Методичні вказівки до лабораторних робіт

Методичні вказівки до лабораторних робіт

ГЕНЕТИКА З ОСНОВАМИ СЕЛЕКЦІЇ

Освітньо-кваліфікаційний рівень: бакалавр

Галузь знань: 0401 Природничі науки

Напрям підготовки: 0101 Педагогічна освіта

6.010.100. Педагогіка і методика середньої освіти

Біологія. Спеціалізація: практична психологія

Спеціалізація: основи аграрного виробництва

Курс(и) навчання: ІІІ-й. Семестр(и): 6-й

 

 

Укладач – доцент Буйдін Валерій Васильович

 

 

Полтава – 2010

УДК 575: 631.527(072)

ББК 28.04р30

Генетика з основами селекції. Методичні вказівки до лабораторних робіт.- Полтава: 2010.- 103 с.

 

 

Укладач методичних вказівок: Буйдін Валерій Васильович, канд. біол. наук, доцент кафедри ботаніки Полтавського державного педагогічного університету імені В.Г. Короленка

 

 

Передмова

 

 

Генетика – основа сучасної біології – наука, яка має велике значення для різних галузей життя й діяльності людини: сільського господарства, медицини, екології, педагогіки.

Ефективним засобом поглиблення загально-біологічної підготовки, розвитку пізнавальної зацікавленості, самостійного мислення і формування творчих здібностей майбутніх вчителів біології є виконання лабораторних робіт. На лабораторних заняттях студенти повинні закріпити набуті теоретичні знання про закономірності спадковості і мінливості ознак організмів, молекулярні основи спадковості, генетику популяцій, генетику людини та медичну генетику, розвивати навички самостійної роботи, формувати уміння правильно аналізувати отримані результати.

Дані методичні рекомендації покликані допомогти студентам таким чином організувати свою роботу, щоб вона була найбільш ефективною і лабораторне заняття завершувалося виконанням всіх завдань, передбачених робочою програмою курсу «Генетика з основами селекції». Лабораторні роботи описані за такою схемою: спочатку визначається тема і мета, потім подаються основні теоретичні відомості та методичні поради, хід виконання роботи. До ряду тем, де це передбачено програмою, приведені методика розв'язування задач і вправи та завдання для самостійного розв'язку, наведені запитання для самоконтролю знань.

У методичних рекомендаціях подано матеріал, який сприятиме кращому засвоєнню курсу, викликатиме інтерес до нього; його з успіхом можна використати при вивченні основ генетики і селекції в шкільному курсі біології.

 

Лабораторна робота №1

Тема: Каріотипи і морфологія хромосом

Матеріали та обладнання: постійні препарати каріотипів рослин та тварин різних видів, фіксовані та зафарбовані в ацетоорсеїні корінці цибулі чи ячменю, предметні і накривні скельця, леза бритви, фільтрувальний папір, спиртівки, препарувальні голки, мікроскоп, імерсійна олія, 45%-на оцтова кислота, олівець.

Мета: Ознайомитись із каріотипами різних організмів, вивчити морфологію хромосом. Розглянути гігантські хромосоми із слинних залоз личинок комах.

Хід роботи

1. Спочатку взяти постійні препарати клітин кінської аскариди та меристематичного зрізу корінця цибулі.

2. Розглянути по черзі препарати при малому, а потім великому збільшенні мікроскопа і знайти ті зрізи, на яких чітко видно хромосоми в метафазі.

3. Підрахувати кількість хромосом у каріотипі обох видів. Для цього поставити під імерсію одну з відібраних клітин (збільшення 15×90), розглянути в певному порядку одну хромосому за одною, замалювати їх контури. Особливо уважно слід розглянути місця зіткнення хромосом і якомога точніше визначити межі кожної з них.

4. Позначити на рисунку олівцем кожну хромосому порядковим номером.

Для вивчення морфології і підрахунку кількості хромосом на тимчасових препаратах виконати наступні дії:

1. Корінець ячменю чи цибулі, що впродовж 2-3 діб перебував у ацетоорсеїні помістити на предметне скло і лезом бритви відрізати його меристематичний кінчик завдовжки 1,5-2 мм, а решту корінця видалити.

2. Капнути на зріз краплю 45%-ної оцтової кислоти і кілька разів провести над полум'ям спиртівки. При цьому крапля зафарбується надлишком орсеїну, що виділиться з корінця.

3. Увібрати орсеїн шматочком фільтрувального паперу, замінивши його на оцтову кислоту.

4. Накрити покривним скельцем, шматочком фільтрувального паперу ввібрати надлишок оцтової кислоти і, притримуючи скельце пінцетом, дерев'яною ручкою препарувальної голки зробити по ньому колові рухи. При цьому зріз роздавлюється, на фоні скла залишається рожева пляма від корінця.

