Výukové materiály
Název: Dědičnost kvantitativních znaků Autor: PaedDr. Pavel Svoboda Název školy: Gymnázium Jana Nerudy, škola hl. města Prahy Předmět, mezipředmětové vztahy: biologie, statistika Ročník: 6. (4. ročník vyššího gymnázia) Tematický celek: Genetika Stručná anotace, časová dotace: výukový materiál je zaměřen na kvantitativní 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.
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 genetikou kvantitativních znaků, vymezuje základní pojmy a obsahuje i testovou baterii. Před čtením textu, který je součástí tohoto pracovního listu, je vhodné studenty stručně seznámit (např. formou prezentace) s předmětem zkoumání kvantitativní 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 ţáka na samostudium a budoucí studium na vysoké škole, kde je potřeba umět rozlišit důleţité informace od informací méně podstatných. A k tomu mu můţe pomoci hravá forma pracovního listu, který shrnuje poznatky z textu. Pomůcky Pracovní list (včetně textu), psací potřeby Teorie Viz text pracovního listu Postup práce Ţák si přečte text a podtrhá si na základě vlastního uváţení důleţité informace. Poté plní úkoly v pracovním listu. Odpovědi si buď pamatuje, nebo je dohledá v textu. Výsledky Pracovní list můţe být pouţit jako pomůcka k samostatnému nastudování problematik, jako domácí úkol, můţe být součástí hodnocení za práci v hodině, také můţe být vyuţit jako písemná práce nebo můţe být podkladem k následné diskuzi v hodině. Zdroje KOČÁREK, E., Genetika. Praha: Scientia, 2008.
Pracovní list pro žáka
Dědičnost kvantitativních znaků Jméno: Třída: Teorie – text V klasickém mendelovském pojetí badatelé předpokládali, ţe kaţdý znak je podmíněn jedním genem. Ukazuje se ale, ţe takové situace jsou poměrně vzácné a častěji vzniká znak spolupůsobením několika genů. Tyto situace jsou označovány jako genové interakce, o konkrétní podobě znaku rozhodují alely všech zúčastněných genů a vedou ke změnám fenotypového štěpného poměru oproti klasickému mendelovskému. Příkladem komplementarity můţe být „spolupráce“ dvou genů při vzniku červeného barviva květů hrachoru, kdy pro vznik této barvy je nutná přítomnost obou dominantních alel. Jako epistáze označujeme situace, kdy naopak určitá alela jednoho genu potlačuje projev druhého genu. Genetika kvantitativních znaků (kvantitativní genetika) zkoumá zákonitosti dědičnosti kvantitativních nebo také metrických znaků, které jsou řízeny velkým počtem genů (polygeny, geny malého účinku). Znaky se liší mírou svého fenotypového projevu - výška organismu, hmotnost plodu, počet potomků atd. Při tomto typu dědičnosti zpravidla nejde stanovit fenotypové štěpné poměry, míra projevu znaku plynule roste (kontinuální variabilita). Pro hodnocení této variability vyuţíváme statistické metody např. aritmetický průměr, směrodatnou odchylku. Poměrná zastoupení jedinců s různým fenotypovým projevem odpovídají tzv. normálnímu rozložení četností charakterizovanému Gaussovou křivkou, kdy nejméně zastoupeni jsou jedinci s extrémními hodnotami fenotypového projevu, nejvíce je jedinců s hodnotami blízkými průměru. Protoţe naprostou většinu polygenních znaků ovlivňuje prostředí, stanovujeme u těchto multifaktoriálních znaků dědivost (heritabilitu), která udává míru dědičného určení znaku. Pro odhadování dědivosti znaku má velký význam porovnávání jeho výskytu u jednovaječných (geneticky identických) a dvouvaječných (geneticky rozdílných) dvojčat (gemelogický výzkum).
Klíčové pojmy: Gen velkého účinku (majorgen) – gen s velkým fenotypovým projevem. Na tvorbě znaku (kvalitativního) se podílí jeden nebo málo genů-často jeden. Vliv prostředí je malý. Gen malého účinku (minorgen, polygen) – gen s malým fenotypovým projevem. Na tvorbě znaku (kvantitativního) se podílí celý soubor genů – polygenní systém, prostředí se uplatňuje velkou měrou. Kvalitativní znak (vlastnost) – podmíněna 1 nebo několika majorgeny (mono- popř. oligogenní dědičnost), příkl. barva květu, tvar semen, krev, skupina atd. Kvantitativní znak (vlastnost) – podmíněna velkým počtem minorgenů (polygenní dědičnost), účinky genů se při tvorbě znaku sčítají (kumulují, aditují) – aktivní alely nebo znak neovlivní – neutrální alely. Příkl.: výška či délka organismu, hmotnost, IQ, atd. Většinu těchto znaků ovlivňuje prostředí, jde tedy o znaky multifaktoriální. Multifaktoriálně podmíněný znak – polygenní znak podmíněný kombinací genotypu a negenetických faktorů, tj. vlivu vnějšího prostředí. Dědivost (heritabilita) – udává podíl genetické sloţky na celkové variabilitě kvantitativního znaku. Často je vyjadřována jako koeficient dědivosti h2, coţ je dáno poměrem geneticky podmíněné variability (VG) a celkové fenotypové variability (VP), jinak řečeno společný podíl genotypu a faktorů vnějšího prostředí. h2 = VG/VP h2 = 1 (někdy téţ 100%) – znak je zcela řízen genotypem, h2 = 0 – znak zcela řídí vliv prostředí.
Vyber správnou(-é) odpověď(-i)
1.
Při genových interakcích: Dochází zpravidla ke změně štěpného poměru v F2 generaci. Štěpný poměr v F2 generaci se nemění a odpovídá Mendelovým zákonům. Dochází v některých případech k potlačení projevu určitého genu alelou jiného genu. Dochází ke genové vazbě a následnému crossing overu.
A. B. C. D.
2.
Polygenní dědičnost se od monogenní dědičnosti znaků odlišuju: Větším podílem vlivu prostředí na utváření fenotypu. Vyloučením efektu dominance u některých genů. Účastí genů malého účinku. Účastí více genů vykazujících různou míru ovlivnění genotypu
A. B. C. D.
3.
Při vyjádření multifaktoriálně podmíněných znaků se uplatňuje (-í): A. B. C. D.
4.
Dědivost neboli heritabilita: A. B. C. D.
5.
Aditivní účinek alel. Interakce genotypu a prostředí. Kombinace většího počtu genů malého účinku. Vlivy prostředí.
Je podíl mezi dědičnou a celkovou sloţkou proměnlivosti. Dosahuje hodnot v rozmezí 0 – 1. Při hodnotě 0 je veškerá proměnlivost znaku způsobena genetickými faktory. Při hodnotě 0 je veškerá proměnlivost znaku způsobena faktory prostředí.
Jednovaječná dvojčata: A. B. C. D.
Mohou mít různé pohlaví. Mají stejný genotyp. Se rodí méně častěji neţ dvojvaječná. Jsou si podobnější neţ sourozenci z různých těhotenství.
Řešení: 1. ac, 2. acd, 3. abcd, 4. abd, 5. bcd
