Огляд законів генетики, відкритих Г. Менделем

Використовуючи гибридологический метод дослідження, Г. Мендель відкрив закони незалежного успадкування ознак. Ці закони були відкриті при вивченні закономірностей успадкування у рослин гороху, при цьому застосовувалося моногибридное і дигибридное схрещування.

1. Перший закон Менделя – закон одноманітності всіх особин першого покоління для будь-якого виду схрещування (як моно-, так і полигибридного схрещування): при будь-якому схрещуванні всі особини першого покоління (F1) характеризуються однаковим фенотипом по схрещували ознакою.
Цей фенотип визначається або домінантною ознакою, або виникають проміжні ознаки, або з’являються нові ознаки, як результат взаємодії генів. Так, при схрещуванні гороху з жовтими і зеленими насінням в першому поколінні всі рослини мають жовті насіння (домінантно-рецесивний характер успадкування). При схрещуванні фіалки Нічна красуня з білими і червоним кольорами всі рослини першого покоління мають рожеві квіти (проміжний характер успадкування).

Для схрещування беруть гомозиготні організми. Наприклад, материнський організм має гени жовтого кольору насіння (позначимо АА), а батьківський – гени зеленого кольору насіння (позначимо аа). Тоді гамети матері (яйцеклітини) містять по одному гену жовтого кольору насіння (А) і гамети батька (спермії) – по одному гену зеленого кольору насіння (а). При заплідненні утворюється гетерозигота, що містить гени розглянутих вище альтернативних ознак; позначається Аа. Так як в даному випадку спостерігається домінантно-рецесивний характер успадкування ознак, всі особини першого покоління (F1) мають насіння жовтого кольору, тобто характеризуються однаковим фенотипом за цією ознакою.
У разі рівноцінного характеру взаємодії генів спостерігається проміжний характер успадкування. У цьому випадку в теж виникають гетерозиготні організми (позначені А1А2) з однаковим фенотипом по конкретному ознакою. Так, при схрещуванні фіалки Нічна красуня з білими і червоними квітами в F1 всі рослини мають рожеві квіти.

2. Другий закон Менделя – закон розщеплення ознак (закон моногибридного схрещування) – іноді його називають правилом розщеплення ознак. Цей закон справедливий для моногибридного схрещування і проявляється при схрещуванні різних особин, отриманих при моногібрідномсхрещуванні у другому поколінні (F2): при схрещуванні особин першого покоління, отриманого після моногибридного схрещування, у потомства спостерігається розщеплення ознак у певному кількісному відношенні, яке для домінантно-рецесивного спадкування становить 3:1, а для проміжного успадкування 1:2:1 (цифра 2 означає, що гібриди відносяться до особин з проміжним ознакою).
Розглянемо приклади.

1. Схрещуючи рослини гороху з гладкими насінням (F1 отримане після схрещування рослин з гладкими і зморшкуватими насінням), отримуємо друге покоління (F2), при цьому 3/4 потомства мають гладкі насіння, а 1/4 – зморшкуваті.

Це явище можна пояснити так. Рослини першого покоління гетерозіготни (позначимо їх Аа). Вони дають два види гамет (позначимо їх А і а). Ці гамети характерні і для батьківського, і для материнського організмів. При реалізації процесів запліднення можливі чотири поєднання (в них на першому місці стоїть ген, отриманий від організму матері, його виділимо): АА, Аа, аА і аа. Поєднання АА відповідає гомозигот за домінантним ознакою (гладкі насіння); поєднання Аа і аА відповідають гетерозиготі (гладкі насіння), а останнє поєднання аа гомозиготних по рецесивним ознакою. Таким чином, у другому поколінні виникають три різних генотипу за цією ознакою і їм відповідає тільки два фенотипу.

2. Схрещуючи рослини фіалки з рожевими квітками (F1), отримуємо F2, в якому 1/4 частина потомства має білі квіти, 1/4 частина – червоні, а половина потомства (2/4) – рожеві. Пояснення цього явища таке ж, як і для прикладу 1, але тут спостерігаємо різницю – трьом генотипам за цією ознакою (А1A1, А1А2 і А2А1; А2А2) відповідають три фенотипу (білий, рожевий і червоний квітки).
3. Третій закон Менделя – закон полигибридного схрещування або закон незалежного розщеплення ознак.

Цей закон проявляється в другому поколінні при дигибридном і полигибридном (три-, тетра-та ін) схрещуванні: при схрещуванні особин першого покоління, отриманого при схрещуванні по дігібрідного (полигибридном) типу, в потомстві (у другому поколінні) відбувається розщеплення ознак (для домінантно-рецесивного характеру успадкування) в кількісному відношенні, виражається формулою (3 + 1) n, де n = 2, 3, 4 і т. д.

Для цитологічного пояснення зручно застосовувати решітку Пеннета. Проаналізуємо відомості, наведені на малюнку. Спочатку схрещували рослини виду горох звичайний з жовтими і гладкими насінням (ген жовтого кольору насіння позначимо А, а гладкою форми – В) з рослинами, у яких були зелені зморшкуваті насіння (ген зеленого кольору насіння позначимо а, ген зморшкуватою форми – b). Всі отримані рослини першого покоління гетерозіготни і мають жовті гладкі насіння (домінантно-рецесивне спадкування, при якому гени жовтого кольору і гладкою поверхні насіння домінують над генами зеленого кольору і зморшкуватою форми). Назвіть закон, що проявився в даному випадку.
Після схрещування рослин першого покоління отримали F2 – друге покоління, у яких спостерігаємо закон незалежного розщеплення ознак: 1/16 частина всіх рослин має зелені зморшкуваті насіння, 3/16 – зелені і гладкі; 3/16 – жовті і зморшкуваті, а решта (9 / 16) – жовті і гладкі. Отже, при дигибридном схрещуванні спостерігається поява в F2 чотирьох фенотипів (за даними ознаками).

При дигибридном схрещуванні кожна рослина утворює чотири види гамет, а для двох батьків ці гамети можуть дати 16 поєднань. У результаті виходить, що 1/16 частина покоління є гомозиготною по рецесивним і стільки ж – за домінантним ознаками, а всі інші особини гетерозіготни хоча б за однією ознакою; абсолютно гетерозиготних (за двома ознаками) тільки 4/16 частини покоління.
Підрахунок показує, що чотирьом фенотипам при дигибридном схрещуванні відповідає дев’ять фенотипів (зробіть цей підрахунок самостійно).

Необхідно відзначити, що третій закон Менделя справедливий, якщо гени, які відають даними ознаками, знаходяться в різних парах хромосом; так, ген забарвлення насіння розташовується в одній парі гомологічних хромосом, а ген, що визначає форму насіння, – в іншій.
Ймовірно, існують випадки, коли гени, які відають тими чи іншими ознаками, містяться в одній парі хромосом. Для таких варіацій закони Менделя (крім першого) не застосовні. Ці випадки підкоряються закону Моргана.

ПОДІЛИТИСЯ: