Mendelska teorija genetike. Mendlov prvi zakon je zakon dominance. I Organizacijski trenutek

Genetika je veda o dednosti in variabilnosti živih organizmov . Genetika kot znanost obstaja od leta 1900, ko je več znanstvenikov (H. De Vries, K. Correns, E. Cermak) neodvisno ponovno odkrilo vzorce dedovanja lastnosti staršev, ki jih je leta 1865 eksperimentalno ugotovil češki naravoslovec G. Mendel . Na podlagi statistične analize rezultatov križanja graha z različnimi lastnostmi je oblikoval več pravil, ki so jih pozneje poimenovali Mendelovi zakoni. Hkrati so se spomnili del V. Ru, O. Hertwiga, E. Strasburgerja, A. Weissmana, v katerih je bila oblikovana "jedrska hipoteza" o dedovanju lastnosti, ki je v prihodnosti postala osnova kromosomske teorija dednosti (T. Morgan itd.). Ime znanosti "genetika" je leta 1906 predlagal angleški biolog W. Bateson.

Žlahtnjenje je veda o metodah za ustvarjanje sort, hibridov rastlin in živalskih pasem ter sevov mikroorganizmov z lastnostmi, ki jih potrebuje človek.

Pasma ali sorta je populacija rastlin ali živali, ki jo je ustvaril človek za zadovoljevanje svojih potreb; zanje je značilen specifičen genski sklad, dedno fiksirane lastnosti. Pri mikroorganizmih se čista kultura imenuje sev. Včasih gre za čiste linije - genotipsko homogene potomce, pridobljene s samooploditvijo.

Teoretična osnova selekcije je genetika.

Metode žlahtnjenja - selekcija, hibridizacija, poliploidija, mutageneza.

G. Mendel

Johann Gregor Mendel (1822 -1884) - opat samostana v Brnu, Češka) upravičeno velja za utemeljitelja genetike. Kot rezultat poskusov na grahu je oblikoval zakone dednosti in razvil koncept dominantnih in recesivnih genov.

G. Mendel je utemeljitelj hibridološke analize, ki jo je orisal v svojem temeljnem delu "Poskusi o rastlinskih hibridih" (1866).

Pri poskusih na grahu G. Mendel je uporabil hibridološko metodo, katere bistvo je pridobivanje hibridov (potomcev iz križanja organizmov) in njihova primerjalna analiza v nizu generacij. Za poskus je znanstvenik uporabil čiste linije (izraz je bil uveden pozneje, leta 1903) takšnih rastlin graha, v potomcih katerih pri samooprašitvi ni bilo razlik v analizirani lastnosti. Z drugimi besedami, dobili smo genotipsko homogene potomce. G. Mendel je praviloma uporabljal kontrastne značilnosti: gladko površino semen in naguban grah, visoke in nizke rastline, belo in rožnato barvo venca itd.

Mendlov prvi zakon je zakon o uniformnosti hibridov prve generacije.

G. Mendel je svoje poskuse začel s križanjem sort graha, ki so se razlikovale le v enem paru alternativnih (najbolj kontrastnih) lastnosti. Takšen križ se imenuje monohibriden. Za prvi poskus je naravoslovec izbral sorte graha, ki so se razlikovale po barvi semena: rumeno in zeleno.

Ker je grah samoprašna rastlina, so imele rastline ene sorte vsa zelena semena, druge pa le rumena semena. V prvi seriji poskusov vse ostale lastnosti rastline niso bile upoštevane in jih pri analizi tudi nismo upoštevali.

G. Mendel je izvedel umetno navzkrižno opraševanje in križal sorte, ki so se razlikovale po barvi semena. Razkrit je bil zanimiv vzorec: ne glede na to, kateri sorti je pripadala matična rastlina (z rumenimi ali zelenimi semeni), se je izkazalo, da so semena hibridne rastline le rumena. V drugi seriji poskusov je znanstvenik uporabil sorte graha, ki so se razlikovale po teksturi površine semen: gladke in nagubane. In tukaj smo dobili podobno sliko: pri vseh različicah križanja hibridnih rastlin so bila semena le gladka.

Mendel je zaključil, da hibridi prve generacije kažejo znake samo enega od staršev. Takšne lastnosti so poimenovali dominantne, ne-manifestne pa recesivne. Odkriti vzorec je bil oblikovan kot enotnost hibridov prve generacije. V Mendelovih poskusih je bila zaradi križanja različnih sort graha odkrita popolna prevlada, ko so imele hibridne rastline fenotip (nabor zunanjih značilnosti) samo enega od staršev.

Dominantni aleli so običajno označeni z velikimi črkami:

na primer A (rumena semena), B (gladka semena).

Recesivni aleli so označeni z malimi črkami: na primer a (zelena semena), b (nagubana semena). Posledično je shematično vsak homozigoten posameznik označen kot AA, aa, BB bb itd.

Heterozigotni posamezniki - Aa, Bb itd.

Križanci različnih generacij so običajno označeni s F 1 (prva generacija),

F 2 (druga generacija) itd.

Starši so označeni s P, materinski posameznik - (ogledalo Venere), očetovski posameznik - (ščit in kopje Marsa). Znak za križanje obrazcev je x.

Kasnejše študije so to pokazale Včasih opazimo nepopolno prevlado, kadar imajo hibridi vmesni fenotip. Torej, pri križanju rastlin nočne lepote z rdečimi cvetovi z rastlinami, ki imajo bele cvetove, imajo vsi hibridi prve generacije rožnate cvetove.

Osnovne enote dednosti so geni Obstoj nekaterih diskretnih dednih faktorjev v zarodnih celicah naj bi izrazil G. Mendel že leta 1865. Leta 1909 je danski biolog Wilhelm Johansen diskretne dedne faktorje poimenoval geni. Zdaj je postalo znano, da je gen del molekule DNK.

Skupek genov organizma imenujemo genotip.

Genotip in zunanje okolje določata in oblikujeta fenotip organizma je skupek morfoloških, fizioloških, vedenjskih in drugih znakov in lastnosti organizma.

Skupek vseh genov na haploidnih kromosomih imenujemo genom.

Geni, ki določajo razvoj alternativnih lastnosti in se nahajajo v identičnih regijah homolognih kromosomov, t.j. parne gene imenujemo aleli ali alelni geni. V skoraj diploidnem naboru kromosomov ima katera koli celica živali ali rastline vedno dva alela katerega koli gena. Zaradi mejoze spolne celice (gamete) vsebujejo samo haploiden nabor kromosomov (n) in samo en alel.

S fuzijo dveh starševskih gamet nastane celica z diploidnim naborom kromosomov (2 n ) - zigota. Če ima nastala zigota homologne kromosome, ki nosijo enake alele, potem je homozigota. Ta izraz je leta 1902 uvedel genetik W. Bateson.

Pod homozigotnostjo razumemo dedno homogene organizme, pri katerih potomcih ni ločevanja lastnosti.

Grah je kot samooprašna rastlina homozigoten.

Za razliko od homozigota ima heterozigot različne alele vsakega gena, lokalizirane v homolognih kromosomih, ki so odgovorni za alternativne lastnosti: na primer grah z gladkimi in nagubanimi semeni. Potomci heterozigotnih posameznikov kažejo različne značilnosti. Praviloma so heterozigotni posamezniki najbolj sposobni preživeti.

Mendelov drugi zakon je cepitev znakov v hibridih druge generacije.

Rastline so vzgojili iz hibridnih semen graha, ki so jih nato razmnožili na naraven način za grah - s samooprašitvijo in tako dobili seme druge generacije, ne le rumeno, ampak tudi zeleno. Razmerje rumenih in zelenih semen v pobranem pridelku je bilo 6022 : 2001 oz. 3:1. Posledično je pri medsebojnem križanju hibridov prve generacije v drugi generaciji prišlo do delitve lastnosti 3:1. Podobni rezultati so bili pridobljeni za par lastnosti "gladka in nagubana semena" ter "vijolična in bela barva venca". Eksperimentalni podatki so pokazali, da hibridi druge generacije kažejo recesivno lastnost, skrito v prvi generaciji.

Shema tvorbe zigote druge generacije je lahko predstavljena na naslednji način. Iz dobljenega zaporedja zigot F2 (AA, Aa, Aa, aa ali AA, 2Aa, aa) je razvidno, da je razmerje 3:1 v fenotipu razloženo z dejstvom, da je v homozigotu AA zastopan samo dominantni alel A , ki ustreza rumeni barvi semen, je pri heterozigotih Aa dominanten alel A, ki zavira manifestacijo recesivnega (a) fenotipa, tj. zelena semena. Šele pri aa zigoti se v fenotipu pojavi recesivna lastnost - zelena barva semen. In povsem očitno je, da razmerje genotipov ustreza razmerju 1:2:1 (AA:2Aa:aa).

Mendelov drugi zakon ali zakon ločevanja je formuliran takole: pri križanju hibridov prve generacije med seboj opazimo ločevanje v drugi generaciji v razmerju 3:1 v fenotipu in 1:2:1. v genotipu.

V rastlini nočne lepote so bili s križanjem hibridov prve generacije (F) pridobljeni hibridi druge generacije (F2), ki dajejo delitev po fenotipu in genotipu 1: 2: 1. Posledično z nepopolno prevlado v potomcih F2, delitev po fenotipu in genotipu sovpada (1:2:1).

Pravilo ali načelo čistosti gamete. Za razlago pojava cepitve pri hibridih druge generacije je G. Mendel predlagal hipotezo o čistosti gamete. Skozi gamete se med spolnim razmnoževanjem organizmov izvaja komunikacija med generacijami. Prek gamet se prenašajo materialni dedni dejavniki – geni, ki določajo in nadzorujejo drugo lastnost ali lastnost organizma. Gamete so genetsko čiste, tj. nosijo le en gen iz alelnega para (na primer A ali a). Zigota, ki nastane s fuzijo gamet, vsebuje par alelov enega ali drugega gena. Tako heterozigotna oblika Aa vsebuje dominantne (A) in recesivne (a) alele. Gamete, ki sodelujejo pri tvorbi heterozigota Aa, vsebujejo samo en alel: A in a. Zlitje gamet in nastanek heterozigota lahko zapišemo kot: A x a = Aa. V zigoti se aleli ne mešajo in se obnašajo kot samostojne enote. Po hipotezi o čistosti gamete bo heterozigotni posameznik Aa z enako verjetnostjo proizvedel gamete z genom A in gamete iz genoma, homozigotni posamezniki AA ali aa pa bodo proizvedli gamete A oziroma a.

Tako heterozigotni organizmi proizvajajo gamete, ki se razlikujejo po alelih in zato opazimo cepitev pri njihovih potomcih. Homozigotni posamezniki tvorijo eno vrsto gamete in se zato med samooprašitvijo ne cepijo.

Trenutno je zahvaljujoč študijam mitoze hipoteza mejoze o čistosti gamete, ki jo je predlagal G. Mendel, prejela nesporno citološko potrditev.

Dihibridno križanje. Mendlov tretji zakon .

S pomočjo monohibridnega križanja je G. Mendel določil vzorce dedovanja ene posamezne lastnosti. V naravnih razmerah se lahko križajo osebki, ki se razlikujejo še po dveh lastnostih. Za takšne bolj zapletene primere obstajajo lastni vzorci dedovanja lastnosti.Po poskusih monohibridnega križanja je Mendel začel proučevati dedovanje lastnosti, za katere sta odgovorna že dva para alelov. Zlasti je znanstvenik opazil dedovanje ne le barve semen graha (rumena - A, zelena - a), ampak hkrati tudi naravo njihove površine (gladka - B, nagubana - b). Križanje osebkov, ki se razlikujejo v dveh parih alelov, imenujemo dihibridno križanje.

En par alelov (Aa) nadzoruje barvo semen, drugi par (Bb) nadzoruje naravo njihove površine.V seriji obravnavanih poskusov je G. Mendel križal rastline graha na eni strani z rumeno ( A) in gladka (B) semena, na drugi strani - z zelenimi (a) in nagubanimi semeni (b). V prvi generaciji so imeli vsi hibridi pričakovano gladka rumena semena. V drugi generaciji je prišlo do neodvisne delitve znakov - po hipotezi o čistosti gamete se alelni geni obnašajo kot samostojne, integralne enote. Pridobili smo: 315 rumenih gladkih semen (genotipi: AABB, AaBb, AaBB, AABB), 108 - zelenih gladkih semen (aaBB, aaBb), 101 - rumenih nagubanih (AAbb, Aabb), 32 - zelenih nagubanih (aabb). ). Na splošno je cepitev po fenotipu dala 4 skupine posameznikov: z rumenimi gladkimi semeni - 9, z rumenimi nagubanimi semeni - 3, z zelenimi gladkimi semeni - 3, z zelenimi nagubanimi semeni - 1. Na kratko lahko to zapišemo kot 9 AB :3 Ab :3 aB : lab.

Prevlado za obravnavane značilnosti določata dominantna alela A in B, katerih prisotnost določa ustrezen fenotip. Iz tega razloga lahko različni genotipi proizvedejo isti fenotip. Na primer, rastline z rumenimi gladkimi semeni (en fenotip) tvorijo štirje različni genotipi (homozigot AABB, heterozigot za oba para alelov AaBB, heterozigot za barvo semena AaBB, heterozigot za površino semena AABB). Rastline z zelenimi nagubanimi semeni lahko dobimo le s kombinacijo recesivnih alelov v homozigotu (aabb), tj. take rastline so vedno homozigotne. Kvantitativna razmerja, dobljena pri dihibridnem križanju med številom fenotipov in genotipov v drugi generaciji, veljajo za alele s popolno prevlado. Z vmesno naravo dedovanja bo število fenotipov bistveno večje. V primeru nepopolne prevlade za obe obravnavani lastnosti je število fenotipov in genotipov med seboj enako.

Rezultati poskusov so prikazani v tabeli, znani kot Punnettova mreža, poimenovana po angleškem genetiku Reginaldu Punnettu (1875-1967). Z uporabo mreže Punnett je enostavno določiti vse vrste kombinacij moških in ženskih spolnih celic. Gamete staršev so označene vzdolž zgornjega in levega roba rešetke, genotipi zigot, ki nastanejo s fuzijo gamet, pa se prilegajo celicam rešetke. Ugotovljeno je bilo, da se pri dihibridnem križanju, pa tudi pri monohibridnem križanju, vsak par alelov obnaša neodvisno od drugega para.

