Контрольная работа по "Генетике"

     Оплодотворение  у растений. Процесс оплодотворения у растений при общем сходстве с оплодотворением животных имеет некоторые особенности. У покрытосеменных растений мужские гаметы (спермии), в отличие от сперматозоидов, малоподвижны. Их развитие начинается с формирования в пыльнике цветка микроспор — пыльцевых зерен. В созревшем пыльцевом зерне содержится вегетативная клетка и два спермия.

     Попадая на рыльце пестика, вегетативная клетка формирует пыльцевую трубку, прорастающую по направлению к семяпочке. По этой трубке спермии перемещаются внутрь цветка, и когда кончик трубки разрывается, они попадают в зародышевый мешок. Один из них сливается с яйцеклеткой и образует зиготу — зародыш будущего растения. Второй спермий сливается с двумя ядрами гаплоидных клеток, располагающихся в центре зародышевого мешка. В результате образуется триплоидная клетка — эндосперм. Путем многократных митозов эндосперм формирует питательную среду вокруг зародыша.

     Второе  оплодотворение с образованием и  развитием эндосперма происходит только после того, как оплодотворится яйцеклетка. Этот универсальный для всех покрытосеменных растений половой процесс носит название двойного оплодотворения. Он открыт в 1898 г. известным русским ботаником С. Г. Навашиным. 

     4. Дайте определение  термина «аллель».

     Аллели (от греч. allēlōn — друг друга, взаимно), наследственные задатки (гены), расположенные в одинаковых участках гомологичных (парных) хромосом и определяющие направление развития одного и того же признака.  Каждый ген может находиться, по крайней мере, в двух аллельных состояниях (определяемых его структурой), одно из которых обычно обеспечивает максимальное развитие признака — доминантная аллель, другое приводит к частичной или полной утрате его проявления или к изменению в его проявлении — рецессивная аллель. Например, у растений доминантная аллель обусловливает появление окрашенных цветков, а рецессивная — неокрашенных; у человека ген, контролирующий цвет глаз, присутствует у кареглазых в виде доминантной аллели (одной или пары), у голубоглазых — в виде только рецессивных аллелей. Гены, относящиеся к одной аллельной группе, обозначают одной буквой: прописной для доминантной А., строчной — для рецессивной (например, В и b). В каждой из гомологичных хромосом может располагаться лишь одна аллель данного гена. Т. к. у диплоидных организмов имеются по две хромосомы каждого типа (гомологичные хромосомы), то в клетках тела этих организмов присутствуют по две аллели каждого гена. При образовании половых клеток в каждую попадает лишь одна аллель вместе с одной из хромосом. При оплодотворении — слиянии половых клеток — парность хромосом, а следовательно, и аллель восстанавливается. Доминантные и рецессивные еллели могут присутствовать в состоянии гомозиготности (ВВ или bb)или гетерозиготности (Bb). Если ген встречается в нескольких (более двух) различных состояниях, то он образует серию множественных аллелей. 

     5. У кур оперенные ноги доминируют над голыми, а гороховидный гребень – над простым. Признаки наследуются независимо. Гетерозиготных кур и петухов спаривали между собой и получили 96 цыплят. Сколько разных типов гамет может образовать гетерозиготная особь? Сколько разных генотипов может возникнуть при таком скрещивании? Сколько цыплят будут иметь оперенные ноги и гороховидный гребень? Оперенные ноги и простой гребень?

     Решение

     Признак                                    ген

     Оперенные ноги                         А  

     Голые ноги                                 а     

     Гороховидный  гребень               В

     Простой гребень                         в

      Р        АаВв                х                 АаВв

Гаметы      АВ; Ав; аВ; ав                            АВ;  Ав; аВ; ав

     Составим  решетку Пеннета 
 
 
 

 

     Гетерозиготная  особь может образовать 4 типа гамет  АВ; Ав; аВ; ав.

При этом образуется 9 генотипов: AАВВ, AABb, AaBB, AaBb, AAbb, Aabb, aaBB, aaBb, аabb.

     Из 96 цыплят будут иметь оперенные ноги и гороховидный гребень 54 цыпленка,  оперенные ноги и простой гребень – 18 цыплят. 

     6. Какие признаки  называются ограниченными  полом и зависимыми  от пола?

     Ограниченные  полом признаки в силу половой  дифференциации могут проявиться только у одного из полов (продукция молока или яиц свойственна только женскому полу), хотя полимерные гены этих признаков локализованы в аутосомах обоих полов.

     Признаки, зависимые от пола, проявляются или у обоих полов (с разной степенью выраженности), или (чаще) только у одного из полов (более мощное развитие рогов у баранов, бороды — у козлов), хотя оба в равной мере содержат в аутосомах гены этих признаков. Несходное их развитие обусловлено значительным различием физиологических процессов в организмах разного пола. 

     7. У кошек гены  черной и рыжей  окраски шерсти  равнозначны по  действию и расположены в Х-хромосоме. Какого цвета могут быть котята от спаривания рыжей кошки с черным котом? Какова связь окраски шерсти с полом котят?

     У кошек ген окраски шерсти находится  в Х-хромосоме. Черная окраска определяется доминантным геном В, а рыжая окраска – рецессивным геном b. При генотипе ВВ развивается черная окраска шерсти, а при генотипе bb образуется рыжая окраска. У гетерозигот Вb имеет место неполное доминирование, и развивается черепаховая окраска. 

     8. Назовите типы  РНК.

     В клетках бактерий, животных и растений различные типы Р. к. выполняют неодинаковые биологические функции и различаются по строению и метаболизму. Важнейшие типы РНК следующие.

     Рибосомные  рибонуклеиновые кислоты (рРНК) входят в состав рибосом и составляют основную массу клеточных рибонуклеиновых кислот; представлены рибонуклеиновые кислоты с константами седиментации 23 S, 16 S и 5 S. Полностью установлена первичная структура (т. е. последовательность нуклеотидов) для 5 S РНК, почти полностью - для 16 S РНК и частично для 23 S РНК кишечной палочки. Размеры и структура рибосомных рибонуклеиновых кислот у организмов разных видов неодинаковы. Их биологическая роль не вполне выяснена, целостность их молекул необходима для биосинтеза белков в рибосомах.

     Транспортные  рибонуклеиновые кислоты (тРНК): имеют константу седиментации около 4 S и молекулярную массу около 25 000, т. е. являются сравнительно низкополимерными (около 80 нуклеотидных остатков); содержат относительно много метилированных и других минорных оснований. Их биологическая роль заключается в присоединении активированных аминокислотных остатков и переносе (транспорте) их на рибосомы, т. е. к месту синтеза полипептидных цепочек. Для каждой аминокислоты имеются свои специфические тРНК (обычно более одной). Все тРНК имеют сложную, частью двуспиральную, макромолекулярную структуру, изображаемую в виде клеверного листа. Они содержат участки, присоединяющиеся к рибосоме, триплет нуклеотидов (антикодон), присоединяющийся к кодону мРНК, и концевой участок, присоединяющий аминокислотный остаток. Первичная структура более 60 тРНК установлена полностью.

     Информационные, или матричные, рибонуклеиновые кислоты (иРНК, или мРНК) представляют собой наиболее разнородную группу и играют роль матриц при биосинтезе белков в процессе трансляции (считывания нуклеотидного кода и перевода его в определённую последовательность аминокислот в полипептидных цепях белков). Все виды рибонуклеиновых  кислот синтезируются в клетках на матрице ДНК, образуя последовательность рибонуклеотидов, комплементарную последовательности дезоксирибонуклеотидов в ДНК (процесс транскрипции). В клеточном ядре обнаружены гигантские молекулы - предшественники мРНК, большая часть которых распадается внутри ядра и только сравнительно небольшая часть молекулы переходит в цитоплазму и образует собственно мРНК. Быстро распадающаяся в клеточном ядре рибонуклеиновая кислота, вероятно, играет регуляторную роль.

     Обнаружены  также некоторые другие типы рибонукленовых кислот, например низкополимерная относительно стабильная ядерная РНК, роль которой пока неясна. 

     9. В одной из цепочек молекулы ДНК нуклеотиды расположены в последовательности ТАГАГТЦЦЦГАЦАЦГ… Какова последовательность нуклеотидов в комплементарной цепочке этой же молекулы?

     Выписываем  нуклеотиды ДНК и, разбивая их на триплеты, получаем кодоны цепи молекулы ДНК:

     ТАГ–АГТ–ЦЦЦ–ГАЦ-АЦГ.

     Составляем  триплеты иРНК, комплементарные кодонам ДНК, и записываем их строчкой ниже. При транскрипции выполняется принцип дополнения, или комплементарности: А, Т, Г и Ц в ДНК соответствуют У, А, Ц и Г в иРНК.

     ДНК: ТАГ–АГТ–ЦЦЦ–ГАЦ-АЦГ.

     иРНК: АУЦ–УЦА–ГГГ–ЦУГ-УГЦ.

     По  таблице кодонов определяем, какая аминокислота закодирована каждым триплетом иРНК:

     Изолейцин-Серин-Глицин-Лейцин-Цистеин

     Иле-Сер-Гли-Лей-Цис 

     10. Изложите основные  положения мутационной  теории Г.Де Фриза.

     Теория мутаций, составляет одну из основ генетики. Она зародилась вскоре после переоткрытия законов Г. Менделя в трудах Г. Де Фриза (1901 —1903). На первых порах мутационная теория всецело сосредоточилась на фенотипическом проявлении наследственных изменений, практически не занимаясь механизмом их возникновения. В соответствии с определением Г. Де Фриза мутация представляет собой явление скачкообразного, прерывистого изменения наследственного признака.

     Основные  положения мутационной теории Г. Де Фриза сводятся к следующему:

     1.   Мутации возникают внезапно как дискретные изменения признаков.

     2.   Новые формы устойчивы.

     3.   В отличие от ненаследственных изменений мутации не образуют непрерывных рядов, не группируются вокруг какого-либо среднего типа. Они представляют собой качественные изменения.

     4.   Мутации проявляются по-разному и могут быть как полезными, так и вредными.

     5.   Вероятность обнаружения мутаций зависит от числа исследованных особей.

     6.  Сходные мутации могут возникать неоднократно.

     Как и многие генетики раннего периода, Г. Де Фриз ошибочно считал, что мутации могут сразу давать начало новым видам, т. е. минуя естественный отбор.   

     11. Почему у животных  редко встречается  полиплоидия?

     Полиплоидия широко распространена в природе, но среди разных групп организмов представлена неравномерно. Большое значение этот тип мутаций имел в эволюции диких и культурных цветковых растений, среди которых около 47 % видов – полиплоиды. Высокая степень плоидности свойственна простейшим – число наборов хромосом у них может возрастать в сотни раз. Среди многоклеточных животных полиплоидия редка и более характерна для видов, утративших нормальный половой процесс, – гермафродитов, напр. земляных червей, и видов, у которых яйцеклетки развиваются без оплодотворения, напр. некоторых насекомых, рыб, саламандр. Одна из причин, по которой полиплоидия у животных встречается значительно реже, чем у растений, заключается в том, что у растений возможно самоопыление, а большинство животных размножается путём перекрёстного оплодотворения, и, значит, возникшему мутанту-полиплоиду нужна пара – такой же мутант-полиплоид другого пола. Вероятность подобной встречи крайне низка. Довольно часто у животных бывают полиплоидными клетки отдельных тканей (напр., у млекопитающих – клетки печени).