Реферат на тему:


Воспользуйтесь поиском к примеру Реферат        Грубый поиск Точный поиск






Загрузка...

Реферат

на тему

"Значение работ

выполненных школой Менделя »

ПЛАН

Вступление

1. Исследования Менделя

2. Наследование при моногибридном скрещивании и закон расщепления

3. Поворотное, анализирующее, скрещивание

4. Дигибридное скрещивание и закон независимого распределения

5. Краткое изложение сути гипотез Менделя. Открытие генетики

Список использованной литературы

Вступление

Генетика по праву может считаться одним из важнейших разделов биологии. На протяжении тысячелетий человек пользовался генетическими методами для улучшения домашних животных и возделываемых растений, не имея представления о механизмах, лежащих в основе этих методов. Судя по разнообразным археологическим данным, уже 6000 лет назад люди понимали, что некоторые физические признаки могут передаваться от одного поколения другому. Отбирая определенные организмы из природных популяций и скрещивая их между собой, человек создавал улучшенные сорта растений и породы животных, обладавшие нужными ему свойствами.

Но закономерности, по которым те или иные признаки передаются потомству, оставались "тайной за семью печатями".

Среди ученых до середины XIX в. прочно утвердилось мнение: "Закон наследственности заключается только в том, что никакого закона наследственности нет».

Однако лишь в начале XX в. ученые стали осознавать в полной мере важность законов наследственности и ее механизмов. Хотя успехи микроскопии позволили установить, что наследственные признаки передаются из поколения в поколение через сперматозоиды и яйцеклетки, оставалось неясным, каким образом мельчайшие частицы протоплазмы могут нести в себе «задатки» того огромного множества признаков, из которых состоит каждый отдельный организм.

Изучение наследственности уже давно было связано с представлением о ее корпускулярной природе. В 1866 г.. Мендель высказал предположение, что признаки организмов определяются наследуемыми единицами, которые он назвал "элементами". Позже их стали называть "факторами" и, наконец, генамы; было показано, что гены находятся в хромосомах, с которыми они и передаются от одного поколения к другому.

Грегор Иоганн Мендель стал основоположником учения о наследственности, создателем новой науки - генетики. Но он настолько опередил свое время, что в течение жизни Менделя, хотя его работы были опубликованы, никто не понял значение его открытий. Только через 16 лет после его смерти ученые заново прочли и осмыслили написанное Менделем.

Мендель показал, что наследственные задатки не смешиваются, а передаются от родителей потомкам в виде дискретных (обособленных) единиц. Эти единицы, представленные в особях парами, остаются дискретными и передаются последующим поколениям в мужских и женских гамет, каждая из которых содержит по одной единице из каждой пары. В 1909 г.. Датский ботаник Йохансен назвал эти единицы генами, а в 1912 г.. Американский генетик Морган показал, что они находятся в хромосомах. С тех пор генетика достигла больших успехов в объяснении природы наследственности и на уровне организма, и на уровне гена.

1. Исследования Менделя

Находясь в Вене, Мендель заинтересовался процессом гибридизации растений и, в частности, различными типами гибридных потомков и их статистических соотношений. Эти проблемы и стали предметом научных исследований Менделя, что он начал летом 1856

Успехи, достигнутые Менделем, частично обусловлены удачным выбором объекта для эксперимента-гороха огородного (Рisum sativum). Мендель убедился, что по сравнению с другими этот вид имеет следующие преимущества:

1) существует много сортов, четко различающихся по ряду признаков;

2) растения легко выращивать;

3) репродуктивные органы полностью прикрыты лепестками, так что растение обычно самоопыляющееся; поэтому его сорта размножаются в чистоте, то есть их признаки из поколения в поколение остаются неизменными;

4) возможно искусственное скрещивание сортов, и оно дает вполне плодовитых гибридов. С 34 сортов гороха Мендель отобрал 22, которые наделены четко выраженными розходженнямы по ряду признаков, и использовал их в своих опытах со скрещиванием. Менделя интересовали семь главных признаков: высота стебля, форма семян, окраска семян, форма и окраска плодов, расположение и окраска цветков.

И до Менделя многие ученые проводили подобные эксперименты на растениях, но ни один из них не получил таких точных и подробных данных; кроме того, они не смогли объяснить свои результаты с точки зрения механизма наследственности. Моменты, которые обеспечили Менделю успех, следует признать необходимыми условиями проведения любого научного исследования и принять их в качестве образца. Условия эти можно сформулировать следующим образом:

1) проведение предварительных исследований для ознакомления с экспериментальным объектом;

2) тщательное планирование всех экспериментов, для того чтобы всякий раз внимание было сосредоточено на одной переменной, что упрощает наблюдения;

3) строжайшее соблюдение всех методик, для того чтобы исключить возможность введения переменных, искажающих результаты;

4) точная регистрация всех экспериментов и запись всех полученных результатов;

5) получение достаточного количества данных, чтобы их можно было считать статистически достоверными.

Как писал Мендель, «достоверность и полезность всякого эксперимента определяются пригодностью данного материала для тех целей, в которых он используется».

Необходимо, однако, отметить, что в выборе экспериментального объекта Менделю кое в чем и просто повезло: в наследовании отобранных им признаков не было ряда более сложных особенностей, открытых позднее, как неполное доминирование, зависимость более чем от одной пары генов , сцепления генов.

Научная добросовестность заставила Менделя растянуть свои опыты на долгие восемь лет.

Восемь раз цвел горох в его саду. На каждый гороховый кустик Мендель заполнял отдельную карточку (10000 карточек!), Где была приведена подробная характеристика растения по этим семи пунктах. Записи в них тщательно аккуратные: когда родительское растение выращено, какие цветы у нее були, чьим 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 ...

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

Сколько тысяч раз Мендель переносил пинцетом пыльца одного цветка на рыльце пестика другого! В течение двух лет Мендель кропотливо проверял чистоту линий гороха. Из поколения в поколение в них должны были проявляться только те же признаки. Затем стал скрещивать растения с различными признаками, получать гибриды (помеси).

Что он выяснил?

Если одно из растений-родителей имела зеленые горошины, а вторая - желтые, то все горошины их потомков в первом поколении будут желтыми.

Пара растений с высоким стеблем и низким стеблем даст потомство первого поколения только с высоким стеблем.

Пара растений с красными и белыми цветками даст потомство первого поколения только с красными цветками. И так далее.

Пожалуй, все дело в том, от кого именно - "отца" или "матери" - получили потомки свои признаки? Ничего подобного. Как это ни странно, но это не имело никакого значения.

Итак Мендель точно установил, что признаки "родителей" не "сливаются" воедино (красные и белые цветки не превращаются у потомков этих растений в розовые). Это было важное научное открытие. Чарльз Дарвин, например, считал иначе.

Господствующую в первом поколении признак (например, красные цветы) Мендель назвал доминантным, а "отступающую" признак (белые цветки) - рецессивным.

Что же произойдет в следующем поколении? Оказывается, в "внуков" вновь "всплывут на поверхность" подавлены, рецессивные признаки их "бабушек"и "дедушек". На первый взгляд создается путаница. К примеру, цвет семян будет в «дедушку», окраска цветов - в "бабушку", а высота стебля - снова в «дедушку». И у каждого растения - по-разному. Как в этом разобраться? Да и мыслимо ли это?

Сам Мендель признал, что для решения этого вопроса "была нужна мужество".

Блестящая находка Менделя заключалась в том, что он не стал изучать прихотливые комбинации, сочетания признаков, а рассмотрел каждый признак в отдельности.

Он решил точно подсчитать, какая часть потомков получит, например, красные цветки, а какая - белые, и установить числовое соотношение по каждому признаку. Это был совершенно новый подход к ботанике. Настолько новый, что опередил развитие науки на целых три с половиной десятилетия. И оставался все это время непонятным.

Числовое соотношение, установленное Менделем, было довольно неожиданным. На каждое растение с белыми цветками приходилось в среднем три растения с красными. Почти точно - три к одному!

При этом красное или белое окраска цветков, например, никак не влияет на желтый или зеленый цвет горошин. Каждый признак наследуется независимо от другой.

Но Мендель не только установил эти факты. Он дал им блестящее объяснение. От каждого из родителей зародышевая клетка наследует по одному "наследственному задатка" (позже их назовут генами). Каждый из задатков определяет какой-то признак - например, красную окраску цветков. Если в клетку попадают одновременно задатки, определяющие красное и белое окраски, то оказывается только один из них. Второй же остается скрытым. Чтобы снова проявился белый цвет, необходима "встреча" двух задатков белой окраски. Согласно теории вероятности, в следующем поколении это произойдет один раз в каждые четыре сообщения. Отсюда и соотношение "3 в 1".

2. Наследование при моногибридном

скрещивании и закон расщепления

Для своих первых экспериментов Мендель выбирал растения двух сортов, четко различались по який-либо признаку, например по расположению цветков: цветки могут быть распределены по всему стеблю (пазушные) или находиться на конце стебля (верхушечные). Растения, различающиеся по одной паре альтернативных признаков, Мендель выращивал на протяжении ряда поколений. Семена от пазушных цветков всегда давали растения с пазушными цветками, а семена от верхушечных цветков - растения с верхушечными цветками. Таким образом, Мендель убедился, что выбранные им растения размножаются в чистоте (т.е. без расщепления потомства) и пригодны для проведения опытов по гибридизации (экспериментальных скрещиваний).

Его метод заключался в следующем: он удалял у ряда растений одного сорта пыльники до того, как могло произойти самоопыление (эти растения Мендель называл «женскими»); пользуюсь кисточкой, он наносил на рыльца этих «женских» цветков пыльцу из пыльников растения другого сорта; затем он надевал на искусственно опыленные цветки маленькие колпачки, чтобы на их рыльца не мог попасть пыльца с других растений. Мендель проводил реципрокные скрещивания - переносил пыльцевые зерна как с пазушных цветков на верхушечные, так и с верхушечных на пазушные. Во всех случаях из семян, собранных от полученных гибридов, вырастали растения с пазушными цветками. Этот признак - «пазушные цветки», - наблюдаемый у растений первого гибридного поколения, Мендель назвал доминантным; позже, в 1902 г.., Бэтсон и Сондерс стали обозначать первое поколение гибридного потомства символом F1. В одной из растений F1 не было верхушечных цветков.

На цветки растений F1 Мендель надел колпачки (чтобы не допустить перекрестного опыления) и дал им возможность самозапилитися. Семена, собранные с растений F1, были пересчитаны и высажены следующей весной для получения второго гибридного поколения, F2 (поколение F2 - это всегда результат инбридинга в поколении F1, в данном случае самоопыления). Во втором гибридном поколении у одних растений образовались пазушные цветки, а у других - верхушечные. Иными словами, признак «верхушечные цветки», что отсутствовалая в поколении F1, вновь появился в поколении F2. Мендель рассудил, что этот признак присутствовал в поколении F1 в скрытом виде, но не смогла проявиться; поэтому он назвал ее рецессивным. Из 858 растений, полученных Менделем в F2, у 651 были пазушные цветки, а в 207 - верхушечные. Мендель провел ряд аналогичных опытов, используя каждый раз одну пару альтернативных признаков. Результаты экспериментальных скрещиваний по семи парам таких признаков приведены в табл. 1.

Признак | Родительское растение | Поколение F2 | Отношение

доминантный признак | рецессивный признак | доминантные | Рецессивные

Высота стебля | высокий | низкий | 787 | 277 | 2,84: 1

Семена | гладкое | сморщенное | 5474 | 1850 | 2,96: 1

Окраска семян | желтое | зеленый | 6022 | 2001 | 3,01: 1

Форма плодов | плоские | выпуклые | 882 | 299 | 2,95: 1

Окраска плодов | зеленый | желтое | 428 | 152 | 2,82: 1

Размещение цветов | пазушными | верховое | 651 | 207 | 3,14: 1

Окраска цветов | красное | белое | 705 | 224 | 3,15: 1

Всего | 14949 | 5010 | 2,98: 1

Таблица 1. Результаты опытов Менделя по наследованию семи пар альтернативных признаков.

(соотношение доминантных и рецессивных признаков, наблюдаемых приближается к теоретически ожидаемого 3: 1).

Во всех случаях анализ результатов показал, что отношение доминантных признаков к рецессивным в поколении F2 составляло примерно 3: 1.

Приведенный выше пример типичен для всех экспериментов Менделя, в которых изучалось наследование одного признака (моногибридные скрещивания).

На основании этих и аналогичных результатов Мендель сделал следующие выводы:

1. Поскольку исходные родительские сорта размножались в чистоте (не расщеплялись), у сорта с пазушными цветками должно быть два «пазушных» факторы, а у сорта с верхушечными цветками - два «верхушечных» факторы.

2. Растения F1 содержали по одному фактору, полученному от каждого из родительских растений через гаметы.

3. Эти факторы в F1 не сливаются, а сохраняют свою индивидуальность.

4. «Пазушных» фактор доминирует над «верховым» фактором, является рецессивным. Разделение пары родительских факторов при образовании гамет (так что в каждую гамету попадает только один из них) известно под названием первого закона Менделя, или закона расщепления. Согласно этому закону, признаки данного организма детерминируются парами внутренних факторов. В одной гамете может быть представлено только один из каждой пары таких факторов.

Теперь мы знаем, что эти факторы, детерминирующие такие признаки, как расположение цветка, соответствуют участкам хромосомы, названных генами.

Описанные выше эксперименты, проводившиеся Менделем при изучении наследования одной пары альтернативных признаков, является примером моногибридного скрещивания.

3. Поворотное, анализирующее, скрещивание

Организм из поколения F1, полученного от скрещивания между гомозиготной доминантной и гомозиготной рецессивной особями, гетерозиготы по своему генотипу, но имеет доминантный фенотип. Для того чтобы проявился рецессивный фенотип, организм должен быть гомозиготным по рецессивному аллелю. В поколении F2 особи с доминантным фенотипом могут быть как гомозиготными, так и гетерозиготными. Если селекционеру понадобилось выяснить генотип такой особи, то единственным способом, позволяющим сделать это, служит эксперимент с использованием метода, названного анализирующим (возвратным) скрещиванием. Скрещивая организм неизвестного генотипа с организмом, гомозиготным по рецессивному аллелю изучаемого гена, можно определить этот генотип путем одного скрещивания. Например, у плодовой мушки Drosophila длинные крылья доминируют над зачаточными. Особь с длинными крыльями может быть гомозиготной (LL) или гетерозиготной (Ll). Для установления ее генотипа надо провести анализирующее скрещивание между этой мухой и мухой, гомозиготной по рецессивному аллелю (ll). Если у всех потомков от этого скрещивания будут длинные крылья, то особь с неизвестным генотипом - гомозиготная по доминантномуаллелю. Численное соотношение потомков с длинными и с зачаточными крыльями 1: 1 указывает на гетерозиготность лица с неизвестным генотипом.

4. Дигибридное скрещивание и закон независимого распределения

Установив возможность предсказывать результаты скрещиваний по одной паре альтернативных признаков, Мендель перешел к изучению наследования двух пар таких признаков. Скрещивание между особями, различающимися по двум признакам, называют дигибридном.

В одном из своих экспериментов Мендель использовал растения гороха, различающихся по форме и окраске семян. Применяя метод, описанный при моногибридном скрещивании, он скрещивал между собой чистосортные (гомозиготные) растения с гладкими желтыми семенами и чистосортные растения с морщинистыми зелеными семенами. У всех растений F1 (первого поколения гибридов) семена были гладкие и желтые. По результатам проведенных ранее моногибридных скрещиваний Мендель уже знал, что эти признаки доминантные; теперь, однако, его интересовали характер и соотношение семян различных талей в поколении F2, полученном от растений F1 путем самоопыления. Всего

Загрузка...

Страницы: 1 2