В чем заключается сущность гибридологического метода

Гибридологический метод

Вы будете перенаправлены на Автор24

Гибридологический метод – это метод генетики, основанный на исследовании гибридных форм организмов по ключевым признакам.

Сущность гибридологического метода

Отличительная особенность данной области знания заключается в том, что она легла в основу развития возможности создания новых пород животных и сортов растений. Дарвин особым образом интерпретировал указанные феномены. Наследственность выступает решающим фактором в системе передачи признаков последующим поколениям. Именно поэтому представители одного вида похожи между собой.

Наследственность дает возможность растениям, животным, микроорганизмам сохранять базовые характерные черты и передавать их из поколения в поколение. Наследование признаков становится возможным благодаря свойству живого – размножению. В ходе полового размножения особи появляются после оплодотворения. В связи с этим можно сделать вывод о том, что основа наследственности заложена в половых клетках. Такая закономерность характерна для представителей всех царств живой природы.

Изменчивость дает возможность организму приобрести совершенно новые признаки и уникальные свойства индивидуального развития. Именно она доказывает тот факт, что каждая особь внутри вида уникальна. Изменчивость бывает различных типов (наследственная и ненаследственная), но в каждом конкретном случае она вносит уникальный вклад в развитие эволюции органического мира.

Генетика имеет целый ряд уникальных методов исследования. При этом особую роль в данном комплексе занимает гибридологический метод.

Гибридологический метод генетики – это метод, который заключается в изучении наследственности и изменчивости соматических клеток.

Основой метода является размножение организмов в искусственно созданных условиях. В рамках гибридологического метода используют:

Готовые работы на аналогичную тему

Возможности применения гибридологического метода

Гибридологический метод позволил точно диагностировать целый ряд наследственных заболеваний в рамках пренатального периода развития организма. Данный метод был разработан Г. Менделем. Его основная сущность заключается в том, что проводится анализ наследования по автономным признакам, передающимся в течение нескольких поколений и формирование системы точного, количественного учета наследования альтернативного признака и характера потомства гибридов.

Мендель проводил исследования на примере гороха, выбирая желтые и зеленые семена. Горох размножается самоопылением, а изменчивость окраски наблюдается в пределах одного сорта. Мендель производил искусственное опыление и скрещивал сорта, чьи семена отличаются по окраске.

При окончании эксперимента был выявлен тот факт, что сорт материнского растения не играет ключевой роли. Гибриды растений получали исключительно желтый окрас. Это говорит о доминирующем влиянии одного признака. В связи с этим подавленный признак был назван рецессивным. Явление доминирования одного признака над другим и его подавление в ста процентов случаев было названо Менделем единообразием.

Согласно дальнейшему скрещиванию, ученый выявил расщепление по окраске в соотношении 3: 1. Также Мендель выявил тот факт, что в ходе дигибридного скрещивания гибридов первого поколения происходит независимое наследование признаков и может проявиться их различное сочетание у гибридов второго поколения.

Законы Менделя используются и в современной практике и не теряют собственной значимости ввиду того, что являются базовыми фундаментальными основами установления закономерностей соотношения наследственности и изменчивости.

Среди достоинств гибридологического метода можно выделить:

Мендель также установил, что каждый отдельный ген кодирует одну полипептидную цепь. Комбинация одного гена именуется аллелью. В ходе полового размножения гамета содержит одну вариацию генома по каждому аллели.

Гибридологический метод изучения наследственности имеет ряд важных особенностей:

Именно математическая обработка полученных в результате использования данного метода признаков расширила возможности исследования количественных закономерностей анализируемых признаков.

Как уже отмечалось ранее, гибридологический метод лег в основу актуальной современной генетики. Но при использовании данного метода тщательно подбираются родителей, которые различаются по одной или двум парам признаков. Также ведется количественный учет закономерностей наследования признаков среди всех полученных гибридов.

Таким образом, с помощью скрещивания можно установить: генотип организмов, расстояние между генами, явление генного сцепления. Следует отметить, что гибридологический метод не подходит для человека с точки зрения этики и морали, а также позднего полового созревания. В связи с этим для изучения генетики человека применяют косвенные методы.