Tretji Mendelov zakon ali zakon neodvisne kombinacije (dedovanja) lastnosti je formuliran takole: cepitev za vsak par genov se pojavi neodvisno od drugega para genov. Iz tega sledi, da se vsak par alternativnih lastnosti v nizu generacij obnaša neodvisno druga od druge. Med potomci druge generacije se posamezniki pojavijo z novimi (glede na starša) kombinacijami lastnosti.

Statistična narava G. Mendelovih zakonov.

V poskusih z grahom pri monohibridnem križanju je G. Mendel dobil razmerje za proučevano lastnost 3,0095: 1,0, tj. blizu teoretično pričakovanih 3:1. Znanstvenik je operiral z relativno velikimi številkami (analiziral je več kot 8 tisoč semen), zato je bil njegov rezultat blizu izračunanemu. Bolj ali manj natančno izpolnjevanje razmerja 9:3:3:1 pri dihibridnem križanju je možno tudi le z analizo velike količine dejanskega gradiva. Zlasti G. Mendel je dobil razmerje 9,84:3,38:3,16:1,0. Rezultati takšne analize ne kažejo na neskladnost z Mendelovimi zakoni. Zakoni genetike so statistične narave. Iz tega sledi, da več materiala o delitvi značilnosti je obravnavanih in analiziranih, bolj natančno bodo ti statistični vzorci izpolnjeni.

Ko so geni lokalizirani v spolnih kromosomih ali v DNK plastidov, mitohondrijev in drugih organelov, rezultati križanj morda ne sledijo Mendelovim zakonom.

Mendel je vse svoje poskuse izvedel z dvema sortama graha, z rumenimi in zelenimi semeni. Ko so ti dve sorti križali, se je izkazalo, da imajo vsi njuni potomci rumena semena in ta rezultat ni bil odvisen od tega, kateri sorti pripadata materina in očetova rastlina. Izkušnje so pokazale, da sta oba starša enako sposobna prenesti svoje dedne lastnosti na svoje otroke.

To je bilo potrjeno v drugem poskusu. Mendel je križal grah z nagubanimi semeni z drugo sorto z gladkimi semeni. Kot rezultat se je izkazalo, da imajo potomci gladka semena. V vsakem takem poskusu se izkaže, da ena značilnost prevlada nad drugo. Imenovali so ga dominanten. Prav to se kaže na potomcih v prvi generaciji. Lastnost, ki jo potlači dominantna lastnost, se imenuje recesivna. V sodobni literaturi se uporabljajo druga imena: "dominantni aleli" in "recesivni aleli". Zasnove lastnosti imenujemo geni. Mendel je predlagal, da jih označimo s črkami latinske abecede.

Mendelov drugi zakon ali zakon segregacije

V drugi generaciji potomcev so opazili zanimive vzorce v porazdelitvi dednih lastnosti. Za poskuse so bila vzeta semena iz prve generacije (heterozigotni osebki). Pri semenih graha se je izkazalo, da je imelo 75 % vseh rastlin rumena ali gladka semena in 25 % zelena oziroma nagubana semena. Mendel je izvedel veliko poskusov in se prepričal, da je to razmerje natančno izpolnjeno. Recesivni aleli se pojavijo šele v drugi generaciji potomcev. Razdelitev poteka v razmerju 3 proti 1.

Tretji Mendelov zakon ali zakon neodvisnega dedovanja znakov

Mendel je odkril svoj tretji zakon s preučevanjem dveh lastnosti, ki sta značilni za semena graha (njihovo nagubanost in barvo) v drugi generaciji. S križanjem homozigotnih rastlin z rumeno gladkimi in zeleno nagubanimi je odkril neverjeten pojav. Potomci takih staršev so proizvedli posameznike z lastnostmi, ki v prejšnjih generacijah niso bile nikoli opažene. To so bile rastline z rumenimi nagubanimi semeni in zelenimi gladkimi. Izkazalo se je, da pri homozigotnem križanju opazimo neodvisno kombinacijo in dednost lastnosti. Kombinacija se pojavi naključno. Geni, ki določajo te lastnosti, se morajo nahajati na različnih kromosomih.

Formulacija 1 Mendelovega zakona Zakon uniformnosti prve generacije hibridov ali Mendelov prvi zakon. Pri križanju dveh homozigotnih organizmov, ki pripadata različnim čistim linijam in se med seboj razlikujeta v enem paru alternativnih lastnosti, bo celotna prva generacija hibridov (F1) enotna in bo nosila lastnost enega od staršev.

Formulacija 2. zakona Mendela Zakon segregacije ali drugi zakon Mendela Mendela Ko dva heterozigotna potomca prve generacije križamo med seboj v drugi generaciji, opazimo segregacijo v določenem številčnem razmerju: po fenotipu 3: 1, po genotipu 1:2:1.

