Законы наследования законы менделя

Законы Менделя. Основы генетики

Грегор Мендель - австрийский ботаник, изучивший и описавший закономерность наследования признаков. Законы Менделя - это основа генетики, по сей день играющие важную роль в изучении влияния наследственности и передачи наследственных признаков.

В своих экспериментах ученый скрещивал различные виды гороха, отличающиеся по одному альтернативному признаку: оттенок цветов, гладкие-морщинистые горошины, высота стебля. Кроме того, отличительной особенностью опытов Менделя стало использование так называемых чистых линий, т.е. потомства, получившегося от самоопыления родительского растения. Законы Менделя, формулировка и краткое описание будут рассмотрены ниже.

Многие годы изучая и скрупулезно подготавливая эксперимент с горохом: специальными мешочками ограждая цветки от внешнего опыления, австрийский ученый достиг невероятных на тот момент результатов. Тщательный и длительный анализ полученных данных позволил вывести исследователю законы наследственности, которые позже получили название Законы Менделя.

Прежде чем приступить к описанию законов, следует ввести несколько понятий, необходимых для понимания данного текста:

Доминантный ген - ген, признак которого проявлен в организме. Обозначается заглавной буквой: A, B. При скрещивании такой признак считается условно более сильным, т.е. он всегда проявится в случае, если второе родительское растение будет иметь условно менее слабые признаки. Что и доказывают законы Менделя.

Рецессивный ген - ген в фенотипе не проявлен, хотя присутствует в генотипе. Обозначается прописной буквой a,b.

Гетерозиготный - гибрид, в чьем генотипе (наборе генов) есть и доминантный, и рецессивный ген некоторого признака. (Aa или Bb)

Гомозиготный - гибрид, обладающий исключительно доминантными или только рецессивными генами, отвечающими за некий признак. (AA или bb)

Ниже будут рассмотрены Законы Менделя, кратко сформулированные.

Первый закон Менделя, также известный, как закон единообразия гибридов, можно сформулировать следующим образом: первое поколение гибридов, получившихся от скрещивания чистых линий отцовских и материнских растений, не имеет фенотипических (т.е. внешних) различий по изучаемому признаку. Иными словами, все дочерние растения имеют одинаковый оттенок цветков, высоту стебля, гладкость или шероховатость горошин. Более того, проявленный признак фенотипически в точности соответствует исходному признаку одного из родителей.

Второй закон Менделя или закон расщепления гласит: потомство от гетерозиготных гибридов первого поколения при самоопылении или родственном скрещивании имеет как рецессивные, так и доминантные признаки. Причем расщепление происходит по следующему принципу: 75 - растения с доминантным признаком, остальные 25 - с рецессивным. Проще говоря, если родительские растения имели красные цветки (доминантный признак) и желтые цветки (рецессивный признак), то дочерние растения на 3/4 будут иметь красные цветки, а остальные - желтые.

Третий и последний закон Менделя, который еще называют закон независимого наследования признаков, в общих чертах означает следующее: при скрещивании гомозиготных растений, обладающих 2 и более разными признаками (то есть, например, высокое растение с красными цветками(AABB) и низкое растение с желтыми цветками(aabb), изучаемые признаки (высота стебля и оттенок цветков) наследуются независимо. Иными словами, результатом скрещивания могут стать высокие растения с желтыми цветками (Aabb) или низкие с красными(aaBb).

Законы Менделя, открытые еще в середине 19 века, много позже получили признание. На их основе была построена вся современная генетика, а вслед за ней - селекция. Кроме того, законы Менделя являются подтверждением великого разнообразия существующих ныне видов.

Наследственные законы Менделя

Усовершенствование устройства микроскопа в первой половине XIX века дало существенный толчок к дальнейшему развитию в изучении микробиологии. В течение нескольких десятилетий в этой области был совершен огромный скачок. В частности, было обнаружено, что клеточные ядра принимают самое непосредственное участие в ее делении, а так же тот факт, что клетки организмов одного и того же вида имеют одинаковый набор хромосом. Это привело к появлению первых научных представлений о генетической непрерывности и наследственности.

Законы Менделя, кратко

Австрийский ботаник и биолог Георг Мендель сегодня по праву считается основателем всей современной генетики. Законы Менделя были выведены вследствие опытов с горохом. Исследователь много лет скрещивал растения, экспериментируя с наследственными качествами. Его работа не имела какой-то сложной методологии, однако была весьма длительной и кропотливой, вследствие чего и были сформулированы известнейшие законы Менделя. Он тщательно следил за тем, чтобы растения гороха с определенными качествами скрещивались в необходимом ему порядке (работая с двумя сортами &ndash, высокорослым и низкорослым), что дало ему возможность через несколько поколений проследить за результатами.

Оказалось, что в первом поколении все дочерние растения были исключительно высокими, а следующие, вопреки ожиданиям, имели в своем составе лишь три четверти высокорослых. Для объяснения этих результатов и были постулированы знаменитые законы Менделя. Формулировка с объяснениями приведена ниже по тексту. Их в середине XIX века было выведено три.

  1. Закон единообразия гибридных форм в первом поколении утверждает, что уже первое потомство после скрещивания устойчивых форм, которые различаются лишь по одному признаку, будет иметь по этому признаку одинаковый фенотип. Вместе с тем, все гибридные формы могут иметь фенотип только одного из родителей. Мендель назвал это полным доминированием. Впрочем, в дальнейшем обнаружилось, что гибриды в первом поколении могут проявлять признаки и обоих родителей. Такой вариант был назван кодоминированием.
  2. В соответствии со вторым законом, или законом расщепления, при скрещивании каких-либо двух гетерозиготных наследников первого поколения между собой, в следующем &ndash, втором &ndash, поколении будет наблюдаться расщепление признаков в определенном отношении, которое можно предсказать: по генотипу &ndash, 25:50:25, по фенотипу &ndash, 75:25. В данном случае законы Менделя вскрыли такое явление: потомство может нести в своем коде и доминантные, и рецессивные гены, несмотря на то, что последние никак не проявлялись в родительских формах. Это и было названо расщеплением, то есть распределением признаков среди потомков в определенном соотношении.
  3. Закон независимости наследования. Он гласит, что в результате скрещивания двух особей, которые отличаются между собой минимум по двум парам каких-либо альтернативных признаков, все гены и признаки, соответствующие им, будут наследоваться независимо друг от друга, а позже будут комбинироваться во всевозможных сочетаниях.

Третий закон Менделя (закон независимого наследования)

Дальнейшие свои опыты Мендель немного усложнил. Теперь, вместо статистики наследования одно­,го признака, он начал изучать, как наследуются два независимых признака, выбрав первым признаком хорошо известную окрас­,ку горошин, а в качестве второго &mdash, форму горошин, которая бывает или гладкой (доминантный признак), или морщинистой (рецессивный признак). Такое скрещивание, при постановке кото­,рого изучают закономерности наследования двух признаков, как вы помните, называется дигибридным.

Скрестив чистые линии доминантной и рецессивной форм, Мендель получил в первом поколении в полном соответствии с законом единообразия гибридов первого поколения растения с семенами доминантного типа: все горошины были жёлтые гладкие.

Скрещивание гибридов первого поколения между собой дало очень интересный и неожиданный результат (рис. 32): горошины полученных растений имели четыре фенотипа, которые распределялись в соотношении: 9 частей гладких жёлтых горошин (полностью доминантный фенотип), 3 части гладких зелёных горошин (по одному признаку доминантный, по вто­,рому &mdash, рецессивный), 3 части морщинистых жёлтых горошин (также по одному признаку доминантный, по второму &mdash, рецессивный) и 1 часть морщинистых зелёных горошин (полностью рецессивный фенотип).

Рассмотрим генетические аспекты скрещивания этих растений с помо­,щью решётки Пеннета, обозначив ген, ответственный за окраску горо­,шин, буквой А, а ген, ответственный за их форму, &mdash, буквой В. Родитель­,ские формы &mdash, чистые линии по двум признакам: жёлтые гладкие (ААВВ) и зелёные морщинистые (аавв). При опылении растения с жёлтыми глад­,кими бобами пыльцой растений с зелёными морщинистыми бобами будут образовываться следующие гаметы: гаметы матери АВ и гаметы отца ав.

Составляем решётку Пеннета для первого поколения (табл. 1), соглас­,но которой все особи в поколении F1 имеют генотип АаВв и доминантный фенотип жёлтый гладкий.

Таблица 1. Генотипы и фенотипы потомков в первом поколении дигибридного скрещивания

При втором скрещивании у материнского организма уже будет четыре гаметы (АВ, Ab, аВ, ab) и такие же гаметы (АВ, Ab, аВ, ab) &mdash, у отцовского. Составляем решётку Пеннета (табл. 2).

Таблица 2. Генотипы и фенотипы потомков во втором поколении дигибридного скрещивания Материал с сайта http://worldofschool.ru

Как ни странно, но у гибридов второго поколения появились новые формы горошин, которых не было ни у родительских организмов, ни у «,прародите­,лей»,: зелёные гладкие и жёлтые морщинистые горошины. Из такого, казалось бы, простого наблюдения Мендель сделал гениальный вывод: разные признаки наследуются независимо друг от друга и могут создавать новые комбинации признаков у потомства. Это и есть третий закон Менделя, или закон независимого наследования: каждая пара Признаков наследуется независимо от других пар.

Таким образом, если рассматривать у полученных гибридов наследова­,ние каждого признака отдельно, то получим соотношение гладких и морщинистых горошин 12:4, жёлтых и зелёных тоже 12:4. Сократим эти числа на 3 и получим всё то же соотношение 3:1, что и для гибридов второго поколения при моногибридном скрещивании. Таким образом, при дигибридном скрещивании во втором поколении образуется 9 генотипов и 4 фенотипа.

Законы Менделя.

1. Моногибридное. Наблюдение ведется только по одному признаку, т.е. отслеживаются аллели одного гена.

2. Дигибридное. Наблюдение ведется по двум признакам, те.е отслеживаются аллели двух генов.

Р родители, F потомство, число указывает на порядковый номер поколения, F1, F2.

Х значок скрещивания, мужские особи, женские особи, А, а, В, в, С, с отдельно взятые наследственные признаки. А, В, С доминантные аллели гена, а, в, с рецессивные аллели гена. Аа генотип, гетерозигота, аа рецессивная гомозигота, АА доминантная гомозигота.

Моногибридное скрещивание.

Классическим примером моногибридного скрещивания является скрещивание сортов гороха с желтыми и зелеными семенами: все потомки имели желтые семена. Мендель пришел к выводу, что у гибрида первого поколения из каждой пары альтернативных признаков проявляется только один доминантный, а второй рецессивный не развивается, как бы исчезает.

Р АА * аа родители (чистые линии)

А, а гаметы родителей

Аа первое поколение гибридов

Эта закономерность была названа законом единообразия гибридов первого поколения или законом доминирования. Это первый закон Менделя: при скрещивании двух организмов, относящихся к разным чистым линиям (двух гомозиготных организмов), отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных признаков, все первое поколение гибридов (F1) окажется единообразным и будет нести признак одного из родителей.

Второй закон Менделя

Семена гибридов первого поколения использовались Менделем для получения вроторого гибридного поколения. При скрещивании происходит расщепление признаков в определенном числовом отношении. Часть гибридов несет доминантный признак, часть рецессивный.

F1 Аа * Аа А, а, А, а F2 АА (0,25), Аа (0,25), Аа (0,25), аа (0,25)

В потомстве происходит расщепление признаков в соотношении 3:1.

Для объяснения явлений доминирования и расщепления Мендель предложил ипотезу чистоты гамет: наследственные факторы при образовании гибридов не смешиваются, а сохраняются в неизменном виде.

Второй закон Менделя можно сформулировать: при скрещивании двух потомков первого поколения между собой (двух гетерозиготных особей) во втором поколении наблюдается расщепление в определенном числовом соотношении: по фенотипу 3:1, по генотипу 1:2:1.

Третий закон Менделя: при дигибридном скрещивании у гибридов второго поколения каждая пара контрастных признаков наследуется независимо от других и дает с ними разные сочетания. Закон справедлив лишь в тех случаях, когда анализируемые признаки не сцеплены друг с другом, т.е. находятся в негомологичных хромосомах.

Рассмотрим опыт Менделя, в котором он изучал независимое наследование признаков у гороха. Одно из скрещиваемых растений имело гладкие, желтые семена, а другое морщинистые и зеленые. В первом поколении гибридов растения имели гладкие и желтые семена. Во втором поколении произошло расщепление по фенотипу 9:3:3:1.

Третий закон Менделя формулируется так: расщепление по каждой паре генов идет независимо от других пар генов.

Науколандия

Статьи по естественным наукам и математике

Три закона Менделя

Грегор Мендель в XIX веке, проводя исследования на горохе посевном, выявил три основные закономерности наследования признаков, которые носят название трех законов Менделя. Первые два закона касаются моногибридного скрещивания (когда берут родительские формы, отличающиеся только по одному признаку), третий закон был выявлен при дигибридном скрещивании (родительские формы исследуются по двум разным признакам).

Первый закон Менделя. Закон единообразия гибридов первого поколения

Мендель взял для скрещивания растения гороха, отличающиеся по одному признаку (например, по окраске семян). Одни имели желтые семена, другие - зеленые. После перекрестного опыления получаются гибриды первого поколения (F1). Все они имели желтый цвет семян, т. е. были единообразны. Фенотипический признак, определяющий зеленый цвет семян, исчез.

Второй закон Менделя. Закон расщепления

Мендель посадил гибриды первого поколения гороха (которые все были желтыми) и позволил им самоопыляться. В итоге были получены семена, представляющие собой гибриды второго поколения (F2). Среди них уже встречались не только желтые, но и зеленые семена, т. е. произошло расщепление. При этом отношение желтых к зеленым семенам было 3 : 1.

Появление зеленых семян во втором поколении доказывало то, что этот признак не исчезал или растворялся у гибридов первого поколения, а существовал в дискретном состоянии, но просто был подавлен. В науку были введены понятия о доминантном и рецессивном аллеле гена (Мендель называл их по-другому). Доминантный аллель подавляет рецессивный.

У чистой линии желтого гороха два доминантных аллеля AA. У чистой линии зеленого гороха два рецессивных аллеля aa. При мейозе в каждую гамету попадает только один аллель. Таким образом, горох с желтыми семенами образует только гаметы, содержащие аллель A. Горох с зелеными семенами образует гаметы, содержащие аллель a. При скрещивании они дают гибриды Aa (первое поколение). Поскольку доминантный аллель в данном случае полностью подавляет рецессивный, то и наблюдался желтый цвет семян у всех гибридов первого поколения.

Гибриды первого поколения уже дают гаметы A и a. При самоопылении, случайно комбинируясь между собой, они образуют генотипы AA, Aa, aa. Причем гетерозиготный генотип Aa будет встречаться в два раза чаще (так как Aa и aA), чем каждый гомозиготный (AA и aa). Таким образом получаем 1AA : 2Aa : 1aa. Поскольку Aa дает желтый цвет семян как и AA, то выходит, что на 3 желтых приходится 1 зеленый.

Третий закон Менделя. Закон независимого наследования разных признаков

Мендель провел дигибридное скрещивание, т. е. взял для скрещивания растения гороха, отличающиеся по двум признакам (например, по цвету и морщинистости семян). Одна чистая линия гороха имела желтые и гладкие семена, а вторая зеленые и морщинистые. Все их гибриды первого поколения имели желтые и гладкие семена.

Во втором поколении ожидаемо произошло расщепление (у части семян проявился зеленый цвет и морщинистость). Однако при этом наблюдались растения не только с желтыми гладкими и зелеными морщинистыми семенами, но и с желтыми морщинистыми, а также зелеными гладкими. Другими словами, произошла перекомбинация признаков, говорящая о том, что наследование цвета и формы семян происходит независимо друг от друга.

Действительно, если гены цвета семян находится в одной паре гомологичных хромосом, а гены, определяющие форму, в другой, то при мейозе они могут независимо друг от друга комбинироваться. В результате гаметы могут содержать как аллели желтого цвета и гладкой формы (AB), так и желтого цвета и морщинистой формы (Ab), а также зеленой гладкой (aB) и зеленой морщинистой (ab). При комбинации гамет между собой с разной вероятностью образуется девять типов гибридов второго поколения: AABB, AABb, AaBB, AaBb, AAbb, Aabb, aaBB, aaBb, aabb. При этом по фенотипу будет наблюдаться расщепление на четыре типа в отношении 9 (желтых гладких) : 3 (желтых морщинистых) : 3 (зеленых гладких) : 1 (зеленых морщинистых). Для наглядности и подробного анализа строят решетку Пеннета.

Законы Менделя

Аналогичные результаты были обнаружены и в опытах, в которых во внимание брались другие признаки. Так, при скрещивании растений с гладкими и морщинистым семенами все потомство имело гладкие семена. При скрещивании растений с пурпурными и белыми цветками у всех гибридов оказались лишь пурпурные лепестки цветков и т. д.

Обнаруженная закономерность получила название первый закон Менделя, или закон единообразия гибридов первого поколения. Состояние (аллель) признака, проявляющегося в первом поколении, получило название доминантного, а состояние (аллель), которое в первом поколении гибридов не проявляется, называется рецессивным. «,Задатки», признаков (по современной терминологии - гены) Г. Мендель предложил обозначать буквами латинского алфавита. Состояния, принадлежащие к одной паре признаков, обозначают одной и той же буквой, но доминантный аллель - большой, а рецессивный - маленькой.

Согласно этому закону и используя современную терминологию, можно сделать следующие выводы:

б) при созревании гамет у гибридов образуется примерно одинаковое число гамет с доминантными и рецессивными аллелями,

При скрещивании двух гетерозигот (Аа), в каждой из которых образуется два типа гамет (половина с доминантными аллелями - А, половина - с рецессивными - а), необходимо ожидать четыре возможных сочетания. Яйцеклетка с аллелью А может быть оплодотворена с одинаковой долей вероятности как сперматозоидом с аллелью А, так и сперматозоидом с аллелью а, и яйцеклетка с аллелью а - сперматозоидом или с аллелью А, или аллелью а. В резульатате получаются зиготы АА, Аа, Аа, аа или АА, 2Аа, аа.

По внешнему виду (фенотипу) особи АА и Аа не отличаются, поэтому расщепление выходит в соотношении 3:1. По генотипу особи распределяются в соотношении 1АА:2Аа:аа. Понятно, что если от каждой группы особей второго поколения получать потомство только самоопылением, то первая (АА) и последняя (аа) группы (они гомозиготные) будут давать только однообразное потомство (без расщепления), а гетерозиготные (Аа) формы будут давать расщепление в соотношении 3:1.

Таким образом, второй закон Менделя, или закон расщепления, формулируется так: при скрещивании двух гибридов первого поколения, которые анализируются по одной альтернативной паре состояний признака, в потомстве наблюдается расщепление по фенотипу в соотношении 3:1 и по генотипу в соотношении 1:2:1.

Третий закон Менделя формулируется следующим образом: при скрещивании гомозиготных особей, отличающихся по двум (или более) признаках, во втором поколении наблюдаются независимое наследование и комбинирование состояний признаков, если гены, которые их определяют, расположенные в разных парах хромосом. Это возможно потому, что во время мейоза распределение (комбинирования) хромосом в половых клетках при их созревании идет независимо и может привести к появлению потомства с комбинацией признаков, отличных от родительских и прародительский особей.

Для записи скрещиваний нередко используют специальные решетки, которые предложил английский генетик Пеннет (решетка Пеннета). Ими удобно пользоваться при анализе полигибридних скрещиваний. Принцип построения решетки состоит в том, что сверху по горизонтали записывают гаметы отцовской особи, слева по вертикали - гаметы материнской особи, в местах пересечения - вероятные генотипы потомства.

Понравилась статья? Поделить с друзьями: