Практическая работа №1 Тема: "Решение элементарных задач по молекулярной биологии"

1. 
   Четными и нечетными числами представлено количество хромосом соматических клеток?
   
2. 
   Зависит количество хромосом от уровня организации живых существ?
   
3. 
   Можно ли определить, какому организму принадлежит ткань, если из нее приготовить микропрепарат так, чтобы в клетках были хорошо заметны хромосомы?
   
4. 
   Что такое видовая специфичность хромосом?
   
5. 
   Укажите на схемах, сколько хромосом содержится в каждой дочерней клетке в
   

6. Какое значение митоза?

Вывод. Заполните таблицу.

Клеточный цикл	Процессы, происходящие в клетке	Состояние хромосом
1. Интерфаза
2. Профаза
3. Метафаза
4. Анафаза
5. Телофаза

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

Тема: "Изучение изменчивости, построение вариационного ряда и вариационной кривой у растений."

Цель: 1. Изучить статистические закономерности модификационной изменчивости.

2. Научиться строить вариационный ряд и вариационную кривую, вычислять среднюю величину модификационной изменчивости.

Оборудование: инструктивные карточки, раздаточный материал.

Ход работы:

1. Пользуясь раздаточным материалом (листья разных растений) постройте вариационный ряд, обозначьте длину каждого листа (рис. 109).

        2. Выпишите данные:

Длина листа - V Количество листков -Р

                                                        Где V- варианта,

                                                        Р - частота встречаемости каждого варианта

3. 
   Постройте график модификационной изменчивости данного признака.
   
4. 
   Используя данные построенного вариационного ряда, определить среднюю величину по формуле
   

Где М – средняя величина

V- варианта, Р - частота встречаемости варианта, Σ - знак суммирования, n - общее число вариантов вариационного ряда.

5. По ходу работы каждому пункту сделайте необходимые пояснения.

6. Сделайте выводы к работе.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

1. В чем разница между модификационной и мутационного изменчивостью?

2. Какая изменчивость играет главную роль в эволюции и почему?

3. Что такое норма реакции и лежит за ее пределами? Какое значение имеет это свойство для эволюции?
Методические рекомендации к лабораторной работе № 3.

Тема: "Изучение изменчивости, построение вариационного ряда и вариационной кривой у растений."

Изучите теоретический материал и выполните задания

Модификационная изменчивость - это форма не наследственной изменчивости, которая связана с изменениями фенотипа вследствие влияния условий существования и не связана с изменениями генотипа. Модификационная изменчивость играет исключительную роль в жизни организмов, обеспечивая обычно их приспособленность к меняющимся условиям среды. Однако под влиянием физических и химических факторов, с которыми организм не встречается в природе (или встречается в значительно меньших дозах, или не приходилось встречаться его предкам) возникают модификации, не имеющие приспособленного значения. Модификационная изменчивость, как правило, имеет целесообразный характер, соответствует условиям существования и является приспособительной. Модификациями называют фенотипические изменения, возникающие под влиянием условий среды. Их возникновение связано с тем, что условия среды влияют на ферментативные реакции, происходящие в организме и определенным образом, изменяют их ход. Этим, в частности, объясняется появление разного цвета цветков примулы и откладывания пигмента в волосах гималайских кроликов. Примерами модификационной изменчивости у человека могут быть усиление пигментации под влиянием ультрафиолетового облучения, развитие мышечной и костной систем в результате физических нагрузок и т.п

Статистические закономерности модификационной изменчивости.

Модификационная изменчивость подчиняется определенным статистическим закономерностям. Для определения этих закономерностей следует проанализировать поведение признака при определенной совокупности наблюдений, которая называется выборкой. Выборка может включать от 10 до 1000 наблюдений. На основании данных выборки строят ряд изменчивости признака, или вариационный ряд.

5.Вариацийнный ряд

- последовательность численных показателей проявлений определенного признака (вариант), расположенных в порядке их возрастания или убывания. Особенности вариационного ряда можно изобразить графически, в виде вариационной кривой.

Пример:

Число зерен в одном колосе Варианта- V	14	15	16	17	18	19	20
Частота встречаемости- p Количество колосьев пшеницы	2	7	22	32	24	8	5

Вариационная кривая - это графическое выражение количественных показателей изменчивости определенного признака, которое иллюстрирует как размах этой изменчивости, так и частоту встречаемости отдельных вариант.



Для характеристики изменчивости признака вычисляют ее среднюю величину (М) по формуле: М = Σ (v • p) / n, где М - средняя величина признака, V-варианта, р - сотая варианты, n - общее количество вариант.
При исследовании признаков чаще всего проявляется ряд статистических закономерностей.

- Любой признак может изменяться лишь в определенных пределах. Гены определяют не готовые проявления признаков, а норму реакции признака, есть определенные пределы, в которых они зависят от интенсивности воздействия факторов среды. Например, у комнатного растения первоцвета китайского при температуре 15-20°С цветы красные, а при 30-35 ° С - белые.

- Различные признаки имеют разный размах нормы реакции. Норма реакции - пределы модификационной изменчивости признака, которые определяются генотипом. Для изучения нормы реакции используют генетически однородный материал, который помещают в разные условия внешней среды (клоны, чистые линии, однояйцевые близнецы). Границы нормы реакции обусловлены генотипом, но фенотипическими проявлениями в пределах нормы реакции может изменяться под влиянием условий среды. Норма реакции для различных признаков может быть однозначной (например, группы крови, цвет глаз), узкой (жирность молока у коров), широкой (количество молока у коров). Для изучения нормы реакции признаков и выявления закономерностей их проявления применяются математические методы, а наука называется биометрией. Определение нормы реакции играет большую роль в растениеводстве (для получения высоких урожаев) и животноводстве и для повышения производительности), в медицине (для разработки критериев нормальных показателей у здорового человека).

- Большинство организмов имеют величину признака среднюю или близкую к средней. Это объясняется тем, что сочетание только благоприятных или только неблагоприятных условий случается редко. Организмов с большими отклонениями признаков от средних величин в природе очень мало.

- На размах модификационной изменчивости влияют внешние и внутренние условия. Чем однородные внешние условия развития данных особей, тем меньше проявляется модификационная изменчивость. На фенотипические проявления гена значительное влияние оказывают другие гены (например, рост человека определяется несколькими парами полимерных генов). На развитие признака влияют и регуляторные системы организма (например, яркая окраска перьев у петухов обусловлено действием мужского полового гормона, а введение ему женских гормонов подавляет развитие этого признака).

Практическая работа № 2.

Методические рекомендации к практической работе

Тема: Решение типовых задач по генетике. Моногибридное скрещивание.

Изучите теоретический материал и рассмотрите примеры решения задач по генетике:

В генетических задачах используются следующие условные обозначения:

P-родители; F-потомки, гибриды. 1,2,..-цифровые индексы, обозначающие номер гибридного поколения, (зеркало Венеры) - материнская особь, женщина; (копье Марса) - родительская особь, человек; х- скрещивания; : - соотношение в потомстве; | - направление от родителей к потомкам, А-доминантный ген, а рецессивный ген (А, а-аллельные гены) А, В-неаллельных ген; Аа- гетерозигота; АА-доминантная гомозигота; аа-рецессивный гомозигота, -А - хромосомная формула зиготы.

Условия задачи записываются в виде таблички, где в принятых условных обозначениях указываются гены и контролируемые ими признаки; кроме этого, можно записывать и схемы скрещиваний, в которых приведены или генотипы (если это возможно) или фенотипы всех особей, о которых идет речь в задании . При составлении схемы скрещивания на одной строке записывают условное обозначение: родители (Р), затем - знак матери и ее генотип, знак скрещивания (х), знак отца и его генотип. Если все генотип родителей или потомков определить сразу невозможно, то в этом случае генотип записывают в виде генотипического радикала - А - В -, где прочерки обозначают неизвестные гены. Ниже записывают типы гамет, которые образуются в родительских организмах, и обводят их в кружок. Под ними записывают генотипы потомков, их фенотипы и соотношение по гено-и фенотипу. После решения задачи записывают ответ.

Для правильного решения задачи необходимо установить:

а) количество анализируемых признаков (мон-, ди-, полигибридное скрещивание),

б) характер наследования признаков (независимое наследование, сцепленное наследование; наследование, сцепленное с полом)

в) характер взаимодействия генов (полное или неполное доминирование, эпистаз, полимерия, комплиментарность, множественный аллелизм).

Исходя из полученной информации, следует вспомнить основные закономерности, характерные для того или иного вида скрещивания.

Кроме этого, в решении задач вам помогут следующие закономерности:

1. Если при скрещивании двух фенотипически одинаковых родительских особей в их потомстве наблюдается расщепление, то эти особи гетерозиготные.

2.Если в результате скрещивания родительских особей, отличающихся по одной паре признаков, получается потомство, у которого наблюдается расщепление по этой же паре признаков соотношение 1:1, то одна из родительских особей была гетерозиготная, а другая - гомозиготная по рецессивным признаком.

3. Если при скрещивании двух особей, фенотипическое по одной паре признаков, в их потомстве наблюдается расщепление признаков на 3 фенотипических класса в соотношении 1:2:1, то это свидетельствует о неполном доминировании, и оба родителя гетерозиготные.

Неполное доминирование:

В некоторых случаях гибриды F1 имеют фенотип промежуточного характера, то есть доминантный ген, не полностью подавляет проявления рецессивного гена. Такое явление получило название неполного доминирования.

При этом, хотя признак и носит промежуточный характер, все гибриды первого поколения (F1) будут - единообразно (с промежуточной признаку), а в F2 наблюдаться одинаковое расщепление по фенотипу и генотипу, то есть - 1:2:1, поскольку доминантное гомозигота АА отличается от гетерозиготы Аа.

Например, если скрестить гомозиготные растения ночной красавицы с красными и белыми цветками, то в первом и втором поколениях получим следующую картину:

В первом поколении наблюдается однообразие потомков по фенотипу (все цветки розовые) и по генотипу (у всех особей генотип Аа). Во втором поколении произошло расщепление и по фенотипу и по генотипу в соотношении 1 (АА-красные): 2 (Аа-розовые): 1 (аа-белые).

Явление неполного доминирования можно объяснить дозой гена, т.е. гетерозиготы, содержат только один активный ген, детерминирует проявление доминантного признака. Промежуточное наследование может иметь как один, так и несколько признаков у конкретного индивидуума.

Задание на неполное доминирование решаются по схеме, аналогичной моногибридному или дигибридному скрещиванию, но при этом надо учитывать промежуточное наследование признака.

Дигибридное скрещивание - это скрещивание, в котором принимают участие две пары аллелей (парные гены - аллельные и располагаются только в гомологичных хромосомах).

При дигибридном скрещивании Г. Мендель изучал наследование признаков, за которые отвечают гены, лежащие в разных парах гомологичных хромосом. В связи с этим каждая гамета должна содержать по одному гену из каждой аллельной пары. Для скрещивания были взяты две начальные гомозиготные родительские формы: первая форма имела желтые и гладкие семена, вторая форма обладала зеленым и морщинистым семенами. Желтый цвет и гладкая форма семян - доминантные признаки; зеленый цвет и морщинистое семя - рецессивные признаки. Гибриды первого поколения скрещивались между собой, и во втором поколении наблюдалось расщепление по фенотипу в соотношении 9:3:3:1, или (3 +2) 2. Таким образом, при скрещивании гетерозиготных особей, отличающихся по нескольким парам альтернативных признаков, в потомстве наблюдается расщепление по фенотипу в соотношении (3 +1) n, где n - число пар альтернативных признаков.

Закон независимого комбинирования признаков свидетельствует:

При скрещивании гомозиготных особей, отличающихся по двум или нескольким парам альтернативных признаков, во втором гибридном поколении наблюдается независимое комбинирование этих признаков, в результате чего получаются новые формы, обладающие несвойственными родителям сочетаниями признаков.

Законы Г. Менделя выполняются при следующих условиях:

а) гены, контролирующие рассматриваемые признаки, расположены в разных парах гомологичных хромосом;

б) равна вероятность образования и выживания гамет и зигот всех типов;

в) отсутствие избирательнности оплодотворения.

Нарушение хотя бы одного из перечисленных условий вызывает отклонения от ожидаемого расщепления в потомстве гибридов.

Таким образом, в F2 возможны 16 комбинаций, а именно: расщепление по фенотипу будет следующим: 9 желтых гладких (в генотипе должно быть хотя бы по одной доминантной аллели каждого гена, а именно «А-В-»), 3 желтых морщинистых (в генотипе должна быть хотя бы одна доминантная аллель «А» и две рецессивные аллели «вв»), 3 зеленых гладких (в генотипе должно быть две рецессивные аллели «аа» и хотя бы одна доминантная аллель «В»), 1 зеленая морщинистая (в генотипе должны быть только рецессивные аллели обоих генов). Расщепление по генотипу происходит в соотношении: 1 (ААВВ): 2 (АаВВ): 1 (ааВВ): 2 (ААВв): 4 (АаВв): 2 (ааВв): 1 (ААвв): 2 (Аавв): 1 (аавв ).
Примеры решения задач на дигибридное скрещивание:

Задача 1. У человека кареглазосгь доминирует над голубоглазостью, а праворукость - над леворукостью. Кареглазый левша женился на голубоглазой женщине - правши. У них родился голубоглазый ребенок-левша. Определите генотип матери, отца и ребенка.

