Вопрос № 1

Структура и функции нуклеиновых кислот. ДНК — основной материальный носитель наследственности

Нуклеиновые кислоты — высокомолекулярные органические соединения, биополимеры (полинуклеотиды), образованные остатками нуклеотидов. Нуклеиновые кислоты ДНК и РНК присутствуют в клетках всех живых организмов и выполняют важнейшие функции по хранению, передаче и реализации наследственной информации. Полимерные формы нуклеиновых кислот называют полинуклеотидами. Цепочки из нуклеотидов соединяются через остаток фосфорной кислоты (фосфодиэфирная связь). Поскольку в нуклеотидах существует только два типа гетероциклических молекул, рибоза и дезоксирибоза, то и имеется лишь два вида нуклеиновых кислот — дезоксирибонуклеиновая (ДНК) и рибонуклеиновая (РНК).

Мономерные формы также встречаются в клетках и играют важную роль в процессах передачи сигналов или запасании энергии. Наиболее известный мономер РНК — АТФ, аденозинтрифосфорная кислота, важнейший аккумулятор энергии в клетке.

Рис. 1. Фрагмент полимерной цепочки ДНК

ДНК — основной материальный носитель наследственности

Почти вся ДНК находится в хромосомах — структурах клеточного ядра, являющихся материальными носителями наследственности организмов. В различных организмах содержится разное количество ДНК. Но у одного и того же организма в различных клетках (их ядрах) ее количество одинаково, хотя сами клетки значительно отличаются друг от друга по химическому составу.

Количество ДНК в половых клетках в 2 раза меньше, чем в соматических. При образовании гамет оно уменьшается ровно наполовину и точно восстанавливается в зиготе. Соответственно изменению числа хромосом изменяется количество ДНК в соматических и половых клетках. Таким образом, изменение в клетках количественного содержания ДНК регулируется процессами мейоза

И оплодотворения. Это указывает на прямую связь ДНК с размножением организмов.

Мутагенное действие различного рода излучений и химических веществ на организмы связано в первую очередь с изменением ДНК. Так, было установлено, что спектр мутагенного действия ультрафиолетовых лучей соответствует спектру их поглощения ДНК и не соответствует спектру поглощения хромосомных белков. Белки поглощают ультрафиолетовые лучи в диапазоне 180 нм, а ДНК — 260 нм (в том диапазоне, в котором эти излучения вызывают больше всего наследственных изменений). При действии лучей Рентгена на чистые препараты ДНК ее молекулы разрушались. Горчичный газ (иприт) и некоторые другие химические мутагены оказывают на ДНК значительно большее химическое действие, чем на белок и другие вещества клетки.

Важнейшее свойство клетки — способность ее к самовоспроизведению. Но, кроме ДНК, ни один составной компонент клетки, в том числе и все белки, таким свойством не обладают.

Способность молекул ДНК к саморепродукции имеет непосредственную связь с клеточным делением и размножением организмов. Молекулы ДНК по сравнению с белковыми обладают огромной устойчивостью. С этим свойством ДНК связано большое постоянство наследственности. Прямым доказательством генетической роли ДНК служат опыты по бактериальной трансформации. [6, c 108]

Вопрос № 2

нуклеиновый кислота наследственность селекция гибрид

Закон гомологических рядов Н. И. Вавилова и его значение в практической селекции

Закон гомологических рядов наследственной изменчивости Н. И. Вавилова. Первым наиболее серьезным исследованием мутаций была работа Н. И. Вавилова по установлению параллелизма в наследственной изменчивости у видов растений, принадлежащих близким таксонам.

На базе обширных исследований морфологии различных рас растительного мира Вавилов в 1920 г. пришел к выводу, что, несмотря на резко выраженное разнообразие (полимофизм) многих видов, можно заметить ряд закономерностей в их изменчивости. Если взять для примера семейство злаков и рассмотреть варьирование некоторых признаков, то окажется, что одинаковые отклонения присущи всем видам.

Закон Вавилова гласит: «Виды и роды, генетически близкие, характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что, зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть нахождение параллельных форм у других видов и родов. Чем ближе генетически расположены в общей системе роды и линнеоны, т. е. виды, тем полнее сходство в рядах их изменчивости». Свой закон Н. И. Вавилов выразил формулой:

G₁ (a + b + c …)

G₂ (a + b + c …)

G₃ (a + b + c …)

где G₁, G₂, G₃ — виды, а а, b, с — различные варьирующие признаки.

Для селекционной практики этот закон важен потому, что прогнозирует возможность найти неизвестные формы растений у данного вида, если они уже известны у других видов

Н.И.Вавилов положил закон гомологических рядов в наследственной изменчивости в основу поиска новых форм растений. Под его руководством были организованы многочисленные экспедиции по всему миру. Из разных стран были привезены сотни тысяч образцов семян культурных растений, составивших основу коллекций Всесоюзного института растениеводства (ВИР). Мутантные линии являются важнейшим исходным материалом при создании сортов культурных растений. [5, c157]

Вопрос № 3

Роль амфидиплоидии в восстановлении плодовитости отдаленных гибридов. Работы Карпеченко по созданию редечно-капустного гибрида. Получение тритикале — ржано-пленичного фидиплоида.

Аллополиплоидия (амфиполиплоидия). Аллополиплоидией называют удвоение или многократное умножение хромосомных наборов различной структуры.

В 1925 г. два американских генетика Т. Гудспид (T. Goodspeed) и Дж. Клаусен (J. Clausen) получили вид табака с 72 хромосомами в результате гибридизации 48- и 24-хромосомных видов. Фертильные аллополиплоиды в результате межродовых скрещиваний получил Г. Д. Карпеченко в 1927 г. на растениях. Аллополиплоид у животных от межвидового скрещивания шелкопрядов Bombix mori и B. mandarina впервые в 1961 г. получили Б. Л. Астауров и В. Н. Верейская.

Г. Д.Карпеченко использовал в скрещиваниях два вида из разных родов — Brassica oleacea (капуста) и Raphanus sativus (редька). У обоих видов диплоидное число хромосом 2п = 18. Гибрид имел 18 хромосом, был мощным, сильно цвел, но семян не образовывал. Отдельные гаметы были нередуцированными, т. е. имели по 9R и 9 В хромосом. От них получились устойчивые фертильные аллополиплоидные (или амфидиплоидные) растения с 4п = 36, которым автор дал новое видовое название — Рафанобрассика.

Аллополиплоидия широко распространена в природе. Известны многие полиплоидные виды и у возделываемых растений. Детально изучены пути формирования аллополиплоидов среди пшениц. Естественный аллополиплоид (2n = 42) Triticum aestivum (пшеница мягкая, или хлебная) является одним из основных хлебных растений мира. Она имеет геном ААВВDD. Для 35% населения Земли это основной продукт питания. Естественный аллотетраплоид Т. durum (пшеница твердая, или макаронная) имеет 2n = 28. Единственный возделываемый диплоидный вид Т. топососсит (пшеница однозернянка) имеет 14 хромосом. [3, c 54]

Вопрос № 4

У дрозофилы серый цвет тела В доминирует на черным в. При скрещивании двух серых мух все потомство имело серую окраску тела. Можно ли определить генотип родителей?

Генотип родителей: BB и Bb

Генотип серой мухи BB, так как BB*bb=Bb, Bb, Bb, Bb. Отсюда видно, что всё потомство будет иметь серую окраску.

Вопрос № 5

У овса черная окраска семян определяется доминантным геном А, а серая — доминантным геном В. Ген, А эпистатичен по отношению к гену В, и последний в его присутствии не проявляется. При отсутствии в зиготе обоих доминантных генов проявляется белая окраска семян. Определить окраску зерна в скрещивании: Ааbb*Aabb

Эпистатичный ген, А стоит на нервом месте. Так как серая окраска определяется доминантным геном В при отсутствии доминантного гена А, то серый цвет пишем первой строкой (а, В), т. к. чёрный цвет определяется доминантным геном А, то это гены А, В и А, в.

Вопрос № 6

У некоторых сортов пшеницы красная окраска зерна контролируется двумя парами полимерных доминатных генов.

Два доминантных гена в гомозиготном состоянии (А1А1А2А2) дают темно-красное зерно, один доминантный ген (А1 или А2) обусловливают бледно-красную, два — светло-красную, а три — красную окраску зерна. Определить генотип и фенотип гибридных семян, полученных в результате скрещивания белозерного растения, с растением, выросшим из красного зерна.

А1А1А2А2? темно-красная окраска; А1А1А2а2 ? красная;

А1а1А2а2 ?свет. кр.;

а1а1А2а2 ? блед. кр.;

а1а1а2а2 — белая.

Гены А1 или А2? действуют плейотропно

Решение:

В потомстве половина семя со светло-красной окраской, половина с бледно-красной окраской.

1. Абрамова, З. В. Практикум по генетике/ З. В. Абрамова.? Л.: Агропромиздат. Ленинград. отд-ние, 1992.? 224 с.

2. Иванова, С. В. Практикум по генетике/ С. В. Иванова, Л. И. Долготворова, И. В. Потоцкая и [др.].? М.: ФГОУ ВПО РГАУ? МСХА им. К. А. Тимирязева, 2007.? 204 с.

3. Назарова, М. Н. Генетика с основами селекции. Учебно-методическое пособие для проведения лабораторных занятий/ М. Н. Назарова, А. В. Лавлинский.? Воронеж: Изд-во Воронежского государственного университета, 2006.? 78 с.

Гуляев, Г. В. Генетика/ Г. В. Гуляев.? М.: Колос, 1984.? 351 с.

4. Жученко, А.А. Генетика/ А. А. Жученко, Ю. Л. Гужов, В. А. Пухальский и [др.].? М.: Колосс, 2003.? 480 с.

5. Клаг, У. С. Основы генетики/ У. С. Клаг, М. Р. Каммингс.? М.: Техносфера, 2007.? 896 с.

6. Пухальский, В.А.

Введение

в генетику/ В. А. Пухальский.? М.: Колосс, 2007.? 224 с.