Закон Менделя - закон расщепления
Основы генетики
Основные термины и понятия
Ген - функциональная единица хромосом, элементарная частица, ответственная за передачу наследственной характеристики для данного признака.
Локус - строго определенное место , которое занимает ген в строго определенной хромосоме.
В силу парности хромосом, гены также представлены парами.
Аллели ( аллельные гены) - гены, расположенные в одном локусе.
аллель - альтернативная форма одного и того же гена, который занимает один и тот же локус (фиксированное место) на двух хромосомах одной пары. Аллели могут быть доминантные, рецессивные или одна доминантная, а другая рецессивная.
Аутосома - аутосомные или неполовые хромосомы - гомологичные хромосомы. Гомологичные - значит, подобные, построенные по одному и тому же принципу. Например, кошки имеют 18 пар гомологичных хромосом и 1 пару половых хромосом, всего 19 пар хромосом.
Хромосома - в ядре каждой клетки существуют длинные, тонкие нити, состоящие из генов и называемые хромосомами. Например, кошка имеет 38 хромосом, разделенных на 19 пар. 18 пар гомологичных (построенных по одному принципу) хромосом, называемых аутосомными или неполовыми и 1 пару половых хромосом, называемых X и Y. Комбинация XX соответствует женскому полу, а XY - мужскому.
Доминантный - за исключением половых хромосом, все остальные хромосомы парные, причем один ген приходит от матери, а другой от отца. Хромосомы являются носителями родительских генов. Если ген проявляется в фенотипе, то он называется доминантным. Доминантный ген скрывает влияние рецессивного гена.
|
|
|
Рецессивный - влияние более "слабого" гена скрыто противоположным более "сильным" доминантным геном и поэтому в фенотипе контролируемая этим геном характеристика в гетерозиготном состоянии не проявляется. Рецессивная характеристика проявляется в фенотипе только в гомозиготном состоянии.
Генотип - совокупность наследственных характеристик.
Фенотип - внешнее выражение наследственных характеристик.
Гетерозиготный - пара генов неравноценна, т.е. более сильный (доминантный) ген скрывает влияние менее сильного (рецессивного) гена.
Гомозиготный - пара генов равноценна, будь то доминантное или рецессивное состояние.
Половая хромосома - обеспечивают наследственную связь между родителями и потомками. Пол наследуется, как и любой другой признак, определяемый генами. Наследование признаков, сцепленных с полом, определяется генами, локализованными в X-хромосомах.
Зигота - женская яйцеклетка, оплодотворенная сперматозоидом.
Гены и хромосомы.
Любой признак может быть унаследован. Элементарная единица наследственности, отвечающая за появление какого-либо признака, называется геном (от греческого слова genos - род, происхождение). Наука, изучающая законы наследования, - называется генетикой.
|
|
|
Сперматозоид и яйцеклетка сливаются во время оплодотворения в новую клетку, которая называется зародышевой клеткой или зиготой. Эта клетка делится несметное число раз, создавая новый организм. Сначала все клетки подобны, но чуть позже начинается специализированное развитие различных групп клеток, пока полностью не сформируется новый индивид, созданный из миллиона клеток.
В 1842 немецкий ботаник Карл Вильгельм Негель разработал методику окрашивания клеточного вещества, которая позволила рассмотреть ему маленькие тонкие нити в структурной части ядра.
Поскольку эти нити имеют особенность интенсивно окрашиваться основными красителями, их назвали хромосомами (от греческих слов chroma - цвет и soma - тело). Внешне хромосомы выглядят как длинные нити с нанизанными на них тысячами бусинок. Каждая бусинка - это ген. Уникальным явлением является то, что каждый ген имеет собственное фиксированное место на хромосоме, которое называется локусом.
Хромосомы всегда объединены в пары. Хромосомные пары имеют аналогичное генное строение: не идентичное, что означает совершенно одинаковое, а гомологичное, т.е. построенное по одному структурному принципу.
|
|
|
Исключение составляют лишь половые хромосомы. Эти хромосомы называются Х- и Y-хромосомами. У самки - две Х-хромосомы, у самца - одна Х- и одна Y-хромосома.
