Вступ.
Генетика – наука, що вивчає закономірності спадковості та мінливості живих організмів.
Людиною давно відзначені три явища, що належать до спадковості: по-перше, схожість ознак нащадків та батьків; по-друге, відмінності деяких (іноді багатьох) ознак нащадків від відповідних батьківських ознак; по-третє, виникнення у потомстві ознак, які були лише далеких предків. Спадкоємність ознак між поколіннями забезпечується процесом запліднення. З давніх-давен людина стихійно використовував властивості спадковості в практичних цілях - для виведення сортів культурних рослин і порід домашніх тварин.
Перші ідеї щодо механізму спадковості висловили ще давньогрецькі вчені Демокріт, Гіппократ, Платон, Аристотель. Автор першої наукової теорії еволюції Ж.-Б. Ламарк скористався ідеями давньогрецьких вчених пояснення постулированного ним межі XVIII-XIX ст. принципу передачі набутих протягом життя індивіда нових ознак потомству. Ч. Дарвін висунув теорію пангенези, яка пояснювала успадкування набутих ознак.
Чарльз Дарвін визначав спадковістьяк властивість всіх живих організмів передавати свої ознаки та властивості з покоління в покоління, а мінливістьяк властивість всіх живих організмів набувати у процесі індивідуального розвитку нових ознак.
Спадкування ознак здійснюється через розмноження. При статевому розмноженні нові покоління виникають у результаті запліднення. Матеріальні основи спадковості укладені у статевих клітинах. При безстатевому чи вегетативному розмноженні нове покоління розвивається або з одноклітинних спор, або з багатоклітинних утворень. І за цих формах розмноження зв'язок між поколіннями здійснюється через клітини, у яких укладено матеріальні основи спадковості (елементарні одиниці спадковості) – гени – є ділянки ДНК хромосом.
Сукупність генів, яку організм отримує від батьків, складає його генотип. Сукупність зовнішніх та внутрішніх ознак – це фенотип. Фенотип розвивається в результаті взаємодії генотипу та умов довкілля. Так чи інакше основою залишаються ознаки, які несуть у собі гени.
Закономірності, якими ознаки передаються з покоління до покоління, першим відкрив великий чеський учений Грегор Мендель. Він відкрив і сформулював три закони наслідування, які лягли в основу сучасної генетики.
Життя та наукові дослідження Грегора Йоганна Менделя.
Моравський монах та генетик рослин. Йоган Мендель народився 1822 року в містечку Хейнцендорф (нині Гінчице в Чехії), де його батько володів невеликим селянським наділом. Грегор Мендель, за свідченням тих, хто його знав, справді був доброю і приємною людиною. Після здобуття початкової освіти у місцевій сільській школі і пізніше, після закінчення колегії піаристів у Лейпнику він був у 1834 році прийняв у Троппаунську імператорсько-королівську гімназію у перший граматичний клас. Через чотири роки батьки Йоганна в результаті збігу багатьох нещасних подій, що швидко слідували один за одним, були повністю позбавлені можливості відшкодовувати необхідні витрати, пов'язані з навчанням, а їх син, будучи тоді лише 16 років від народження, змушений був абсолютно самостійно піклуватися про власний зміст. . В 1843 Мендель був прийнятий в Августинський монастир святого Томаша в Альтбрюнне, де і прийняв ім'я Грегор. У 1846 році Мендель слухав також лекції з господарювання, садівництва та виноградарства у Філософському інституті в Брюнні. У 1848 році, завершивши курс богослов'я, з глибокою повагою Мендель отримав дозвіл готуватися до іспитів на ступінь доктора філософії. Коли ж наступного року він зміцнився в намірі екзаменуватися, то йому було вручено розпорядження зайняти місце супплента імператорсько-королівської гімназії в Цнаймі, чому він пішов з радістю.
1851 року настоятель монастиря направив Менделя навчатися у віденський університет, де він, серед іншого, вивчав ботаніку. Після закінчення університету Мендель викладав природничі науки у місцевій школі. Завдяки цьому кроку його матеріальне становище докорінно змінилося. У такому необхідному для кожних занять благодійному добробуті фізичного існування до нього, з глибокою повагою, повернулися і мужність і сили, і він протягом пробного року студіював класичні предмети з великим старанністю і любов'ю. У вільні години він займався маленькими ботаніко-мінералогічними зборами, наданими в монастирі в його розпорядження. Його пристрасть до галузі природознавства ставало тим більшим, чим більші можливості отримував він віддаватися йому. Хоча згаданий у цих заняттях був позбавлений будь-якого керівництва, а шлях автодидакту тут, як ні в якій іншій науці, важкий і веде до мети повільно, все ж таки за той час Мендель придбав таку любов до вивчення природи, що він не шкодував уже сил для заповнення пробілів, що змінилися в нього, шляхом самонавчання і дотримуючись порад людей, які мали практичний досвід. 3 квітня 1851 року «вчительський корпус» училища вирішив запросити для тимчасового заміщення професорської посади каноніка монастиря святого Томаша пана Грегора Менделя. Помологічні успіхи Грегора Менделя дали йому декларація про зірковий титул і тимчасове виконання посади супплента з природної історії у підготовчому класі Технічного училища. У першому семестрі навчання він займався лише десять годин на тиждень і лише у Доплера. У другому семестрі він займався тиждень уже по двадцять годин. Із них десять – фізикою у Доплера, п'ять на тиждень – зоологією у Рудольфа Кнера. Одинадцята година на тиждень – ботанікою у професора Фенцля: крім лекцій з морфології та систематики, він проходив ще спеціальний практикум з опису та визначення рослин. У третьому семестрі він записався вже на тридцять дві години занять на тиждень: десять годин – фізика у Доплера, десять – хімія у Роттенбахера: загальна хімія, медична хімія, фармакологічна хімія та практикум з аналітичної хімії. П'ять – на зоологію у Кнера. Шість годин занять в Унгера, одного з перших цитологів у світі. У його лабораторіях він вивчав анатомію та фізіологію рослин та проходив практикум з техніки мікроскопії. І ще раз на тиждень на кафедрі математики – практикум з логарифмування та тригонометрії.
1850 рік, життя складалося непогано. Мендель уже міг сам утримувати себе, і користувався у колег великою повагою, бо добре справлятися зі своїми обов'язками, і був дуже приємний у спілкуванні. Його любили учні.
У 1851 році Грегор Мендель замахнувся на кардинальне питання біології - проблему мінливості і спадковості. Саме тоді він почав проводити досліди щодо спрямованого культивування рослин. Мендель доставляв різні рослини з далеких та ближніх околиць Брюнна. Культивував рослини по групах у спеціально відведеній для кожної частини монастирського саду за різних зовнішніх умов. Він займався кропіткими метеоспостереженнями. Найбільше експериментів і спостережень Грегор проводив із горохом, який, починаючи з 1854-го, рік у рік щовесни висівав у маленькому садочку під вікнами прелатури. На гороху виявилося не складно ставити чіткий досвід гібридизаціі. Для цього потрібно лише розкрити пінцетом велику, хоч ще й не дозрілу квітку, обірвати пильовики, і самостійно зумовлювати йому «пару» для схрещування. Оскільки самозапилення виключено, сорти гороху є, як правило, «чистими лініями» з незмінними від покоління до покоління константними ознаками, які окреслені вкрай чітко. Мендель виділив ознаки, що визначали міжсортові відмінності: забарвлення шкірки зрілих зерен і – окремо – незрілих зерен, форму зрілих горошин, колір «білка» (ендосперми), довжину осі стебла, розташування та забарвлення бутонів. Тридцять з лишком сортів використовував він в експерименті, і кожен із сортів попередньо був підданий дворічному випробуванню на «константність», на «постійність ознак», на «чистоту крові» – у 1854-му та 1855-му. Вісім років тривали експерименти з горохом. Сотні разів за вісім цвітінь своїми руками він акуратно обривав пильовики і, набравши на пінцет пилок з тичинок квітки іншого сорту, наносив її на приймочку маточка. На десять тисяч рослин, отриманих у результаті схрещувань і від гібридів, що самозапилися, було заведено десять тисяч паспортів. Записи в них акуратні: коли батьківська рослина вирощена, які квіти у неї були, чиїм пилком зроблено запліднення, які горошини – жовті чи зелені, гладкі чи зморшкуваті – отримані, які квіти – забарвлення по краях, забарвлення в центрі – розпустилися, коли отримано насіння , скільки їх жовтих, скільки зелених, круглих, зморшкуватих, скільки їх відібрано для посадки, що вони висаджені тощо.
Результатом його досліджень стала доповідь «Досліди над рослинними гібридами», яку було прочитано брюннським натуралістом у 1865-му. У доповіді сказано: «Приводом для постановки дослідів, яким присвячена ця стаття, послужило штучне схрещування декоративних рослин, що вироблялося з метою отримання нових форм, що розрізняються за забарвленням. Для постановки подальших дослідів із єдиною метою простежити розвиток помісей у тому потомстві дала поштовх кидається у вічі закономірність, з якою гібридні форми постійно поверталися до своїх родоначальным формам». Як це нерідко трапляється в історії науки, робота Менделя не відразу отримала належне визнання у сучасників. Підсумки його дослідів були оприлюднені на засіданні Товариства з природничих наук міста Брюнна, а потім опубліковані в журналі цього Товариства, але ідеї Менделя на той час не знайшли підтримки. Номер журналу з описом революційної роботи Менделя протягом тридцяти років припадав пилом у бібліотеках. Лише наприкінці ХІХ століття вчені, котрі займалися проблемами спадковості, відкрили собі праці Менделя, і він зміг отримати (вже посмертно) заслужене визнання.
Закон розщеплення Мендель посадив гібриди першого покоління гороху (які були жовтими) і дозволив їм самозапилятися. У результаті було отримано насіння, що є гібридами другого покоління (F2). Серед них вже зустрічалося не тільки жовте, а й зелене насіння, тобто відбулося розщеплення. При цьому ставлення жовтого до зеленого насіння було 3: 1. Поява зеленого насіння у другому поколінні доводило те, що ця ознака не зникала або розчинялася у гібридів першого покоління, а існувала в дискретному стані, але була пригнічена. У науку було введено поняття про домінантний і рецесивний алелі гена (Мендель називав їх по-іншому). Домінантний аллель пригнічує рецесивний. У чистої лінії жовтого гороху два домінантні алелі - AA. У чистої лінії зеленого гороху два рецесивні алелі - aa. При мейозі в кожну гамету потрапляє лише один аллель.
Закони Менделя. основи генетики
Грегор Мендель у ХІХ столітті, проводячи дослідження на горосі посівному, виявив три основні закономірності успадкування ознак, які звуться трьох законів Менделя.
Перші два закони стосуються моногібридного схрещування (коли беруть батьківські форми, що відрізняються лише за однією ознакою), третій закон був виявлений при дигібридному схрещуванні (батьківські форми досліджуються за двома різними ознаками).
Увага
Перший закон Менделя. Закон однаковості гібридів першого покоління Мендель взяв для схрещування рослини гороху, що відрізняються за однією ознакою (наприклад, за забарвленням насіння).
Одне мало жовте насіння, інше — зелене. Після перехресного запилення утворюються гібриди першого покоління (F1).
Усі вони мали жовтий колір насіння, тобто були однакові.
Фенотипова ознака, що визначає зелений колір насіння, зникла.
Другий закон Менделя.
Ласкаво просимо
Інфо
Грегор Мендель - австрійський ботанік, який вивчив і описав закономірність успадкування ознак.
Закони Менделя - це основа генетики, які до цього часу відіграють важливу роль у вивченні впливу спадковості та передачі спадкових ознак.
У своїх експериментах вчений схрещував різні види гороху, що відрізняються за однією альтернативною ознакою: відтінок квітів, гладкі-зморшкуваті горошини, висота стебла.
З іншого боку, характерною рисою дослідів Менделя стало використання про «чистих ліній», тобто.
потомства, що вийшов від самозапилення батьківської рослини. Закони Менделя, формулювання та короткий опис будуть розглянуті нижче.
Багато років вивчаючи і скрупульозно готуючи експеримент із горохом: спеціальними мішечками убезпечуючи квіти від зовнішнього запилення, австрійський учений досяг неймовірних на той момент результатів.
Лекція № 17. Основні поняття генетики. закони Менделя
Прояв деяких генів може залежати від умов середовища. Наприклад, деякі алелі проявляються фенотипно лише за певної температури на певній фазі розвитку організму. Це теж може спричинити порушення менделівського розщеплення.
Гени-модифікатори та полігени. Крім основного гена, що контролює цю ознаку, в генотипі може бути ще кілька генів-модифікаторів, що модифікують прояв основного гена.
Важливо
Деякі ознаки можуть визначатися не одним геном, а цілим комплексом генів, кожен з яких робить свій внесок у прояв ознаки.
Таку ознаку прийнято називати полігенною. Все це теж вносить порушення у розщеплення 3:1.
Закони Менделя
Стан (аллель) ознаки, що виявляється у першому поколінні, отримав назву домінантного, а стан (алель), який у першому поколінні гібридів не проявляється, називається рецесивним. «Задатки» ознак (за сучасною термінологією – гени) Г.
Мендель запропонував позначати літерами латинського алфавіту.
Стани, що належать до однієї пари ознак, позначають однією і тією ж літерою, але домінантний аллель — великий, а рецесивний — невеликий.
Другий закон Менделя. При схрещуванні гетерозиготних гібридів першого покоління між собою (самозапилення чи споріднене схрещування) у другому поколінні з'являються особини як із домінантними, і з рецесивними станами ознак, тобто. виникає розщеплення, яке відбувається у певних відносинах. Так, у дослідах Менделя на 929 рослин другого покоління виявилося 705 з пурпуровими квітками та 224 з білими.
One more step
Таким чином, горох з жовтим насінням утворює тільки гамети, що містять алель A.
Горох із зеленим насінням утворює гамети, що містять аллель a.
При схрещуванні вони дають гібриди Aa (перше покоління).
Оскільки домінантний аллель у разі повністю пригнічує рецесивний, те й спостерігався жовтий колір насіння в усіх гібридів першого покоління.
Гібриди першого покоління вже дають гамети A та a. При самозапиленні, випадково комбінуючись між собою, вони утворюють генотипи AA, Aa, aa.
Причому гетерозиготний генотип Aa зустрічатиметься вдвічі частіше (оскільки Aa і aA), ніж кожен гомозиготний (AA і aa).
Таким чином одержуємо 1AA: 2Aa: 1aa. Оскільки Aa дає жовтий колір насіння як і AA, то виходить, що на 3 жовті припадає 1 зелений.
Третій закон Менделя. Закон незалежного наслідування різних ознак Мендель провів дигібридне схрещування, т.е.
Науколандія
Вам теж хочеться вірити в те, що ви приносите своєму романтичному партнеру задоволення в ліжку? Принаймні, ви не хочете червоніти і вибачатись… Сексуальність Якщо у вас є одна з цих 11 ознак, тоді ви один з найрідкісніших людей на Землі Яких людей можна віднести до категорії рідкісних? Це особи, які не розмінюються на дрібниці.
Їхній погляд на світ відрізняється широтою…. Нове століття Навіщо потрібна крихітна кишеня на джинсах? Всі знають, що є крихітна кишеня на джинсах, але мало хто замислювався, навіщо вона може бути потрібна.
Наші предки спали не так, як ми. Що ми робимо неправильно? У це важко повірити, але вчені та багато істориків схиляються до думки, що сучасна людина спить зовсім не так, як її давні предки. Від самого початку…
Всі можливі поєднання чоловічих і жіночих гамет можна легко встановити за допомогою ґрат Пеннета, в якій по горизонталі виписуються гамети одного з батьків, по вертикалі гамети іншого з батьків. У квадратики вносяться генотипи зигот, що утворюються при злитті гамет.
Якщо враховувати результати розщеплення по кожній парі ознак окремо, то вийде, що відношення числа жовтого насіння до зеленого і відношення гладкого насіння до зморшкуватого для кожної пари дорівнює 3:1.
Таким чином, при дигібридному схрещуванні кожна пара ознак при розщепленні в потомстві поводиться так само, як при моногібридному схрещуванні, т.е.
е. незалежно від іншої пари ознак.
Одна чиста лінія гороху мала жовте та гладке насіння, а друга – зелене та зморшкувате.
Всі їхні гібриди першого покоління мали жовте та гладке насіння. У другому поколінні очікувано відбулося розщеплення (у частині насіння проявився зелений колір та зморшкуватість). Однак при цьому спостерігалися рослини не тільки з жовтим гладким і зеленим зморшкуватим насінням, але і з жовтим зморшкуватим, а також зеленим гладким.
Іншими словами, відбулася перекомбінація ознак, що говорить про те, що успадкування кольору та форми насіння відбувається незалежно один від одного.
Дійсно, якщо гени кольору насіння знаходиться в одній парі гомологічних хромосом, а гени, що визначають форму, - в іншій, то при мейозі можуть незалежно один від одного комбінуватися.
Закони Менделя коротко і зрозуміло
Перевідкриття законів Менделя Гуго де Фрізом у Голландії, Карлом Корренсом у Німеччині та Еріхом Чермаком в Австрії відбулося лише 1900 року. У цей же час було піднято архіви та знайдено старі роботи Менделя.
У цей час науковий світ уже був готовий до того, щоб сприйняти генетику.
Почалася її тріумфальна хода. Перевіряли справедливість законів про спадкування по Менделю (менделювання) на нових і нових рослин і тварин і отримували постійні докази. Усі винятки з правил швидко розвивалися нові явища загальної теорії спадковості. В даний час три основні закони генетики, три закони Менделя, формулюються наступним чином. Перший закон Менделя. Одноманітність гібридів першого покоління.
Всі ознаки організму можуть бути у своєму домінантному чи рецесивному прояві, який залежить від присутніх алелей даного гена.
Ретельний та тривалий аналіз даних дозволив вивести досліднику закони спадковості, які пізніше отримали назву «Закони Менделя».
Перш ніж розпочати опис законів, слід запровадити кілька понять, необхідні розуміння даного тексту: Домінантний ген — ген, ознака якого виявлено у організмі.
Позначається великою літерою: A, B. При схрещуванні такий ознака вважається умовно сильнішим, тобто.
він завжди проявиться у разі, якщо друга батьківська рослина матиме умовно менш слабкі ознаки. Що й доводять закони Менделя. Рецесивний ген - ген у фенотипі не виявлений, хоча присутній у генотипі. Позначається великою літерою a,b. Гетерозиготний - гібрид, у чиєму генотипі (наборі генів) є і домінантний, і рецесивний ген деякої ознаки.
При заплідненні гамети поєднуються за правилами випадкових поєднань, але з рівною ймовірністю для кожної. У зиготах, що утворюються, виникають різні комбінації генів. Незалежний розподіл генів у потомстві та виникнення різних комбінацій цих генів при дигібридному схрещуванні можливий лише в тому випадку, якщо пари алельних генів розташовані в різних парах гомологічних хромосом. Таким чином, третій закон Менделя формулюється так: при схрещуванні двох гомозиготних особин, що відрізняються один від одного по двох і більше парах альтернативних ознак, гени та відповідні ознаки успадковуються незалежно один від одного. Рецесивні літали. Менделя отримали однакові чисельні співвідношення при розщепленні алелів багатьох пар ознак. Це зокрема мало на увазі однакову виживання індивідів всіх генотипів, але це може бути й не так.
У цій статті коротко і зрозуміло описуються три закони Менделя. Ці закони - основа всієї генетики, створивши їх, Мендель фактично створив науку.
Тут Ви знайдете визначення кожного закону та дізнаєтеся трохи нового про генетику та біологію в цілому.
Перед початком читання статті варто розуміти, що генотип – це сукупність генів організму, а фенотип – його зовнішніх ознак.
Хто такий Мендель і чим він займався
Грегор Йоган Мендель - відомий австрійський біолог, який народився 1822 року в селі Гінчице. Добре навчався, але сім'я мала матеріальні труднощі. Щоб розібратися з ними, Йоган Мендель у 1943 році вирішив стати ченцем чеського монастиря у місті Брно та отримав там ім'я Грегор.
Грегор Йоган Мендель (1822 - 1884)
Пізніше вивчав біологію у Віденському університеті, а потім вирішив викладати фізику та природознавство у Брно. Тоді ж вчений зацікавився ботанікою. Він проводив досліди щодо схрещування гороху. На основі результатів цих дослідів учений вивів три закони спадковості, яким і присвячено цю статтю.
Опубліковані в роботі «Досліди з гібридами рослин» у 1866 році, ці закони не набули широкого розголосу, і незабаром робота була забута. Про неї згадали лише після смерті Менделя 1884 року. Вам уже відомо, скільки законів він вивів. Тепер настав час перейти до розгляду кожного.
Перший закон Менделя – закон однаковості гібридів першого покоління
Розглянемо досвід, проведений Менделем. Він узяв два види гороху. Ці види розрізняли кольором квіток. В одного вони були пурпурові, а в іншого – білі.
Схрестивши їх, учений побачив, що всі потомства мають квітки пурпурові. А горох жовтого та зеленого кольору дав повністю жовте потомство. Біолог повторював експеримент ще багато разів, перевіряючи успадкування різних ознак, проте результат завжди був один.
На основі цих дослідів учений вивів свій перший закон, ось його формулювання: всі гібриди у першому поколінні завжди успадковують лише одну ознаку від батьків.
Позначимо ген, який відповідає за пурпурові квітки, як A, а за білі-a. Генотип одного з батьків - AA (пурпурні), а другого - aa (білі). Від першого з батьків буде успадкований ген A, а від другого - a. Отже, генотип потомства завжди буде Aa. Ген, позначений великою літерою, називається домінантним, а малої - рецесивним.
Якщо в генотипі організму містяться два домінантні або два рецесивні гени, то його називають гомозиготним, а організм, що містить різні гени - гетерозиготним. Якщо організм гетерозиготний, то рецесивний ген, що позначається великою літерою, пригнічується сильнішим домінантним, в результаті проявляється ознака, за яку відповідає домінантний. Значить, горох з генотипом Aa матиме пурпурові квітки.
Схрещування двох гетерозиготних організмів з різними ознаками – це моногібридне схрещування.
Кодомінування та неповне домінування
Буває таке, що домінантний ген неспроможна придушити рецесивний. І тоді в організмі проявляються обидві батьківські ознаки.
Таке явище можна спостерігати з прикладу камелії. Якщо в генотипі цієї рослини один ген відповідає за червоні пелюстки, а інший – за білі, то половина пелюсток камелії стануть червоними, а решта – білими.
Таке явище називають кодомінування.
Неповне домінування - схоже явище, у якому з'являється третя ознака, щось середнє тим, що було в батьків. Наприклад, квітка нічна красуня з генотипом, що містить і білі, і червоні пелюстки, забарвлюється в рожевий.
Другий закон Менделя – закон розщеплення
Отже, пам'ятаємо, що з схрещуванні двох гомозиготних організмів все потомство прийме лише одне ознака. Але що, якщо взяти з цього потомства два гетерозиготні організми і схрестити їх? Чи буде потомство одноманітним?
Повернемося до гороху. Кожен з рівною ймовірністю передасть або ген A, або ген a. Тоді потомство розділиться так:
- AA – пурпурні квітки (25%);
- aa – білі квітки (25%);
- Aa – пурпурові квітки (50%).
Видно, що організмів із пурпуровими квітками втричі більше. Це явище розщеплення. У цьому полягає другий закон Грегора Менделя: при схрещуванні гетерозиготних організмів потомство розщеплюється у співвідношенні 3:1 по фенотипу і 1:2:1 по генотипу.
Втім, існують звані летальні гени. За наявності відбувається відхилення від другого закону. Наприклад, потомство жовтих мишей розщеплюється у співвідношенні 2:1.
Те саме відбувається і з лисицями платинового кольору. Справа в тому, що якщо в генотипі цих (і деяких інших) організмів обидва гени домінантні, то вони просто гинуть. В результаті домінантний ген може виявлятися лише якщо організм гетерозіотен.
Закон чистоти гамет та його цитологічне обґрунтування
Візьмемо жовтий горох та зелений горох, ген жовтого кольору – домінантний, а зеленого – рецесивний. У гібриді будуть міститися обидва ці гени (хоча ми побачимо лише прояв домінантного).
Відомо, що з батька до потомства гени переносяться з допомогою гамет. Гамета – це статева клітина. У генотипі гібрида є два гени, виходить, у кожній гаметі – а їх дві – знаходилося по одному гену. Злившись, вони утворили генотип гібриду.
Якщо у другому поколінні виявилася рецесивна ознака, характерна одному з батьківських організмів, виконувалися такі умови:
- спадкові фактори гібридів не змінювалися;
- кожна гамета містила у собі один ген.
Другий пункт – закон чистоти гамет. Звісно, гена не два, їх більше. Існує поняття алельних генів. Вони відповідають за ту саму ознаку. Знаючи це поняття, можна сформулювати закон так: у гамету проникає по одному, випадково обраному гену з алелі.
Цитологічна основа даного правила: клітини, в яких знаходяться пари алелів хромосоми з усією генетичною інформацією, діляться і утворюють клітини, в яких є лише по одній алелі – гаплоїдні клітини. У цьому випадку це гамети.
Третій закон Менделя – закон незалежного наслідування
Виконання третього закону можливе при дигібридному схрещуванні, коли досліджується не одна ознака, а кілька. У випадку гороху це, наприклад, колір і гладкість насіння.
Гени, що відповідають за колір насіння, позначимо як A (жовтий) та a (зелений); за гладкість - B (гладкі) та b (зморшкуваті). Спробуємо провести дигібридне схрещування організмів із різними ознаками.
Перший закон не порушується при такому схрещуванні, тобто гібриди будуть однакові і за генотипом (AaBb), і за фенотипом (з жовтим гладким насінням).
Яким буде розщеплення у другому поколінні? Щоб дізнатися, необхідно з'ясувати, які гамети можуть виділити батьківські організми. Очевидно, це AB, Ab, aB та ab. Після цього будується схема, звана ґратами Піннета.
По горизонталі перераховуються всі гамети, які може виділити один організм, а вертикалі - інший. Усередині ґрат записується генотип організму, який з'явився б при даних гаметах.
| AB | Ab | aB | ab | |
| AB | AABB | AABb | AaBB | AaBb |
| Ab | AABb | AAbb | AaBb | Aabb |
| aB | AaBB | AaBb | aaBB | aaBb |
| ab | AaBb | Aabb | aaBb | aabb |
Якщо вивчити таблицю, можна зробити висновок, що розщеплення гібридів другого покоління за фенотипом відбувається у співвідношенні 9:3:3:1. Це зрозумів Мендель, провівши кілька експериментів.
Крім цього він також дійшов висновку, що те, який із генів однієї алелі (Aa) потрапить у гамету, не залежить від іншої алелі (Bb), тобто існує лише незалежне спадкування ознак. Це і є його третій закон, який називається законом незалежного наслідування.
Висновок
Три закони Менделя – основні генетичні закони. Завдяки тому, що одна людина вирішила поекспериментувати з горохом, біологія отримала новий розділ – генетику.
З її допомогою вчені з усього світу навчилися безлічі речей, починаючи запобігання хворобам, закінчуючи генною інженерією. Генетика - це один із найцікавіших і найперспективніших розділів біології.
План уроку №18
1 Освітня:
2 Розвиваюча:
Хід уроку:
I Організаційний момент
II Основна частина
1 Перевірка домашнього завдання
.
Що таке генотип, фенотип?
♂ ,♀ ?
2 Пояснення нового матеріалу
Г) Що таке чистота гамет?
III Підбиття підсумків уроку
IV Домашнє завдання
1 Записи у зошити
Заняття №18
Тема:
Моногібридне схрещування
гібридизацією, гібридним,а окрему особину - гібридом.
домінуванням.
У потомстві, отриманому від схрещування гібридів першого покоління, спостерігається явище розщеплення: чверть особин із гібридів другого покоління несе рецесивну ознаку, три чверті – домінантну.
При схрещуванні двох нащадків першого покоління між собою (двох гетерозиготних особин) у другому поколінні спостерігається розщеплення у певному числовому співвідношенні: за фенотипом 3:1, генотипом 1:2:1
(25% – гомозиготних домінантних, 50% – гетерозиготних, 25% – гомозиготних рецесивних)
Закон чистоти гамет
У чому причина розщеплення? Чому в першому, другому та наступних поколіннях виникають особини, що дають у результаті схрещування потомство з домінантною та рецесивною ознаками?
З 1854 протягом восьми років Мендель проводив досліди з схрещування рослин гороху. Їм було виявлено, що в результаті схрещування різних сортів гороху один з одним гібриди першого покоління мають однаковий фенотип, а у гібридів другого покоління має місце розщеплення ознак у певних співвідношеннях. Для пояснення цього явища Мендель зробив низку припущень, які отримали назву «гіпотези чистоти гамет» або «закону чистоти гамет».
Зв'язок між поколіннями при статевому розмноженні здійснюється через статеві клітини (гамети). Вочевидь, гамети несуть матеріальні спадкові чинники – гени, які визначають розвиток тієї чи іншої ознаки.
Звернемося до схеми, де символами записані результати:
Ген, який відповідає за домінантний жовтий колір насіння, позначимо великою літерою, наприклад А ; ген, що відповідає за рецесивний зелений колір, – малою буквою а . Позначимо з'єднання гамет, що несуть гени А і а, знаком множення: Ах а=Аа.Як видно, що виникає в результаті гетерозиготна форма (F1) має обидва гени - Аа. Гіпотеза чистоти гамет стверджує, що у гібридної (гетерозиготної) особини статеві клітини чисті, тобто мають по одному гену з цієї пари. Це означає, що у гібрида Аа в рівній кількості виникатимуть гамети з геном А та з геном а. Які між ними можливі поєднання? Очевидно, рівноймовірні чотири комбінації:
| ♂ ♀ | А | а |
| А | АА | Аа |
| а | аА | аа |
В результаті 4-х комбінацій вийдуть поєднання АА, 2Аа та аа. Перші три – дадуть особин із домінантною ознакою, четверте – із рецесивною. Гіпотеза чистоти гамет пояснює причину розщеплення і чисельні співвідношення, що спостерігаються при цьому. Разом про те зрозумілі і причини відмінності щодо подальшого розщеплення особин з домінантними ознаками у наступних поколіннях гібридів. Особи з домінантними ознаками за своєю спадковою природою неоднорідні. Одна з трьох (АА) даватиме гамети тільки одного сорту (А), а при самозапиленні або схрещуванні з собі подібними не розщеплюватиметься. Дві інші (Аа) дадуть гамети 2-х сортів, в їхньому потомстві відбуватиметься розщеплення в тих же чисельних співвідношеннях, що й у гібридів другого покоління. ). Чи з'єднається гамета, що несе А ген, з іншою гаметою, що несе А або а ген, за умови рівної життєздатності гамет і рівної їх кількості, однаково можливо.
При випадковому характері з'єднання гамет загальний результат виявляється статистично закономірним.
Таким чином, було встановлено, що розщеплення ознак у потомстві гібридних рослин – результат наявності у них двох генів – А та а, відповідальних за розвиток однієї ознаки, наприклад забарвлення насіння.
Мендель запропонував, що спадкові фактори при утворенні гібридів не поєднуються, а зберігаються в незмінному вигляді. У тілі гібрида F1 від схрещування батьків, що розрізняють за альтернативними ознаками, є обидва фактори - домінантний ген і рецесивний, але рецесивний ген пригнічується. Зв'язок між поколіннями при статевому розмноженні здійснюється через статеві клітини – гамети. Отже, необхідно припустити, що кожна гамета несе лише один фактор із пари. Тоді при заплідненні - злитті двох гамет, кожна з яких несе рецесивний ген, призводить до утворення організму з рецесивною ознакою, що проявляється фенотипно. Злиття ж гамет, що несуть за домінантним геном, або двох гамет, одна з яких містить домінантний, а інша рецесивний ген, призводитиме до розвитку організму з домінантною ознакою.
Таким чином, поява у другому поколінні (F 2) рецесивної ознаки одного з батьків (Р) може мати місце лише за дотримання двох умов: 1) якщо у гібридів спадкові фактори зберігаються в незмінному вигляді; 2) якщо статеві клітини містять лише один спадковий фактор з алельної пари.Розщеплення ознак надалі при схрещуванні гетерозиготних особин Мендель пояснив тим, що гамети генетично чисті, тобто. несуть лише один ген з алельної пари.
Закон частоти гамет можна сформулювати так: при утворенні статевих клітин у кожну гамету потрапляє лише один ген із алельної пари.
Чому і як це відбувається? Відомо, що у кожній клітині організму є абсолютно однаковий диплоїдний набір хромосом. Дві гомологічні хромосоми містять два однакові алельні гени. Утворюються два сорти гамет по даній алельній парі. При заплідненні гамети, що несуть однакові або різні алелі, випадково трапляються один з одним. З огляду на статистичної ймовірності при досить велику кількість гамет у потомстві 25% генотипів будуть гомозиготними домінантними, 50% - гетерозиготними, 25% - гомозиготними рецесивними, тобто. встановлюється відношення: 1АА: 2Аа: 1аа. Відповідно за фенотипом потомство другого покоління при моногібридному схрещуванні розподіляється у відношенні 3/4 особин з домінантною ознакою, /4 особин з рецесивною ознакою (3:1).
Таким чином, цитологічною основою розщеплення ознак у потомства при моногібридному схрещуванні є розбіжність гомологічних хромосом та утворення гаплоїдних статевих клітин у мейозі.
Аналізуючий схрещування
Розроблений Менделем гібридологічний метод вивчення спадковості дозволяє встановити, гомозиготен або гетерозиготний організм, що має домінантний фенотип за досліджуваним геном (або генами, що досліджуються). Для цього схрещують особину з невідомим генотипом та організм, гомозиготний за рецесивною алеєю (алеями), що має рецесивний фенотип.
Якщо домінантна особина гомозиготна, то потомство від такого схрещування буде одноманітним і не буде розщеплення (ААхаа = Аа). Якщо домінантна особина гетерозиготна, то розщеплення відбудеться у відношенні 1:1 за фенотипом (Аа х аа = Аа, аа). Такий результат схрещування - прямий доказ освіти уоднієї з батьків двох сортів гамет, тобто. його гетерозиготність.
При дигібридному схрещуванні розщеплення за кожною ознакою йде незалежно від іншої ознаки. Дигібридне схрещування є два незалежно йдуть моногібридних схрещування, результати яких як би накладаються один на одного
При схрещуванні двох гомозиготних особин, що відрізняються ін. від ін. по двох і більше парах альтернативних ознак, гени і відповідні ознаки успадковуються незалежно один від одного і комбінуються у всіх можливих поєднаннях.
На законах Менделя заснований аналіз розщеплення й у складніших випадках – при відмінностях особин за трьома, чотирма і більше парам ознак.
План уроку №18
ТЕМА: Моногібридне та дигібридне схрещування. Закони Менделя
1 Освітня:
Сформувати знання про моногібридне схрещування, перший закон Менделя
Показати роль досліджень Менделя у розумінні сутності успадкування ознак
Розкрити формулювання закону розщеплення, другого закону Менделя
Розкрити сутність гіпотези чистоти гамет
Сформувати знання про дигібридне схрещування як метод вивчення спадковості
Розкрити на прикладі ді- та полігібридного схрещування прояв третього закону Менделя
2 Розвиваюча:
Розвивати пам'ять, розширювати кругозір
Сприяти розвитку навички використання генетичної символіки під час вирішення генетичних завдань
Хід уроку:
I Організаційний момент
1 Ознайомлення студентів з темою та метою уроку
2 Перед студентами ставиться низка завдань, які необхідно виконати у процесі уроку:
Знати формулювання законів Менделя
Засвоїти закономірності наслідування ознак, встановлені Менделем
Засвоїти суть гіпотези чистоти гамет
Засвоїти суть дигібридного схрещування
II Основна частина
1 Перевірка домашнього завдання
Що вивчає генетика? Які завдання вирішує генетика?
Дайте визначення спадковості та мінливості.
Назвіть етапи ембріонального періоду?
Поясніть терміни: ген, домінантні та рецесивні гени . – Який розвиток називають прямим?
Які гени називають алельними? Що таке множинний алелізм?
Що таке генотип, фенотип?
У чому особливість гібридологічного методу?
Що означає генетична символіка: Р, F1, F2, ♂ ,♀ ?
2 Пояснення нового матеріалу
моногібридне схрещування; перший закон Менделя
Другий закон Менделя; закон частоти гамет
Сутність дигібридного схрещування; третій закон Менделя
3 Закріплення нового матеріалу
А) Сформулюйте 1 закон Менделя.
Б) Яке схрещування називають моногібридним?
В) Сформулюйте другий закон Менделя
Г) Що таке чистота гамет?
Д) Які правила та закономірності виявляються при дигібридному схрещуванні?
Е) Як формулюється третій закон Менделя?
III Підбиття підсумків уроку
IV Домашнє завдання
1 Записи у зошити
2 Підручник В.Б.Захарова, С.Т.Мамонтова «Біологія» (стор.266-277)
3 Підручник Ю.І.Полянського «Загальна біологія» (стор. 210-217)
Заняття №18
Тема: «Моногібридне та дигібридне схрещування. Закони Менделя».
1. Моногібридне схрещування. Правило однаковості гібридів першого покоління – перший закон спадковості, встановлений Г. Менделем.
2. Другий закон Менделя – закон розщеплення. Гіпотеза чистоти гамет
3. Дигібридне та полігібридне схрещування. Третій закон Менделя – закон незалежного комбінування ознак.
Моногібридне схрещування
Для ілюстрації першого закону Менделя згадаємо його досліди щодо моногібридного схрещування рослин гороху. Схрещування двох організмів називається гібридизацією,потомство від схрещування двох особин із різною спадковістю називають гібридним,а окрему особину - гібридом.
Моногібридним називається схрещування двох організмів, що відрізняються один від одного по одній парі альтернативних (взаємовиключних) ознак.
Наприклад, при схрещуванні гороху з жовтими (домінуюча ознака) та зеленим насінням (рецесивна ознака), всі гібриди матимуть жовте насіння. Така ж картина спостерігається при схрещуванні рослин, що мають гладку і зморшкувату форму насіння; все потомство першого покоління матиме гладку форму насіння. Отже, у гібрида першого покоління з кожної пари альтернативних ознак проявляється тільки один. Друга ознака як би зникає, не проявляється. Переважання гібрида ознаки одного з батьків Мендель назвав домінуванням. За фенотипом всі гібриди мають жовте насіння, а за генотипом вони гетерозиготні (Аа). Т.ч., все покоління однаково.
Перший закон Менделя – закон домінування.
Закон одноманітності першого покоління гібридів, чи перший закон Менделя- називають також законом домінування, оскільки всі особи першого покоління мають однаковий прояв ознаки. Сформулювати його можна так: при схрещуванні двох організмів, що відносяться до різних чистих ліній (двох гомозиготних організмів), що відрізняються ін. від ін. по одній парі альтернативних ознак, все перше покоління гібридів (F 1) виявиться одноманітним і нестиме ознаку одного з батьків.
Така закономірність спостерігатиметься у всіх випадках при схрещуванні двох організмів, що належать двом чистим лініям, коли має місце явища повного домінування ознаки (тобто одна ознака повністю пригнічує розвиток іншого).
Формулювання 1 закону Менделя Закон одноманітності першого покоління гібридів, чи перший закон Менделя. При схрещуванні двох гомозиготних організмів, що відносяться до різних чистих ліній і відрізняються один від одного по одній парі альтернативних ознак, все перше покоління гібридів (F1) виявиться одноманітним і нестиме ознаку одного з батьків
Формулювання 2 закону Менделя Закон розщеплення, або другий закон Менделя Менделя При схрещуванні двох гетерозиготних нащадків першого покоління між собою у другому поколінні спостерігається розщеплення у певному числовому відношенні: за фенотипом 3:1, генотипом 1:2:1.
Формулювання 3 закону Менделя Закон незалежного наслідування (третій закон Менделя) При схрещуванні двох гомозиготних особин, що відрізняються один від одного по двох (і більше) парах альтернативних ознак, гени та відповідні їм ознаки успадковуються незалежно один від одного і комбінуються у всіх можливих поєднаннях (як і при моногібридному схрещуванні). (Перше покоління після схрещування мало домінантний фенотип за всіма ознаками. У другому поколінні спостерігалося розщеплення фенотипів за формулою 9:3:3:1)
Р АА ВВ аа bb х жовте, гладеньке насіння зелене, зморшкувате насіння G (гамети) АВаbаb F1F1 Аа Bb жовте, гладеньке насіння 100% 3 закон Менделя ДИГІБРИДНЕ СКРЕЩУВАННЯ. Для дослідів в якості материнської рослини був узятий горох з гладким жовтим насінням, а в якості батьківського - з зеленим зморшкуватим насінням. У першої рослини обидві ознаки були домінантними (АВ), а у другої – обидві рецесивними (аb
Перше покоління після схрещування мало домінантний фенотип за всіма ознаками. (жовті та гладкі горошини) У другому поколінні спостерігалося розщеплення фенотипів за формулою 9:3:3:1. 9/16 жовтими гладкими горошинами, 3/16 із жовтими зморшкуватими горошинами, 3/16 із зеленими гладкими горошинами, 1/16 із зеленими зморшкуватими горошинами.
Завдання 1.У спаніелів чорний колір шерсті домінує над кавовим, а коротка шерсть над довгою. Мисливець купив собаку чорного кольору з короткою вовною і, щоб бути впевненим, що він чистопородний, провів схрещування, що аналізує. Народилося 4 цуценята: 2 короткошерстих чорного кольору, 2 короткошерстих кавових кольорів. Який генотип купленого мисливцем собаки? Завдання на дигібридне схрещування.
Задача 2. У томату червоне забарвлення плода домінує над жовтим забарвленням, а високе стебло - над низьким стеблом. Від схрещування сорту з червоними плодами та високим стеблом та сорти з жовтими плодами та низьким стеблом отримали 28 гібридів у другому поколінні. Гібриди першого покоління схрещувалися між собою, отримали 160 рослин-гібридів другого покоління. Скільки типів гамет утворює рослина першого покоління? Скільки рослин у першому поколінні мають червоне забарвлення плоду та високе стебло? Скільки різних генотипів серед рослин другого покоління з червоним забарвленням плоду та високим стеблом? Скільки рослин у другому поколінні мають жовте забарвлення плода та високе стебло? Скільки рослин у другому поколінні мають жовте забарвлення плоду та низьке стебло?
Задача 3 У людини карий колір очей домінує над блакитним кольором, а здатність володіти лівою рукою є рецесивною по відношенню до праворукості. Від шлюбу блакитноокого чоловіка-правші з кароокою жінкою-лівшою народилася блакитноока дитина-шульга. Скільки типів гамет утворюється у матері? Скільки типів гамет утворюється у батька? Скільки може бути різних генотипів серед дітей? Скільки може бути різних фенотипів серед дітей? Яка ймовірність народження в цій сім'ї блакитноокої дитини-лівші (%)?
Задача 4 Чубатість у курей домінує над відсутністю хохла, а чорне забарвлення оперення - над бурою. Від схрещування гетерозиготної чорної курки без хохла з гетерозиготним бурим чубатим півнем отримано 48 курчат. Скільки типів гамет утворюється у курки? Скільки типів гамет утворюється у півня? Скільки різних генотипів буде серед курчат? Скільки буде чубатих чорних курчат? Скільки буде чорних курчат без хохлу?
Задача 5 У кішок коротка вовна сіамської породи домінує над довгою шерстю перської породи, а чорне забарвлення вовни перської породи домінантна по відношенню до палевого забарвлення сіамської. Схрещувалися сіамські кішки з перськими. При схрещуванні гібридів між собою у другому поколінні отримано 24 кошеня. Скільки типів гамет утворюється у кішки сіамської породи? Скільки різних генотипів вийшло у другому поколінні? Скільки різних фенотипів вийшло у другому поколінні? Скільки кошенят у другому поколінні схожі на сіамських кішок? Скільки кошенят у другому поколінні схожі на перські?
Розв'язання задач на будинок Варіант 1 1) Блакитноокий правша одружився з кароокою правшею. У них народилося двоє дітей - кароокий шульга і блакитноокий правша. Від другого шлюбу цього чоловіка з іншою кароокою правшою народилося 8 карооких дітей, всі правши. Які генотипи всіх трьох батьків? 2) У людини ген лопухості домінує над геном нормальних притиснутих вух, а ген нерудого волосся над геном рудих. Якого потомства можна очікувати від шлюбу лопухого рудого, гетерозиготного за першою ознакою чоловіка з гетерозиготною нерудою з нормальними притиснутими вухами жінкою. Варіант 2 1) У людини клишоногість (Р) домінує над нормальною будовою стопи (Р), а нормальний обмін вуглеводів (О) над цукровим діабетом. Жінка, яка має нормальну будову стопи та нормальний обмін речовин, вийшла заміж за клишоногого чоловіка. Від цього шлюбу народилося двоє дітей, в одного з яких розвинулася клишоногість, а в іншого цукровий діабет. Визначити генотип батьків щодо фенотипу їхніх дітей. Які фенотипи та генотипи дітей можливі у цій сім'ї? 2) У людини ген карих очей домінує над геном блакитних очей, а вміння володіти правою рукою над ліворукістю. Обидві пари генів розташовані у різних хромосомах. Якими можуть бути діти, якщо: батько шульга, але гетерозиготний за кольором очей, а мати блакитноока, але гетерозиготна щодо вміння володіти руками.
Розв'яжемо задачі 1. У людини нормальний обмін вуглеводів домінує над рецесивним геном, відповідальним за розвиток цукрового діабету. Дочка здорових батьків хвора. Визначте, чи може в цій сім'ї народитися здорова дитина і якою є ймовірність цієї події? 2. У людей карий колір очей домінує над блакитним. Здатність краще володіти правою рукою домінує над ліворукістю, гени обох ознак перебувають у різних хромосомах. Кароокий правша одружується з блакитноокою шульгою. Яке потомство слід очікувати у цій парі?
