Лекция: ПЕРВЫЙ И ВТОРОЙ ЗАКОНЫ МЕНДЕЛЯ
В своих опытах по скрещиванию Мендель применял гибридологический метод.Используя этот метод, он изучал наследование по отдельным признакам, а не по всему комплексу, проводил точный количественный учет наследования каждого признака в ряду поколений, изучал характер потомства каждого гибрида в отдельности.
Первый закон Менделя — закон единообразия гибридов первого поколения. При скрещивании гомозиготных особей, отличающихся по одной паре альтернативных (взаимоисключающих) признаков, все потомство в первом поколении единообразно как по фенотипу, так и по генотипу.
Мендель проводил моногибридное скрещивание чистых линий гороха, отличающихся по одной паре альтернативных признаков, например, по цвету горошин (желтые и зеленые).
В качестве материнского растения использовали горох с желтыми семенами (доминантный признак), а отцовского — горох с зелеными семенами (рецессивный мпризнак). В результате мейоза каждое растение давало один сорт гамет. При мейозе из каждой гомологичной пары хромосом в гаметы отходило по одной хромосоме с одним из аллельных генов (А или а).
В результате оплодотворения парность гомологичных хромосом восстановилась и образовались гибриды. Все растения имели семена только желтого цвета (по фенотипу) и были гетерозиготными по генотипу. Гибрид 1-го поколения Аа имел один ген — А от одного родителя, а второй ген — а от другого родителя и проявлял доминантный признак, скрывая рецессивный.
По генотипу весь горох гетерозиготен. Первое поколение единообразно и проявило признак одного
Далее Мендель скрестил гибриды между собой. Второй закон Менделя — закон
расщепления гибридов. При скрещивании гибридов 1-го поколения между собой во
втором поколении появляются особи как с доминантными, так и с рецессивными
признаками, и происходит расщепление по генотипу в соотношении 3:1 и 1:2:1 по
генотипу. В результате скрещивания гибридов между собой получились особи, как с
доминантными признаками, так и с рецессивными. Такое расщепление возможно
при полном доминировании.
ГИПОТЕЗА «ЧИСТОТЫ» ГАМЕТ
Закон расщепления можно объяснить гипотезой «чистоты» гамет. Явление несмешивания аллелей, альтернативных признаков в гаметах гетерозиготного организма (гибрида) Мендель назвал гипотезой «чистоты» гамет
За каждый признак отвечает два аллельных гена. При образовании гибридов
(гетерозиготных особей) аллельные гены не смешиваются, а остаются в неизменном
виде. Гибриды — Аа — в результате мейоза образуют два типа гамет. В каждую гамету
идет одна из пары гомологичных хромосом с доминантным аллельным геном А или
с рецессивным аллельным геном а. Гаметы чисты от другого аллельного гена.
При оплодотворении мужские и женские гаметы, несущие доминантные и рецессивные аллели, свободно комбинируются. При этом восстанавливается гомологичность хромосом и аллельность генов. В результате взаимодействия генов и оплодотворения проявился рецессивный признак (зеленый цвет горошин), ген которого в гибридном организме не выявлял своего действия. Признаки, наследование которых происходит согласно закономерностям, установленым Менделем, называются менделирующими. Простые менделирующие признаки дискретны и контролируются моногенно — т.е. одним геном. У человека большое количество признаков наследуется по законам Менделя
К доминантным признакам можно отнести карий цвет глаз, брадидактилию
(короткие пальцы), полидактилию (многопалость, 6-7 пальцев), близорукость,
способность синтезировать меланин. По законам Менделя по доминантному типу
наследуются группа крови и резус-фактор, способность свертывать язык в трубочку
К рецессивным признакам относят голубой цвет глаз, нормальное строение кисти руки, наличие 5 пальцев на руке, нормальное зрение, альбинизм (неспособность синтезировать меланин).
ДИГИБРИДНОЕ СКРЕЩИВАНИЕ
Организмы отличаются друг от друга не по одному, а по нескольким
признакам. Скрещивание, при котором прослеживают наследование по двум парам
альтернативных признаков, называют дигибридным, а по нескольким признакам ~
полигибридным. Третий закон Менделя — закон независимого комбинирования признаков.
При скрещивании гомозиготных особей, отличающихся по двум парам
альтернативных признаков, во втором поколении происходит независимое
комбинирование признаков и появляются гибриды с признаками, не характерными
для родительских и прародительских особей. В результате дигибридного скрещивания все первое поколение единообразно Во втором поколении происходит расщепление по генотипу 9:3:3:1.
Мендель скрещивал гомозиготные растения гороха, отличающиеся по двум
парам альтернативных признаков: цвету (желтью и зеленые горошины) и форме
горошин (гладкая и морщинистая). Доминантными признаками были желтый цвет
горошин и гладкая их форма, рецессивными — семена зеленого цвета с морщинистой
поверхностью.
Каждое растение давало один тип гамет. При слиянии гамет все первое
поколение было единообразным (желтые и гладкие семена).
Для удобства подсчета особей, получающихся во втором поколении после
скрещивания гибридов между собой, пользуются решеткой Пеннета
При скрещивании гибридов во втором поколении появились особи с
признаками, которых не было у исходных форм (желтые морщинистые и зеленые
гладкие семена). Это произошло потому, что каждая пара аллельных генов
распределялась у гибридов независимо от другой пары, поэтому аллели из
различных пар могли комбинироваться в любых сочетаниях.
У дигетерозиготной особи АаВb в результате мейоза в каждую гамету попало
по одному из аллельных генов из гомологичной пары хромосом. При формировании
гамет аллель А мог оказаться в одной гамете с В или b. Аллель а мог попасть в одну
гамету с В или b. Дигетерозиготная особь образовала четыре типа гамет: АВ, Аb, аВ,
аb.
При слиянии гамет возможно появление 16 комбинаций. Произошло
расщепление в соотношении 9:3:3:1. 9 особей с двумя доминантными признаками
(желтый, гладкий), 1 особь с двумя рецессивными признаками (зеленый,
морщинистый), 3 особи с одним доминантным, а другим рецессивным признаками
(желтый, морщинистый), 3 особи с другими доминантным и рецессивным
признаками (зеленый, гладкий).
Появление особей с доминантным и рецессивным признаками возможно
потому, что гены, отвечающие за цвет и форму горошин, находятся в различных
негомологичных хромосомах. Каждая пара аллельных генов распределяется
независимо от другой пары, и поэтому гены могут комбинироваться независимо.
Гетерозиготная особь по «n» парам генов образует 2" типов гамет и различных
генотипов — (3+1)", где n — число признаков (неаллельных генов).