Закономерности наследственности,установленные Г.Менделем

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

Алгасовская средняя общеобразовательная школа

Моршанского района Тамбовской области

Новотомниковский филиал

Проект

Закономерности наследственности, установленные Г.Менделем

Подготовлен:

Учащимися 10 класса

Учитель биологии:

Лосева Т.А.

Новотомниково. 2014 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Данный проект посвящен изучению закономерностей наследственности, установленных Г.Менделем.

Цель проекта – изучение закономерностей наследственности для решения и составления генетических задач.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

• используя различные литературные источники, изучить закономерности наследственности, открытые Г.Менделем;
• проанализировать методы составления и решения генетических задач;
• составить генетические задачи на законы Г.Менделя;

Генетика представляет собой одну из основных, наиболее увлекательных и вместе с тем сложных дисциплин современного естествознания. Место генетики среди биологических наук и особый интерес к ней определяются тем, что она изучает основные свойства организмов, а именно наследственность и изменчивость.

Законы наследственности Г.Менделя заложили основу теории гена – величайшего открытия естествознания ХХ века, а генетика превратилась в быстро развивающуюся отрасль биологии. Современные возможности генетики открывают огромные перспективы направленного вмешательства в явления наследственности и селекции растительных и животных организмов.

Кроме того, закономерности наследственности широко используются в медицине. Медицинская генетика изучает этиологию и патогенез наследственных болезней, изменчивость клинических проявлений и течения наследственной патологии в зависимости от влияния генетических факторов и факторов окружающей среды, а также разрабатывает методы диагностики, лечения и профилактики этих болезней.

1. ЗАКОНЫ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ

Грегор Иоганн Мендель родился в 1822 году в крестьянской семье в маленьком городке Хейнцендорфе (Австрийская империя, позже Австро-Венгрия,)

Интерес к природе он начал проявлять рано, уже мальчишкой работая садовником. Проучившись два года в философских классах института Ольмюца (в настоящее время Оломоуц, Чехия), в 1843 он постригся в монахи Августинского монастыря Святого Фомы в Брюнне (ныне Брно, Чехия) и взял имя Грегор. С 1844 по 1848 год учился в Брюннском богословском институте. В 1847 году стал священником. Самостоятельно изучал множество наук, заменял отсутствующих преподавателей греческого языка и математики в одной из школ. Сдавая экзамен на звание преподавателя, получил, как ни странно, неудовлетворительные оценки по биологии и геологии. В 1849—1851 годах преподавал в Зноймской гимназии математику, латинский и греческий языки. В период 1851—53 годов, благодаря настоятелю, обучался естественной истории в Венском университете, в том числе под руководством Унгера — одного из первых цитологов мира.

Будучи в Вене, Мендель заинтересовался процессом гибридизации растений и, в частности, разными типами гибридных потомков и их статистическими соотношениями.

 В 1843 году Мендель  был принят в августинский монастырь святого Томаша в Альтбрюнне. В свободные часы занимался он маленьким ботанико-минералогическим собранием, предоставленным в монастыре в его распоряжение. Его пристрастие к области естествознания становилось тем большим, чем большие возможности получал он отдаваться ему. В 1846 году Мендель слушал также относящиеся к этой области лекции по хозяйствованию, садоводству и виноградарству в Философском институте в Брюнне. 

Мендель занимался опытами в области ботаники, в частности –культивированием растений. Мендель доставлял из дальних и ближних окрестностей Брюнна растения, которые особенно интересовали своей атипичностью, и приносил домой, чтобы культивировать в специально для него отведенной части монастырского сада при различных внешних условиях. Мендель очень был занят исследовательской работой.

Он изучал проблемы изменчивости – наследственности.

Он ставил, наконец, эксперименты с горохом, который, начиная с 1854-го, из года в год каждую весну высевал в маленьком садике под окнами прелатуры. А поскольку переопыление исключено, сорта гороха представляют собою, как правило, «чистые линии» с неизменяющимися от поколения к поколению константными признаками, которые очерчены крайне четко.

