Грегор Мендель қазіргі генетиканың атасы саналады. Ол балалардың ата-анасының ерекшеліктерін қалай мұра ететінін түсіндіру үшін бұршақ өсімдіктерімен жұмыс істеген австриялық монах болды. Оның жұмысы ғалымдардың тұқым қуалаушылықты қалай түсінуіне негіз болды және ол генетика саласындағы пионер болып саналады.
Бұршақ өсімдіктері және мендельдік генетика
Мендельдің атақты бұршақ өсімдігіндегі тәжірибелерінде ол ұрпақтардың ата-анасынан белгілерді қалай тұқым қуалайтыны туралы кейбір маңызды нәрселерді ашу үшін, ол әртүрлі ерекшеліктері бар бұршақ өсімдіктерін әдейі айқас тозаңдандырады.
Эксперимент
Мендель бұршақ өсімдіктерінің жеті ерекшелігін өлшеген:
- Тегіс немесе мыжылған піскен тұқым
- Сары немесе жасыл тұқымды альбумин
- Күлгін немесе ақ гүл
- Үлденген немесе тарылған піскен бұршақ
- Жасыл немесе сары піспеген бұршақ
- Гүлдердің осьтік немесе терминалдық орналасуы
- Ұзын немесе ергежейлі сабақтың ұзындығы
Ол не ашты
1856-1863 жылдар аралығында Мендель Pisum sativum немесе бұршақ өсімдігінің түріне тәжірибе жасады. Оның эксперименттері оны үш жалпылау жасауға итермеледі:
- Ұрпақтар әр ата-анадан бір тұқым қуалайтын факторды алады. Бұл сегрегация заңы ретінде белгілі.
- Әртүрлі қасиеттердің бірге пайда болу мүмкіндігі тең. Бұл тәуелсіз ассортимент заңы ретінде белгілі және бүгінгі ғалымдар мұны негізінен дұрыс емес деп түсінеді. Кейбір гендер шын мәнінде бір-бірімен байланысты және жиі бірге пайда болады.
- Ұрпақтар доминантты қасиетке ие болады, ал рецессивті екі факторды да тұқым қуаласа ғана рецессивті қасиетке ие болады. Бұл үстемдік заңы ретінде белгілі.
Ол кездегі ғалымдардың көпшілігі Мендельдің еңбегін жоққа шығарды. Ол қайтыс болғанға дейін кеңінен қабылданбады. Оның көзі тірісінде ғалымдардың көпшілігі ұрпақтар тұқым қуалайтын қасиеттерді араластыру арқылы алады деп есептеді, яғни ұрпақ ата-анасының қасиеттерінің «орташасын» тұқым қуалайды.
Мендельдік генетиканы көрсету
Мендель өз тұжырымына келу үшін 28 000-нан астам өсімдікті сынап көрген дейді. Оның жобасының ауқымы сіз үшін қайта құру мүмкін емес болса да, сіз өсімдіктерді пайдаланып генетиканы зерттеуге болады.
Әке кім?
Әке кім – бұл эксперимент, онда оқушылар бақыланатын белгілерді болжау үшін өсімдіктерге тәжірибе жасайды. Тәжірибені студенттер генетиканы зерттеу үшін пайдалана алатындай етіп арнайы жасалған Wisconsin Fast Plants® (Brassica rapa) көмегімен қайта жасай аласыз. Олар сондай-ақ тезірек өседі - толық өмірлік цикл 28-30 күнді алады. Бұл экспериментті аяқтау үшін шамамен алты апта күнделікті бақылау қажет. Бұл генетиканы оқитын орта немесе орта мектептегі үлкенірек оқушыларға өте қолайлы.
Материалдар
- Wisconsin Fast Plants® тұқымы, күлгін емес сабақ, түксіз (200 пакет)
- Wisconsin Fast Plants® тұқымы, сары-жасыл жапырақ (200 пакет)
- Wisconsin Fast Plants® тұқымы, күлгін емес сабақ, сары-жасыл жапырақ (200 пакет)
- Құмырсқа қоспасы
- Баяу шығарылатын тыңайтқыш түйіршіктері
- Үйде жасалған флуоресцентті жарықтандыру жүйесі немесе сатып алынған жарықтандыру жүйесі
- Үйде өсіру жүйесі (балама ретінде суару жүйесін сатып алуға болады)
- Өсімдіктерге арналған белгілер
- Бәс және байлау
- Q-кеңестер немесе ара таяқшалары (саған бірнешеу ғана керек)
Нұсқаулар
- Алдымен жарықтандыру және суару жүйелерін құрыңыз. Wisconsin Fast Plants® үздіксіз флуоресцентті жарықты және үздіксіз тыңайтқыш пен суды қажет етеді. Сіз олардың үй нұсқаларын жасай аласыз немесе Carolina Biological арқылы алдын ала жасалған жинақтарды сатып ала аласыз. Екі опция да материалдар тізімінде жоғарыда байланыстырылған.
- Тұқымдарды (олардың барлығын пайдаланудың қажеті жоқ) өсіру нұсқауларына сәйкес отырғызыңыз. Сіз күлгін емес, сары-жасыл жапырақты тұқымдарды отырғызудан бастағыңыз келеді (бұл бірінші ұрпақ ұрпақтары немесе O1 деп аталады.) Сондай-ақ күлгін емес сабақты, түксіз тұқымдарды отырғызыңыз. (Бұл тұқымдар P1 деп аталатын аналық тұқымдар). Қайсысы екенін белгілеңіз!
- Шамамен төрт-жеті күнде сіздің өсімдіктеріңіз өседі. Өсімдіктердің екі жиынтығының сабақтарының және жапырақтарының түстерін бақылаңыз және бақылауларыңызды зертханалық дәптерге жазыңыз. Бақылауларыңызды сандық бағалаудың ең жақсы тәсілі - фенотиптерді санау (күлгін емес сабақтары бар өсімдіктердің санын, сары-жасыл жапырақтары бар өсімдіктердің санын және т.)
- Аналық өсімдіктерді тастаңыз, бірақ ұрпақты сақтаңыз.
- Өсімдіктердің бақыланатын генетикалық белгілерін тұқым қуалау жолдары туралы гипотеза жазыңыз. Мысалы, сіздің ұрпақтарыңыздың көпшілігінің сабақтары күлгін емес, бірақ сары жапырақтары бар екенін байқасаңыз, оларды басым белгілер ретінде тағайындай аласыз. Егер сіздің кейбір ұрпақ өсімдіктеріңіздің күлгін сабақтары мен жасыл жапырақтары бар екенін байқасаңыз, бұл рецессивті белгілер деп болжауға болады. Бақылауларыңыздың негізінде тексерілетін гипотезаны жасаңыз. Сіз өзіңіздің гипотезаңызға сүйене отырып, аталық өсімдіктің сабағы мен жапырақ түсін болжап көргіңіз келеді.
- Өсімдіктерді ара таяқшасын немесе Q-ұшын қолданып, біріктіріңіз. Мұны істеу үшін ара таяқшасын бір өсімдікке абайлап ауыстырыңыз, өсімдік тозаңы бар екеніне көз жеткізіңіз, содан кейін оны басқа өсімдікпен бөлісіңіз. Әрбір өсімдік бірнеше басқа өсімдіктерден тозаң алатынына көз жеткізу үшін мұны бірнеше рет орындаңыз, ұқсас және байқалмайтын белгілері бар. Мұны үш күн бойы күніне бір рет жасаңыз.
- Үш күн өткен соң тозаңданбаған гүл бүршіктерін кесіп тастаңыз.
- Өсімдіктерді суаруды тоқтатып, құрғап қалсын.
- Тұқымдарды жинап, оларды қайта отырғызыңыз, бұл процесті қайта бастайды. Бұл тұқымдар ұрпақтың екінші ұрпағы немесе O2.
- Өсімдіктердің келесі буынының сабағы мен жапырағының түсіне бақылау жасау. Сіздің гипотезаңыз дұрыс болды деп ойлайсыз ба?
- Сары-жасыл жапырақ тұқымдарын отырғызыңыз. Олар "әке" немесе P2 ретінде белгілі болады.
- Бірнеше күннен кейін P2 өсімдіктерінің сабағы мен жапырағының түсін қадағалаңыз. Сіздің бақылауларыңыз гипотезаңызды қолдайды ма?
Бейнебағыттары
Бұл бейне генетикалық зертханаларды қалай жасау керектігін көрсетеді және өсімдіктеріңіздің генетикасын зерттеу процедурасын шешуге көмектеседі.
Онлайн зертханалар
Айта кетейік, бұршақ өсіру және үй құрылғыларын жасау сіз ойлағаныңыздан сәл көп болса, онлайнда бірнеше тамаша интерактивті зертханалар бар.
Мендель бұршақтары
Бұл онлайн зертхана Мендельдің бұршақпен жасаған тәжірибелерінің көшірмесі. Зертханада ыңғайлы мәзір бар, сондықтан сіз ештеңе жасамас бұрын зертхананы зерттей аласыз. Зертхана сізді әртүрлі қадамдардан өткізеді, соның ішінде бұршақ отырғызу, олардың қасиеттерін байқау, содан кейін сіз өсірген алғашқы өсімдіктерді тозаңдандыру. Мендель дәл осылай жасады, осылайша студенттер өз бақылауларын жасау үшін басынан өткерген жалықтырғыш процесті сезінуі үшін жасады.
Бұршақ сорпасы
Графикалық жағынан соншалықты қызықты болмаса да, бұршақ сорпасы – студенттерге бұршақ өсімдіктеріндегі екі белгіні байқауға көмектесетін тағы бір онлайн нұсқа. Бастау үшін «тәжірибе бастау» түймесін басыңыз. Содан кейін сіз екі түрлі бұршақты «жұптастыруды» таңдауға болатын бетке әкелесіз. Олардың генотиптері сізге жазылған. Содан кейін бет сіз таңдаған «ата-аналар» үшін қол жетімді барлық опцияларды көрсетеді. Парақ жылдам қозғалады, егер бәрін жазбасаңыз, жіберіп алуыңыз мүмкін.
MIT жұлдыздарының генетикасы
MIT-тің STAR генетика зертханасы – жүктеп алуға болатын «ойын», онда студенттер әртүрлі түрлердің генотиптерін араластырып, сәйкестендіреді, соның ішінде бұршақ өсімдіктері, жеміс шыбындары және тіпті сиырлар. Бағдарлама биологияны жақсы түсінетін жоғары сынып оқушылары үшін өте қолайлы.
Генетика қызық
Бұршақ өсімдіктерін немесе жеміс шыбындарын зерттейсіз бе, әлде жай ғана үйге барып, ата-анаңыздың қасиеттерін бақылап, өзіңізге қалай ие болғаныңызды анықтауға тырыссаңыз да, генетиканы зерттеу өте қызықты болуы мүмкін. Заманауи генетика Мендель қателескен кейбір нәрселерді анықтағанымен, оның теориялары белгілер басқа факторлармен байланыспаған немесе әсер етпейтін жерлерде әлі де қолданылады.
