§ 9.2. ЗАКОНОМІРНОСТІ УСПАДКУВАННЯ ОЗНАК

• Назад до змісту

НАВЧАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ

Які молекулярні та клітинні основи законів Менделя? Опис з використанням табличної схеми «Основина». ЗАКОНИ МЕНДЕЛЯ

Р Формулює визначення поняття «ЗАКОНИ МЕНДЕЛЯ»:
Закони Менделя — це основні закономірності передачі спадкових ознак від батьків до нащадків у ряду поколінь під час моно- та полігібридного схрещування, що ґрунтуються на парності спадкових факторів і випадковому розходженні гомологічних хромосом у мейозі.

В Визначає сутність І, ІІ та ІІІ законів Менделя:

• І-ий закон (закон одноманітності гібридів першого покоління, або закон домінування): під час схрещування гомозиготних особин, які відрізняються проявами однієї ознаки, усі нащадки першого покоління ($F_1$) є однаковими за генотипом і фенотипом та виявляють лише домінантний стан ознаки.
• ІІ-ий закон (закон розщеплення): під час схрещування двох гетерозиготних гібридів першого покоління між собою серед нащадків другого покоління ($F_2$) спостерігається розщеплення за фенотипом у співвідношенні $3 : 1$ і за генотипом у співвідношенні $1 : 2 : 1$.
• ІІІ-ий закон (закон незалежного успадкування ознак): під час схрещування особин, які різняться за двома або більше парами ознак, кожна пара ознак успадковується незалежно одна від одної, даючи у другому поколінні розщеплення за фенотипом у співвідношенні $9 : 3 : 3 : 1$.
• Молекулярні та клітинні основи: розташування алельних генів в однакових локусах гомологічних хромосом, розходження хромосом у мейозі під час утворення гамет, незалежне розходження негомологічних хромосом та їх випадкове злиття під час запліднення.

К Конструює схему «ЗАКОНИ МЕНДЕЛЯ»:

С Описує молекулярні та клітинні основи законів Менделя з формулюванням висновку:
Молекулярною основою спадковості є послідовність нуклеотидів у молекулах ДНК, де ген визначає структуру білка або РНК. Клітинною основою є поведінка гомологічних хромосом у мейозі: алельні гени розходяться у різні гамети, внаслідок чого кожна статева клітина містить лише один алель із кожної пари (правило чистоти гамет). Закони Менделя відбивають об’єктивні закономірності перерозподілу хромосом під час утворення гамет та їх випадкового поєднання в процесі запліднення.

РОЗВИВАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ

Як відбувається домінування, розщеплення та незалежне успадкування ознак? ПРАКТИЧНА РОБОТА 9. Складання схем успадкування ознак

Р Усвідомлює пізнавальну ситуацію для ДОСЛІДЖЕННЯ цитологічних основ успадкування ознак:
Для дослідження спадковості використовують складання схем схрещування, що дозволяють наочно показати розподіл алельних генів по гаметах та передбачити можливі генотипи й фенотипи нащадків за законами Менделя.

В Формулює мету та гіпотезу:

• Мета: навчитися складати схеми моно- і дигібридного схрещування, визначати генотипи й фенотипи батьків та нащадків, застосовувати генетичну символіку для розв’язування задач.
• Гіпотеза: якщо гени розташовані в різних парах автосомних гомологічних хромосом і один алель повністю домінує над іншим, то розподіл ознак серед нащадків підпорядковуватиметься законам одноманітності, розщеплення ($3 : 1$) та незалежного комбінування ($9 : 3 : 3 : 1$).

К Виконує практичну роботу:

Задача 1. У дрозофіли сірий колір тіла домінує над чорним. Схрещуються сірі гомозиготні і чорні особини. Які генотипи будуть у нащадків?

Дано:

• $A$ — сірий колір тіла;
• $a$ — чорний колір тіла.

Схема схрещування:

• $P: \text{ ♀ } AA \text{ (сіра)} \times \text{ ♂ } aa \text{ (чорний)}$
• $G: A \quad \times \quad a$
• $F_1: Aa \text{ — } 100\% \text{ (сіре тіло)}$

Відповідь: усі нащадки матимуть генотип $Aa$ (гетерозиготи) і сірий фенотип (виявляється перший закон Менделя).

Задача 2. У норок коричневе забарвлення хутра визначається домінантним алелем, сіре — рецесивним. Коричневого самця схрестили з коричневою самицею. Визначаю генотипи батьків та нащадків.

Дано:

• $B$ — коричневе хутро;
• $b$ — сіре хутро.

Аналіз: оскільки обидві тварини фенотипово коричневі, кожна з них має щонайменше один домінантний алель $B$. Можливі два варіанти схрещування залежно від чистоти ліній:

1. Якщо обидва батьки гомозиготні ($BB \times BB$) або один гомозиготний, а другий гетерозиготний ($BB \times Bb$), усе потомство матиме коричневе забарвлення.
2. Якщо обидві коричневі норки гетерозиготні ($Bb$), серед нащадків спостерігатиметься розщеплення:

• $P: \text{ ♀ } Bb \text{ (коричнева)} \times \text{ ♂ } Bb \text{ (коричневий)}$
• $G: B, b \quad \times \quad B, b$
• $F_1: 1 BB \text{ (коричневе)} : 2 Bb \text{ (коричневе)} : 1 bb \text{ (сіре)}$

Відповідь:

• Якщо батьки гетерозиготні, їхні генотипи — $\text{ ♂ } Bb$ та $\text{ ♀ } Bb$.
• Генотипи нащадків: $25\% \text{ } BB$, $50\% \text{ } Bb$ (коричневі) та $25\% \text{ } bb$ (сірі), розщеплення за фенотипом $3 : 1$.

Задача 3. У людини кароокість і наявність ластовиння — домінантні ознаки. Кароокий без ластовиння чоловік одружується з блакитноокою жінкою, котра має ластовиння. Складаю схему схрещування та визначаю генотипи й фенотипи батьків та нащадків.

Дано:

• $A$ — карі очі;
• $a$ — блакитні очі;
• $B$ — наявність ластовиння;
• $b$ — відсутність ластовиння.

Генотипи батьків:

• Чоловік кароокий без ластовиння: фенотип містить $A$ та $bb$. Якщо чоловік гомозиготний за кольором очей, його генотип — $AAbb$; якщо гетерозиготний — $Aabb$.
• Жінка блакитноока з ластовинням: фенотип містить $aa$ та $B$. Якщо жінка гомозиготний за ластовинням, її генотип — $aaBB$; якщо гетерозиготна — $aaBb$.

Схема для повністю гомозиготних батьківських форм:

• $P: \text{ ♀ } aaBB \times \text{ ♂ } AAbb$
• $G: aB \quad \times \quad Ab$
• $F_1: AaBb \text{ — } 100\% \text{ (кароокі з ластовинням)}$

Схема для гетерозиготних батьківських форм ($Aabb \times aaBb$):

• $P: \text{ ♀ } aaBb \times \text{ ♂ } Aabb$
• $G: aB, ab \quad \times \quad Ab, ab$
• Нащадки ($F_1$):
  • $AaBb$ — кароокі з ластовинням ($25\%$);
  • $Aabb$ — кароокі без ластовиння ($25\%$);
  • $aaBb$ — блакитноокі з ластовинням ($25\%$);
  • $aabb$ — блакитноокі без ластовиння ($25\%$).

Відповідь: залежно від зиготності батьків, нащадки можуть бути всі $100\%$ кароокими з ластовинням ($AaBb$) або розщеплюватися за фенотипом у співвідношенні $1 : 1 : 1 : 1$.

С Формулює очікувані результати: ДОСЛІДЖЕННЯ цитологічних основ успадкування ознак:
У результаті виконання практичної роботи засвоєно алгоритм розв’язування задач на моно- і дигібридне схрещування; встановлено, що цитологічною основою розщеплення та вільного комбінування ознак є випадковий і рівноімовірний розподіл гомологічних хромосом у процесі мейозу та їх незалежне злиття під час утворення зиготи.

ЦІННІСНЕ ЗАВДАННЯ

Вправа для сприймання. Г. Мендель, досліди з горохом та «спадкові задатки»

Р Формулює сутність наукового внеску Г. Менделя:
Грегор Мендель уперше в історії науки довів дискретний характер спадковості, показавши, що ознаки визначаються окремими матеріальними одиницями (факторами, або задатками), які не змішуються та передаються незмінними з покоління в покоління.

