Mendeļa pirmais šķērsošanas likums. Mantojuma modeļi, ko izveidojis G

Mendeļa likumi

Mendeļa pirmā un otrā likuma diagramma. 1) Augu ar baltiem ziediem (divas recesīvās alēles w kopijas) krusto ar augu ar sarkaniem ziediem (divas dominējošās alēles R kopijas). 2) Visiem pēcnācējiem ir sarkani ziedi un vienāds genotips Rw. 3) Kad notiek pašizaugļošanās, 3/4 otrās paaudzes augu ir ar sarkaniem ziediem (genotipi RR + 2Rw) un 1/4 ar baltiem ziediem (ww).

Mendeļa likumi- tie ir principi iedzimto īpašību pārnešanai no vecākiem organismiem uz to pēcnācējiem, kas izriet no Gregora Mendeļa eksperimentiem. Šie principi kalpoja par klasiskās ģenētikas pamatu un vēlāk tika izskaidroti kā iedzimtības molekulāro mehānismu sekas. Lai gan krievu valodas mācību grāmatās parasti ir aprakstīti trīs likumi, “pirmo likumu” Mendelis neatklāja. Mendela atklāto modeļu vidū īpaši svarīga ir “gametu tīrības hipotēze”.

Stāsts

19. gadsimta sākumā J. Goss, eksperimentējot ar zirņiem, parādīja, ka, krustojot augus ar zaļganzilajiem un dzeltenbaltajiem zirņiem pirmajā paaudzē, iegūti dzeltenbalti. Taču otrās paaudzes laikā atkal parādījās tās pazīmes, kuras neparādījās pirmās paaudzes hibrīdos un vēlāk Mendelis nosauca par recesīvām, un augi ar tiem pašapputes laikā nesadalījās.

O. Sarge, veicot eksperimentus ar melonēm, salīdzināja tās pēc individuālajām īpašībām (mīkstums, miza u.c.), kā arī konstatēja, ka nav īpašību sajaukšanas, kas pēcnācējos nepazuda, bet tika tikai pārdalītas starp tiem. C. Nodins, šķērsojot dažāda veida daturas, atklāja datura īpašību pārsvaru Datula tatula virs Datura stramonium, un tas nebija atkarīgs no tā, kurš augs bija māte un kurš bija tēvs.

Tādējādi līdz 19. gadsimta vidum tika atklāts dominēšanas fenomens, hibrīdu vienveidība pirmajā paaudzē (visi pirmās paaudzes hibrīdi ir līdzīgi viens otram), šķelšanās un rakstzīmju kombinatorika otrajā paaudzē. Tomēr Mendels, augstu novērtējot savu priekšgājēju darbu, norādīja, ka viņi nav atraduši universālu likumu hibrīdu veidošanai un attīstībai, un viņu eksperimentiem nebija pietiekamas ticamības, lai noteiktu skaitlisko attiecību. Šādas uzticamas metodes atklāšana un rezultātu matemātiskā analīze, kas palīdzēja izveidot iedzimtības teoriju, ir Mendela galvenais nopelns.

Mendeļa metodes un darba gaita

Mendels pētīja, kā tiek pārmantotas individuālās īpašības.
Mendels no visām īpašībām izvēlējās tikai alternatīvas - tās, kurām viņa šķirnēs bija divas skaidri atšķirīgas iespējas (sēklas ir gludas vai saburzītas; starpposmu nav). Šāda apzināta pētāmās problēmas sašaurināšanās ļāva skaidri noteikt vispārējos mantojuma modeļus.
Mendels plānoja un veica liela mēroga eksperimentu. No sēklaudzēšanas uzņēmumiem viņš saņēma 34 zirņu šķirnes, no kurām atlasīja 22 “tīrās” šķirnes (neizraisa segregāciju pēc pašapputes laikā pētītajām īpašībām) šķirnes. Pēc tam viņš veica mākslīgo šķirņu hibridizāciju un krustoja iegūtos hibrīdus savā starpā. Viņš pētīja septiņu pazīmju pārmantošanu, kopumā izpētot aptuveni 20 000 otrās paaudzes hibrīdu. Eksperimentu veicināja veiksmīga objekta izvēle: zirņi parasti ir pašapputes, bet mākslīgo hibridizāciju ir viegli veikt.
Mendels bija viens no pirmajiem bioloģijā, kas datu analīzei izmantoja precīzas kvantitatīvās metodes. Pamatojoties uz savām zināšanām par varbūtību teoriju, viņš saprata nepieciešamību analizēt lielu skaitu krustu, lai novērstu nejaušo noviržu lomu.

Mendels par dominējošo stāvokli nosauca tikai viena no vecākiem pazīmes izpausmi hibrīdos.

Pirmās paaudzes hibrīdu vienveidības likums(Pirmais Mendeļa likums) - šķērsojot divus homozigotus organismus, kas pieder pie dažādām tīrām līnijām un atšķiras viens no otra ar vienu alternatīvu pazīmes izpausmju pāri, visa pirmā hibrīdu paaudze (F1) būs viendabīga un nesīs šīs pazīmes izpausmi. viena no vecākiem iezīme.

Šis likums ir pazīstams arī kā "iezīmju dominēšanas likums". Tās formulējums ir balstīts uz koncepciju tīra līnija attiecībā uz pētāmo pazīmi - mūsdienu valodā tas nozīmē indivīdu homozigozitāti šai pazīmei. Mendels formulēja rakstura tīrību kā pretēju raksturu izpausmju neesamību visos pēcnācējos vairākās konkrētā indivīda paaudzēs pašapputes laikā.

Šķērsojot purpurziedu zirņu un baltziedu zirņu tīras līnijas, Mendels pamanīja, ka iznākušo augu pēcnācēji visi bija purpura ziedi, starp tiem nav neviena balta. Mendels eksperimentu atkārtoja vairāk nekā vienu reizi un izmantoja citas zīmes. Ja viņš krustotu zirņus ar dzeltenām un zaļām sēklām, visiem pēcnācējiem būtu dzeltenas sēklas. Ja viņš krustotu zirņus ar gludām un saburzītām sēklām, pēcnācējiem būtu gludas sēklas. Garo un īso augu pēcnācēji bija gari. Tātad pirmās paaudzes hibrīdi vienmēr ir vienādi šajā īpašībā un iegūst viena no vecākiem īpašību. Šī zīme (spēcīgāka, dominējošs), vienmēr apspieda otru ( recesīvs).

Kodominance un nepilnīga dominēšana

Daži pretējie varoņi atrodas nevis pilnīgas dominēšanas attiecībās (kad viens vienmēr nomāc otru heterozigotos indivīdos), bet gan attiecībās nepilnīga dominēšana. Piemēram, ja tiek šķērsotas tīras snapdragon līnijas ar purpursarkaniem un baltiem ziediem, pirmās paaudzes indivīdiem ir rozā ziedi. Kad tiek šķērsotas tīras melnās un baltās Andalūzijas cāļu līnijas, pirmajā paaudzē piedzimst pelēkas vistas. Ar nepilnīgu dominējošo stāvokli heterozigotiem ir pazīmes, kas ir starpposma starp recesīvo un dominējošo homozigotu īpašībām.

Parādību, kurā heterozigotu indivīdu krustošanās izraisa pēcnācēju veidošanos, no kuriem dažiem ir dominējoša iezīme, bet dažiem - recesīvu, sauc par segregāciju. Līdz ar to segregācija ir dominējošo un recesīvo pazīmju sadalījums pēcnācējiem noteiktā skaitliskā attiecībā. Recesīvā īpašība pirmās paaudzes hibrīdos nepazūd, bet tiek tikai nomākta un parādās otrajā hibrīda paaudzē.

Paskaidrojums

Gametas tīrības likums: katra gameta satur tikai vienu alēli no mātes indivīda noteiktā gēna alēļu pāra.

Parasti gameta vienmēr ir tīra no alēļu pāra otrā gēna. Šo faktu, ko Mendeļa laikā nevarēja stingri noteikt, sauc arī par gametu tīrības hipotēzi. Šo hipotēzi vēlāk apstiprināja citoloģiskie novērojumi. No visiem Mendeļa noteiktajiem mantošanas likumiem šis “likums” pēc būtības ir visvispārīgākais (tiek izpildīts visplašākajā nosacījumu diapazonā).

Pazīmju neatkarīgas pārmantošanas likums

Neatkarīgas īpašību pārmantošanas ilustrācija

Definīcija

Neatkarīgas mantošanas likums(Mendeļa trešais likums) - krustojot divus homozigotus indivīdus, kas atšķiras viens no otra ar diviem (vai vairākiem) alternatīvu pazīmju pāriem, gēni un tiem atbilstošās pazīmes tiek mantotas neatkarīgi viens no otra un tiek apvienoti visās iespējamās kombinācijās (kā monohibrīda krustojumā). ). Kad tika krustoti augi, kas atšķiras pēc vairākām pazīmēm, piemēram, baltie un purpursarkanie ziedi un dzeltenie vai zaļie zirnīši, katra rakstura mantošana notika pēc pirmajiem diviem likumiem un pēcnācējos tos apvienoja tā, it kā to pārmantošana notiktu neatkarīgi no viens otru. Pirmajā paaudzē pēc krustošanās bija dominējošs fenotips visām pazīmēm. Otrajā paaudzē tika novērota fenotipu sadalīšanās pēc formulas 9:3:3:1, tas ir, 9:16 bija ar violetiem ziediem un dzelteniem zirņiem, 3:16 bija ar baltiem ziediem un dzeltenajiem zirņiem, 3: 16 bija ar violetiem ziediem un zaļajiem zirnīšiem, 1:16 ar baltiem ziediem un zaļajiem zirnīšiem.

Paskaidrojums

Mendels saskārās ar pazīmēm, kuru gēni atradās dažādos homologu zirņu hromosomu pāros. Mejozes laikā dažādu pāru homologās hromosomas tiek nejauši apvienotas gametās. Ja pirmā pāra tēva hromosoma nokļūst gametā, tad ar vienādu varbūtību šajā gametē var nokļūt gan otrā pāra tēva, gan mātes hromosoma. Tāpēc pazīmes, kuru gēni atrodas dažādos homologo hromosomu pāros, tiek apvienotas neatkarīgi viena no otras. (Vēlāk izrādījās, ka no septiņiem Mendela pētītajiem rakstzīmju pāriem zirnī, kuram ir diploīds hromosomu skaits 2n=14, par vienu no rakstzīmju pāriem atbildīgie gēni atradās vienā hromosomā. Tomēr Mendels neatklāja neatkarīgas mantošanas likuma pārkāpumu, jo saikne starp šiem gēniem netika novērota lielā attāluma starp tiem dēļ).

Mendeļa iedzimtības teorijas pamatnoteikumi

Mūsdienu interpretācijā šie noteikumi ir šādi:

Diskrēti (atsevišķi, nesajaucami) iedzimtības faktori - gēni ir atbildīgi par iedzimtajām iezīmēm (terminu “gēns” 1909. gadā ierosināja V. Johansens)
Katrs diploīds organisms satur noteikta gēna alēļu pāri, kas atbild par konkrēto pazīmi; viens no tiem saņemts no tēva, otrs no mātes.
Iedzimtie faktori tiek nodoti pēcnācējiem caur dzimumšūnām. Kad veidojas gametas, katra no tām satur tikai vienu alēli no katra pāra (gametas ir “tīras” tādā nozīmē, ka tās nesatur otro alēli).

Mendeļa likumu izpildes nosacījumi

Saskaņā ar Mendeļa likumiem tiek mantotas tikai monogēnas pazīmes. Ja vairāk nekā viens gēns ir atbildīgs par fenotipisku iezīmi (un absolūto lielāko daļu šādu pazīmju), tam ir sarežģītāks mantojuma modelis.

Nosacījumi segregācijas likuma izpildei monohibrīda šķērsošanas laikā

Sadalīšana 3:1 pēc fenotipa un 1:2:1 pēc genotipa tiek veikta aptuveni un tikai šādos apstākļos.

Mendeļa pirmais likums. Pirmās paaudzes hibrīdu vienveidības likums

Krustojot homozigotus indivīdus, kas atšķiras ar vienu alternatīvu (savstarpēji izslēdzošu) zīmju pāri, visi pēcnācēji pirmā paaudze vienāds gan fenotipā, gan genotipā.