Источник

Гибридологический метод, его сущность и значение

Интерпретация наследственности и изменчивости по Дарвину

Наследование признаков протекает посредством размножения. В процессе полового размножения новые поколения появляются после оплодотворения. Основы наследственности (материальные) находятся в половых клетках. Если размножение бесполое либо вегетативное, то новое поколение «созревает» либо из простых одноклеточных спор, либо из сложных многоклеточных образований. Связь поколений при данных формах размножения также осуществляется с помощью клеток, имеющих материальные основы рассматриваемой наследственности.

Изменчивость – это, точно так же как и наследственность, свойство организма, но которое позволяет ему приобретать совершенно новые признаки в ходе индивидуального развития. Именно из-за нее особи одного вида различаются.

Таким образом, изменчивость и наследственность – противоположные, однако взаимосвязанные свойства определенного организма (благодаря наследственности обеспечивается однородность вида, а изменчивости – его неоднородность).

Генетические методы

Как и любая другая наука, генетика (биология) имеет свои специфические методы исследования. Их всего девять, а именно:

1. Генеалогический (посредством анализа родословных дает возможность определить конкретный тип наследования признака: рецессивный, либо доминантный, либо аутосомный, либо сцепленный с полом, а также его поли- или моногенность). С его помощью можно спрогнозировать степень вероятности проявления исследуемого признака у потомков (предупреждение наследственных заболеваний).

2. Близнецовый (исследование закономерностей процесса наследования признаков у одно-, двуяйцовых близнецов). Данный метод позволяет определить наследственный характер конкретного признака, установить пенетрантность аллеля, выявить степень эффективности воздействия на организм ряда внешний факторов (обучения, лекарственных препаратов, воспитания).

3. Дерматоглифический (изучение гребешковых узоров на коже ладоней и пальцев и сгибательных борозд первых). Он чаще всего применяется для установления отцовства.

4. Популяционно-статистический (анализ наследственных признаков обширных групп населения в рамках одного либо нескольких поколений). С помощью него рассчитывается частота проявления в популяции разнообразных аллелей гена, а также генотипов этих аллелей, и определяется степень распространения разного рода наследственных признаков, включая заболевания.

5. Биохимический (определяется структура измененного белка либо его количество, выявляется наличие дефектных ферментов либо промежуточных продуктов процесса обмена веществ в таких внеклеточных жидкостях, как кровь, моча, пот и др.). Благодаря этому методу можно диагностировать наследственные обменные дефекты.

6. Цитогенетический (изучение нормального человеческого кариотипа, диагностика наследственных заболеваний, которые связаны с хромосомными и геномными мутациями, исследование мутагенного действия разного рода химических средств, инсектицидов, лекарственных препаратов, пестицидов и др.).

8. Иммунологический (изучение сыворотки крови и иных биологических субстратов, что позволяет выявить антитела и антигены). При ВИЧ-инфекции, гепатитах, экзотических инфекционных заболеваниях сам факт обнаружения антител говорит об инфицировании пациента, то есть этот метод обладает диагностическим значением.

9. Гибридологический метод генетики (изучение наследственности и изменчивости соматических клеток). Основа – их размножение в искусственно созданных условиях. Здесь анализируются генетические процессы отдельных клеток, а с учетом полноценности генматериала их можно использовать впоследствии для исследования генетических закономерностей всего организма в целом. Применение данного метода позволило точно диагностировать ряд наследственных заболеваний в рамках пренатального периода.

Выше были перечислены основные методы генетики. В данной статье подробно будет рассмотрен только последний.

Сущность гибридологического метода

Он был разработан австрийским ботаником и биологом Грегором Менделем. Данный метод позволяет установить закономерности наследования отдельного набора признаков при таком размножении организмов, как половое.

Его сущность – проведение анализа наследования по отдельным автономным признакам, которые передаются нескольким поколениям, и точного количественного учета наследования всех альтернативных признаков и характера потомства каждого отдельно взятого гибрида. Он является основой современной генетики.

Первый закон Грегора Менделя

Он проводил свои опыты с таким самоопыляющимся растением семейства Бобовых, как горох. Для эксперимента Мендель Грегор выбрал его желтые и зеленые семена. Ввиду того что горох размножается самоопылением, изменчивость окраса не наблюдается в пределах одного сорта. Приняв во внимание данное свойство, Мендель Грегор произвел искусственное опыление экспериментального растения посредством скрещивания сортов, семена которых отличаются окрасом.