Дано: А - ген кареглазости а - ген голубоглазости С - ген праворукость с-ген леворукости F1 - голубоглазый левша

Решение: Проанализируем условие задачи. Генотип кареглазой мужчины-левши может быть ААСС или ААСС. Поскольку оба варианта генотипа отличаются лишь одним геном, то можно записать генотип отца в виде генотипического радикала А_сс. Генотип голубоглазой матери-правши может быть ААСС или ААСС; запишем его также в виде генотипического радикала ааС_. Голубоглазая ребенок-левша, родившегося может быть только рецессивной дигомозиготой - ААСС.

♀=? ♂=? F1=?

Составим схему брака:

P ♀ aaC_ x ♂ A_cc


а_

_с

Ас

аС



Гаметы

F₁ аасс

Поскольку потомки получают один ген из аллельной пары от матери, а второй - от отца, то факт рождения голубоглазого ребенка свидетельствует о наличии гена голубоглазости у обоих родителей. Поэтому вторым геном с аллельной пары, отвечающий за окраску глаз, у отца будет рецессивный ген а; Его генотип - ААСС.

Аналогично ребенок получил один рецессивный ген леворукости от матери, второй - от отца, поэтому генотип матери будет таким ААСС (логика рассуждений показана в схеме брака пунктирными линиями).

Для решения задачи можно воспользоваться также II законом Менделя: расщепление потомков по фенотипу наблюдается только в случае гетерозиготности хотя бы одного из родителей. Отсюда следует, что мать будет гетерозиготная по генам, определяющим право-и леворукость, а отец - гетерозиготен по генам окраски глаз.

Ответ: генотип матери ААСС; генотип отца ААСС; генотип ребенка ААСС.

Задача 6. В морских свинок хохлатая шерсть доминирует над гладкой, черный окрас шерсти - над белой. Среди гибридов первого поколения, полученных от скрещивания черной хохлатой морской свинки с белой хохлатой, оказалось 28 черных гладких, 30 черных хохлатых, 9 белых гладких и 11 белых хохлатых потомков. Определите генотип родителей и потомства.

Решение.

Введем условные обозначения и запишем краткое условие задачи в принятых условных обозначениях.

Дано: А-ген хохлатой шерсти а-ген гладкой шерсти Р-ген черного окраса шерсти р-ген белой окраски шерсти ♀-А_Р_; ♂-А_рр F1 - черные гладкие, черные хохлатые, беды гладкие, белые чубатые	Решение: Составим схему скрещивания с использованием генотипических радикалов. P ♀ А_р_ x ♂ A_рр АР А _Р _ _ Ар _р гаметы F1 ааР_ А_р_ аарр А_рр чёрные чёрные белые белые гладкие хохлатые гладкие хохлатые проанализируем фено-и генотипы потомков.
♀=?, ♂=?, F1 =?

АР

АР

аР

ар

Ар

ар

АР

АР

аР

ар

Ар

ар

Животные с гладкой шерстью имеют генотипы ааР_ (черная гладкая шерсть) или ААРР (белая гладкая шерсть), т.е. гладкую шерсть определяет аллельные пара генов аа. Потомки один ген с аллельной пары получают от матери, а второй от отца, следовательно, каждый из родителей имел один рецессивный ген а и был гетерозиготным по этому признаку.

Факт рождения потомков с белой шерстью (рр) свидетельствует о гетерозиготности матери по этому признаку, поскольку один ген р потомки получают от матери, а второй от отца. Итак, мать была гетерозиготная по этому признаку. На основе проведенных рассуждений можно окончательно записать генотипы родителей: ♀-АаРа; ♂-Аарр.

Далее составим полную схему скрещивания для определения генотипов потомков. P ♀ А_р_ x ♂ A_рр
Гаметы: 2АР, аР,ар Ар,ар

F₁ 2АаРр : Аарр : 2Аарр : 1Аарр : ааРр : аарр

чорные хохлатые белые хохлатые чорные гладкие белые гладкие
Ответ: генотипы черных хохлатых потомков - АаРр и Аарр; белых хохлатых-Аарр и Аарр; черных с гладкой шерстью – ааРр; белых с гладкой шерстью - аарр.

Практическая работа № 2