Първият закон на Мендел за кръстосването. Моделите на наследяване, установени от G

Законите на Мендел

Диаграма на първия и втория закон на Мендел. 1) Растение с бели цветя (две копия на рецесивния алел w) се кръстосва с растение с червени цветя (две копия на доминантния алел R). 2) Всички потомствени растения имат червени цветя и един и същ генотип Rw. 3) При настъпване на самооплождане 3/4 от растенията от второ поколение имат червени цветове (генотипове RR + 2Rw) и 1/4 имат бели цветове (ww).

Законите на Мендел- това са принципите на предаване на наследствените характеристики от родителските организми към техните потомци, произтичащи от експериментите на Грегор Мендел. Тези принципи послужиха за основа на класическата генетика и впоследствие бяха обяснени като следствие от молекулярните механизми на наследствеността. Въпреки че в учебниците на руски език обикновено се описват три закона, „първият закон“ не е открит от Мендел. От особено значение сред моделите, открити от Мендел, е „хипотезата за чистотата на гаметите“.

История

В началото на 19 век Дж. Гос, експериментирайки с грах, показа, че при кръстосване на растения със зеленикаво-син грах и жълтеникаво-бял грах в първото поколение се получават жълто-бели. Въпреки това, през второто поколение признаците, които не се появиха в хибридите от първо поколение и по-късно наречени рецесивни от Мендел, се появиха отново и растенията с тях не се разделиха по време на самоопрашване.

О. Сардж, провеждайки експерименти с пъпеши, ги сравнява според индивидуалните характеристики (пулпа, кора и др.) И също така установява липсата на объркване на характеристики, които не изчезват в потомците, а само се преразпределят между тях. C. Nodin, кръстосвайки различни видове Datura, открива преобладаването на характеристиките на Datura Датула татулапо-горе Datura stramonium, и това не зависи от това кое растение е майката и кое е бащата.

Така до средата на 19 век е открит феноменът на доминиране, еднородността на хибридите в първото поколение (всички хибриди от първото поколение са подобни един на друг), разделянето и комбинаториката на героите във второто поколение. Въпреки това, Мендел, високо оценявайки работата на своите предшественици, посочи, че те не са намерили универсален закон за образуването и развитието на хибридите и техните експерименти не са имали достатъчна надеждност за определяне на числени съотношения. Откриването на такъв надежден метод и математическият анализ на резултатите, които помогнаха за създаването на теорията за наследствеността, е основната заслуга на Мендел.

Методи на Мендел и напредък в работата

Мендел изучава как се наследяват индивидуалните черти.
Мендел избра от всички характеристики само алтернативни - тези, които имат две ясно различни опции в неговите сортове (семената са или гладки, или набръчкани; няма междинни опции). Такова съзнателно стесняване на изследователския проблем направи възможно ясно да се установят общите модели на наследяване.
Мендел планира и провежда мащабен експеримент. Той получи 34 сорта грах от компании за отглеждане на семена, от които избра 22 „чисти“ сорта (не произвеждащи сегрегация според изследваните характеристики по време на самоопрашване) сортове. След това той извършва изкуствена хибридизация на сортове и кръстосва получените хибриди един с друг. Той изучава унаследяването на седем признака, изучавайки общо около 20 000 хибрида от второ поколение. Експериментът беше улеснен от успешен избор на обект: грахът обикновено се самоопрашва, но изкуствената хибридизация е лесна за извършване.
Мендел е един от първите в биологията, който използва прецизни количествени методи за анализ на данни. Въз основа на познанията си по теория на вероятностите, той осъзна необходимостта от анализ на голям брой кръстове, за да елиминира ролята на случайните отклонения.

Мендел нарича проявлението на чертата само на един от родителите при хибридите като доминиране.

Закон за еднаквостта на хибридите от първо поколение(Първи закон на Мендел) - при кръстосване на два хомозиготни организма, принадлежащи към различни чисти линии и различаващи се един от друг по една двойка алтернативни прояви на признака, цялото първо поколение хибриди (F1) ще бъде еднакво и ще носи проявата на черта на един от родителите.

Този закон е известен още като „закон за доминирането на чертата“. Неговата формулировка се основава на концепцията чиста линияпо отношение на изучавания признак - на съвременен език това означава хомозиготност на индивидите по този признак. Мендел формулира чистотата на характера като липса на прояви на противоположни характери във всички потомци в няколко поколения на даден индивид по време на самоопрашване.

При кръстосването на чисти линии от грах с лилави цветя и грах с бели цветя, Мендел забеляза, че всички потомци на появилите се растения са с лилави цветя, без нито едно бяло сред тях. Мендел повтори експеримента повече от веднъж и използва други знаци. Ако кръстоса грах с жълти и зелени семена, всички потомци ще имат жълти семена. Ако пресече грах с гладки и набръчкани семена, потомството ще има гладки семена. Потомството от високи и ниски растения беше високо. И така, хибридите от първо поколение винаги са еднакви по тази характеристика и придобиват характеристиката на един от родителите. Този знак (по-силен, доминантен), винаги потиска другия ( рецесивен).

