Законы Грегора Менделя

Законы Грегора Менделя

План

1. Грегор Мендаль опыты.

2. Первый закон Мендаля – закон единообразия гибридов первого поколения.

3. Второй закон Менделя – расщепление признаков у гибридов второго поколения.

4. Решение задач.

Предметом генетики является изучение закономерностей и механизмов, а также структуры и функции реализации генетического материала и генетической информации. Т.о. генетика изучает два фундаментальных свойств живого:

• Наследственность

• изменчивость

наследственность – свойство живых организмов передавать в ходе размножения особенности структур и функций

изменчивость – это свойство живых систем существовать в различных состояниях, переходя из одного состояния в другое.

Главным методом генетики является изучение процесса наследования, т.е. процессов передачи генетической информации от родителей к потомкам, включая результаты этой передачи. Наследственность связана с работами Грегора Менделя, который впервые сформулировал законы наследования – основу дискретной теории наследственности.

Ещё в глубокой древности человек стал подмечать, что потомство похоже на родителей. Уже тогда люди старались получать, например, телят от самой удойной коровы, сеять семена растений, давших самый высокий урожай. Люди понимали, что в потомстве сочетаются признаки предков. Это нашло отражение даже в пословицах: “От худого семени не жди доброго племени”. Но закономерности, по которым те или иные признаки передаются потомкам оставались “тайной за семью печатями”. Среди учёных в середине XIX в. прочно утвердилось мнение: “Закон наследственности заключается в том, что никакого закона наследственности нет”.

Однако в19в. В чешском городе Брно учёный Грегор Мендель решил выяснить законы (закономерности), по которым передаются признаки по наследству.

Объект исследования – горох посевной.

1855 до 1864 г. ставит опыты по скрещиванию гороха в крохотном палисаднике под окнами трапезной – 35 на 7 метров;

В 1866 году выступает с докладом «Опыты над растительными гибридами» на заседании Брюннского общества естествоиспытателей.

В опытах над горохом Г.Мендель использовал гибридологический метод.

Гибридологический метод Г.Менделя имеет следующие особенности:

• анализ начинается со скрещивания гомозиготных особей (Чистые линии)

• анализируются отдельные альтернативные признаки;

• проводится точный количественный учет потомков с различной комбинацией признаков (используются математические методы);

• наследование анализируемых признаков прослежуется в ряду поколений

Гибридологический анализ является главным методом генетического анализа.

Но работа была встречена недоуменным молчанием, он опередил свое время на 35 лет, только в 1900 году открытые им закономерности были переоткрыты. Гуго де Фриз, анализируя научную литературу, связанную с наследственностью, обнаружил, что результаты его работы соответствуют забытым законам Г.Менделя.

Успеху работы Менделя способствовал удачный выбор объекта для проведения скрещиваний – различные сорта гороха. Особенности гороха:

А) это самоопыляемое растение, следовательно, цветок закрыт, следовательно, исключается случайное попадание на него чужой пыльцы, следовательно, этот сорт гороха является чистой линией.

Чистая линия — генетически однородное потомство, получаемое исходно от одной самоопыляющейся или самооплодотворяющейся особи с помощью отбора и дальнейшего самоопыления. ( Термин был введен чуть позже в 1903 году В.Иогансеном ).

Б) Имеет многочисленное потомство, благодаря чему легко прослеживаются статистические закономерности в гибридном поколении;

В) Имеет семь пар хромосом в диплоидном наборе, вёл точный учёт наследования признаков.

Г) изучал наследование не по многим признакам, как это делали другие учёные, а по единичным, такое скрещивание называется моногибридное.

Грегор Мендель отобрал 7 дискретных признаков, по которым различия наследуются альтернативно:

• поверхность семян: гладкие и морщинистые;

• Окраска семян: желтые и зелёные;

• Окраска цветков: белые и пурпурные;

• Положение цветков на стебле: пазушные и верхушечные;

• Длина стебля: длинные и короткие;

• Форма бобов: простые и членистые;

• Окраска бобов: зелёные и желтые.)

МЕТОДЫ РАБОТЫ МЕНДЕЛЯ.

• впервые вводит так называемый гибридологический метод исследования;

• выбор объекта.

• Мендель впервые ввел в науку статистические методы обработки.

• повторение эксперимента

• Мендель впервые использует методику рецепрокных скрещивании. Это скрещивание родителей противоположных по признакам, которое дают одинаковые результаты.

• Мендель впервые использует так называемое возвратное или бэк-кросс скрещивание. Возвратным скрещиванием называется скрещивание, при котором гибриды F1 скрещиваются с одной из родительских форм.

ПЕРВЫЙ ЗАКОН МЕНДАЛЯ – ЗАКОН ЕДИНООБРАЗИЯ ГИБРИДОВ ПЕРВОГО ПОКОЛЕНИЯ.

Свои опыты Г.Мендал начал с того, что скрещивал сорта гороха, которые различались лишь по одной паре альтернативных признаков – такое скрещивание называется моногибридным.

Моногибридными - являются скрещивания двух организмов, которые различаются по аллелям одного гена.

Для первого эксперимента естествоиспытатель выбрал сорта гороха, различающиеся по цвету семян: желтые и зеленные.

В первой серии опытов все остальные признаки растения во внимание не принимались и при анализе не учитывались.

Была выявлена интересная закономерность: к какому бы сорту не принадлежало материнское растение (с желтыми или зеленными семенами), семена гибридного растения оказывались только – желтыми.

Во второй серии опытов ученный использовал сорта гороха, различающиеся по структуре поверхности семян: гладкие и морщинистые.

И здесь получилась сходная картина: при любых вариантах скрещивания у гибридных растений семена были только – гладкими.

Мендель сделал вывод о том, что гибридные потомки в первом поколении – единообразны.

Современная формулировка: при скрещивании двух гомозигот все потомки будут единообразны по фенотипу и генотипу.

В опытах Менделя в результате скрещивания различных сортов гороха было обнаружено полное доминирование.

Полное доминирование - характеризуется тем, что у потомков проявляется признак только одного из родителей.

Докажем, исследуя форму семян у гороха.

Дано: Доказательство:

А- гладкие Р: АА +аа

аа - морщинистые F: Аа

аа - морщинистые

Более позднее исследование показали, что иногда наблюдается неполное доминирование.

Неполное доминирование – когда гибриды обладают промежуточным фенотипом.

Пример:

При скрещивании растений ночной красавицы, имеющей пурпурные цветки (АА), с растением, имеющим белые цветки (аа), все растения первого поколения будут иметь промежуточную розовую окраску.

Это не противоречит правилу единообразия гибридов первого поколения Г. Менделя: ведь действительно в первом поколении все цветки розовые.

Генетическим основанием 1ого закона Менделя является то,- что в скрещивание вступают гомозиготы. Цитологической основой являются закономерности мейоза, а именно правило чистоты гамет, по которому в каждую гамету закономерно попадает только одна гомологичная хромосома из пары (только один аллель из пары. Это правило впервые было сформулировано в конце 19 века Бетсоном. Закон не соблюдается, если аллели локализованы в половых хромосомах, т.е. наследование сцеплено с полом.

ВТОРОЙ ЗАКОН МЕНДЕЛЯ – РАСЩЕПЛЕНИЕ ПРИЗНАКОВ У ГИБРИДОВ ВТОРОГО ПОКОЛЕНИЯ.

Из гибридных семян гороха были выращены растения, которые затем были размножены естественным для гороха способом – путем самоопыления, и таким образом получены семена второго поколения.

Схему образования зигот второго поколения можно представить следующим образом:

Из полученной последовательности зигот F₂ (АА, Аа, Аа, аа или АА, 2Аа, аа) – видно, что соотношение 3:1 по фенотипу, и совершенно очевидно, что расщепление по генотипу соответствует соотношению 1:2:1 (АА:2Аа:аа).

То есть: 25% организмов, полученных во втором поколении F2, являются гомозиготными доминантными (АА), 50% — доминантны (Аа) по фенотипу и 25% — гомозиготны по рецессивному признаку (аа).

Второй закон Менделя или закон расщепления, формулируется следующим образом:

При скрещивании гибридов первого поколения между собой во втором поколении наблюдается расщепление в соотношении 3:1 по фенотипу и 1:2:1 по генотипу.

У растения ночная красавица при скрещивании гибридов первого поколения (F₁₎ получены гибриды второго поколения (F₂), дают расщепление и по генотипу и фенотипу 1:2:1

Следовательно: при неполном доминировании в потомстве второго поколения расщепление по генотипу и фенотипу совпадает.

ЗАКОН ЧИСТОТЫ ГАМЕТ

С 1854 года в течение восьми лет Мендель проводил опыты по скрещиванию растений гороха. Для того чтобы объяснить явление расщепления у гибридов второго поколения , Г.Мендель предложил – «Гипотезу чистоты гамет».

• за формирование признаков отвечают какие-то дискретные наследственные факторы;

• организмы содержат два фактора, определяющих развитие признака;

• при образовании гамет в каждую из них попадает только один из пары факторов;

• при слиянии мужской и женской гамет эти наследственные факторы не смешиваются (остаются чистыми).

В 1909 году В. Иогансен назовет эти наследственные факторы генами, а в 1912 году Т. Морган покажет, что они находятся в хромосомах.

Для доказательства своих предположений Г. Мендель использовал скрещивание, которое сейчас называют анализирующим.

Анализирующее скрещивание - при полной доминантности среди особей с доминантными признаками невозможно отличить гомозиготы от гетерозигот, а в этом часто возникает необходимость (например, чтобы определить, чистородна или гибридна данная особь).

С этой целью проводят анализирующее скрещивание, при котором исследуемая особь доминантными признаками скрещивается с рецессивной гомозиготой. Если потомство от такого скрещивания окажется однородным, значит, особь гомозиготна (ее генотип АА). Если же в потомстве будет 50% особей с доминантными признаками, а 50% с рецессивными, значит, особь гетерозиготна.

Схема анализирующего скрещивания:

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ: