Première loi de Mendel. Loi d'uniformité des hybrides de première génération
Lors du croisement d'individus homozygotes qui diffèrent par une paire de caractères alternatifs (mutuellement exclusifs), tous les descendants dans première génération uniforme en termes de phénotype et de génotype.
Des plants de pois avec des graines jaunes (caractère dominant) et vertes (caractère récessif) ont été croisés. La formation des gamètes s'accompagne de la méiose. Chaque plante produit un type de gamète. De chaque paire homologue de chromosomes, un chromosome portant l'un des gènes alléliques (A ou a) entre dans les gamètes. Après la fécondation, l'appariement des chromosomes homologues est restauré et des hybrides se forment. Toutes les plantes n'auront que des graines jaunes (phénotype), hétérozygotes pour le génotype Aa. Cela arrive quand domination totale.
L'hybride Aa possède un gène A provenant d'un parent et le deuxième gène - a - de l'autre parent (Fig. 73).
Les gamètes haploïdes (G), contrairement aux organismes diploïdes, sont encerclés.
À la suite du croisement, on obtient des hybrides de première génération, désignés F 1.
Pour enregistrer les croisements, on utilise un tableau spécial, proposé par le généticien anglais Punnett et appelé grille de Punnett.
Les gamètes de l'individu paternel sont écrits horizontalement et ceux de l'individu maternel verticalement. Le génotypage est enregistré aux intersections.
Riz. 73.Héritage dans les croisements monohybrides.
I - croisement de deux variétés de pois à graines jaunes et vertes (P) ; II
Fondements cytologiques des lois de Mendel I et II.
F 1 - hétérozygotes (Aa), F 2 - ségrégation selon le génotype 1 AA : 2 Aa : 1 aa.
py descendants. Dans le tableau, le nombre de cellules dépend du nombre de types de gamètes produits par les individus croisés.
Loi de Mendel II. La loi du fractionnement des hybrides de première génération
Lorsque les hybrides de la première génération sont croisés entre eux, des individus présentant à la fois des traits dominants et récessifs apparaissent dans la deuxième génération et la division se produit par phénotype dans un rapport de 3 : 1 (trois phénotypes dominants et un récessif) et 1 : 2 : 1. par génotype (voir. Fig. 73). Un tel fractionnement est possible lorsque domination totale.
Hypothèse de « pureté » des gamètes
La loi de clivage peut s'expliquer par l'hypothèse de la « pureté » des gamètes.
Mendel a appelé le phénomène de non-mélange d'allèles de caractères alternatifs dans les gamètes d'un organisme hétérozygote (hybride) l’hypothèse de la « pureté » des gamètes. Deux gènes alléliques (Aa) sont responsables de chaque trait. Lorsque des hybrides se forment, les gènes alléliques ne sont pas mélangés mais restent inchangés.
À la suite de la méiose, les hybrides Aa forment deux types de gamètes. Chaque gamète contient l'un d'une paire de chromosomes homologues avec le gène allélique A ou le gène allélique a. Les gamètes sont purs d'un autre gène allélique. Lors de la fécondation, l'homologie des chromosomes et l'allélicité des gènes sont restaurées, et un trait récessif (la couleur verte du pois) apparaît, dont le gène n'a pas montré son effet dans l'organisme hybride. Les traits se développent grâce à l’interaction des gènes.
Dominance incomplète
À dominance incomplète les individus hétérozygotes ont leur propre phénotype et le trait est intermédiaire.
Lors du croisement de plantes de beauté nocturne à fleurs rouges et blanches, des individus de couleur rose apparaissent dans la première génération. Lors du croisement d'hybrides de première génération (fleurs roses), le clivage de la progéniture par génotype et phénotype coïncide (Fig. 74).
Riz. 74.Héritage avec dominance incomplète dans la plante de beauté nocturne.
Le gène responsable de l'anémie falciforme chez l'homme a la propriété d'une dominance incomplète.
Croix d'analyse
Le trait récessif (pois verts) n'apparaît qu'à l'état homozygote. Les individus homozygotes (pois jaunes) et hétérozygotes (pois jaunes) présentant des traits dominants ne diffèrent pas les uns des autres par leur phénotype, mais ont des génotypes différents. Leurs génotypes peuvent être déterminés par croisement avec des individus de génotype connu. Un tel individu peut être un pois vert, qui présente un trait homozygote récessif. Ce croisement est appelé croisement analysé. Si, à la suite d'un croisement, tous les descendants sont uniformes, alors l'individu étudié est homozygote.
Si une division se produit, alors l'individu est hétérozygote. La progéniture d’un individu hétérozygote produit un clivage dans un rapport de 1 : 1.
Loi III de Mendel. Loi de combinaison indépendante de caractéristiques (Fig. 75). Les organismes diffèrent les uns des autres de plusieurs manières.
Le croisement d'individus qui diffèrent par deux caractéristiques est appelé dihybride et, à bien des égards, polyhybride.
Lors du croisement d'individus homozygotes qui diffèrent par deux paires de caractères alternatifs, la deuxième génération se produit combinaison indépendante de fonctionnalités.
Grâce au croisement dihybride, toute la première génération est uniforme. Dans la deuxième génération, le clivage phénotypique se produit dans un rapport de 9 : 3 : 3 : 1.
Par exemple, si vous croisez un pois à graines jaunes et à surface lisse (trait dominant) avec un pois à graines vertes et à surface ridée (trait récessif), toute la première génération sera uniforme (graines jaunes et lisses).
Lorsque les hybrides ont été croisés entre eux au cours de la deuxième génération, des individus sont apparus avec des caractéristiques qui n'étaient pas présentes dans les formes originales (graines jaunes ridées et vertes lisses). Ces traits sont hérités indépendamment de de chacun d'eux.
Un individu dihétérozygote produit 4 types de gamètes
Pour faciliter le décompte des individus résultant de la deuxième génération après croisement d'hybrides, la grille de Punnett est utilisée.
Riz. 75.Répartition indépendante des caractères dans les croisements dihybrides. A, B, a, b - allèles dominants et récessifs qui contrôlent le développement de deux traits. G - cellules germinales des parents ; F 1 - hybrides de première génération ; F 2 - hybrides de deuxième génération.
À la suite de la méiose, l’un des gènes alléliques d’une paire homologue de chromosomes sera transféré à chaque gamète.
4 types de gamètes se forment. Clivage après croisement dans le rapport 9:3:3:1 (9 individus avec deux traits dominants, 1 individu avec deux traits récessifs, 3 individus avec un trait dominant et l'autre récessif, 3 individus avec des traits dominants et récessifs).
L'apparition d'individus présentant des traits dominants et récessifs est possible car les gènes responsables de la couleur et de la forme des pois sont localisés sur divers chromosomes non homologues.
Chaque paire de gènes alléliques est distribuée indépendamment de l’autre paire et les gènes peuvent donc être combinés indépendamment.
Un individu hétérozygote pour « n » paires de caractéristiques forme 2 n types de gamètes.
Questions pour la maîtrise de soi
1. Comment la première loi de Mendel est-elle formulée ?
2. Quelles graines Mendel a-t-il croisées avec des pois ?
3. Quelles plantes ont donné lieu à un croisement avec quelles graines ?
4. Comment la loi de Mendel II est-elle formulée ?
5. Des plantes avec quelles caractéristiques ont été obtenues à la suite du croisement d'hybrides de première génération ?
6. Dans quel rapport numérique la division se produit-elle ?
7. Comment expliquer la loi du clivage ?
8. Comment expliquer l’hypothèse de « pureté » des gamètes ?
9. Comment expliquer la domination incomplète des traits ? 10.Quel type de clivage par phénotype et génotype se produit
après avoir croisé des hybrides de première génération ?
11.Quand est effectué un croisement analytique ?
12. Comment se déroule un croisement analytique ?
13.Quel type de croisement est appelé dihybride ?
14. Sur quels chromosomes se trouvent les gènes responsables de la couleur et de la forme des pois ?
15. Comment la loi III de Mendel est-elle formulée ?
16. Quel clivage phénotypique se produit dans la première génération ?
17. Quel type de clivage phénotypique se produit dans la deuxième génération ?
18. Qu'est-ce qui est utilisé pour faciliter le décompte des individus issus du croisement d'hybrides ?
19. Comment pouvons-nous expliquer l’apparition d’individus présentant des caractéristiques qui n’existaient pas auparavant ?
Mots-clés du thème « Les lois de Mendel »
anémie allélicité
interaction
gamètes
gène
génotype
hétérozygote
hybride
hypothèse de "pureté" des gamètes
homozygote
homologie
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pois
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dihybride
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uniformité
loi
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coloration de l'éducation
fertilisation
individuel
appariement
surface
compter
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usine
diviser
Grille de Punnett
parents
propriété
graines
traversée
fusionnement
rapport
variété
commodité
phénotype
formulaire
personnage
couleur
fleurs
Allélisme multiple
Les gènes alléliques peuvent comprendre non pas deux, mais un plus grand nombre de gènes. Ce sont plusieurs allèles. Ils résultent d'une mutation (remplacement ou perte d'un nucléotide dans une molécule d'ADN). Un exemple d'allèles multiples peut être les gènes responsables des groupes sanguins humains : I A, I B, I 0. Les gènes I A et I B sont dominants par rapport au gène I 0. Seuls deux gènes issus d’une série d’allèles sont toujours présents dans un génotype. Les gènes I 0 I 0 déterminent le groupe sanguin I, les gènes I A I A, I A I O - groupe II, I B I B, I B I 0 - groupe III, I A I B - groupe IV.
Interaction des gènes
Il existe une relation complexe entre un gène et un trait. Un gène peut être responsable du développement d’un trait.
Les gènes sont responsables de la synthèse de protéines qui catalysent certaines réactions biochimiques, entraînant certaines caractéristiques.
Un gène peut être responsable du développement de plusieurs traits, présentant effet pléiotrope. La sévérité de l'effet pléiotrope d'un gène dépend de la réaction biochimique catalysée par l'enzyme synthétisée sous le contrôle de ce gène.
Plusieurs gènes peuvent être responsables du développement d'un même caractère - celui-ci polymère action des gènes.
La manifestation des symptômes est le résultat de l’interaction de diverses réactions biochimiques. Ces interactions peuvent être associées à des gènes alléliques et non alléliques.
Interaction des gènes alléliques.
L'interaction des gènes situés dans une même paire allélique se produit comme suit :
. domination totale;
. dominance incomplète;
. co-dominance;
. surdominance.
À complet En dominance, l'action d'un gène (dominant) supprime complètement l'action d'un autre (récessif). Lors du croisement, un trait dominant apparaît dès la première génération (par exemple, la couleur jaune des pois).
À incomplet la dominance se produit lorsque l'effet d'un allèle dominant est affaibli en présence d'un allèle récessif. Les individus hétérozygotes obtenus par croisement ont leur propre génotype. Par exemple, en croisant des plantes de beauté nocturne à fleurs rouges et blanches, des fleurs roses apparaissent.
À co-dominance L’effet des deux gènes se manifeste lorsqu’ils sont présents simultanément. En conséquence, un nouveau symptôme apparaît.
Par exemple, le groupe sanguin IV (IA I B) chez l'homme est formé par l'interaction des gènes I A et I B. Séparément, le gène I A détermine le groupe sanguin II et le gène I B détermine le groupe sanguin III.
À surdominance l'allèle dominant à l'état hétérozygote présente une manifestation du trait plus forte qu'à l'état homozygote.
