Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Классикалық генетикадағы ұғым
Concept in classical genetics
Генетикадағы үстемдік заңы бойынша, үстем фенотипті көрсететін жеке организмде үстем аллельдің екі данасы (гомозиготалық үстем) немесе әрбір үстем және рецессивті аллельдің бір данасы (гетерозиготалық үстем) болуы мүмкін. Сынақ будандастыру арқылы организмнің гетерозиготалық немесе гомозиготалық үстем екенін анықтауға болады. Гомозиготалық рецессивті организм тек рецессивті аллельдерді бере алатындықтан, зерттеліп отырған организмнің беретін аллелі ұрпақтың фенотипін анықтайды. Осылайша, бұл сынақ 2 мүмкін жағдайды көрсетеді:
Under the law of dominance in genetics, an individual expressing a dominant phenotype could contain either two copies of the dominant allele (homozygous dominant) or one copy of each dominant and recessive allele (heterozygous dominant). By performing a test cross, one can determine whether the individual is heterozygous or homozygous dominant. Since the homozygous recessive individual can only pass on recessive alleles, the allele the individual in question passes on determines the phenotype of the offspring. Thus, this test yields 2 possible situations:
Егер ұрпақтың кез келгені рецессивті белгіні көрсетсе, онда бұл организм үстем аллель үшін гетерозигота болады. Мендельдің еңбегінің 1900 жылдардың басында қайта жаңғыруы, сынақ будандастыру принциптерін қолданатын эксперименттердің өркендеуіне әкелді. 1908 жылдан 1911 жылға дейін Томас Хант Морган, Drosophila-да ақ көз түсінің мутациясының мұрагерлік үлгісін анықтағанда, сынақ будандастыруларын жүргізді. Бұл сынақ будандастыру эксперименттері жынысқа байланысты белгілерді ашудағы маңызды жаңалықтарға айналды.
If any of the offspring produced express the recessive trait, the individual in question is heterozygous for the dominant allele. Rediscovery of Mendel’s work in the early 1900s led to an explosion of experiments employing the principles of test crosses. From 1908 1911, Thomas Hunt Morgan conducted test crosses while determining the inheritance pattern of a white eye colour mutation in Drosophila. These test cross experiments became hallmarks in the discovery of sex linked traits.
Сынаудың қиылысты түрлері
Сынақ будандастыруы – бұл доминантты генотип немесе фенотипі бар жеке организмді рецессивті генотип немесе фенотипі бар басқа организммен будандастыруды қамтиды. Сынақ будандастыруының мәнін жақсырақ түсіну үшін, біз қызығушылық тудыратын бір немесе бірнеше генге қатысты әртүрлі будандастыру түрлерін қарастырайық.
A test cross involves crossing an individual organism with a dominant genotype or phenotype with another organism exhibiting a recessive genotype or phenotype. To better grasp the concept of test crossing, let's explore various types of crosses involving one or more genes of interest.
Моногибридті кросс (бір генді сынақ кросс)
Моногибридті будандастыру – екі таза тұқымды ата-ананың бір ғана белгісімен айырмашылығы бар ұрықтандыру процесі, нәтижесінде алынған ұрпақ моногибрид болады. Ол тек бір геннің немесе фенотиптің түрін тексеру үшін қолданылады. Моногибрид, сондай-ақ "бір генді сынамалы будандастыру" деп те аталады, гомозиготалық ұрпақтың ата-аналарынан мұраға алған гетерозиготалық генотиптерді қалай көрсететінін бақылауға пайда болады. Моногибридті будандастыруды жүзеге асыру аллельдерді әріптермен белгілеуді қамтиды – рецессивті аллель көбінесе кішкентай әріппен, ал доминантты аллель үлкен әріппен көрсетіледі. Будандастырылатын екі ата-ананың фенотипі мен генотипі, сондай-ақ ата-аналық ұрпақтың гаметаларының генотипі ескеріледі. Гаметалардың комбинациясының болжамдары Пуннетт квадратында жасалады. Моногибридті будандастыру жүргізу кезінде Мендель тәжірибесін қарама-қарсы белгілері бар бұршақ өсімдіктерінің жұбымен бастады, біреуінің биіктігі жоғары, екіншісінің биіктігі төмен болды. Қайшылы тозаңдану арқылы алынған ұрпақ өсімдіктері биік белгіні көрсетті. Бұл бірінші буын гибридтері F1 деп аталды, ал олардың ұрпақтары Filial немесе F1 ұрпағы деп аталды. Мендель F1 буынында жоқ белгілердің F2 буынында қайта пайда болғанын байқады. Ол жойылған белгілерді рецессивті, ал көрінетін белгілерді доминантты белгілер деп атады.
Monohybrid crossing is a fertilization process which entails two purebred parents that consist of a difference in only one characteristic, where the resulting offspring become monohybrids. It is utilized to test only one type of gene or phenotype. Monohybrid, also called “single gene test cross”, is used to observe how homozygous offspring express heterozygous genotypes inherited from their parents. The implantation of monohybrid crossing includes signifying the alleles by using characters – recessive allele often is indicated with a lower case letter, and the dominant allele is indicated with an upper case letter. The phenotype and the genotype of both parents being crossed are noted, including the genotype of the gametes from the parental generation. The predictions of the combinations of the gametes will be constructed on a Punnett square. In conducting a monohybrid cross, Mendel initiated the experiment with a pair of pea plants exhibiting contrasting traits, one being tall and the other dwarf. Through cross pollination, the resulting offspring plants manifested the tall trait. These first generation hybrids were termed F1, with their offspring referred to as Filial or F1 progeny. Mendel observed that characteristics that were absent in F1 generation had reappeared in the F2 generation. He referred the suppressed characteristic as recessive and the expressed characteristics as dominant characteristic.
Дигибридті кросс (екі генді сынақтан өткізу)
Сонымен қатар, Мендель бір ғана белгіге қатысты будандастырылған екі өсімдіктің будандасу нәтижесін зерттеуді көздеді. Бұл зерттеудің мақсаты екі сипаттаманың мұрагерлік заңдылықтарын бір уақытта анықтау және бір белгінің мұрагерлігі екіншісінен тәуелсіз болады деген гипотезаны растау болды. Бұл тәжірибе дигибридтік будандастыру немесе "екі генді сынақ будандастыру" деп аталады және сегрегация принципіне негізделген. Дигибридтік сынақ будандастыру кезінде екі доминантты фенотиптік белгі таңдалып, қос рецессивті белгілері бар ата-аналармен будандастырылады. Содан кейін F1 ұрпағының фенотиптік белгілері талданады. Мұндай сынақ будандастыруда, егер сыналып жатқан жеке организм гетерозигот болса, әдетте 1:1:1:1 фенотиптік қатынасы байқалады. Мендельдің идеясын тексеру үшін ол екі белгі бойынша гомозиготты өсімдіктермен күрделі будандастыру жүргізді: тұқымның түсі (сары және жасыл), тұқымның пішіні (дөңгелек және қыртысты). Ол қыртысты және сары тұқымды өсімдіктерді дөңгелек және жасыл тұқымды өсімдіктермен будандастырды. Моногибридтік будандастырулардың алдыңғы нәтижелеріне сүйене отырып, Мендель дөңгелек және сары тұқымдардың гомозиготты будандастыру кезінде басым болатынын болжады, және оның болжамы расталды.
Mendel furthermore determined to explore the outcome of crossing two plants that were hybrids for a single trait. This investigation aimed to determinate the inheritance patterns of two characteristics simultaneously and to verify the hypothesis that the inheritance of one trait would remain independent of the other. Termed a dihybrid cross or “two gene test cross”, this experiment was grounded in the principle of segregation. When conducting a dihybrid test cross, two dominant phenotypic characteristics are selected and crossed with parents displaying double recessive traits. The phenotypic characteristics of the F1 generation are then analyzed. In such a test cross, if the individual being tested is heterozygous, a phenotypic ratio of 1:1:1:1 is typically observed. To test Mendel’s idea, he performed complex crosses with plants that were purebred for two characteristics: seed color (yellow and green), seed shape (round and wrinkled). He crossed plants with wrinkled and yellow seeds and plants with round and green seeds. Due to earlier cross testing with monohybrids, Mendel anticipated that the round and yellow seeds were dominant with the purebred crossing, and that is what he observed.
Үлгілік организмдерде қолдану
Сынақ будандастырулардың түрлі қолданыстары бар. Caenorhabditis elegans және Drosophila melanogaster сияқты үлгі организмдер, сынақ будандастыру үшін кеңінен қолданылады. Осы организмдерде сынақ будандастыруларын жүргізудің негізгі әдістері төменде берілген:
Test crosses have a variety of applications. Model organisms, such as Caenorhabditis elegans and Drosophila melanogaster, are commonly used for test crosses. Basic procedures for performing test crosses in these organisms are provided below:
C. elegans
C. elegans-пен сынақ будандастыру жүргізу үшін белгілі рецессивті генотипке ие құрттарды белгісіз генотипке ие құрттармен агар табақшасына орналастырыңыз. Еркек және гермафродит құрттардың жұптасып, ұрпақ тудыруына уақыт беріңіз. Микроскоп арқылы рецессивті және доминантты фенотиптердің арақатынасын анықтау арқылы доминантты ата-ананың генотипін білуге болады.
To perform a test cross with C. elegans, place worms with a known recessive genotype with worms of an unknown genotype on an agar plate. Allow the male and hermaphrodite worms time to mate and produce offspring. Using a microscope, the ratio of recessive versus dominant phenotype will elucidate the genotype of the dominant parent.
D. melanogaster
D. melanogaster-пен сынақ будандастыру жүргізу үшін, белгілі доминантты және рецессивті фенотипі бар қасиетті таңдаңыз. Қызыл көз түсі доминантты, ал ақ көз түсі рецессивті. Жас, қызыл көзді еркектер мен ақ көзді жаңағы әйелдерді алып, бір түтікке салыңыз. Балалар дернәсіл ретінде пайда бола бастағаннан кейін ата-аналық желілерді алып тастап, ересек ұрпақтың фенотипін бақылаңыз.
To perform a test cross with D. melanogaster, select a trait with a known dominant and recessive phenotype. Red eye colour is dominant and white is recessive. Obtain virgin females with white eyes, young males with red eyes, and put them into a single tube. Once offspring begin to appear as larvae, remove parental lines and observe the phenotype of adult offsprings.
Шектеулер
Кроссовкаларды сынаудың көптеген шектеулері бар. Кейбір организмдерде қажетті фенотипті көрсету үшін әр ұрпақта ұзақ өсу қажет болғандықтан, бұл үдеріс уақытты көп алады. Статистикалық сенімді деректер алу үшін көптеген ұрпақтар да қажет. Сынақ айқастары толық доминанттылық болған жағдайда ғана пайдалы. Толық емес доминанттылық – бұл доминантты және рецессивті аллельдер бірігіп, ұрпақта екі фенотиптің аралас белгісін құраған кезде пайда болады. Сынақ айқастары кодоминантты гендерге де қолданылмайды, онда гетерозиготалық белгінің екі фенотипі де көрінеді. Тағы бір шектеу – эпистатикалық мутациялар, онда бір геннің экспрессиясы екінші геннің экспрессиясымен жойылсады. Бір белгіні бірнеше гендер де анықтай алады, бұл полигендік мұрагерлік деп аталады. Гендердің әртүрлі тегілу деңгейі бар, ол олардың қаншалықты көрінетінін анықтайды. Сонымен қатар, қоршаған орта көптеген гендердің экспрессиясына әсер етеді, сондықтан көптеген жағдайларда сынақ айқасын қолдану мүмкін емес. Генотипті анықтаудың жаңа әдістері пайда болған сайын, генетикада сынақ айқасының қолданылуы азайды. Генетикалық тестілеу және геномдық карталау – бұл генотип туралы тиімді және толық ақпарат алуға мүмкіндік беретін қазіргі заманғы жетістіктер. Дегенмен, сынақ айқастары бүгінгі күнге дейін қолданылып келеді және күрделі техникаларды дамыту үшін маңызды негіз құрады.
There are many limitations to test crosses. It can be a time consuming process as some organisms require a long growing time in each generation to show the necessary phenotype. A large number of offspring are also required to have reliable data due to statistics. Test crosses are only useful if dominance is complete. Incomplete dominance is when the dominant allele and recessive allele come together to form a blend of the two phenotypes in the offspring. Test crosses are also not applicable with codominant genes, where both phenotypes of a heterozygote trait will be expressed. Another limitation is for epistatic mutations where the expression of a gene will be overpowered by the expression of another gene. A trait can also be determined by multiple genes, known as polygenic inheritance. Genes also have different levels of penetrance, which determines how much they will be expressed. In addition, the environment affects the expression of numerous genes, therefore making the test cross inapplicable in many cases. As more advanced techniques to determine genotype emerge, the test cross is becoming less prevalent in genetics. Genetic testing and genome mapping are modern advances which allow for more efficient and detailed information about one’s genotype to be determined. Test crosses, however, are still used to this day and have created an excellent foundation for the development of more sophisticated techniques.