Princípy dedičnosti

19. aug. 2017 • Biologické vedy

Princípy dedičnosti

Ľudia sa už odpradávna zamýšľajú nad tým, ako sa podobajú jednému alebo obom rodičom, prečo sú si dvojčatá podobné a nakoľko sa určitý znak prenesie na dcéru či syna. Mnohokrát sa však deti tých istých rodičov môžu tak líšiť, že je ťažké ich považovať za bratov a sestry. Určite sa ľudia zamýšľajú aj nad tým, prečo sa rodí približne rovnaký počet dievčat aj chlapcov a ako je tento fakt regulovaný v prírode pri živočíchoch a rastlinách.

Všetkými týmito myšlienkami, ale aj mnohými inými sa zaoberá genetika – veda o dedičnosti a premenlivosti. Tému ako Princípy dedičnosti preberali aj mladí študenti počas Letnej školy genetiky, ktorú zorganizovala Univerzita Komenského v Bratislave. Primárne bola určená pre študentov druhého a tretieho ročníka stredných škôl a gymnázií, pričom jej cieľom bolo oboznámiť študentov s klasickými a modernými metódami využívanými v genetickom výskume.

Jej účastníci sa dozvedeli, že dedičnosťou sa rozumie schopnosť prenášať znaky rodičov na potomkov a ovplyvňovať tak vývoj budúcich generácií. Tieto vlastnosti všetkých živých organizmov sú dané genetickou informáciou v podobe génov – základných jednotiek, ktoré určujú vlastnosti jednotlivcov, a teda aj celého druhu. 

Ako sa hovorí v teoretických podkladoch k tejto prednáške, princípy dedičnosti ako prvý opísal J. G. Mendel. Výsledky svojich pokusov pri krížení hrachu sformuloval do pravidiel, ktoré dodnes poznáme ako Mendelové zákony (princípy). „Vysvetľujú ako sa dedia kvalitatívne znaky, ktoré sú lokalizované na autozómoch a ako sa budú správať v nasledujúcej generácii po krížení. Dedičnosť pri voľnej kombinácii vlôh je označovaná podľa Johanna Gregora MENDELA (1822 – 1884) ako mendelistická dedičnosť. Dominantné alely sa najčastejšie označujú veľkým písmenom, recesívne malým písmenom. Niekedy sa používa i iná symbolika – dominantné alely +, recesívne -. Základom analýzy dedičnosti mendelistickej koncepcie je hybridologická analýza. V závislosti od počtu sledovaných znakov pri krížení hovorí o monohybridizme, dihybridizme, prípadne polyhybridizme,“ uvádzajú organizátori Letnej školy genetiky.

Ďalej sa uvádza, že po znovuobjavení Mendelových princípov dedičnosti sa začali genetici zaoberať aj otázkami, čo ovplyvňuje, že sa jedinci začínajú vyvíjať ako samce či samice. Ako sa dá vysvetliť existencia dvoch pohlavných typov? Ako je pohlavie organizmov ovplyvňované génmi a ako prostredím? „K pochopeniu úlohy génov pri determinácii pohlavia prispelo prepojenie viacerých vedných disciplín, ako bola napr. genetika a cytológia a zároveň aj zlepšenie mikroskopických techník. Hlavne objav Thomasa Hunta Morgana (1866 – 1945), ktorý sa venoval lokalizácii génov na chromozómoch, mal veľký význam pre lepšiu predstavu abstraktných genetických faktorov, ktoré predpokladal už Mendel. Objav determinácie pohlavia u organizmov špecifickými génmi vznikol spojením uvedených dvoch vedných disciplín s molekulárnou biológiou. V súčasnosti sa tejto problematike venuje viacero vedeckých tímov,“ píše sa v teoretických podkladoch.

Väčšina eukaryotických organizmov sa podľa tvorcov prednášky môže rozmnožovať nepohlavne a pohlavne. „Pri nepohlavnom rozmnožovaní vzniká nový jedinec z jednej alebo viacerých buniek materského organizmu bez splynutia pohlavných buniek. Pri rastlinných organizmoch sa takéto rozmnožovanie nazýva vegetatívne. Pri pohlavnom rozmnožovaní dochádza k splynutiu dvoch haploidných pohlavných buniek (gamét) v diploidnú zygotu, ktorá dáva základ novému mnohobunkovému jedincovi. Pohlavne sa rozmnožujúce organizmy majú dva typy buniek: somatické (telové) a pohlavné, ktoré sú produktom meiózy. Každá diploidná somatická bunka obsahuje dve haploidné sady chromozómov, jednu od matky a jednu od otca. Chromozómy spoločné pre obe pohlavia sa označujú ako autozómy (označujeme ich symbolom A pre jednu chromozómovú sadu). Chromozómy, ktoré sa morfologicky aj geneticky líšia a sú typické pre určité pohlavie, sa označujú ako heterochromozómy, sex chromozómy, gonozómy alebo pohlavné chromozómy (označujeme ich X a Y, resp. Z a W),“ uvádzajú.

Ďalej sa malí študenti dozvedeli, aké existujú pohlavné typy. Medzi nimi:

Typ Drosophila (cicavčí)

Pri tomto type je samičie pohlavie homogametické (AAXX) a samčie je heterogametické (AAXY). Týmto typom je determinované pohlavie u človeka, cicavcov, vo väčšine dvojdomých rastlín a vo väčšine radov hmyzu, niektorých rýb a plazov.

Drosophila melanogaster v chovných nádobkách (skúmavkách)

Typ Abraxas (vtáčí typ) (Lymantria)

Tento typ dostal pomenovanie po Abraxas grossularia, samičie pohlavie je heterogametické (ZW, resp. XY) a samčie pohlavie je homogametické (ZZ, resp. XX). Najčastejšie sa vyskytuje pri vtákoch, motýľoch, niektorých druhoch rýb, obojživelníkoch a plazoch. V prípade rastlín sa vyskytuje len ojedinele, napr. pri jahode (Fragaria orientalis).

Typ Habrobracon

Tento typ je typický pre hmyz, napr. včelu. U včiel sa z oplodnených vajíčok vyvíjajú diploidné samičky (AAXX) a samčekovia sa vyvíjajú partenogeneticky z neoplodnených vajíčok, sú haploidní (AX).

 

Študenti mali ďalej možnosť vypracovať aj zadané úlohy. Riešili napríklad overenie princípov dedičnosti znakov viazaných na pohlavné chromozómy. V experimente sledovali sfarbenie očí u Drosophila melanogaster. Červenohnedé sfarbenie očí u D. melanogaster je podmienené dominantným génom W, biele sfarbenie jeho recesívnou alelou w – mutácia white. Gén je lokalizovaný na X-chromozóme. Pri pokuse využili také materiály ako Drosophila melanogaster – jedince so štandardným fenotypom, mutantná línia – white, ale aj skúmavky – nádobky na chov múch či živnú pôdu (agar, sušené kvasnice, cukor, detská krupica, filtračný papier, vatová zátka), dietyléter (na narkotizáciu hmyzu) v reagenčnej fľaši so zábrusom a kvapadlom, tiež nádobku na narkotizáciu hmyzu, lupu a štetec na manipuláciu s muchami.

Kríženie medzi červenookou samičkou a bielookým samčekom

Ich ďalšou úlohou boli roztlakové preparáty polyténnych chromozómov z larválnych slinných žliaz D. melanogaster. Princíp pokusu spočíval v nasledovnom: „Polyténne chromozómy boli prvýkrát popísané v roku 1881 E. G. Balbianim (College de France, Paris) u pakomára pernatého (Chironomus plumosus). Nachádzajú sa v larválnych tkanivách rôznych druhov hmyzu. Sú to veľké chromozómy dobre viditeľné aj v mikroskopoch s menším zväčšením. Ich veľkosť je výsledkom atypického bunkového cyklu, kedy tieto chromozómy podstúpia 10 kôl DNA replikácie (S fáza) bez následnej mitózy, čo znamená, že chromozómy (sesterské chromatídy) sa od seba neoddelia a ostávajú spojené na mieste, ktoré sa nazýva chromocentrum. Každý chromozóm takto obsahuje 1 024 (210) sesterských chromatíd. Keďže polyténne chromozómy sú niekoľkonásobne väčšie ako mitotické chromozómy, v minulosti sa veľmi intenzívne využívali v genetickom výskume D. melanogaster hlavne na mapovanie génov,“ píše sa v podkladoch k prednáške Princípy dedičnosti.

*********************************************

Ešte mnoho zaujímavého zažili a vyskúšali si účastníci Letnej školy genetiky, ktorej organizátorom bola Katedra genetiky Prírodovedeckej fakulty UK v Bratislave. Zodpovedná osoba za organizátora doc. RNDr. Andrea Ševčovičová, PhD. priblížila, že pri príprave programu Letnej školy genetiky sa snažili navrhnúť ho tak, aby si študenti vyskúšali metódy, ktoré sa bežne používajú v genetickom laboratóriu, t. j. izolácia DNA, DNA elektroforéza, polymerázová reťazová reakcia na amplifikáciu DNA, izolácia proteínov, stanovenie antioxidačnej aktivity vybraných látok a pod.

 

Informácie a foto poskytla: zodpovedná osoba za organizátora, doc. RNDr. Andrea Ševčovičová, PhD.

Spracovala: Slávka Habrmanová, NCP VaT pri CVTI SR

Uverejnila: VČ

Súvisiace:

Hore
TVT 2017 fotografická súťaž
film Cesta času
kam za vedou 1
QUARK
Extrapolácie 2017
téma mesiaca
Aurelium - centrum vedy
Prechod VK na VND - jeseň
Veda v Centre
TVT 2017 výtvarná súťaž
Noc výskumníkov 2017
kúpa časopisov jún 2016
TAG Ženy vo vede
TAG Spektrum vedy
TAG Slovenská veda
TAG História
TAG Rozhovor
kam za vedou 2
TAG Publikácia
TAG Zaujímavosti vo vede
TAG Centrum vedy
TAG Mládež
TAG QUARK
banner záhrady
Zaujímavosti vo vede
Žalostnými piesňami a spevmi Phurikane giľa vyjadrujú Rómovia žiale, bolesti, smútky, no i prehrešky
Zistite viac