По окончании эксперимента было выявлено, что сорт материнского растения не играет основополагающей роли. Гибриды растений (семена, полученные в результате скрещивания) первого поколения (F1) имели исключительно желтый окрас. Это говорило о том, что у них проявляется лишь один признак (иной родительский признак отсутствует). В связи с этим непроявившиеся признаки у гибридов 1-го поколения биолог назвал рецессивными, а проявившиеся – доминантными (желтый окрас семян доминировал над зеленым).

Мендель обнаружил так называемое единообразие окраски гибридов 1-го поколения (они имели идентичную окраску).

Второй закон Грегора Менделя

Среди гибридов были и желтые, и зеленые семена (6022 шт. желтых, 2001 шт. зеленых, то есть ¾ всех гибридов имели желтый окрас). Таким образом, отношение доминантного признака к рецессивному – 3:1. Данное явление Мендель именовал расщепление признаков.

Достоинства рассматриваемого метода

Вопрос касаемо сходства родителей и потомков, а также природы постоянно появляющихся изменений волновал не одно поколение людей. Первым начал познавать наследственность уже упомянутый ранее знаменитый исследователь Г. Мендель. Именно он смог очертить значимые законы наследственности. Биолог выявил, что признаки организмов устанавливаются дискретными наследственными факторами. Его работа отличалась математической точностью, но все же она была неизвестна 35 лет.

Гибридологический метод изучения наследственности имеет важные особенности: наблюдение происходит за наследованием контрастных (альтернативных, взаимоисключающих) признаков. К примеру, рост растений: высокие и низкие.

Вторая особенность – точный количественный учет пар альтернативных признаков в ряду поколений. Именно математическая обработка полученных данных дала возможность исследователю определить количественные закономерности касаемо передачи анализируемых признаков. Как уже было упомянуто ранее, рассматриваемый гибридологический метод лег в основу современной генетики. Далее опишем его особенности.

Гибридологический метод исследования наследственности: отличительные особенности

Генетическая символика

Это перечень условных терминов и названий, применяемых в определенной отрасли науки, в данном случае генетики. Основы данной символики были заложены все тем же Г. Менделем (буквенная символика, обозначающая признаки).

Доминантные признаки – заглавные буквы латинского алфавита (A, B и др.), а рецессивные – строчные (a, b и др.). По сути, буквенная символика Менделя – алгебраическая форма представления его законов относительно наследования признаков.

Данная символика представлена в таблице ниже.

дочерние организмы 1-го, 2-го поколения

гены доминантных признаков

генотипы моногомозиготных по доминантному признаку особей

генотипы моногетерозиготных особей

генотипы рецессивных особей

генотипы три- и дигетерозигот, генотипы гомо-, дигетерозиготы в форме (хромосомной) при сцепленном и автономном наследовании гаметы

Методы выведения второго поколения

1. Метод с использованием решетки Паннета (двухмерной таблицы, предназначенной для установления сочетаемости аллелей, которые происходят из генотипов родителей и соединяются в процессе слияния отцовской и материнской гамет). Данная решетка была предложена английским биологом Реджинальдом Кранделлом Паннетом в 1906 году.

В целях получения всевозможных комбинаций гамет и последующего анализа и фенотипов, и генотипов формируется таблица. По вертикали (в ее строках) чаще всего размещаются разновидности женских гамет вместе с их вероятностями, а по горизонтали (в ее столбцах) – разновидности мужских гамет также вместе с их вероятностями. Полученные значения в местах пересечения столбцов и строк вместе с перемноженными перед этим вероятностями гамет фиксируют все генотипы, их вероятности появления.

2. Дихотомический метод (применяется расщепление 1:2:1 по генотипу в ситуации моногибридного скрещивания гетерозигот по гену B и по гену A).

3. Математический метод (алгебраический) – самый удобный. Он основан на том, что вероятность возникновения любого генотипа (в условиях моногибридного скрещивания) – произведение вероятностей формирования гамет, которые принимают участие в оплодотворении.