5. При великому збільшенні мікроскопа відібрати непошкоджені метафазні пластинки.

6. Перевести мікроскоп на імерсійний об'єктив і ретельно зарисувати кожну хромосому таким самим способом, як і з постійного препарату. Підрахувати кількість хромосом.

Порівняти число хромосом, їх розміри в різних досліджуваних об'єктах. Переконатися, що кожний вид має свій типовий набір хромосом.

Зробити висновки щодо морфологічних особливостей хромосомного набору, а також про морфологічну постійність хромосом у межах одного виду.

Познайомитися з гігантськими хромосомами на виготовлених тимчасових або постійних препаратах із слинних залоз личинок дрозофіли чи хірономуса. Розглянути їх морфологію і зробити висновки.

 

Запитання для самоконтролю

1. На якій стадії мітозу зручно вивчати форму й розмір хромосом?

2. Перелічіть, якої форми можуть бути хромосоми.

3. Що таке диплоїдний набір хромосом і чим він відрізняється від гаплоїдного?

4. Що означають терміни: хроматида, центромера, кінетохор, супутник?

5. Що називається каріотипом? Чим відрізняються каріотипи різних видів?

6. Що таке ідіограма хромосом?

 

Рис 1. Морфологія мітотичних хромосом. а. Фази мітозу: 1 - інтерфаза, 2 - профаза, 3 - метафаза, 4 - анафаза, 5,6- телофаза. б. Одна із метафазних хромосом. 1 -Сестринські хромосоми (хроматиди); 2-плечі хромосом; 3 - центромера, первинна перетяжка; 4-вторинна перетяжка, ядерцевий організатор; 5-теломера; 6-пучки мікротрубочок. в. Хромосома людини при диференційному зафарбуванню: в сегментах ("бендах") локалізовані певні гени.

 

 

Рис. 2. Метафаза в клітинах кінчика корінця кінських бобів (Vicia faba),оброблених колхіцином. Видно центромери, а також вторинні перетяжки на двох довгих хромосомах.

 

 

Рис. 3. Політенні хромосоми Drosophila melanogaster. Кожна батьківська хромосома зкон’югована зі своїм гомологом (соматичний синапсис). Є райони де дві хромосоми лежать окремо (асинапсис). Всі хромосоми зв’язані центромерними районами в спільний хромоцентр. Знизу зліва мітотичні хромосоми із клітин яєчників при тому ж збільшенні (2n=8).

Лабораторна робота №2

Хід роботи

1. Провести забарвлення корінців. Налити в тигель ацетокармін і помістити в нього фіксовані корінці цибулі чи ячменю. Тигель підігріти на спиртівці, періодично відводячи, до утворення пухирців понад краями (приблизно 6 хв.). Після підігрівання поставити тигель у штатив на 30-40 хв. (можна залишити і на довше).

Забарвлювати корінці можна також шляхом внесення фіксованих коренів в ацетоорсеїн за 3 доби до виготовлення препаратів.

2. Лезом бритви відрізати меристематичний кінчик корінця завдовжки 1,5-2 мм, а решту видалити. Нанести на предметне скло 1 краплю 45%-ної оцтової кислоти і у цю краплю помістити корінець.

3. Якщо це був корінець, який фарбувався ацеторосеїном, то його обережно нагрівають на спиртівці для мацерації тканини і видалення надлишку фарбника, проносячи кілька разів над полум'ям спиртівки (не повинно кипіти!). При цьому додають після випаровування ще 1 краплю 45%-ної оцтової кислоти.

3. Накрити покривним скельцем, зверху покласти шматочок фільтрувального паперу (щоб ввібрати надлишок оцтової кислоти) і притримуючи папір, дерев'яною ручкою препарувальної голки зробити по ньому колові рухи. При цьому зріз роздавлюється, на фоні скла залишається рожева пляма від корінця.

4. На препараті знайти і замалювати всі фази мітозу. При дослідженні з імерсією (об. 90^х) видно зруйновану меристематичну тканину, клітини якої мають видовжену чотирикутну форму. Більшість клітин перебувають в інтерфазі. Ядра їх великі, зернисті, забарвленим виявляється не все ядро, а тільки хроматинові нитки і ядерця. Поряд з інтерфазними є клітини, що перебувають у різних фазах мітозу.

5. Після вивчення мітозу на давлених препаратах розглянути постійні препарати з більш чітким зображенням хромосом.

6. Розгляньте клітини на всіх фазах мітозу і дайте відповідь на такі запитання:

а) Як відрізнити клітину під час мітозу від клітини в інтерфазі?

б) У якій фазі мітозу спіралізовані хромосоми безладно розташовані в центральній зоні клітини?

в) Чим відрізняються одна від одної клітини в профазі і прометафазі?

