Закон наследования признака менделя

Наследственные законы Менделя

Усовершенствование устройства микроскопа в первой половине XIX века дало существенный толчок к дальнейшему развитию в изучении микробиологии. В течение нескольких десятилетий в этой области был совершен огромный скачок. В частности, было обнаружено, что клеточные ядра принимают самое непосредственное участие в ее делении, а так же тот факт, что клетки организмов одного и того же вида имеют одинаковый набор хромосом. Это привело к появлению первых научных представлений о генетической непрерывности и наследственности.

Законы Менделя, кратко

Австрийский ботаник и биолог Георг Мендель сегодня по праву считается основателем всей современной генетики. Законы Менделя были выведены вследствие опытов с горохом. Исследователь много лет скрещивал растения, экспериментируя с наследственными качествами. Его работа не имела какой-то сложной методологии, однако была весьма длительной и кропотливой, вследствие чего и были сформулированы известнейшие законы Менделя. Он тщательно следил за тем, чтобы растения гороха с определенными качествами скрещивались в необходимом ему порядке (работая с двумя сортами &ndash, высокорослым и низкорослым), что дало ему возможность через несколько поколений проследить за результатами.

Оказалось, что в первом поколении все дочерние растения были исключительно высокими, а следующие, вопреки ожиданиям, имели в своем составе лишь три четверти высокорослых. Для объяснения этих результатов и были постулированы знаменитые законы Менделя. Формулировка с объяснениями приведена ниже по тексту. Их в середине XIX века было выведено три.

  1. Закон единообразия гибридных форм в первом поколении утверждает, что уже первое потомство после скрещивания устойчивых форм, которые различаются лишь по одному признаку, будет иметь по этому признаку одинаковый фенотип. Вместе с тем, все гибридные формы могут иметь фенотип только одного из родителей. Мендель назвал это полным доминированием. Впрочем, в дальнейшем обнаружилось, что гибриды в первом поколении могут проявлять признаки и обоих родителей. Такой вариант был назван кодоминированием.
  2. В соответствии со вторым законом, или законом расщепления, при скрещивании каких-либо двух гетерозиготных наследников первого поколения между собой, в следующем &ndash, втором &ndash, поколении будет наблюдаться расщепление признаков в определенном отношении, которое можно предсказать: по генотипу &ndash, 25:50:25, по фенотипу &ndash, 75:25. В данном случае законы Менделя вскрыли такое явление: потомство может нести в своем коде и доминантные, и рецессивные гены, несмотря на то, что последние никак не проявлялись в родительских формах. Это и было названо расщеплением, то есть распределением признаков среди потомков в определенном соотношении.
  3. Закон независимости наследования. Он гласит, что в результате скрещивания двух особей, которые отличаются между собой минимум по двум парам каких-либо альтернативных признаков, все гены и признаки, соответствующие им, будут наследоваться независимо друг от друга, а позже будут комбинироваться во всевозможных сочетаниях.

Третий закон Менделя. Условия независимого наследования и комбинирования неаллельных генов. Цитологические основы и универсальность законов Менделя. Менделирующие признаки человека.

Третий закон Менделя (независимого наследования признаков) при скрещивании двух гомозиготных особей, отличающихся друг от друга по двум и более парам альтернативных признаков, гены и соответствующие им признаки наследуются независимо друг от друга и комбинируются во всех возможных сочетаниях.

Закон проявляется, как правило, для тех пар признаков, гены которых находятся вне гомологичных хромосомах. Если обозначить буквой и число аллельных пар в негомологичных хромосомах, то число фенотипических классов будет определяться формулой 2n, а число генотипических классов —, 3n. При неполном доминировании количество фенотипических и генотипических классов совпадает.

Условия независимого наследования и комбинирования неаллельных генов.

Изучая расщепление при дигибридном скрещивании, Мендель обнаружил, что признаки наследуются независимо друг от друга. Эта закономерность, известная как правило независимого комбинирования признаков, формулируется следующим образом: при скрещивании гомозиготных особей, отличающихся двумя (или более) парами альтернативных признаков, во втором поколении F2) наблюдается независимое наследование и комбинирование признаков, если гены, определяющие их, расположены в различных гомологичных хромосомах. Это возможно, так как при мейозе распределение (комбинирование) хромосом в половых клетках при их созревании идет независимо, что может привести к появлению потомков, несущих признаки в сочетаниях, не свойственных родительским и прародительским особям. Вступают в брак дигетерозиготы по окраске глаз и способности лучше владеть правой рукой (АаВb). При формировании гамет аллель А может оказаться в одной гамете как с аллелем В, так и с аллелем b. Точно так же аллель а может попасть в одну гамету либо с аллелем В, либо с аллелем b. Следовательно, у дигетерозиготной особи образуются четыре возможные комбинации генов в гаметах: АВ, Аb, аВ, аb. Всех типов гамет будет поровну (по 25).

Это несложно объяснить поведением хромосом при мейозе. Негомологичные хромосомы при мейозе могут комбинироваться в любых сочетаниях, поэтому хромосома, несущая аллель А,равновероятно может отойти в гамету как с хромосомой, несущей аллель В так и с хромосомой, несущей аллель b. Точно так же хромосома, несущая аллель а, может комбинироваться как с хромосомой, несущей аллель В, так и с хромосомой, несущей аллель b. Итак, дигетерозиготная особь образует 4 типа гамет. Естественно, что при скрещивании этих гетерозиготных особей любая из четырех типов гамет одного родителя может быть оплодотворена любой из четырех типов гамет, сформированных другим родителем, т. е. возможны 16 комбинаций. Такое же число комбинаций следует ожидать по законам комбинаторики.

При подсчете фенотипов, записанных на решетке Пеннета, оказывается, что из 16 возможных комбинаций во втором поколении в 9 реализуются два доминантных признака (АВ, в нашем примере кареглазые правши), в 3первый признак доминантный, второй рецессивный (Аb, в нашем примере кареглазые левши), еще в 3 первый признак рецессивный, второй доминантный (аВ, т. е. голубоглазые правши), а в одной оба признака рецессивные (аb, в данном случае голубоглазый левша). Произошло расщепление по фенотипу в соотношении 9:3:3:1.

Если при дигнбридном скрещивании во втором поколении последовательно провести подсчет полученных особей по каждому признаку в отдельности до результат получится такой же, как при моногчбридном скрещивании, т.e. 3 : 1.

В нашем примере при расщеплении по окраске глаз получается соотношение: кареглазых 12/16, голубоглазых 4/16, по другому признаку правшей 12/16, левшей 4/16, т. е. известное соотношение 3:1.

Дигетерозигота образует четыре типа гамет, поэтому при скрещивании с рецессивной гомозиготой наблюдается четыре типа потомков, при этом расщепление как по фенотипу, так и по генотипу происходит в соотношении 1:1:1:1.

При подсчете фенотипов, полученных в этом случае, наблюдается расщепление в соотношении 27 : 9 : 9 : 9: :3 : 3 : 3 : 1. Это следствие того, что принятые нами во внимание признаки: способность лучше владеть правой рукой, окраска глаз и резус-фактор контролируются генами, локализованными в разных хромосомах, и вероятность встречи хромосомы, несущей ген А, с хромосомой, несущей ген В или R, зависит полностью от случайности, так как та же хромосома с геном А в равной степени могла встретиться с хромосомой, несущей ген b или r.

В более общей форме, при любых скрещиваниях, расщепление по фенотипу происходит по формуле (3 1) n , где п число пар признаков, принятых во внимание при скрещивании.

Цитологические основы и универсальность законов Менделя.

1) парности хромосом (парности генов, обусловливающих возможность развития какого-либо признака)

2) особенностях мейоза (процессах, происходящих в мейозе, которые обеспечивают независимое расхождение хромосом с находящимися на них генами к разным пблюсам клетки, а затем и в разные гаметы)

3) особенностях процесса оплодотворения (случайного комбинирования хромосом, несущих по одному гену из каждой аллельной пары)

Закон наследования признака менделя

Изучая расщепления при дигибридном скрещивании, Мендель обратил внимание на следующее обстоятельство. При скрещивании растений с желтыми гладкими (ААВВ) и зелеными морщинистыми (aabb) семенами во втором поколении появлялись новые комбинации признаков: желтые морщинистое (Aabb) и зеленые гладкие (ааВЬ), которые не встречались в исходных формах. Из этого наблюдения Мендель сделал вывод, что расщепление по каждому признаку происходит независимо от второго признака. В приведенном примере форма семян наследовалась независимо от их окраски. Эта закономерность получила название третьего закона Менделя, или закона независимого распределения генов. Третий закон Менделя формулируется следующим образом: при скрещивании гомозиготных особей, отличающихся по двум (или более) признакам, во втором поколении наблюдаются независимое наследование и комбинирование состояний признаков, если гены, которые их определяют, расположены в разных парах хромосом. Это возможно потому, что во время мейоза распределение (комбинирования) хромосом в половых клетках при их созревании идет независимо и может привести к появлению потомства с комбинацией признаков, отличных от родительских и прародительских особей.

Для записи скрещиваний нередко используют специальные решетки, которые предложил английский генетик Пеннет 61 (решетка Пеннета). Ими удобно пользоваться при анализе полигибридных скрещиваний. Принцип построения решетки состоит в том, что сверху по горизонтали записывают гаметы отцовской особи, слева по вертикали гаметы материнской особи, в местах пересечения вероятные генотипы потомства.

Рис. 1. Решетка Пеннета

При моногибридном скрещивании исследуется наследование одного гена. В классическом моногибридном скрещивании каждый ген имеет два аллеля. Для примера мы возьмем материнский и отцовский организмы с одинаковым генотипом «Gg». В генетике, как мы уже знаем, для обозначения доминантного аллеля используются заглавные буквы, а для рецессивного строчные. Этот генотип может дать только два типа гамет, которые содержат или аллель «G» или аллель «g».

Наша решетка Пеннета будет выглядеть следующим образом:

Суммировав одинаковые генотипы в решетке Пеннета для нашего потомства мы получим следующее соотношение по генотипам: 1 (25 ) GG: 2 (50 ) GG: 1 (25 ) GG это типичное соотношение генотипов (1:02:01) для моногибридного скрещивания. Доминантный аллель будет маскировать рецессивный аллель, что означает, что организмы с генотипами «GG» и «Gg» имеют один и тот же фенотип. Например, если аллель «G» дает желтый цвет и аллель «g» дает зеленый цвет, то генотип «gg» будет иметь зеленый фенотип, а генотипы «GG» и «Gg» желтый фенотип. Суммировав значения в решетке мы будем иметь 3G (желтый фенотип) и lgg (зеленый фенотип) это типичное соотношение по фенотипам (3:1) для моногибридного скрещивания. А соответствующие вероятности для потомства будут 75G: 25gg.

При дигибридных скрещиваниях исследуется наследование двух генов. Для дигибридных скрещиваний мы можем составить решетку Пеннета только в случае, если гены наследуются независимо друг от друга это означает, что при образовании материнских и отцовских гамет в каждую из них может попасть любой аллель из одной пары вместе с любым другим из другой пары. Этот принцип независимого распределения был открыт Менделем в экспериментах по дигибридным и полигибридным скрещиваниям.

Мы имеем два гена Формы и Цвета. Для формы: «R» это доминантный аллель, определяющий гладкую форму и «w» это рецессивный аллель, который дает морщинистую форму горошин. Для цвета: «Y» это доминантный аллель, определяющий желтую окраску и «g» это рецессивный аллель дающий зеленую окраску горошин. Мужское и женское растения имеют одинаковый генотип «RwYg» (гладкие, желтые).

Сначала необходимо определить все возможные комбинации гамет, для этого также можно использовать решетку Пеннета:

Таким образом, гетерозиготные растения могут дать четыре типа гамет со всеми возможными комбинациями: RY, Rg, wY, wg. Теперь составим решетку Пеннета для генотипов:

Суммировав одинаковые генотипы в решетке Пеннета, для нашего потомства мы получим следующее соотношение и вероятности по генотипам: 1(6,25 ) RRYY 2(12,5 ) RwYY: 1(6,25 ) wwYY: 2(12,5 ) RRYg: 4(25 ) RwYg: 2(12,5 ) wwYg: 1(6,25 ) RRgg: 2(12,5 ) Rwgg: 1(6,25 ) wwgg. А так как доминантные признаки маскируют рецессивные, то соотношение и вероятности по фенотипам мы получим такие: 9(56,25 ) R-Y (гладкие, желтые): 3(18,75 ) R-gg (гладкие, зеленые): 3(18,75 ) wwY (морщинистые, желтые): 1(6,25 ) wwgg (морщинистые, зеленые). Такое соотношение по фенотипам 9:3:3:1 является типичным для дигибридного скрещивания.

Составить решетку Пеннета для скрещивания между двумя растениями гетерозиготными по трем генам будет более сложно. Вот решетка для генотипов (64 клетки).

Мы привели эти примеры для общего представления и расширения знаний по генетике проблемы решения задач находятся не в сфере нашей дисциплины основ психогенетики. Кроме того, само решение требует умения пользоваться полиномами 62 и достаточно большого количества времени.

Основные законы наследования и наследственности

Мы обращали внимание на то, что наследственность и наследование два разных явления, которые не все строго различают.

Наследственность есть процесс материальной и функциональной дискретной преемственности между поколениями клеток и организмов. В основе ее лежит точная репродукция наследственно значимых структур.

Наследование процесс передачи наследственно детерминированных признаков и свойств организма и клетки в процессе размножения. Изучение наследования позволяет раскрывать сущность наследственности. Поэтому следует строго разделять указанные два явления.

Рассмотренные нами закономерности расщепления и независимого комбинирования относятся, к изучению наследования, а не наследственности. Неверно, когда «закон расщепления» и «закон независимого комбинирования признаков-генов» трактуются как законы наследственности. Открытые Менделем законы являются законами наследования.

Во времена Менделя считали, что при скрещивании родительские признаки наследуются в потомстве слитно («слитная наследственность») или мозаично одни признаки наследуются от матери, другие от отца («смешанная наследственность»). В основе таких представлений лежало убеждение, что в потомстве наследственность родителей смешивается, сливается, растворяется. Такое представление было ошибочным. Оно не давало возможности научно аргументировать теорию естественного отбора, и на самом деле, если бы при скрещивании наследственные приспособительные признаки в потомстве не сохранялись, а «растворялись», то естественный отбор работал бы вхолостую. Чтобы освободить свою теорию естественного отбора от подобных затруднений, Дарвин выдвинул теорию наследственного определения признака отдельными единицами теорию пангенеза. Однако она не дала правильного решения вопроса.

Успех Менделя обусловлен открытием метода генетического анализа отдельных пар наследственных признаков, Мендель разработал метод дискретного анализа наследования признаков и по существу создал научные основы генетики, открыв следующие явления:

  1. каждый наследственный признак определяется отдельным наследственным фактором, задатком, в современном представлении эти задатки соответствуют генам: «один ген один признак», «один ген один фермент»,
  2. гены сохраняются в чистом виде в ряду поколений, не утрачивая своей индивидуальности: это явилось доказательством основного положения генетики: ген относительно постоянен,
  3. оба пола в равной мере участвуют в передаче своих наследственных свойств потомству,
  4. редупликация равного числа генов и их редукция в мужских и женских половых клетках, это положение явилось генетическим предвидением существования мейоза,
  5. наследственные задатки являются парными, один материнский, другой отцовский, один из них может быть доминантным, другой рецессивным, это положение соответствует открытию принципа аллелизма: ген представлен минимум двумя аллелями.

Таким образом, Мендель, открыв метод генетического анализа наследования отдельных пар признаков (а не совокупности признаков) и установив законы наследования, впервые постулировал и экспериментально доказал принцип дискретной (генной) детерминации наследственных признаков.

На основании изложенного нам представляется полезным различать законы, непосредственно сформулированные Менделем и относящиеся к процессу наследования, и принципы наследственности, вытекающие из работы Менделя.

К законам наследования относятся закон расщепления наследственных признаков в потомстве гибрида и закон независимого комбинирования наследственных признаков. Эти два закона отражают процесс передачи наследственной информации в клеточных поколениях при половом размножении. Их открытие явилось первым фактическим доказательством существования наследственности как явления.

Законы наследственности имеют другое содержание, и они формулируются в следующем виде:

Первый закон закон дискретной (генной) наследственной детерминации признаков, он лежит в основе теории гена.

Второй закон закон относительного постоянства наследственной единицы гена.

Третий закон закон аллельного состояния гена (доминантность и рецессивность).

Именно эти законы представляют собой главный итог работ Менделя, так как именно они отражают сущность наследственности.

Менделевские законы наследования и законы наследственности являются основным содержанием генетики. Их открытие дало современному естествознанию единицу измерения жизненных процессов ген и тем самым создало возможности объединения естественных наук биологии, физики, химии и математики с целью Анализа биологических процессов.

В дальнейшем при определении наследственной единицы мы будем употреблять только термин «ген». Понятия «наследственный фактор» и «наследственный задаток» громоздки, и, кроме того, вероятно, наступило время, когда наследственный фактор и ген следует различать и вложить в каждое из этих понятий свое содержание. Под понятием «ген» мы пока будем иметь в виду далее неделимую функционально целостную единицу наследственности, определяющую наследственный признак. Термин «наследственный фактор» следует толковать в более широком смысле как комплекс ряда генов и цитоплазматических влияний на наследственный признак.

Поделитесь ссылкой с друзьями

Зооинженерный факультет МСХА. Неофициальный сайт

Законы Менделя о наследовании признаков

Генетика наука о наследственности и изменчивости.

Наследственность это свойство живых организмов хранить и передавать наследственную информацию из поколения в поколение.

Изменчивость это свойство живых организмов изменять наследственные признаки при взаимодействии организма с факторами окружающей среды.

Ген это структурно-функциональная единица наследственности.

Ген это участок молекулы ДНК, несущий информацию о полипептидной цепи белка.

  1. Дискретность разные гены отвечают за разные признаки и находятся в разных участках хромосом.
  2. Специфичность определенные гены отвечают за определенные признаки.
  3. Стабильность гены не изменяются в ряду поколений.
  4. Аллельное состояние аллельные гены находятся в одинаковых участках хромосом, называемых локусы, отвечают за развитие одного признака, но разное его проявление.

Закономерности наследования признаков были открыты Г.Менделем, который использовал гибридологический метод.Сущность этого метода:

1. Скрещиваются организмы, отличающиеся по одной или нескольким парам признаков.

2. Проводится точный количественный учёт организмов по каждому признаку.

3. Проводится индивидуальный анализ потомков от каждого скрещивания.

Мендель изучал растения гороха и проводил моногибридное скрещивание, т.е.скрещивал горох, отличающийся по 1 признаку - цвету. Он скрестил горох с жёлтыми семенами и горох зелеными семенами.

Все потомки оказались одинаковы по фенотипу (жёлтым семенами) и генотипу Аа.

Это закон единообразия гибридов первого поколения.

2 закон Менделя - закон расщепления:

Мендель скрестил гибриды из F1 между собой

В F2 появились растения как с желтыми семенами, так и с зелеными. 3 части растений имели желтые семена и 1 часть с зелеными семенами. Чтобы доказать расщепление по генотипу Мендель проводит самоопыление гибридов II поколения. При самоопылении растений с зелеными семенами получились только зеленые, значит их генотип рецессивные гомозиготы. При самоопылении растений с желтыми семенами получилось: 1 часть не дала расщепления, значит это доминантные гомозиготы, а 2 части дали расщепление 3:1, значит это гетерозиготы. Таким образом расщепление по генотипу в F2 составило 1:2:1.

Закон расщепления:при скрещивании гибридов из F1, в F2 происходит расщепление по фенотипу 3:1, а по генотипу 1:2:1.

Признак, который преобладает и проявляется у гибридов из F1, называется доминантный. Он обозначается заглавной буквой (А). Признак, который не проявляет себя в присутствии доминантного, называется рецессивный. Он обозначается (а).

Её предложил Мендель для объяснения закона расщепления.

Суть гипотезы: при созревании половых клеток в гетерозиготном организме, аллели расходятся в разные гаметы. Одна гамета чиста от доминантного аллеля, а другая чиста от рецессивного.

Это скрещивание организма с неизвестным генотипом с рецессивной гомозиготой. При этом по фенотипу потомков можно определить генотип неизвестного организма: если все потомки одинаковы по этому признаку, значит неизвестный организм был гомозиготен (АА). Если в потомстве расщепление по фенотипу, то неизвестный организм гетерозиготен.

Гетерозиготным называется организм, который в одинаковых локусах гомологичных хромосом имеет разные аллели одного гена. Такой организм даёт два сорта гамет.

Гомозиготным называется организм, который в одинаковых локусах гомологичных хромоом имеет одинаковые аллели.

13. Законы наследования

13.1. Законы наследования Г. Менделя

Наследование это процесс передачи генетической информации в ряду поколений.

Наследуемые признаки могут быть качественными (моногенными) и количественными (полигенными). Качественные признаки представлены в популяции, как правило, небольшим числом взаимоисключающих вариантов. Например, желтый или зеленый цвет семян гороха, серый или черный цвет тела у мух дрозофил, светлый или темный цвет глаз у человека, нормальная свертываемость крови или гемофилия. Качественные признаки наследуются по законам Менделя (менделирующие признаки).

Количественные признаки представлены в популяции множеством альтернативных вариантов. К количественным относятся такие признаки, как рост, пигментация кожи, умственные способности у человека, яйценоскость у кур, содержание сахара в корнеплодах сахарной свеклы и т. д. Наследование полигенных признаков в целом не подчиняется законам Менделя.

В зависимости от локализации гена в хромосоме и взаимодействия аллельных генов различают несколько вариантов моногенного наследования признаков.

1. Аутосомный тип наследования. Различают доминантный, рецессивный и кодоминантный аутосомный тип наследования.

2. Сцепленный с половыми хромосомами (с полом) тип наследования. Различают Х-сцепленное (доминантное либо рецессивное) наследование и Y-сцепленное наследование.

Мендель изучал наследование цвета семян гороха, скрещивая растения с желтыми и зелеными семенами, и сформулировал на основе своих наблюдений закономерности, названные впоследствии в его честь.

Первый закон Менделя

Закон единообразия гибридов первого поколения, или закон доминирования. Согласно этому закону, при моногибридном скрещивании гомозиготных по альтернативным признакам особей потомство первого гибридного поколения единообразно по генотипу и фенотипу.

Второй закон Менделя

Закон расщепления. Он гласит: после скрещивания потомков F1 двух гомозиготных родителей в поколении F2 наблюдалось расщепление потомства по фенотипу в отношении 3: 1 в случае полного доминирования и 1: 2: 1 при неполном доминировании.

Применяемые Менделем приемы легли в основу нового метода изучения наследования гибридологического.

Гибридологический анализ это постановка системы скрещиваний, позволяющих выявить закономерности наследования признаков.

Условия проведения гибридологического анализа:

1) родительские особи должны быть одного вида и размножаться половым способом (иначе скрещивание просто невозможно),

2) родительские особи должны быть гомозиготными по изучаемым признакам,

3) родительские особи должны различаться по изучаемым признакам,

4) родительские особи скрещивают между собой один раз для получения гибридов первого поколения F1, которые затем скрещивают между собой для получения гибридов второго поколения F2,

5) необходимо проведение строгого учета числа особей первого и второго поколения, имеющих изучаемый признак.

Понравилась статья? Поделить с друзьями: