¿Cómo resolver problemas de genética en biología?

El estudio de las leyes básicas de la herencia y la variabilidad de los organismos es una de las tareas más complejas, pero muy prometedoras que enfrentan las ciencias naturales modernas. En este artículo vamos a considerar tanto los conceptos teóricos básicos y postulados de la ciencia, y vamos a entender cómo resolver problemas en la genética.

La urgencia de estudiar las leyes de la herencia

Dos de las ramas más importantes de la ciencia moderna – la medicina y la cría – se están desarrollando gracias a la investigación de los científicos genéticos. La misma disciplina biológica, cuyo nombre fue propuesto en 1906 por el científico inglés U. Betson, no es tanto teórica como práctica. Cualquier persona que decida comprender seriamente el mecanismo de herencia de varios rasgos (por ejemplo, como el color de los ojos, el pelo, el tipo de sangre), primero hay que estudiar las leyes de la herencia y la variabilidad, y también encontrar cómo resolver problemas en la genética humana. Esto es exactamente lo que vamos a hacer.

Conceptos básicos y términos

Cada rama tiene un conjunto específico, sólo inherente, de definiciones básicas. Si hablamos de la ciencia que estudia los procesos de transmisión de rasgos hereditarios, éstos se entenderán como los siguientes: gen, genotipo, fenotipo, individuos progenitores, híbridos, gametos, etc. Nos reuniremos con cada uno de ellos cuando estudiemos las reglas que explican cómo resolver problemas de biología en genética. Pero al principio estudiaremos el método hibridológico. Después de todo, es él quien subyace a la investigación genética. Fue propuesta por el naturalista checo G. Mendel en el siglo XIX.

¿Cómo se heredan los signos?

Los patrones de transferencia de las propiedades del organismo fueron descubiertos por Mendel, gracias a los experimentos que realizó con el inóculo de guisantes. El método híbrido es un cruce de dos unidades, que se diferencian entre sí por un par de características (cruces monohíbridos). Si el experimento involucra a organismos que tienen varios pares de rasgos alternativos (opuestos), entonces hablan de entrecruzamiento polihíbrido. El científico sugirió la siguiente forma de registrar el curso de hibridación de dos plantas de guisantes que difieren en el color de las semillas. A – pintura amarilla, y – verde.

En este registro F1 – híbridos de la primera generación (I). Todos son absolutamente uniformes (idénticos), ya que contienen el gen dominante A, que controla el color amarillo de las semillas. La entrada anterior corresponde a la primera ley mendeliana (la regla de uniformidad de hibridación F1). El conocimiento de ello explica a los estudiantes cómo resolver problemas en genética. Grado 9 tiene un programa de biología en el que un método hibridológico de la investigación genética se estudia en detalle. También considera la segunda (ІІ) regla de Mendel, llamada la ley de la división. Según él, los híbridos F2 obtenidos de la hibridación de los dos híbridos de la primera generación entre sí muestran una división en la proporción fenotípica de 3 a 1 y en el genotipo 1 a 2 y 1.

Utilizando las fórmulas anteriores, comprenderá cómo resolver problemas en genética sin errores, si bajo sus circunstancias se puede aplicar la primera o ya conocida II ley mendeliana, considerando que el cruce se produce con el dominio completo de uno de los genes.

La ley de combinación independiente de estados de características

Si los padres difieren en dos pares de características alternativas, por ejemplo, el colorante de las semillas y su forma, en las plantas como los guisantes, entonces en el transcurso del cruce genético es necesario utilizar el enrejado Pinnet.

Absolutamente todos los híbridos, que son la primera generación, obedecen la regla de uniformidad mendeliana. Es decir, son amarillas, con una superficie lisa. Continuando a cruzar entre sí las plantas de F1, obtenemos híbridos de la segunda generación. Para averiguar cómo resolver problemas en genética, el 10 º grado en las clases de biología utiliza el registro de cruce dihíbrido, utilizando el fenotipo 9: 3: 3: 1 fórmula de división. Siempre que los genes estén ubicados en pares diferentes, se puede usar el tercer postulado de Mendel – la ley de combinaciones independientes de estados de características.

¿Cómo se heredan los grupos sanguíneos?

El mecanismo de transmisión de un rasgo como el grupo sanguíneo en los seres humanos no corresponde a las leyes que examinamos anteriormente. Es decir, no obedece las leyes primera y segunda de Mendel. Esto se explica por el hecho de que un signo como el grupo sanguíneo, según los estudios de Landsteiner, está controlado por tres alelos del gen I: A, B y 0. En consecuencia, los genotipos serán:

• El primer grupo es 00.
• El segundo es AA o A0.
• El tercer grupo es BB o B0.
• El cuarto es AB.

El gen 0 es un alelo recesivo de los genes A y B. Y el cuarto grupo es el resultado de la codominación (la mutua presencia de los genes A y B). Esta regla debe tenerse en cuenta para saber cómo resolver las tareas genéticas en los grupos sanguíneos. Pero eso no es todo. Para establecer los genotipos de los niños por grupo sanguíneo, nacidos de padres con diferentes grupos, utilizamos la tabla a continuación.

La teoría de la herencia de Morgan

Volvamos a la sección de nuestro artículo "La ley de la combinación independiente de estados de signos", en la que examinamos cómo resolver problemas en genética. El entrecruzamiento dihíbrido, como la tercera ley mendeliana a la que obedece, es aplicable a genes alélicos en los cromosomas homólogos de cada par.

A mediados del siglo XX, el genético estadounidense T. Morgan demostró que la mayoría de las características están controladas por genes que se encuentran en el mismo cromosoma. Tienen una disposición lineal y forman grupos de embrague. Y su número es igual al conjunto haploide de cromosomas. En el proceso de meiosis, que conduce a la formación de gametos, no los genes individuales, como pensaba Mendel, caen en las células sexuales, sino en el conjunto de sus complejos, llamados los cúmulos de Morgan.

Cruzando

Durante la profase I (también llamada primera división de meiosis) entre cromátidas internas de cromosomas homólogos, existe un intercambio de sitios (lucus). Este fenómeno ha recibido el nombre de cruce. Subyace a la variabilidad hereditaria. El cruce es especialmente importante para estudiar las secciones de la biología que se ocupan del estudio de enfermedades humanas hereditarias. Aplicando los postulados establecidos en la teoría cromosómica de la herencia de Morgan, vamos a definir un algoritmo que responde a la pregunta de cómo resolver problemas en genética.

Los casos de herencia relacionados con el género son un caso particular de la transferencia de genes que se encuentran en el mismo cromosoma. La distancia que existe entre los genes en los grupos de embrague se expresa como un porcentaje – morganidos. Y la cohesión entre estos genes es directamente proporcional a la distancia. Por lo tanto, el cruce a menudo se produce entre los genes que se encuentran muy separados. Considere el fenómeno de la herencia concatenada en más detalle. Pero al principio recordaremos qué elementos de la herencia son responsables de las características sexuales de los organismos.

Cromosomas sexuales

En el cariotipo humano, tienen una estructura específica: en individuos femeninos están representados por dos cromosomas X idénticos, y en hombres en el par sexual, además del cromosoma X, también existe la variante Y, que difiere tanto en forma como en el conjunto de genes. Esto significa que no es homólogo al cromosoma X. Estas enfermedades humanas hereditarias como la hemofilia y la ceguera de color, surgen de la "rotura" de genes individuales en el cromosoma X. Por ejemplo, a partir del matrimonio de un portador de hemofilia con un hombre sano, es posible el nacimiento de tal descendencia.

El curso de cruce genético mencionado anteriormente confirma el hecho de la adhesión del gen que controla la coagulación de la sangre al cromosoma X sexual. Esta información científica se utiliza para enseñar a los estudiantes los métodos que determinan cómo resolver problemas en genética. 11º grado tiene un programa en biología, en el que se consideran en detalle secciones como "genética", "medicina" y "genética humana". Permiten a los estudiantes estudiar enfermedades hereditarias humanas y conocer las razones de su aparición.

Interacción de los genes

La transferencia de rasgos hereditarios es un proceso bastante complejo. Los esquemas anteriores sólo quedan claros si los estudiantes tienen un mínimo de conocimientos básicos. Es necesario, ya que proporciona mecanismos que dan una respuesta a la pregunta de cómo aprender a resolver problemas en biología. La genética estudia las formas de interacción génica. Este es el polímero, la epistasis, la complementariedad. Hablemos de ellos con más detalle.

Un ejemplo de herencia de la audición en una persona es una ilustración de este tipo de interacción, como la complementariedad. La audición está controlada por dos pares de genes diferentes. El primero es responsable del desarrollo normal de la cóclea del oído interno, y el segundo es responsable del funcionamiento del nervio auditivo. En el matrimonio de padres sordos, cada uno de los cuales es un homocigoto recesivo para cada uno de los dos pares de genes, nacen los niños con audición normal. En su genotipo, hay genes dominantes que controlan el desarrollo normal del audífono.

Pleiotropía

Este es un interesante caso de interacción génica, en el que la manifestación fenotípica de varias características depende de un gen presente en el genotipo. Por ejemplo, en el Pakistán occidental, se han encontrado poblaciones humanas de algunos representantes. No tienen glándulas sudoríparas en ciertas áreas del cuerpo. Simultáneamente, a estas personas se les diagnosticó la ausencia de algunos molares. No podían formar en el proceso de la ontogénesis.

En animales, por ejemplo, ovejas Karakul, hay un gen W dominante, que controla tanto el color de la piel como el desarrollo normal del estómago. Considere cómo se hereda el gen W cuando dos individuos heterocigotos son atravesados. Resulta que en su descendencia, una cuarta parte de los corderos que tienen el genotipo de WW son muertos debido a anomalías en el desarrollo del estómago. En este caso, ½ (con piel gris) son heterocigotos y viables, y ¼ son individuos con piel negra y desarrollo normal del estómago (su genotipo es WW).

Genotipo – sistema completo

La acción múltiple de los genes, el entrecruzamiento polihíbrido, el fenómeno de la herencia concatenada sirven como prueba concluyente del hecho de que el agregado de los genes de nuestro organismo es un sistema integral, aunque está representado por alelos génicos individuales. Pueden heredarse de acuerdo con las leyes de Mendel, independientemente o loci, vinculado de acuerdo con los postulados de la teoría de Morgan. Examinando las reglas responsables de cómo resolver problemas en genética, estábamos convencidos de que el fenotipo de cualquier organismo se forma bajo la influencia tanto de genes alélicos como no alélicos que influyen en el desarrollo de una o varias características.