Кодоминиране и непълно доминиране

Някои противоположни признаци не са в отношението на пълно господство (когато единият винаги потиска другия при хетерозиготни индивиди), а в отношението непълно господство. Например, когато се кръстосват чисти линии на щракаво зеле с лилави и бели цветя, индивидите от първо поколение имат розови цветя. При кръстосването на чисти линии на черни и бели андалуски пилета се раждат сиви пилета в първото поколение. При непълно доминиране хетерозиготите имат характеристики, междинни между тези на рецесивните и доминантните хомозиготи.

Явлението, при което кръстосването на хетерозиготни индивиди води до образуването на потомство, някои от които носят доминантен признак, а други - рецесивен, се нарича сегрегация. Следователно сегрегацията е разпределението на доминантни и рецесивни черти сред потомството в определено числено съотношение. Рецесивният признак не изчезва при хибридите от първо поколение, а само се потиска и се проявява във второто хибридно поколение.

Обяснение

Закон за чистотата на гаметите: всяка гамета съдържа само един алел от двойка алели на даден ген на родителския индивид.

Обикновено гаметата винаги е чиста от втория ген на алелната двойка. Този факт, който не може да бъде твърдо установен по времето на Мендел, се нарича още хипотеза за чистотата на гаметите. По-късно тази хипотеза е потвърдена от цитологични наблюдения. От всички закони за наследяване, установени от Мендел, този „Закон“ е най-общ по своята същност (изпълнява се при най-широк набор от условия).

Закон за независимото наследяване на характеристиките

Илюстрация на независимо унаследяване на белези

Определение

Закон за независимото наследяване(трети закон на Мендел) - при кръстосване на два хомозиготни индивида, които се различават един от друг по две (или повече) двойки алтернативни признаци, гените и съответните им признаци се унаследяват независимо един от друг и се комбинират във всички възможни комбинации (както при монохибридното кръстосване ). Когато се кръстосват растения, които се различават по няколко признака, като бели и лилави цветя и жълт или зелен грах, унаследяването на всеки признак следва първите два закона и в потомството те се комбинират по такъв начин, сякаш тяхното унаследяване се случва независимо от взаимно. Първото поколение след кръстосването има доминиращ фенотип за всички признаци. Във второто поколение се наблюдава разделяне на фенотипове по формулата 9:3:3:1, тоест 9:16 са с лилави цветя и жълт грах, 3:16 са с бели цветя и жълт грах, 3: 16 бяха с лилави цветя и зелен грах, 1:16 с бели цветя и зелен грах.

Обяснение

Мендел се натъква на черти, чиито гени са разположени в различни двойки хомоложни хромозоми на грах. По време на мейозата хомоложни хромозоми от различни двойки се комбинират на случаен принцип в гамети. Ако бащината хромозома на първата двойка попадне в гаметата, тогава с еднаква вероятност и бащината, и майчината хромозома на втората двойка могат да попаднат в тази гамета. Следователно черти, чиито гени са разположени в различни двойки хомоложни хромозоми, се комбинират независимо един от друг. (По-късно се оказа, че от седемте двойки признаци, изследвани от Мендел в грахово зърно, което има диплоиден брой хромозоми 2n=14, гените, отговорни за една от двойките признаци, са разположени на същата хромозома. Въпреки това, Мендел не откри нарушение на закона за независимо наследяване, тъй като не се наблюдава връзка между тези гени поради голямото разстояние между тях).

Основни положения на теорията на Мендел за наследствеността

В съвременна интерпретация тези разпоредби са както следва:

Дискретни (отделни, несмесими) наследствени фактори - гените са отговорни за наследствените черти (терминът "ген" е предложен през 1909 г. от V. Johannsen)
Всеки диплоиден организъм съдържа двойка алели на даден ген, отговорен за дадена черта; единият от тях е получен от бащата, другият от майката.
Наследствените фактори се предават на потомците чрез зародишни клетки. Когато се образуват гамети, всяка от тях съдържа само един алел от всяка двойка (гаметите са „чисти“ в смисъл, че не съдържат втория алел).

Условия за изпълнение на законите на Мендел

Според законите на Мендел се наследяват само моногенни признаци. Ако повече от един ген е отговорен за фенотипна черта (и абсолютното мнозинство от такива черти), той има по-сложен модел на наследяване.

Условия за изпълнение на закона за сегрегация при монохибридно кръстосване

Разделянето 3:1 по фенотип и 1:2:1 по генотип се извършва приблизително и само при следните условия.

Първият закон на Мендел. Закон за еднородността на хибридите от първо поколение

При кръстосване на хомозиготни индивиди, които се различават по една двойка алтернативни (взаимно изключващи се) признаци, всички потомци в първо поколениееднакви както по фенотип, така и по генотип.

Бяха кръстосани грахови растения с жълти (доминантен белег) и зелени (рецесивен белег) семена. Образуването на гамети се придружава от мейоза. Всяко растение произвежда един вид гамети. От всяка хомоложна двойка хромозоми една хромозома с един от алелните гени (A или a) преминава в гамети. След оплождането се възстановява сдвояването на хомоложни хромозоми и се образуват хибриди. Всички растения ще имат само жълти семена (фенотип), хетерозиготни за генотипа Аа. Това се случва, когато пълно господство.

Хибридът Аа има един ген А от единия родител, а вторият ген - а - от другия родител (фиг. 73).

Хаплоидните гамети (G), за разлика от диплоидните организми, са оградени.

В резултат на кръстосването се получават хибриди от първо поколение, обозначени като F 1.

За записване на кръстове се използва специална таблица, предложена от английския генетик Punnett и наречена мрежа на Punnett.

Гаметите на бащиния индивид са изписани хоризонтално, а гаметите на майчиния индивид вертикално. Генотипирането се записва в пресечните точки.

Ориз. 73.Унаследяване при монохибридни кръстоски.

I - кръстосване на два сорта грах с жълти и зелени семена (P); II

Цитологични основи на I и II закон на Мендел.

F 1 - хетерозиготи (Aa), F 2 - сегрегация според генотип 1 AA: 2 Aa: 1 aa.

py потомци. В таблицата броят на клетките зависи от броя на типовете гамети, произведени от индивидите, които се кръстосват.

Закон на Мендел II. Законът за разделяне на хибриди от първо поколение

Когато хибриди от първо поколение се кръстосват помежду си, индивиди с доминантни и рецесивни черти се появяват във второ поколение и разделянето става по фенотип в съотношение 3:1 (три доминантни фенотипа и един рецесивен) и 1:2:1 по генотип (виж фиг. 73). Такова разделяне е възможно, когато пълно господство.

Хипотеза за "чистотата" на гаметите

Законът за разделянето може да се обясни с хипотезата за "чистотата" на гаметите.

Мендел нарича феномена на несмесване на алели на алтернативни знаци в гаметите на хетерозиготен организъм (хибрид) хипотезата за "чистотата" на гаметите.Два алелни гена (Aa) са отговорни за всеки признак. Когато се образуват хибриди, алелните гени не се смесват, а остават непроменени.

В резултат на мейозата Аа хибридите образуват два вида гамети. Всяка гамета съдържа една от чифт хомоложни хромозоми с алелен ген А или алелен ген а. Гаметите са чисти от друг алелен ген. По време на оплождането се възстановява хомологията на хромозомите и алелността на гените и се появява рецесивен признак (зелен цвят на грах), чийто ген не е показал ефекта си в хибридния организъм. Чертите се развиват чрез взаимодействието на гените.

Непълно господство

При непълно господствохетерозиготните индивиди имат свой собствен фенотип и чертата е междинна.

При кръстосване на нощни козметични растения с червени и бели цветя, в първото поколение се появяват розови индивиди. При кръстосване на хибриди от първо поколение (розови цветя), разцепването в потомството по генотип и фенотип съвпада (фиг. 74).

Ориз. 74.Унаследяване с непълно доминиране в растението нощна красота.

Генът, който причинява сърповидно-клетъчна анемия при хората, има свойството на непълно доминиране.

Кръст за анализ

Рецесивната черта (зелен грах) се проявява само в хомозиготно състояние. Хомозиготни (жълт грах) и хетерозиготни (жълт грах) индивиди с доминиращи черти не се различават един от друг по фенотип, но имат различни генотипове. Техните генотипове могат да бъдат определени чрез кръстосване с индивиди с известен генотип. Такъв индивид може да бъде зелен грах, който има хомозиготна рецесивна черта. Този кръст се нарича анализиран кръст. Ако в резултат на кръстосването цялото потомство е еднакво, тогава изследваният индивид е хомозиготен.

Ако настъпи разделяне, тогава индивидът е хетерозиготен. Потомството на хетерозиготен индивид произвежда разцепване в съотношение 1:1.

III закон на Мендел. Закон за независима комбинация от характеристики (фиг. 75). Организмите се различават един от друг по няколко начина.

Кръстосването на индивиди, които се различават по две характеристики, се нарича дихибридно, а в много отношения - полихибридно.

При кръстосване на хомозиготни индивиди, които се различават по две двойки алтернативни признаци, във второто поколение се среща независима комбинация от функции.

В резултат на дихибридно кръстосване цялото първо поколение е еднакво. Във второто поколение фенотипното разцепване се извършва в съотношение 9:3:3:1.

Например, ако кръстосате грахово зърно с жълти семена и гладка повърхност (доминантна черта) с грахово зърно със зелени семена и набръчкана повърхност (рецесивен признак), цялото първо поколение ще бъде еднакво (жълти и гладки семена).

Когато хибридите са били кръстосани един с друг във второто поколение, се появяват индивиди с характеристики, които не присъстват в оригиналните форми (жълти набръчкани и зелени гладки семена). Тези черти се предават по наследство независимо от товаедин от друг.

Дихетерозиготен индивид произвежда 4 вида гамети

За удобство при преброяване на индивиди, водещи до второ поколение след кръстосване на хибриди, се използва мрежата на Punnett.

Ориз. 75.Независимо разпределение на признаците при дихибридни кръстоски. A, B, a, b - доминантни и рецесивни алели, които контролират развитието на два признака. G - зародишни клетки на родителите; F 1 - първо поколение хибриди; F 2 - второ поколение хибриди.