г) В яких фазах мітозу хромосоми однохроматидні, а в яких двохроматидні?

д) В якій фазі мітозу хромосоми розташовані в екваторіальній площині клітини?

є) В якій фазі мітозу всі хромосоми розташовані біля полюсів клітини, але ще зберігають свої контури?

 

Запитання для самоконтролю

1. Назвіть відомі способи поділу клітини. Який тип поділу найбільш поширений?

2. Назвіть всі фази мітозу. Чим характеризується кожна фаза?

3. На яких фазах мітозу хромосоми добре видно?

4. Які дві стадії мітозу взаємно протилежні по процесах, що протікають у них?

5. Опишіть функції веретена поділу.

6. Що означають терміни: хроматида, центромера, центросома, інтерфаза?

7. Чому в результаті мітозу виникають дочірні клітини з ідентичними наборами хромосом?

8. Як підтримується постійна кількість ДНК і постійне число хромосом у всіх клітинах тіла?

9. У чому полягає генетичне значення мітозу?

10. Що таке клітинний цикл?

Задачі та вправи

1. Нерідко зустрічаються соматичні клітини, число хромосом яких відрізняється від числа хромосом більшості інших соматичних клітин. У людини, наприклад, деякі клітини печінки містять по 92 хромосоми. Як виникають такі клітини?

2. Назвіть періоди мітотичного циклу, під час яких клітини організму людини мають 92 молекули ДНК.

3. Клітина, що проходила мітотичний цикл, під час синтетичного періоду опинилася в несприятливих умовах. Ця клітина мала 20 хромосом, але одна з її молекул ДНК не зазнала реплікації. Незважаючи на це, відбувся мітотичний поділ цієї клітини. Скільки хромосом одержали дочірні клітини?

4. Клітина, каріотип якої складався з 20 хромосом, нормально пройшла інтерфазу, але в процесі мітотичного поділу одна з ниток мітотичного веретена не утворилася. Скільки хромосом одержали дочірні клітини?

5. Вкажіть загальні ознаки синтетичного і пресинтетичного періодів мітотичного циклу:

а. Є обов'язковим етапом мітотичного циклу.

б. Відбувається реплікація ДНК.

в. Відбувається подвоєння хромосом.

г. Повинні працювати всі гени клітини.

д. Клітина має диплоїдну кількість хромосом.

6. Вкажіть рису пресинтетичного періоду, властиву й синтетичному періоду мітотичного циклу:

а. Клітини мають диплоїдну кількість хромосом.

б. Вміст ДНК не змінюється.

в. Об'єм цитоплазми суттєво збільшується.

г. Функція генів полягає в транскрипції.

7. Однояйцеві близнюки утворюються внаслідок розходження еластомерів (клітин з яких складається зародок на початку ембріонального розвитку). Основу поділу зиготи й бластомерів становить мітотичний цикл. Чи можна вважати однояйцевих близнюків (ОБ) генетично ідентичними? Виберіть для відповіді один з варіантів:

а. Так, бо мітотичний цикл забезпечує ідентичність бластомерів і всіх клітин, що утворюються.

б. Ні, бо кожна людина має унікальний, властивий лише їй генотип.

8. У клітині А в пресинтетичному періоді виник мутантний ген. У клітині Б мутантний ген виник у постсинтетичному періоді. В обох клітинах відбувся нормальний мітоз. Скільки дочірніх клітин одержало мутантні гени?

9. Під час ненормального мітозу в культурі тканини людини в клітині з 46 хромосомами дочірні хромосоми однієї з коротких хромосом (№ 21) не розійшлися в дочірні ядра, а потрапили в одне ядро. Це явище називається нерозходженням хромосом. Скільки хромосом стало в ядрах після такого поділу?

Лабораторна робота №3

Хід роботи

1. Для того, щоб знайти і розглянути всі стадії мейозу, необхідно кілька бутонів покласти в чашку Петрі з кришечкою в 70%-ний спирт і розмістити за зростаючою величиною.

2. За допомогою препарувальної голки та пінцету взяти один найменший бутон, вичленити з нього пиляк і перенести в краплю ацетокарміну на предметне скло.

3. Під бінокулярною лупою (або неозброєним оком) розглянути пиляк, розрізати його навпіл, і притримуючи голкою видавити другою голкою його вміст.

4. Добавити на скло ще краплю ацетокарміну і підігрівати препарат близько З хв., проносячи кілька разів над полум'ям спиртівки (не повинно кипіти!).

5. Фільтрувальним папером ввібрати краї великої ацетокармінової краплі. Усі тканини покривів пиляка також забрати. Накрити препарат накривним склом і розподілити клітини в один шар, придавлюючи накривне скло.

6. Розглянути препарат спочатку при малому збільшенні, а потім перевести мікроскоп на збільшення з імерсією. На препараті, виготовленому з наймолодшого пиляка, видно материнські клітини пилку до поділу. Найінтенсивніше забарвлені хромосомні нитки і ядерця.

7. Виготовити препарати з більших пиляків, знайти на них і зарисувати всі фази першого і другого мейотичного поділів.

8. Для розгляду тетрад виготовити окремо препарат з пиляка ще більшого розміру.

9. Після того, як розглянули фази мейозу на тимчасових препаратах, розглянути постійні препарати мікроспорогенезу рослин, знайти на них профазу І та окремі її стадії і зарисувати. Зверніться до рис. 7, який допоможе краще зрозуміти побачене на мікропрепаратах.

 

 

Рис. 7. Стадії мейозу в мікроспороцитах лілії. А. Зигонема. Б. Пахінема. В. Рання диплонема. Г. Пізня диплонема. Д. Діакінез. Е. Метафаза І. Ж. Пізня метафаза І. З. Метафаза ІІ. И. Анафаза ІІ. К. Стадія чотирьох мікроспор

 

10. Роздивіться рис. 7 і мікрофотографії клітини на всіх фазах мейозу; дайте відповідь на наступні запитання:

а) Що таке біваленти?

б) На якому етапі мейозу утворюються біваленти?

в) На якому етапі мейозу відбувається розходження гомологічних хромосом?

г) На якому етапі мейозу в екваторіальній площині клітини розташована гаплоїдна кількість двохроматидних хромосом?

д) На якому етапі мейозу відбувається розходження однохроматидних хромосом?

є) Вкажіть на властиві мейозу процеси, в яких беруть участь хромосоми під час профази І.

Запитання для самоконтролю

1. У чому полягає біологічне значення мейозу?

2. Чим відрізняється мейоз від мітозу? Відповідь обґрунтуйте.

3. Як підтримується постійне число хромосом і постійна кількість ДНК кожного виду в поколіннях?

4. Назвіть фази першого та другого поділу мейозу. Чим характеризується кожна фаза?

5. Назвіть стадії профази І, охарактеризуйте кожну з них.

6. Що таке біваленти? Яке значення має утворення бівалентів?

Задачі та вправи

1. У жінки в процесі оогенезу в мейозі мало місце нерозходження однієї пари гомологічних хромосом. Скільки хромосом буде мати в цьому випадку зріла яйцеклітина? Скільки сперматозоїдів і з яким числом хромосом утворюється із одного сперматогонію, який мав 46 хромосом?

2. Скільки яйцеклітин утворить 4000 овогоніїв в процесі овогенезу?

3. Скільки яйцеклітин можуть дати 6000 овоцитів першого порядку в оогенезі?

4. В клітинах корінця рису міститься по 24 хромосоми. Скільки хромосом містить:

а) материнська клітина пилку;

б) мікроспори;

в) зародок;

г) яйцеклітина;

д) полярне ядро;

є) мегаспора;

є) ядро пилкової трубки;

ж) ендосперм;

з) генеративне ядро;

і) материнська клітина мегаспори?

5. В потомстві яких організмів слід чекати більшого генетичного різноманіття: які розмножуються вегетативним чи статевим шляхом? Чому?

6. Чи однакові набори хромосом мають яйцеклітини, якщо одна належить жінці монголоїдної раси, а друга - жінці негроїдної раси?

7. В овоциті першого порядку виник один мутантний ген. Вкажіть максимальну кількість яйцеклітин, які можуть його одержати.

 

 

Лабораторна робота №4

Хід роботи

1. Фіксовані корінці цибулі вийняти з 70%-ного спирту і провести через такі розчини:

спирт 50%-ний (10-20 хв)

дистильована вода І (15-20 хв)

дистильована вода II (5-15 хв).

2. Матеріали піддати кислотному гідролізу:

1 н. НС1 холодна — тільки занурити

1 н. НС1 гаряча — 6—8 хв тримати на водяній бані за температури 60°С.

Обробка кислотою призводить до утворення альдегідних груп, пов'язаних із хромосомною ДНК і разом з тим спричиняє мацерацію тканини.

3. Помістити корінці в реактив Шиффа на 2,5 год.

4. Забарвлений матеріал провести через сірчисту воду:

сірчиста вода І (10 хв)

сірчиста вода II (10 хв)

сірчиста вода III (10 хв).

5. Промити препарат водою:

проточна вода (25 хв)

дистильована вода – сполоснути

6. Досліджуваний об'єкт перенести на предметне скло в краплю 45%-ної оцтової кислоти, покласти на нього накривне скельце і розмістити клітини в один шар. Можна після дистильованої води корінці помістити в 45%-ну оцтову кислоту на 30 хв, після чого роздавити їх на предметному склі в краплі гліцерину.