В Визначає значення категорій «необхідність» та «випадковість» у законах спадковості:

• Випадковість: випадковим є те, яка саме гамета з певної пари алелів потрапить до запліднення, та яка пара гамет утворить нову зиготу; випадковість переважає в окремому единичному акті запліднення.
• Необхідність: при аналізі великої кількості нащадків випадкові процеси підпорядковуються суворим статистичним законам (розщеплення $3 : 1$, $1 : 2 : 1$, $9 : 3 : 3 : 1$), що робить успадкування закономірним і передбачуваним явищем.

К Конструює схему взаємозв’язку випадковості та необхідності:

С Висловлює міркування про зв’язок законів Менделя з категоріями НЕОБХІДНІСТЬ та ВИПАДКОВІСТЬ:
Закони Менделя мають вірогіднісний, статистичний характер. У кожному окремому схрещуванні об’єднання гамет підпорядковане випадковості, але в масі подій випадковість перетворюється на закономірну необхідність, що відображає фундаментальну єдність детермінізму та ймовірності в живій природі.

САМОРОЗВИТОК

САМОНАВЧАННЯ

Регуляційне завдання. Евристичний метод «Метод фокальних об’єктів»

Увідповіднення випадкових об’єктів чи явищ (1–5) з ознаками (А–У):

• 1 крилатка — Г форма плодів клена як модель обертальної підйомної сили крила
• 2 соломина — А будова стебла пшениці як модель для конструювання висотних споруд
• 3 жилки — У судинно-волокнисті пучки листків як опорна конструкція
• 4 гофрування — Д явище паралельних хвилястих складок чи вигинів для зміцнення плоских поверхонь
• 5 армування — І внутрішні скелетні утвори для зміцнення виробів або конструкцій

Отримане ім’я архітектора в стилі біоніки: А Гауді (Антоніо Гауді).

САМООЦІНЮВАННЯ

Прогнозувальне завдання. Тест-прогнозування. Спадкова інформація

1. Називаю закон Менделя, що описує фенотипову одноманітність усіх гібридів першого покоління:
А закон одноманітності гібридів ✅
Б закон розщеплення
В закон незалежного успадкування
Г закон чистоти гамет

Обґрунтування: перший закон Менделя стверджує, що в першому поколінні від схрещування гомозиготних форм проявляється лише домінантний фенотип одного з батьків.

2. Указую співвідношення за фенотипом у другому поколінні гібридів за умови повного домінування в моногібридному схрещуванні:
А $1 : 1$
Б $1 : 2 : 1$
В $3 : 1$ ✅
Г $9 : 3 : 3 : 1$

Обґрунтування: за другим законом Менделя серед нащадків гетерозигот $F_1$ розщеплення за фенотипом становить $3$ частини з домінантним проявом до $1$ частини з рецесивним.

3. Визначаю кількість типів гамет, які утворює гетерозигота за одним геном ($Aa$):
А один
Б два ✅
В три
Г чотири

Обґрунтування: згідно з правилом чистоти гамет, гетерозигота продукує гамети двох типів у рівних частках — з алелем $A$ ($50\%$) та з алелем $a$ ($50\%$).

4. Зазначаю цитологічну умову виконання закону незалежного успадкування двох ознак:
А розташування генів в одній хромосомі
Б розташування алелів різних генів у різних парах гомологічних хромосом ✅
В відсутність кросинговеру між генами
Г наявність множинних алелів

Обґрунтування: третій закон Менделя справджується тільки тоді, коли пари алельних генів містяться в негомологічних хромосомах і комбінуються незалежно одна від одної.

5. Прогнозую ймовірність появи білих квіток у нащадків від схрещування гетерозиготного гороху з пурпуровими квітками ($Aa$) та гороху з білими квітками ($aa$):
А $0\%$
Б $50\%$ ✅
В $75\%$
Г $100\%$

Обґрунтування: при аналізуючому схрещуванні $Aa \times aa$ утворюються нащадки $Aa$ ($50\%$, пурпурові) та $aa$ ($50\%$, білі).

6. Називаю метод, який покладено Менделем в основу відкриття законів спадковості:
А близнюковий
Б цитогенетичний
В гібридологічний метод зі статистичним аналізом ✅
Г популяційно-статистичний

Обґрунтування: Мендель схрещував чисті лінії з чіткими контрастними ознаками та проводив математичний і статистичний облік нащадків у ряду поколінь.