Хибридологичен метод, неговата същност и стойност

Да започнем с това, че си струва да се даде определение на генетиката - това е науката за променливостта и наследствеността на организмите. Отличителна черта на биологията на ХХ век - нейното развитие. Генетика (биология) изучава законите на променливостта и наследствеността, които лежат в основата на процеса на еволюция на човешката дейност по отношение на създаването на нови породи животни (домашни) и сортове култивирани растения (това е установено от С. Дарвин).

Тълкуване на наследствеността и променливостта според Дарвин

Според неговото твърдение, първото е определено свойство на организма, което е решаващо в прехвърлянето на неговите характеристики, характеристиките на развитие към следващите поколения. Ето защо всички индивиди от един и същи вид са сходни. Наследствеността позволява на растенията, микроорганизмите и животните да запазят характерните особености на породата (сорт, вид) от поколение на поколение.

Наследяването на черти протича чрез възпроизвеждане. В процеса на половото размножаване след оплождането се появяват нови поколения. Основите на наследствеността (материал) са в зародишните клетки. Ако репродукцията е асексуална или вегетативна, тогава новото поколение „узрява“ или от прости едноклетъчни спори, или от сложни многоклетъчни образувания. Връзката между поколенията в тези форми на възпроизвеждане се извършва и с помощта на клетки, които имат материалната база на разглежданата наследственост.

Променливостта е, както и наследствеността, свойство на организма, но й позволява да придобие напълно нови знаци в хода на индивидуалното развитие. Именно поради това се различават индивиди от един и същи вид.

Така, променливостта и наследствеността са противоположни, но взаимосвързаните свойства на определен организъм (поради наследственост, се осигурява хомогенност на вида, а променливостта - нейната хетерогенност).

Генетични методи

Подобно на всяка друга наука, генетиката (биология) има свои специфични изследователски методи. Има само девет от тях, а именно:

1. Генеалогични (чрез анализ на родословията дава възможност да се определи специфичният тип наследяване на признак: рецесивен или доминиращ, или автозомно, или полово свързан, както и неговата поли- или моногенност). Тя може да се използва за прогнозиране на вероятността от проявата на тестовата характеристика при потомството (предотвратяване на наследствени заболявания).

2. Twin (изследване на моделите на наследяване на черти в единични, близнаци близнаци). Този метод ви позволява да определите наследствения характер на дадена черта, да установите проникването на алела, да определите степента на ефективност върху тялото на редица външни фактори (обучение, наркотици, образование).

3. Дерматоглифични (проучване на печени модели на кожата на дланите и пръстите и флексивни канали на първата). Най-често се използва за установяване на бащинство.

4. Население-статистически (анализ на наследствените характеристики на големи групи от населението в рамките на едно или няколко поколения). Той се използва за изчисляване на честотата на проявата в популацията на различни алели на гена, както и на генотиповете на тези алели, и за определяне на степента на разпространение на различни наследствени черти, включително болести.

5. Биохимична (определена от структурата на модифицирания протеин или неговото количество, наличието на дефектни ензими или междинни продукти от метаболизма в такива извънклетъчни течности, като кръв, урина, пот и др.). Чрез този метод могат да се диагностицират наследствени дефекти на обмен.

6. Цитогенетичен (изследване на нормален човешки кариотип, диагностика на наследствени заболявания, свързани с хромозомни и геномни мутации, изследване на мутагенните ефекти на различни видове химикали, инсектициди, лекарства, пестициди и др.).

7. Метод на моделиране (изследване на човешки заболявания при животни). Основата е законът на Вавилов относно хомоложните серии на наследствената вариабилност. Чрез този метод става възможно да се моделират биологични функции, процеси, структури на различни нива на организацията на организма: субклетъчни, органо-системни, популационно-биоценотични, молекулярни, клетъчни, организмични. Моделирането ви позволява експериментално да изследвате механизмите на възникване на дадено състояние или заболяване, начина, по който той се развива, неговия резултат и също така дава възможност да се влияе върху него.

8. Имунологични (изследване на серум и други биологични субстрати, което позволява да се открият антитела и антигени). При ХИВ инфекцията, хепатит, екзотични инфекциозни заболявания, фактът, че антителата са открити, показва инфекцията на пациента, т.е. този метод има диагностична стойност.

9. Хибридологичен метод на генетиката (изследване на наследствеността и променливостта соматични клетки). Основата е тяхното възпроизвеждане в изкуствено създадени условия. Тук се анализират генетичните процеси на отделните клетки и като се вземе предвид полезността на генния материал, те могат да бъдат използвани впоследствие за изследване на генетичните модели на целия организъм. Използването на този метод ни позволи точно да диагностицира редица наследствени заболявания в пренаталния период.

По-горе са изброени основните методи на генетиката. В тази статия ще бъде обсъдена само последната.