7. Виготовлений тимчасовий препарат розглянути під мікроскопом. Реактив Шиффа забарвлює ядра і хромосоми в червонувато-фіолетовий колір, що свідчить про наявність у них ДНК. Інтенсивність забарвлення ядер і хромосом у клітинах є непрямим показником кількісного вмісту ДНК.

Запитання для самоконтролю

1. Які структурні рівні характерні для нуклеїнових кислот?

2. В яких органелах еукаріотичних клітин присутні РНК, ДНК?

3. Які існують види РНК?

4. Що таке трансляція та транскрипція?

5. Що таке кодон і антикодон?

6. Які властивості генетичного коду?

7. Назвіть основні етапи біосинтезу білка.

8. Яке біологічне значення того, що більшість амінокислот у коді ДНК закодовані не одним, а декількома триплетами?

9. Яка зміна молекули ДНК сильніше впливає на будову білка: випадання одного нуклеотида з триплету чи цілого триплета? Чому?

Робота 2. Розв'язування задач на молекулярні основи спадковості

Приклад 1. Скільки нуклеотидів містить ген, у якому запрограмований білок інсулін, що складається з 51 амінокислоти?

Розв'язок

Кожна амінокислота кодується трьома нуклеотидами (триплетом) ДНК. Отже, для кодування 51 амінокислоти білка буде потрібно 51 × 3 = 153 нуклеотиди в одному ланцюзі ДНК, а в гені - у два рази більше: 153 × 2 = 306.

Відповідь. 306.

Приклад 2. Молекулярна маса білка X = 50 000. Визначите довжину відповідного гена.

Розв'язок

1. Білок X складається з 50 000: 100 = 500 амінокислот; 2. Один з ланцюгів гена, в якому закодований білок X, повинен складатися з 500 триплетів, або 500 × 3 = 1500 нуклеотидів; 3. Довжина цього ланцюга ДНК=1500 × 0,34 нм = 510 нм; така ж довжина гена (двох ланцюгової ділянки ДНК).

Відповідь. 510 нм.

Приклад 3. Один з ланцюгів ДНК має молекулярну масу 34 155. Визначіть кількість мономерів білка, що закодований у цій ДНК.

Розв'язок

1. 34 155: 345 (молекулярна маса одного нуклеотида) = 99 нуклеотидів міститься в ДНК; 2. 99: 3 = 33 триплети в ДНК кодують 33 амінокислоти (мономера) білка.

Відповідь. 33.

Приклад 4. Яка молекулярна маса гена, якщо в одному ланцюзі його закодований білок з молекулярною масою 1500?

Розв'язок

1. Визначаємо із скількох амінокислот складається білок: 1500: 100 (молекулярна маса однієї амінокислоти) = 15 амінокислот у білку; 2. Скільки нуклеотидів в одному ланцюзі гена 15 ×3 = 45 нуклеотидів в одному ланцюзі гена; 3. Яка молекулярна маса гена: 45 × 345 (молекулярна маса одного нуклеотиду) = 15 525 (молекулярна маса одного ланцюга гена), двох ланцюгів = 15 525 × 2 = 31050.

Відповідь. 31 050.

Приклад 5. Молекула ДНК має таку послідовність нуклеотидів: АААЦЦТТГГГТГТТГАГГ. Визначить послідовність амінокислот у білку, що нею кодується.

Розв'язок

1. Спочатку побудуємо ланцюжок і-РНК (за принципом комплементарності Г - Ц, А - У, Т - А).

ДНК: АААЦЦТТГГГТГТТГАГГ

іРНК: УУУГГААЦЦЦАЦААЦУЦЦ

2. Користуючись генетичним кодом, знаходимо в таблиці триплетів генетичного коду (див. Табл. 2) відповідні триплетам амінокислоти: УУУ - фенілаланін - ГГА - гліцин - АЦЦ - треонін - ЦАЦ - гістидин - ААЦ - аспарагін - УЦЦ - серин.

Відповідь. Фенілаланін - гліцин - треонін - гістидин - аспарагін - серин.

Приклад 6. Якою послідовністю і-РНК кодується така послідовність амінокислот: цистеїн - триптофан - лейцин?

Розв'язок

1. Амінокислота цистеїн кодується 2 триплетами - УГЦ, УГУ (знаходимо в таблиці 2), триптофан - одним - УГГ, лейцин - двома - УУА й УУГ. Таким чином, загальна кількість варіантів дорівнює 4 (2×1×2): УГЦ-УГГ-УУА, УГЦ-УГГ-УУГ, УГУ-УГГ-УУА, УГУ-УГГ-УУГ.

 

Задачі і вправи

1. Визначте антикодони т-РНК, які беруть участь у синтезі білка, що кодується фрагментом ДНК: ГГТ-АЦГ-АТГ-ТЦА-АГА.

2. Білковий ланцюг складається з таких амінокислот: валін-лейцин гістидин-серин-ізолейцин. Яка послідовність нуклеотидів гена, що кодує цей білок?

3. Чому дорівнює довжина молекули ДНК, якщо в ній число тимідилових нуклеотидів 600 тис., а гуанілових - 2400 тис.?

4. Яка довжина гена, який кодує інсулін, якщо відомо, що до його складу входить 51 кислота?

5. Частина правого ланцюга ДНК має такий нуклеотидний склад АТГ-АЦЦ-ГАЦ-АЦГ-УАЦ... Визначте: а) порядок чергування нуклеотидів у лівому ланцюзі; б) довжину цієї ділянки ДНК; в) вміст кожного нуклеотида у фрагменті ДНК.

6. Білок рибонуклеаза складається з 224 амінокислот. Що має більшу молекулярну масу: білок чи ген, який його кодує?

7. До складу білка входить 800 амінокислот. Яка довжина гена, що контролює синтез цього білка?

8. Хімічний аналіз показав, що 26% загальної кількості нуклеотидів і-РНК припадає на аденін, 6% - на гуанін, 40% - на урацил. Яким повинен бути нуклеотидний склад відповідної ділянки дволанцюгової ДНК?

9. У молекулі ДНК виявлено 880 гуанілових нуклеотидів, які складають 22% від загальної кількості нуклеотидів цієї ДНК. Визначити: а) скільки міститься інших нуклеотидів (окремо) у цій молекулі ДНК; б) яка довжина і молекулярна маса цієї ДНК.

10. Відомо, що молекула м-РНК (і-РНК) складається з 1536 нуклеотидів. Із скількох амінокислот будуть складатися білки, які синтезуються на цій молекулі м-РНК (і-РНК), якщо відомо, що серед них є один триплет УАА та два триплети УГА?

 

 

Лабораторна робота №5

Хід роботи

1. Вилущити боби і розглянути насіння материнського і батьківського сортів гороху. Переконатися, що насіння материнського сорту має жовте зафарбування, а батьківського - зелене.

2. Вилущити боби із рослин з насінням першого покоління (F₁). Переконатися, що насіння має жовте зафарбування. Підрахувати кількість отриманого насіння. Визначити, яке зафарбування (жовте або зелене) домінантне і яке рецесивне.

3. Вилущити боби із рослин гороху з насінням другого покоління (F₂). Підрахувати кількість жовтого і зеленого насіння в F₂. Записати отримані результати до таблиці, що побудована аналогічно табл. 3.

5. За допомогою методу χ² оцінити ступінь відповідності фактично одержаних у досліді даних теоретично очікуваним.

6. Зробити висновок щодо характеру успадкування однієї пари альтернативних ознак у дослідах з горохом посівним.

 

Робота 2. Розв'язування задач на моногібридне схрещування

При розв’язуванні усіх задача з генетичного аналізу необхідно користуватись так званими алгоритмами, які визначають послідовність запису і розв'язування задачі. Під алгоритмом розуміють всяку систему обчислень, що виконуються за строго визначеними правилами, які після певного числа кроків приводять до розв'язання задачі.

Для кожного типу задач характерні свої алгоритми. Для генетичних задач алгоритми повинні бути такі:

1. Вчитатись уважно в текст задачі і визначити домінантні і рецесивні ознаки, про які іде мова.

2. Ввести позначення алелей генів, що визначають розвиток цих ознак.

З. Записати генотипи батьківських форм із значками статі /материнська - ♀ чи батьківська - ♂ форма/ і поряд записати їхній фенотип.

4. Окремо записати схрещування цих батьківських форм.

5. Визначити і записати усі типи гамет батьківських форм.

6. Визначити і записати усі генотипи зигот. Якщо у батьківських форм утворюється по одному сорту гамет, то зразу записують генотип зиготи F₁, а якщо ж утворених гамет більше - обов'язково застосовують решітку Пеннета!

Визначити і записати фенотипи гібридів.

7. Для одержання F_b, F₂, F_n пункти 4-6 повторюються.

8. Зробити висновки у відповідності з питаннями задачі.

При розв'язанні задач на моногібридне схрещування необхідно пам'ятати, що генотип особини з рецесивними ознаками можна визначити одразу, оскільки він проявляється в гомозиготному стані. Фенотипний прояв домінантних ознак можливий як у гомозиготному, так і в гетерозиготному стані. При неповному домінуванні гетерозиготи мають власний фенотип; у цьому випадку при моногібридному схрещуванні розщеплення за фенотипом і генотипом співпадають і становлять 1:2:1. У разі плейотропної (множинної) дії гена розщеплення за фенотипом буде не 3:1, а 2:1.

Розв'язок задач містить:

1. Скорочений запис умови за допомогою загальноприйнятих у генетиці символів та позначень.

2. Схему схрещування з дотриманням установленого порядку:

а) у першому рядку після літери Р пишуть жіночий, потім чоловічий генотипи;

б) у другому рядку записують і обводять гамети батьківських форм;

в) у третьому рядку після літери F записують через кому генотипи потомства (гібридів); при значній кількості гамет, а отже і генотипів потомства, застосовують решітку Пеннета;

г) нижче приводять фенотипний і генотипний аналіз одержаного потомства. При цьому генотипи можуть вказуватися із застосуванням фенотипового радикала або шляхом перерахуванням усіх генотипів. Фенотиповий радикал позначається дефісом «-», тобто А-, що припускає можливість наявності другого алеля як домінантного, так і рецесивного без зміни фенотипу (при повному домінуванні). Наприклад, через фенотиповий радикал «А-» ми позначили фенотип насінин гороху жовтого кольору, що припускає наявність серед них як насіння із генотипом Аа (2/3) так і АА (1/3 від насінин жовтого кольору).

3. Відповідь на всі поставлені в задачі питання.

Дозволяється скорочений запис ознак організмів: чорний — чорн., білий — біл. і т.п.

Приклад 1. При схрещуванні сірих мишей з білими в F₁ всі миші були сірими, а в F₂ спостерігається розщеплення: 30 сірих і 9 білих. Як успадковується ознака?

Розв'язок

1. Одноманітність першого покоління свідчить про гомозиготність батьківських організмів.

2. Розщеплення 30:9 =~3:1 у другому поколінні відповідає моногібридному схрещуванню.

3. Прояв у першому поколінні сірого забарвлення доводить, що сірий колір — домінантна ознака.

Дано:

А — сірий колір

а — білий

Р ♀ АА × ♂ аа

Гамети ♀ А ♂ а

F₁: Аа - сірі

Схрещування на F₂: ♀ Аа × ♂ Аа

гамети ♀ А, а ♂ А, а

F₂: 1АА: 2Аа: 1аа

сірі білі

Розщеплення за фенотипом: 3:1, тобто ¾ мишей мали сірий колір і ¼ - білий;

Розщеплення за генотипом: 1:2:1, тобто ¼ мишей були гомозиготні за домінантною ознакою, ½ гетерозиготні і ¼ гомозиготні за рецесивною ознакою.

Відповідь: Забарвлення шерсті у мишей контролюється одним геном. Сірий колір — домінантна ознака, білий — рецесивна.

 

Приклад 2. У квасолі чорне забарвлення насіння домінує над білим. Схрещування двох рослин дало 3/4 чорних і 1/4 білих насінин. Визначити генотипи обох батьків.

Розв'язок

Розщеплення в першому поколінні свідчить про гетерозиготність батьків і підпорядковується другому закону Менделя. Тому можна відразу сказати, що вихідні рослини квасолі є гетерозиготами.

Дано:

А – ген чорного забарвлення насіння

а –ген білого забарвлення насіння

F₁ – 3:1

Р -?

Р ♀ Аа × ♂ Аа

Гамети: ♀ А, а ♂ А, а

F₁: АА, Аа, Аа, аа

Фенотипний і генотипний аналіз потомства:

Розщеплення за фенотипом: 3:1, тобто ¾ насінин мали чорний колір і ¼ - білий;

Розщеплення за генотипом: 1:2:1, тобто ¼ насінин були гомозиготні за домінантною ознакою, ½ гетерозиготні і ¼ гомозиготні за рецесивною ознакою.

Відповідь: Вихідні форми квасолі є гетерозиготними - Аа.

 

Запитання для самоконтролю

1. Яке схрещування називається моногібридним?

2. Дайте визначення понять «генотип» і «фенотип». Наведіть приклади.

3. У чому суть першого та другого законів Менделя?

4. Які особини називаються гомо- і гетерозиготними? Чому гетерозиготний організм утворює гамети різного типу?

5. У чому суть гібридологічного аналізу?

6. Чи має значення напрямок схрещування для прояву менделівських закономірностей.

7.З якою метою використовують метод χ²?

8. Який висновок слід зробити, якщо при обчисленні χ² для проміжного успадкування при моногібридному схрещуванні отримано такий результат: а) χ² = 5,95; б) χ²= 7,95.

Задачі і вправи

1. У томатів нормальна висота, рослин А домінує над карликовістю а. Визначити: а) генотипи батьківських рослин, якщо серед їхніх нащадків спостерігається розщеплення за цими ознаками у відношенні 1:1; б) те ж при розщепленні у відношенні 3:1.

2. У людини карий колір очей (К) домінує над блакитним (k). Кароока жінка, у батька якої були блакитні, а в матері карі очі, одружилася з блакитнооким чоловіком, батьки якого мали карі очі. У них народилася кароока дитина. Визначити генотипи всіх зазначених осіб.

3. При схрещуванні рослини квасолі, що виросла з чорного насіння, із білонасінною рослиною завязалось 176 чорних і 198 білих насінин. Визначити генотипи вихідних форм і c². Як називається даний тип схрещування?

4. Альбінізм у рослин летальний, але у багатьох видів він проявляється у потомстві нормальних рослин. Якщо альбіноси гинуть, то чому ж вони не елімінуються повністю із популяції?

5. У одній із порід овець є тварини сірої і чорної масті. При схрещуванні чорних овець між собою одержують тільки чорних ягнят. Схрещування чорних із сірими дає половину ягнят чорних, половину сірих. При розведенні в собі сірих овець постійно одержують сірих і чорних, причому сірих у два рази більше ніж чорних. Як успадковується зафарбування шерсті?

Лабораторна робота №6

Хід роботи

1. Розглянути забарвлення і форму насіння вихідних батьківських сортів. Переконатися, що у одного сорту все насіння жовте гладеньке, у другого — зелене зморшкувате.

2. Розглянути гібридне насіння F₁ відмітити його забарвлення та форму. Переконатися, що все насіння однакове – жовте за кольором і гладеньке за формою через домінування відповідних алелей.

3. Проаналізувати гібридне насіння F₂; розподілити його на чотири класи: жовте гладеньке, жовте зморшкувате, зелене гладеньке, зелене зморшкувате. Звернути увагу, що крім батьківських поєднань ознак (жовте гладеньке і зелене зморшкувате) появилися нові: жовте зморшкувате і зелене гладеньке. Таким чином, встановити факт комбінативної мінливості. Підрахувати насіння кожного класу і записати результати в таблицю, складену за формою таблиці 6.

Таблиця 6

Обчислення χ²при дигібридному схрещуванні гороху

Класи розщеплення	Очікуване розщеплення	Одержаний результат (О)	Теоретично очікуваний результат (Е)	О-Е	(О-Е)^2
1.Жовті гладенькі 2.Жовті зморшкуваті 3.Зелені гладенькі 4.3елені зморшкуваті
Сума					-	χ^2=

 

4. Обчислити χ² при дигібридному схрещуванні та оцінити ступінь відповідності фактично одержаних у досліді даних теоретично очікуваним, аналогічно тому, як це виконувалося для моногібридного схрещування.

5. Зробити висновок щодо характеру успадкування двох пар альтернативних ознак у дослідах з горохом посівним.

 

Робота 2. Розв'язування задач на дигібридне схрещування

При розв'язуванні задач на дигібридне схрещування необхідно пам'ятати, що алельні пари генів розміщуються в різних парах гомологічних хромосом, наприклад . Унаслідок редукції числа хромосом під час гаметогенезу, у гамету від кожної пари гомологічних хромосом потрапляє лише одна. При цьому можуть виникати різні типи гамет (з різними комбінаціями хромосом), оскільки розходження хромосом кожної гомологічної пари в анафазі І мейозу незалежне. Доцільно користуватися також фенотиповим радикалом.

Приклад 1. При схрещуванні двох порід тутового шовкопряда, що відрізняються такими ознаками: одна з них дає одноколірних гусениць, що плетуть жовті кокони, а інша смугастих гусениць, що плетуть білі кокони, у першому поколінні всі гусениці були смугастими і плели жовті кокони. В другому поколінні утворилося таке розщеплення:

6385 смугастих гусениць, що плетуть жовті кокони;

2147 смугастих із білими коконами;

2099 одноколірних із жовтими коконами;

691 одноколірних із білими коконами.

Визначити генотипи вихідних форм і нащадків першого і другого покоління.

Розв'язок

Дано:

Р: ♀ одноколірні із жовт. кок. × ♂ смугасті із біл. кок.

F₁: смугасті із жовт. кок.

F₂: 6385 смугастих гусениць, що плетуть жовті кокони;

2147 смугастих із білими коконами;

2099 одноколірних із жовтими коконами;

691 одноколірних із білими коконами.

Генотипи Р, F₁ і F₂?

Проаналізуємо успадкування кожної ознаки окремо. Так, по забарвленню гусениць у першому поколінні ми спостерігаємо одноманітність смугастих гусениць, що свідчить про домінування цієї ознаки над їхньою одноколірністю. Позначимо домінантну алель, відповідальну за смугасте забарвлення гусениць, як А, рецесивну, що контролює одноколірне забарвлення гусениць, як а. В другому поколінні спостерігається розщеплення 3:1 - (6385+2147): (2099+691) або 8532 смугастих до 2790 одноколірних, що підтверджує моногенний характер успадкування даної ознаки.