Tika krustoti zirņu augi ar dzeltenām (dominējošā īpašība) un zaļajām (recesīvā pazīme) sēklām. Gametu veidošanos pavada mejoze. Katrs augs ražo viena veida gametas. No katra homologā hromosomu pāra viena hromosoma ar vienu no alēliskajiem gēniem (A vai a) nonāk gametās. Pēc apaugļošanas tiek atjaunota homologo hromosomu pārošana un veidojas hibrīdi. Visiem augiem būs tikai dzeltenas sēklas (fenotips), kas ir heterozigotas Aa genotipam. Tas notiek, kad pilnīga dominēšana.

Hibrīdam Aa ir viens gēns A no viena vecāka, bet otrais gēns - a - no otra vecāka (73. att.).

Haploīdās gametas (G), atšķirībā no diploīdiem organismiem, ir apvilktas ar riņķi.

Krustošanas rezultātā tiek iegūti pirmās paaudzes hibrīdi, kas apzīmēti ar F 1.

Krustu ierakstīšanai tiek izmantota īpaša tabula, ko ierosinājis angļu ģenētiķis Punnets un ko sauc par Punneta režģi.

Tēva indivīda gametas ir izrakstītas horizontāli, bet mātes dzimuma dzimumšūnas vertikāli. Genotipēšana tiek reģistrēta krustojumos.

Rīsi. 73.Mantojums monohibrīdos krustojumos.

I - divu šķirņu zirņu krustošana ar dzeltenām un zaļām sēklām (P); II

Mendeļa I un II likumu citoloģiskie pamati.

F 1 - heterozigoti (Aa), F 2 - segregācija pēc 1. genotipa AA: 2 Aa: 1 aa.

py pēcnācēji. Tabulā šūnu skaits ir atkarīgs no šķērsojamo indivīdu radīto gametu veidu skaita.

Mendeļa II likums. Pirmās paaudzes hibrīdu šķelšanās likums

Pirmās paaudzes hibrīdus krustojot savā starpā, otrajā paaudzē parādās indivīdi gan ar dominējošām, gan recesīvām pazīmēm un sadalīšanās notiek pēc fenotipa proporcijā 3:1 (trīs dominējošie fenotipi un viens recesīvs) un 1:2:1. pēc genotipa (sk. 73. att.). Šāda sadalīšana ir iespējama, kad pilnīga dominēšana.

Gametu “tīrības” hipotēze

Sadalīšanās likumu var izskaidrot ar gametu “tīrības” hipotēzi.

Mendels sauca fenomenu, ka alternatīvu rakstzīmju alēles nesajaucas heterozigota organisma gametās (hibrīds) gametu “tīrības” hipotēze. Par katru pazīmi ir atbildīgi divi alēlie gēni (Aa). Veidojot hibrīdus, alēlie gēni netiek sajaukti, bet paliek nemainīgi.

Mejozes rezultātā Aa hibrīdi veido divu veidu gametas. Katra gameta satur vienu no homologu hromosomu pāra ar alēlisko gēnu A vai alēlo gēnu a. Gametes ir tīras no cita alēlija gēna. Apaugļošanas laikā tiek atjaunota hromosomu homoloģija un gēnu alelitāte, parādās recesīvā īpašība (zirņu zaļā krāsa), kuras gēns hibrīdorganismā savu iedarbību neizrādīja. Iezīmes attīstās gēnu mijiedarbības rezultātā.

Nepilnīga dominance

Plkst nepilnīga dominēšana heterozigotiem indivīdiem ir savs fenotips, un pazīme ir vidēja.

Krustojot nakts skaistumkopšanas augus ar sarkaniem un baltiem ziediem, pirmajā paaudzē parādās rozā krāsas indivīdi. Krustojot pirmās paaudzes hibrīdus (rozā ziedi), šķelšanās pēcnācējos pēc genotipa un fenotipa sakrīt (74. att.).

Rīsi. 74.Mantojums ar nepilnīgu dominēšanu nakts skaistuma augā.

Gēnam, kas izraisa sirpjveida šūnu anēmiju cilvēkiem, piemīt nepilnīga dominēšana.

Analīzes krusts

Recesīvā iezīme (zaļie zirnīši) parādās tikai homozigotā stāvoklī. Homozigoti (dzelteni zirņi) un heterozigoti (dzelteni zirņi) indivīdi ar dominējošām pazīmēm neatšķiras viens no otra fenotipā, bet tiem ir dažādi genotipi. To genotipus var noteikt, krustojot ar indivīdiem ar zināmu genotipu. Šāds indivīds var būt zaļie zirnīši, kuriem ir homozigota recesīva iezīme. Šo krustu sauc par analizētu krustu. Ja krustošanas rezultātā visi pēcnācēji ir vienveidīgi, tad pētāmais indivīds ir homozigots.

Ja notiek šķelšanās, indivīds ir heterozigots. Heterozigota indivīda pēcnācēji rada šķelšanos attiecībā 1:1.

Mendeļa III likums. Neatkarīgas raksturlielumu kombinācijas likums (75. att.). Organismi viens no otra atšķiras vairākos veidos.

Indivīdu krustošanos, kas atšķiras pēc divām pazīmēm, sauc par dihibrīdu, un daudzos aspektos - par polihibrīdu.

Krustojot homozigotus indivīdus, kas atšķiras ar diviem alternatīvu rakstzīmju pāriem, otrajā paaudzē rodas neatkarīga pazīmju kombinācija.

Dihibrīda krustošanās rezultātā visa pirmā paaudze ir viendabīga. Otrajā paaudzē fenotipiskā šķelšanās notiek proporcijā 9:3:3:1.

Piemēram, ja krustojat zirni ar dzeltenām sēklām un gludu virsmu (dominējošā īpašība) ar zirni ar zaļām sēklām un grumbuļotu virsmu (recesīvā īpašība), visa pirmā paaudze būs viendabīga (dzeltenas un gludas sēklas).

Kad hibrīdi tika krustoti savā starpā otrajā paaudzē, parādījās indivīdi ar īpašībām, kuras nebija sākotnējās formās (dzeltenas grumbuļainas un zaļas gludas sēklas). Šīs īpašības ir iedzimtas neskatoties uz viens no otra.

Diheterozigots indivīds radīja 4 veidu gametas

Ērtības labad īpatņu skaitīšanas ērtībai pēc hibrīdu krustošanās rodas otrā paaudze, tiek izmantots Punneta režģis.

Rīsi. 75.Neatkarīga pazīmju izplatība dihibrīdos krustojumos. A, B, a, b - dominējošās un recesīvās alēles, kas kontrolē divu pazīmju attīstību. G - vecāku dzimumšūnas; F 1 - pirmās paaudzes hibrīdi; F 2 - otrās paaudzes hibrīdi.

Mejozes rezultātā uz katru gametu tiks pārnests viens no alēliskajiem gēniem no homologa hromosomu pāra.

Veidojas 4 veidu gametas. Šķelšanās pēc krustošanas attiecībā 9:3:3:1 (9 indivīdi ar divām dominējošām pazīmēm, 1 indivīds ar divām recesīvām pazīmēm, 3 indivīdiem ar vienu dominējošo un otru recesīvo pazīmi, 3 indivīdiem ar dominējošām un recesīvām pazīmēm).

Indivīdu parādīšanās ar dominējošām un recesīvām iezīmēm ir iespējama, jo gēni, kas ir atbildīgi par zirņu krāsu un formu, atrodas dažādās nehomologās hromosomās.

Katrs alēlo gēnu pāris tiek izplatīts neatkarīgi no otra pāra, un tāpēc gēnus var apvienot neatkarīgi.

Heterozigots indivīds “n” pazīmju pāriem veido 2 n veidu gametas.

Jautājumi paškontrolei

1. Kā tiek formulēts pirmais Mendeļa likums?

2. Kādas sēklas Mendels krustoja ar zirņiem?

3. Augi ar kādām sēklām radās krustošanas rezultātā?

4. Kā tiek formulēts Mendeļa II likums?

5. Augi ar kādām īpašībām iegūti pirmās paaudzes hibrīdu krustošanas rezultātā?

6. Kādā skaitliskā attiecībā notiek sadalīšana?

7. Kā izskaidrojams šķelšanās likums?

8. Kā izskaidrot gametu “tīrības” hipotēzi?

9. Kā izskaidrot īpašību nepilnīgo dominēšanu? 10. Kāda veida šķelšanās notiek pēc fenotipa un genotipa

pēc pirmās paaudzes hibrīdu krustošanas?

11. Kad tiek veikts analītiskais krustojums?

12. Kā tiek veikta analītiskā krustošana?

13.Kādu krustojumu sauc par dihibrīdu?

14. Uz kurām hromosomām atrodas gēni, kas ir atbildīgi par zirņu krāsu un formu?

15. Kā tiek formulēts Mendeļa III likums?

16. Kāda fenotipiskā šķelšanās notiek pirmajā paaudzē?

17. Kāda veida fenotipiskā šķelšanās notiek otrajā paaudzē?

18.Ko izmanto hibrīdu krustošanas rezultātā radušos īpatņu skaitīšanas ērtībai?

19.Kā mēs varam izskaidrot tādu indivīdu izskatu ar īpašībām, kuras agrāk nebija?

Tēmas “Mendeļa likumi” atslēgvārdi

alelitātes anēmija

mijiedarbība

gametas

gēns

genotips

heterozigota

hibrīds

gametu "tīrības" hipotēze

homozigota

homoloģija

zirņi

zirņu

darbība

dihibrīds

dominējošo stāvokli

viendabīgums

likumu

mejoze

izglītības krāsošana

apaugļošana

individuāls

savienošana pārī

virsmas

skaitīt

paaudzei

polihibrīds

pēcnācēji

izskats

zīme

augu

sadalīt

Punneta režģis

vecākiem

īpašums

sēklas

krustojums

apvienošanās

attiecība

dažādība

ērtības

fenotips

formā

raksturs

krāsa

ziedi

Daudzkārtējs alēlisms

Alēlie gēni var ietvert nevis divus, bet lielāku skaitu gēnu. Tās ir vairākas alēles. Tie rodas mutācijas rezultātā (nukleotīda aizstāšana vai zudums DNS molekulā). Vairāku alēļu piemērs var būt gēni, kas ir atbildīgi par cilvēka asins grupām: I A, I B, I 0. Gēni I A un I B dominē I 0 gēnam. Vienā genotipā vienmēr ir tikai divi gēni no alēļu sērijas. Gēni I 0 I 0 nosaka I asins grupu, gēni I A I A, I A I O - II grupa, I B I B, I B I 0 - III grupa, I A I B - IV grupa.

Gēnu mijiedarbība

Starp gēnu un iezīmi pastāv sarežģīta saistība. Viens gēns var būt atbildīgs par vienas pazīmes attīstību.

Gēni ir atbildīgi par proteīnu sintēzi, kas katalizē noteiktas bioķīmiskas reakcijas, kā rezultātā rodas noteiktas īpašības.

Viens gēns var būt atbildīgs par vairāku īpašību attīstību, kas izpaužas pleiotropisks efekts. Gēnu pleiotropās iedarbības smagums ir atkarīgs no bioķīmiskās reakcijas, ko katalizē šī gēna kontrolē sintezētais enzīms.

Vairāki gēni var būt atbildīgi par vienas pazīmes attīstību - šo polimērs gēnu darbība.

Simptomu izpausme ir dažādu bioķīmisko reakciju mijiedarbības rezultāts. Šīs mijiedarbības var būt saistītas ar alēliskiem un nealēliskajiem gēniem.

Alēlisko gēnu mijiedarbība.

Gēnu mijiedarbība, kas atrodas vienā alēļu pārī, notiek šādi:

. pilnīga dominēšana;

. nepilnīga dominēšana;

. līdzdominance;

. pārsvars.

Plkst pabeigt Dominējošā stāvoklī viena (dominējošā) gēna darbība pilnībā nomāc cita (recesīvā) darbību. Krustojoties, pirmajā paaudzē parādās dominējošā īpašība (piemēram, zirņu dzeltenā krāsa).

Plkst nepilnīgs dominante rodas, ja dominējošās alēles ietekme ir novājināta recesīvās alēles klātbūtnē. Heterozigotiem indivīdiem, kas iegūti krustošanas rezultātā, ir savs genotips. Piemēram, krustojot nakts skaistumkopšanas augus ar sarkaniem un baltiem ziediem, parādās rozā ziedi.

Plkst līdzdominance Abu gēnu iedarbība izpaužas, kad tie atrodas vienlaicīgi. Tā rezultātā parādās jauns simptoms.

Piemēram, IV asins grupa (I A I B) cilvēkiem veidojas, mijiedarbojoties gēniem I A un I B. Atsevišķi I A gēns nosaka II asins grupu, bet I B gēns nosaka III asins grupu.

Plkst pārsvars dominējošajai alēlei heterozigotā stāvoklī ir spēcīgāka pazīmes izpausme nekā homozigotā stāvoklī.

Nealēlisko gēnu mijiedarbība

Vienu organisma iezīmi bieži var ietekmēt vairāki nealēlisku gēnu pāri.

Nealēlisko gēnu mijiedarbība notiek šādi:

. komplementaritāte;

. epistāze;

. polimēri.

Papildinošs efekts izpaužas ar divu dominējošo nealēlisko gēnu vienlaicīgu klātbūtni organismu genotipā. Katrs no dominējošajiem gēniem var izpausties neatkarīgi, ja otrs atrodas recesīvā stāvoklī, bet to kopīga klātbūtne dominējošā stāvoklī zigotā nosaka jaunu pazīmes stāvokli.

Piemērs. Tika krustotas divas saldo zirņu šķirnes ar baltiem ziediem. Visiem pirmās paaudzes hibrīdiem bija sarkani ziedi. Ziedu krāsa ir atkarīga no diviem mijiedarbojošiem gēniem A un B.

Proteīni (enzīmi), kas sintezēti uz A un B gēnu bāzes, katalizē bioķīmiskās reakcijas, kas noved pie pazīmes (ziedu sarkanā krāsa) izpausmes.

Epistāze- mijiedarbība, kurā viens no dominējošajiem vai recesīvajiem nealēliskajiem gēniem nomāc cita nealēliskā gēna darbību. Gēnu, kas nomāc cita darbību, sauc par epistatisko gēnu vai slāpētāju. Nomākto gēnu sauc par hipostatisku. Epistāze var būt dominējoša vai recesīva.

Dominējošā epistāze. Dominējošas epistāzes piemērs varētu būt cāļu apspalvojuma krāsas pārmantošana. Dominējošais gēns C ir atbildīgs par apspalvojuma krāsu. Dominējošais nealēliskais gēns I nomāc apspalvojuma krāsas attīstību. Tā rezultātā cāļiem, kuru genotipā ir C gēns, I gēna klātbūtnē ir balts apspalvojums: IICC; IICC; IiCc; Iicc. Vistas ar iicc genotipu arī būs baltas, jo šie gēni atrodas recesīvā stāvoklī. Cāļu apspalvojums ar iiCC, iiCc genotipu būs iekrāsots. Apspalvojuma baltā krāsa ir saistīta ar i gēna recesīvās alēles klātbūtni vai krāsu nomācošā gēna I klātbūtni. Gēnu mijiedarbības pamatā ir bioķīmiskie savienojumi starp enzīmu proteīniem, kurus kodē epistatiskie gēni.

Recesīvā epistāze. Recesīvā epistāze izskaidro Bombejas fenomenu – neparasto ABO asinsgrupu sistēmas antigēnu pārmantošanu. Ir zināmas 4 asins grupas.

Sievietes ar I asinsgrupu (I 0 I 0) ģimenē vīrietim ar II asinsgrupu (I A I A) piedzima bērns ar IV asinsgrupu (I A I B), kas nav iespējams. Izrādījās, ka sieviete I B gēnu mantojusi no mātes un I 0 gēnu no tēva. Tāpēc tikai I 0 gēns parādīja efektu

tika uzskatīts, ka sievietei ir I asinsgrupa. Gēnu I B nomāca recesīvais gēns x, kas bija homozigotā stāvoklī - xx.

Šīs sievietes bērnam nomāktais I B gēns parādīja savu iedarbību. Bērnam bija IV asins grupa I A I B.

PolimērsGēnu ietekme ir saistīta ar to, ka vairāki nealēliskie gēni var būt atbildīgi par vienu un to pašu pazīmi, pastiprinot tās izpausmi. Pazīmes, kas ir atkarīgas no polimēru gēniem, tiek klasificētas kā kvantitatīvās. Gēniem, kas ir atbildīgi par kvantitatīvo īpašību attīstību, ir kumulatīvs efekts. Piemēram, polimēru nealēliskie gēni S 1 un S 2 ir atbildīgi par ādas pigmentāciju cilvēkiem. Šo gēnu dominējošo alēļu klātbūtnē tiek sintezēts daudz pigmenta, recesīvo - maz. Ādas krāsas intensitāte ir atkarīga no pigmenta daudzuma, ko nosaka dominējošo gēnu skaits.

No laulības starp mulatiem S 1 s 1 S 2 s 2 bērni piedzimst ar ādas pigmentāciju no gaišas līdz tumšai, bet iespēja tikt pie bērna ar baltu un melnu ādas krāsu ir 1/16.

Daudzas pazīmes tiek mantotas saskaņā ar polimēru principu.

Jautājumi paškontrolei

1. Kas ir vairākas alēles?

2. Kādi gēni ir atbildīgi par cilvēka asinsgrupām?

3. Kādas asinsgrupas ir cilvēkam?

4. Kādas sakarības pastāv starp gēnu un pazīmi?

5. Kā mijiedarbojas alēlie gēni?

6. Kā mijiedarbojas nealēliskie gēni?

7. Kā izskaidrojama gēna komplementārā darbība?

8. Kā var izskaidrot epistāzi?

9. Kā izskaidrojama gēna polimēra darbība?

Tēmas “Vairākas alēles un gēnu mijiedarbība” atslēgvārdi

alēlisms alēles antigēni laulība

mijiedarbība

genotips

hibrīds

zirņi

asins grupa

darbība

bērniem

dominējošo stāvokli

sieviete

nomaiņa

kodominance

līdzdominance

āda

vistas

māte

molekula

mulats

mutācija

Pieejamība

mantojums

nukleotīdi

krāsošana

apspalvojums

pamats

attieksme

pigments

pigmentācija

pleiotropija

slāpētājs

paaudzei

polimerisms

zīme

piemērs

klātbūtne

izpausme

attīstību

reakcijas

bērns

rezultāts

pārsvars savienojums

proteīnu sintēzes sistēma

krustojums

Valsts

grāds

zaudējums

parādība

fermenti

krāsa

ziedi

Cilvēks

Mēs vērsām uzmanību uz to, ka iedzimtība un iedzimtība ir divas dažādas parādības, kuras ne visi stingri nošķir.

Iedzimtība starp šūnu un organismu paaudzēm notiek materiālas un funkcionālas diskrētas nepārtrauktības process. Tā pamatā ir iedzimti nozīmīgu struktūru precīza atveidošana.

Mantojums ir organisma un šūnas iedzimtu īpašību un īpašību pārnešanas process vairošanās procesā. Mantojuma izpēte ļauj atklāt iedzimtības būtību. Tāpēc šīs divas parādības ir stingri jānodala.

Mūsu pārbaudītie sadalīšanas un neatkarīgās kombinācijas modeļi attiecas uz mantojuma, nevis iedzimtības izpēti. Nepareizi, kad " sadalīšanas likums" Un " pazīmju-gēnu neatkarīgas kombinācijas likums"tiek interpretēti kā iedzimtības likumi. Mendela atklātie likumi ir mantojuma likumi.

Mendeļa laikā tika uzskatīts, ka, krustojot, vecāku īpašības pēcnācējiem tiek pārmantotas vai nu kopā (“sakausēta iedzimtība”), vai mozaīkas veidā – dažas pazīmes tiek mantotas no mātes, citas no tēva (“jauktā iedzimtība”). Šādu ideju pamatā bija pārliecība, ka pēcnācējos vecāku iedzimtība ir sajaukta, sapludināta un izšķīdusi. Šī ideja bija nepareiza. Tas neļāva zinātniski argumentēt dabiskās atlases teoriju, un patiesībā, ja krustošanas laikā pēcnācēju iedzimtās adaptīvās īpašības netika saglabātas, bet gan “izšķīdinātas”, dabiskā atlase darbotos veltīgi. Lai atbrīvotu savu dabiskās atlases teoriju no šādām grūtībām, Darvins izvirzīja teoriju par iedzimtu rakstura noteikšanu ar atsevišķām vienībām - panģenēzes teoriju. Tomēr viņa nesniedza pareizo problēmas risinājumu.

Mendela panākumus nodrošināja atsevišķu iedzimto pazīmju pāru ģenētiskās analīzes metodes atklāšana; Mendels izstrādāja pazīmju pārmantošanas diskrētās analīzes metode un būtībā radīja ģenētikas zinātniskos pamatus, atklājot šādas parādības:

katru iedzimto pazīmi nosaka atsevišķs iedzimtības faktors, depozīts; mūsdienu skatījumā šīs tieksmes atbilst gēniem: “viens gēns – viena īpašība”, “viens gēns – viens enzīms”;
gēni tiek saglabāti tīrā veidā vairākās paaudzēs, nezaudējot savu individualitāti: tas bija pierādījums ģenētikas galvenajam aspektam: gēns ir relatīvi nemainīgs;
abi dzimumi vienlīdzīgi piedalās savu iedzimto īpašību nodošanā pēcnācējiem;
vienāda daudzuma gēnu reducēšana un to samazināšana vīriešu un sieviešu dzimumšūnās; šī pozīcija bija ģenētiska prognoze par mejozes esamību;
iedzimtas tieksmes ir sapārotas, viena ir mātes, otra ir tēva; viens no tiem var būt dominējošs, otrs recesīvs; Šī pozīcija atbilst alēlisma principa atklāšanai: gēnu attēlo vismaz divas alēles.

Tādējādi Mendels, atklājis atsevišķu pazīmju pāru (nevis pazīmju kopuma) mantojuma ģenētiskās analīzes metodi un izveidojis mantojuma likumus, pirmais postulēja un eksperimentāli pierādīja diskrētās (ģenētiskās) noteikšanas principu. no iedzimtajām iezīmēm.

Pamatojoties uz iepriekš minēto, mums šķiet lietderīgi nošķirt Mendeļa tieši formulētos un ar mantošanas procesu saistītos likumus un no Mendeļa darba izrietošos iedzimtības principus.

Mantojuma likumi ietver likumu par iedzimto īpašību sadalīšanu hibrīda pēcnācējiem un likumu par iedzimtu īpašību neatkarīgu kombināciju. Šie divi likumi atspoguļo iedzimtas informācijas pārraides procesu šūnu paaudzēs seksuālās reprodukcijas laikā. Viņu atklājums bija pirmais faktiskais pierādījums iedzimtības kā fenomena esamībai.

Iedzimtības likumiem ir atšķirīgs saturs, un tie ir formulēti šādi:

Pirmais likums- pazīmju diskrētās (ģenētiskās) iedzimtības noteikšanas likums; tas ir gēnu teorijas pamatā.

Otrais likums- iedzimtās vienības - gēna - relatīvās noturības likums.

Trešais likums- gēna alēlija stāvokļa likums (dominance un recesivitāte).

Tieši šie likumi atspoguļo Mendeļa darba galveno rezultātu, jo tie atspoguļo iedzimtības būtību.

Mendeļa mantojuma likumi un iedzimtības likumi ir galvenais ģenētikas saturs. Viņu atklājums deva mūsdienu dabaszinātnei dzīvības procesu mērvienību - gēnu un tādējādi radīja iespēju apvienot dabaszinātnes - bioloģiju, fiziku, ķīmiju un matemātiku, lai analizētu bioloģiskos procesus.

Turpmāk, definējot iedzimtības vienību, izmantosim tikai terminu “gēns”. Jēdzieni “iedzimtais faktors” un “iedzimtais noguldījums” ir apgrūtinoši, turklāt, iespējams, ir pienācis laiks, kad jānošķir iedzimtības faktors un gēns un katram no šiem jēdzieniem jābūt ar savu saturu. Ar jēdzienu “gēns” mēs turpmāk domāsim nedalāmu funkcionāli neatņemamu iedzimtības vienību, kas nosaka iedzimtu pazīmi. Termins “iedzimtais faktors” ir jāinterpretē plašākā nozīmē kā vairāku gēnu komplekss un citoplazmas ietekme uz iedzimtu pazīmi.

Ja atrodat kļūdu, lūdzu, iezīmējiet teksta daļu un noklikšķiniet uz Ctrl+Enter.

Mendeļa likumi- principi iedzimto īpašību pārnešanai no vecāku organismiem uz to pēcnācējiem, kas izriet no Gregora Mendeļa eksperimentiem. Šie principi kalpoja par klasiskās ģenētikas pamatu un vēlāk tika izskaidroti kā iedzimtības molekulāro mehānismu sekas. Lai gan krievu valodas mācību grāmatās parasti ir aprakstīti trīs likumi, “pirmo likumu” Mendelis neatklāja. Mendela atklāto modeļu vidū īpaši svarīga ir “gametu tīrības hipotēze”.

Enciklopēdisks YouTube

1 / 5

✪ Mendeļa pirmais un otrais likums. Zinātne 3.2

✪ Mendeļa trešais likums. Zinātne 3.3

✪ Bioloģijas stunda Nr.20. Gregors Mendels un viņa pirmais likums.

✪ Mendeļa pirmais un otrais likums ir ļoti skaidrs

✪ 1. Mendeļa likums. Dominēšanas likums Sagatavošanās vienotajam valsts eksāmenam un vienotajam valsts eksāmenam bioloģijā

Subtitri

Mendeļa priekšteči

19. gadsimta sākumā J. Goss ( Džons Goss), eksperimentējot ar zirņiem, parādīja, ka krustojot augus ar zaļganzilajiem un dzeltenbaltajiem zirņiem pirmajā paaudzē, iegūti dzeltenbalti. Taču otrās paaudzes laikā atkal parādījās tās pazīmes, kuras neparādījās pirmās paaudzes hibrīdos un vēlāk Mendelis nosauca par recesīvām, un augi ar tiem pašapputes laikā nesadalījās.

Mendeļa metodes un darba gaita

Mendels pētīja, kā tiek pārmantotas individuālās īpašības.
Mendels no visām īpašībām izvēlējās tikai alternatīvas - tās, kurām viņa šķirnēs bija divas skaidri atšķirīgas iespējas (sēklas ir gludas vai saburzītas; starpposmu nav). Šāda apzināta pētāmās problēmas sašaurināšanās ļāva skaidri noteikt vispārējos mantojuma modeļus.
Mendels plānoja un veica liela mēroga eksperimentu. No sēklaudzēšanas uzņēmumiem viņš saņēma 34 zirņu šķirnes, no kurām atlasīja 22 “tīrās” šķirnes (neizraisa segregāciju pēc pašapputes laikā pētītajām īpašībām) šķirnes. Pēc tam viņš veica mākslīgo šķirņu hibridizāciju un krustoja iegūtos hibrīdus savā starpā. Viņš pētīja septiņu pazīmju pārmantošanu, kopumā izpētot aptuveni 20 000 otrās paaudzes hibrīdu. Eksperimentu veicināja veiksmīga objekta izvēle: zirņi parasti ir pašapputes veicēji, taču tiem ir viegli veikt mākslīgo hibridizāciju.
Mendels bija viens no pirmajiem bioloģijā, kas datu analīzei izmantoja precīzas kvantitatīvās metodes. Pamatojoties uz savām zināšanām par varbūtību teoriju, viņš saprata nepieciešamību analizēt lielu skaitu krustu, lai novērstu nejaušo noviržu lomu.

Mendels par dominējošo stāvokli nosauca tikai viena no vecākiem pazīmes izpausmi hibrīdos.

Šis likums ir pazīstams arī kā "iezīmju dominēšanas likums". Tās formulējums ir balstīts uz koncepciju tīra līnija attiecībā uz pētāmo pazīmi - mūsdienu valodā tas nozīmē indivīdu homozigozitāti šai pazīmei. Homozigotitātes jēdzienu vēlāk ieviesa V. Batsons 1902. gadā.

Kodominance un nepilnīga dominēšana

Divu tīru līniju organismu krustošanos, kas atšķiras ar vienas pētītās pazīmes izpausmēm, par kurām ir atbildīgas viena gēna alēles, sauc par monohibrīdu krustošanu.

Paskaidrojums

Gametas tīrības likums- katra gameta satur tikai vienu alēli no mātes indivīda noteiktā gēna alēļu pāra.

Pazīmju neatkarīgas pārmantošanas likums

Definīcija

Neatkarīgas mantošanas likums(Mendeļa trešais likums) - krustojot divus indivīdus, kas atšķiras viens no otra ar diviem (vai vairākiem) alternatīvu pazīmju pāriem, gēni un tiem atbilstošās pazīmes tiek mantotas neatkarīgi viens no otra un tiek apvienoti visās iespējamās kombinācijās (kā monohibrīda krustojumā) .

Kad tika krustoti homozigoti augi, kas atšķiras pēc vairākām pazīmēm, piemēram, baltie un purpursarkanie ziedi un dzeltenie vai zaļie zirnīši, katra rakstura mantošana notika pēc pirmajiem diviem likumiem, un pēcnācējos tie tika apvienoti tā, it kā to mantojums būtu bijis notika neatkarīgi viens no otra. Pirmajā paaudzē pēc krustošanās bija dominējošs fenotips visām pazīmēm. Otrajā paaudzē tika novērota fenotipu sadalīšanās pēc formulas 9:3:3:1, tas ir, 9:16 bija ar violetiem ziediem un dzelteniem zirņiem, 3:16 bija ar baltiem ziediem un dzeltenajiem zirņiem, 3: 16 bija ar violetiem ziediem un zaļajiem zirnīšiem, 1:16 ar baltiem ziediem un zaļajiem zirnīšiem.

Paskaidrojums

Mendels saskārās ar pazīmēm, kuru gēni atradās dažādos zirņu homologo hromosomu pāros (nukleoproteīnu struktūras eikariotu šūnas kodolā, kurā koncentrējas lielākā daļa iedzimtās informācijas un kas ir paredzētas tās uzglabāšanai, ieviešanai un pārnešanai). Mejozes laikā dažādu pāru homologās hromosomas tiek nejauši apvienotas gametās. Ja pirmā pāra tēva hromosoma nokļūst gametā, tad ar vienādu varbūtību šajā gametē var nokļūt gan otrā pāra tēva, gan mātes hromosoma. Tāpēc pazīmes, kuru gēni atrodas dažādos homologo hromosomu pāros, tiek apvienotas neatkarīgi viena no otras. (Vēlāk izrādījās, ka no septiņiem Mendela pētītajiem rakstzīmju pāriem zirnī, kuram ir diploīds hromosomu skaits 2n=14, par vienu no rakstzīmju pāriem atbildīgie gēni atradās vienā hromosomā. Tomēr Mendels neatklāja neatkarīgas mantošanas likuma pārkāpumu, jo saikne starp šiem gēniem netika novērota lielā attāluma starp tiem dēļ).

Mendeļa iedzimtības teorijas pamatnoteikumi

Mūsdienu interpretācijā šie noteikumi ir šādi:

Par iedzimtajām pazīmēm ir atbildīgi diskrēti (atsevišķi, nesajaucami) iedzimtības faktori - gēni (terminu “gēns” ierosināja 1909. gadā V. Johansens).
Katrs diploīds organisms satur noteikta gēna alēļu pāri, kas atbild par konkrēto pazīmi; viens no tiem saņemts no tēva, otrs no mātes.
Iedzimtie faktori tiek nodoti pēcnācējiem caur dzimumšūnām. Kad veidojas gametas, katra no tām satur tikai vienu alēli no katra pāra (gametas ir “tīras” tādā nozīmē, ka tās nesatur otro alēli).

Mendeļa likumu izpildes nosacījumi

Nosacījumi segregācijas likuma izpildei monohibrīda šķērsošanas laikā

Sadalīšana 3:1 pēc fenotipa un 1:2:1 pēc genotipa tiek veikta aptuveni un tikai šādos apstākļos:

Tiek pētīts liels skaits krustu (liels skaits pēcnācēju).
Gametes, kas satur alēles A un a, veidojas vienādā skaitā (ir vienāda dzīvotspēja).
Nav selektīvās apaugļošanas: gametas, kurās ir jebkura alēle, ar vienādu varbūtību saplūst savā starpā.
Zigoti (embriji) ar dažādiem genotipiem ir vienlīdz dzīvotspējīgi.
Vecāki organismi pieder pie tīrām līnijām, tas ir, tie ir patiesi homozigoti attiecībā uz pētāmo gēnu (AA un aa).
Pazīme ir patiesi monogēna

Patstāvīgās mantošanas likuma īstenošanas nosacījumi

Visi nosacījumi, kas nepieciešami sadalīšanas likuma izpildei.
Par pētāmajām pazīmēm atbildīgo gēnu atrašanās vieta ir dažādos hromosomu pāros (nesaistītos).

Nosacījumi dzimumšūnu tīrības likuma izpildei

Normāla meiozes gaita. Hromosomu nesadalīšanas rezultātā abas homologās hromosomas no pāra var nonākt vienā gametā. Šajā gadījumā gameta pārnēsīs visu gēnu alēļu pāri, kas atrodas konkrētajā hromosomu pārī.

Vienotā valsts eksāmena sadaļa: 3.5. Iedzimtības modeļi, to citoloģiskais pamats. G. Mendela noteiktie mantojuma modeļi, to citoloģiskā bāze (mono- un dihibrīda krustošanās)…

Mendelis, veicot dažādu zirņu šķirņu krustošanas eksperimentus, izveidoja vairākus mantojuma likumus, kas lika pamatus ģenētikai. Viņš attīstījās mantojuma analīzes hibrīd-loģiskā metode organismu pazīmes. Šī metode ietver indivīdu šķērsošanu ar alternatīvām iezīmēm; pētīto īpašību analīze hibrīdos, neņemot vērā pārējās; hibrīdu kvantitatīvā uzskaite.

Veicot monohibrīda šķērsošanu (šķērsojot vienu alternatīvu rakstzīmju pāri), Mendels izveidoja vienveidības likums pirmā paaudze.

Pamatnoteikumi hibridoloģiskā metode

Krustošanai tiek ņemti organismi, kuru senči vairākās paaudzēs nav radījuši šķelšanos atbilstoši izvēlētajām īpašībām, tas ir, tīrām līnijām.
Organismi atšķiras ar vienu vai diviem alternatīvu rakstzīmju pāriem.
Katra krustojuma pēcnācējiem tiek veikta individuāla analīze.
Tiek izmantota rezultātu statistiskā apstrāde.

■ G. Mendeļa pirmais likums

Krustojot divus homozigotus indivīdus, kas atšķiras viens no otra ar vienu alternatīvu pazīmju pāri, visi pirmās paaudzes pēcnācēji ir vienādi gan fenotipā, gan genotipā.

■ Otrkārt likumuG.Mendelis

Krustojot pirmās paaudzes hibrīdus (divi heterozigoti indivīdi), otrajā notiek šķelšanās 3:1, līdz ar dominējošo parādās arī recesīvā iezīme.

Analīzes krusts- krustojums, kurā indivīds ar nezināmu genotipu, kas ir jānosaka (AA vai Aa), tiek krustots ar recesīvu homozigotu (aa). Ja visi pēcnācēji no krustojuma ir viendabīgi, pētāmajam organismam ir AA genotips. Ja pēcnācējiem tiek novērots 1:1 fenotips, pētāmais organisms ir heterozigots Aa.

■ TrešaislikumuG.Mendelis

Krustojot homozigotus indivīdus, kas atšķiras ar diviem vai vairāk alternatīvu pazīmju pāriem, katra pazīme tiek mantota neatkarīgi no pārējām, apvienojoties visās iespējamās kombinācijās.

Savos eksperimentos Mendels izmantoja dažādus šķērsošanas metodes : monohibrīds, dihibrīds un polihibrīds. Pēdējā krustojuma laikā indivīdi atšķiras vairāk nekā divos rakstzīmju pāros. Visos gadījumos tiek ievērots pirmās paaudzes vienveidības likums, otrās paaudzes rakstzīmju dalīšanas likums un neatkarīgas mantošanas likums.

Neatkarīgas mantošanas likums: katrs pazīmju pāris tiek mantots neatkarīgi viens no otra. Pēcnācējiem katram pazīmju pārim ir fenotipiskais sadalījums 3:1. Neatkarīgās mantošanas likums ir spēkā tikai tad, ja aplūkojamo pazīmju pāru gēni atrodas dažādos homologo hromosomu pāros. Homologās hromosomas ir līdzīgas pēc formas, izmēra un gēnu saišu grupām.

Jebkuru nehomologu hromosomu pāru uzvedība mejozē ir neatkarīga viens no otra. Neatbilstība: viņiem uz šūnu stabi ir nejaušs. Neatkarīgam mantojumam ir liela nozīme evolūcijā; jo tas ir kombinētas iedzimtības avots.

TABULA: visi mantojuma modeļi

Šis ir bioloģijas kopsavilkums 10.-11. klasei par šo tēmu “Iedzimtības modeļi. Morgana likumi". Izvēlieties nākamo darbību: