Головна ⇒ 📌Довідник з біології ⇒ Моногібридне схрещування. Закони Менделя

Моногібридне схрещування. Закони Менделя

Біологія. Комплексний довідник – підготовка до ЗНО та ДПА

ГЕНЕТИКА ТА СЕЛЕКЦІЯ

Основні закономірності успадкування властивостей і ознак були відкриті чеським дослідником Грегором Менделем у 1865 р. Однак результати його досліджень не були належно оцінені та залишалися маловідомими до 1900 р., коли водночас три дослідники (Г. де Фріз у Голландії, К. Корренс у Німеччині, Е. Чермак в Австрії) незалежно один від одного вдруге відкрили закони спадковості, сформульовані Менделем. Цей рік вважають

початком історії експериментальної генетики.

При вивченні закономірностей успадкування звичайно схрещують організми, що відрізняються один від одного альтернативними, тобто протилежними проявами ознак. Наприклад, можна взяти горох (саме його брав Мендель) з насінням жовтого і зеленого кольорів (ознака – колір насіння), зморшкуватим і гладеньким (ознака – форма насіння), забарвленням квіток пурпуровим і білим (ознака – колір квітки), з високим і низьким стеблом (ознака – розмір стебла). Кожна ознака організму визначається одним або кількома генами. Кожний ген може існувати в кількох формах (станах),

які називають алелями (від грец. allelon – взаємно).

Якщо в обох гомологічних хромосомах містяться однакові алелі (наприклад, обидва кодують жовте забарвлення насіння або обидва – зморшкувату форму насіння тощо), такий організм називається гомозиготним (від грец. homos – однаковий і zygote – з’єднаний докупи). Якщо ж алелі різні (наприклад, в одній хромосомі міститься алель жовтого забарвлення, а в іншій, гомологічній їй, хромосомі – алель зеленого забарвлення або один алель – гладенької форми, а другий – зморшкуватої форми насіння), то такий організм називається гетерозиготним (від грец. heteros – інший і zygote – з’єднаний докупи). Інакше кажучи, зигота, що утворилась злиттям гамет з однаковими алелями одного гена, називається гомозиготою. Гетерозигота утворюється злиттям гамет, які несуть у собі різні алелі даного гена. Один і той самий організм може бути гомозиготним за одним (або кількома) геном (аа, АА) і гетерозиготним за іншим (Аа, Вb).

Сукупність спадкових факторів організмів (генів) називається генотипом. Сукупність усіх ознак і властивостей організму, які є результатом взаємодії генотипу з зовнішнім середовищем, називається фенотипом. Організми з однаковим генотипом можуть відрізнятися один від одного залежно від умов розвитку та існування. Домінантною називають ознаку, яка завжди виявляється у фенотипі, якщо у генотипі є її визначальний ген. Рецесивною називають ознаку, яка виявляється у фенотипі тільки у тому разі, якщо її визначальний ген перебуває в гомозиготному стані.

Для позначення одиниць спадковості Мендель запровадив літерну символіку. Гени, що спричинюють розвиток домінантної ознаки, він позначив великими літерами латинського алфавіту (А, В, С…), а рецесивної – малими (а, b, с…). Перше покоління позначають символом F1 (від лат. filiale – діти), батьківське покоління – Р (від лат. parentale – батьки).

Метод, що використовував Мендель при встановленні законів, називається гібридологічним. Гібриди – нащадки, одержані внаслідок схрещування двох організмів, що мають альтернативні ознаки. Для дослідів Мендель вибрав рослину горох з таких міркувань. Горох – самозапильна рослина, і тому легко можна отримати чисту лінію, тобто особин, гомозиготних за визначеними ознаками. Горох має чітко виражені альтернативні ознаки: колір насінин, форма горошин, забарвлення квіток, розмір рослин тощо. І, нарешті, велика кількість нащадків дає можливість одержати статистично вірогідні результати.

Для дослідження вибирали тільки одну або дві ознаки, а не їх сукупність. Моногібридне схрещування – схрещування за однією парою ознак. Вихідні батьківські особини у дослідах були гомозиготними, а отримані нащадки – гетерозиготними.

Закон одноманітності гібридів першого покоління (перший закон Менделя). При схрещуванні двох гомозиготних особин з альтернативними ознаками у першому поколінні всі гібриди однакові за фенотипом і виявляють тільки домінантну ознаку.

Для наступного схрещування використовуються гібриди І покоління.

Співвідношення розщеплення (явище розходження генів або ознак, що ними визначаються, у нащадків гібридів):

– за фенотипом – 3:1;

– за генотипом – 1АА : 2Аа : 1 аа.

Закон розщеплення ознак (другий закон Менделя). При схрещуванні двох гібридів першого покоління у другому поколінні гібридів спостерігається розщеплення ознак за фенотипом у співвідношенні З : 1. В однієї частини нащадків виявляється рецесивна ознака вихідної батьківської особини.

В основі законів успадкування лежить поведінка хромосом під час мейозу. Батьківські особини належать до чистих ліній (гомозиготні), тобто алельні гени в гомологічних хромосомах несуть однакові ознаки, тому утворюється тільки один тип гамет. При злитті гамет у зиготу потрапляють гомологічні хромосоми з альтернативними ознаками, але фенотипово виявиться лише домінантна ознака.

При схрещуванні гетерозиготних особин можливі різні варіанти злиття гамет з утворенням трьох типів зигот: АА, 2Аа, аа. Фенотипово виявляються обидві ознаки, причому зигот із виявом домінантної ознаки у 3 рази більше, ніж із виявом рецесивної.

Гіпотезу чистоти гамет запропонував Грегор Мендель: в гібридної (гетерозиготної) особини статеві клітини чисті, тобто мають по одному гену з даної пари алельних генів. Це означає, що в гібридної особини в однаковій кількості будуть виникати гамети з домінантними та рецесивними генами.

Особини з домінантними ознаками можуть мати за однакового фенотипу різні варіанти генотипів: АА (гомозиготи) або Аа (гетерозиготи). Особини з рецесивною ознакою мають лише один варіант генотипу – аа і один фенотиповий прояв. Для визначення генотипу особин із домінантною ознакою використовують метод аналізуючого схрещування.

Відповідно до цього методу особину із домінантною ознакою, але невідомим генотипом, схрещують із рецесивною гомозиготою, генотип якої завжди аа. За результатом схрещування визначається генотип особини з домінантною ознакою.

1-й варіант. Усе потомство виявляє домінантну ознаку. Це означає, що батьківська особина з домінантною ознакою утворює тільки один тип гамет. Отже, вона гомозиготна.

2-й варіант. У потомстві спостерігається розщеплення за фенотипом 1:1.

Це означає, що особина з домінантною ознакою утворює 2 типи гамет (А, а). Отже, вона гетерозиготна.