Същността на хибридологичния метод

Той е разработен от австрийски ботаник и биолог Грегор Мендел. Този метод ви позволява да установите моделите на наследяване на отделен набор от характеристики в размножаването на организми като секс.

Неговата същност е анализът на наследяването по отделни автономни черти, които се предават на няколко поколения, и точен количествен отчет за наследяването на всички алтернативни черти и естеството на потомството на всеки отделен хибрид. Тя е в основата на съвременната генетика.

Първият закон на Грегор Мендел

Той провежда експериментите си с такова самоопрашващо растение от семейството на бобовите растения, като грах. За експеримента Мендел Грегор избрал своите жълти и зелени семена. Поради факта, че грахът се възпроизвежда чрез самоопрашване, цветовата вариабилност не се наблюдава в границите на един сорт. Имайки предвид това свойство, Мендел Грегор произвежда изкуствено опрашване на експериментално растение чрез кръстосване на сортове, чиито семена се различават по цвят.

В края на експеримента се установи, че сортът на майчиното растение не играе основна роля. Растителните хибриди (семена, получени чрез кръстосване) от първо поколение (F1) имат изключително жълт цвят. Това показва, че в тях се появява само един знак (няма друг родителски знак). Във връзка с това биологичните признаци при хибридите на 1-то поколение са описани от биолога като рецесивни, а тези, които се появяват - доминиращи (жълтият цвят на семената доминира над зелено).

Мендел открил така наречената еднородност на оцветяването на хибридите от първо поколение (те имали идентично оцветяване).

Вторият закон на Грегор Мендел

Сред хибридите са жълти и зелени семена (6022 броя жълти, 2001 парчета зелено, т.е. ¾ от всички хибриди имат жълт цвят). Така съотношението на господстващо към рецесивно черта - 3: 1. Това явление Мендел нарича разделяне на знаците.

По същество на въпросния метод

Що се отнася до приликите на родители и потомци, както и към характера на непрекъснато променящите се промени, бяха засегнати много поколения. Първият започнал да изучава наследствеността, вече спомената по-рано известен изследовател Г. Мендел. Той е способен да очертае значимите закони на наследствеността. Биологът е разкрил, че признаците на организмите са установени от дискретни наследствени фактори. Работата му се отличава с математическа точност, но въпреки това е неизвестна от 35 години.

Ново открити закони на Мендел стана стимул за бързото развитие на науката в областта на наследствеността, променливостта на организмите, която се нарича "генетика". В тази връзка, примитивните единици на наследствеността, които се намират в хромозомите, се наричат ​​"ген". Всеки индивид кодира само една верига (полипептид). Комбинациите от един ген се наричат ​​алели. В процеса на сексуално размножаване хаплоидната клетка, гамета, съдържа само една вариация на генома (в първия алел на всеки отделен ген). Той има 2-ри набор от хромозоми (2 алела на всеки отделен ген).

Хибридологичният метод за изучаване на наследствеността има важни характеристики: наблюдението се извършва върху наследяването на контрастиращи (алтернативни, взаимно изключващи се) характеристики. Например, растеж растения: високо и ниско.

Втората характеристика е точно количествено отчитане на двойки алтернативни черти в поредица от поколения. Това е математическата обработка на данните, която е позволила на изследователя да определи количествените закони относно прехвърлянето на анализираните характеристики. Както беше споменато по-рано, разглежданият хибриден метод е в основата на съвременната генетика. След това описваме неговите характеристики.

Хибридологичен метод за изучаване на наследствеността: отличителни черти

Има три от тях:

1. Внимателен подбор на родителите, които трябва да се различават в 1-ва, 2-ра, 3-та и т.н. двойки алтернативни (контрастиращи) стабилни характеристики.
2. Стриктно (точно) количествено отчитане на моделите на наследяване на герои сред хибридите.
3. Индивидуална оценка на всяко поколение (от 2 родители) в поредица от поколения.

Генетични символи

Това е списък на условните термини и имена, използвани в даден отрасъл на науката, в случая генетика. Основите на този символизъм бяха положени от един и същи Г. Мендел (буквени символи, обозначаващи знаци).

Доминиращи знаци - главни букви латиница (A, B и т.н.) и рецесивни - малки букви (a, b и т.н.). Всъщност символиката на писмото на Мендел е алгебрична форма на представяне на законите му по отношение на наследяването на героите.

Тази символика е представена в таблицата по-долу.

Техники от второ поколение

Те са както следва:

1. Метод с помощта на решетката на Панет (двуизмерна таблица, предназначена да установи съвместимостта на алелите, които произхождат от генотипа на родителите и са свързани в процеса на сливане на бащините и майчините гамети). Тази решетка е предложена от английския биолог Реджиналд Крандел Панет през 1906 година.

За да се получат различни комбинации от гамети и последващ анализ на фенотипа и генотипа, се формира таблица. Вертикално (в неговите линии) най-често се поставят разновидностите на женските гамети, заедно с техните вероятности, и хоризонтално (в колоните) разновидностите на мъжките гамети също заедно с техните вероятности. Получените стойности при пресичането на колоните и редовете, заедно с умножените вероятности на гаметите, фиксират всички генотипове, техните вероятности за поява.

2. Дихотомичен метод (1: 2: 1 разцепване се прилага според генотипа в ситуацията на монохибридно преминаване на хетерозиготи за ген В и ген А).

3. Най-удобен е математическият метод (алгебричен). Тя се основава на факта, че вероятността от поява на всеки генотип (при условия на монохибридно преминаване) е продукт на вероятностите за образуване на гамети, които участват в оплождането.

Третият закон на Грегор Мендел

В резултат на кръстосване на индивиди, които се различават в няколко алтернативни двойки черти, техните гени и съответните им признаци се наследяват независимо един от друг и се комбинират в различни комбинации.

Хибридологичният метод за изследване на наследствеността в рамките на дихибридното кръстосване се прилага от Мендел към хомозиготни растения на грахово зърно, които се различават едновременно през 2 двойки символи. Както беше споменато по-рано, едно растение имаше гладки жълти семена, а другото имаше зелени набръчкани семена.

Както си спомням, всички хибриди от първо поколение се оказаха жълти и гладки. Така този цвят се оказа доминиращ по отношение на зелено, а гладката форма доминираше над набръчкана.

Ако алелите с жълт цвят са обозначени като А, а зелените - гладка форма, а бръчките са б, тогава гените, които са решаващи за развитието на различни двойки знаци, се наричат ​​неалелни и се означават с латински букви. Въз основа на това родителските растения притежават генотипите аа бб и ААВВ, а генотипът на съответните F1 хибриди след това ще бъде Aa Bb (дихетерозиготен).

Хибридологичният метод за анализиране на наследствеността по отношение на второто поколение се проявява в следното: след самоопрашването процесът F1 хибриди (съгласно закона за разцепване) се появяват отново зелени набръчкани семена. Когато се наблюдават такива комбинации от знаци, като 101 копия от жълти набръчкани семена, 315 - гладка жълта, 32 - набръчкана зелена.

Хибридологичният анализ се използва също за определяне на поведението на всяка двойка алели в рамките на потомството на дигезозиготите. За тази цел е препоръчително да се извършва отделно отчитане на всяка двойка знаци: по цвят и форма на семената. Сред 556 семена, 133 са получени от биолога. набръчкани, 433 бр. гладка, както и 140 бр. зелени семена и 416 бр. жълто. Следователно, съотношението на рецесивните и доминиращите форми за всяка отделна двойка символи показва тип монохибридно разцепване на фенотип 3: 1. Въз основа на това, хибридното разделяне е две самостоятелни монохибридни разклонения (те сякаш се припокриват).

Резултатът от наблюдението: отделните алтернативни двойки релевантни характеристики се държат самостоятелно в рамките на наследяването - третият закон на Грегор Мендел.

Физиологични условия за прилагане на законите на Грегор Мендел

Те са както следва:

1. Хибридологичният метод (кръстосване) се провежда на диплоидно ниво.
2. Не трябва да има връзка (различни гени трябва да се поставят в нехомологични хромозоми).
3. Хибридологичен метод. Изследваните организми трябва да имат непроменен процес на мейоза и в резултат на това вероятното образуване на гамети от различни видове е еквивалентно на.
4. Мъжки и женски зародишни клетки от всички видове трябва да узреят едновременно, което осигурява тяхната вероятна еквивалентна връзка в процеса на торене.
5. Хибридологичният метод трябва да продължи при липса на селективност на процеса на оплождане с гамети от всички съществуващи видове.
6. Трябва да се осигури равномерно оцеляване на женските и мъжките гамети от всички възможни видове.
7. В процеса на оцеляване на различни генотипове зиготи е необходимо да се предотврати селективността.
8. Струва си да се следва еквивалентното вероятно оцеляване на възрастни представители на организми.
9. Експериментите трябва задължително да се провеждат в условия, които не пречат на нормалното развитие на изследваните черти.
10. Необходимо е да се осигури производството на сравнително голям брой индивиди в експеримента.

И накрая, заслужава да се отбележи, че методите на генетиката са многобройни, но централният елемент е даден специално на хибридологията. Неговата същност е хибридизация (пресичане) на организми, които се различават в първия или няколко символа, и последващия анализ на потомството. Хибридологичният метод на Мендел ви позволява да анализирате моделите на вариабилност и наследяване на индивидуалните свойства и характеристики на тялото по време на сексуално размножаване, гени, тяхната комбинация.