В резултат на мейозата един от алелните гени от хомоложна двойка хромозоми ще бъде прехвърлен към всяка гамета.

Образуват се 4 вида гамети. Разцепване след кръстосване в съотношение 9:3:3:1 (9 индивида с два доминантни признака, 1 индивид с два рецесивни признака, 3 индивида с един доминантен и другия рецесивен признак, 3 индивида с доминантен и рецесивен признак).

Появата на индивиди с доминантни и рецесивни черти е възможна, тъй като гените, отговорни за цвета и формата на граха, са разположени на различни нехомоложни хромозоми.

Всяка двойка алелни гени се разпространява независимо от другата двойка и следователно гените могат да се комбинират независимо.

Хетерозиготен индивид за "n" двойки характеристики образува 2 n вида гамети.

Въпроси за самоконтрол

1. Как е формулиран първият закон на Мендел?

2. Какви семена е кръстосвал Мендел с грах?

3. Растения с какви семена са получени при кръстосването?

4. Как е формулиран законът на Мендел II?

5. Растения с какви характеристики са получени в резултат на кръстосване на хибриди от първо поколение?

6. В какво числено съотношение се извършва разделянето?

7. Как може да се обясни законът за разделянето?

8. Как да обясним хипотезата за "чистотата" на гаметите?

9. Как да обясним непълното доминиране на чертите? 10. Какъв вид разцепване по фенотип и генотип се случва

след кръстосване на хибриди от първо поколение?

11. Кога се извършва аналитичното кръстосване?

12. Как се извършва аналитичното кръстосване?

13. Какъв вид кръстосване се нарича дихибридно?

14. На кои хромозоми са разположени гените, отговорни за цвета и формата на граха?

15. Как е формулиран законът на Мендел III?

16. Какво фенотипно разцепване се случва в първото поколение?

17. Какъв вид фенотипно разцепване се случва във второто поколение?

18.Какво се използва за удобство при преброяването на индивидите, получени от кръстосване на хибриди?

19.Как можем да обясним появата на индивиди с характеристики, които не са били там преди?

Ключови думи от темата "Закони на Мендел"

алелна анемия

взаимодействие

гамети

ген

генотип

хетерозигота

хибрид

хипотеза за "чистотата" на гаметите

хомозиготен

хомология

грах

действие

дихибриден

господство

еднаквост

закон

мейоза

образование оцветяване

Оплождане

индивидуален

сдвояване

повърхност

броя

поколение

полихибриден

потомство

външен вид

знак

растение

разделяне

Решетка на Punnett

родители

Имот

семена

пресичане

сливане

съотношение

разнообразие

удобство

фенотип

форма

характер

цвят

цветя

Множествен алелизъм

Алелните гени могат да включват не два, а по-голям брой гени. Това са множество алели. Те възникват в резултат на мутация (замяна или загуба на нуклеотид в ДНК молекула). Пример за множество алели могат да бъдат гените, отговорни за човешките кръвни групи: I A, I B, I 0. Гените I A и I B са доминиращи за I 0 гена. Само два гена от поредица от алели винаги присъстват в генотипа. Гените I 0 I 0 определят кръвна група I, гените I A I A, I A I O - група II, I B I B, I B I 0 - група III, I A I B - група IV.

Генно взаимодействие

Съществува сложна връзка между ген и черта. Един ген може да бъде отговорен за развитието на една черта.

Гените са отговорни за синтеза на протеини, които катализират определени биохимични реакции, водещи до определени характеристики.

Един ген може да бъде отговорен за развитието на няколко черти, проявяващи се плейотропен ефект.Тежестта на плейотропния ефект на даден ген зависи от биохимичната реакция, катализирана от ензима, синтезиран под контрола на този ген.

Няколко гена може да са отговорни за развитието на една черта - това полимергенно действие.

Проявата на симптомите е резултат от взаимодействието на различни биохимични реакции. Тези взаимодействия могат да бъдат свързани с алелни и неалелни гени.

Взаимодействие на алелни гени.

Взаимодействието на гени, разположени в една и съща алелна двойка, се осъществява, както следва:

. пълно господство;

. непълно доминиране;

. съвместно доминиране;

. свръхдоминиране.

При пъленПри доминиране действието на един (доминантен) ген напълно потиска действието на друг (рецесивен). При кръстосването се появява доминантна черта в първото поколение (например жълт цвят на граха).

При непълнадоминантност възниква, когато ефектът на доминантния алел е отслабен при наличието на рецесивен. Хетерозиготни индивиди, получени в резултат на кръстосване, имат свой собствен генотип. Например, при пресичане на нощни козметични растения с червени и бели цветя се появяват розови цветя.

При съвместно доминиранеЕфектът и на двата гена се проявява, когато те присъстват едновременно. В резултат на това се появява нов симптом.

Например кръвна група IV (I A I B) при хората се формира от взаимодействието на гени I A и I B. Отделно генът I A определя II кръвна група, а генът I B определя III кръвна група.

При свръхдоминиранедоминантният алел в хетерозиготно състояние има по-силно проявление на признака, отколкото в хомозиготно състояние.

Взаимодействие на неалелни гени

Една черта на даден организъм често може да бъде повлияна от няколко двойки неалелни гени.

Взаимодействието на неалелни гени се осъществява, както следва:

. взаимно допълване;

. епистаза;

. полимери.

Допълващи се ефектът се проявява с едновременното присъствие на два доминантни неалелни гена в генотипа на организмите. Всеки от доминантните гени може да се прояви самостоятелно, ако другият е в рецесивно състояние, но съвместното им присъствие в доминантно състояние в зиготата определя ново състояние на признака.

Пример. Бяха кръстосани два сорта сладък грах с бели цветя. Всички хибриди от първо поколение имаха червени цветя. Цветът на цветята зависи от два взаимодействащи гена А и В.

Протеините (ензими), синтезирани на базата на гени А и В, катализират биохимични реакции, които водят до проявата на признака (червен цвят на цветята).

Епистаза- взаимодействие, при което един от доминантните или рецесивните неалелни гени потиска действието на друг неалелен ген. Ген, който потиска действието на друг, се нарича епистатичен ген или супресор. Потиснатият ген се нарича хипостатичен. Епистазата може да бъде доминираща или рецесивна.

Доминантна епистаза. Пример за доминантна епистаза би било унаследяването на цвета на оперението при пилетата. Доминиращият ген С е отговорен за цвета на оперението. Доминиращият неалелен ген I потиска развитието на цвета на оперението. В резултат на това пилетата, които имат ген С в генотипа, в присъствието на гена I, имат бяло оперение: IICC; IICC; IiCc; Iicc. Кокошките с генотип iicc също ще бъдат бели, защото тези гени са в рецесивно състояние. Оперението на пилета с генотип iiCC, iiCc ще бъде оцветено. Белият цвят на оперението се дължи на наличието на рецесивен алел на гена i или на наличието на цветен супресорен ген I. Взаимодействието на гените се основава на биохимични връзки между ензимни протеини, които се кодират от епистатични гени.

Рецесивен епистаза. Рецесивната епистаза обяснява бомбайския феномен - необичайното унаследяване на антигени от кръвногруповата система АВО. Известни са 4 кръвни групи.

В семейството на жена с кръвна група I (I 0 I 0), мъж с кръвна група II (I A I A) ражда дете с кръвна група IV (I A I B), което е невъзможно. Оказало се, че жената е наследила гена I B от майка си и гена I 0 от баща си. Следователно само генът I 0 показва ефект

Смята се, че жената има кръвна група I. Ген I B беше потиснат от рецесивния ген x, който беше в хомозиготно състояние - xx.

При детето на тази жена потиснатият I B ген показа своето действие. Детето е с IV кръвна група I A I B.

ПолимерЕфектът на гените се дължи на факта, че няколко неалелни гена могат да бъдат отговорни за една и съща черта, засилвайки нейното проявление. Характеристиките, които зависят от полимерните гени, се класифицират като количествени. Гените, отговорни за развитието на количествените признаци, имат кумулативен ефект. Например полимерните неалелни гени S 1 и S 2 са отговорни за пигментацията на кожата при хората. При наличието на доминантни алели на тези гени се синтезира много пигмент, при наличие на рецесивни - малко. Интензитетът на цвета на кожата зависи от количеството пигмент, което се определя от броя на доминантните гени.

От брак между мулати S 1 s 1 S 2 s 2 се раждат деца с пигментация на кожата от светло до тъмно, но вероятността да имате дете с бял и черен цвят на кожата е 1/16.

Много признаци се наследяват според полимерния принцип.

Въпроси за самоконтрол

1. Какво представляват множествените алели?

2. Какви гени са отговорни за човешките кръвни групи?

3. Какви кръвни групи има човек?

4. Какви връзки съществуват между ген и черта?

5. Как си взаимодействат алелните гени?

6. Как си взаимодействат неалелните гени?

7. Как може да се обясни комплементарното действие на един ген?

8. Как може да се обясни епистазата?

9. Как може да се обясни полимерното действие на един ген?

Ключови думи на темата „Множество алели и генно взаимодействие“

алелизъм алел антигени брак

взаимодействие

генотип

хибрид

грах

кръвна група

действие

деца

господство

жена

замяна

кодоминиране

съвместно доминиране

Кожа

пилета

майка

молекула

мулат

мутация

Наличност

наследство

нуклеотиди

оцветяване

оперение

основата

поведение

пигмент

пигментация

плейотропия

супресор

поколение

полимеризъм

знак

пример

присъствие

проявление

развитие

реакции

дете

резултат

свръхдоминираща връзка

система за синтез на протеини

пресичане

състояние

степен

загуба

явление

ензими

цвят

цветя

Човек

Обърнахме внимание на факта, че наследствеността и унаследяването са две различни явления, които не всеки прави стриктна разлика.

Наследственостсъществува процес на материална и функционална дискретна приемственост между поколения клетки и организми. Основава се на точното възпроизвеждане на наследствено значими структури.

Наследяването е процес на предаване на наследствено определени характеристики и свойства на организъм и клетка по време на процеса на възпроизводство. Изучаването на наследствеността ни позволява да разкрием същността на наследствеността. Следователно трябва строго да се разделят тези две явления.

Моделите на разделяне и независима комбинация, които разгледахме, са свързани с изследването на наследството, а не с наследствеността. Неправилно, когато " закон за разделяне" И " закон за независимо комбиниране на белези-гени"се тълкуват като закони на наследствеността. Законите, открити от Мендел, са законите на наследството.

По времето на Мендел се е смятало, че при кръстосване родителските характеристики се наследяват в потомството заедно („слята наследственост“) или мозаечно – някои черти се наследяват от майката, други от бащата („смесена наследственост“). Основата на тези идеи беше вярата, че в потомството наследствеността на родителите се смесва, слива и разтваря. Тази идея беше грешна. Това не даде възможност да се аргументира научно теорията за естествения подбор и всъщност, ако по време на кръстосването наследствените адаптивни характеристики в потомството не бяха запазени, а „разтворени“, тогава естественият подбор би работил напразно. За да освободи своята теория за естествения подбор от подобни трудности, Дарвин изложи теорията за наследственото определяне на характера от отделни единици - теорията за пангенезиса. Тя обаче не даде правилното решение на въпроса.

Успехът на Мендел се дължи на откриването на метод за генетичен анализ на отделни двойки наследствени черти; Мендел разви метод за дискретен анализ на наследяването на белезии по същество създава научните основи на генетиката, откривайки следните явления:

всяка наследствена характеристика се определя от отделен наследствен фактор, депозит; в съвременната гледна точка тези наклонности съответстват на гени: „един ген - една черта“, „един ген - един ензим“;
гените се запазват в чистата си форма в продължение на няколко поколения, без да губят своята индивидуалност: това беше доказателство за основната точка на генетиката: генът е относително постоянен;
двата пола участват наравно в предаването на своите наследствени свойства на потомството;
редупликация на равен брой гени и тяхната редукция в мъжките и женските зародишни клетки; тази позиция е генетична прогноза за съществуването на мейоза;
наследствените наклонности са сдвоени, едната е по майчина линия, другата е по бащина линия; един от тях може да бъде доминиращ, другият рецесивен; Тази позиция съответства на откриването на принципа на алелизма: един ген е представен от поне два алела.

По този начин Мендел, след като откри метода за генетичен анализ на наследяването на отделни двойки черти (а не набор от черти) и установи законите на наследяването, беше първият, който постулира и експериментално докаже принципа на дискретна (генетична) детерминация на наследствените белези.

Въз основа на горното ни се струва полезно да правим разлика между законите, директно формулирани от Мендел и свързани с процеса на наследяване, и принципите на наследствеността, произтичащи от работата на Мендел.

Законите за наследяване включват закона за разделяне на наследствените характеристики в потомството на хибрид и закона за независима комбинация от наследствени характеристики. Тези два закона отразяват процеса на предаване на наследствената информация в клетъчните поколения по време на половото размножаване. Тяхното откритие е първото действително доказателство за съществуването на наследственост като феномен.

Законите на наследствеността имат различно съдържание и се формулират по следния начин:

Първи закон- законът за дискретно (генетично) наследствено определяне на чертите; това е в основата на генната теория.

Втори закон- законът за относителното постоянство на наследствената единица - ген.

Трети закон- законът за алелното състояние на гена (доминиране и рецесивност).

Именно тези закони представляват основния резултат от работата на Мендел, тъй като те отразяват същността на наследствеността.

Менделските закони на наследствеността и законите на наследствеността са основното съдържание на генетиката. Тяхното откритие дава на съвременната естествена наука единица за измерване на жизнените процеси - гена, и по този начин създава възможността за комбиниране на природните науки - биология, физика, химия и математика за целите на анализа на биологичните процеси.

В бъдеще, когато определяме наследствена единица, ще използваме само термина „ген“. Понятията „наследствен фактор” и „наследствен депозит” са тромави, а освен това вероятно е дошло времето, когато трябва да се разграничат наследственият фактор и генът и всяко от тези понятия да има свое съдържание. По-нататък под понятието „ген“ ще разбираме неделима функционално интегрална единица на наследствеността, която определя наследствена черта. Терминът "наследствен фактор" трябва да се тълкува в по-широк смисъл като комплекс от редица гени и цитоплазмени влияния върху наследствена черта.

Ако намерите грешка, моля, маркирайте част от текста и щракнете Ctrl+Enter.

Законите на Мендел- принципи на предаване на наследствените характеристики от родителските организми към техните потомци, резултат от експериментите на Грегор Мендел. Тези принципи послужиха за основа на класическата генетика и впоследствие бяха обяснени като следствие от молекулярните механизми на наследствеността. Въпреки че в учебниците на руски език обикновено се описват три закона, „първият закон“ не е открит от Мендел. От особено значение сред моделите, открити от Мендел, е „хипотезата за чистотата на гаметите“.

Енциклопедичен YouTube

1 / 5

✪ Първи и втори закон на Мендел. Наука 3.2

✪ Трети закон на Мендел. Наука 3.3

✪ Урок по биология №20. Грегор Мендел и неговия първи закон.

✪ Първият и вторият закон на Мендел са супер ясни

✪ 1-ви закон на Мендел. Законът за доминиране Подготовка за единен държавен изпит и единен държавен изпит по биология

субтитри

Предшествениците на Мендел

В началото на 19 век Дж. Гос ( Джон Гос), експериментирайки с грах, показа, че при кръстосване на растения със зеленикаво-син грах и жълтеникаво-бял грах в първото поколение се получават жълто-бели. Въпреки това, през второто поколение признаците, които не се появиха в хибридите от първо поколение и по-късно наречени рецесивни от Мендел, се появиха отново и растенията с тях не се разделиха по време на самоопрашване.

Методи на Мендел и напредък в работата

Мендел изучава как се наследяват индивидуалните черти.
Мендел избра от всички характеристики само алтернативни - тези, които имат две ясно различни опции в неговите сортове (семената са или гладки, или набръчкани; няма междинни опции). Такова съзнателно стесняване на изследователския проблем направи възможно ясно да се установят общите модели на наследяване.
Мендел планира и провежда мащабен експеримент. Той получи 34 сорта грах от компании за отглеждане на семена, от които избра 22 „чисти“ сорта (не произвеждащи сегрегация според изследваните характеристики по време на самоопрашване) сортове. След това той извършва изкуствена хибридизация на сортове и кръстосва получените хибриди един с друг. Той изучава унаследяването на седем признака, изучавайки общо около 20 000 хибрида от второ поколение. Експериментът беше улеснен от успешен избор на обект: грахът обикновено е самоопрашител, но е лесно да се извърши изкуствена хибридизация върху него.
Мендел е един от първите в биологията, който използва прецизни количествени методи за анализ на данни. Въз основа на познанията си по теория на вероятностите, той осъзна необходимостта от анализ на голям брой кръстове, за да елиминира ролята на случайните отклонения.

Мендел нарича проявлението на чертата само на един от родителите при хибридите като доминиране.

Този закон е известен още като „закон за доминирането на чертата“. Неговата формулировка се основава на концепцията чиста линияпо отношение на изучавания признак - на съвременен език това означава хомозиготност на индивидите по този признак. Концепцията за хомозиготност по-късно е въведена от W. Batson през 1902 г.

Кодоминиране и непълно доминиране

Някои противоположни признаци не са в отношението на пълно господство (когато единият винаги потиска другия при хетерозиготни индивиди), а в отношението непълно господство. Например, когато се кръстосват чисти линии на щракави дракони с лилави и бели цветя, индивидите от първото поколение имат розови цветя. При кръстосването на чисти линии на черни и бели андалуски пилета се раждат сиви пилета в първото поколение. При непълно доминиране хетерозиготите имат характеристики, междинни между тези на рецесивните и доминантните хомозиготи.

Кръстосването на организми от две чисти линии, различаващи се по проявите на един изследван признак, за който са отговорни алелите на един ген, се нарича монохибридно кръстосване.

Обяснение

Закон за чистотата на гаметите- всяка гамета съдържа само един алел от двойка алели на даден ген на родителския индивид.

Закон за независимото наследяване на характеристиките

Определение

Закон за независимото наследяване(трети закон на Мендел) - при кръстосване на два индивида, които се различават един от друг по две (или повече) двойки алтернативни признаци, гените и съответните им признаци се наследяват независимо един от друг и се комбинират във всички възможни комбинации (както при монохибридното кръстосване) .

Когато хомозиготни растения, различаващи се по няколко признака, като бели и лилави цветя и жълт или зелен грах, бяха кръстосани, унаследяването на всеки признак следваше първите два закона, а в потомството те бяха комбинирани по такъв начин, сякаш тяхното наследство имаше възникнали независимо едно от друго. Първото поколение след кръстосването има доминиращ фенотип за всички признаци. Във второто поколение се наблюдава разделяне на фенотипове по формулата 9:3:3:1, тоест 9:16 са с лилави цветя и жълт грах, 3:16 са с бели цветя и жълт грах, 3: 16 бяха с лилави цветя и зелен грах, 1:16 с бели цветя и зелен грах.

Обяснение

Мендел се натъква на признаци, чиито гени са разположени в различни двойки хомоложни хромозоми (нуклеопротеинови структури в ядрото на еукариотната клетка, в които е концентрирана по-голямата част от наследствената информация и които са предназначени за нейното съхранение, внедряване и предаване) на граха. По време на мейозата хомоложни хромозоми от различни двойки се комбинират на случаен принцип в гамети. Ако бащината хромозома на първата двойка попадне в гаметата, тогава с еднаква вероятност и бащината, и майчината хромозома на втората двойка могат да попаднат в тази гамета. Следователно черти, чиито гени са разположени в различни двойки хомоложни хромозоми, се комбинират независимо един от друг. (По-късно се оказа, че от седемте двойки признаци, изследвани от Мендел в грахово зърно, което има диплоиден брой хромозоми 2n=14, гените, отговорни за една от двойките признаци, са разположени на същата хромозома. Въпреки това, Мендел не откри нарушение на закона за независимо наследяване, тъй като не се наблюдава връзка между тези гени поради голямото разстояние между тях).

Основни положения на теорията на Мендел за наследствеността

В съвременна интерпретация тези разпоредби са както следва:

Дискретни (отделни, несмесими) наследствени фактори - гени (терминът "ген" е предложен през 1909 г. от В. Йохансен) са отговорни за наследствените черти.
Всеки диплоиден организъм съдържа двойка алели на даден ген, отговорен за дадена черта; единият от тях е получен от бащата, другият от майката.
Наследствените фактори се предават на потомците чрез зародишни клетки. Когато се образуват гамети, всяка от тях съдържа само един алел от всяка двойка (гаметите са „чисти“ в смисъл, че не съдържат втория алел).

Условия за изпълнение на законите на Мендел

Условия за изпълнение на закона за сегрегация при монохибридно кръстосване

Разделянето 3:1 по фенотип и 1:2:1 по генотип се извършва приблизително и само при следните условия:

Изследват се голям брой кръстоски (голям брой потомци).
Гамети, съдържащи алели А и а, се образуват в равен брой (имат еднаква жизнеспособност).
Няма селективно оплождане: гамети, съдържащи който и да е алел, се сливат една с друга с еднаква вероятност.
Зиготите (ембрионите) с различни генотипове са еднакво жизнеспособни.
Родителските организми принадлежат към чисти линии, тоест те са наистина хомозиготни за изследвания ген (AA и aa).
Характеристиката е наистина моногенна

Условия за прилагане на закона за независимо наследяване

Всички условия, необходими за изпълнението на закона за разделянето.
Местоположението на гените, отговорни за изследваните черти, е в различни двойки хромозоми (несвързани).

Условия за изпълнение на закона за чистотата на гаметите

Нормалният ход на мейозата. В резултат на неразделяне на хромозомите и двете хомоложни хромозоми от една двойка могат да се озоват в една гамета. В този случай гаметата ще носи двойка алели на всички гени, които се съдържат в дадена двойка хромозоми.

Секция за единен държавен изпит: 3.5. Модели на наследственост, тяхната цитологична основа. Модели на наследяване, установени от Г. Мендел, тяхната цитологична основа (моно- и дихибридно кръстосване)…

Мендел, провеждайки експерименти за кръстосване на различни сортове грах, установи редица закони на наследяване, които поставиха основата на генетиката. Той се разви хибридно-логически метод за анализ на наследството признаци на организми. Този метод включва кръстосване на индивиди с алтернативни черти; анализ на изследваните признаци при хибриди без отчитане на останалите; количествено отчитане на хибридите.

Чрез извършване на монохибридно кръстосване (кръстосване на една двойка алтернативни знаци), Мендел установява закон за еднаквостпърво поколение.

Основни положения хибридологичен метод

За кръстосване се вземат организми, чиито предци в редица поколения не са произвели разделяне според избрани характеристики, тоест чисти линии.
Организмите се различават по една или две двойки алтернативни признаци.
Извършва се индивидуален анализ на потомството от всяко кръстосване.
Използва се статистическа обработка на резултатите.

■ Първият закон на Г. Мендел

При кръстосване на два хомозиготни индивида, които се различават един от друг по една двойка алтернативни признаци, всички потомци в първото поколение са еднакви както по фенотип, така и по генотип.

■ Второ законЖ.Мендел

При кръстосване на хибриди от първо поколение (два хетерозиготни индивида) се получава разделяне 3: 1 във второто, наред с доминантния се появява и рецесивен признак.

Кръст за анализ- кръстосване, при което индивид с неизвестен генотип, който трябва да се установи (AA или Aa), се кръстосва с рецесивен хомозигот (aa). Ако цялото потомство от полученото кръстосване е еднакво, изследваният организъм има генотип АА. Ако в потомството се наблюдава фенотип 1:1, изследваният организъм е хетерозиготен Aa.

■ третозаконЖ.Мендел

При кръстосване на хомозиготни индивиди, които се различават по две двойки алтернативни признаци или повече, всеки признак се наследява независимо от останалите, като се комбинира във всички възможни комбинации.

В експериментите си Мендел използва различни методи на кръстосване : монохибридни, дихибридни и полихибридни. По време на последното кръстосване индивидите се различават по повече от две двойки знаци. Във всички случаи се спазват законът за еднаквост на първото поколение, законът за разделяне на признаците във второто поколение и законът за независимото наследяване.

Закон за независимото наследяване:всяка двойка белези се наследява независимо една от друга. В потомството има фенотипно разделение 3:1 за всяка двойка черти. Законът за независимото наследяване е валиден само ако гените на двойките разглеждани белези се намират в различни двойки хомоложни хромозоми. Хомоложните хромозоми са подобни по форма, размер и групи на генно свързване.

Поведението на всяка двойка нехомоложни хромозоми в мейозата е независимо едно от друго. Несъответствие: ги към клетъчни стълбовее случаен. Независимото наследяване е от голямо значение за еволюцията; тъй като е източник на комбинирана наследственост.

ТАБЛИЦА: всички модели на наследяване

Това е конспект по биология за 10-11 клас по темата „Модели на наследствеността. Законите на Морган". Изберете следващо действие: