Monohybridizmus je koncept v genetike, ktorý sa vzťahuje na štúdium jedného páru génov pri krížení medzi jedincami. Pri tomto type dedičnosti sa berie do úvahy iba jeden pár alel, čo uľahčuje pochopenie vzorcov genetickej dedičnosti.
V tomto článku preskúmame, čo je monohybridizmus a ako sa prejavuje v rôznych organizmoch. Predstavíme vám tiež vyriešené úlohy, ktoré vám pomôžu upevniť si učivo a aplikovať preberané koncepty v praxi. Prostredníctvom týchto príkladov lepšie pochopíte, ako sa genetické vlastnosti prenášajú z jednej generácie na druhú a ako sa gény distribuujú počas reprodukcie.
Pochopte koncept monohybridizmu na praktickom príklade.
Monohybridizmus je dôležitý koncept v genetike, ktorý sa vzťahuje na analýzu jedného páru génov pri krížení medzi jedincami. Pri tomto type kríženia pozorujeme segregáciu iba jedného genetického znaku.
Praktickým príkladom na pochopenie monohybridizmu je kríženie medzi rastlinami hrachu, ktoré majú okrúhle semená (dominantné, znázornené L), a rastlinami, ktoré majú zvráskavené semená (recesívne, znázornené l). Krížením heterozygotnej rastliny (Ll) s homozygotnou recesívnou rastlinou (ll) môžeme pozorovať, ako sa alely u potomstva segregujú.
Pri spomínanom krížení je pravdepodobnosť získania potomstva s okrúhlymi semenami (genotyp LL alebo Ll) 50 %, zatiaľ čo pravdepodobnosť získania potomstva so zvráskavenými semenami (genotyp II) je tiež 50 %. Deje sa tak v dôsledku princípu segregácie alel počas tvorby gamét.
Monohybridizmus nám preto umožňuje pochopiť, ako sa jeden pár génov správa pri krížení a ako sa alely prenášajú na potomstvo, podľa zákonov genetiky formulovaných Mendelom.
Pochopenie konceptu monohybridného kríženia a jeho významu v genetike.
Monohybridizmus je základný koncept v genetike, ktorý sa zaoberá štúdiom krížení medzi jedincami, ktoré sa líšia iba v jednom páre génov. Pri tomto type kríženia sú jedinci homozygotní pre jeden gén a heterozygotní pre iný. To nám umožňuje analyzovať dedičnosť jedného znaku v danej populácii.
Monohybridné kríženia sú v genetike dôležité, pretože nám umožňujú pochopiť segregáciu alel a prenos génov z jednej generácie na druhú. Prostredníctvom tohto typu kríženia je možné analyzovať vzťah medzi génmi a ich fenotypovými účinkami, čo prispieva k rozvoju poznatkov o dedičnosti a genetickej variácii.
Na ilustráciu monohybridity môžeme zvážiť kríženie medzi rastlinami hrachu, ktoré sa líšia farbou semien. Predpokladajme, že homozygotná rastlina so zelenými semenami (VV) je krížená s homozygotnou rastlinou so žltými semenami (vv). Výsledkom tohto kríženia bude heterozygotná generácia F1 (Vv), kde všetky jedince budú mať zelené semená vďaka dominancii alely V nad alelou v.
Na určenie genotypového a fenotypového podielu generácie F2 tohto kríženia môžeme použiť Punnettov štvorec. Vzhľadom na to, že jedince F1 generácie sú heterozygotné (Vv), budeme mať nasledujúce genotypové rozdelenie: 1/4 homozygotný dominantný genotyp (VV), 1/2 heterozygotný genotyp (Vv) a 1/4 homozygotný recesívny genotyp (vv). Pokiaľ ide o fenotyp, budeme mať nasledujúce rozdelenie: 3/4 zelené semená a 1/4 žlté semená.
Štúdium monohybridizmu prostredníctvom monohybridného kríženia je preto nevyhnutné pre pochopenie dedičnosti jednej vlastnosti a analýzu prenosu génov z jednej generácie na druhú. Prostredníctvom tohto typu kríženia je možné skúmať vzťah medzi génmi a fenotypmi, čo prispieva k pokroku genetiky a biológie ako celku.
F1 a F2 v genetike: pochopenie generácií a dedičnosti genetických vlastností.
Pri štúdiu genetiky je nevyhnutné pochopiť význam pojmov F1 a F2, ktoré predstavujú rôzne generácie v krížových experimentoch. Skratka F1 označuje prvú dcérsku generáciu, ktorá je výsledkom kríženia dvoch rodičovských organizmov. Skratka F2 zase označuje druhú dcérsku generáciu, ktorá je výsledkom kríženia jedincov z generácie F1.
Pokiaľ ide o dedičnosť genetických znakov, monohybridizmus je kľúčovým konceptom. Zahŕňa prenos jedného páru génov z jednej generácie na druhú. Pri tomto type kríženia sa zúčastnené organizmy líšia iba v jednom páre alel pre konkrétny znak.
Pre lepšie pochopenie monohybridizmu je možné vykonať praktické cvičenia. Napríklad krížením rastlín hrachu, ktoré sú heterozygotné pre farbu semien (Aa), je možné predpovedať genotypový a fenotypový pomer potomstva v generácii F2. Podľa Mendelových zákonov sa očakáva, že 25 % potomstva bude homozygotne dominantných (AA), 50 % heterozygotných (Aa) a 25 % homozygotne recesívnych (aa).
Monohybridizmus: Pochopte dedičnosť jedného génu v ľudskej genetike.
O monohybridizmus je základný koncept v genetike, ktorý sa vzťahuje na dedičnosť jedného génu v organizmoch. V tomto prípade hovoríme o prenose jedného páru alel špecifického génu z jednej generácie na druhú.
Keď je organizmus monohybridný, znamená, že má dve rôzne alely pre konkrétny gén. Alela je špecifická forma génu, ktorá je zodpovedná za určenie špecifickej vlastnosti organizmu. Napríklad gén zodpovedný za farbu očí môže mať jednu alelu pre modré oči a druhú pre hnedé oči.
Pri dedičnosti jedného génu sa genetika riadi Mendelovými zákonmi, ktoré opisujú segregáciu a distribúciu alel počas tvorby gamét. Gamety obsahujú iba jednu alelu každého génu, ktorá sa počas oplodnenia spojí s alelou druhého rodiča.
Pre lepšie pochopenie monohybridizmu môžeme vykonať praktické cvičenia, ktoré zahŕňajú analýzu genetických krížení. Napríklad môžeme vypočítať pravdepodobnosť, že potomok zdedí danú alelu od svojich rodičov, berúc do úvahy možnosti genetických kombinácií.
Stručne povedané, monohybridizmus je nevyhnutné pre pochopenie prenosu dedičných vlastností u ľudí a iných organizmov. Štúdiom dedičnosti jediného génu môžeme odhaliť genetické vzorce, ktoré riadia biologickú rozmanitosť v rámci nášho druhu.
Monohybridizmus: z čoho pozostáva a vyriešené úlohy
O monohybridizmus označuje kríženie dvoch jedincov, ktoré sa líšia iba v jednom znaku. Podobne pri krížení jedincov toho istého druhu a štúdiu dedičnosti jedného znaku hovoríme o monohybridizme.
Monohybridné kríženia sa snažia skúmať genetický základ znakov určených jedným génom. Vzorce dedičnosti tohto typu zosieťovania opísal Gregor Mendel (1822 – 1884), ikonická osobnosť v oblasti biológie a známy ako otec genetiky.
Na základe jeho práce s rastlinami hrachu ( Pisum sativum ), Gregor Mendel sformuloval svoje známe zákony. Mendelov prvý zákon vysvetľuje monohybridné kríženia.
Z čoho pozostáva?
Ako už bolo spomenuté, monohybridné kríženia sú vysvetlené v Mendelovom prvom zákone, ktorý je opísaný nižšie:
Mendelov prvý zákon
V pohlavných organizmoch existujú páry alel alebo páry homológnych chromozómov, ktoré sa oddeľujú počas tvorby gamét. Každá gaméta dostane iba jedného člena z tohto páru. Tento zákon je známy ako „zákon segregácie“.
Inými slovami, meióza zabezpečuje, že každá gaméta obsahuje striktne jeden pár alel (varianty alebo rôzne formy génu) a je rovnako pravdepodobné, že gaméta bude obsahovať ktorúkoľvek z foriem génu.
Mendel dokázal tento zákon formulovať krížením čistokrvných rastlín hrachu. Mendel sledoval dedičnosť niekoľkých párov kontrastných znakov (fialové kvety verzus biele kvety, zelené semená verzus žlté semená, dlhé stonky verzus krátke stonky) počas niekoľkých generácií.
Pri týchto kríženiach Mendel spočítal potomstvo každej generácie a získal individuálne proporcie. Mendelova práca priniesla presvedčivé výsledky, keďže pracoval so značným počtom jedincov, približne niekoľko tisíc.
Napríklad pri monohybridných kríženiach okrúhlych hladkých semien so zvráskavenými semenami získal Mendel 5474 okrúhlych hladkých semien a 1850 zvráskavených semien.
Podobne, žlté semená skrížené so zelenými semenami produkujú 6022 žltých semien a 2001 zelených semien, čím sa vytvára jasný vzorec 3:1.
Jedným z najdôležitejších záverov tohto experimentu bolo postulovanie existencie samostatných častíc, ktoré sa prenášajú z rodičov na potomkov. Dnes sa tieto dedičné častice nazývajú gény.
Punnettova fotografia
Túto tabuľku prvýkrát použil genetik Reginald Punnett. Je to grafické znázornenie gamét jednotlivcov a všetkých možných genotypov, ktoré môžu vzniknúť krížením, ktoré nás zaujíma. Je to jednoduchá a rýchla metóda na riešenie krížení.
Vyriešené úlohy
Prvé cvičenie
V ovocnej muške ( Drosophila melanogaster ), sivá farba tela je dominantná (D) nad čiernou farbou tela (d). Ak genetik skríži homozygotného dominantného (DD) jedinca s homozygotným recesívnym (dd) jedincom, aká bude prvá generácia jedincov?
odpoveď
Homozygotný dominantný jedinec produkuje iba D gaméty, zatiaľ čo homozygotný recesívny jedinec tiež produkuje iba jeden typ gaméty, ale v ich prípade ide o d.
Po oplodnení budú mať všetky vytvorené zygoty genotyp Dd. Čo sa týka fenotypu, všetci jedinci budú mať sivé telo, pretože D je dominantný gén a maskuje prítomnosť d v zygote.
Záverom možno povedať, že v F máme 100 % jednotlivcov. 1 bude sivá.
2. cvičenie
Aké proporcie vzniknú krížením prvej generácie múch z prvého cvičenia?
odpoveď
Ako odvodiť muchy F 1 má genotyp Dd. Všetci výslední jedinci sú heterozygotní pre tento prvok.
Každý jedinec môže produkovať gaméty D a d. V tomto prípade možno úlohu vyriešiť pomocou Punnettovho štvorca:
V druhej generácii múch sa opäť objavia vlastnosti rodičov (múch s čiernym telom), ktoré sa v prvej generácii zdali byť „stratené“.
Získali sme 25 % múch s homozygotným dominantným genotypom (DD), ktorého fenotyp je sivé telo; 50 % heterozygotných jedincov (Dd), u ktorých je fenotyp tiež sivé; a ďalších 25 % homozygotných recesívnych jedincov (dd) s čiernym telom.
Ak to chceme vidieť z hľadiska proporcií, kríženie heterozygotov vedie k 3 sivým jedincom oproti 1 čiernemu (3:1).
Tretie cvičenie
V určitej odrode tropického striebra je možné rozlíšiť škvrnité listy od hladkých listov (bez škvŕn, jednofarebné).
Predpokladajme, že botanik kríži tieto odrody. Rastliny, ktoré vznikli prvým krížením, sa nechali samooplodniť. Výsledkom druhej generácie bolo 240 rastlín so škvrnitými listami a 80 rastlín s hladkými listami. Aký bol fenotyp prvej generácie?
odpoveď
Kľúčom k riešeniu tohto cvičenia je previesť čísla na proporcie, pričom čísla vydelíme takto: 80/80 = 1 a 240/80 = 3.
Vzhľadom na evidentný vzorec 3:1 je ľahké dospieť k záveru, že jedince, ktoré dali vzniknúť druhej generácii, boli heterozygotné a mali fenotypovo škvrnité listy.
Štvrté cvičenie
Skupina biológov študuje farbu srsti králikov tohto druhu Oryctolagus cuniculus Zdá sa, že farbu srsti určuje lokus s dvoma alelami, A a a. Alela A je dominantná a A je recesívna.
Aký genotyp budú mať jedince vzniknuté krížením homozygotného recesívneho jedinca (aa) a heterozygotného jedinca (Aa)?
odpoveď
Metodika, ktorú treba dodržiavať na riešenie tohto problému, je implementácia Punnettovho štvorca. Homozygotní recesívni jedinci produkujú iba gaméty, zatiaľ čo heterozygotní jedinci produkujú gaméty A aj . Graficky to vyzerá takto:
Môžeme teda konštatovať, že 50 % jedincov bude heterozygotných (Aa) a zvyšných 50 % bude homozygotných recesívnych (aa).
Výnimky z prvého zákona
Existujú určité genetické systémy, v ktorých heterozygotní jedinci neprodukujú rovnaké pomery dvoch rôznych alel vo svojich gamétach, ako predpovedajú vyššie opísané Mendelove pomery.
Tento jav je známy ako segregačné skreslenie (alebo meiotický impulz ). Príkladom sú sebecké gény, ktoré narúšajú funkciu iných génov a snažia sa zvýšiť ich frekvenciu. Treba poznamenať, že sebecký prvok môže znížiť biologickú účinnosť jedinca, ktorý ho nosí.
U heterozygota sebecký element interaguje s normálnym elementom. Sebecký variant môže normálny element zničiť alebo zabrániť jeho fungovaniu. Jedným z bezprostredných dôsledkov je porušenie prvého Mendelovho zákona.
Referencie
- Barrows, E.M. (2000). Referenčná príručka pre správanie zvierat: Slovník správania zvierat, ekológie a evolúcie Tlač CRC
- Elston, R. C., Olson, J. M. a Palmer, L. (2002). Bioštatistická genetika a genetická epidemiológia . John Wiley & Sons.
- Hedrick, P. (2005). Populačná genetika Tretie vydanie, vydavateľstvo Jones and Bartlett.
- Čierna Hora, R. (2001). Ľudská evolučná biológia Národná univerzita v Córdobe.
- Subirana, J.C. (1983). Didaktika genetiky . Vydanie Universitat Barcelona.
- Tomáš, A. (2015). Úvod do genetiky. Druhé vydanie Garland Science, skupina Taylor & Francis.