Formulacija 3 Mendelovega zakona Zakon neodvisnega dedovanja (tretji Mendelov zakon) Pri križanju dveh homozigotnih posameznikov, ki se med seboj razlikujeta v dveh (ali več) parih alternativnih lastnosti, se geni in njihove ustrezne lastnosti dedujejo neodvisno drug od drugega in se združijo v vse možne kombinacije (tako kot pri monohibridnem križanju).(Prva generacija po križanju je imela dominanten fenotip za vse lastnosti. V drugi generaciji je bila opažena delitev fenotipov po formuli 9:3:3:1)

P AA BB aa bb x rumena, gladka semena zelena, nagubana semena G (gamete) ABabab F1F1 Aa Bb rumena, gladka semena 100 % 3. Mendelov zakon DIHIBRIDNO KRIŽANJE. Za poskuse smo za matično rastlino vzeli grah z gladkimi rumenimi semeni, za matično rastlino pa grah z zelenimi nagubanimi semeni. Pri prvi rastlini sta bila oba znaka dominantna (AB), pri drugi rastlini pa oba recesivna (ab

Prva generacija po križanju je imela dominanten fenotip za vse lastnosti. (rumeni in gladki grah) V drugi generaciji smo opazili delitev fenotipov po formuli 9:3:3:1. 9/16 rumenega gladkega graha, 3/16 rumenega nagubanega graha, 3/16 zelenega gladkega graha, 1/16 zelenega nagubanega graha.

Naloga 1. Pri španjelih prevladuje črna barva dlake nad kavo, kratka dlaka pa prevladuje nad dolgo dlako. Lovec je kupil črnega psa s kratko dlako in da bi se prepričal, da je čistokrven, je opravil analitično križanje. Skotili so se 4 mladički: 2 kratkodlaka črna, 2 kratkodlaka kava. Kakšen je genotip psa, ki ga je kupil lovec? Težave pri dihibridnem križanju.

Problem 2. Pri paradižniku rdeča barva ploda prevladuje nad rumeno barvo, visoko steblo pa prevladuje nad nizkim. S križanjem sorte z rdečimi plodovi in ​​visokim steblom ter sorte z rumenimi plodovi in ​​nizkim steblom je bilo v drugi generaciji pridobljenih 28 hibridov. Križanci prve generacije so bili med seboj križani, tako da je nastalo 160 hibridnih rastlin druge generacije. Koliko vrst gamet proizvede rastlina prve generacije? Koliko rastlin v prvi generaciji ima rdeče plodove in visoko steblo? Koliko različnih genotipov je med rastlinami druge generacije z rdečo barvo plodov in visokim steblom? Koliko rastlin v drugi generaciji ima rumen plod in visoko steblo? Koliko rastlin v drugi generaciji ima rumen plod in nizko steblo?

Naloga 3 Pri ljudeh rjava barva oči prevladuje nad modro barvo, sposobnost uporabe leve roke pa je recesivna glede na desničarstvo. Iz zakona modrookega desničarja z rjavooko levičarko se je rodil modrooki levičar. Koliko vrst spolnih celic proizvede mati? Koliko vrst gamet proizvede oče? Koliko različnih genotipov je lahko med otroki? Koliko različnih fenotipov je lahko med otroki? Kakšna je verjetnost, da bi v tej družini imeli modrookega levičarja (%)?

Naloga 4 Crested pri piščancih prevladuje nad odsotnostjo grebena, črna barva perja pa prevladuje nad rjavo. S križanjem heterozigotne črne kokoši brez grebena s heterozigotnim rjavim petelinom je bilo pridobljenih 48 piščancev. Koliko vrst spolnih celic proizvede piščanec? Koliko vrst spolnih celic proizvede petelin? Koliko različnih genotipov bo med piščanci? Koliko čopastih črnih piščancev bo? Koliko črnih piščancev bo brez grebena?

5. naloga Pri mačkah prevladuje kratka dlaka siamske pasme nad dolgo dlako perzijske pasme, črna barva dlake perzijske pasme pa prevladuje nad rumeno rjavo barvo siamske pasme. Sijamske mačke križane s perzijskimi mačkami. Pri medsebojnem križanju hibridov v drugi generaciji je bilo pridobljenih 24 mladičev. Koliko vrst spolnih celic nastane pri siamski mački? Koliko različnih genotipov je nastalo v drugi generaciji? Koliko različnih fenotipov je nastalo v drugi generaciji? Koliko mladičev druge generacije je podobnih siamskim mačkam? Koliko mačjih mladičev druge generacije je podobnih perzijcem?

Reševanje težav doma Možnost 1 1) Modrooka desničarka se je poročila z rjavooko desničarko. Imela sta dva otroka - rjavookega levičarja in modrookega desničarja. Iz njegovega drugega zakona z drugo rjavooko desničarko se je rodilo 8 rjavookih otrok, vsi desničarji. Kakšni so genotipi vseh treh staršev? 2) Pri ljudeh gen za štrleča ušesa prevladuje nad genom za normalna ploska ušesa, gen za nerdeče lase pa prevladuje nad genom za rdeče lase. Kakšne potomce lahko pričakujemo od poroke rdečelasca z mehkimi ušesi, heterozigota po prvem znaku, in heterozigote rdečelaske z normalnimi ploskimi ušesi. Možnost 2 1) Pri človeku prevladuje ploščato stopalo (R) nad normalno strukturo stopala (R) in normalna presnova ogljikovih hidratov (O) nad sladkorno boleznijo. Ženska z normalno strukturo stopala in normalnim metabolizmom se je poročila s paličastim moškim. Iz tega zakona sta se rodila dva otroka, od katerih je eden zbolel za nogo, drugi pa za sladkorno bolezen. Določite genotip staršev iz fenotipa njihovih otrok. Kakšni fenotipi in genotipi otrok so možni v tej družini? 2) Pri ljudeh gen za rjave oči prevladuje nad genom za modre oči, sposobnost uporabe desne roke pa prevladuje nad levičarjem. Oba para genov se nahajata na različnih kromosomih. Kakšni otroci so lahko, če: oče je levičar, a heterozigot po barvi oči, mama pa modrooka, a heterozigot po sposobnosti uporabe rok.

Rešimo naloge 1. Pri človeku prevlada normalna presnova ogljikovih hidratov nad recesivnim genom, odgovornim za razvoj sladkorne bolezni. Hči zdravih staršev je bolna. Ugotovite, ali se lahko v tej družini rodi zdrav otrok in kakšna je verjetnost tega dogodka? 2. Pri ljudeh rjava barva oči prevladuje nad modro. Sposobnost boljše uporabe desne roke prevladuje nad levičarjem, geni za obe lastnosti se nahajajo na različnih kromosomih. Rjavooka desničarka se poroči z modrooko levičarko. Kakšno potomstvo naj pričakujemo v tem paru?

Mendelovi zakoni

Ponovno odkritje Mendelovi zakoni Hugo de Vries na Nizozemskem, Karl Correns v Nemčiji in Erih Čermak v Avstriji je prišlo šele v 1900 leto. Istočasno so odprli arhive in našli Mendlova stara dela.

Takrat je bil znanstveni svet že pripravljen sprejeti genetika. Začel se je njen zmagoslavni pohod. Veljavnost zakonov dedovanja po Mendelu (Mendelizacija) so preverjali na vedno več novih rastlinah in živalih in dobivali stalno potrditev. Vse izjeme od pravil so se hitro razvile v nove pojave splošne teorije dednosti.

Trenutno veljajo trije temeljni zakoni genetike, Mendelovi trije zakoni, so formulirani na naslednji način.

Mendlov prvi zakon. Izenačenost hibridov prve generacije. Vse značilnosti organizma so lahko v svoji dominantni ali recesivni manifestaciji, kar je odvisno od prisotnih alelov danega gena. Vsak organizem ima dva alela vsakega gena (2n kromosomov). Za manifestacijo dominantni alel ena njegova kopija je dovolj za manifestacijo recesivno- potrebujemo dva naenkrat. Torej, genotipi AA in Ahh grah proizvaja rdeče cvetove in samo genotip ahh daje belo. Torej, ko križamo rdeči grah z belim grahom:

AA x aa Aa

Kot rezultat križanja dobimo vse potomce prve generacije z rdečimi cvetovi. Vendar pa ni vse tako preprosto. Nekateri geni v nekaterih organizmih morda niso dominantni ali recesivni, vendar kodominanten. Kot rezultat takšnega križanja, na primer pri petuniji in kozmosu, bomo dobili celotno prvo generacijo z rožnatimi cvetovi - vmesno manifestacijo rdečih in belih alelov.

Mendelov drugi zakon. Razdelitev znakov v drugi generaciji v razmerju 3:1. Ko se heterozigotni hibridi prve generacije, ki nosijo dominantne in recesivne alele, samooprašijo, se v drugi generaciji znaki razdelijo v razmerju 3:1.

Mendelske križce lahko prikažete v naslednjem diagramu:

P: AA x aa F1: Aa x Aa F2: AA + Aa + Aa + aa

To pomeni, da ena rastlina F 2 nosi homozigoten dominantni genotip, dve imata heterozigoten genotip (vendar se dominantni alel pojavlja v fenotipu!), ena rastlina pa je homozigotna za recesivni alel. Posledica tega je fenotipska delitev lastnosti v razmerju 3:1, čeprav je genotipska delitev dejansko 1:2:1. V primeru kodominantne lastnosti je takšna delitev opazna na primer pri barvi cvetov pri petuniji: ena rastlina z rdečimi cvetovi, dve z rožnatimi in ena z belimi.

Mendlov tretji zakon. Zakon neodvisnega dedovanja različnih lastnosti

Za dihibridno križanje je Mendel vzel homozigotne rastline graha, ki so se razlikovale po dveh genih - barvi semena (rumena, zelena) in obliki semena (gladko, nagubano). Prevladujoče lastnosti - rumena barva (JAZ) in gladko obliko (R) semena Vsaka rastlina proizvede eno vrsto gamet glede na proučevane alele. Ko se gamete združijo, bodo vsi potomci enotni: II Rr.

Ko se gamete oblikujejo v hibridu, iz vsakega para alelnih genov pride v gameto le eden, zaradi naključnosti razhajanja očetovega in materinega kromosoma v prvi delitvi mejoze pa gen jaz lahko pridejo v isto gameto z genom R ali z genom r. Prav tako gen jaz je lahko v isti gameti z genom R ali z genom r. Zato hibrid proizvaja štiri vrste gameta: IR, Ir, iR, ir. Med oploditvijo se vsaka od štirih vrst gamet iz enega organizma naključno sreča s katero koli od gamet iz drugega organizma. Vse možne kombinacije moških in ženskih spolnih celic je mogoče zlahka ugotoviti z uporabo Punnettove rešetke, pri katerem so vodoravno izpisane gamete enega starša, navpično pa gamete drugega starša. V kvadratke so vpisani genotipi zigot, ki nastanejo pri zlitju gamet.

Preprosto je izračunati, da so potomci glede na fenotip razdeljeni v 4 skupine: 9 rumeno gladkih, 3 rumeno nagubane, 3 zelene gladke, 1 rumeno naguban, to je razmerje delitve 9: 3: 3: 1. opazili. Če upoštevamo rezultate cepitve za vsak par znakov posebej, se izkaže, da je razmerje med številom rumenih semen in številom zelenih ter razmerje med gladkimi semeni in nagubanimi za vsak par enako 3. :1. Tako se pri dihibridnem križanju vsak par znakov, ko se razdeli v potomce, obnaša enako kot pri monohibridnem križanju, torej neodvisno od drugega para znakov.

Med oploditvijo se gamete združijo po pravilih naključnih kombinacij, vendar z enako verjetnostjo za vsako. V nastalih zigotah nastanejo različne kombinacije genov.

Neodvisna porazdelitev genov v potomcih in pojav različnih kombinacij teh genov med dihibridnim križanjem je možna le, če se pari alelnih genov nahajajo v različnih parih homolognih kromosomov.

Tako je Mendelov tretji zakon formuliran takole: Pri križanju dveh homozigotnih osebkov, ki se med seboj razlikujeta v dveh ali več parih alternativnih lastnosti, se geni in njihove ustrezne lastnosti dedujejo neodvisno drug od drugega.

Recesivna letela. Mendel je dobil enaka številčna razmerja pri razdelitvi alelov številnih parov lastnosti. To je zlasti pomenilo enako preživetje osebkov vseh genotipov, vendar morda ni tako. Zgodi se, da homozigot za neko lastnost ne preživi. Na primer, rumena obarvanost pri miših je lahko posledica heterozigotnosti za Aguti yellow. Pri medsebojnem križanju takšnih heterozigotov bi pričakovali segregacijo za to lastnost v razmerju 3:1. Vendar je opaziti delitev 2:1, to je 2 rumena proti 1 belemu (recesivni homozigot).

A y a x A y a 1aa + 2A y a + 1A y A y -- zadnji genotip ne preživi.

Dokazano je, da dominantni (po barvi) homozigot ne preživi niti v embrionalni fazi. Ta alel je hkrati recesivna smrtnost(to je recesivna mutacija, ki vodi v smrt organizma).

Napol leteče. Mendelska segregacijska motnja se pogosto pojavi, ker so nekateri geni napol leteči-- sposobnost preživetja gamete ali zigote s takimi aleli se zmanjša za 10-50%, kar vodi do kršitve cepitve 3:1.

Vpliv zunanjega okolja. Izražanje nekaterih genov je lahko zelo odvisno od okoljskih razmer. Na primer, nekateri aleli se fenotipsko pojavijo le pri določeni temperaturi v določeni fazi razvoja organizma. To lahko vodi tudi do kršitev mendelske segregacije.

Modifikatorski geni in poligeni. Razen glavni gen, ki nadzoruje to lastnost, jih je lahko v genotipu več geni modifikatorji, ki spreminja izražanje glavnega gena. Nekatere lastnosti lahko določa ne en gen, temveč cel kompleks genov, od katerih vsak prispeva k manifestaciji lastnosti. Ta znak se običajno imenuje poligenski. Vse to moti tudi delitev 3:1.

dednost hibridno križanje Mendel

1. Dopolni povedi.
1. Bistvo hibridizacije kot metode genetskega raziskovanja je vkrižanje dveh organizmov.
2. Hibridizacija, pri kateri se preučuje dedovanje samo ene lastnosti, se imenuje monohibridno križanje.

2. Kako se imenuje lastnost, ki se pojavi pri hibridih prve generacije pri križanju čistih linij. Navedite primere takih lastnosti iz rezultatov Mendelovih poskusov z grahom.
Dominantna lastnost. Na primer, pri križanju graha z rumenimi in zelenimi semeni bodo hibridi prve generacije imeli tudi rumena semena, kar pomeni, da so rumena semena prevladujoča lastnost.

3. Opredelite homozigotne in heterozigotne organizme.
Homozigotni organizmi so organizmi, ki imajo na homolognih kromosomih dve enaki kopiji določenega gena.
Heterozigotni organizmi so organizmi, ki imajo na homolognih kromosomih dve različni obliki določenega gena (različne alele).

4. Podajte formulacijo prvega Mendlovega zakona.
Mendelov prvi zakon (zakon prevlade ali zakon enotnosti hibridov prve generacije) - pri križanju dveh homozigotnih organizmov, ki pripadata različnim čistim linijam in se med seboj razlikujeta v enem paru alternativnih manifestacij lastnosti, celotna prva generacija hibridov (F1) bodo enotni in bodo nosili manifestacijo lastnosti enega od staršev.

5. Dopolnite diagram, ki ponazarja prvi Mendlov zakon, s črkovno oznako značilnosti.

6. Razkrijte bistvo pojava nepopolne prevlade.
Navedite primere.
Nepopolna dominanca - heterozigoti imajo vmesne lastnosti med recesivnimi in dominantnimi homozigoti. Primeri: Pri križanju čistih linij snapdragonov z vijoličnimi in belimi cvetovi imajo posamezniki prve generacije rožnate cvetove.

7. Dokončaj stavek.
Ločevanje je pojav, pri katerem križanje heterozigotnih osebkov vodi do nastanka potomcev, od katerih imajo nekateri prevladujočo lastnost, nekateri pa recesivno.

8. Podajte formulacijo Mendlovega drugega zakona.
Mendelov drugi zakon (zakon segregacije) - ko dva heterozigotna potomca prve generacije križamo med seboj, v drugi generaciji opazimo segregacijo v določenem številčnem razmerju: po fenotipu 3:1, po genotipu 1:2:1. .

9. Odgovorite, pod kakšnim tipom dominance pride do sovpadanja cepitve v fenotipu in genotipu pri hibridih druge generacije, če gre za križanje čistih linij.
Podvržen nepopolni prevladi.

10. Podajte formulacijo zakona o čistosti gamete.
Zakon čistosti gamete: vsaka gameta vsebuje samo en alel iz para alelov danega gena starševskega posameznika.

11. Opredeli dihibridno križanje.
Dihibridno križanje je križanje organizmov, ki se razlikujejo po dveh parih alternativnih lastnosti, kot sta barva cvetov (bela ali obarvana) in oblika semena (gladko ali nagubano).

12. Podajte formulacijo tretjega Mendlovega zakona.
Tretji Mendelov zakon (zakon neodvisnega dedovanja) - pri križanju dveh osebkov, ki se med seboj razlikujeta v dveh (ali več) parih alternativnih lastnosti, se geni in njim pripadajoče lastnosti dedujejo neodvisno drug od drugega in se kombinirajo v vseh možnih kombinacijah (kot pri monohibridnem križanju).

13. Zapišite rezultate križanja rastlin graha s pomočjo Punnettove mreže. Jasno pokažite (na primer z barvnimi svinčniki), da je fenotipska segregacija pri potomcih 9:3:3:1.
A – rdeče rože
a – beli cvetovi
B – dolga stebla
c – kratka stebla
P genotip: AaBv × AaBv
Fenotip: rdeča dolga × rdeča dolga

14. Z rezultati naloge 13 pokažite, da se pri dihibridnem križanju vsak par lastnosti v potomcih razdeli v razmerju 3:1, tako kot pri monohibridnem križanju, tj. dedujejo neodvisno od drugega para lastnosti. Izpolni tabelo.

15. Dopolni trditev.
Mendlov tretji zakon lahko upravičeno imenujemo zakon neodvisnega dedovanja.

16. Dopolni povedi.
1. Genetska metoda, ki se uporablja za odgovor na vprašanje, ali je določen organizem s prevladujočim fenotipom homozigoten ali heterozigoten, se imenuje testno križanje.
2. V tem primeru je preučevani organizem križan z organizmom, ki ima genotip, ki je homozigoten za recesivni alel in ima recesivni fenotip.
3. Če je preučevani organizem homozigoten, bodo potomci iz tega križanja enotni in ne bo prišlo do ločevanja.
4. Če je organizem, ki ga proučujemo, heterozigoten, bo prišlo do delitve fenotipa 1:1.

17. Pojasnite, zakaj so G. Mendel in drugi znanstveniki pri izvajanju genetskih raziskav uporabili veliko število organizmov in svoje poskuse večkrat ponovili.
Mendel in drugi znanstveniki so za analizo podatkov uporabili natančne kvantitativne metode. Na podlagi poznavanja teorije verjetnosti je bilo treba analizirati veliko število križanj, da bi odpravili vlogo naključnih odstopanj.