Третий закон Грегора Менделя

В результате скрещивания особей, которые отличаются по нескольким альтернативным парам признаков, их гены и соответствующие признаки наследуются вне зависимости друг от друга, а также комбинируются во всевозможных сочетаниях.

Гибридологический метод изучения наследственности в рамках дигибридного скрещивания применялся Менделем к гомозиготным растениям гороха, которые различались сразу по 2-ум парам признаков. Как уже было упомянуто ранее, у одного растения были гладкие семена желтого цвета, а у другого – зеленые морщинистые.

Как помнится, все гибриды 1-го поколения получились желтыми и гладкими. Таким образом, этот цвет оказался доминирующим относительно зеленого, а гладкая форма – доминирующей над морщинистой.

Если обозначить аллели желтого окраса как A, а зеленого – a, гладкую форму – B, а морщинистую – b, то гены, являющиеся определяющими для развития различных пар признаков, именуются неаллельными и условно обозначаются латинскими буквами. Исходя из этого, родительские растения обладают генотипами aa bb и AA BB, а генотип соответствующих гибридов F1 тогда будет Aa Bb (дигетерозиготным).

Гибридологический метод анализа наследственности относительно второго поколения проявляется в следующем: после процесса самоопыления у гибридов F1 (согласно закону расщепления) снова появятся зеленые морщинистые семена. При нем наблюдались такие комбинации признаков, как 101 экземпляр желтых морщинистых семян, 315 – желтых гладких, 32 – зеленых морщинистых.

Гибридологический анализ также применяется в целях выяснения поведения каждой пары аллелей в рамках потомства дигетерозиготы. Для этого целесообразно проведение раздельного учета по каждой паре признаков: по окраске и форме семян. Среди 556 экземпляров семян биологом получено 133 шт. морщинистых, 433 шт. гладких, а также 140 шт. зеленых семян и 416 шт. желтых. Следовательно, соотношение рецессивных и доминантных форм по каждой отдельной паре признаков говорит о моногибридном виде расщепления по фенотипу 3:1. Исходя из этого, дигибридное расщепление – два независимо протекающих моногибридных расщепления (они вроде как накладываются друг на друга).

Результат наблюдения: отдельные альтернативные пары соответствующих признаков независимо ведут себя в рамках наследования – третий закон Грегора Менделя.

Физиологические условия воплощения законов Грегора Менделя

Напоследок стоит отметить, что методы генетики многочисленны, однако центральное место отводится именно гибридологическому. Его суть – гибридизация (скрещивание) организмов, которые отличаются по 1-му либо нескольким признакам, и последующий анализ потомства. Гибридологический метод Менделя позволяет проанализировать закономерности изменчивости и наследования отдельных свойств и признаков организма в ходе полового размножения, генов, их комбинирование.

Источник

В чем заключается сущность гибридологического метода

Основным является гибридологический метод — система скрещиваний, позволяющая проследить закономерности наследования признаков в ряду поколений. Впервые разработан и использован Г. Менделем. Отличительные особенности метода: 1) целенаправленный подбор родителей, различающихся по одной, двум, трем и т. д. парам контрастных (альтернативных) стабильных признаков; 2) строгий количественный учет наследования признаков у гибридов; 3) индивидуальная оценка потомства от каждого родителя в ряду поколений.

Скрещивание, при котором анализируется наследование одной пары альтернативных признаков, называется моногибридным, двух пар — дигибридным, нескольких пар — полигибридным. Под альтернативными признаками понимаются различные значения какого-либо признака, например, признак — цвет горошин, альтернативные признаки — желтый цвет, зеленый цвет горошин.

Кроме гибридологического метода, в генетике используют: генеалогический — составление и анализ родословных; цитогенетический — изучение хромосом; близнецовый — изучение близнецов; популяционно-статистический метод — изучение генетической структуры популяций.

Генетическая символика

Предложена Г. Менделем, используется для записи результатов скрещиваний: Р — родители; F — потомство, число внизу или сразу после буквы указывает на порядковый номер поколения (F₁ — гибриды первого поколения — прямые потомки родителей, F₂ — гибриды второго поколения — возникают в результате скрещивания между собой гибридов F₁); × — значок скрещивания; G — мужская особь; E — женская особь; A — доминантный ген, а — рецессивный ген; АА — гомозигота по доминанте, аа — гомозигота по рецессиву, Аа — гетерозигота.

