Pierwsze prawo Mendla. Prawo jednolitości hybryd pierwszej generacji
Podczas krzyżowania osobników homozygotycznych, które różnią się jedną parą alternatywnych (wzajemnie wykluczających się) cech, całe potomstwo pierwsza generacja jednakowe zarówno pod względem fenotypu, jak i genotypu.
Skrzyżowano rośliny grochu z nasionami żółtymi (cecha dominująca) i zielonymi (cecha recesywna). Powstawaniu gamet towarzyszy mejoza. Każda roślina wytwarza jeden rodzaj gamet. Z każdej homologicznej pary chromosomów do gamet trafia jeden chromosom z jednym z genów allelicznych (A lub a). Po zapłodnieniu przywraca się parowanie homologicznych chromosomów i tworzą się hybrydy. Wszystkie rośliny będą miały tylko żółte nasiona (fenotyp), heterozygotyczne pod względem genotypu Aa. Dzieje się tak, gdy całkowita dominacja.
Hybryda Aa ma jeden gen A od jednego rodzica, a drugi gen – a – od drugiego rodzica (ryc. 73).
Gamety haploidalne (G), w przeciwieństwie do organizmów diploidalnych, są zaznaczone kółkiem.
W wyniku krzyżowania uzyskuje się hybrydy pierwszej generacji, oznaczone jako F 1.
Do rejestrowania krzyżówek wykorzystuje się specjalną tabelę zaproponowaną przez angielskiego genetyka Punnetta i zwaną siatką Punnetta.
Gamety osobnika ze strony ojca są zapisane poziomo, a gamety osobnika matki pionowo. Genotypowanie rejestruje się na skrzyżowaniach.
Ryż. 73.Dziedziczenie w krzyżówkach monohybrydowych.
I - krzyżowanie dwóch odmian grochu z nasionami żółtymi i zielonymi (P); II
Cytologiczne podstawy praw Mendla I i II.
F 1 - heterozygoty (Aa), F 2 - segregacja według genotypu 1 AA: 2 Aa: 1 aa.
py potomkowie. W tabeli liczba komórek zależy od liczby typów gamet wytwarzanych przez krzyżowane osobniki.
II prawo Mendla. Prawo podziału mieszańców pierwszej generacji
Kiedy mieszańce pierwszego pokolenia krzyżują się ze sobą, w drugim pokoleniu pojawiają się osobniki posiadające zarówno cechy dominujące, jak i recesywne, a podział następuje według fenotypu w stosunku 3:1 (trzy fenotypy dominujące i jeden recesywny) i 1:2:1 według genotypu (patrz ryc. 73). Taki podział jest możliwy, gdy całkowita dominacja.
Hipoteza „czystości” gamet
Prawo podziału można wyjaśnić hipotezą „czystości” gamet.
Mendel nazwał zjawisko braku mieszania się alleli postaci alternatywnych w gametach organizmu heterozygotycznego (hybrydowego) hipoteza „czystości” gamet. Za każdą cechę odpowiadają dwa geny alleliczne (Aa). Kiedy tworzą się hybrydy, geny alleliczne nie mieszają się, lecz pozostają niezmienione.
W wyniku mejozy hybrydy Aa tworzą dwa rodzaje gamet. Każda gameta zawiera jeden z pary homologicznych chromosomów z genem allelicznym A lub genem allelicznym a. Gamety są czyste i pochodzą z innego genu allelicznego. Podczas zapłodnienia przywracana jest homologia chromosomów i alleliczność genów oraz pojawia się cecha recesywna (zielony kolor grochu), której gen nie wykazał swojego działania w organizmie hybrydowym. Cechy rozwijają się poprzez interakcję genów.
Niepełna dominacja
Na niepełna dominacja osoby heterozygotyczne mają swój własny fenotyp, a cecha jest pośrednia.
Podczas krzyżowania roślin nocnych o czerwonych i białych kwiatach w pierwszym pokoleniu pojawiają się osobniki w kolorze różowym. Podczas krzyżowania mieszańców pierwszego pokolenia (różowe kwiaty) podział potomstwa według genotypu i fenotypu pokrywa się (ryc. 74).
Ryż. 74.Dziedziczenie z niepełną dominacją w roślinie nocnego piękna.
Gen powodujący anemię sierpowatokrwinkową u ludzi ma właściwość niepełnej dominacji.
Analiza krzyżowa
Cecha recesywna (zielony groszek) pojawia się tylko w stanie homozygotycznym. Osobniki homozygotyczne (groch żółty) i heterozygotyczne (groch żółty) o cechach dominujących nie różnią się od siebie fenotypem, lecz mają różne genotypy. Ich genotyp można określić krzyżując z osobnikami o znanym genotypie. Takim osobnikiem może być groszek zielony, który ma cechę homozygotyczną recesywną. Krzyż ten nazywany jest krzyżem analizowanym. Jeżeli w wyniku krzyżowania całe potomstwo jest jednolite, wówczas badany osobnik jest homozygotą.
Jeśli nastąpi podział, wówczas osobnik jest heterozygotą. Potomstwo osobnika heterozygotycznego powoduje rozszczepienie w stosunku 1:1.
III prawo Mendla. Prawo niezależnej kombinacji cech (ryc. 75). Organizmy różnią się od siebie na kilka sposobów.
Krzyżowanie osobników różniących się dwiema cechami nazywa się dihybrydowym, a pod wieloma względami - polihybrydowym.
Podczas krzyżowania osobników homozygotycznych, które różnią się dwiema parami alternatywnych cech, następuje drugie pokolenie niezależna kombinacja cech.
W wyniku krzyżowania dihybrydowego całe pierwsze pokolenie jest jednolite. W drugim pokoleniu rozszczepienie fenotypowe zachodzi w stosunku 9:3:3:1.
Przykładowo, jeśli skrzyżowamy groszek z żółtymi nasionami i gładką powierzchnią (cecha dominująca) z groszkiem z zielonymi nasionami i pomarszczoną powierzchnią (cecha recesywna), całe pierwsze pokolenie będzie jednolite (nasiona żółte i gładkie).
Kiedy mieszańce krzyżowano ze sobą w drugim pokoleniu, pojawiły się osobniki o cechach, których nie było w formach pierwotnych (nasiona żółte pomarszczone i zielone gładkie). Te cechy są dziedziczone mimo wszystko od siebie nawzajem.
