті.

На вивченні генетичних закономірностей грунтуються технології створення нових і покращення існуючих порід свійських тварин, сортів культурних рослин, а також мікроорганізмів, які використовуються у фармацевтичній промисловості й медицині. Велике значення має генетика для медицини та ветеринарії, оскільки багато хвороб людини і тварин є спадковими та для їх діагностики, лікування й профілактики потрібні генетичні дослідження.

Методи генетичних досліджень. У вирішенні теоретичних і практичних генетичних проблем залежно від рівня організації живої матерії учені застосовують відповідні методи досліджень.

Гібридологічний метод, застосований Г.Менделем, полягає в схрещуванні (гібридизації) організмів, які відрізняються за певними станами однієї чи декількох спадкових ознак. Нащадків від такого схрещування називають гідридами.

Генеалогічний метод полягає у вивченні родоводів організмів. Це дає змогу простежити характер успадкування різних станів певних ознак у ряді поколінь. Він широко використовується у медичній генетиці, селекції.

Популяційно-статистичний метод дає можливість вивчати частоти зустрічальності алелей у популяціях організмів а також генетичну структуру популяцій.

Цитогенетичний метод грунтується на дослідженні особливостей хромосомного набору організмів. Вивчення каріотипу дає змогу виявляти мутації, пов’язані зі зміною як кількості хромосом, так і структури окремих із них.

Біохімічні методи використовують для діагностики спадкових захворювань, пов’язаних із порушенням обміну речовин. За їхньою допомогою виявляють білки, невластиві даному організмові, що свідчить про наявність змінених (мутантних) генів. Відомо понад 500 спадкових захворювань людини, зумовлених такими генами.

ЗАНЯТТЯ № 30

Тема. Закономірності спадковості, встановленні Г.Менделем.

Закони Г. Менделя, їх статистичний характер.

Мета: ознайомити студентів із законами Г. Менделя, розглянути їх статистичний характер і цитологічні основи.

Література: Загальна біологія (Підруч. Для учнів 10-11 кл. серед. загальноосвіт. шк.) М. Є. Кучеренко, та ін. – Генеза, 2000. – 464с.: іл. § 39.

ПЛАН

1. Г.Мендель та його дослідження.

2. Генетичні закони Г. Менделя:

-закон одноманітності гібридів першого покоління (перший закон);

-закон розщеплення ознак (другий закон);

-закон незалежного комбінування станів ознак (третій закон).

Грегор Мендель - чеський дослідник (ботанік), який в свій час вивчав природничі науки. Як більшість ботаніків XIX сторіччя, Менделя цікавили питання як генетична інформація передається у рослин від батьків до нащадків. Г. Мендель проводив багато дослідів по схрещуванню рослин (горох посівний), які дали йому змогу відкрити кількісні закономірності успадкування ознак. У 1865 році Г. Мендель в праці «Досліди над рослинними гібридами» навів результати своїх дослідів. Успіху його роботи сприяв вдалий вибір об’єкта досліджень – гороху посівного. Відомо багато цієї культурної рослини, які відрізняються різними станами певних спадко-вих ознак (забарвленням насіння, квіток, довжиною стебла, поверхнею насіння тощо). Їх життєвий цикл короткий, що дає змогу прослідкувати передачу спадкової інформації потомкам протягом багатьох поколінь. Горох посівний – самозапильна рослина, тому нащадки кожної особини є чистими лініями, оскільки унеможливлюється неконтрольоване перехресне запи-лення.

Таким чином, Г. Мендель застосував гібридологічний метод досліджень. Він чітко визначив умови експерименту: серед різноманітних спадкових ознак виділяв одну (моногібридне схрещування), дві (дигібридне схрещу-вання) чи більшу кількість (полігібридне) і простежував прояв різних станів цих ознак у фенотипах кількох послідовних поколінь. Результати досліджень були обробленні математично, що дало змогу сформулювати закономірності успадкування ознак у вигляді законів.

Перший закон Менделя. Закон одноманітності гібридів першого покоління. Свої дослідження Г.Мендель розпочав з моногібридного схрещування. Моногібридним називається схрещування двох організмів, які відрізняються один від одного за однією парою ознак. Він схрестив дві чисті лінії гороху, що давали насіння жовтого та зеленого кольорів.

Насіння рослин, одержаних від такого схрещування (гібриди першого покоління) виявилося одноманітним –всі жовтого кольору. Тож у фенотипі гібридів першого покоління проявився лише один із двох станів ознаки – домінантний.

Г. Мендель запропонував гени позначити літерами латинського алфавіту. Алелі, які відносяться до однієї пари станів ознаки, позначають однією й тією самою літерою, але домінантний алель – великою, а рецесивний – маленькою. Особину, гомозиготну за домінантним алелем, слід записувати – АА, рецесивним – аа, гетерозиготну – Аа.

Досліди ці схрещування генетики записують у вигляді схем. Батьків позна-чають літерою Р, особини першого покоління - F1, особин другого покоління – F2.

Другий закон Менделя. Закон розщеплення ознак.у подальшому Г. Мендель схрещував гібриди першого покоління між собою. Їх нащадки (гібриди другого покоління) дали насіння і жовтого і зеленого кольору. Ця закономірність дістала назву закону розщеплення: при схрещуванні гібридів першого покоління між собою серед їхніх нащадків спостерігається явище розщеплення станів ознак: у фенотипі чверті гібридів другого покоління проявляється рецесивний, а трьох чвертих – домінантний станознаки.

Розщеплення – це явище прояву обох станів ознаки (рецесивного і домінантного) у другому поколінні гібридів, зумовлене розходженням алельних генів, які їх визначають. Г. Мендель продовжив гібридизацію з наступними поколіннями. Він звернув увагу на те, що із зеленого насіння виростають рослини, які дають тільки зелене насіння (гомозиготи за рецесив--ною ознакою). Із жовтого насіння виростають рослини, які дають як тільки жовте насіння(гомози за домінантною ознакою), так і жовте та зелене (гетерозиготи).

Третій закон Менделя. Закон незалежного комбінування станів ознак. У подальших дослідах Г.Мендель ускладнив умови їх проведення – використав рослини, які відрізнялися різними станами двох чи більшої кількості спадкових ознак. Він схрестив чисті лінії гороху посівного, особини яких відповідно мали гладеньке жовте та зморшкувате зелене насіння. Гібриди першого покоління мали гладеньке жовте насіння.

Серед насіння гібридів другого покоління виявилися чотири фенотипні групи у співвідношеннях: 9:3:3:1. Крім насінин, що мали комбінації станів ознак, притаманні батьківським особинам, з’явилися ще дві групи з новими комбінаціями ознак: жовті зморшкуваті та зелені гладенькі.

Г.Мендель простежив успадкування різних станів кожної ознаки окремо і дійшов висновку, що розщеплення за кожною ознакою відбувається незалежно від інших.

Отже, дигібридне схрещування – це по суті два моногібридних, які ніби накладаються одне на друге, тригібридне – три моногібридних і т. п.

ЗАНЯТТЯ № 31

Тема. Проміжний характер успадкування. Відхилення при розщепленні від типових кількісних співвідношень встановлених Г. Менделем.

Мета: вивчити механізм неповного домінування ознак.

Література: л.1 Загальна біологія (Підручник для учнів 10-11 кл.) / М. Є. Кучеренко. – К.: Генеза 2000. – 464 с.: іл.. §41

ПЛАН

1. Неповне домінування.

2.Аналізуюче схрещування.

3. Летальні гени.

1. Проміжний характер успадкування. У попередньому матеріалі ми виходили з того, що один із алель них генів повністю пригнічує прояв іншого у фенотипі, внаслідок чого у гетерозиготних особин проявляється лише один з двох протилежних станів ознаки. Але є домінантні алелі, які лише частково переважають над рецесивними, тоді гібридна особина за фенотипом подібніша до особини, гомозиготної за домінантною алеллю, однак відрізняються від неї. Це явище дістало назву неповного домінування. У випадках, коли жодна з алелей взагалі не домінує над іншою, спостерігається явище проміжного успадкування. При схрещуванні гомозиготних особин з червоними та білим квітами гібриди першого покоління мали рожеві квіти. Схрещуючи гібриди першого покоління між собою одержали розчеплення за фенотипом у співвідношенні 1:2:1 (чверть червоних, дві чверті- рожевих, чверть – білих).

2. Як відомо, за повного домінування гомозиготні за домінантною алеллю та гетерозиготні особини подібні за фенотипом. Визначити їхній генотип можливо за фенотипом потомків, отриманих від різних типів гібридизацій. Методом перевірки генотипу гібридних особин є аналізуючи схрещування. Його здійснюють між рецесивною та домінантною за фенотипами особинам. Воно ґрунтується на тому, що особини, гомозиготні за рецесивною алеллю, завжди подібні фенотипно та утворюють гамети лише одного сорту. Отже аналізуючи схрещування дає змогу вже в першому поколінні гібридів визначити генотип особини, домінантної за фенотипом.

Якщо особина, генотип якої ми хочемо визначити була гомозиготна за певною ознакою, то розчеплення за фенотипом не буде: всі особини будуть мати генотип Аа. А за умов гетерозиготності – розчеплення відбувається за фенотипом у співвідношенні 1:1

3. Відхилення від очикуваних результатів розщеплення часто пов’язане з фенотипним проявом летальних алелей. Летальні алелі - це такі алелі, які проявляючись у фенотип призводить до смерті особини.

ЗАНЯТТЯ № 32

Тема. Явище зчепленого успадкування. Хромосомна теорія спадковості.

Мета: ознайомити студентів із явищем зчепленого успадкування, його цитологічними основами та значенням для селекційної роботи.

Література: л.1 Загальна біологія: (Підручник для учнів 10-11 кл.) / М. Є. Кучеренко. – К.: Генеза 2000. – 464 с.: іл.. §42

ПЛАН

1. Явище зчепленого успадкування.

2. Досліди Т. Моргана.

3. Хромосомна теорія спадковості.

4. Успадкування, зчеплене зі статтю.

1. Коли ми доводили статистичний характер законів спадковості, встановлених Менделем, то для спрощення припускали, що кожна з хромосом несе лише один ген. Але вчені вже давно встановили, що кількість спадкових ознак організму значно перевищує число хромосом галоїдного набору. Це означає, що в кожній хромосомі розміщено багато генів. Тож разом із ознаками, які успадковуються незалежно, повинні існувати і такі, що успадковуються зчеплено одна з одною, бо вони визначаються генами, розташованими в одній хромосомі. Такі гени утворюють групу зчеплення.

2. Явищезчепленого успадкування Томас Морган встановив у такому досліді. Самців дрозофіли, гомозиготних за домінантними алелями забарвлення тіла (сіре) та формою крил (нормальні), схрестив з самками, гомозиготними за відповідними рецесивними алелями (чорне тіло – недорозвинені крила). Генотипи цих особин позначили відповідно ЕЕХХ та еехх. Усі гідриди першого покоління мали сіре тіло і нормальні крила, тобто були гетерозиготними за обома парами алелей (генотип – ЕеХх). Потім їх схрестили з особинами, гомозиготними, за відповідними рецесивними алелями (аналізуюче схрещування).

Теоретично можна було очікувати такі розщеплення ознак:

- якби гени, які зумовлюють ці ознаки містилися в різних хромосомах і успадковувалися незалежно, то співвідношення було б таким 1:1:1:1;

- якщо б ці гени розміщувалися в одній хромосомі і успадковувалися зчепленно, то співвідношення при розщепленні було б 1:1

насправді 41,5% особин мали сіре тіло і нормальні крила, 41, % чорне тіло і недорозвинені крила, 8,5% - сіре тіло нерозвинені крила, 8,5 % - чорне тіло і нормальні крила. тобто розщеплення наближувалося до 1:1, але разом з цим проявилися всі варіанти фенотипів як при незалежному успадкуванні. На підставі цих даних Т. Морган припустив, що гени, які визначають забарвлен-ня тіла і форму крил розташовані в одній хромосомі, але в процесі мейозу під час утворення гамет гомологічні хромосоми можуть обмінюватися ділянками, тобто має місце явище кросинговеру.

Кросинговер збільшує комбінативну мінливість, сприяючи утворенню нових поєднань алелей. Дослідження кросинговеру дали змогу виявити такі певні закономірності: сила зчеплення між двома генами, розташованими в одній хромосомі, обернено пропорційна відстані між ними. Частота кросинговеру між двома зчепленими генами являє собою відносно сталу величину для кожної конкретної пари генів. На підставі цих закономірностей було зроблено висновок, що гени, розташовані в хромосомі по її довжини один за одним в лінійному порядку.

3. Хромосомна теорія спадковості багато в чому визначила розвиток не тільки генетики, але й усієї біології. За її допомогою з’ясували матеріальну основу законів спадковості, встановлених Г. Менделем, і стало зрозумілим, чому у певних випадках успадкування ознак відхиляється від цих законів.

Основні положення хромосомної теорії спадковості такі:

- гени розташовані в хромосомах; різні хромосоми містять не однакову кількість генів, кожна з негомологічних хромосом має унікальний набір генів;

- гени розташовані в хромосомах у лінійному порядку;

- Кожний ген займає в хромосомі певну ділянку (локус); алельні гени заповнюють однакові локуси гомологічних хромосом;

- Усі гени однієї хромосоми утворюють групу зчеплення, завдяки чому відбувається зчеплене успадкування деяких ознак; сила зчеплення між двома генами обернено пропорційна відстані між ними;

- Зчеплення між генами однієї хромосоми порушується внаслідок кросинговеру, під час якого гомологічні хромосоми обмінюються своїми ділянками;

- Кожен біологічний вид характеризується певним каріотипом.

4. У живих організмів існує кілька способів визначення статі. Стать можуть визначати зовнішні умови (у черва бонелії), поліплоїдність організму (у бджіл і мурах) чи спеціальні статеві хромосоми. Статеві хромосоми називаються гетерохромосомами, а нестатеві хромосоми – аутосомами.

Одна з гетерохромосом паличкоподібної форми (Х- хромосома), інша –гачкоподібної (Y-хромосома). У самок дрозофіл обидві статеві хромосоми однакові (Х-хромосоми), а у самців різні (Х та Y- хромосоми).

Оскільки під час мейозу гомологічні хромосоми розходяться до різних гамет, то в однієї статі виникає лише один тип гамет (гомогаметна стать), в іншої – два, які відрізняються будовою статевих хромосом.(гетерогаметна стать) у багатьох систематичних груп організмів гомогаметною статтю є жіноча, а гетерогаметною – чоловіча (двокрилі комахи, клопи, жуки, більшість риб, ссавці, деякі дводомні рослини).

У людини генотип статі певного індивідума визначають шляхом вивчення клітин, які не діляться. Одна Х-хромосома завжди виявляється в активному стані й має звичайний вигляд. Інша, якщо вона є, перебуває в інактивованому стані у вигляді щільної структури, чку називають тільцем Барра. В нормі в клітинах чоловіків цих тілець немає, а в жінок є лише одне тільце Барра. Завдяки цьому, незважаючи на те що жінки мають дві Х-хромосоми, а чоловіки - тільки одну, експресія генів Х-хромосоми відбувається на одному й тому рівні в обох статей. Y-хромосома людини вважається генетично інертною, бо в ній мало генів. Однак вплив Y-хромосоми на детермінацію статі в людини дуже значний.

Гени, які розташовані у статевих хромосомах, називаються генами, зчепленими зі статтю. Прикладами таких генів є гени забарвлення очей у дрозофіли, гени дальтонізму й гемофілії, гени облисіння.

Міністерство аграрної політики та продовольства України

Ізмаїльський технікум механізації та електрифікації сільського господарства

«Затверджую»

Заступник директора з НР

________

«___» _____ 2013 р.

Інструкційна карта

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: