Закономірності спадковості. І та ІІ закони Г. Менделя

Опрацюйте теорію, випишіть основні правила і вивчіть, перегляньте відео(приклади розв'язків задач)

1. Внесок Г. Менделя у дослідженні успадкування ознак

Свої дослідження з гібридизації рослин Грегор Йоганн Мендель (1822 - 1887) розпочав ще у 1856 році. Основні закономірності спадковості було сформульовано нив у 1865 році і опубліковано у праці «Досліди над рослинними гібридами».

Основою для формулювання законів спадковості стали багаторічні досліди з схрещування гороху посівного, який виявився ідеальним об'єктом досліджень. Порівняно з іншими видами горох має низку переваг:

• різноманіття сортів, які різняться контрастними (альтернативними) проявами ознак (наприклад, жовте і зелене забарвлення насінин);

• нескладне вирощування;

• самозапилення та перехресне запилення, що зумовлюють можливість штучного схрещування;

• чітке успадкування ознак.

Мендель для досліджень виділив у гороху посівного серед різноманіття його ознак й їхніх проявів лише сім головних:

• поверхня насіння;

• забарвлення насіння;

• забарвлення квіток;

• розташування квіток на пагоні;

• довжину стебла;

• форму бобів;

• забарвлення бобів.

Ознаки гороху посівного, які були виділені Г. Менделем для досліджень спадковості

Другою особливістю досліджень Грегора Менделя було те, що він обирав для дослідів організми, які належали до чистих ліній, тобто організми, в яких у ряді поколінь не спостерігалось розщеплення ознак під час самозапилення.

В юності Г. Менделя дуже цікавила фізика, він вивчав математику й особливо такі її розділи, як теорія ймовірностей і статистика. Все це дало змогу науковцеві правильно організувати наукове дослідження, обов'язковими умовами якого є: скрупульозне планування дослідів, суворе дотримання всіх методик, точна реєстрація експериментів і фіксування отриманих результатів, отримання достатньої для статичної обробки кількості даних.

Усі ці умови стали основою гібридологічного методу дослідження спадковості, який започаткував саме Грегор Мендель.

Гібридологічних метод — це схрещування батьківських особин і вивчення нащадків-гібридів з метою визначення особивостей успадкування тих чи інших ознак і властивостей.

Аспекти організації експериментів, започатковані Г. Менделем, є необхідними умовами проведення будь-якого наукового дослідження.

2. Успадкування ознак під час моногібридного схрещування

Свої дослідження Грегор Мендель розпочав з моногібридного схрещування, за якого батьківські особини відрізняються проявами однієї ознаки. Для дослідів було взято рослини чистих ліній із жовтим і зеленим забарвленням насіння. У першому поколінні нащадків усі горошини завжди були лише жовтого кольору.

Явище переважання в гібридів першого покоління проявів ознаки одного з батьків Мендель назвав домінуванням ознак, прояв ознаки в гібридів першого покоління — домінантним, а той, що не проявився — рецесивним.

Одноманітність першого гібридного покоління та виявлення в гібридів лише домінантного прояву ознаки у сучасній генетиці називається першим законом Менделя, або законом одноманітності гібридів першого покоління:

Під час моногібридного схрещування батьківських особин, що відрізняються проявами однієї ознаки, в потомстві спостерігаються лише домінантні прояви ознаки, й усі нащадки будуть одноманітними як за генотипом, так і за фенотипом.

При схрещуванні гетерозиготних гібридів першого покоління між собою в другому покоління з'являються особини як з домінантними, так і з рецесивними станами ознак, тобто виникає розщеплення у певних співвідношеннях.

Розщеплення ознак — явище появи обох проявів ознаки у гібридів другого покоління (F₂) отриманих від схрещування гетерозиготних особин. Так, у дослідах Менделя із 8023 жовтих насінин гороху, отриманих у другому поколінні, було 6022 жовтих і 2001 зелених. Узагальнюючи фактичний матеріал, Мендель дійшов висновку, що у другому покоління 75 % особин мають домінінтний прояв ознаки, а 25 % — рецесивний, тобто розщеплення складає 3 : 1. Ця закономірність отримала назву другого закону Менделя, або закону розщеплення.

Під час моногібридного схрещування двох гібридів першого покоління, які є гетерозиготами, у потомстві спостерігаються розщеплення за фенотипом 3 : 1, а за генотипом 1 : 2 : 1.

Отже, основними закономірностями, які пояснюють успадкування проявів ознаки, є перший та другий закони Менделя.

3. Основні взаємодії алельних генів

Основними видами взаємодії алельних генів є повне домінування, неповне домінування, кодомінування та множинний алелізм.

Повне домінування — це форма взаємодії алельних генів, за якої у гетерозиготного організму домінантний алель (А) повністю пригнічує дію рецесивного (а).

У результаті такого впливу в гетерозигот спостерігається домінантний прояв ознаки. Прикладом цієї форми взаємодії є успадкування кольору плодів у томата, довжини стебла в гороху тощо.

Неповне домінування — це форма взаємодії алельних генів за якої у гетерозиготного організму (Аа) домінантний алель (А) не повністю пригнічує рецесивний алель (а), внаслідок чого проявляється проміжний стан ознаки.

За повного домінування розщеплення за генотипом і фенотипом збігається і становить 1 : 2 : 1.

Прикладами ознак, які успадковуються за неповним домінуванням, є: форма волосся людини (кучеряве, хвилясте або пряме), забарвлення пір'я курей (чорне, зозулясте або біле), забарвлення квітів нічної красуні (червоне, рожеве або біле) тощо.

Множинний алелізм — це явище, за якого ознака в популяції визначається не двома, а декількома алелями.

Множинні алелі виникають внаслідок мутації одного гена в різних особин. Так, у людини три алельні гени (їх позначають I^O, I^A, I^B) в різних поєднаннях визначають 4 групи крові за системою ABO. Серії множинних алелей визначають також забарвлення хутра в лисиць, колір шерсті гімалайського кролика. У мухи дрозофіли відома серія алелів за геном забарвлення очей, що складається з 12 варіацій: червона, коралова, вишнева, абрикосова, біла та ін.).

Кодомінування — це взаємодія алельних генів, за якої у фенотипі організму проявляються обидва алелі гена. За типом кодомінування в людини успадковується четверта група крові (генотип I^AI^B).

Отже, між алельними генами за участі їхніх функціональних продуктів постійно відбуваються різного роду взаємодії.

Розв'яжіть задачу:

У кроликів нормальна довжина шерсті є домінантною ознакою, коротка - рецесивною. Батько гетерозиготний, а мати має коротку шерсть. Визначіть, які будуть нащадки.

Розв'яжіть задачу:

У пшениці нормальна довжина стебла є домінантною ознакою, а карликова - рецесивною. Батько має генотип домінантний гомозиготний, а мати - рецесивний гомозиготний, які будуть нащадки в першому і другому поколінні? За фенотипом та генотипом?