И Мендель прозорливо выделил «элементы», определявшие межсортовые различия: окраску кожуры зрелых зерен и – отдельно – зерен незрелых, форму зрелых горошин, цвет «белка» (эндосперма),  длину оси стебля, расположение и окраску бутонов.

Он  использовал  в эксперименте множество различных сортов, и каждый из сортов предварительно был подвергнут двухлетнему испытанию на «константность», на «постоянство признаков», на «чистоту кровей» – в 1854-м и в 1855-м.

Восемь лет шли эксперименты с горохом. Сотни раз за восемь цветений своими руками он аккуратно обрывал пыльники и, набрав на пинцет пыльцу с тычинок цветка другого сорта, наносил ее на рыльце пестика. На десять тысяч растений, полученных в итоге скрещиваний и от самоопылившихся гибридов, было заведено десять тысяч паспортов. Записи в них дотошно аккуратны: когда родительское растение выращено, какие цветы у него были, чьей пыльцой произведено оплодотворение, какие горошины – желтые или зеленые, гладкие или морщинистые – получены, какие цветы – окраска по краям, окраска в центре – распустились, когда получены семена, сколько из них желтых, сколько зеленых, круглых, морщинистых, сколько из них отобрано для посадки, когда они высажены и так далее.

Задача каждого данного опыта и заключалась именно в том, чтобы подвергнуть наблюдению эти изменения для каждой данной пары расходящихся признаков, соединенных в гибридных формах, и вывести закон, по которому эти признаки переходят из поколения в поколение.

Грегору Менделю пришла мысль заменить описание признаков растений абстрактным кодом «А, B, C, D, E, F, G» и «a, b, c, d, e, f, g» и тогда от наблюдения за судьбой одной пары признаков он перешел к наблюдению за двумя, тремя, четырьмя парами одновременно.

Большими A, B, C, D, E, F, G он обозначил «доминантные», господствующие, подавляющие признаки; малыми a, b, c, d, e, f, g – «рецессивные», отступающие.

Основываясь на полученных результатах, Г. Мендель сформулировал  закон расщепления. В потомстве, полученном от скрещивания особей гибридов первого поколения, наблюдается явление расщепления: ¼ особей из гибридов второго поколения несет рецессивный признак, ¾ — доминантный.

Скрещивание, в котором участвуют две пары аллелей, называют дигибридным скрещиванием.

Формулировка второго закона Менделя: расщепление по каждой паре генов идет независимо от других пар генов.

8 марта 1865 года Мендель доложил результаты своих опытов брюннскому Обществу естествоиспытателей, которое в конце следующего года опубликовало конспект его доклада в очередном томе «Трудов Общества…» под названием «Опыты над растительными гибридами». Этот том попал в 120 библиотек университетов мира. Мендель заказал 40 отдельных оттисков своей работы, почти все из которых разослал крупным исследователям-ботаникам. Но работа не вызвала интереса у современников.

Мендель сделал открытие чрезвычайной важности, и сам сначала был, по-видимому, в этом убеждён. Но потом он предпринял ряд попыток подтвердить это открытие на других биологических видах, и с этой целью провёл серию опытов по скрещиванию разновидностей ястребинки — растения семейства Астровые, затем — по скрещиванию разновидностей пчёл. В обоих случаях его ждало трагическое разочарование: результаты, полученные им на горохе, на других видах не подтверждались. Причина была в том, что механизмы оплодотворения и ястребинки, и пчёл, имели особенности, о которых в то время науке ещё не было известно (размножение при помощи партеногенеза), а методами скрещивания, которыми пользовался Мендель в своих опытах, эти особенности не учитывались. В конце концов великий учёный сам разуверился в том, что совершил открытие.

Только в начале XX века, с развитием представлений о генах, была осознана вся важность сделанных им выводов (после того, как ряд других учёных, независимо друг от друга, заново открыли уже выведенные Менделем законы наследования).

Труды Менделя были напечатаны в журнале местного общества любителей естествознания. В XIX веке подобные публикации различных ученых обществ были довольно распространены, общества обменивались ими друг с другом,  поэтому работы Менделя знали. Но не обратили на них внимания.

А в 1900-1901 годах произошло повторное открытие данных закономерностей. Австрийский селекционер-растениевод  Эрих Чермак-Зейзенегг, чех по происхождению, в то время уже известный селекционер зерновых культур, работая со злаками, обнаружил, что при скрещивании разных сортов различные признаки во втором поколении дают  интересное расщепление - 3:1. У него в лаборатории были, конечно, эти труды общества в Брно, он даже читал работу Менделя и вспомнил про нее. Поглядел и обнаружил, что его результаты схожи с результатами Менделя.

Чермак состоял в постоянной переписке, с немецким ботаником, уже тогда довольно известным биологом Карлом Корренсом, который занимался разведением и скрещиваниям «ночной красавицей» (Mirabilis jalapa). Собственно, Корренс и навел Чермака на отношение 3:1, он писал ему, что у него с Mirabilis jalapa получился такой же результат. Он скрещивал красные с белоцветущими, и в первом поколении гибриды были розовые, а во втором поколении одна четверть была красная, две четверти розовые и одна четверть белая. В общем, похожее расщепление, что и у Менделя.

Корренс состоял в переписке с голландцем Де Фризом, который, будучи физиологом растений, скрещивал разные формы энотер и получил расщепление 3:1. Об этом он и сообщил Корренсу. Таким образом, три ботаника - Чермак, Корренс и Де Фриз - обнаружили, каждый на своем объекте, то же самое, что 35 лет тому назад обнаружил на горохе Мендель.

Де Фриз в свою очередь состоял в переписке с двумя зоологами: французом Кено, который изучал наследование окраски шерсти у мышей, и с англичанином Бейтсоном, замечательным зоологом, выпустившем в 90-е годы знаменитую книжку о прерывчатой изменчивости у животных. Бейтсон работал с разными породами кур.

Как раз к этому времени они (Кено на мышах, а Бейтсон на курах) накопили изрядный материал и стали подсчитывать. И опять-таки во втором поколении вышло 3:1.В пяти странах пять разных биологов на пяти разных объектах - трех семействах растений и двух разных классах позвоночных животных - открыли одно и то же. То, что на бобовом растении горохе до них открыл Мендель.

Конечно, ученым стало понятно, что дело тут не в случайности, а в какой-то действительно совершенно общей закономерности. Они сразу же опубликовали свои выводы, которыми заинтересовались другие ботаники. Результатом явилось то, что в ближайшие десятилетия в биологии появилось новое направление менделизм. В самых разных странах и лабораториях, на самых разнообразных объектах исследователи стали проводить точные скрещивания, главным образом между чистыми сортами растений, а также на целом ряде видов животных, стали считать и всюду получали одно и то же.

В течение буквально нескольких лет накопился огромный материал на сотнях видов живых организмов в тысячах опытах, которые давали примерно одинаковые результаты. Так что уже в конце первого десятилетия появились две большие сводки, получившие название менделизма: знаменитый «Менделизм» Пеннета и «Менделевские законы наследственности» английского зоолога Докаттера. Нужно отметить, что Пеннет был ассистентом Бейтсона, когда последний принял участие во вторичном открытии менделевских правил.

2. МЕТОДИКА СОСТАВЛЕНИЯ И РЕШЕНИЯ

ГЕНЕТИЧЕСКИХ ЗАДАЧ

Все генетические задачи, какой бы темы они ни касались (моно- или полигибридное скрещивание, аутосомное или сцепленное с полом наследование, наследование моно- или полигенных признаков), сводятся к трем типам: 1) расчетные; 2) на определение генотипа; 3) на определение характера наследования признака.

В условии расчетной задачи должны содержаться сведения:
    – о характере наследования признака (доминантный или рецессивный, аутосомный или сцепленный с полом и др.);
    – прямо или косвенно (через фенотип) должны быть указаны генотипы родительского поколения.

Вопрос расчетной задачи касается прогноза генетической и фенотипической характеристик потомства.

В условии задачи на определение генотипа должна содержаться информация:
      – о характере наследования признака;
      – о фенотипах родителей;
      – о генотипах потомства (прямо или косвенно).

В условиях задач на установление характера наследования признака:
      – предлагаются только фенотипы следующих друг за другом поколений (то есть фенотипы родителей и фенотипы потомства);
      – содержится количественная характеристика потомства.
В вопросе такой задачи требуется установить характер наследования признака.

Алгоритм решения генетической задачи:

• прочитать условие задачи
• определить количество признаков
• перевести данные задачи в генетические символы и записать в дано
• ввести буквенные обозначения признаков
• определить возможные генотипы родительских особей;
• записать схему скрещивания
• определить генотипы и фенотипы потомков
• записать ответ

3. ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ЗАДАЧИ

Использую данные таблицы «Альтернативные признаки», нами были составлены генетические задачи на закономерности наследственности Г.Менделя.

Таблица «Альтернативные признаки»

1. В школьный живой уголок принесли двух серых кроликов, самца и самку, считая их чистопородными. Но в F1 появились чёрные крольчата. Каковы генотипы кроликов, если серая окраска – доминантная, а чёрная – рецессивная?
2. При скрещивании серых кур с белыми всё потомство оказалось серым. Во втором случае это потомство снова скрещивалось с белыми курами. В результате получено 172 особи из которых 85 белых, 87 серых. Определить генотипы особей.
3. При скрещивании петуха, имеющего оперенные ноги с курицей, имеющей неоперенные ноги, было получено потомство с оперенными ногами. Определите генотипы исходных особей и потомков, если ген оперенных ног доминирует.
4. При скрещивании безрогого черного быка с красной рогатой коровой был получен красный рогатый теленок. Определите генотипы всех особей. Черная окраска шерсти и безрогость – доминантные признаки.
5. При скрещивании высокорослого гороха с низкорослым в потомстве было получено расщепление 1:1. Определить генотипы родителей, если известно, что низкий рост – рецессивный признак.
6. При скрещивании серых мух дрозофил в потомстве получили серых и черных мух. Серая окраска доминирует над черной. Определите генотипы особей.
7. При скрещивании черных и белых кроликов в потомстве получили 50% черных крольчат и 50% белых. Черная окраска шерсти доминирует над белой. Определите генотипы родителей.
8. Селекционер скрещивал  2 сорта томатов: с круглыми и грушевидными плодами. В F1 все томаты оказались с круглыми плодами. Какой формы будут плоды у растений, полученных от скрещивания гибридов первого поколения?
9. При скрещивании серого кролика с черной крольчихой в потомстве было получено расщепление по окраске 1:1. Определите генотипы родителей, если черная окраска шерсти доминирует над серой.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном проекте нами были изучены закономерности наследственности, установленные Г.Менделем, а также история их открытия;

проанализированы методы составления и решения генетических задач.

На основе полученных данных нами были составлены генетические задачи на моно- и дигибридное скрещивание.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Большая Советская энциклопедия/ под ред. Б. А. Введенского. – 2–е изд. – Т. 27. – М.: Государственное научное издательство « Большая Советская Энциклопедия», 1954.
2. Володин Б. Г. Мендель (Vita aeterna). — М.: Молодая гвардия, 1968. — 256 с. — (Жизнь замечательных людей. Вып. 17 (458)).
3. Ермакова М.В. Руководство к решению задач по генетике: учеб. пособие для учащихся 10 - 11-х классов. ПИППКРО - Владивосток, 2006. - 140с.
4. Общая биология. 10 – 11 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений / А.А. Каменский, Е.А.Криксунов, В.В.Пасечник. – М.: Дрофа, 2005. – 367 с.: ил.
5. http://ru.wikipedia.org/