1. Моя освіта – реферати, конспекти, доповіді
  2. Біологія
  3. Моногібридне схрещування — основні поняття, закономірності

Моногібридне схрещування — основні поняття, закономірності

Один з селективних методів в біології – моногібридне схрещування – дозволяє отримувати потомство від різних видів або рас одного виду.

При цьому результати процесу будуть залежати від черговості покоління, даючи чисту домінанту для першого з них і розщеплення для другого, і більш докладне ознайомлення з його основними законами і поняттями допоможе знайти відповіді на важливі питання.

Основні терміни і поняття

В основі будь-якої схеми моногібридного схрещування лежить генетика-наука, що вивчає всі ключові закономірності спадковості і мінливості організмів внаслідок селекції. І головне питання, яке вивчається при дослідженні моногібридного схрещування, — моногенне спадкування. Під ним мається на увазі спадкування, прояв якого обумовлено одним конкретним геном з його різними формами-алелями.

Їх коротка характеристика така:

  • Ген. Під цим визначенням розуміють строго певну ділянку молекули дезоксирибонуклеїнової кислоти (надалі по тексту ДНК). Саме ця ділянка несе відповідальність за подальший прояв конкретної ознаки і синтез якоїсь певної білкової молекули, відповідаючи схемі «ген-білок — ознака».
  • Гомологічні хромосоми. Під це поняття потрапляють хромосоми парного типу, що характеризуються ідентичною формою, величиною, а також характером інформації про спадковість.
  • Алелі (алельні гени). Для алельного типу ген властиво однакове розташування на ділянках гомологічних хромосом, іменованих локусами.
  • Альтернативні ознаки. Під ними маються на увазі протилежні характеристики одного і того ж ознаки. Як часто зустрічається приклад можна привести різний колір очей або волосся у батьків.
  • Домінанта (домінантна ознака, що позначається індексом а). З однієї назви стає очевидно, що мова йде про переважаючу ознаку, завжди виявляється в потомстві, але тільки в гомозиготному або в гетерозиготному стані.
  • Рецесивна ознака (позначається маленькою літерою а). На відміну від домінанти цей ген, навпаки, є пригнічуваним, внаслідок чого він може проявлятися виключно в гомозиготному стані.
  • Гомозигота. Позначається індексами АА або АА, оскільки ця зигота має на увазі схрещування однакових алельних ген домінуючого або переважного типу.
  • Гетерозигота. Ця зигота утворюється при схрещуванні генних алелів протилежного типу, утворюючи комбінацію АА.
  • Генотип – певний набір генів (спадкових ознак), отриманих від батьків.
    Фенотип. Під цим поняттям мається на увазі загальна сукупність основних ознак і властивостей організму, які проявляються тільки при взаємодії генотипу з середовищем проживання. Тобто на відміну від генотипу мова йде про змінну величину, безпосередньо залежить від впливу певних зовнішніх факторів.

Крім моногібридного, існує ще кілька типів схрещування, що володіють особливими властивостями і закономірностями.

Що стосується розглянутого типу, здійснюваного тільки по одній парі ознак, то його можна умовно класифікувати за двома схемами моногібридного схрещування. Одна з них має на увазі повне домінування, в результаті якого може проявлятися тільки переважаюча ознака.

Якщо ж домінування є неповним, то ознака приймає середнє або, як його ще прийнято називати, проміжне значення між домінантою і рецесивним геном.

Наукові досліди та приклади

Першим вченим, якому вдалося виявити і довести існування певних закономірностей успадкування ознак при моногібридному схрещуванні, став австрійський монах-августинець Грегор Йоганн Мендель, який вивчав біологію і ботаніку. Сталося це важливе для науки відкриття в XIX столітті в результаті проведення досвіду, в процесі якого вчений провів схрещування гороху, що має пару відмінних ознак.

Для того щоб визначити наявність закономірності при схрещуванні різних живих організмів і виконати складання на основі отриманих результатів таблиці ймовірності формування спадкових ознак, Менделю довелося аналізувати 22 сорти гороху, що мають відмінні характеристики за ключовими показниками.

Йшлося про наступні відмінності, задіяні в досвіді батьківських бобових культур:

  • За формою насіння. Для проведення досвіду Мендель використовував не тільки кругле, але і зморшкувате насіння.
  • За кольором. Задіяні були сорти з жовтим і зеленим насінням.
  • За формою самих бобових. Вчений застосовував як гладкі, так і зморщені горошини.
  • По розташуванню квіткових бутонів на стеблі. У використовуваних сортах квітки розташовувалися в пазухах і на верхівках рослин.
  • По висоті самої рослини. В експерименті взяли участь як карликові сорти, так і культури нормального розміру.

Головна відмінність між першим і другим законом Менделя полягає в характеристиках, властивих I і II поколінням, отриманим в результаті селекції батьків з протилежними генами.

Так, згідно зі спостереженнями вченого при схрещуванні двох різних особин, перше гібридне покоління виходить однаковим, походячи тільки на одного з батьків (I закон Менделя), тоді як вже в його потомстві буде спостерігатися розщеплення по фенотипу в співвідношенні 3 до 1.

При більш докладному розгляді дослідів з’ясовується, що перед процедурою схрещування Мендель використовував тільки чисті батьківські лінії культур, отримуючи цікавить його покоління за допомогою проведення їх запилення. Ще одним ключовим моментом, який виділяв вчений, полягав в тому, при проведенні досвіду з рослинами, що володіють альтернативними генами, один з них в підсумку не буде переданий нащадку в першому поколінні.

За теорією Менделя, саме ті ознаки, які передаються наступному поколінню, будуть називатися домінантними, тоді як інші гени, так і не отримали свого прояву, — рецесивними, тобто пригнічуваними. Примітно, що ці результати згодом були пояснені таким біологічним процесом, як мейоз, але вчений не міг цього знати, оскільки це відкриття ще не було зроблено.

Якщо ж розглядати це поняття зараз, то пояснюється воно особливим взаємовідносиною генів, адже в природі немає рівнозначних алелів, і всі вони домінують або рецесують в порівнянні один з одним в умовах аналізу конкретних ознак. У підсумку виходить, що в разі проникнення разом з гаметой в зиготу двох різних алелів (гетерозигота), проявиться та з них, яка буде переважати.

Що ж стосується гена рецесії, то він може проявитися тільки тоді, коли конкуруюча з ним алель також виявиться пригнічується (гомозигота), причому з рівним ступенем ймовірності. Варто відзначити, що в першій закономірності, виведеної австрійським вченим, застосовувалися виключно ідентичні за генотипом і фенотипом рослинні організми, тому їй і було присвоєно назву закону однаковості I покоління.

Друга закономірність

Вивівши першу закономірність, вчений вирішив не зупинятися на досягнутому, вирішивши виростити отримане в результаті селекції гібридне насіння і задіяти його в проведенні подальших дослідів. Яке ж було його здивування, коли при подальшому схрещуванні вирощених гібридів з чистопородними видами, стало виникати розщеплення між поколіннями другого порядку, причому за строго визначеною схемою.

Тобто при схрещуванні виведеного домінанта першого покоління з рецесивним геном в їх потомстві були присутні представники і першого, і другого гена в співвідношенні ¾ (з чотирьох три горошини домінуючі жовті і одна пригнічується Зелена), що було неможливо при першому досвіді з чистопородними особинами. Природно, мова йде про статистичної похибки, вирахуваної Менделем від загальної кількості досліджуваних горошин другого покоління.

Простіше кажучи, необов’язково народити чотирьох дітей, щоб наймолодший з них успадкував рецесивний блакитний колір очей батька або бабусі, а перші три — домінуючий карий по материнській лінії. Так, результат розщеплення може виникати відразу, проявляючись у першої дитини, інша справа, що ймовірність такого прояву становитиме ¼ проти¾, властивої домінанті.

Завдання та їх вирішення

Вивчивши перший і другий закон моногібридного схрещування Менделя, варто закріпити отримані знання на практиці. І існує безліч простих завдань по моногібридному схрещуванню з рішенням, ознайомлення з якими допоможе не тільки не робити поширених помилок, але і навчитися непогано розбиратися в даному питанні в цілому.

Колір очей

Одна з популярних тем-колір очей, який може успадкувати дитина від своїх батьків. Наприклад, в сім’ї Нікітіних дочка народилася з карими очима, а син з блакитними, тоді як їх мати блакитноока, а її батьки кароокі. Питання полягає в тому, за яким принципом йде успадкування цієї ознаки і яким генотипом володіють члени сім’ї.

Щоб відповісти на нього, необхідно в першу чергу проаналізувати генотип блакитноокої матері і її карооких батьків, адже так як коричневий колір переважає над блакитним, то така спадковість стає можливою тільки в разі гетерозиготності дідуся і бабусі (АА).

Що ж стосується дітей, то кароока дочка також є гетерозиготною, тоді як її брат, який отримав у спадок блакитні очі, як і сама мати, навпаки, відносяться до гомозиготних з поєднанням aa за рецесивним ознакою (карі очі пригнічують блакитні).

Гребінь птиці

Знання основних понять моногібридного схрещування часто застосовується на практиці і в народному господарстві, дозволяючи фермерам виводити певну породу птиці, худоби та іншої живності. Хорошим тому прикладом може стати завдання про півня і двох курках з гребенем розовідного типу, при схрещуванні яких вдалося вивести 14 курчат з аналогічною ознакою від однієї несучки і 9 від іншої, притому що 7 з них успадкували батьківський ген, а що залишилися 2 — ні, отримавши листоподібну пластинку на голівці.

Питання до завдання, як і в попередньому випадку, полягає у визначенні генотипів всіх трьох учасників схрещування з урахуванням того фактора, що сама ознака відноситься до аутосомних моногенних генів. Вже з одного тільки умови стає очевидно, що перша курка була гомозиготною, давши чистопородний виводок. Однак цього не можна сказати про другу несучку, яка дала невеликий відсоток курчат з відмінним ознакою, будучи гетерозиготної.

А так як кількість курчат з іншим геном виявилося набагато меншим в порівнянні з основним, стає очевидно, що він є рецесивним, поступаючись домінанті, якою і є алель розовідного гребеня.

Аналіз за двома ознаками

Природно, біологічні завдання не обмежуються проведенням аналізу по одному тільки гену. Наприклад, може знадобитися обчислити спадковість за кольором і по перевазі однієї руки над іншою. При цьому умова завдання може мати такий зміст:

Дано: у праворуких батьків з карими очима народилися двійнята. Один з немовлят успадкував батьківський колір очей, але отримав переважання лівої руки над правою, тоді як другий народився правшею, але з блакитною райдужкою.

Знайти: необхідно обчислити ознаки, які може отримати наступна дитина в сім’ї.
Для вирішення цього завдання необхідно визначити генотипи всіх перерахованих членів сім’ї, відштовхуючись від того факту, що карі очі домінують над блакитними, а перевага правої руки перед лівою. У підсумку виходить, що обоє батьків за першою і другою ознакою мають генотипи АА і Вв, відповідно. За таким же принципом можна розписати і генотип дітей, представивши його у вигляді комбінації а_вв для першого близнюка і АаВ_ – для другого.

ПОДІЛИТИСЯ: