Hybridologická metoda, její podstata a hodnota

Za prvé, stojí za to dát definici genetiky - to je věda variability a dědičnosti organismů. Charakteristický rys biologie dvacátého století - jeho vývoj. Genetika (biologie) studuje zákony proměnlivosti a dědičnosti, které jsou základem procesu vývoje lidské činnosti, pokud jde o vytvoření nových plemen zvířat (domácích) a odrůd pěstovaných rostlin (toto stanovil C. Darwin).

Interpretace dědičnosti a variability podle Darwina

Podle jeho vyjádření je první skutečnou vlastností organismu, která je rozhodující pro přenos jeho charakteristik, charakteristiky vývoje pro následující generace. Proto jsou všichni jedinci stejného druhu podobní. Dědičnost umožňuje rostlinám, mikroorganizmům a zvířatům zachovat charakteristiky plemene (odrůda, druh) od generace k generaci.

Dědičnost vlastností probíhá reprodukcí. V procesu sexuální reprodukce se po oplodnění objevují nová generace. Základy dědičnosti (materiálu) jsou v zárodečných buňkách. Pokud je reprodukce asexuální nebo vegetativní, pak nová generace "dozrává" buď z jednoduchých jednobuněčných spór, nebo z komplexních mnohobuněčných formací. Spojení generací v těchto formách reprodukce se provádí také pomocí buněk, které mají materiální základ pro zvažovanou dědičnost.

Variabilita je, stejně jako dědičnost, vlastností organismu, ale umožňuje mu získat zcela nové znaky v průběhu individuálního vývoje. Je to proto, že se liší jednotlivci stejného druhu.

Variabilita a dědičnost jsou tedy opačné, ale vzájemně propojené vlastnosti určitého organismu (díky dědičnosti, homogenitě druhu jsou zajištěny a variabilitou - jeho heterogenitou).

Genetické metody

Jako každá jiná věda má genetika (biologie) své vlastní specifické metody výzkumu. Existuje pouze devět z nich, a to:

1. Genealogický (pomocí analýzy rodokmen umožňuje určit typ specifického dědičnosti znaku: recesivní, dominantní nebo autosomální nebo sexuálně propojený, stejně jako jeho poly- nebo monogenita). Lze jej použít k předpovídání pravděpodobnosti projevu testovacího znaku u potomků (prevence dědičných onemocnění).

2. Twin (studium vzoru dědičnosti vlastností u dvojčat, dvojčat). Tato metoda vám umožní zjistit dědičnost určité vlastnosti, zjistit průnik alely, určit stupeň efektivity těla řady vnějších faktorů (trénink, drogy, vzdělávání).

3. Dermatoglyfická (studie ostružinových vzorů na kůži dlaní a prstů a ohybových drážkách první). Nejčastěji se používá k založení otcovství.

4. Populační statistika (analýza dědičných charakteristik velkých skupin obyvatelstva v jedné nebo několika generacích). Používá se k výpočtu frekvence manifestace v populaci různých alel genu, stejně jako genotypů těchto alel a ke stanovení stupně šíření různých dědičných znaků, včetně onemocnění.

5. Biochemická (určená strukturou modifikovaného proteinu nebo jeho množství, přítomností vadných enzymů nebo meziproduktů procesu metabolismu v takových extracelulárních tekutinách, jako je například krev, moč, pot, atd.). Pomocí této metody mohou být diagnostikovány dědičné vady výměny.

6. Cytogenetika (studium normálního lidského karyotypu, diagnostika dědičných onemocnění spojených s chromozomálními a genomovými mutacemi, studium mutagenních účinků různých druhů chemických látek, insekticidy, drogy, pesticidy atd.).

7. Modelovací metoda (studium onemocnění lidí u zvířat). Základem je zákon Vavilov o homologní řadě dědičných variability. Prostřednictvím této metody je možné modelovat biologické funkce, procesy, struktury na různých úrovních organizace organismu: subcelulární, orgánově-systémové, populační-biocenotické, molekulární, buněčné, organické. Modelování umožňuje experimentálně studovat mechanismy výskytu určitého stavu nebo nemoci, způsob, jakým postupuje, jeho výsledek, a zároveň poskytuje příležitost ovlivnit to.

8. Imunologická (studie séra a dalších biologických substrátů, která umožňuje detekovat protilátky a antigeny). U infekce HIV, hepatitidy, exotických infekčních onemocnění, zjištění protilátek naznačuje infekci pacienta, to znamená, že tato metoda má diagnostickou hodnotu.

9. Hybridologická metoda genetiky (studium dědičnosti a variability somatické buňky). Základem je jejich reprodukce v uměle vytvořených podmínkách. Zde se analyzují genetické procesy jednotlivých buněk a při zohlednění užitečnosti genového materiálu je možné je následně použít ke studiu genetických vzorků celého organismu. Použití této metody nám umožnilo přesně diagnostikovat řadu dědičných onemocnění v prenatálním období.

Výše uvedené byly hlavní metody genetiky. V tomto článku bude podrobně diskutováno pouze poslední.

Podstata hybridní metody

Vyvinul ji rakouský botanik a biolog Gregor Mendel. Tato metoda vám umožňuje vytvořit vzory dědičnosti samostatné sady prvků v reprodukci organismů, jako je pohlaví.

Jeho podstatou je analýza dědičnosti jednotlivými autonomními znaky, které se přenášejí na několik generací, a přesný kvantitativní popis dědičnosti všech alternativních rysů a povahy potomstva každého jednotlivého hybridu. Je základem moderní genetiky.

První zákon Gregora Mendela

Prováděl experimenty s takovým samolepícím rostlinem z luštěniny, jako hrach. Pro experiment Mendel Gregor vybral své žluté a zelené semeno. Vzhledem k tomu, že hrách se reprodukují samoopylením, není variabilita barev pozorována v rámci jedné odrůdy. S ohledem na tuto vlastnost Mendel Gregor produkoval umělé opylení experimentální rostliny přechodem odrůd, jejichž semena se liší barvou.

Na konci experimentu bylo zjištěno, že rozmanitost mateřské rostliny nehraje zásadní roli. Hybridní rostliny (semena získaná křížením) první generace (F1) měly výjimečně žlutou barvu. To naznačilo, že se v nich objevilo pouze jedno znamení (neexistuje žádný jiný rodičovský znak). V souvislosti s tím biologicky označili biologicky nepodepsané znaky v hybridech 1. generace jako recesivní a ty, které se objevily - dominantní (žlutá barva semen dominovala nad zelenou).

Mendel objevil tzv. Jednotnost barvení hybridů 1. generace (měly stejné barvy).

Druhý zákon Gregora Mendela

Mezi hybridy byly jak žluté, tak zelené semena (6022 kusů žluté, 2001 kusů zeleně, tj. ¾ všech hybridů mělo žlutou barvu). Takže poměr dominantního k recesivnímu rysu - 3: 1. Tento fenomén nazýval Mendel rozštěpovací značky.

Výhoda dané metody

Co se týče podobností rodičů a potomků, stejně jako povaha neustále se vyvíjejících změn, se týkalo mnoha generací. První se začal naučit dědičnost již zmíněného dříve známého badatele G. Mendela. Byl to ten, kdo dokázal načrtnout významné zákony dědičnosti. Biolog odhalil, že znaky organismů jsou vytvořeny diskrétními dědičnými faktory. Jeho práce se vyznačovala matematickou přesností, ale přesto nebyla známá již 35 let.

Nově objevené zákony mendelu se stal impulsem pro rychlý rozvoj vědy v oblasti dědičnosti, variability organismů, která se nazvala "genetika". V tomto ohledu se primitivní jednotky dědičnosti, které se nacházejí v chromozomech, nazývají "gen". Každý jedinec kóduje pouze jeden řetězec (polypeptid). Kombinace jednoho genu se nazývají alely. V procesu sexuální reprodukce haploidní buňka, gaméta, obsahuje pouze jednu variaci genomu (v první alele každého jednotlivého genu). Má 2. sadu chromozomů (2 alely každého jednotlivého genu).

Hybridologická metoda studia dědičnosti má důležité rysy: pozorování probíhá na dědictví kontrastních (alternativních, vzájemně se vylučujících) rysů. Například růst rostliny: vysoké a nízká.

Druhým znakem je přesný kvantitativní popis dvojic alternativních znaků v řadě generací. Jedná se o matematické zpracování dat, které umožnilo výzkumníkovi určit kvantitativní zákony týkající se přenosu analyzovaných prvků. Jak již bylo zmíněno výše, zvažovaná hybridní metoda tvořila základ moderní genetiky. Dále popisujeme jeho vlastnosti.

Hybridologická metoda studia dědičnosti: charakteristické rysy

Existují tři z nich:

1. Opatrný výběr rodičů, který by se měl lišit v párech alternativních (kontrastních) stabilních prvků, 1., 2., 3. atd.
2. Striktní (přesné) kvantitativní účtování vzorků dědičnosti znaků mezi hybridními.
3. Individuální hodnocení každého potomstva (od 2 rodičů) v řadě generací.

Genetické symboly

Jedná se o seznam podmíněných termínů a názvů používaných v konkrétní vědní obor, v tomto případě v genetice. Základy této symboliky byly položeny všemi stejnými G. Mendel (dopisní symboly označující znaky).

Dominantní znaky - velká písmena latinská abeceda (A, B atd.) A recesivní - malá písmena (a, b atd.). Ve skutečnosti je Mendelova dopisová symbolika algebraickou formou reprezentace jeho zákonů týkajících se dědičnosti postav.

Tato symbolika je uvedena v následující tabulce.

Techniky druhé generace

Jsou to následující:

1. Metoda využívající Pannetovou mřížku (dvourozměrná tabulka navržená k prokázání kompatibility alel, které pocházejí z genotypů rodičů a jsou spojeny v procesu sloučení otcovských a mateřských gamet). Tuto síť navrhl anglický biolog Reginald Krandell Pannet v roce 1906.

Za účelem získání různých kombinací gametů a následné analýzy obou fenotypů a genotypů se vytvoří tabulka. Vertikálně (ve svých liniích) jsou nejčastěji umístěny odrůdy ženských gamét společně s jejich pravděpodobnostmi a vodorovně (ve sloupcích) odrůdy samčích gamétů také spolu s jejich pravděpodobnostmi. Získané hodnoty v průsečíku sloupců a řádků, spolu s násobenými pravděpodobnostmi gamét, opravují všechny genotypy a jejich pravděpodobnost výskytu.

2. Dichotomická metoda (rozdělení 1: 2: 1 se aplikuje podle genotypu v situaci monohybridního křížení heterozygotů pro gen B a gen A).

3. Nejvhodnější je matematická metoda (algebraická). Je založen na skutečnosti, že pravděpodobnost výskytu jakéhokoli genotypu (za podmínek monohybridního křížení) je produktem pravděpodobností vzniku gamet, které se účastní oplodnění.

Třetí zákon Gregora Mendela

V důsledku přechodu jednotlivců, kteří se liší v několika alternativních párech znaků, jsou jejich geny a odpovídající znaky zděděny nezávisle na sobě a jsou také kombinovány v různých kombinacích.

Hybridologická metoda studia dědičnosti v rámci dihybridního křížení byla aplikována Mendelem na homozygotní rostliny hrachu, které se hned rozlišovaly přes 2 páry znaků. Jak již bylo zmíněno dříve, jedna rostlina měla hladké žluté semena a další měla zelené vrásčité semena.

Jak si vzpomínám, všechny hybridy první generace se zbarvily do žluté a hladké. Tato barva se tak stala dominantní ve vztahu k zelené a hladký tvar převládal nad vráskami.

Pokud jsou alely žluté barvy označeny jako A, a zelená je a, hladká forma je B a vrásčitá je b, pak jsou geny, které jsou rozhodující pro vývoj různých párů znaků, označovány jako nealkoholické a jsou konvenčně označeny latinkou. Vycházíme z toho, že mateřské rostliny mají genotypy aa bb a AA BB a genotyp příslušných hybridů F1 bude potom Aa Bb (diheterozygózní).

Hybridní metoda analýzy dědičnosti s ohledem na druhou generaci se projevuje následovně: po samočinném opelení se F1 hybridy (podle zákona rozštěpení) znovu objeví zelené vrásčité semena. Když bylo pozorováno takové kombinace znaků, jako 101 kopií žlutých vrásčitých semen, 315 - hladké žluté, 32 - vrásčité zelené.

Hybridologická analýza se také používá k určení chování každé dvojice alel v potomstvu digesozygotů. Za tímto účelem je vhodné provádět oddělený účet pro každý pár znaků: podle barvy a tvaru semen. Mezi 556 semenami bylo 133 získaných biologem. vrásčitá, 433 ks. hladké i 140 ks. zelené semena a 416 ks. žlutá. V důsledku toho poměr recesivních a dominantních forem pro každý jednotlivý pár znaků signalizuje monohybridní štěpení typu fenotypu 3: 1. Na základě toho hybridní dělení představuje dvě nezávisle se vyskytující monohybridní dělení (zdá se, že se navzájem překrývají).

Výsledek pozorování: jednotlivé alternativní páry relevantních vlastností se nezávisle chovají v rámci dědictví - třetího zákona Gregora Mendela.

Fyziologické podmínky pro uplatňování zákonů Gregora Mendela

Jsou to následující:

1. Hybridologická metoda (křížení) se provádí na diploidní úrovni.
2. Nemělo by existovat vazba (různé geny musí být umístěny v nehomologických chromozomech).
3. Hybridologická metoda. Studované organismy musí mít nerušený proces meiózy a v důsledku toho je rovnocenná pravděpodobná tvorba gamet různých typů.
4. Samčí a samičí zárodečné buňky všech druhů se musí zralé současně, což zajistí jejich pravděpodobně rovnocenné spojení v procesu hnojení.
5. Hybridologická metoda by měla pokračovat v absenci selektivity procesu hnojení s gamety všech stávajících typů.
6. Mělo by být zajištěno rovnoměrné přežití samic a samců gamatů všech možných typů.
7. V procesu přežití různých genotypů zygotů je nutné zabránit selektivitě.
8. Stojí za to sledovat ekvivalentní pravděpodobné přežití dospělých zástupců organismů.
9. Pokusy musí být nutně prováděny za podmínek, které nebrání normálnímu vývoji studovaných vlastností.
10. V experimentu je nutné zajistit výrobu relativně velkého počtu osob.

Konečně je třeba poznamenat, že metody genetiky jsou četné, ale ústřední část je věnována specificky hybridologii. Jeho podstatou je hybridizace (přechod) organismů, které se liší prvním nebo několika znaky, a následnou analýzou potomstva. Hybridologická metoda Mendel umožňuje analyzovat vzory variability a dědičnosti jednotlivých vlastností a charakteristik těla během sexuální reprodukce, geny, jejich kombinace.