1. Моя освіта – реферати, конспекти, доповіді
  2. Біологія
  3. Другий закон Грегора Менделя — формулювання і сутність

Другий закон Грегора Менделя — формулювання і сутність

Історія природничих наук знає приклади, коли зроблені відкриття ставали фундаментом для майбутніх досліджень у певних галузях науки. На постулатах Евкліда базуються обчислення в елементарній геометрії. На ньютонівському законі всесвітнього тяжіння сформувалася класична фізика.

У біології множинність видів залежить від принципів передачі дітям спадкових ознак батьків. Різноманітність потомства пояснює другий закон Менделя.

Натураліст і монах

У 1822 році у Розіни і Антона Мендель народився хлопчик. Дитина з’явилася на світ 20 липня, а хрещення, на якому новонародженого нарекли Йоганном, відбулося через два дні. Сімейство проживало в невеликому поселенні Хейнцендорф, яке в той час належало Австрійській імперії, а нині розташоване в Моравскосілезькому краї Чеської Республіки. Жителі міста займалися сільським господарством.

З юного віку хлопчикові доводилося працювати помічником садівника, щоб допомогти батькам звести кінці з кінцями. Крім сина, в сім’ї Менделів росли ще дві дочки. Особливо теплі стосунки пов’язували Йоганна з молодшою сестрою. Згодом Терезія пожертвує приданим, щоб оплатити навчання брата. Майбутній дослідник не залишиться в боргу. Він допоможе племінникам стати докторами.

Початкову освіту підліток отримав у школі Хейнцендорфа. Потім відвідував класи чернечого ордена піаристів, які займалися вихованням дітей в дусі християнства. Поки знання надавалися даром. З 1834 року після вступу до гімназії міста Опава за навчання доводилося платити. У 1840 році Менделя зараховують на факультет філософії в університет Оломоуца.

Уже в шкільному віці проявилася хворобливість Йоганна. Емоційний підліток в складних ситуаціях відчував стрес, починалася депресія, нерідко приводила до невротичних непритомності. Вкрай важко юнак переживав, коли батька придавило деревом на лісоповалі. Скрутне фінансове становище, що змушувало брати учнів, також негативно позначалося на здоров’ї студента університету.

У 1843 році Мендель звертається до настоятеля монастиря августинців у місті Брно. Життя в абатстві святого Фоми звільняла від думок, де заробити гроші на прожиток і житло. Йоганн стає ченцем. При постриженні послушника нарікають Грегором. Одночасно молода людина вступає до богословського інституту.

Через чотири роки відбувається висвячення Менделя в сан священика. Перше пастирське служіння закінчилося сумно. В обов’язки Отця Грегора входило духовне опікування хворих в госпіталі Святої Анни. Спостереження за стражданнями пацієнтів призводить до важкого нервового розладу. Настоятель монастиря встановлює інший послух. Молодому пресвітеру доручається догляд за городом і садом в обителі.

Самостійно вивчивши грецьку мову, латинь і математику, Мендель починає викладати предмети в гімназії. У 1851 році для атестації вчитель направлений до Віденського університету для проходження дворічного курсу. Але диплом вчителя священик не отримав. Завадили незадовільні оцінки на іспитах з біології та геології. Проте в 1853 році Йоганн починає вести заняття з природознавства і фізики в брюннському реальному училищі.

Наступного року прелат абатства виділяє батькові Грегору ділянку землі довжиною 35 м і шириною 7 м.на такому городі Мендель проводитиме ботанічні досліди. Взимку 1854 року дослідник замовив у різних постачальників 34 сорти гороху, з яких тільки 22 стануть об’єктом вивчення. Два роки пішло на перевірку посадкового матеріалу і підготовку плану і методології експерименту.

Сім років з 1856 року Мендель спостерігає за зміною спадковості, вирощуючи горох. Підсумком роботи стала доповідь, зроблена в брюннском суспільстві натуралістів в 1865 році.

У грудні наступного року наукова праця була опублікована.

У 1868 році отець Грегор обирається абатом монастиря святого Томаша в Брно. Більшу частину часу пастор присвячує церковним справам. Вчений припиняє дослідницьку діяльність, тим більше що погіршується зір. Помер Грегор Йоганн Мендель від пневмонії 6 січня в 1884 році.

Горошини Менделя

Робота над вивченням зміни спадкових ознак проводилася з приголомшливою скрупульозністю. Експериментуючи з горохом, дослідник завів паспорт на кожну рослину. У картці фіксувалися результати спостережень.

У підсумку з’явилася картотека, що містила 10 тис. формулярів.

Відомості, які враховувалися під час дослідів:

  • Дата вирощування батьківського куща.
  • Забарвлення квітки.
  • Номер рослини, від якого взята пилок для запилення.
  • Опис горошин в дозрілих бобах.

Термінологія генетики

У будь-якій науковій дисципліні обов’язково використовуються специфічні слова і вирази. Щоб стало зрозуміло, в чому сутність другого закону Менделя, потрібно розібратися з термінами і вивчити визначення біологічних об’єктів і процесів.

Ген є структурним і функціональним елементом хромосоми, яка складається з однієї довгої молекули ДНК. Безліч генів, які зібрані в хромосомі, лінійною групою, відповідає за збереження спадкових ознак живого організму. Плоїдність вказує на кількість однакових хромосом в ядрі клітини. Так, диплоїдні клітини містять дві копії кожної хромосомної молекули ДНК.

Конкретний ген здатний приймати різні форми, які залежать від його компонентів, іменованих алелями. Алелі створюють варіації певної характеристики організму, закодованої в гені. Якщо ген має в своєму розпорядженні парою ідентичних алелей, то це означає, що мова йде про гомозиготному організмі. В іншому випадку мається на увазі гетерозиготний індивід.

У гетерозиготних особин алель, ознаки якої проявляються в наступному поколінні, називається домінантною. Атрибути рецесивної алелі не отримують зовнішнього прояву в майбутньому живому організмі. На схемах, що відображають процедуру схрещування, домінування позначається великою літерою, А рецесивність — рядкової.

Гаметами називають репродуктивні клітини, що володіють одинарним набором хромосом і беруть участь в розмноженні. Гамети утворюються в результаті мейозу, або редукційного поділу статевих клітин. В процесі запліднення дві гамети — по одній від кожного з батьків-з’єднуються. Породжується зигота. Це-диплоїдне утворення, здатне зароджувати нові клітини з аналогічною генною структурою.

Генотипом називається сукупна безліч генів, характерне для цього індивіда. Фенотипом визначаються особливості будови і форми життєдіяльності організму, обумовлені впливом на генотип навколишнього середовища.

Мінливість фенотипу залежить від кількості факторів, що впливають і від сприйнятливості особини до зовнішнього впливу.

Закон розщеплення ознак

Ботанічні досліди Мендель проводив на горосі Городньому. Вибір невипадковий. Дають множинне потомство кущі, яким для розвитку потрібно короткий період, дозволяють отримати кілька врожаїв за один сезон. Численні сорти чітко розрізняються за спадковими ознаками. Рослина є самозапильних, що допускає проводити штучне схрещування. Для ботанічних дослідів вчений відбирав так звані чисті лінії. Це сорти, які мають і зберігають характерні ознаки з покоління в покоління.

Сім альтернативних ознак рослини, які Мендель порівнював при схрещуванні сортів гороху:

  • колір горошин (зелені або жовті);
  • конфігурація насіння (зморщені або гладкі);
  • забарвлення квітки (білі або пурпурні);
  • розташування квітки на стеблі (в пазусі або нагорі);
  • висота рослини (низькі або високі);
  • форма дозрілих плодів (з перетяжками або гладкі);
  • колір стручка (жовтий або зелений).

Підсумком дослідів став другий закон Менделя, формулювання якого коротко свідчить, що при схрещуванні між собою пари гетерозиготних гібридів першого покоління, у другому поколінні однаковість організмів порушується і спостерігається розщеплення по генотипу і фенотипу. Суть явища полягає в тому, що домінантні і рецесивні ознаки батьків розподіляються серед потомства в точному числовому співвідношенні. За генотипом-1:2: 1, за фенотипом — 3: 1.

Проводячи досліди, Мендель висунув гіпотезу, яка згодом стала називатися законом чистоти гамет. Вчений припустив, що під час мейозу утворюються гамети з одиничним елементом з алельної пари конкретного гена.

Другий закон Менделя, схема якого представлена списком генних рядів трьох послідовних поколінь:

  • Батьки. Кожна особина має в своєму розпорядженні парою гомозиготних алелей-AA І aa.
  • Діти. У наступному поколінні спостерігається змішання-Aa І Aa.
  • Онук. У третьому поколінні відбувається розщеплення, формується 3 варіанти генів — AA, Aa, aa.

Значення наукового відкриття

Відкриття Менделя залишилося непоміченим сучасниками. Але допитливий розум ботаніків хвилювали причини, що формували спадковість. У 1900 році Е.Чермак, К. Корренс і Х. де Фріз опублікували звіти про власні незалежні дослідження, результати яких повною мірою підтвердили висновки церковного прелата. У своїх публікаціях вони перевідкрили закон розщеплення.

Вирощуючи горох, Мендель розробляє основи гібридологічного методу, який вимагає суворого кількісного обліку та якісної оцінки рослин. Такий спосіб вивчення має на увазі, що схрещувані зразки належать одному виду і відрізняються один від одного тільки окремими ознаками.

Дослідник вперше застосував символічне кодування ходу експерименту. Методика математичного аналізу спрощувала підрахунок даних і повідомляла наочність результатам на кожному етапі досвіду.

Вчений висунув гіпотезу про те, що в статевих клітинах присутній «атом спадковості». Сховище потомственої інформації в 1903 році біолог з Данії Вільгельм Йоганнсен назве геном.

Відкриття Грегора Йоганна Менделя дозволяє застосовувати закон розщеплення на практиці. Теорія спадковості допомагає селекціонерам виводити нові породи тварин і вирощувати продуктивні сорти рослин.

Завдання. Ген чистопородного Бика чорної масті домінує над геном червоної корови. Потрібно визначити, яке потомство вийде в другому поколінні?

За умовами завдання схрещувані особини є гомозиготними. Але оскільки гени бика володіють домінантними ознаками, а корови — рецесивними, то генотип чоловічого організму відповідає формулі AA, а жіночого — aa. Гетерозиготне потомство першого покоління виходить з генотипом AA.

У другому поколінні відбувається дотримання закону розщеплення Менделя. Тварини з генотипом AA складуть 25% від загального числа новонароджених, з генотипом Aa — 50%, а з варіантом aa — 25%. Колір породи визначається наявністю або відсутністю домінантного гена. Відповідь: чверть телят другого покоління матиме червоне забарвлення, три чверті — чорну масть.

Грегор Йоганн Мендель створив в біології методологію досліджень спадкових ознак. Вчений використовував інструменти математики для прискорення обробки отриманих даних і наочності результатів експерименту. Закони, відкриті австрійським священиком, послужили основою теорії спадковості.

ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Лобова кістка