Interaction des gènes non alléliques
Un trait d’un organisme peut souvent être influencé par plusieurs paires de gènes non alléliques.
L'interaction des gènes non alléliques se produit comme suit :
. complémentarité;
. épistase;
. polymères.
Complémentaire l'effet se manifeste par la présence simultanée de deux gènes non alléliques dominants dans le génotype des organismes. Chacun des gènes dominants peut se manifester indépendamment si l'autre est dans un état récessif, mais leur présence conjointe dans un état dominant chez le zygote détermine un nouvel état du trait.
Exemple. Deux variétés de pois de senteur à fleurs blanches ont été croisées. Tous les hybrides de première génération avaient des fleurs rouges. La couleur des fleurs dépend de deux gènes en interaction A et B.
Les protéines (enzymes) synthétisées à partir des gènes A et B catalysent les réactions biochimiques qui conduisent à la manifestation du trait (couleur rouge des fleurs).
Épistase- une interaction dans laquelle l'un des gènes non alléliques dominants ou récessifs supprime l'action d'un autre gène non allélique. Un gène qui supprime l’action d’un autre est appelé gène épistatique ou suppresseur. Le gène supprimé est appelé hypostatique. L'épistase peut être dominante ou récessive.
Épistase dominante. Un exemple d’épistasie dominante serait l’héritage de la couleur du plumage chez les poulets. Le gène dominant C est responsable de la couleur du plumage. Le gène dominant non allélique I supprime le développement de la couleur du plumage. De ce fait, les poulets qui ont le gène C dans le génotype, en présence du gène I, ont un plumage blanc : IICC ; IICC ; IiCc ; Cic. Les poules avec le génotype iicc seront également blanches car ces gènes sont dans un état récessif. Le plumage des poulets de génotype iiCC, iiCc sera coloré. La couleur blanche du plumage est due à la présence d'un allèle récessif du gène i ou à la présence du gène suppresseur de couleur I. L'interaction des gènes est basée sur des connexions biochimiques entre des protéines enzymatiques, codées par des gènes épistatiques.
Épistase récessive. L'épistasie récessive explique le phénomène de Bombay - l'hérédité inhabituelle des antigènes du système des groupes sanguins ABO. Il existe 4 groupes sanguins connus.
Dans la famille d'une femme du groupe sanguin I (I 0 I 0) d'un homme du groupe sanguin II (I A I A), un enfant du groupe sanguin IV (I A I B) est né, ce qui est impossible. Il s'est avéré que la femme avait hérité du gène I B de sa mère et du gène I 0 de son père. Seul le gène I 0 a montré un effet, donc
on pensait que la femme avait le groupe sanguin I. Le gène I B a été supprimé par le gène récessif x, qui était dans un état homozygote - xx.
Chez l'enfant de cette femme, le gène IB supprimé a montré son effet. L’enfant avait le groupe sanguin IV I A I B.
PolymèreL’effet des gènes est dû au fait que plusieurs gènes non alléliques peuvent être responsables du même trait, renforçant ainsi sa manifestation. Les caractères qui dépendent des gènes polymères sont classés comme quantitatifs. Les gènes responsables du développement de caractères quantitatifs ont un effet cumulatif. Par exemple, les gènes polymères non alléliques S1 et S2 sont responsables de la pigmentation de la peau chez l'homme. En présence d'allèles dominants de ces gènes, beaucoup de pigments sont synthétisés, en présence d'allèles récessifs - peu. L'intensité de la couleur de la peau dépend de la quantité de pigment, qui est déterminée par le nombre de gènes dominants.
D'un mariage entre mulâtres S 1 s 1 S 2 s 2, les enfants naissent avec une pigmentation cutanée allant du clair au foncé, mais la probabilité d'avoir un enfant avec une couleur de peau blanche et noire est de 1/16.
De nombreux traits sont hérités selon le principe polymère.
Questions pour la maîtrise de soi
1. Que sont les allèles multiples ?
2. Quels gènes sont responsables des groupes sanguins humains ?
3. De quels groupes sanguins dispose une personne ?
4. Quels liens existent entre un gène et un trait ?
5. Comment les gènes alléliques interagissent-ils ?
6. Comment les gènes non alléliques interagissent-ils ?
7. Comment expliquer l’action complémentaire d’un gène ?
8. Comment expliquer l’épistasie ?
9. Comment expliquer l’action polymère d’un gène ?
Mots-clés du thème « Allèles multiples et interaction génique »
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interaction
génotype
hybride
petits pois
petits pois
groupe sanguin
action
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dominance
femme
remplacement
codominance
co-dominance
cuir
poulets
mère
molécule
mulâtre
mutation
Disponibilité
héritage
nucléotides
coloration
plumage
la base
attitude
pigment
pigmentation
pléiotropie
suppresseur
génération
polymérisme
signe
exemple
présence
manifestation
développement
réactions
enfant
résultat
connexion de surdominance
système de synthèse des protéines
traversée
État
degré
perte
phénomène
enzymes
couleur
fleurs
Humain
Traversée monohybride. Première loi de Mendel.
Dans les expériences de Mendel, lors du croisement de variétés de pois contenant des graines jaunes et vertes, tous les descendants (c'est-à-dire les hybrides de première génération) se sont révélés avoir des graines jaunes.Peu importe les graines (jaunes ou vertes) à partir desquelles poussaient les plantes mères (paternelles). Ainsi, les deux parents sont également capables de transmettre leurs caractéristiques à leur progéniture.
Des résultats similaires ont été trouvés dans des expériences dans lesquelles d’autres caractéristiques étaient prises en compte. Ainsi, lorsque des plantes aux graines lisses et ridées étaient croisées, tous les descendants avaient des graines lisses. Lors du croisement de plantes à fleurs violettes et blanches, tous les hybrides se sont retrouvés avec uniquement des pétales de fleurs violettes, etc.