Osobnik diheterozygotyczny wytwarza 4 rodzaje gamet
Dla wygody liczenia osobników, w wyniku których po skrzyżowaniu mieszańców powstaje drugie pokolenie, stosuje się siatkę Punnetta.
Ryż. 75.Niezależny rozkład cech w krzyżówkach dihybrydowych. A, B, a, b - allele dominujące i recesywne kontrolujące rozwój dwóch cech. G - komórki rozrodcze rodziców; F 1 - hybrydy pierwszej generacji; F 2 - hybrydy drugiej generacji.
W wyniku mejozy do każdej gamety zostanie przeniesiony jeden z genów allelicznych z homologicznej pary chromosomów.
Powstają 4 rodzaje gamet. Rozszczepienie po skrzyżowaniu w stosunku 9:3:3:1 (9 osobników z dwiema cechami dominującymi, 1 osobnik z dwiema cechami recesywnymi, 3 osobniki z jedną cechą dominującą i drugą recesywną, 3 osobniki z cechami dominującymi i recesywnymi).
Pojawienie się osobników o cechach dominujących i recesywnych jest możliwe, ponieważ geny odpowiedzialne za kolor i kształt grochu zlokalizowane są na różnych chromosomach niehomologicznych.
Każda para genów allelicznych jest rozmieszczona niezależnie od drugiej pary, dlatego geny można łączyć niezależnie.
Osobnik heterozygotyczny dla „n” par cech tworzy 2 n typów gamet.
Pytania do samokontroli
1. Jak sformułowane jest pierwsze prawo Mendla?
2. Jakie nasiona Mendel skrzyżował z groszkiem?
3. Rośliny, których nasiona powstały w wyniku skrzyżowania?
4. Jak sformułowane jest prawo Mendla II?
5. Jakie cechy rośliny uzyskano w wyniku krzyżowania mieszańców pierwszego pokolenia?
6. W jakim stosunku liczbowym następuje podział?
7. Jak można wyjaśnić prawo podziału?
8. Jak wyjaśnić hipotezę o „czystości” gamet?
9. Jak wytłumaczyć niepełną dominację cech? 10.Jaki jest podział ze względu na fenotyp i genotyp
po skrzyżowaniu hybryd pierwszej generacji?
11. Kiedy przeprowadza się krzyżówkę analityczną?
12. Jak przeprowadza się krzyżowanie analityczne?
13.Jaki rodzaj krzyża nazywa się dihybrydowym?
14. Na jakich chromosomach zlokalizowane są geny odpowiedzialne za kolor i kształt grochu?
15. Jak sformułowane jest III prawo Mendla?
16. Jaki podział fenotypowy zachodzi w pierwszym pokoleniu?
17. Jaki rodzaj podziału fenotypowego zachodzi w drugim pokoleniu?
18.Co wykorzystuje się dla wygody liczenia osobników powstałych w wyniku skrzyżowania mieszańców?
19. Jak możemy wyjaśnić wygląd osób o cechach, których wcześniej nie było?
Słowa kluczowe tematu „Prawa Mendla”
anemia alleliczna
interakcja
gamety
gen
genotyp
heterozygota
hybrydowy
hipoteza „czystości” gamet
homozygota
homologia
groszek
groszek
działanie
dihybrydowy
przewaga
jednolitość
prawo
mejoza
kolorowanie edukacji
nawożenie
indywidualny
łączenie w pary
powierzchnia
liczyć
Pokolenie
polihybrydowy
potomstwo
wygląd
podpisać
zakład
podział
Siatka Punnetta
rodzice
nieruchomość
posiew
przejście
połączenie
stosunek
różnorodność
wygoda
fenotyp
formularz
postać
kolor
kwiaty
Allelizm wielokrotny
Geny alleliczne mogą obejmować nie dwa, ale większą liczbę genów. Są to allele wielokrotne. Powstają w wyniku mutacji (zastąpienia lub utraty nukleotydu w cząsteczce DNA). Przykładem alleli wielokrotnych mogą być geny odpowiedzialne za grupy krwi człowieka: I A, I B, I 0. Geny I A i I B są dominujące w stosunku do genu I 0. W genotypie zawsze występują tylko dwa geny z szeregu alleli. Geny I 0 I 0 określają grupę krwi I, geny I A I A, I A I O - grupa II, I B I B, I B I 0 - grupa III, I A I B - grupa IV.
Interakcja genów
Istnieje złożony związek pomiędzy genem a cechą. Jeden gen może być odpowiedzialny za rozwój jednej cechy.
Geny są odpowiedzialne za syntezę białek, które katalizują pewne reakcje biochemiczne, w wyniku których powstają określone cechy.
Jeden gen może być odpowiedzialny za rozwój kilku cech wykazujących efekt plejotropowy. Nasilenie plejotropowego działania genu zależy od reakcji biochemicznej katalizowanej przez enzym syntetyzowany pod kontrolą tego genu.
Za rozwój jednej cechy – tej może odpowiadać kilka genów polimer działanie genów.
Manifestacja objawów jest wynikiem interakcji różnych reakcji biochemicznych. Interakcje te można powiązać z genami allelowymi i nieallelowymi.
Interakcja genów allelicznych.
Interakcja genów znajdujących się w tej samej parze alleli przebiega następująco:
. całkowita dominacja;
. niepełna dominacja;
. współdominacja;
. nadmierna dominacja.
Na kompletny W przypadku dominacji działanie jednego (dominującego) genu całkowicie tłumi działanie innego (recesywnego). Podczas krzyżowania w pierwszym pokoleniu pojawia się cecha dominująca (na przykład żółty kolor grochu).
Na niekompletny dominacja ma miejsce, gdy wpływ allelu dominującego zostaje osłabiony w obecności allelu recesywnego. Osobniki heterozygotyczne powstałe w wyniku krzyżowania mają swój własny genotyp. Na przykład, krzyżując rośliny nocnego piękna z czerwonymi i białymi kwiatami, pojawiają się różowe kwiaty.
Na współdominacja Działanie obu genów objawia się, gdy są one obecne jednocześnie. W rezultacie pojawia się nowy objaw.
Na przykład grupa krwi IV (I A I B) u człowieka powstaje w wyniku interakcji genów I A i I B. Oddzielnie gen IA determinuje II grupę krwi, a gen IB determinuje III grupę krwi.
Na nadmierna dominacja dominujący allel w stanie heterozygotycznym wykazuje silniejszą manifestację cechy niż w stanie homozygotycznym.
Interakcja genów nieallelicznych
Na jedną cechę organizmu często może wpływać kilka par genów nieallelicznych.
Interakcja genów nieallelicznych zachodzi w następujący sposób:
. komplementarność;
. epistaza;
. polimery.
Uzupełniający efekt objawia się jednoczesną obecnością dwóch dominujących genów nieallelicznych w genotypie organizmów. Każdy z genów dominujących może objawiać się niezależnie, jeśli drugi jest w stanie recesywnym, ale ich łączna obecność w stanie dominującym w zygocie determinuje nowy stan cechy.
Przykład. Skrzyżowano dwie odmiany groszku cukrowego o białych kwiatach. Wszystkie hybrydy pierwszej generacji miały czerwone kwiaty. Kolor kwiatów zależy od dwóch oddziałujących na siebie genów A i B.
Białka (enzymy) syntetyzowane na podstawie genów A i B katalizują reakcje biochemiczne, które prowadzą do ujawnienia się cechy (czerwony kolor kwiatów).
Epistaza- interakcja, w której jeden z dominujących lub recesywnych genów nieallelicznych tłumi działanie innego genu nieallelicznego. Gen, który tłumi działanie innego, nazywany jest genem epistatycznym lub supresorem. Stłumiony gen nazywany jest hipostatycznym. Epistaza może być dominująca lub recesywna.
Dominująca epistaza. Przykładem dominującej epistazy może być dziedziczenie koloru upierzenia u kurcząt. Za kolor upierzenia odpowiada dominujący gen C. Dominujący niealleliczny gen I hamuje rozwój koloru upierzenia. W efekcie kury posiadające w genotypie gen C, przy obecności genu I, mają upierzenie białe: IICC; IICC; IiCc; Iicc. Kury z genotypem iicc również będą białe, ponieważ te geny są w stanie recesywnym. Upierzenie kurcząt o genotypie iiCC, iiCc będzie zabarwione. Biała barwa upierzenia wynika z obecności recesywnego allelu genu i lub obecności genu supresora koloru I. Interakcja genów opiera się na połączeniach biochemicznych pomiędzy białkami enzymatycznymi, które są kodowane przez geny epistatyczne.
Epistaza recesywna. Epistaza recesywna wyjaśnia zjawisko Bombaju - niezwykłe dziedziczenie antygenów układu grupowego krwi ABO. Znane są 4 grupy krwi.
W rodzinie kobiety z grupą krwi I (I 0 I 0) mężczyzna z grupą krwi II (I A I A) urodził dziecko z grupą krwi IV (I A I B), co jest niemożliwe. Okazało się, że kobieta odziedziczyła gen IB od matki, a gen I 0 od ojca. Zatem tylko gen I 0 wykazał działanie
wierzono, że kobieta miała grupę krwi I. Gen I B był tłumiony przez recesywny gen x, który był w stanie homozygotycznym - xx.
U dziecka tej kobiety supresja genu IB wykazała swój efekt. Dziecko miało IV grupę krwi I A I B.
PolimerDziałanie genów wynika z faktu, że za tę samą cechę może odpowiadać kilka genów nieallelicznych, co wzmacnia jej manifestację. Cechy zależne od genów polimerów są klasyfikowane jako ilościowe. Geny odpowiedzialne za rozwój cech ilościowych mają efekt kumulacyjny. Na przykład polimeryczne niealleliczne geny S 1 i S 2 są odpowiedzialne za pigmentację skóry u ludzi. W obecności dominujących alleli tych genów syntetyzuje się dużo pigmentu, w obecności recesywnych - mało. Intensywność koloru skóry zależy od ilości pigmentu, która jest zdeterminowana liczbą dominujących genów.
Z małżeństwa mulatów S 1 s 1 S 2 s 2 rodzą się dzieci z pigmentacją skóry od jasnej do ciemnej, ale prawdopodobieństwo urodzenia dziecka o kolorze skóry biało-czarnym wynosi 1/16.
Wiele cech jest dziedziczonych na zasadzie polimerów.
Pytania do samokontroli
1. Czym są allele wielokrotne?
2. Jakie geny odpowiadają za grupy krwi człowieka?
3. Jakie grupy krwi ma dana osoba?
4. Jakie powiązania istnieją pomiędzy genem a cechą?
5. Jak geny alleliczne oddziałują na siebie?
6. Jak oddziałują na siebie geny niealleliczne?
7. Jak można wyjaśnić komplementarne działanie genu?
8. Jak można wyjaśnić epistazę?
9. Jak można wyjaśnić polimeryczne działanie genu?
Słowa kluczowe tematu „Wiele alleli i interakcja genów”
allelizm allele antygeny małżeństwo
interakcja
genotyp
hybrydowy
groszek
groszek
Grupa krwi
działanie
dzieci
przewaga
kobieta
wymiana
kodominacja
współdominacja
skóra
kurczaki
matka
cząsteczka
oliwkowy
mutacja
Dostępność
dziedzictwo
nukleotydy
kolorowanie
upierzenie
podstawy
postawa
pigment
pigmentacja
plejotropia
tłumik
Pokolenie
polimeryzm
podpisać
przykład
obecność
manifestacja
rozwój
reakcje
dziecko
wynik
połączenie overdominacji
układ syntezy białek
przejście
państwo
stopień
strata
zjawisko
enzymy
kolor
kwiaty
Człowiek
Przeprawa monohybrydowa. Pierwsze prawo Mendla.
W doświadczeniach Mendla, podczas krzyżowania odmian grochu o nasionach żółtych i zielonych, u całego potomstwa (tj. mieszańców pierwszego pokolenia) okazywało się, że nasiona mają żółte.Nie miało znaczenia, z jakich nasion (żółtych czy zielonych) wyrosła roślina mateczna (ojcowska). Zatem oboje rodzice są w równym stopniu zdolni do przekazywania swoich cech potomstwu.
Podobne wyniki uzyskano w eksperymentach, w których uwzględniono inne cechy. Tak więc, gdy krzyżowano rośliny o nasionach gładkich i pomarszczonych, całe potomstwo miało nasiona gładkie. Podczas krzyżowania roślin o fioletowych i białych kwiatach wszystkie hybrydy miały tylko fioletowe płatki kwiatów itp.
Odkryty wzór nazwano Pierwsze prawo Mendla, lub prawo jednorodności hybryd pierwszej generacji. Stan (allel) cechy, który pojawia się w pierwszym pokoleniu, nazywa się dominującym, a stan (allel), który nie pojawia się w pierwszym pokoleniu mieszańców, nazywa się recesywnym.G. Mendel zaproponował oznaczenie „wyrobów” cech (we współczesnej terminologii – genów) literami alfabetu łacińskiego. Warunki należące do tej samej pary cech są oznaczone tą samą literą, ale allel dominujący jest duży, a allel recesywny jest mały.
Drugie prawo Mendla.
W przypadku krzyżowania ze sobą heterozygotycznych mieszańców pierwszego pokolenia (samozapylenie lub chów wsobny) w drugim pokoleniu, tj. w niektórych związkach następuje rozłam. I tak w doświadczeniach Mendla na 929 roślin drugiej generacji było 705 o kwiatach fioletowych i 224 o kwiatach białych. W doświadczeniu, w którym uwzględniono barwę nasion, z 8023 nasion grochu otrzymanych w drugiej generacji otrzymano 6022 żółte i 2001 zielone, a z 7324 nasion, w których uwzględniono kształt nasion, otrzymano 5474 gładkie i 1850 pomarszczone .Na podstawie uzyskanych wyników Mendel doszedł do wniosku, że w drugim pokoleniu u 75% osobników występuje stan dominujący danej cechy, a u 25% stan recesywny (podział 3:1). Ten wzór nazywa się Drugie prawo Mendla lub prawo podziału.
Zgodnie z tym prawem i stosując współczesną terminologię, można wyciągnąć następujące wnioski:
a) allele genów, będąc w stanie heterozygotycznym, nie zmieniają swojej struktury;
b) podczas dojrzewania gamet u mieszańców powstaje w przybliżeniu taka sama liczba gamet z allelami dominującymi i recesywnymi;
V) Podczas zapłodnienia gamety męskie i żeńskie niosące allele dominujące i recesywne łączą się swobodnie.
Podczas krzyżowania dwóch heterozygot (Aa), z których każda wytwarza dwa rodzaje gamet (połowa z allelami dominującymi - A, połowa z allelami recesywnymi - a), należy spodziewać się czterech możliwych kombinacji. Jajo z allelem A może zostać zapłodnione z równym prawdopodobieństwem zarówno przez plemnik z allelem A, jak i plemnik z allelem a; i komórka jajowa z allelem a - plemnikiem lub z allelem A lub allelem a. Rezultatem są zygoty AA, Aa, Aa, aa lub AA, 2Aa, aa.
Wyglądem (fenotypem) osobniki AA i Aa nie różnią się, więc podział zachodzi w stosunku 3:1. Według genotypu osobniki są rozmieszczone w stosunku 1AA:2Aa:aa. Oczywiste jest, że jeśli z każdej grupy osobników drugiego pokolenia uzyskamy potomstwo wyłącznie przez samozapylenie, to pierwsza (AA) i ostatnia (aa) grupa (są homozygotyczne) dadzą tylko jednolite potomstwo (bez podziału), i formy heterozygotyczne (Aa) spowodują podział w stosunku 3:1.
Zatem drugie prawo Mendla, czyli prawo segregacji, formułuje się w następujący sposób: podczas krzyżowania dwóch mieszańców pierwszego pokolenia, które analizuje się według jednej alternatywnej pary stanów charakteru, u potomstwa następuje segregacja fenotypowa w stosunku 3:1 i według genotypu w stosunku 1:2:1.
Trzecie prawo Mendla, czyli prawo niezależnego dziedziczenia charakterów.
Badając rozszczepianie podczas przejść dihybrydowych, Mendel zwrócił uwagę na następującą okoliczność. Podczas krzyżowania roślin o żółtych gładkich (AABB) i zielonych pomarszczonych (aa nocleg ze śniadaniem ) w nasionach drugiej generacji pojawiły się nowe kombinacje znaków: żółty pomarszczony (Aa nocleg ze śniadaniem ) i zielony gładki (aaB B ), których nie odnaleziono w formach oryginalnych.
Na podstawie tej obserwacji Mendel wywnioskował, że segregacja każdej cechy zachodzi niezależnie od drugiej cechy. W tym przykładzie kształt nasion został odziedziczony niezależnie od ich koloru. Ten wzór nazywa się trzecim prawem Mendla lub prawem niezależnego rozmieszczenia genów.
Trzecie prawo Mendla sformułowane jest w następujący sposób: Podczas krzyżowania osobników homozygotycznych różniących się dwiema (lub więcej) cechami w drugim pokoleniu obserwuje się niezależne dziedziczenie i kombinację stanów charakteru, jeśli geny je determinujące znajdują się w różnych parach chromosomów. Jest to możliwe, ponieważ podczas mejozy rozkład (kombinacja) chromosomów w komórkach rozrodczych podczas ich dojrzewania zachodzi niezależnie i może prowadzić do pojawienia się potomstwa o kombinacji cech odmiennych od osobników rodzicielskich i przodków.
Do rejestrowania krzyżówek często stosuje się specjalne siatki, które zaproponował angielski genetyk Punnett (siatka Punneta). Są wygodne w użyciu podczas analizy krzyży polihybrydowych. Zasada konstruowania siatki polega na tym, że gamety osobnika ze strony ojca są rejestrowane poziomo na górze, gamety osobnika matki są rejestrowane w pionie po lewej stronie, a prawdopodobne genotypy potomstwa są rejestrowane w punktach przecięcia.
Artykuł ten krótko i jasno opisuje trzy prawa Mendla. Prawa te stanowią podstawę wszelkiej genetyki; tworząc je, Mendel faktycznie stworzył tę naukę.
Tutaj znajdziesz definicję każdego prawa i dowiesz się czegoś nowego na temat genetyki i biologii w ogóle.
Zanim zaczniesz czytać artykuł, powinieneś zrozumieć, że genotyp to całość genów organizmu, a fenotyp to jego cechy zewnętrzne.
Kim jest Mendel i co zrobił?
Gregor Johann Mendel to znany austriacki biolog, urodzony w 1822 roku we wsi Ginice. Studiował dobrze, ale jego rodzina miała trudności finansowe. Aby sobie z nimi poradzić, Johann Mendel w 1943 roku postanowił zostać mnichem w czeskim klasztorze w Brnie i otrzymał tam imię Gregor.