Закон единообразия гибридов первого поколения, или первый закон Менделя

Успеху работы Менделя способствовал удачный выбор объекта для проведения скрещиваний — различные сорта гороха. Особенности гороха: 1) относительно просто выращивается и имеет короткий период развития; 2) имеет многочисленное потомство; 3) имеет большое количество хорошо заметных альтернативных признаков (окраска венчика — белая или красная; окраска семядолей — зеленая или желтая; форма семени — морщинистая или гладкая; окраска боба — желтая или зеленая; форма боба — округлая или с перетяжками; расположение цветков или плодов — по всей длине стебля или у его верхушки; высота стебля — длинный или короткий); 4) является самоопылителем, в результате чего имеет большое количество чистых линий, устойчиво сохраняющих свои признаки из поколения в поколение.

Опыты по скрещиванию разных сортов гороха Мендель проводил в течение восьми лет, начиная с 1854 года. 8 февраля 1865 года Г. Мендель выступил на заседании Брюннского общества естествоиспытателей с докладом «Опыты над растительными гибридами», где были обобщены результаты его работы.

Опыты Менделя были тщательно продуманы. Если его предшественники пытались изучить закономерности наследования сразу многих признаков, то Мендель свои исследования начал с изучения наследования всего лишь одной пары альтернативных признаков.

Мендель взял сорта гороха с желтыми и зелеными семенами и произвел их искусственное перекрестное опыление: у одного сорта удалил тычинки и опылил их пыльцой другого сорта. Гибриды первого поколения имели желтые семена. Аналогичная картина наблюдалась и при скрещиваниях, в которых изучалось наследование других признаков: при скрещивании растений, имеющих гладкую и морщинистую формы семян, все семена полученных гибридов были гладкими, от скрещивания красноцветковых растений с белоцветковыми все полученные — красноцветковые. Мендель пришел к выводу, что у гибридов первого поколения из каждой пары альтернативных признаков проявляется только один, а второй как бы исчезает. Проявляющийся у гибридов первого поколения признак Мендель назвал доминантным, а подавляемый — рецессивным.

( А — желтый цвет горошин, а — зеленый цвет горошин)

Р	♀ AA желтые		×	♂ аа зеленые
Типы гамет	А		а
F1	Aа желтые 100%

Закон расщепления, или второй закон Менделя

Г. Мендель дал возможность самоопылиться гибридам первого поколения. У полученных таким образом гибридов второго поколения проявился не только доминантный, но и рецессивный признак. Результаты опытов приведены в таблице.

Анализ данных таблицы позволил сделать следующие выводы:

Явление, при котором часть гибридов второго поколения несет доминантный признак, а часть — рецессивный, называют расщеплением. Причем, наблюдающееся у гибридов расщепление не случайное, а подчиняется определенным количественным закономерностям. На основе этого Мендель сделал еще один вывод: при скрещивании гибридов первого поколения в потомстве происходит расщепление признаков в определенном числовом соотношении.

Генетическая схема закона расщепления Менделя

( А — желтый цвет горошин, а — зеленый цвет горошин):

P	♀ Aa желтые		×	♂ Aa желтые
Типы гамет	A	a	A	a
F2	AA желтые	Aa желтые 75%	Aa желтые	aa зеленые 25%

Закон чистоты гамет

С 1854 года в течение восьми лет Мендель проводил опыты по скрещиванию растений гороха. Им было выявлено, что в результате скрещивания различных сортов гороха друг с другом гибриды первого поколения обладают одинаковым фенотипом, а у гибридов второго поколения имеет место расщепление признаков в определенных соотношениях. Для объяснения этого явления Мендель сделал ряд предположений, которые получили название «гипотезы чистоты гамет», или «закона чистоты гамет». Мендель предположил, что:

В 1909 году В. Иогансен назовет эти наследственные факторы генами, а в 1912 году Т. Морган покажет, что они находятся в хромосомах.

Для доказательства своих предположений Г. Мендель использовал скрещивание, которое сейчас называют анализирующим (анализирующее скрещивание — скрещивание организма, имеющего неизвестный генотип, с организмом, гомозиготным по рецессиву). Наверное, Мендель рассуждал следующим образом: «Если мои предположения верны, то в результате скрещивания F₁с сортом, обладающим рецессивным признаком (зелеными горошинами), среди гибридов будут половина горошин зеленого цвета и половина горошин — желтого». Как видно из приведенной ниже генетической схемы, он действительно получил расщепление 1:1 и убедился в правильности своих предположений и выводов, но современниками он понят не был. Его доклад «Опыты над растительными гибридами», сделанный на заседании Брюннского общества естествоиспытателей, был встречен полным молчанием.

Р	♀ Аа желтые	×	♂ aа зеленые
Типы гамет	A a	a
F	Аа желтые 50%	аa зеленые 50%

Цитологические основы первого и второго законов Менделя

Во времена Менделя строение и развитие половых клеток не было изучено, поэтому его гипотеза чистоты гамет является примером гениального предвидения, которое позже нашло научное подтверждение.

При оплодотворении мужская и женская гаметы сливаются, и их хромосомы объединяются в одной зиготе. Получившийся от скрещивания гибрид становится гетерозиготным, так как его клетки будут иметь генотип Аа ; один вариант генотипа даст один вариант фенотипа — желтый цвет горошин.

Закон независимого комбинирования (наследования) признаков, или третий закон Менделя

Организмы отличаются друг от друга по многим признакам. Поэтому, установив закономерности наследования одной пары признаков, Г. Мендель перешел к изучению наследования двух (и более) пар альтернативных признаков. Для дигибридного скрещивания Мендель брал гомозиготные растения гороха, отличающиеся по окраске семян (желтые и зеленые) и форме семян (гладкие и морщинистые). Желтая окраска ( А ) и гладкая форма ( В ) семян — доминантные признаки, зеленая окраска ( а ) и морщинистая форма ( b ) — рецессивные признаки.

Скрещивая растение с желтыми и гладкими семенами с растением с зелеными и морщинистыми семенами, Мендель получил единообразное гибридное поколение F₁ с желтыми и гладкими семенами. От самоопыления 15-ти гибридов первого поколения было получено 556 семян, из них 315 желтых гладких, 101 желтое морщинистое, 108 зеленых гладких и 32 зеленых морщинистых (расщепление 9:3:3:1).

Анализируя полученное потомство, Мендель обратил внимание на то, что: 1) наряду с сочетаниями признаков исходных сортов (желтые гладкие и зеленые морщинистые семена), при дигибридном скрещивании появляются и новые сочетания признаков (желтые морщинистые и зеленые гладкие семена); 2) расщепление по каждому отдельно взятому признаку соответствует расщеплению при моногибридном скрещивании. Из 556 семян 423 были гладкими и 133 морщинистыми (соотношение 3:1), 416 семян имели желтую окраску, а 140 — зеленую (соотношение 3:1). Мендель пришел к выводу, что расщепление по одной паре признаков не связано с расщеплением по другой паре. Для семян гибридов характерны не только сочетания признаков родительских растений (желтые гладкие семена и зеленые морщинистые семена), но и возникновение новых комбинаций признаков (желтые морщинистые семена и зеленые гладкие семена).

Р	♀ АABB желтые, гладкие	×	♂ aаbb зеленые, морщинистые
Типы гамет	AB	ab
F1	AaBb желтые, гладкие, 100%
P	♀ АaBb желтые, гладкие	×	♂ AаBb желтые, гладкие
Типы гамет	AB Ab aB ab	AB Ab aB ab

Генетическая схема закона независимого комбинирования признаков:

Анализ результатов скрещивания по фенотипу: желтые, гладкие — 9/16, желтые, морщинистые — 3/16, зеленые, гладкие — 3/16, зеленые, морщинистые — 1/16. Расщепление по фенотипу 9:3:3:1.

Анализ результатов скрещивания по генотипу: AaBb — 4/16, AABb — 2/16, AaBB — 2/16, Aabb — 2/16, aaBb — 2/16, ААBB — 1/16, Aabb — 1/16, aaBB — 1/16, aabb — 1/16. Расщепление по генотипу 4:2:2:2:2:1:1:1:1.

Третий закон Менделя справедлив только для тех случаев, когда гены анализируемых признаков находятся в разных парах гомологичных хромосом.

Цитологические основы третьего закона Менделя

Источник