Le modèle découvert s'appelait La première loi de Mendel, ou la loi d'uniformité des hybrides de première génération. L'état (allèle) d'un trait qui apparaît dans la première génération est appelé dominant, et l'état (allèle) qui n'apparaît pas dans la première génération d'hybrides est appelé récessif.G. Mendel a proposé de désigner la « fabrication » des traits (dans la terminologie moderne - gènes) par des lettres de l'alphabet latin. Les conditions appartenant à la même paire de traits sont désignées par la même lettre, mais l'allèle dominant est grand et l'allèle récessif est petit.
Deuxième loi de Mendel.
Lorsque des hybrides hétérozygotes de la première génération sont croisés entre eux (autopollinisation ou consanguinité), des individus présentant des états de caractère à la fois dominants et récessifs apparaissent dans la deuxième génération, c'est-à-dire il y a un clivage qui se produit dans certaines relations. Ainsi, dans les expériences de Mendel, sur 929 plantes de la deuxième génération, il y en avait 705 à fleurs violettes et 224 à fleurs blanches. Dans l'expérience dans laquelle la couleur des graines a été prise en compte, à partir de 8 023 graines de pois obtenues dans la deuxième génération, il y en avait 6 022 jaunes et 2 001 vertes, et à partir de 7 324 graines dans lesquelles la forme des graines a été prise en compte, 5 474 lisses et 1 850 ridées ont été obtenues. .Sur la base des résultats obtenus, Mendel est arrivé à la conclusion que dans la deuxième génération, 75 % des individus ont un état dominant du trait et 25 % ont un état récessif (répartition 3 : 1). Ce modèle est appelé La deuxième loi de Mendel, ou la loi du fractionnement.
Selon cette loi et en utilisant la terminologie moderne, les conclusions suivantes peuvent être tirées :
a) les allèles des gènes, étant dans un état hétérozygote, ne changent pas la structure les uns des autres ;
b) lors de la maturation des gamètes chez les hybrides, environ le même nombre de gamètes avec des allèles dominants et récessifs se forme ;
V) Lors de la fécondation, les gamètes mâles et femelles porteurs d'allèles dominants et récessifs se combinent librement.
Lors du croisement de deux hétérozygotes (Aa), dont chacun produit deux types de gamètes (la moitié avec des allèles dominants - A, l'autre moitié avec des allèles récessifs - a), il faut s'attendre à quatre combinaisons possibles. Un ovule avec l'allèle A peut être fécondé avec la même probabilité par un spermatozoïde avec l'allèle A et par un spermatozoïde avec l'allèle a ; et un ovule avec un allèle a - un spermatozoïde ou avec un allèle A, ou un allèle a. Le résultat est des zygotes AA, Aa, Aa, aa ou AA, 2Aa, aa.
En apparence (phénotype), les individus AA et Aa ne diffèrent pas, la division est donc dans le rapport 3:1. Par génotype, les individus sont répartis dans le rapport 1AA:2Aa:aa. Il est clair que si de chaque groupe d'individus de la deuxième génération nous obtenons une progéniture uniquement par autopollinisation, alors le premier (AA) et le dernier (aa) groupes (ils sont homozygotes) ne produiront qu'une progéniture uniforme (sans division), et les formes hétérozygotes (Aa) produiront une division dans un rapport de 3:1.
Ainsi, la deuxième loi de Mendel, ou loi de ségrégation, est formulée comme suit : lors du croisement de deux hybrides de la première génération, qui sont analysés selon une paire alternative d'états de caractère, chez la progéniture il y a une ségrégation par phénotype dans un rapport de 3:1 et par génotype dans un rapport de 1:2:1.
La troisième loi de Mendel, ou la loi de l'héritage indépendant des caractères.
En étudiant le fractionnement lors des croisements dihybrides, Mendel a attiré l'attention sur la circonstance suivante. Lors du croisement de plantes jaunes lisses (AABB) et vertes ridées (aa bb ) graines de la deuxième génération de nouvelles combinaisons de caractères sont apparues : jaune ridé (Aa bb ) et vert lisse (aaB b ), qui n'étaient pas trouvés dans les formes originales.
De cette observation, Mendel a conclu que la ségrégation pour chaque caractéristique se produit indépendamment de la seconde caractéristique. Dans cet exemple, la forme des graines a été héritée quelle que soit leur couleur. Ce modèle est appelé la troisième loi de Mendel, ou la loi de la distribution indépendante des gènes.
La troisième loi de Mendel est formulée comme suit : Lors du croisement d'individus homozygotes qui diffèrent par deux (ou plus) traits, un héritage indépendant et une combinaison d'états de caractère sont observés à la deuxième génération si les gènes qui les déterminent sont situés dans différentes paires de chromosomes. Ceci est possible car au cours de la méiose, la distribution (combinaison) des chromosomes dans les cellules germinales au cours de leur maturation se produit indépendamment et peut conduire à l'apparition d'une progéniture présentant une combinaison de caractéristiques différentes de celles des individus parentaux et ancestraux.
Pour enregistrer les croisements, des grilles spéciales sont souvent utilisées, proposées par le généticien anglais Punnett (Grille Punnet). Ils sont pratiques à utiliser lors de l’analyse de croisements polyhybrides. Le principe de construction de la grille est que les gamètes de l'individu paternel sont enregistrés horizontalement en haut, les gamètes de l'individu maternel sont enregistrés verticalement à gauche et les génotypes probables de la progéniture sont enregistrés aux points d'intersection.
Cet article décrit brièvement et clairement les trois lois de Mendel. Ces lois sont à la base de toute génétique ; en les créant, Mendel a réellement créé cette science.
Vous trouverez ici une définition de chaque loi et apprendrez un peu de nouveau sur la génétique et la biologie en général.
Avant de commencer à lire l'article, vous devez comprendre que le génotype est la totalité des gènes d'un organisme et que le phénotype est ses caractéristiques externes.
Qui est Mendel et qu’a-t-il fait ?
Gregor Johann Mendel est un célèbre biologiste autrichien, né en 1822 dans le village de Gincice. Il a bien étudié, mais sa famille avait des difficultés financières. Pour y faire face, Johann Mendel décida en 1943 de devenir moine dans un monastère tchèque de la ville de Brno et y reçut le nom de Gregor.
Gregor Johann Mendel (1822 - 1884)
Plus tard, il étudie la biologie à l’Université de Vienne, puis décide d’enseigner la physique et l’histoire naturelle à Brno. Parallèlement, le scientifique s’intéresse à la botanique. Il a mené des expériences sur le croisement de pois. Sur la base des résultats de ces expériences, le scientifique a dérivé trois lois de l'hérédité, qui font l'objet de cet article.
Publiées dans l'ouvrage « Expériences avec des hybrides végétaux » en 1866, ces lois n'ont pas reçu une large publicité et l'ouvrage a été rapidement oublié. On ne s’en souvient qu’après la mort de Mendel en 1884. Vous savez déjà combien de lois il a dérivées. Il est maintenant temps de passer à l'examen de chacun d'entre eux.
Première loi de Mendel - la loi d'uniformité des hybrides de première génération
Considérez l'expérience menée par Mendel. Il a pris deux types de pois. Ces espèces se distinguaient par la couleur de leurs fleurs. L’un les avait violets et l’autre blanc.
Après les avoir croisés, le scientifique a vu que tous les descendants avaient des fleurs violettes. Et les pois jaunes et verts ont produit une progéniture complètement jaune. Le biologiste a répété l’expérience plusieurs fois, vérifiant l’hérédité de différents traits, mais le résultat était toujours le même.
Sur la base de ces expériences, le scientifique a dérivé sa première loi, voici sa formulation : tous les hybrides de la première génération héritent toujours d'un seul trait de leurs parents.
Désignons par A le gène responsable des fleurs violettes et par a des fleurs blanches. Le génotype d'un parent est AA (violet) et le second est aa (blanc). Le gène A sera hérité du premier parent et a du second. Cela signifie que le génotype de la progéniture sera toujours Aa. Un gène désigné par une lettre majuscule est dit dominant, et une lettre minuscule est dit récessif.
Si le génotype d'un organisme contient deux gènes dominants ou deux gènes récessifs, alors il est dit homozygote, et un organisme contenant des gènes différents est appelé hétérozygote. Si l'organisme est hétérozygote, alors le gène récessif, désigné par une lettre majuscule, est supprimé par un gène dominant plus fort, ce qui entraîne la manifestation du trait dont le dominant est responsable. Cela signifie que les pois de génotype Aa auront des fleurs violettes.
Le croisement de deux organismes hétérozygotes présentant des caractéristiques différentes est un croisement monohybride.
Codominance et dominance incomplète
Il arrive qu'un gène dominant ne puisse pas supprimer un gène récessif. Et puis les deux caractéristiques parentales apparaissent dans le corps.
Ce phénomène peut être observé dans l’exemple du camélia. Si dans le génotype de cette plante un gène est responsable des pétales rouges et l'autre du blanc, alors la moitié des pétales du camélia deviendront rouges et le reste blanc.
Ce phénomène est appelé codominance.
La domination incomplète est un phénomène similaire, dans lequel apparaît une troisième caractéristique, quelque chose entre ce qu'avaient les parents. Par exemple, une fleur de beauté nocturne avec un génotype contenant à la fois des pétales blancs et rouges devient rose.
La deuxième loi de Mendel - la loi de la ségrégation
Ainsi, nous nous souvenons que lors du croisement de deux organismes homozygotes, tous les descendants n'adopteront qu'un seul trait. Mais que se passerait-il si nous prenions deux organismes hétérozygotes de cette progéniture et les croisions ? La progéniture sera-t-elle uniforme ?
Revenons aux pois. Chaque parent est également susceptible de transmettre soit le gène A, soit le gène a. Ensuite, la descendance sera répartie comme suit :
- AA - fleurs violettes (25 %) ;
- aa - fleurs blanches (25%) ;
- Aa - fleurs violettes (50%).
On constate qu'il y a trois fois plus d'organismes à fleurs violettes. Il s'agit d'un phénomène de clivage. C'est la deuxième loi de Gregor Mendel : lors du croisement d'organismes hétérozygotes, la progéniture est divisée dans un rapport de 3:1 en phénotype et de 1:2:1 en génotype.
Il existe cependant des gènes dits mortels. S'ils sont présents, il y a un écart par rapport à la deuxième loi. Par exemple, la progéniture des souris jaunes est divisée dans un rapport de 2 : 1.
La même chose se produit avec les renards de couleur platine. Le fait est que si dans le génotype de ces organismes (et de certains autres), les deux gènes sont dominants, ils meurent tout simplement. En conséquence, un gène dominant ne peut être exprimé que si l’organisme est hétérozyote.
La loi de la pureté des gamètes et ses bases cytologiques
Prenons les pois jaunes et les pois verts, le gène jaune est dominant et le gène vert est récessif. L’hybride contiendra ces deux gènes (même si nous ne verrons que la manifestation du dominant).
On sait que les gènes sont transférés du parent à la progéniture à l'aide de gamètes. Un gamète est une cellule sexuelle. Il y a deux gènes dans le génotype hybride ; il s'avère que chaque gamète - et il y en a deux - contenait un gène. Après avoir fusionné, ils ont formé un génotype hybride.
Si, à la deuxième génération, un trait récessif caractéristique de l'un des organismes parents apparaissait, alors les conditions suivantes étaient remplies :
- les facteurs héréditaires des hybrides n'ont pas changé ;
- chaque gamète contenait un gène.
Le deuxième point est la loi de la pureté des gamètes. Bien sûr, il n’y a pas deux gènes, il y en a plusieurs. Il existe un concept de gènes alléliques. Ils sont responsables du même signe. Connaissant ce concept, nous pouvons formuler la loi comme suit : un gène choisi au hasard parmi un allèle pénètre dans le gamète.
La base cytologique de cette règle : les cellules dans lesquelles se trouvent des chromosomes contenant des paires d'allèles avec toute l'information génétique, se divisent et forment des cellules dans lesquelles il n'y a qu'un seul allèle - les cellules haploïdes. Dans ce cas, ce sont des gamètes.
La troisième loi de Mendel - la loi de l'héritage indépendant
Le respect de la troisième loi est possible avec le croisement dihybride, lorsque non pas un trait est étudié, mais plusieurs. Dans le cas des pois, il s’agit par exemple de la couleur et de la douceur des graines.
Nous désignons les gènes responsables de la couleur des graines par A (jaune) et a (vert) ; pour la douceur - B (lisse) et b (ridée). Essayons de réaliser un croisement dihybride d'organismes présentant des caractéristiques différentes.
La première loi n'est pas violée lors d'un tel croisement, c'est-à-dire que les hybrides seront identiques à la fois en termes de génotype (AaBb) et de phénotype (avec des graines jaunes et lisses).
Quelle sera la répartition de la deuxième génération ? Pour le savoir, vous devez découvrir quels gamètes les organismes parents peuvent sécréter. Ce sont évidemment AB, Ab, aB et ab. Après cela, un circuit appelé réseau de Pinnett est construit.
Tous les gamètes pouvant être libérés par un organisme sont répertoriés horizontalement, et tous les gamètes pouvant être libérés par un autre sont répertoriés verticalement. À l’intérieur de la grille est enregistré le génotype de l’organisme qui apparaîtrait avec les gamètes donnés.
| UN B | Un B | un B | un B | |
| UN B | AABB | AABb | AaBB | AaBb |
| Un B | AABb | AAbb | AaBb | Aabb |
| un B | AaBB | AaBb | aaBB | aaBb |
| un B | AaBb | Aabb | aaBb | aabb |
Si vous étudiez le tableau, vous pouvez conclure que la division des hybrides de deuxième génération par phénotype se produit dans le rapport 9:3:3:1. Mendel s'en est également rendu compte après avoir mené plusieurs expériences.
En outre, il est également arrivé à la conclusion que lequel des gènes d'un allèle (Aa) pénètre dans le gamète ne dépend pas de l'autre allèle (Bb), c'est-à-dire qu'il n'y a qu'un héritage indépendant de traits. C'est sa troisième loi, appelée loi de l'héritage indépendant.
Conclusion
Les trois lois de Mendel constituent les lois génétiques fondamentales. Grâce au fait qu'une personne a décidé d'expérimenter avec les pois, la biologie a reçu une nouvelle section - la génétique.
Grâce à son aide, les scientifiques du monde entier ont appris beaucoup de choses, de la prévention des maladies au génie génétique. La génétique est l’une des branches les plus intéressantes et prometteuses de la biologie.
Loi de ségrégation Mendel a planté des hybrides de pois de première génération (qui étaient tous jaunes) et leur a permis de s'autopolliniser. En conséquence, des graines hybrides de deuxième génération (F2) ont été obtenues. Parmi eux, il y avait déjà non seulement des graines jaunes, mais aussi des graines vertes, c'est-à-dire qu'une division s'était produite. Dans le même temps, le rapport entre les graines jaunes et les graines vertes était de 3 : 1. L'apparition de graines vertes dans la deuxième génération a prouvé que ce trait ne disparaissait pas ou ne se dissolvait pas chez les hybrides de la première génération, mais existait dans un état discret, mais était simplement supprimé. Les concepts d'allèles dominants et récessifs d'un gène ont été introduits dans la science (Mendel les appelait différemment). L'allèle dominant supprime l'allèle récessif. La lignée pure des pois jaunes a deux allèles dominants - AA. La lignée pure des pois verts possède deux allèles récessifs - aa. Lors de la méiose, un seul allèle pénètre dans chaque gamète.
Les lois de Mendel. bases de la génétique
Au XIXe siècle, Gregor Mendel, alors qu’il menait des recherches sur les pois, a identifié trois principaux modèles de transmission des caractères, appelés les trois lois de Mendel.
Les deux premières lois concernent le croisement monohybride (lorsque l'on prend des formes parentales qui ne diffèrent que par une seule caractéristique), la troisième loi a été révélée lors du croisement dihybride (les formes parentales sont étudiées pour deux caractéristiques différentes).
Attention
Première loi de Mendel. Loi d'uniformité des hybrides de première génération Mendel a croisé des plants de pois qui différaient par une caractéristique (par exemple, la couleur des graines).
Certaines avaient des graines jaunes, d’autres vertes. Après pollinisation croisée, des hybrides de première génération (F1) sont obtenus.
Tous avaient des graines jaunes, c'est-à-dire qu'elles étaient uniformes.
Le trait phénotypique qui détermine la couleur verte des graines a disparu.
Deuxième loi de Mendel.
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Info
Gregor Mendel est un botaniste autrichien qui a étudié et décrit le modèle de transmission des caractères.
Les lois de Mendel constituent la base de la génétique, qui joue encore aujourd'hui un rôle important dans l'étude de l'influence de l'hérédité et de la transmission des traits héréditaires.
Dans ses expériences, le scientifique a croisé différents types de pois qui se distinguaient par une caractéristique alternative : la couleur des fleurs, les pois lisses et ridés, la hauteur de la tige.
En outre, une caractéristique distinctive des expériences de Mendel était l’utilisation de lignes dites « pures », c’est-à-dire
progéniture résultant de l’autopollinisation de la plante mère. Les lois de Mendel, leur formulation et leur brève description seront discutées ci-dessous.
