Гибридологический метод генетического анализа, разработанный Г.Менделем, и его основные принципы

ФГБОУ ВПО

Чувашская государственная  сельскохозяйственная академия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа

По дисциплине «Генетика животных»

 

 

 

Выполнила студентка II курса факультета заочного обучения по направлению подготовки «Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции»

Арсентьева Марина Валериевна

Шифр: 11211

 

 

 

 

 

Чебоксары-2013

12. Гибридологический метод генетического анализа, разработанный Г.Менделем, и его основные принципы.

 

Гибридологический метод (метод скрещивания), разработанный Г. Менделем и является основным в генетических исследованиях. С помощью скрещивания можно установить: 1) доминантен или рецессивен исследуемый признак (и соответствующий ему ген); 2) генотип организма; 3) взаимодействие генов и характер этого взаимодействия; 4) явление сцепления генов; 5) расстояние между генами; 6) сцепление генов с полом.

Цитогенетический  метод. Этот метод заключается в изучении количества, формы и размеров хромосом у животных и растений. Он очень ценен для выявления причин ряда заболеваний у человека. Иногда причиной болезни служат хромосомные мутации — утрата части хромосомы, нарушение ее строения. Если во время мейоза гомологичные хромосомы не расходятся, то при оплодотворении в зиготе .оказываются три гомологичные хромосомы вместо двух — так называемая трисо-мия. Нарушение генного баланса ведет к серьезным последствиям. Например, присутствие в хромосомном наборе человека трех хромосом 21-й пары (трисомия по 21-й паре хромосом) вызывает сильные изменения всего облика — монголоидное лицо, неправильную форму ушей, малый рост, кроткие руки, умственное недоразвитие (болезнь Дауна). Нерасхождение половых хромосом (кариотипы МУ, XXYY, XXX и др.) также сопровождается аномалиями строения тела и, как правило, нарушением умственной деятельности. С помощью цито-генетического метода установлены причины и многих других заболеваний человека.

Генеалогический метод (метод родословных). Заключается в изучении наследования какого-либо признака у человека в ряде поколений у возможно большего числа родственников. Для этого составляется родословная, в которой отмечаются члены семьи, имеющие изучаемый признак. Метод родословных позволяет установить доминантность • или рецессивность признака, сцепленность его с другими признаками или с полом. В настоящее время изучено наследование многих нормальных и патологических признаков у человека.

Близнецовый метод. Иногда оплодотворенная яйцеклетка человека дает начало двум (в очень редких случаях — трем, четырем) эмбрионам. Это происходит вследствие разделения бластомеров на ранних этапах развития. Поскольку дробление зиготы осуществляется путем митоза, из разделившихся бластомеров развиваются однояйцевые близнецы, имеющие одинаковый генотип. Все различия между близнецами обусловлены исключительно влиянием внешней среды. Поэтому изучение проявления признаков у однояйцевых близнецов, особенно если они росли в неодинаковых условиях, позволяет с большой достоверностью оценить роль внешней среды в реализации действия генов.

 

 

 

47. Генетическая структура популяции по концентрации генов и частоте генотипов. Формула и закон Харди-Вайнберга для характеристики структуры панмиктической популяции.

 

Любая популяция представляет собой непрерывный поток поколений  благодаря обмену генами, который  происходит в результате скрещивания  особей друг с другом. Признаки, появившиеся в ходе независимого комбинирования генов, определяют формирование фенотипа организмов и обусловливают изменчивость в популяции. В ходе естественного отбора адаптивные фенотипы сохраняются, а неадаптивные исчезают. Так формируется генетическая реакция всей популяции, которая определяет выживание данного вида. Только те особи популяции, которые выжили и оставили потомство, вносят вклад в будущее своего вида.

Популяция включает огромное количество разнообразных генов, которые образуют ее генофонд. Каждый ген может существовать в нескольких формахназываемых аллелями. Число особей в конкретной популяции, несущих определенный аллель, определяетчастоту данного аллеля. Например, частота рецессивного аллеля отсутствия пигментации кожи (альбинизма) человека составляет 1 % (или 0,01), а доминантного аллеля, определяющего нормальную пигментацию кожи, 99 % (или 0,99). Если обозначить символомр частоту доминантного аллеля, а символом q — рецессивного аллеля, то

р + q = 1, т.е. 0,99 + 0,01 = 1.

Зная частоту одного аллеля, по этому уравнению легко  определить частоту другого.

Если известны частоты  отдельных аллелей в генофонде  популяции, можно рассчитать и частоты  контролируемых аллелями одного гена генотипов.

В 1908 г. независимо друг от друга английский математик Г. Харди (1877— 1947) и немецкий врач В. Вайнберг (1862—1937) нашли математическую зависимость между частотами аллелей и частотами генотипов. Сформулированная ими зависимость позже была названа равновесием (правилом) Харди—Вайн-берга: частоты доминантного и рецессивного аллелей в данной популяции остаются постоянными из поколения в поколение, или, другими словами, соотношение между гомо- и гетерозиготами в популяции равное. Докажем это.

Предположим, что в  популяции происходит свободное скрещивание доминантной и рецессивной форм, отличающихся по одной паре аллелей: АА и аа. В первом поколении ( F 1 ) все особи будут гетерозиготными — Аа, а в последующих поколениях пойдет расщепление. Возникающие при этом генотипы и их соотношения можно представить так:

Генотипы F v ' Аа х Аа

Гаметы: А а, А а

Обозначим А через р и а через q 

 

 

	Независимое комбинирование генов	г
	А(р)		a(q)
А(р)	АА (pi)		Аа (pq)
a(q)	Аа (pq)		аа (q 2)
Поскольку гамет	,несущих ген А и несущих ген а,		поровну,то:
	0,5А		0,5а
0,5Л	0,25АА		0,25Ла
0,5а	0,25Аа		0,25аа

Соотношение между генотипами следующее:

0,25АА + 0,50Аа + 0,25аа = 1 (или 100%); (3.1)

р 2 +2pq + q 2 = 1. (3.2)

Следовательно, количество гомозигот  равно количеству гетерозигот:

1р г + \ q 2 = 2 pq .

Таким образом, уравнение (3.1) позволяет рассчитать частоты  всех аллелей, а уравнение (3.2), предложенное Г. Харди и В. Вайнбергом, рассчитывает частоты генотипов.

Зная частоту встречаемости  в популяции хорошо различимого  рецессивного фенотипа (например, 16% белых цветков аа ), по формуле (3.2) можно определить частоты аллелей — рецессивного: a = VO , 16=0,4 и доминантного: А=1-0,4=0,6 , а также частоты доминантной гомозиготы: АА=0,6 2=0,36 и гетерозиготы: Аа=2хО,4хО,6=О,48.

Равновесие Харди—Вайнберга соблюдается при следующих условиях: 1) размеры популяции велики; 2) скрещивание происходит случайным образом; 3) новых мутаций не возникает; 4) все генотипы одинаково плодовиты; 5) популяция изолирована, т.е. отсутствует обмен генами с другими популяциями. При соблюдении этих условий популяция будет находиться в состоянии генетического равновесия и никаких эволюционных изменений происходить не будет.

В природе таких популяций  практически не существует. Размеры  популяций разных видов обычно сильно различаются. Например, у малоподвижных животных, таких как слизни, небольшие по размеру популяции формируются недалеко друг от друга, если имеется изолирующий их барьер (например ручьи, реки или высокая изгородь), который они не могут преодолеть.

Не происходит в природе и случайных скрещиваний. В большинстве случаев они избирательны. Так, быстрее других будут опылены насекомыми цветки с наиболее яркими лепестками и большим количеством нектара. Самки птиц, млекопитающих спариваются с более сильным и здоровым самцом. Отстранение от размножения слабых особей уменьшает их шанс в передаче аллелей последующим поколениям.

Генетическая структура  популяции может изменяться под  влиянием различных факторов, например мутаций генов, в результате чего равновесие Харди—Вайнберга нарушается.

Правило Харди—Вайнберга  позволяет дать количественную оценку генетической изменчивости популяций. Оно указывает на постоянно существующие в популяции потенциальные возможности  для ее стабильности, которая нарушается факторами природной среды. Наличие в популяции значительной доли рецессивных аллелей в гетерозиготном состоянии позволяет им сохраниться, так как они фенотипически не проявляются а следовательно, надежно укрыты и поэтому не устраняются из популяции. Таким образом, природная популяция является генетически гетерогенной. Гетерогенность популяции возникает и поддерживается за счет появления время от времени новых мутаций и генетической рекомбинации у видов с половым размножением.

В результате полового размножения  происходит постоянный обмен генами между особями популяции. Особи  с удачным сочетанием генов выживают и оставляют потомство. Совокупность генов популяции образует ее генофонд. Генетическую структуру популяции  характеризуют частоты аллелей и частоты генотипов. Согласно правилу Харди— Вайнберга, при свободном скрещивании особей и отсутствии в популяции мутационного процесса относительные частоты аллелей и генотипов постоянны. Правило Харди—Вайнберга дает возможность количественно оценить генетическую изменчивость популяции.

 

70 На ферме все утки и селезни имеют хохолок на голове. Ген хохлатости обладает летальным действием — эмбрионы гибнут перед вылуплением из яйца. В инкубатор было заложено 2400 яиц, полученных в этом стаде. Составьте схему скрещивания и определите, какими могут быть генетически обусловленные потери. Какое количество из полученных утят будут иметь хохолок? Какую схему скрещивания можно предложить, чтобы избежать отхода?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

106 У крупного рогатого скота гидроцефалия (водянка головного мозга) приводит к смерти телят на 2—3 день жизни. Заболевание обусловлено действием аутосомного рецессивного гена. На одной из ферм из 600 родившихся телят 3 погибли от гидроцефалии. Пользуясь формулой Харди-Вайнберга, определите количество телят-носителей гена; данного заболевания.

Где   — доля гомозигот по одному из аллелей;   — частота этого аллеля;   — доля гомозигот по альтернативному аллелю;   — частота соответствующего аллеля;   — доля гетерозигот.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

129 Роль естественного и искусственного отбора и условий жизни в образовании и совершенствовании пород.

 

Естественный отбор  — процесс выживания особей с  полезными в данных условиях среды  наследственными изменениями и  оставление ими потомства — главная  движущая сила эволюции. Ненаправленный характер наследственных изменений, их разнообразие, преобладание вредных мутаций и направляющий характер естественного отбора — сохранение особей только с полезными в определенной среде наследственными изменениями.

Ч. Дарвин полагал естественный отбор основополагающим фактором эволюции живого (селекционизм в биологии). Накопление в конце XIX — начале XX века сведений по генетике, в частности обнаружение дискретного характера наследования фенотипических признаков, подтолкнуло многих исследователей к пересмотру указанного тезиса Дарвина: в качестве чрезвычайно важных факторов эволюции стали рассматриваться мутации генотипа (мутационизм Г. де Фриза, сальтационизм Р. Гольдшмитда и др.). С другой стороны, открытие известных корреляций среди признаков родственных видов (закон гомологических рядов) Н. И. Вавилова привело к формулировке гипотез об эволюции на основе закономерностей, а не случайной изменчивости (номогенез Л. С. Берга, батмогенез Э. Д. Копа и др.). В 1920-1940-е г. г. в эволюционной биологии интерес к селекционистским теориям возродился благодаря синтезу классической генетики и теории естественного отбора. Разработанная в результате этого синтетическая теория эволюции (СТЭ), часто называемая неодарвинизмом, опирается на количественный анализ частоты аллелей в популяциях, изменяющейся под влиянием естественного отбора. Тем не менее, открытия последних десятилетий в различных областях научного знания — от молекулярной биологии с её теорией нейтральных мутаций М. Кимуры и палеонтологии с её теорией прерывистого равновесия С. Дж. Гоулда и Н. Элдриджа (в которой вид понимается как относительно статическая фаза эволюционного процесса) до математики с её теорией бифуркаций и фазовых переходов — свидетельствуют о недостаточности классической СТЭ для адекватного описания всех аспектов биологической эволюции. Дискуссия о роли различных факторов в эволюции продолжается и сегодня, и эволюционная биология подошла к необходимости своего очередного, третьего синтеза.

Искусственный отбор  — основной метод селекции, которая  занимается выведением новых сортов растений и пород животных. Искусственный отбор — сохранение человеком для последующего размножения особей с наследственными изменениями, интересующими селекционера.