Gregor Johann Mendel (1822 - 1884)
Później studiował biologię na Uniwersytecie Wiedeńskim, a następnie zdecydował się uczyć fizyki i historii naturalnej w Brnie. W tym samym czasie naukowiec zainteresował się botaniką. Prowadził doświadczenia z krzyżowaniem grochu. Na podstawie wyników tych eksperymentów naukowiec wyprowadził trzy prawa dziedziczności, które są przedmiotem niniejszego artykułu.
Opublikowane w pracy „Eksperymenty z hybrydami roślinnymi” w 1866 r. Prawa te nie zyskały szerokiego rozgłosu i praca wkrótce została zapomniana. Przypomniano sobie o tym dopiero po śmierci Mendla w 1884 r. Wiesz już, ile praw wyprowadził. Teraz czas przejść do przyjrzenia się każdemu z nich.
Pierwsze prawo Mendla - prawo jednorodności hybryd pierwszej generacji
Rozważmy eksperyment przeprowadzony przez Mendla. Wziął dwa rodzaje grochu. Gatunki te wyróżniały się kolorem kwiatów. Jeden miał je fioletowe, a drugi białe.
Po ich przekroczeniu naukowiec zauważył, że całe potomstwo miało fioletowe kwiaty. A żółty i zielony groszek wydał całkowicie żółte potomstwo. Biolog powtarzał eksperyment jeszcze wiele razy, sprawdzając dziedziczenie różnych cech, ale wynik zawsze był ten sam.
Na podstawie tych eksperymentów naukowiec wyprowadził swoje pierwsze prawo, oto jego sformułowanie: wszystkie hybrydy w pierwszym pokoleniu dziedziczą zawsze po rodzicach tylko jedną cechę.
Oznaczmy gen odpowiedzialny za kwiaty fioletowe jako A, a za kwiaty białe jako a. Genotyp jednego z rodziców to AA (fioletowy), a drugiego to aa (biały). Gen A będzie dziedziczony od pierwszego rodzica, a od drugiego. Oznacza to, że genotyp potomstwa zawsze będzie wynosił Aa. Gen oznaczony dużą literą nazywany jest dominującym, a mała litera nazywana jest recesywnym.
Jeśli genotyp organizmu zawiera dwa geny dominujące lub dwa geny recesywne, wówczas nazywa się go homozygotą, a organizm zawierający różne geny nazywa się heterozygotą. Jeśli organizm jest heterozygotyczny, wówczas gen recesywny, oznaczony dużą literą, zostaje wyparty przez silniejszy dominujący, co skutkuje ujawnieniem się cechy, za którą odpowiedzialny jest gen dominujący. Oznacza to, że groszek o genotypie Aa będzie miał fioletowe kwiaty.
Krzyżowanie dwóch organizmów heterozygotycznych o różnych cechach jest krzyżówką monohybrydową.
Kodominacja i niepełna dominacja
Zdarza się, że gen dominujący nie jest w stanie wyhamować genu recesywnego. A potem w ciele pojawiają się obie cechy rodzicielskie.
Zjawisko to można zaobserwować na przykładzie kamelii. Jeśli w genotypie tej rośliny jeden gen odpowiada za czerwone płatki, a drugi za białe, to połowa płatków kamelii stanie się czerwona, a reszta biała.
Zjawisko to nazywa się kodominacją.
Podobnym zjawiskiem jest dominacja niepełna, w której pojawia się trzecia cecha, coś pomiędzy tym, co mieli rodzice. Na przykład kwiat piękności nocy o genotypie zawierającym zarówno białe, jak i czerwone płatki, zmienia kolor na różowy.
Drugie prawo Mendla – prawo segregacji
Pamiętamy więc, że podczas krzyżowania dwóch organizmów homozygotycznych całe potomstwo przyjmie tylko jedną cechę. Ale co, jeśli weźmiemy dwa heterozygotyczne organizmy od tego potomstwa i skrzyżowamy je? Czy potomstwo będzie jednolite?
Wróćmy do grochu. Prawdopodobieństwo przekazania genu A lub genu a jest równe prawdopodobieństwu każdego rodzica. Następnie potomstwo zostanie podzielone w następujący sposób:
- AA - kwiaty fioletowe (25%);
- aa - kwiaty białe (25%);
- Aa - kwiaty fioletowe (50%).
Można zauważyć, że organizmów o fioletowych kwiatach jest trzy razy więcej. Jest to zjawisko podziału. Jest to drugie prawo Gregora Mendla: w przypadku krzyżowania organizmów heterozygotycznych potomstwo dzieli się w stosunku 3:1 pod względem fenotypu i 1:2:1 pod względem genotypu.
Istnieją jednak tak zwane geny śmiercionośne. Jeżeli są obecne, następuje odstępstwo od drugiego prawa. Na przykład potomstwo żółtych myszy dzieli się w stosunku 2:1.
To samo dzieje się z lisami w kolorze platynowym. Faktem jest, że jeśli w genotypie tych (i niektórych innych) organizmów oba geny są dominujące, to po prostu umierają. W rezultacie dominujący gen może ulegać ekspresji tylko wtedy, gdy organizm jest heterozotyczny.
Prawo czystości gamet i jego podstawy cytologiczne
Weźmy groszek żółty i groszek zielony, gen żółty jest dominujący, a gen zielony jest recesywny. Hybryda będzie zawierać oba te geny (choć zobaczymy jedynie manifestację dominującego).
Wiadomo, że geny przekazywane są z rodziców na potomstwo za pomocą gamet. Gameta to komórka płciowa. W genotypie hybrydowym występują dwa geny, okazuje się, że każda gameta – a jest ich dwie – zawierała jeden gen. Po połączeniu utworzyły genotyp hybrydowy.
Jeżeli w drugim pokoleniu pojawiła się cecha recesywna charakterystyczna dla jednego z organizmów rodzicielskich, wówczas spełnione zostały następujące warunki:
- czynniki dziedziczne mieszańców nie uległy zmianie;
- każda gameta zawierała jeden gen.
Drugą kwestią jest prawo czystości gamet. Oczywiście nie ma dwóch genów, jest ich więcej. Istnieje koncepcja genów allelicznych. Są odpowiedzialni za ten sam znak. Znając tę koncepcję, możemy sformułować prawo w następujący sposób: jeden losowo wybrany gen z allelu przenika do gamety.
Cytologiczne podłoże tej zasady: komórki, w których znajdują się chromosomy zawierające pary alleli z całą informacją genetyczną, dzielą się i tworzą komórki, w których występuje tylko jeden allel – komórki haploidalne. W tym przypadku są to gamety.
Trzecie prawo Mendla – prawo niezależnego dziedziczenia
Spełnienie trzeciego prawa jest możliwe w przypadku krzyżowania dihybrydowego, gdy bada się nie jedną cechę, ale kilka. W przypadku grochu jest to np. barwa i gładkość nasion.
Geny odpowiedzialne za kolor nasion oznaczamy jako A (żółty) i a (zielony); dla gładkości - B (gładki) i b (pomarszczony). Spróbujmy przeprowadzić krzyżowanie dihybrydowe organizmów o różnych cechach.
Podczas takiego krzyżowania nie zostaje naruszona pierwsza zasada, co oznacza, że mieszańce będą identyczne zarówno pod względem genotypu (AaBb), jak i fenotypu (z żółtymi gładkimi nasionami).
Jak będzie wyglądał podział w drugiej generacji? Aby się tego dowiedzieć, musisz dowiedzieć się, jakie gamety mogą wydzielać organizmy rodzicielskie. Oczywiście są to AB, Ab, aB i ab. Następnie tworzony jest obwód zwany siecią Pinnetta.
Wszystkie gamety, które mogą zostać uwolnione przez jeden organizm, są wymienione poziomo, a wszystkie gamety, które mogą zostać uwolnione przez inny organizm, są wymienione pionowo. Wewnątrz siatki zapisywany jest genotyp organizmu, który pojawiłby się z podanymi gametami.
| AB | Ab | aB | ok | |
| AB | AABB | AABb | AaBB | AaBb |
| Ab | AABb | AAbb | AaBb | Aabb |
| aB | AaBB | AaBb | aaBB | aaBb |
| ok | AaBb | Aabb | aaBb | aabb |
Jeśli przestudiujesz tabelę, możesz dojść do wniosku, że podział mieszańców drugiej generacji według fenotypu zachodzi w stosunku 9:3:3:1. Mendel również zdał sobie z tego sprawę po przeprowadzeniu kilku eksperymentów.
Ponadto doszedł także do wniosku, że to, który z genów jednego allelu (Aa) dostanie się do gamety, nie jest zależne od drugiego allelu (Bb), czyli zachodzi jedynie niezależne dziedziczenie cech. To jest jego trzecie prawo, zwane prawem niezależnego dziedziczenia.
Wniosek
Trzy prawa Mendla to podstawowe prawa genetyczne. Dzięki temu, że jedna osoba zdecydowała się na eksperymenty z groszkiem, biologia zyskała nowy dział – genetykę.
Z jego pomocą naukowcy z całego świata nauczyli się wielu rzeczy, od zapobiegania chorobom po inżynierię genetyczną. Genetyka jest jedną z najciekawszych i najbardziej obiecujących dziedzin biologii.
Prawo segregacji Mendel posadził hybrydy grochu pierwszej generacji (wszystkie żółte) i umożliwił im samozapylenie. W rezultacie otrzymano nasiona będące mieszańcami drugiej generacji (F2). Wśród nich były już nie tylko nasiona żółte, ale także zielone, czyli doszło do rozszczepienia. Jednocześnie stosunek nasion żółtych do zielonych wynosił 3:1. Pojawienie się nasion zielonych w drugim pokoleniu pokazało, że u mieszańców pierwszego pokolenia cecha ta nie zanikła ani nie zanikła, lecz występowała w stanie dyskretnym, lecz była po prostu stłumiony. Do nauki wprowadzono pojęcia alleli dominujących i recesywnych genu (Mendel nazywał je inaczej). Allel dominujący tłumi allel recesywny. Czysta linia groszku żółtego ma dwa dominujące allele - AA. Czysta linia zielonego groszku ma dwa allele recesywne - aa. Podczas mejozy do każdej gamety wchodzi tylko jeden allel.
Prawa Mendla. podstawy genetyki
W XIX wieku Gregor Mendel, prowadząc badania nad grochem, zidentyfikował trzy główne wzorce dziedziczenia cech, które nazwano trzema prawami Mendla.
Pierwsze dwa prawa dotyczą krzyżowania monohybrydowego (kiedy przyjmuje się formy rodzicielskie różniące się tylko jedną cechą), trzecie prawo zostało ujawnione podczas krzyżowania dihybrydowego (formy rodzicielskie są badane pod kątem dwóch różnych cech).
Uwaga
Pierwsze prawo Mendla. Prawo jednolitości mieszańców pierwszej generacji Mendel skrzyżował rośliny grochu różniące się jedną cechą (na przykład kolorem nasion).
Niektóre miały żółte nasiona, inne zielone. Po zapyleniu krzyżowym otrzymuje się hybrydy pierwszej generacji (F1).
Wszystkie miały nasiona żółte, czyli były jednolite.
Zanikła cecha fenotypowa decydująca o zielonej barwie nasion.
Drugie prawo Mendla.
Powitanie
Informacje
Gregor Mendel jest austriackim botanikiem, który badał i opisywał wzór dziedziczenia cech.
Prawa Mendla stanowią podstawę genetyki, która do dziś odgrywa ważną rolę w badaniu wpływu dziedziczności i przekazywania cech dziedzicznych.
W swoich eksperymentach naukowiec krzyżował różne rodzaje grochu, które różniły się jedną alternatywną cechą: kolorem kwiatów, groszkiem gładko pomarszczonym, wysokością łodygi.
Ponadto cechą charakterystyczną eksperymentów Mendla było zastosowanie tzw. „czystych linii”, tj.
potomstwo powstałe w wyniku samozapylenia rośliny rodzicielskiej. Prawa Mendla, ich sformułowanie i krótki opis zostaną omówione poniżej.
Po wieloletnich badaniach i skrupulatnym przygotowaniu eksperymentu z groszkiem: stosując specjalne torby do ochrony kwiatów przed zewnętrznym zapyleniem, austriacki naukowiec osiągnął wówczas niesamowite rezultaty.
Wykład nr 17. Podstawowe pojęcia genetyki. Prawa Mendla
Ekspresja niektórych genów może być w dużym stopniu zależna od warunków środowiskowych. Na przykład niektóre allele pojawiają się fenotypowo dopiero w określonej temperaturze podczas określonej fazy rozwoju organizmu. Może to również prowadzić do naruszenia segregacji mendlowskiej.
Geny modyfikujące i poligeny. Oprócz głównego genu kontrolującego tę cechę, genotyp może zawierać kilka innych genów modyfikujących, które modyfikują manifestację genu głównego.
Ważny
Niektóre cechy mogą być determinowane nie przez jeden gen, ale przez cały zespół genów, z których każdy przyczynia się do manifestacji danej cechy.
Cecha ta jest zwykle nazywana poligeniczną. Wszystko to zakłóca również podział 3:1.
Prawa Mendla
Stan (allel) cechy, który pojawia się w pierwszym pokoleniu, nazywa się dominującym, a stan (allel), który nie pojawia się w pierwszym pokoleniu mieszańców, nazywa się recesywnym. „Skłonności” cech (wg współczesnej terminologii – geny) G.
Mendel zaproponował oznaczenie literami alfabetu łacińskiego.
Warunki należące do tej samej pary cech są oznaczone tą samą literą, ale allel dominujący jest duży, a allel recesywny jest mały.
Drugie prawo Mendla. W przypadku krzyżowania ze sobą heterozygotycznych mieszańców pierwszego pokolenia (samozapylenie lub chów wsobny) w drugim pokoleniu, tj. w niektórych związkach następuje rozłam. I tak w doświadczeniach Mendla na 929 roślin drugiej generacji było 705 o kwiatach fioletowych i 224 o kwiatach białych.
Jeszcze jeden krok
Zatem groszek z żółtymi nasionami wytwarza tylko gamety zawierające allel A.
Groch zielony wytwarza gamety zawierające allel a.
Po skrzyżowaniu powstają hybrydy Aa (pierwsza generacja).
Ponieważ allel dominujący w tym przypadku całkowicie tłumi allel recesywny, u wszystkich mieszańców pierwszego pokolenia zaobserwowano żółte zabarwienie nasion.
Hybrydy pierwszej generacji wytwarzają już gamety A i A. Podczas samozapylenia, losowo łącząc się ze sobą, tworzą genotypy AA, Aa, aa.
Co więcej, heterozygotyczny genotyp Aa będzie występował dwa razy częściej (jako Aa i aA) niż każdy homozygotyczny genotyp (AA i aa).
W ten sposób otrzymujemy 1AA:2Aa:1aa. Ponieważ Aa daje żółte nasiona jak AA, okazuje się, że na każde 3 żółte nasiona przypada 1 zielony.
Trzecie prawo Mendla. Prawo niezależnego dziedziczenia różnych znaków Mendel przeprowadził skrzyżowanie dihybrydowe, tj.
Sciencelandia
Czy i Ty chcesz wierzyć, że sprawiasz swojemu romantycznemu partnerowi przyjemność w łóżku? Przynajmniej nie chcesz się rumienić i przepraszać... Seksualność Jeśli masz jeden z tych 11 znaków, to jesteś jedną z najrzadszych osób na Ziemi. Jakich ludzi można sklasyfikować jako rzadkich? To osoby, które nie marnują czasu na drobiazgi.
Ich spojrzenie na świat jest szerokie... New Age Dlaczego potrzebujesz małej kieszeni w dżinsach? Wszyscy wiedzą, że dżinsy mają małą kieszonkę, ale niewielu zastanawiało się, dlaczego może być ona potrzebna.
Co ciekawe, pierwotnie było to miejsce do przechowywania... Odzież Nasi przodkowie spali inaczej niż my. Co robimy źle? Trudno w to uwierzyć, ale naukowcy i wielu historyków skłonnych jest wierzyć, że współczesny człowiek śpi zupełnie inaczej niż jego starożytni przodkowie. Początkowo...
Wszystkie możliwe kombinacje gamet męskich i żeńskich można łatwo ustalić za pomocą siatki Punnetta, w której gamety jednego z rodziców są zapisane poziomo, a gamety drugiego rodzica pionowo. W kwadraty wpisane są genotypy zygot powstałe podczas fuzji gamet.
Jeśli weźmiemy pod uwagę wyniki podziału dla każdej pary znaków z osobna, okaże się, że stosunek liczby nasion żółtych do liczby zielonych oraz stosunek nasion gładkich do pomarszczonych dla każdej pary wynosi 3 :1.
Zatem w skrzyżowaniu dihybrydowym każda para znaków po rozdzieleniu w potomstwie zachowuje się w taki sam sposób, jak w skrzyżowaniu monohybrydowym, tj.
to znaczy niezależnie od drugiej pary znaków.
Jedna czysta linia grochu miała nasiona żółte i gładkie, natomiast druga miała nasiona zielone i pomarszczone.
Wszystkie hybrydy pierwszej generacji miały żółte i gładkie nasiona. Zgodnie z oczekiwaniami w drugim pokoleniu nastąpił podział (niektóre nasiona były zielone i pomarszczone). Jednakże zaobserwowano rośliny nie tylko z nasionami żółtymi gładkimi i zielonymi pomarszczonymi, ale także z nasionami żółtymi pomarszczonymi i zielonymi gładkimi.
Inaczej mówiąc, nastąpiła rekombinacja cech, wskazująca, że dziedziczenie koloru i kształtu nasion następuje niezależnie od siebie.
Rzeczywiście, jeśli geny odpowiedzialne za kolor nasion znajdują się w jednej parze homologicznych chromosomów, a geny określające kształt znajdują się w drugiej, to podczas mejozy można je łączyć niezależnie od siebie.
Prawa Mendla są krótkie i jasne
Ponowne odkrycie praw Mendla przez Hugo de Vriesa w Holandii, Karla Corrensa w Niemczech i Ericha Tsermaka w Austrii nastąpiło dopiero w roku 1900. W tym samym czasie otwarto archiwa i odnaleziono dawne dzieła Mendla.
W tym czasie świat naukowy był już gotowy na zaakceptowanie genetyki.
Rozpoczął się jej marsz triumfalny. Sprawdzali aktualność praw dziedziczenia według Mendla (Mendelizacji) na coraz większej liczbie nowych roślin i zwierząt i otrzymywali ciągłe potwierdzenie. Wszelkie wyjątki od reguł szybko przekształciły się w nowe zjawiska ogólnej teorii dziedziczności. Obecnie trzy podstawowe prawa genetyki, trzy prawa Mendla, sformułowane są w następujący sposób. Pierwsze prawo Mendla. Jednolitość hybryd pierwszej generacji.
Wszystkie cechy organizmu mogą występować w formie dominującej lub recesywnej, co zależy od występujących alleli danego genu.
Dokładna i długa analiza uzyskanych danych pozwoliła badaczowi wydedukować prawa dziedziczności, które później nazwano „prawami Mendla”.
Zanim zaczniemy opisywać prawa, powinniśmy wprowadzić kilka pojęć niezbędnych do zrozumienia tego tekstu: Gen dominujący to gen, którego cecha manifestuje się w organizmie.
Jest oznaczony wielką literą: A, B. Po skrzyżowaniu taka cecha jest uważana za warunkowo silniejszą, tj.
pojawi się zawsze, jeśli druga roślina rodzicielska ma warunkowo słabsze cechy. Tego właśnie dowodzą prawa Mendla. Gen recesywny to gen, który nie ulega ekspresji w fenotypie, chociaż jest obecny w genotypie. Oznaczone dużą literą a, b. Heterozygota to hybryda, której genotyp (zestaw genów) zawiera zarówno gen dominujący, jak i recesywny dla określonej cechy.
Podczas zapłodnienia gamety łączą się zgodnie z zasadami losowych kombinacji, ale z równym prawdopodobieństwem dla każdej z nich. W powstałych zygotach powstają różne kombinacje genów. Niezależne rozmieszczenie genów u potomstwa i występowanie różnych kombinacji tych genów podczas krzyżowania dihybrydowego jest możliwe tylko wtedy, gdy pary genów allelicznych są zlokalizowane w różnych parach homologicznych chromosomów. Zatem trzecie prawo Mendla jest sformułowane w następujący sposób: podczas krzyżowania dwóch homozygotycznych osobników, które różnią się od siebie dwiema lub więcej parami alternatywnych cech, geny i odpowiadające im cechy są dziedziczone niezależnie od siebie. Te recesywne poleciały. Mendel uzyskał identyczne stosunki liczbowe przy podziale alleli wielu par cech. W szczególności oznaczało to równe przeżycie osobników wszystkich genotypów, ale może tak nie być.
Gregor Mendel jest austriackim botanikiem, który badał i opisał prawa Mendla – które do dziś odgrywają ważną rolę w badaniu wpływu dziedziczności i przekazywania cech dziedzicznych.
W swoich eksperymentach naukowiec krzyżował różne rodzaje grochu, które różniły się jedną alternatywną cechą: kolorem kwiatów, groszkiem gładko pomarszczonym, wysokością łodygi. Ponadto cechą charakterystyczną eksperymentów Mendla było zastosowanie tzw. „czystych linii”, tj. potomstwo powstałe w wyniku samozapylenia rośliny rodzicielskiej. Prawa Mendla, ich sformułowanie i krótki opis zostaną omówione poniżej.
Po wieloletnich badaniach i skrupulatnym przygotowaniu eksperymentu z groszkiem: stosując specjalne torby do ochrony kwiatów przed zewnętrznym zapyleniem, austriacki naukowiec osiągnął wówczas niesamowite rezultaty. Dokładna i długa analiza uzyskanych danych pozwoliła badaczowi wydedukować prawa dziedziczności, które później nazwano „prawami Mendla”.
Zanim zaczniemy opisywać prawa, powinniśmy wprowadzić kilka pojęć niezbędnych do zrozumienia tego tekstu:
Dominujący gen- gen, którego cecha objawia się w organizmie. Oznaczone jako A, B. Po skrzyżowaniu taka cecha jest uważana za warunkowo silniejszą, tj. pojawi się zawsze, jeśli druga roślina rodzicielska ma warunkowo słabsze cechy. Tego właśnie dowodzą prawa Mendla.
Gen recesywny - gen nie ulega ekspresji w fenotypie, chociaż jest obecny w genotypie. Oznaczone dużą literą a, b.
Heterozygota - hybryda, której genotyp (zestaw genów) zawiera zarówno cechę dominującą, jak i pewną. (Aa lub Bb)
Homozygota - hybrydowy , posiadający wyłącznie geny dominujące lub tylko recesywne odpowiedzialne za daną cechę. (AA lub bb)
Prawa Mendla, w skrócie sformułowane, zostaną omówione poniżej.
Pierwsze prawo Mendla, znane również jako prawo jednorodności hybryd, można sformułować w następujący sposób: pierwsza generacja mieszańców powstałych w wyniku skrzyżowania czystych linii roślin ojcowskich i matecznych nie wykazuje różnic fenotypowych (tj. zewnętrznych) w badanej cesze. Innymi słowy, wszystkie rośliny potomne mają ten sam kolor kwiatów, wysokość łodygi, gładkość lub szorstkość grochu. Co więcej, manifestowana cecha fenotypowo dokładnie odpowiada pierwotnej cesze jednego z rodziców.
Drugie prawo Mendla lub prawo stanów segregacji: potomstwo heterozygotycznych mieszańców pierwszego pokolenia podczas samozapylenia lub chowu wsobnego ma zarówno cechy recesywne, jak i dominujące. Ponadto podział następuje według następującej zasady: 75% to rośliny z cechą dominującą, pozostałe 25% z cechą recesywną. Mówiąc najprościej, jeśli rośliny rodzicielskie miały kwiaty czerwone (cecha dominująca) i żółte (cecha recesywna), wówczas rośliny potomne będą miały 3/4 kwiatów czerwonych, a reszta żółtych.
Trzeci I ostatni Prawo Mendla, zwane także ogólnie, oznacza: podczas krzyżowania roślin homozygotycznych posiadających 2 lub więcej różnych cech (czyli np. rośliny wysokiej o kwiatach czerwonych (AABB) i rośliny niskiej o kwiatach żółtych (aabb), badane cechy (wysokość łodygi i kolor kwiatów) są dziedziczone niezależnie, innymi słowy w wyniku krzyżowania mogą powstać rośliny wysokie o kwiatach żółtych (Aabb) lub rośliny niskie o kwiatach czerwonych (aaBb).
Prawa Mendla, odkryte w połowie XIX wieku, zyskały uznanie znacznie później. Na ich podstawie zbudowano całą współczesną genetykę, a po niej selekcję. Ponadto prawa Mendla potwierdzają wielką różnorodność istniejących obecnie gatunków.