В каждой паре хромосом одна хромосома получена от отца и одна от матери. Поэтому ребенок всегда получает случайным образом половину наследственных характеристик от отца и половину от матери.
Генотип и фенотип
То, что одна из характеристик "отступает" перед другой отнюдь не означает исчезновения этой характеристики. Она сохраняется в наследственных признаках, в ГЕНОТИПЕ животного.
В ФЕНОТИПЕ же (внешне заметные наследственные характеристики) мы можем увидеть совершенно иное. Из этого следует, что у гомозиготного животного генотип совпадает с фенотипом, а у гетерозиготного - нет.
Однако фенотип (от греческого слова phaino - являю, обнаруживаю) не ограничивается, тем, что мы можем увидеть. Это и то, что мы можем услышать, ощутить (текстура шерсти, запах), а также поведение животного и его характер. Фенотип - это итог реализации генетической программы, заложенной в генотипе, в определенных условиях внешней среды.
|
|
|
Проблема с определением генотипа существовала ранее, и будет существовать впредь. Наблюдая внешние характеристики животного, очень сложно провести границу между наследственными характеристиками и характеристиками, сформированными под влиянием окружающей среды. Большая часть признаков, которые мы наблюдаем внешне, частично обусловлена наследственными характеристиками и частично внешними обстоятельствами, условиями жизни и влиянием окружающей среды.
Вся наследственная информация хранится в хромосомах, хромосомы содержат ДНК .
Половые хромосомы млекопитающих по своей форме напоминают буквы X и Y. Если комбинация половых хромосом у особи XX — это самка, XY — самец. Комбинации YY быть не может, так как половые хромосомы достаются особи от родителей, то есть самка по любому передаст своему потомству одну из X-хромосом, а самец либо X-хромосому, либо Y-хромосому.
Сама ДНК очень длинная и для компактности скручена в спираль, на спирали ДНК располагаются гены.
Ген — это участок спирали ДНК — единица наследственности, определяющая тот или иной признак, например, окрас шерсти. Каждый участок, ген, располагается на каком-то конкретном расстоянии от начала спирали ДНК и у каждого вида это положение гена, отвечающего за один и тот же признак, совершенно одинаковое, хотя само проявление признаков у особей вида может быть различным.
Любой признак определяется не одним геном, а двумя, расположенными в одном локусе (по одному адресу) на двойной спирали ДНК. Один ген отвечающий за признак на одной спирали, второй, отвечающий за тот же признак, на соседней, но месторасположение у этих двух генов одно и то же.
В одном локусе (в одном и том же месте) всегда будут располагаться два гена определяющие один и тот же признак.
Законы Менделя
В 60-е годы XIX века чешский монах Грегор Мендель, исследуя наследование признаков у гороха и петунии, открыл закономерности передачи наследственных свойств. Обобщения, позволившие предсказать вероятность того, что потомство двух определенных родителей будет обладать теми или иными признаками, были сформулированы им в 1865 году в виде законов, которые впоследствии получили название законов Менделя. Значимость законов Меделя была оценена лишь в 1900 году, когда эти закономерности были открыты вторично тремя разными исследователями - Корренсом, де Фризом и Чермаком. В настоящее время представления о генетических механизмах значительно расширены, но основные закономерности, открытые Менделем, остаются в силе и по сей день.
Доминантный ген - ген, признак которого проявлен в организме. Обозначается заглавной буквой: A, B. При скрещивании такой признак считается условно более сильным, т.е. он всегда проявится.
Рецессивный ген - ген в фенотипе не проявлен, хотя присутствует в генотипе. Обозначается прописной буквой a,b.
Гетерозиготный - гибрид, в чьем генотипе (наборе генов) есть и доминантный, и рецессивный ген некоторого признака. (Aa или Bb)
Гомозиготный - гибрид, обладающий исключительно доминантными или только рецессивными генами, отвечающими за некий признак. (AA или bb)
1 закон Менделя - закон единообразия гибридов первого поколения.
Рис. 1. Единообразие гибридов первого поколения
В — аллель, отвечающий за синтез черного пигмента
b — аллель, отвечающий за синтез коричневого пигмента
Произведем скрещивание двух гомозиготных по генам окраски собак — черной и коричневой.
Черный кобель имеет генотип ВВ, коричневая сука -bb.
Родителей в генетике обозначают латинской буквой Р (от латинского parenta - "родители"). Они образуют половые клетки - гаметы, содержащие гаплоидный набор хромосом. Таким образом, сперматозоиды будут нести один аллель B, а яйцеклетки - аллель b.
В результате оплодотворения образуются зиготы, содержащие диплоидный набор хромосом и несущие аллели Вb.
Гибриды первого поколения, которых в генетике принято обозначать F1, окажутся гетерозиготными по данному локусу - Вb. Аллель В полностью доминирует над аллелем b, поэтому все полученные щенки будут черными.
При скрещивании гомозиготных собак получается одинаковое по фенотипу потомство. Эти результаты иллюстрируют 1 закон Менделя - закон единообразия гибридов первого поколения.
Анализируя данное скрещивание, мы говорим только об одном признаке - черном или коричневом окрасе. Такой тип скрещивания называют моногибридным.
закон Менделя - закон расщепления
Произведем скрещивание между собой потомков из первого поколения (F1).
Рис. 2. Расщепление во втором поколении
Черные гетерозиготные кобель и сука, имеющие генотип Вb, образуют половые клетки двух типов, несущие аллель В и несущие аллель b. При оплодотворении образуются следующие варианты зигот: ВВ Вb Вb bb в соотношении 1:2:1 или 1/4ВВ:2/4Вb:1/4bb.
Во втором поколении (F2) получилось 3/4 черных щенков и 1/4 коричневых.
Черные гомозиготные и черные гетерозиготные щенки выглядят одинаково — имеют одинаковый фенотип. В таком случае расщепление по фенотипу составит 3:1.
2 закон Менделя - закон расщепления гласит: при скрещивании гибридов первого поколения между собой возникает расщепление по фенотипу в соотношении 3:1, а по генотипу, как мы определили выше 1:2:1.
Однако полное доминирование признаков наблюдается не всегда. Известны и другие варианты доминирования. Например, промежуточное наследование, или иначе - неполное доминирование. Потомство в первом поколении единообразно, но не похоже полностью ни на одного из родителей, а обладает признаком промежуточного характера. Так скрещивание собак со стоячими ушами с собаками с висячими ушами дает потомство с полустоячими ушами.
Однако во всех этих случаях все равно соблюдается закон единообразия гибридов первого поколения.
Анализирующее скрещивание
Для выяснения, кто из черных собак второго поколения гомозиготен, а кто гетерозиготен, проводят их скрещивания с гомозиготной рецессивной формой - в данном случае с коричневой собакой. Скрещивание особей неизвестного генотипа с гомозиготной рецессивной формой носит название анализирующего.
Скрещивание гетерозиготной черной собаки, образующей гаметы 2 типов - с аллелем В и с аллелем b, с коричневой, образующей гаметы с аллелем b, приведет к получению при оплодотворении зигот двух типов: Вb и bb в соотношении 1:1. Таким образом, родившиеся щенки будут представлены половиной черных гетерозиготных с генотипом Вb и половиной коричневых генотипа bb.
Расщепление 1:1 характерно для анализирующего скрещивания.
Рис. 3. Анализирующее скрещивание
Скрещивание гомозиготной черной собаки с коричневой аналогично скрещиванию родительских форм и не дает расщепления.
Однако теоретически ожидаемое расщепление возможно получить лишь при наличии достаточно большого числа потомков, в малочисленном помете оно может и не проявиться.
Самец при спаривании впрыскивает в половые пути суки несколько миллионов сперматозоидов. Яйцеклеток же во время овуляции выделяется от силы два десятка. Оплодотворение носит чисто статистический характер и далеко не все оплодотворенные яйцеклетки развиваются.
Получение малочисленного помета состоящего их одних черных щенков от черного кобеля и коричневой суки, еще не позволяет делать однозначный вывод о гомозиготности кобеля. Если же от черной и коричневой собаки родился хотя бы один коричневый щенок, можно с полной уверенностью утверждать, что черная собака гетерозиготна, так же как и при рождении коричневого щенка от двух черных.
Дата добавления: 2020-11-29; просмотров: 110; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!