النظرية المندلية في علم الوراثة. قانون مندل الأول هو قانون الهيمنة. أنا لحظة التنظيمية
علم الوراثة هو علم الوراثة وتنوع الكائنات الحية . كعلم، كان علم الوراثة موجودًا منذ عام 1900، عندما اكتشف العديد من العلماء (H. De Vries، K. Correns، E. Cermak) بشكل مستقل أنماط وراثة الخصائص الأبوية، والتي تم تأسيسها تجريبيًا في عام 1865 من قبل عالم الطبيعة التشيكي ج. مندل . واستنادا إلى التحليل الإحصائي لنتائج تهجين البازلاء ذات السمات المختلفة، صاغ عدة قواعد، والتي سميت فيما بعد بقوانين مندل. في الوقت نفسه، تذكروا أعمال V. Ru، O. Hertwig، E. Strasburger، A. Weissman، حيث تم صياغة "الفرضية النووية" لميراث السمات، والتي أصبحت في المستقبل أساس الكروموسومات نظرية الوراثة (ت. مورغان، إلخ). تم اقتراح اسم علم "علم الوراثة" في عام 1906 من قبل عالم الأحياء الإنجليزي دبليو باتسون.
التربية هي علم طرق إنتاج الأصناف والهجينة من النباتات والسلالات الحيوانية وسلالات الكائنات الحية الدقيقة ذات السمات التي يحتاجها الإنسان.
السلالة أو الصنف عبارة عن مجموعة من النباتات أو الحيوانات التي أنشأها الإنسان لتلبية احتياجاته؛ فهي تتميز بمجموعة جينات محددة وسمات ثابتة وراثيًا. في الكائنات الحية الدقيقة، تسمى الثقافة النقية سلالة. في بعض الأحيان تكون خطوطًا نقية - ذرية متجانسة وراثيًا يتم الحصول عليها من خلال الإخصاب الذاتي.
الأساس النظري للاختيار هو علم الوراثة.
طرق تربية العمل - الاختيار، التهجين، تعدد الصبغيات، الطفرات.
جي مندل
يوهان جريجور مندل (1822-1884) - رئيس دير برنو، جمهورية التشيك) يعتبر بحق مؤسس علم الوراثة. ونتيجة للتجارب على البازلاء، صاغ قوانين الوراثة وطور مفهوم الجينات السائدة والمتنحية.
G. Mendel هو مؤسس التحليل الهجين، الذي أوجزه في عمله الأساسي "تجارب على الهجينة النباتية" (1866).
في التجارب على البازلاء استخدم G. Mendel الطريقة الهجينة، وجوهرها هو الحصول على الهجينة (أحفاد من تهجين الكائنات الحية) وتحليلها المقارن في سلسلة من الأجيال. بالنسبة للتجربة، استخدم العالم خطوطًا نقية (تم تقديم المصطلح لاحقًا، في عام 1903) لنباتات البازلاء، والتي لم تكن هناك اختلافات في السمات التي تم تحليلها في نسلها، عند التلقيح الذاتي. وبعبارة أخرى، تم الحصول على ذرية متجانسة وراثيا. استخدم G. Mendel، كقاعدة عامة، خصائص متناقضة: السطح الأملس للبذور والبازلاء المجعدة، والنباتات الطويلة والقصيرة، واللون الأبيض والوردي للكورولا، وما إلى ذلك.
قانون مندل الأول هو قانون توحيد الجيل الأول من الهجينة.
بدأ G. Mendel تجاربه عن طريق تهجين أصناف البازلاء التي تختلف في زوج واحد فقط من السمات البديلة (الأكثر تباينًا). يسمى هذا الصليب أحادي الهجين. في التجربة الأولى، اختار عالم الطبيعة أصناف البازلاء التي تختلف في لون البذور: الأصفر والأخضر.
نظرًا لأن البازلاء نبات ذاتي التلقيح، فإن نباتات أحد الأصناف تحتوي على بذور خضراء بالكامل، بينما تحتوي نباتات أخرى على بذور صفراء فقط. في السلسلة الأولى من التجارب، لم يتم أخذ جميع خصائص النبات الأخرى في الاعتبار ولم يتم أخذها في الاعتبار في التحليل.
أجرى G. Mendel التلقيح الاصطناعي والأصناف المتقاطعة التي تختلف في لون البذور. تم الكشف عن نمط مثير للاهتمام: بغض النظر عن التنوع الذي تنتمي إليه النبتة الأم (ببذور صفراء أو خضراء)، تبين أن بذور النبتة الهجينة كانت صفراء فقط. في السلسلة الثانية من التجارب، استخدم العالم أصناف البازلاء التي تختلف في نسيج سطح البذور: ناعمة ومتجعدة. وهنا حصلنا على صورة مماثلة: مع أي خيارات لعبور النباتات الهجينة، كانت البذور ناعمة فقط.
وخلص مندل إلى ذلك تظهر الهجينة من الجيل الأول علامات على أحد الوالدين فقط. وكانت تسمى هذه السمات السائدة، والصفات غير الظاهرة - المتنحية. تمت صياغة النمط المكتشف على أنه توحيد الهجينة من الجيل الأول. في تجارب مندل، نتيجة تهجين أنواع مختلفة من البازلاء، تم اكتشاف السيادة الكاملة عندما كانت النباتات الهجينة تمتلك النمط الظاهري (مجموعة من الخصائص الخارجية) لأحد الوالدين فقط.
عادة ما يتم الإشارة إلى الأليلات السائدة بأحرف كبيرة:
على سبيل المثال، أ (البذور الصفراء)، ب (البذور الملساء).
يتم تحديد الأليلات المتنحية بأحرف صغيرة: على سبيل المثال، أ (بذور خضراء)، ب (بذور مجعدة). وبالتالي، من الناحية التخطيطية، يتم تصنيف أي فرد متماثل الزيجوت على أنه AA، aa، BB bb، إلخ.
الأفراد غير المتجانسين - Aa، Bb، إلخ.
عادة ما يتم تسمية الهجينة من أجيال مختلفة بـ F 1 (الجيل الأول)،
F 2 (الجيل الثاني) الخ.
يُشار إلى الوالدين بـ P، فرد الأم - (مرآة الزهرة)، فرد الأب - (درع ورمح المريخ). علامة عبور النماذج هي x.
وأظهرت الدراسات اللاحقة ذلك في بعض الأحيان يتم ملاحظة الهيمنة غير الكاملة عندما يكون للهجن نمط ظاهري متوسط. لذلك، عند تهجين نباتات الجمال الليلي ذات الزهور الحمراء مع نباتات ذات أزهار بيضاء، فإن جميع هجن الجيل الأول لها أزهار وردية.
الوحدات الأولية للوراثة هي الجينات من المفترض أن وجود بعض العوامل الوراثية المنفصلة في الخلايا الجرثومية قد عبر عنه جي مندل في عام 1865. في عام 1909، أطلق عالم الأحياء الدنماركي فيلهلم يوهانسن على العوامل الوراثية المنفصلة اسم الجينات. لقد أصبح من المعروف الآن أن الجين هو جزء من جزيء الحمض النووي.
تسمى مجموعة جينات الكائن الحي بالنمط الجيني.
النمط الجيني والبيئة الخارجية يحددان ويشكلان النمط الظاهري للكائن الحي هو مجموعة من العلامات والخصائص المورفولوجية والفسيولوجية والسلوكية وغيرها من خصائص الكائن الحي.
تسمى مجموعة جميع الجينات الموجودة على الكروموسومات الأحادية الصبغية بالجينوم.
الجينات التي تحدد تطور السمات البديلة وتقع في مناطق متطابقة من الكروموسومات المتماثلة، أي. تسمى الجينات المقترنة بالأليلات، أو الجينات الأليلية. في مجموعة الكروموسومات شبه الثنائية الصبغية، تحتوي أي خلية من خلايا الحيوان أو النبات دائمًا على أليلين من أي جين. نتيجة للانقسام الاختزالي، تحتوي الخلايا الجنسية (الأمشاج) على مجموعة أحادية الصيغة الصبغية من الكروموسومات (ن) وأليل واحد فقط.
ينتج عن اندماج اثنين من الأمشاج الأبوية خلية تحتوي على مجموعة ثنائية الصبغيات من الكروموسومات (2ن ) - الزيجوت. إذا كان الزيجوت الناتج يحتوي على كروموسومات متماثلة تحمل أليلات متطابقة، فهو زيجوت متماثل. تم تقديم هذا المصطلح من قبل عالم الوراثة دبليو باتسون في عام 1902.
يُفهم التماثل على أنه كائنات متجانسة وراثيًا لا يوجد في نسلها انقسام في الخصائص.
البازلاء، باعتبارها نبات التلقيح الذاتي، متماثلة اللواقح.
على عكس الزيجوت المتماثل، يحتوي الزيجوت المتغاير على أليلات مختلفة لكل جين موضعي في الكروموسومات المتماثلة، والتي تكون مسؤولة عن السمات البديلة: على سبيل المثال، البازلاء ذات البذور الناعمة والمتجعدة. نسل الأفراد غير المتجانسين يظهر خصائص مختلفة. كقاعدة عامة، الأفراد المتغايرون هم الأكثر قابلية للحياة.
قانون مندل الثاني هو تقسيم الشخصيات في الجيل الثاني من الهجينة.
تمت زراعة النباتات من بذور البازلاء الهجينة، والتي تم تكاثرها بعد ذلك بطريقة طبيعية للبازلاء - عن طريق التلقيح الذاتي، وبالتالي تم الحصول على بذور الجيل الثاني، ليس فقط باللون الأصفر، ولكن أيضًا باللون الأخضر. بلغت نسبة البذور الصفراء والخضراء في المحصول المحصود 6022 : 2001 على التوالي أي . 3:1. ونتيجة لذلك، عند تهجين هجن الجيل الأول مع بعضها البعض في الجيل الثاني، حدث انقسام في الخصائص بنسبة 3:1. وتم الحصول على نتائج مماثلة لزوج الصفات "البذور الناعمة والمتجعدة" و"لون الكورولا الأرجواني والأبيض". أشارت البيانات التجريبية إلى أن هجن الجيل الثاني تظهر سمة متنحية مخبأة في الجيل الأول.
يمكن تمثيل مخطط تكوين الزيجوت من الجيل الثاني على النحو التالي. من التسلسل الذي تم الحصول عليه من الزيجوت F2 (AA، Aa، Aa، aa، أو AA، 2Aa، aa) من الواضح أن نسبة 3:1 في النمط الظاهري تفسر بحقيقة أنه في الزيجوت المتماثل AA يتم تمثيل الأليل السائد فقط A ، والذي يتوافق مع اللون الأصفر للبذور، في متغاير الزيجوت Aa هو الأليل السائد A يمنع ظهور النمط الظاهري المتنحي (أ)، أي. البذور الخضراء. فقط في الزيجوت aa تظهر سمة متنحية في النمط الظاهري - اللون الأخضر للبذور. ومن الواضح تمامًا أن نسبة النمط الجيني تتوافق مع النسبة 1:2:1 (AA:2Aa:aa).
قانون مندل الثاني، أو قانون الفصل، تمت صياغته على النحو التالي: عندما يتم تهجين هجن الجيل الأول مع بعضها البعض، في الجيل الثاني يتم ملاحظة الفصل بنسبة 3:1 في النمط الظاهري و1:2:1 في التركيب الوراثي.
في نبات الجمال الليلي، عن طريق تهجين هجن الجيل الأول (F)، تم الحصول على هجن الجيل الثاني (F2)، مما أدى إلى الانقسام حسب النمط الظاهري والنمط الوراثي 1:2:1، وبالتالي، مع سيادة غير كاملة في نسل F2، يتزامن الانقسام حسب النمط الظاهري والنمط الوراثي (1:2:1).
قاعدة أو مبدأ نقاء الأمشاج. من أجل شرح ظاهرة الانقسام في الجيل الثاني من الهجينة، اقترح ج. مندل فرضية نقاء الأمشاج. من خلال الأمشاج، أثناء التكاثر الجنسي للكائنات الحية، يتم التواصل بين الأجيال. من خلال الأمشاج، تنتقل العوامل الوراثية المادية - الجينات التي تحدد وتتحكم في سمة أو خاصية أخرى للكائن الحي. الأمشاج نقية وراثيا، أي. تحمل جينًا واحدًا فقط من زوج أليلي (على سبيل المثال، A أو a). يحتوي الزيجوت الناتج عن اندماج الأمشاج على زوج من الأليلات لجين أو آخر. وهكذا، فإن الشكل المتغاير Aa يحتوي على الأليلات السائدة (A) والمتنحية (a). تحتوي الأمشاج المشاركة في تكوين الزيجوت المتغاير Aa على أليل واحد فقط: A وa. يمكن كتابة اندماج الأمشاج وتكوين الزيجوت المتغاير على النحو التالي: A x a = Aa. في الزيجوت، لا تختلط الأليلات وتتصرف كوحدات مستقلة. وفقًا لفرضية نقاء الأمشاج، فإن الفرد المتغاير Aa سوف ينتج أمشاجًا مع الجين A وأمشاج من الجينوم باحتمال متساوٍ، والأفراد المتماثلون AA أو aa سوف ينتجون الأمشاج A وa، على التوالي.
وبالتالي، تنتج الكائنات غير المتجانسة أمشاجًا تختلف في أليلاتها، وبالتالي يُلاحظ الانقسام في نسلها. يشكل الأفراد المتماثلون نوعًا واحدًا من الأمشاج، وبالتالي لا ينقسمون أثناء التلقيح الذاتي.
حاليًا، وبفضل دراسات الانقسام الفتيلي، تلقت فرضية الانقسام الاختزالي لنقاء الأمشاج، التي اقترحها ج. مندل، تأكيدًا خلويًا لا جدال فيه.
معبر ثنائي الهجين. قانون مندل الثالث .
بمساعدة التهجين الأحادي، أنشأ G. Mendel أنماط وراثة سمة فردية واحدة. في ظل الظروف الطبيعية، يمكن للأفراد الذين يختلفون في خاصيتين أخريين أن يتزاوجوا. في مثل هذه الحالات الأكثر تعقيدا، هناك أنماط خاصة بها من وراثة السمات. وبعد التجارب على التهجين الأحادي، بدأ مندل في دراسة وراثة السمات التي يكون فيها زوجان من الأليلات مسؤولين بالفعل. على وجه الخصوص، لاحظ العالم وراثة ليس فقط لون بذور البازلاء (أصفر - أ، أخضر - أ)، ولكن في نفس الوقت طبيعة سطحها (ناعم - ب، متجعد - ب). يُسمى تهجين الأفراد الذين يختلفون في زوجين من الأليلات بالتهجين ثنائي الهجين.
زوج واحد من الأليلات (Aa) يتحكم في لون البذور، والزوج الآخر (Bb) يتحكم في طبيعة سطحها، وفي سلسلة التجارب قيد النظر، قام ج.مندل بتهجين نباتات البازلاء، من ناحية، مع اللون الأصفر ( أ) وبذور ناعمة (ب)، من ناحية أخرى - ذات بذور خضراء (أ) وبذور مجعدة (ب). في الجيل الأول، كان لجميع الهجينة، كما هو متوقع، بذور صفراء ناعمة. في الجيل الثاني، حدث تقسيم مستقل للشخصيات - وفقًا لفرضية نقاء الأمشاج، تتصرف الجينات الأليلية كوحدات مستقلة ومتكاملة. تم الحصول على ما يلي: 315 بذرة ناعمة صفراء (الأنماط الجينية: AABB، AaBb، AaBB، AABB)، 108 - بذور ناعمة خضراء (aaBB، aaBb)، 101 - بذور صفراء مجعدة (AAbb، Aabb)، 32 - بذور خضراء مجعدة (aabb) ). بشكل عام، أعطى الانقسام حسب النمط الظاهري 4 مجموعات من الأفراد: مع بذور ناعمة صفراء - 9، مع بذور مجعدة صفراء - 3، مع بذور ناعمة خضراء - 3، مع بذور خضراء مجعدة - 1. باختصار، يمكن كتابة هذا كـ 9أ ب :3 أ ب :3 أ ب : معمل .
يتم تحديد هيمنة الخصائص قيد النظر من خلال الأليلات السائدة A و B، والتي يحدد وجودها النمط الظاهري المقابل. ولهذا السبب، يمكن للأنماط الجينية المختلفة أن تنتج نفس النمط الظاهري. على سبيل المثال، النباتات ذات البذور الناعمة الصفراء (نمط ظاهري واحد) تتشكل من أربعة أنماط وراثية مختلفة (متماثل الزيجوت AABB، متغاير الزيجوت لكلا أزواج الأليلات AaBB، متغاير الزيجوت للون البذور AaBB، متغاير الزيجوت لسطح البذور AABB). لا يمكن الحصول على النباتات ذات البذور الخضراء المتجعدة إلا من خلال الجمع بين الأليلات المتنحية في الزيجوت المتماثل (aabb)، أي. هذه النباتات تكون دائمًا متجانسة. العلاقات الكمية التي تم الحصول عليها أثناء التهجين الثنائي بين عدد الأنماط الظاهرية والأنماط الجينية في الجيل الثاني صالحة للأليلات ذات السيادة الكاملة. مع طبيعة الوراثة المتوسطة، سيكون عدد الأنماط الظاهرية أكبر بكثير. وفي حالة عدم اكتمال السيادة لكلتا الصفتين محل الدراسة، يكون عدد الصفات المظهرية والتركيبات الجينية متساويا مع بعضها البعض.
وتظهر نتائج التجارب في جدول يعرف باسم شبكة بونيت، الذي سمي على اسم عالم الوراثة الإنجليزي ريجنالد بونيت (1875-1967). باستخدام شبكة بونيت، من السهل إنشاء جميع أنواع مجموعات الأمشاج الذكرية والأنثوية. تتم الإشارة إلى أمشاج الوالدين على طول الحواف العلوية واليسرى للشبكة، والأنماط الجينية لللاقحات التي تكونت من اندماج الأمشاج تتلاءم مع خلايا الشبكة. لقد ثبت أنه أثناء العبور ثنائي الهجين، وكذلك أثناء العبور أحادي الهجين، يتصرف كل زوج من الأليلات بشكل مستقل عن الزوج الآخر.
قانون مندل الثالث، أو قانون التركيبة المستقلة (الوراثة) للسمات، تمت صياغته على النحو التالي: يحدث الانقسام لكل زوج من الجينات بشكل مستقل عن الزوج الآخر من الجينات. ويترتب على ذلك أن كل زوج من الخصائص البديلة يتصرف بشكل مستقل عن الآخر في سلسلة من الأجيال. من بين أحفاد الجيل الثاني، يظهر الأفراد بمجموعات جديدة (بالنسبة إلى الوالدين) من الخصائص.
الطبيعة الإحصائية لقوانين ج. مندل.
في التجارب التي أجريت على البازلاء أثناء التهجين الأحادي الهجين، حصل ج. مندل على نسبة للصفة المدروسة قدرها 3.0095: 1.0، أي. قريبة من المتوقع نظريا 3:1. وعمل العالم بأعداد كبيرة نسبياً (قام بتحليل أكثر من 8 آلاف بذرة)، فكانت نتيجته قريبة من النتيجة المحسوبة. لا يمكن أيضًا تحقيق نسبة 9:3:3:1 بدقة أكبر أو أقل في العبور ثنائي الهجين إلا من خلال تحليل كمية كبيرة من المواد الواقعية. على وجه الخصوص، حصل ج. مندل على النسبة 9.84:3.38:3.16:1.0. نتائج هذا التحليل لا تشير إلى عدم الامتثال لقوانين مندل. قوانين علم الوراثة ذات طبيعة إحصائية. ويترتب على ذلك أنه كلما تم دراسة وتحليل المزيد من المواد المتعلقة بتقسيم الخصائص، كلما تم تحقيق هذه الأنماط الإحصائية بشكل أكثر دقة.
عندما تتوضع الجينات في الكروموسومات الجنسية أو في الحمض النووي للبلاستيدات والميتوكوندريا والعضيات الأخرى، فإن نتائج عمليات التهجين قد لا تتبع قوانين مندل.
أجرى مندل جميع تجاربه على نوعين من البازلاء ذات بذور صفراء وخضراء على التوالي. وعندما تم تهجين هذين الصنفين، تبين أن نسلهما جميعاً يحمل بذوراً صفراء، ولم تعتمد هذه النتيجة على الصنف الذي تنتمي إليه نباتات الأم والأب. لقد أظهرت التجربة أن كلا الوالدين قادران على حد سواء على نقل خصائصهما الوراثية إلى أطفالهما.
تم تأكيد ذلك في تجربة أخرى. قام مندل بتهجين حبة البازلاء ذات البذور المجعدة مع مجموعة أخرى ذات بذور ناعمة. ونتيجة لذلك، تبين أن النسل لديه بذور ناعمة. وفي كل تجربة من هذه التجارب، يتبين أن خاصية واحدة تسود على الأخرى. كان يسمى المهيمن. وهذا ما يتجلى في النسل في الجيل الأول. تسمى السمة التي يتم قمعها بواسطة السمة السائدة المتنحية. في الأدب الحديث، يتم استخدام أسماء أخرى: "الأليلات السائدة" و"الأليلات المتنحية". تسمى العناصر التي تصنع السمات بالجينات. اقترح مندل الإشارة إليها بأحرف الأبجدية اللاتينية.
قانون مندل الثاني أو قانون الفصل
في الجيل الثاني من النسل، لوحظت أنماط مثيرة للاهتمام في توزيع الخصائص الوراثية. لإجراء التجارب، تم أخذ البذور من الجيل الأول (أفراد متغاير الزيجوت). وفي حالة بذور البازلاء، تبين أن 75% من جميع النباتات تحتوي على بذور صفراء أو ناعمة و25% تحتوي على بذور خضراء ومتجعدة، على التوالي. أجرى مندل الكثير من التجارب وتأكد من أن هذه العلاقة مرضية تمامًا. تظهر الأليلات المتنحية فقط في الجيل الثاني من النسل. يحدث الانقسام بنسبة 3 إلى 1.
قانون مندل الثالث أو قانون الميراث المستقل للشخصيات
اكتشف مندل قانونه الثالث من خلال دراسة خاصيتين متأصلتين في بذور البازلاء (تجعدها ولونها) في الجيل الثاني. ومن خلال تهجين نباتات متجانسة مع نباتات صفراء ناعمة وأخرى خضراء مجعدة، اكتشف ظاهرة مذهلة. وقد أنتج نسل هؤلاء الآباء أفرادًا يتمتعون بخصائص لم يتم ملاحظتها من قبل في الأجيال السابقة. كانت هذه نباتات ذات بذور مجعدة صفراء وأخرى ناعمة خضراء. اتضح أنه مع التهجين المتماثل يتم ملاحظة التركيبة المستقلة والوراثة للسمات. يحدث الجمع بشكل عشوائي. يجب أن تكون الجينات التي تحدد هذه السمات موجودة على كروموسومات مختلفة.
الصياغة 1 لقانون مندل قانون توحيد الجيل الأول من الهجينة أو قانون مندل الأول. عند تهجين كائنين متماثلين ينتميان إلى خطوط نقية مختلفة ويختلفان عن بعضهما البعض في زوج واحد من الصفات البديلة، فإن الجيل الأول من التهجين (F1) بأكمله سيكون موحدًا وسيحمل صفة أحد الأبوين
صياغة قانون مندل الثاني قانون الفصل، أو قانون مندل الثاني مندل عندما يتم تهجين اثنين من نسل متغاير الزيجوت من الجيل الأول مع بعضهما البعض في الجيل الثاني، يتم ملاحظة الفصل بنسبة عددية معينة: حسب النمط الظاهري 3: 1، حسب التركيب الجيني 1:2:1.
صياغة 3 من قانون مندل قانون الميراث المستقل (قانون مندل الثالث) عند تهجين فردين متماثلين يختلفان عن بعضهما البعض في زوجين (أو أكثر) من الخصائص البديلة، يتم توريث الجينات والخصائص المقابلة لها بشكل مستقل عن بعضها البعض ويتم دمجها في جميع التوليفات الممكنة (كما هو الحال مع التهجين الأحادي).(الجيل الأول بعد التهجين كان له النمط الظاهري السائد في جميع الصفات. في الجيل الثاني، لوحظ انقسام الأنماط الظاهرية وفقا للصيغة 9: 3: 3: 1)
P AA BB aa bb x أصفر، بذور ناعمة خضراء، بذور مجعدة G (أمشاج) ABabab F1F1 Aa Bb بذور صفراء ناعمة 100% قانون مندل الثالث DIHYBRID CROSSING. بالنسبة للتجارب، تم أخذ البازلاء ذات البذور الصفراء الناعمة باعتبارها النبات الأم، وتم أخذ البازلاء ذات البذور الخضراء المجعدة باعتبارها النبات الأب. في النبات الأول كانت الصفتان سائدتان (AB)، وفي النبات الثاني كانت الصفتان متنحيتان (ab
الجيل الأول بعد التزاوج كان له الطراز الظاهري السائد في جميع الصفات. (البازلاء الصفراء والناعمة) في الجيل الثاني لوحظ انقسام الصفات المظهرية طبقا للصيغة 9:3:3:1. 9/16 بازلاء ناعمة صفراء، 3/16 بازلاء صفراء مجعدة، 3/16 بازلاء ناعمة خضراء، 1/16 بازلاء خضراء مجعدة.
المهمة 1. في الأسبان، يهيمن لون المعطف الأسود على القهوة، ويهيمن الشعر القصير على الشعر الطويل. اشترى الصياد كلبًا أسود قصير الشعر، وللتأكد من أنه أصيل، أجرى عملية تهجين تحليلية. تم ولادة 4 جراء: 2 قصير الشعر أسود، 2 قصير الشعر قهوة. ما هو الطراز الجيني للكلب الذي اشتراه الصياد؟ مشاكل معبر ثنائي الهجين.
المشكلة 2. في الطماطم، يهيمن اللون الأحمر للثمرة على اللون الأصفر، ويهيمن الجذع المرتفع على الجذع المنخفض. وبتهجين صنف بثمار حمراء وساق مرتفع وصنف بثمار صفراء وساق منخفض تم الحصول على 28 هجيناً في الجيل الثاني. تم تهجين هجن الجيل الأول مع بعضها البعض، مما أدى إلى إنتاج 160 نبات هجين من الجيل الثاني. ما عدد أنواع الأمشاج التي ينتجها نبات الجيل الأول؟ كم عدد نباتات الجيل الأول التي تحتوي على ثمار حمراء وساق طويل؟ ما عدد الأنماط الجينية المختلفة الموجودة بين نباتات الجيل الثاني ذات لون الفاكهة الأحمر والساق الطويلة؟ كم عدد نباتات الجيل الثاني التي تحتوي على ثمار صفراء وساق طويل؟ كم عدد نباتات الجيل الثاني التي تحتوي على ثمار صفراء وساق منخفضة؟
المهمة 3: في البشر، يهيمن لون العين البني على اللون الأزرق، وتكون القدرة على استخدام اليد اليسرى متنحية بالنسبة إلى استخدام اليد اليمنى. من زواج رجل أزرق العينين أعسر من امرأة بنية العينين أعسر، ولد طفل أعسر أزرق العينين. كم عدد أنواع الأمشاج التي تنتجها الأم؟ كم عدد أنواع الأمشاج التي ينتجها الأب؟ كم عدد الأنماط الجينية المختلفة التي يمكن أن توجد بين الأطفال؟ كم عدد الأنماط الظاهرية المختلفة التي يمكن أن توجد بين الأطفال؟ ما هو احتمال وجود طفل أزرق العينين أعسر في هذه العائلة (%)؟
المهمة 4: يهيمن العرف في الدجاج على عدم وجود العرف، ويهيمن لون الريش الأسود على اللون البني. من تهجين دجاجة سوداء متخالفة بدون عرف مع ديك بني متخالف، تم الحصول على 48 دجاجة. كم عدد أنواع الأمشاج التي تنتجها الدجاجة؟ كم عدد أنواع الأمشاج التي ينتجها الديك؟ كم عدد الأنماط الجينية المختلفة التي ستكون موجودة بين الدجاج؟ كم عدد الدجاج الأسود معنقدة سيكون هناك؟ كم عدد الدجاج الأسود الذي سيكون بدون قمة؟
المهمة 5: في القطط، الشعر القصير من السلالة السيامية هو المهيمن على الشعر الطويل من السلالة الفارسية، ولون المعطف الأسود من السلالة الفارسية هو المهيمن على اللون الظبي من السلالة السيامية. تهجين القطط السيامية مع القطط الفارسية. عند عبور الهجينة مع بعضها البعض في الجيل الثاني، تم الحصول على 24 قطة صغيرة. كم عدد أنواع الأمشاج التي يتم إنتاجها في القط السيامي؟ كم عدد الأنماط الجينية المختلفة التي تم إنتاجها في الجيل الثاني؟ ما عدد الطرز المظهرية المختلفة التي تم إنتاجها في الجيل الثاني؟ كم عدد قطط الجيل الثاني التي تشبه القطط السيامية؟ كم عدد قطط الجيل الثاني التي تشبه الفرس؟
حل المشاكل في المنزل الخيار 1 1) تزوج شخص ذو عيون زرقاء من شخص ذو عيون بنية اللون. كان لديهم طفلان - أعسر ذو عيون بنية وذو عيون زرقاء أيمن. ومن الزواج الثاني لهذا الرجل من امرأة أخرى ذات عيون بنية، تستخدم يدها اليمنى، وُلد 8 أطفال ذوي عيون بنية، جميعهم أيمن. ما هي الأنماط الجينية للآباء الثلاثة؟ 2) في الإنسان يهيمن جين الآذان البارزة على جين الآذان المسطحة الطبيعية، وجين الشعر غير الأحمر يهيمن على جين الشعر الأحمر. أي نوع من النسل يمكن توقعه من زواج رجل أحمر الشعر ذو أذنين مرنة، متغاير الزيجوت بالنسبة للعلامة الأولى، مع امرأة متغايرة الشعر أحمر ذات آذان طبيعية مسطحة الظهر. الخيار 2 1) في البشر، يهيمن حنف القدم (R) على البنية الطبيعية للقدم (R) والتمثيل الغذائي الطبيعي للكربوهيدرات (O) على مرض السكري. امرأة ذات بنية قدم طبيعية وأيض طبيعي تزوجت من رجل ذو قدم حنف. ومن هذا الزواج أنجبا طفلين، أصيب أحدهما بحنف القدم والآخر بمرض السكري. تحديد النمط الجيني للوالدين من النمط الظاهري لأطفالهم. ما هي الأنماط الظاهرية والأنماط الجينية للأطفال الممكنة في هذه العائلة؟ 2) في البشر، يهيمن جين العيون البنية على جين العيون الزرقاء، كما أن القدرة على استخدام اليد اليمنى تهيمن على استخدام اليد اليسرى. يقع كلا الزوجين من الجينات على كروموسومات مختلفة. أي نوع من الأطفال يمكن أن يكونوا إذا: الأب أعسر، ولكن متغاير الزيجوت في لون العين، والأم زرقاء العينين، ولكنها متغايرة في القدرة على استخدام يديها.
دعونا نحل المشاكل 1. في البشر، يهيمن التمثيل الغذائي الطبيعي للكربوهيدرات على الجين المتنحي المسؤول عن تطور مرض السكري. ابنة الوالدين الأصحاء مريضة. حدد ما إذا كان من الممكن ولادة طفل سليم في هذه العائلة وما هو احتمال حدوث هذا الحدث؟ 2. عند البشر، يكون لون العين البني هو السائد على اللون الأزرق. القدرة على استخدام اليد اليمنى بشكل أفضل تهيمن على اليد اليسرى، وتقع جينات كلتا السمتين على كروموسومات مختلفة. يتزوج صاحب اليد اليمنى ذات العيون البنية من صاحبة اليد اليسرى ذات العيون الزرقاء. ما نوع النسل المتوقع في هذا الزوج؟
قوانين مندل
إعادة الاكتشافقوانين مندل هوغو دي فريسفي هولندا، كارل كورينزفي ألمانيا و إريك تشيرماكفي النمسا حدث فقط في 1900 سنة. وفي الوقت نفسه، تم فتح الأرشيفات وتم العثور على أعمال مندل القديمة.
في هذا الوقت، كان العالم العلمي جاهزا بالفعل لقبوله علم الوراثة. بدأت مسيرتها المنتصرة. لقد تحققوا من صحة قوانين الميراث وفقًا لمندل (Mendelization) على المزيد والمزيد من النباتات والحيوانات الجديدة وحصلوا على تأكيد مستمر. تطورت جميع الاستثناءات للقواعد بسرعة إلى ظواهر جديدة للنظرية العامة للوراثة.
حاليا، القوانين الأساسية الثلاثة لعلم الوراثة، قوانين مندل الثلاثة، يتم صياغتها على النحو التالي.
قانون مندل الأول. توحيد الجيل الأول من الهجينة.جميع خصائص الكائن الحي يمكن أن تكون في مظهرها السائد أو المتنحي، والذي يعتمد على أليلات جين معين موجود. يحتوي كل كائن حي على أليلين من كل جين (كروموسومات 2n). للتجلي الأليل السائدنسخة واحدة منه تكفي للبيان الصفة الوراثية النادرة- نحتاج إلى اثنين في وقت واحد. لذلك، الأنماط الجينية أأ و اه البازلاء تنتج الزهور الحمراء، والنمط الجيني فقط اه يعطي الأبيض. لذلك عندما نعبر البازلاء الحمراء مع البازلاء البيضاء:
أأ س أأ
نتيجة للعبور نحصل على كل ذرية الجيل الأول ذات الزهور الحمراء. ومع ذلك، ليس كل شيء بهذه البساطة. قد لا تكون بعض الجينات في بعض الكائنات الحية سائدة أو متنحية، ولكن سائد. نتيجة لهذا العبور، على سبيل المثال، في البطونية والكون، سنحصل على الجيل الأول بأكمله مع الزهور الوردية - مظهر وسيط للأليلات الحمراء والبيضاء.
قانون مندل الثاني. تقسيم الشخصيات في الجيل الثاني بنسبة 3:1. عندما تقوم الهجينة غير المتجانسة من الجيل الأول، التي تحمل الأليلات السائدة والمتنحية، بالتلقيح الذاتي، في الجيل الثاني يتم تقسيم الصفات بنسبة 3:1.
يمكن إظهار الصلبان المندلية في الرسم البياني التالي:
ف: AA x aa F1: Aa x Aa F2: AA + Aa + Aa + aa
أي أن نباتًا واحدًا من F 2 يحمل تركيبًا وراثيًا سائدًا متماثل الجينات، ونباتين لهما تركيب وراثي متغاير الزيجوت (لكن الأليل السائد يظهر في النمط الظاهري!)، ونبات واحد متماثل الجينات بالنسبة للأليل المتنحي. وينتج عن ذلك انقسام المظهري للصفة بنسبة 3:1، على الرغم من أن الانقسام الوراثي هو في الواقع 1:2:1. في حالة وجود سمة سائدة، لوحظ هذا الانقسام، على سبيل المثال، في لون زهور البطونية: نبات واحد به أزهار حمراء، واثنان باللون الوردي وواحد باللون الأبيض.
قانون مندل الثالث. قانون الميراث المستقل بخصائص مختلفة
بالنسبة لعبور ثنائي الهجين، أخذ مندل نباتات البازلاء المتجانسة التي تختلف في جينين - لون البذور (الأصفر والأخضر) وشكل البذور (ناعمة، مجعدة). الخصائص السائدة - اللون الأصفر (أنا)وشكل سلس (ص)بذور ينتج كل نبات مجموعة متنوعة من الأمشاج حسب الأليلات المدروسة. عندما تندمج الأمشاج، فإن جميع النسل سيكون موحدًا: ثانيا ص.ر.
عندما تتشكل الأمشاج في هجين، من كل زوج من الجينات الأليلية، يدخل واحد فقط إلى الأمشاج، وبسبب عشوائية اختلاف كروموسومات الأب والأم في التقسيم الأول للانقسام الاختزالي، ينشأ الجين أنايمكن أن تدخل في نفس الأمشاج مع الجين رأو مع الجين ص.وكذلك الجين أناقد يكون في نفس الأمشاج مع الجين رأو مع الجين ص.ولذلك ينتج الهجين أربعة أنواع من الأمشاج: إير، إير، إير، إير. أثناء الإخصاب، يواجه كل نوع من أنواع الأمشاج الأربعة من كائن حي عشوائيًا أيًا من الأمشاج من كائن حي آخر. يمكن بسهولة إنشاء جميع المجموعات الممكنة من الأمشاج الذكرية والأنثوية باستخدام شبكات بونيت، حيث يتم كتابة أمشاج أحد الوالدين أفقيًا، وأمشاج الوالد الآخر عموديًا. يتم إدخال الأنماط الجينية للزيجوتات المتكونة أثناء اندماج الأمشاج في المربعات.
من السهل حساب أنه وفقًا للنمط الظاهري ، يتم تقسيم النسل إلى 4 مجموعات: 9 صفراء ناعمة ، 3 صفراء مجعدة ، 3 خضراء ناعمة ، 1 صفراء مجعدة ، أي نسبة تقسيم 9: 3: 3: 1 لاحظ. وإذا أخذنا في الاعتبار نتائج التقسيم لكل زوج من الحروف على حدة يتبين أن نسبة عدد البذور الصفراء إلى عدد البذور الخضراء ونسبة البذور الملساء إلى المجعدة لكل زوج تساوي 3 :1. وهكذا، في حالة التهجين ثنائي الهجين، يتصرف كل زوج من الشخصيات، عند انقسامه في النسل، بنفس الطريقة كما هو الحال مع التهجين الأحادي الهجين، أي بشكل مستقل عن زوج الشخصيات الآخر.
أثناء الإخصاب، يتم دمج الأمشاج وفقًا لقواعد التركيبات العشوائية، ولكن باحتمالات متساوية لكل منها. في اللاقحات الناتجة، تنشأ مجموعات مختلفة من الجينات.
لا يمكن التوزيع المستقل للجينات في النسل وحدوث مجموعات مختلفة من هذه الجينات أثناء عبور الهجين الثنائي إلا في حالة وجود أزواج من الجينات الأليلية في أزواج مختلفة من الكروموسومات المتماثلة.
وهكذا يتم صياغة قانون مندل الثالث على النحو التالي: عند تهجين فردين متماثلين يختلفان عن بعضهما البعض في زوجين أو أكثر من السمات البديلة، يتم توريث الجينات والصفات المقابلة لها بشكل مستقل عن بعضها البعض.
طار المتنحية. حصل مندل على نسب عددية متطابقة عند تقسيم أليلات العديد من أزواج السمات. وهذا على وجه الخصوص يعني ضمنا البقاء على قيد الحياة بالتساوي للأفراد من جميع الأنماط الجينية، ولكن قد لا يكون هذا هو الحال. يحدث ذلك لا يبقى الزيجوت المتماثل لبعض السمات على قيد الحياة. على سبيل المثال، قد يكون اللون الأصفر في الفئران بسبب تغاير الزيجوت لأصفر أغوتي. عند تهجين هذه الزيجوت المتغايرة مع بعضها البعض، يتوقع المرء أن يتم فصل هذه الصفة بنسبة 3:1. ومع ذلك، لوحظ الانقسام بنسبة 2:1، أي 2 أصفر إلى 1 أبيض (متماثل الزيجوت المتنحي).
A y a x A y a 1aa + 2A y a + 1A y A y - النمط الجيني الأخير لا يبقى على قيد الحياة.
لقد ثبت أن الزيجوت المتماثل السائد (حسب اللون) لا يبقى على قيد الحياة حتى في المرحلة الجنينية. هذا الأليل موجود في وقت واحد القاتلة المتنحية(أي طفرة متنحية تؤدي إلى موت الكائن الحي).
نصف طيران. غالبًا ما يحدث اضطراب الفصل المندلي بسبب وجود بعض الجينات شبه طيران- تقل صلاحية الأمشاج أو البيضات الملقحة التي تحتوي على هذه الأليلات بنسبة 10-50%، مما يؤدي إلى انتهاك الانقسام بنسبة 3:1.
تأثير البيئة الخارجية.قد يعتمد التعبير عن بعض الجينات بشكل كبير على الظروف البيئية. على سبيل المثال، تظهر بعض الأليلات ظاهريًا فقط عند درجة حرارة معينة خلال مرحلة معينة من تطور الكائن الحي. يمكن أن يؤدي هذا أيضًا إلى انتهاكات الفصل المندلي.
الجينات المعدلة والجينات المتعددة. يستثني الجين الرئيسي، التي تتحكم في هذه الصفة، قد يكون هناك عدة سمات أخرى في النمط الجيني الجينات المعدلة، تعديل التعبير عن الجين الرئيسي. قد يتم تحديد بعض السمات ليس بواسطة جين واحد، ولكن من خلال مجموعة كاملة من الجينات، كل منها يساهم في ظهور السمة. عادة ما تسمى هذه العلامة متعدد الجينات. كل هذا يعطل أيضًا الانقسام 3:1.
الوراثة الهجينة معبر مندل
1. أكمل الجمل.
1. يكمن جوهر التهجين كوسيلة للبحث الجينيعبور كائنين.
2. التهجين، والذي تتم فيه دراسة وراثة صفة واحدة فقط، يسمى التهجين الأحادي.
2. ما اسم الصفة التي تظهر في هجن الجيل الأول عند عبور الخطوط النقية . أعط أمثلة على هذه السمات من نتائج تجارب مندل مع البازلاء.
السمة الغالبة. على سبيل المثال، عند تهجين البازلاء مع البذور الصفراء والخضراء، سيكون للجيل الأول الهجين بذور صفراء أيضًا، أي أن البذور الصفراء هي السمة السائدة.
3. تعريف الكائنات متماثلة الزيجوت وغير متجانسة.
الكائنات المتماثلة هي كائنات تحتوي على نسختين متطابقتين من جين معين على كروموسومات متماثلة.
الكائنات الحية المتغايرة هي كائنات حية لها شكلين مختلفين من جين معين (أليلات مختلفة) على كروموسومات متماثلة.
4. إعطاء صياغة قانون مندل الأول.
قانون مندل الأول (قانون الهيمنة، أو قانون التوحيد للجيل الأول الهجين) - عند عبور كائنين متماثلين ينتميان إلى خطوط نقية مختلفة ويختلفان عن بعضهما البعض في زوج واحد من المظاهر البديلة للسمات، الجيل الأول بأكمله الهجائن (F1) ستكون متجانسة وتحمل مظهراً لسمة أحد الأبوين.
5. أكمل الرسم البياني الذي يوضح قانون مندل الأول، باستخدام الحروف المميزة للخصائص.
6. الكشف عن جوهر ظاهرة الهيمنة غير الكاملة.
أعط أمثلة.
هيمنة غير مكتملة - تتميز الزيجوت المتغايرة بخصائص وسيطة بين تلك المتنحية والمهيمنة. أمثلة: عند تهجين خطوط نقية من أنف العجل مع زهور أرجوانية وبيضاء فإن أفراد الجيل الأول يكون لديهم أزهار وردية.
7. أكمل الجملة.
الفصل هو ظاهرة يؤدي فيها تهجين أفراد متغاير الزيجوت إلى تكوين ذرية، يحمل بعضها صفة سائدة، وبعضها الآخر صفة متنحية.
8. إعطاء صياغة قانون مندل الثاني.
قانون مندل الثاني (قانون الفصل) - عندما يتم تهجين نسلين متخالفين من الجيل الأول مع بعضهما البعض، في الجيل الثاني، يتم ملاحظة الفصل بنسبة عددية معينة: حسب النمط الظاهري 3:1، حسب النمط الجيني 1:2:1 .
9. أجب، تحت أي نوع من الهيمنة يوجد تطابق للانقسام في النمط الظاهري والنمط الوراثي في هجن الجيل الثاني، بشرط تجاوز الخطوط النقية.
تخضع لهيمنة غير كاملة.
10. إعطاء صياغة قانون نقاء الأمشاج.
قانون نقاء الأمشاج: يحتوي كل مشيج على أليل واحد فقط من زوج من الأليلات لجين معين للفرد الأصلي.
11. تعريف معبر ثنائي الهجين.
التهجين الثنائي الهجين هو تهجين الكائنات الحية التي تختلف في زوجين من الصفات البديلة، مثل لون الزهرة (أبيض أو ملون) وشكل البذور (ناعمة أو مجعدة).
12. أعط صياغة قانون مندل الثالث.
قانون مندل الثالث (قانون الميراث المستقل) - عند تهجين فردين يختلفان عن بعضهما البعض في زوجين (أو أكثر) من السمات البديلة، يتم توريث الجينات والصفات المقابلة لها بشكل مستقل عن بعضها البعض ويتم دمجها في جميع المجموعات الممكنة (مثل في معبر أحادي الهجين).
13. اكتب نتائج تهجين نباتات البازلاء باستخدام شبكة بانيت. أظهر بوضوح (على سبيل المثال، باستخدام أقلام الرصاص الملونة) أن الفصل المظهري في النسل هو 9:3:3:1.
أ- زهور حمراء
أ- زهور بيضاء
ب – سيقان طويلة
ج- سيقان قصيرة
النمط الجيني P: AaBv × AaBv
النمط الظاهري: أحمر طويل × أحمر طويل
14. باستخدام نتائج المهمة 13، وضح أنه في حالة التهجين ثنائي الهجين، يكون لكل زوج من السمات انقسام في النسل بنسبة 3:1، كما هو الحال مع التهجين الأحادي، أي. موروثة بشكل مستقل عن زوج السمات الأخرى. املأ الجدول.
15. أكمل البيان.
يمكن أن يسمى قانون مندل الثالث بحق قانون الميراث المستقل.
16. أكمل الجمل.
1. الطريقة الجينية المستخدمة للإجابة على سؤال ما إذا كان كائن حي معين له النمط الظاهري السائد هو متماثل الزيجوت أو متغاير الزيجوت تسمى اختبار التهجين.
2. في هذه الحالة يتم تهجين الكائن قيد الدراسة مع كائن ذو تركيب وراثي متماثل للأليل المتنحي وذو طراز ظاهري متنحي.
3. إذا كان الكائن قيد الدراسة متماثل الجينات فإن النسل من هذا التهجين سيكون موحدا ولن يحدث انفصال.
4. إذا كان الكائن قيد الدراسة متغاير الزيجوت، فسيحدث انقسام في النمط الظاهري بنسبة 1:1.
17. اشرح لماذا استخدم ج. مندل وعلماء آخرون عددًا كبيرًا من الكائنات الحية عند إجراء البحث الجيني وكرروا تجاربهم عدة مرات.
استخدم مندل وعلماء آخرون أساليب كمية دقيقة لتحليل البيانات. واستنادا إلى معرفة نظرية الاحتمالات، كان من الضروري تحليل عدد كبير من التقاطعات للقضاء على دور الانحرافات العشوائية.
