Název: Genetické zákonitosti v populacích

Transkript

1 Název: Genetické zákonitosti v populacích Výukové materiály Autor: PaedDr. Pavel Svoboda Název školy: Gymnázium Jana Nerudy, škola hl. města Prahy Předmět, mezipředmětové vztahy: biologie, statistika, matematika Ročník: 6. (4. ročník vyššího gymnázia) Tematický celek: Genetika Stručná anotace, časová dotace: výukový materiál je zaměřen na populační genetiku, 30 minut Tento výukový materiál byl vytvořen v rámci projektu Přírodní vědy prakticky a v souvislostech inovace výuky přírodovědných předmětů na Gymnáziu Jana Nerudy (číslo projektu CZ.2.17/3.1.00/36047) financovaného z Operačního programu Praha - Adaptabilita.

2 Popis - stručná anotace Tento pracovní list je vhodné zařadit v rámci probírání kapitol z genetiky jako samostatné nastudování této problematiky nebo v rámci opakování pro upevnění a rozšíření učiva. Zabývá se populační genetikou, vymezuje základní pojmy, obsahuje vzorový příklad s řešením i testovou baterii. Před čtením textu, který je součástí tohoto pracovního listu, je vhodné studenty stručně seznámit (např. formou prezentace) s předmětem zkoumání populační genetiky. V textu jsou vyznačeny nové pojmy. Pracovní list je také zaměřen na porozumění textu. Po jeho přečtení student začne pracovat na vlastním pracovním listu, který obsahuje cvičení. Pro většinu úkolů je potřeba mít text při ruce. Dalším cílem pracovního listu je připravit žáka na samostudium a budoucí studium na vysoké škole, kde je potřeba umět rozlišit důležité informace od informací méně podstatných. A k tomu mu může pomoci hravá forma pracovního listu, který shrnuje poznatky z textu. Pomůcky Pracovní list (včetně textu), psací potřeby Teorie Viz text pracovního listu Postup práce Žák si přečte text zabývající se systémem řas a podtrhá si na základě vlastního uvážení důležité informace. Poté plní úkoly v pracovním listu. Odpovědi si buď pamatuje, nebo je dohledá v textu. Výsledky Pracovní list může být použit jako pomůcka k samostatnému nastudování problematiky genetiky populací, jako domácí úkol, může být součástí hodnocení za práci v hodině, také může být využit jako písemná práce nebo může být podkladem k následné diskuzi v hodině.

3 Genetické zákonitosti v populacích Pracovní list pro žáka Teorie text Jméno: Třída: Genetika populací zkoumá dědičnost a proměnlivost na úrovni populace, změny znaků v průběhu populací. Klíčové pojmy: Populace soubor vzájemně příbuzných jedinců téhož druhu obývajících určitou oblast. Jedinci se mohou vzájemně křížit, mají společného předka a podílí se na společném genofondu. Genofond soubor alel všech genů v populaci, které se mohou uplatnit v dalších generacích. (Díky tomu je každá generace genotypově strukturována dominantní, recesivní homozygoti, heterozygoti. Zastoupení genotypů souvisí se způsobem rozmnožování.) Malá populace desítky jedinců Velká populace stovky, tisíce a více jedinců Autogamická populace tvořena jedinci, kteří se rozmnožují autogamií (samooplozením), příkladem jsou hermafroditické samosprašné rostliny. (V autogamické populaci přibývá homozygotů. Homozygotní rodič může vytvářet genotypově identické potomky, tzv. čistou linii. AA = AA, aa = aa. Heterozygotní potomky může vytvořit jen heterozygotní rodič ve štěpném poměru 1AA : 2Aa : 1aa Mendlův zákon o křížení heterozygotů Aa x Aa. Heterozygoti tak už po 10 generacích takřka vymizí, nikdy né úplně.) Příbuzenské křížení Inbreeding párování příbuzných jedinců výrazně zvyšuje procento výskytu geneticky podmíněných poruch, zejména autozomálně recesivních = inbreední deprese. Alogamická populace tvořena gonochoristy nebo hermafrodity neschopných samooplození. Genotyp potomka je tvořen kombinací alel obou rodičů. Panmiktická populace (mendelovská) je ideálním případem velké alogamické populace. Dochází ke zcela nahodilému křížení jedinců, tj. kterákoli samčí gameta se může spojit s kteroukoli samičí se stejnou pravděpodobností. Poměr jednotlivých genotypů je zde stálý = je v genetické rovnováze.

4 Hardyho-Weinbergův zákon v panmiktické populaci je genotypové složení z generace na generaci konstantní. (Zákon o genetické rovnováze). (Příklad pro 1 gen: Frekvence dominantní alely A = p, frekvence recesivni a = q, pak platí p + q = 1 (100%). Možnost setkání dvou dominantních alel ( gamet) p. p = p² = P udává četnost AA, obdobně q. q = q² = Q četnost aa, a dále 2pq = H - četnost Aa. Pak platí: P + H +Q = 1 (100%), nebo p² + 2pq + q² = 1 Procesy porušující genetickou rovnováhu. Mutace náhodné změny genotypu, např. změna dominantní alely na recesivní a naopak. Může se tak změnit frekvence některé alely. Selekce přírodní výběr. Udržují se alely výhodné pro organismus, nevýhodné alely postupně mizí (negativní selekce), frekvence výhodných alel roste (pozitivní selekce). Migrace v závislosti na míře migrace se zastoupení alel může měnit, genofond je obohacován či ochuzován. Náhodný genetický posun = genetický drift v menších populacích dojde nahodile k nerovnoměrnému předávání alel = některé alely mohou převládnout, jiné vymizet. Příklad: V panmiktické populaci bylo zjištěno 9% recesivních homozygotů (aa). Vypočtěte frekvenci dominantních homozygotů (AA) a heterozygotů (Aa). Řešení: a) Frekvence 9% = 0,09 = q², pak q = 0,3 b) p + q = 1, p = 1 q, p = 0,7. Zastoupení domin. homozygotů p² = 0,49 c) Frekvence heterozygotů = 2pq = 2 x 0,3 x 0,7 = 0,42 d) Zjistili jsme, že poměrné zastoupení genotypů v populaci je 49% AA, 42% Aa a 9% aa.

5 Vyber správnou odpověď 1. Kdy je populace v rovnováze? Jestliže A. p + q = 0 B. p + q = p2 + 2pq + q2 C. p + q = 2pq D. p + q = 1 2. Populace je tvořena: A. Všemi jedinci jednoho druhu na celé Zemi, i když se nemohou vzájemně křížit B. Pouze těmi jedinci jednoho druhu, kteří mají shodný genotyp C. Jedinci stejného druhu, kteří žijí na stejném stanovišti, a proto se mohou vzájemně křížit D. Jedinci různých druhů, kteří žijí na určitém místě, kde vytvářejí ekosystém 3. U autogamické populace se: A. Z generace na generaci zvyšuje podíl homozygotů B. Z generace na generaci snižuje podíl homozygotů C. Četnost heterozygotů z generace na generaci nemění D. Četnost heterozygotů zvyšuje 4. V případě, že p je frekvence dominantní alely a q frekvence recesivní alely, odpovídá podle Hardyho-Weinbergova zákona frekvence heterozygotů vzorci: A. 1-2pq B. p2 + q2 C. 2pq D. p2 + 2pq + q2 5. Jak označujeme genové frekvence v populacích? A. p, q B. A1, A2 C. A, a D. P, Q, R

6 6. Jako inbreeding označujeme např.: A. Případ, kdy je zamezeno sňatku příbuzných jedinců B. Příbuzenské křížení u hospodářských zvířat C. Situaci, kdy dochází k zcela náhodnému křížení jakéhokoliv jedince s jiným 7. V rovnovážné populaci jsou genotypy zastoupeny takto: AA=81%, Aa=18%, aa=1%. Jaké jsou frekvence dominantní a recesivní alely? A. p = 0,81, q = 0,01 B. p = 0,1, q = 0,9 C. p = 0,9, q = 0,1 D. p = 0,9, q = 0,18 8. Hardyho-Weinbergův zákon platí pro: A. Malou autogamní populaci B. Velkou panmiktickou populaci C. Jakoukoliv populaci D. Velkou autogamní populaci 9. Alogamická populace: A. Je tvořena např. jedinci, u kterých dochází k samoopylení B. Je tvořena jedinci, kteří se nerozmnožují samooplozením C. Je většinou tvořena homozygotními jedinci D. Je vždy tvořena hermafrodity 10. Jestliže je v panmiktické populaci frekvence recesivních homozygotů 0,01, pak je frekvence dominantních homozygotů: A. 0,09 B. 0,81 C. 0,9 D. Nelze určit