Моногибридное и дигибридное скрещивание

Natural Selection by PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, licensed under CC-BY-4.0 (https://phet.colorado.edu)

Тема проекта: Законы Менделя. Моногибридное и дигибридное скрещивание

Данная виртуальная лаборатория предназначена для использования в 9-ых классах на уроках по темам:

• «Цитологические основы генетических законов наследования. Моногибридное скрещивание»
• «Дигибридное скрещивание»

Цель виртуальной лабораторной работы:

• изучить законы наследования одного и двух независимых признаков при моно- и дигибридном скрещивании
• проверить на практике существующие законы о наследовании
• пронаблюдать за влиянием мутаций и селективных факторов на генетическое разнообразие популяции.

Практическая часть

1. Запустите симуляцию. Вам будет предоставлен выбор из двух режимов: «Intro» и «Lab».

2. Выберите режим «Lab». Вы увидите белого прыгающего кролика и запасы пищи, которые представляют собой зеленые растения, в пустынной среде с коричневым фоном.

3. Ознакомьтесь с параметрами.

	счетчик поколений, показывает время размножения, также время действия окружающих факторов(волки, пищевые факторы)
	Экватор, теплая среда обитания, представлена в виде коричневого фона
	Аляска, холодная среда обитания, представлена в виде заснеженного белого фона
	кнопка сброса или перезагрузки симуляции
	кнопка ускорения симуляции, можно ускорить время нажав и удерживая данную кнопку
	кнопка play/pause
	кнопка добавления пары для размножения

Виртуальный эксперимент №1: Моногибридное скрещивание

4. Теперь начните экспериментировать. В правой верхней части экрана представлены мутации, выражающиеся в фенотипе кроликов в виде коричневого меха, висячих ушей и длинных зубов. Для начала протестируйте один признак. К примеру выберите мутацию коричневого меха как доминирующий признак (Dominant). Затем добавьте кролику пару для размножения. Нажмите паузу.

5. Поменяйте радиокнопку на Pedigree. В разделе Alleles указаны мутантный доминантный аллель — коричневый мех(F) и нормальный рецессивный аллель — белый мех(f). Заметьте доминантные признаки обозначены заглавными латинскими буквами, а рецессивные — строчными. Также вы можете нажать на любого кролика чтобы увидеть его родословную. В примере показан родитель с дигомозиготными рецессивными аллелями (ff).

6. Нажмите Play. Дождитесь пока появятся особи первого поколения (Generation 1). На каждом поколении с одной пары кроликов появляются четыре крольчат. Среди особей появляется кролик с коричневым мехом. Нажмите на него, чтобы увидеть его родословную. На данной родословной показано, что в результате случившейся мутации от дигомозиготных (ff) родителей родился гетерозиготный потомок (fF).

7. В условиях экваториальной среды кролики с коричневым окрасом будут иметь преимущество перед белыми, так как будут лучше сливаться с фоном. Это сделает их менее заметными для хищников, что увеличит шансы на выживание. Чтобы доказать данную гипотезу, добавьте хищников (волки) в окружающую среду. Для этого поставьте галочку рядом с рисунком волка в отделе Environmental factors.

8. На экране появляются стая волков, которые съедают белых кроликов и теперь их численность становится намного меньше. В результате коричневые кролики постепенно становятся доминирующим в данной среде обитания.

9. Ускорьте симуляцию и понаблюдайте за популяцией на протяжении как минимум 10 поколений (Generation 10). Затем заполните таблицу ниже. Чтобы получить данные о численности обеих особей в виде пропорции, поменяйте радиокнопку на пункт Proportions. Нажмите иконку , чтобы сравнить данные предыдущих поколений.

Доминант	Общая численность	Число белых кроликов	Пропорции % (Белый мех/Общее)	Число коричневых кроликов	Пропорции % (Коричневый мех/Общее
Поколение 1
Поколение 2
Поколение 3
Поколение 4
Поколение 5

Виртуальный эксперимент №2. Законы Менделя.

10.  Сбросьте параметры и запустите симуляцию заново. Теперь выберите тот же мутантный признак как рецессивный (Recessive). Затем добавьте кролику пару для размножения.

11.Сделайте паузу в симуляции после появления первого поколения. Все кролики имеют белый окрас, что соответствует первому закону Менделя, который гласит: все потомки первого поколения, полученные от скрещивания гомозиготных родителей, будут одинаковыми по генотипу(100%) в отношении конкретного гена и будут иметь признаки одного из родителей.

12.Нажмите паузу после получения третьего поколения. В этом поколении впервые в фенотипе 25% потомков проявляется рецессивный признак (ff). Это соответствует второму закону Менделя, закону расщепления, который гласит: при скрещивании двух гетерозиготных гибридов первого поколения во втором поколении наблюдается расщепление:

• по фенотипу в соотношении 3:1 (белый мех:коричневый мех);
• по генотипу в соотношении 1:2:1 (FF:Ff:ff).

В нашем случае расщепление признаков произошло только в третьем поколении, так как в первом потомстве только одна особь подверглась мутации. 

13. Повторите Шаг 9 и заполните таблицу данными для рецессивного признака.

Рецессив	Общая численность	Число белых кроликов	Пропорции % (Белый мех/Общее)	Число коричневых кроликов	Пропорции % (Коричневый мех/Общее
Поколение 1
Поколение 2
Поколение 3
Поколение 4
Поколение 5

Виртуальный эксперимент №3: Дигибридное скрещивание

14. Сбросьте параметры и запустите симуляцию заново. Добавьте кролику пару для размножения и дождитесь пока на экране не появится первое и второе поколение, затем выберите два из трех мутации как доминантные (Dominant). Например, коричневый мех(FF) и длинные зубы (TT).

15. После появления третьего поколения, нажмите паузу и проанализируйте данные.

16. В четвертом поколении вы сможете заметить в популяции кроликов с коричневым мехом(F) и длинными зубами(T). Добавьте факторы окружающей среды, к примеру добавим волков (Wolves) и заменим пищу на жесткую еду (Tough food).

17.  Гипотеза: коричневые кролики обладают преимуществом перед белыми, так как могут быть незаметными  для хищников, а кролики с длинными зубами перед кроликами с нормальными зубами, так как они могут питаться жесткой пищей. Согласно гипотезе, в условиях которые мы выбрали для популяции, выжить смогут кролики обладающие обе доминантных признака, то есть коричневые кролики с длинными зубами(FFTT, FfTt). 

Используйте различные варианты симуляции, чтобы разнообразить задачи. Помните: главное — активно экспериментировать, наблюдать и анализировать, чтобы понять, как естественный отбор влияет на формирование популяций.

Заключение

Данная виртуальная лаборатория является эффективным инструментом для изучения законов дигибридного скрещивания и позволяет ученикам получить глубокие знания и навыки в области генетики.

Словарь терминов

Natural selection — Естественный отбор — Табиғи сұрыпталу 

Mutation — Мутация — Мутация

Dominant trait — Доминантный признак — Доминантты белгі

Recessive trait — Рецессивный признак — Рецессивті белгі

Brown fur — Коричневый мех — Қоңыр жүнді

White fur — Белый мех — Ақ жүнді

Straight ears — Прямые уши — Тікқұлақты

Floppy ears — Висячие уши — Салпаңқұлақты

Long teeth — Длинные зубы — Ұзын тісті

Short teeth — Короткие зубы — Қысқа тісті

Environmental factors — Факторы окружающей среды — Қоршаған орта факторлары

Wolves — Волки — Қасқырлар

Limited food — Ограниченные пищевые ресурсы — Шектелген қоректік ресурстар

Tough food — Жесткие пища — Қатты қорек

Population — Популяция — Популяция

Proportions — Пропорции — Пропорциялар

Pedigree — Родословная — Шежіре

Alleles — Аллели — Аллельдер

Generation — Поколение — Ұрпақ