Après avoir étudié et soigneusement préparé une expérience avec les pois pendant de nombreuses années : en utilisant des sacs spéciaux pour protéger les fleurs de la pollinisation externe, le scientifique autrichien a obtenu à cette époque des résultats incroyables.
Conférence n°17. concepts de base de la génétique. Les lois de Mendel
L'expression de certains gènes peut dépendre fortement des conditions environnementales. Par exemple, certains allèles n'apparaissent phénotypiquement qu'à une certaine température pendant une certaine phase du développement de l'organisme. Cela peut également conduire à des violations de la ségrégation mendélienne.
Gènes modificateurs et polygènes. En plus du gène principal qui contrôle ce trait, le génotype peut contenir plusieurs autres gènes modificateurs qui modifient la manifestation du gène principal.
Important
Certains traits peuvent être déterminés non pas par un gène, mais par tout un complexe de gènes, dont chacun contribue à la manifestation du trait.
Ce trait est généralement appelé polygénique. Tout cela perturbe également la répartition 3:1.
Les lois de Mendel
L'état (allèle) d'un trait qui apparaît dans la première génération est appelé dominant, et l'état (allèle) qui n'apparaît pas dans la première génération d'hybrides est appelé récessif. «Inclinations» des traits (selon la terminologie moderne - gènes) G.
Mendel a proposé de désigner avec des lettres de l'alphabet latin.
Les conditions appartenant à la même paire de traits sont désignées par la même lettre, mais l'allèle dominant est grand et l'allèle récessif est petit.
Deuxième loi de Mendel. Lorsque des hybrides hétérozygotes de la première génération sont croisés entre eux (autopollinisation ou consanguinité), des individus présentant des états de caractère à la fois dominants et récessifs apparaissent dans la deuxième génération, c'est-à-dire il y a un clivage qui se produit dans certaines relations. Ainsi, dans les expériences de Mendel, sur 929 plantes de la deuxième génération, il y en avait 705 à fleurs violettes et 224 à fleurs blanches.
un pas de plus
Ainsi, les pois à graines jaunes ne produisent que des gamètes contenant l’allèle A.
Les pois verts produisent des gamètes contenant l’allèle a.
Lorsqu'ils sont croisés, ils produisent des hybrides Aa (première génération).
Étant donné que l'allèle dominant dans ce cas supprime complètement l'allèle récessif, la couleur jaune des graines a été observée chez tous les hybrides de première génération.
Les hybrides de première génération produisent déjà les gamètes A et a. Lorsqu'ils s'autogament, en se combinant au hasard les uns avec les autres, ils forment les génotypes AA, Aa, aa.
De plus, le génotype hétérozygote Aa apparaîtra deux fois plus souvent (comme Aa et aA) que chaque génotype homozygote (AA et aa).
On obtient ainsi 1AA : 2Aa : 1aa. Puisque Aa donne des graines jaunes comme AA, il s’avère que pour 3 jaunes, il y a 1 vert.
Troisième loi de Mendel. La loi de l'héritage indépendant des différents caractères Mendel a réalisé un croisement dihybride, c'est-à-dire
Sciencelandia
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Toutes les combinaisons possibles de gamètes mâles et femelles peuvent être facilement établies à l'aide d'une grille de Punnett, dans laquelle les gamètes d'un parent sont écrits horizontalement et ceux de l'autre parent verticalement. Les génotypes de zygotes formés lors de la fusion des gamètes sont inscrits dans les carrés.
Si l'on prend en compte les résultats du fractionnement pour chaque paire de caractères séparément, il s'avère que le rapport entre le nombre de graines jaunes et le nombre de graines vertes et le rapport entre les graines lisses et celles ridées pour chaque paire est égal à 3. :1.
Ainsi, dans un croisement dihybride, chaque paire de caractères, lorsqu'elle est divisée dans la progéniture, se comporte de la même manière que dans un croisement monohybride, c'est-à-dire :
c'est-à-dire indépendamment de l'autre paire de signes.
Une lignée pure de pois avait des graines jaunes et lisses, tandis que la seconde avait des graines vertes et ridées.
Tous leurs hybrides de première génération avaient des graines jaunes et lisses. Dans la deuxième génération, comme prévu, une division s'est produite (certaines graines sont apparues vertes et ridées). Cependant, des plantes ont été observées non seulement avec des graines jaunes lisses et vertes ridées, mais également avec des graines jaunes ridées et vertes lisses.
En d’autres termes, une recombinaison de caractères s’est produite, indiquant que l’héritage de la couleur et de la forme des graines se produit indépendamment les uns des autres.
En effet, si les gènes de la couleur des graines sont situés dans une paire de chromosomes homologues et que les gènes qui déterminent la forme sont dans l'autre, alors pendant la méiose, ils peuvent être combinés indépendamment les uns des autres.
Les lois de Mendel sont brèves et claires
La redécouverte des lois de Mendel par Hugo de Vries en Hollande, Karl Correns en Allemagne et Erich Tsermak en Autriche n'a eu lieu qu'en 1900. Dans le même temps, des archives sont ouvertes et des œuvres anciennes de Mendel sont retrouvées.
A cette époque, le monde scientifique était déjà prêt à accepter la génétique.
Sa marche triomphale commença. Ils vérifièrent la validité des lois de l'héritage selon Mendel (mendélisation) sur de plus en plus de nouvelles plantes et animaux et reçurent une confirmation constante. Toutes les exceptions aux règles se sont rapidement transformées en phénomènes nouveaux de la théorie générale de l'hérédité. Actuellement, les trois lois fondamentales de la génétique, les trois lois de Mendel, sont formulées comme suit. Première loi de Mendel. Uniformité des hybrides de première génération.
Toutes les caractéristiques d'un organisme peuvent être dans leur manifestation dominante ou récessive, qui dépend des allèles d'un gène donné présent.
Une analyse approfondie et longue des données obtenues a permis au chercheur de déduire les lois de l’hérédité, appelées plus tard « lois de Mendel ».
Avant de commencer à décrire les lois, nous devons introduire plusieurs concepts nécessaires à la compréhension de ce texte : Un gène dominant est un gène dont le trait se manifeste dans l'organisme.
Il est désigné par une lettre majuscule : A, B. Lorsqu'il est croisé, un tel trait est considéré comme conditionnellement plus fort, c'est-à-dire
cela apparaîtra toujours si la deuxième plante mère a des caractéristiques conditionnellement plus faibles. C'est ce que prouvent les lois de Mendel. Un gène récessif est un gène qui n’est pas exprimé dans le phénotype, bien qu’il soit présent dans le génotype. Désigné par la lettre majuscule a,b. Hétérozygote est un hybride dont le génotype (ensemble de gènes) contient à la fois un gène dominant et un gène récessif pour un certain caractère.
Lors de la fécondation, les gamètes sont combinés selon les règles des combinaisons aléatoires, mais avec une probabilité égale pour chacun. Dans les zygotes résultants, diverses combinaisons de gènes apparaissent. La distribution indépendante des gènes dans la progéniture et l'apparition de diverses combinaisons de ces gènes lors du croisement dihybride ne sont possibles que si des paires de gènes alléliques sont situées dans différentes paires de chromosomes homologues. Ainsi, la troisième loi de Mendel est formulée comme suit : lors du croisement de deux individus homozygotes qui diffèrent l'un de l'autre par deux ou plusieurs paires de traits alternatifs, les gènes et leurs traits correspondants sont hérités indépendamment les uns des autres. Les récessifs ont volé. Mendel a obtenu des ratios numériques identiques en divisant les allèles de plusieurs paires de traits. Cela impliquait notamment une survie égale des individus de tous les génotypes, mais ce n’est peut-être pas le cas.
Gregor Mendel est un botaniste autrichien qui a étudié et décrit les lois de Mendel, qui jouent encore aujourd'hui un rôle important dans l'étude de l'influence de l'hérédité et de la transmission des traits héréditaires.
Dans ses expériences, le scientifique a croisé différents types de pois qui se distinguaient par une caractéristique alternative : la couleur des fleurs, les pois lisses et ridés, la hauteur de la tige. En outre, une caractéristique distinctive des expériences de Mendel était l’utilisation de lignes dites « pures », c’est-à-dire progéniture résultant de l’autopollinisation de la plante mère. Les lois de Mendel, leur formulation et leur brève description seront discutées ci-dessous.
Après avoir étudié et soigneusement préparé une expérience avec les pois pendant de nombreuses années : en utilisant des sacs spéciaux pour protéger les fleurs de la pollinisation externe, le scientifique autrichien a obtenu à cette époque des résultats incroyables. Une analyse approfondie et longue des données obtenues a permis au chercheur de déduire les lois de l’hérédité, appelées plus tard « lois de Mendel ».
Avant de commencer à décrire les lois, nous devons introduire plusieurs concepts nécessaires à la compréhension de ce texte :
Gène dominant- un gène dont le trait se manifeste dans l'organisme. Désigné A, B. Lorsqu'il est croisé, un tel trait est considéré comme conditionnellement plus fort, c'est-à-dire cela apparaîtra toujours si la deuxième plante mère a des caractéristiques conditionnellement plus faibles. C'est ce que prouvent les lois de Mendel.
Gène récessif - le gène n'est pas exprimé dans le phénotype, bien qu'il soit présent dans le génotype. Désigné par la lettre majuscule a,b.
Hétérozygote - un hybride dont le génotype (ensemble de gènes) contient à la fois un trait dominant et un certain trait. (Laa ou Sib)
Homozygote - hybride , possédant des gènes exclusivement dominants ou uniquement récessifs responsables d'un certain trait. (AA ou bb)
Les lois de Mendel, brièvement formulées, seront discutées ci-dessous.
La première loi de Mendel, également connue sous le nom de loi d'uniformité des hybrides, peut être formulée ainsi : la première génération d'hybrides issus du croisement de lignées pures de plantes paternelles et maternelles ne présente aucune différence phénotypique (c'est-à-dire externe) dans le caractère étudié. En d’autres termes, toutes les plantes filles ont la même couleur de fleurs, la même hauteur de tige, la même douceur ou rugosité que les pois. De plus, le trait manifesté correspond phénotypiquement exactement au trait originel de l'un des parents.
La deuxième loi de Mendel ou la loi de ségrégation stipule : la progéniture des hybrides hétérozygotes de la première génération lors de l'autopollinisation ou de la consanguinité présente à la fois des caractères récessifs et dominants. De plus, le clivage s'effectue selon le principe suivant : 75 % sont des plantes à caractère dominant, les 25 % restants sont à caractère récessif. En termes simples, si les plantes mères avaient des fleurs rouges (trait dominant) et des fleurs jaunes (trait récessif), alors les plantes filles auront 3/4 fleurs rouges et le reste jaune.
Troisième Enfin La loi de Mendel, également appelé en termes généraux, signifie ce qui suit : lors du croisement de plantes homozygotes possédant 2 ou plusieurs caractéristiques différentes (c'est-à-dire, par exemple, une plante haute à fleurs rouges (AABB) et une plante courte à fleurs jaunes (aabb), les caractéristiques étudiées (hauteur de la tige et couleur des fleurs) sont héritées indépendamment : le résultat du croisement peut être des plantes hautes à fleurs jaunes (Aabb) ou des plantes courtes à fleurs rouges (aaBb).
Les lois de Mendel, découvertes au milieu du XIXe siècle, ont été reconnues bien plus tard. Sur cette base, toute la génétique moderne a été construite, puis la sélection. De plus, les lois de Mendel confirment la grande diversité des espèces qui existent aujourd'hui.
