Отклонения от наследования по законам менделя

Здравствуйте, в этой статье мы постараемся ответить на вопрос: «Отклонения от наследования по законам менделя». Также Вы можете бесплатно проконсультироваться у юристов онлайн прямо на сайте.

Мало того, что на один признак могут влиять несколько генов, но и один ген способен оказывать влияние на несколько разных признаков. И это не удивительно, ведь во многоклеточном организме взаимодействуют многие системы органов и сосуществуют различные биохимические пути. Взаимодействие генов при этом называется плейотропией.

Аллель, который оказывает действие более чем на один признак фенотипа, называется плейотропным. Пионер французской генетики Люсьен Куэно изучал доминирующий признак, отвечающий за жёлтую окраску меха у мышей, и обнаружил, что он не способен обеспечить появление чистопородных животных при скрещивании родителей с чисто-жёлтой шерстью.

Особь, гомозиготная по жёлтому аллелю, умерла, потому что один из аллелей отвечал за смертельный порок развития. Оказалось, что один аллель может быть доминантным по отношению к одному признаку (жёлтый цвет шерсти мышей) и рецессивным к другому (смертельный порок развития).

Идея Менделя о доминантных и рецессивных чертах может показаться трудной для понимания. Её можно объяснить с точки зрения современной биохимии. Например, если рецессивный признак вызван потерей функции фермента, то почему гетерозигота, имеющая только половину работоспособного энзима, должна выглядеть так же, как гомозигота доминантной особи?

Ответ заключается в том, что ферменты часто выполняют работу не в одиночку. Пути их действий могут быть очень сложными и порой допускаются уменьшения деятельности одних энзимов без снижения уровня конечного продукта. В таких случаях полное доминирование будет наблюдаться, однако не все гены действуют таким образом.

1. У андалузских кур чёрная окраска оперения (ген В) доминирует над белой (аллель b). Гетерозиготная птица имеет голубое оперение. а)Какое потомство даст голубая курица при скрещивании с белыми, голубыми и чёрными петухами? b) Почему голубые андалузские куры при разведение в себе не дают однообразного потомства?

Решение

а) Вариант 1.

Вариант 2.

Вариант 3.

b) Если скрещивать между собой только голубых андалусских кур, а они гетерозиготны (Bb), получится расщепление признаков согласно второму закону Менделя по генотипу 1:2:1. Расщепление по фенотипу в данном случае будет таким же, так как доминирование неполное. Продемонстрируем это, ещё раз записав такое скрещивание.

2. Жёлтая морская свинка (А) при скрещивании с белой (а) всегда даёт кремовое потомство. При скрещивании кремовых свинок между собой наблюдается расщепление потомства: 1 жёлтая: 2 кремовые: 1 белая. a) Каков характер наследования окраски шерсти морских свинок? Составьте схемы скрещивания в соответствии с решением задачи. b) Какое потомство будет от скрещивания кремовой свинки с белой? c) При скрещивании кремовых морских свинок между собой среди потомства оказалось 23 белых и 20 тёмных особей. Какое число особей среди остального потомства будет похоже на своих родителей?

Решение

а) Индекс расщепления соответствует промежуточному наследованию.

b)

c) В промежуточном наследовании при скрещивании двух гетерозигот расщепление составляет 1:2:1, где 2 – это количество гетерозигот, или особей с промежуточным признаком. При этом соотношении их количество должно составлять 50% (2 из 4). Значит на своих родителей будет похоже 23+20 (или 20+20) приблизительно равно 40.

Большинство генов в популяции обладают несколькими аллелями, и часто ни один из них не является доминирующим. Вместо этого каждый аллель оказывает своё собственное влияние, а гетерозигота демонстрирует фенотипические признаки обоих родительских гомозигот. Такие аллели называются кодоминантными.

Кодоминирование можно отличить от неполного доминирования по внешнему виду гетерозигот. При неполном доминировании гетерозигота проявляет промежуточные признаки, а при кодоминировании аспекты обоих родителей видны в гетерозиготе. Один из самых известных примеров – наследование IV группы крови человека.

Законы Менделя

Впервые научная теория наследственности была разработана чешским учёным Грегором Менделем (1822–1884). После нескольких безуспешных попыток сдать экзамены по биологии он, будучи аббатом монастыря в г. Брно, решил заняться научными исследованиями самостоятельно. В руководимом им монастыре был огород, на котором, в частности, выращивали горох. Мендель обратил внимание на то, что различные экземпляры гороха могут различаться по ряду признаков, и решил изучить, как наследуются эти признаки. Для этого он разработал гибридологический метод. Суть этого метода заключается в том, что проводится скрещивание (гибридизация) организмов, различающихся по небольшому числу признаков. У получающихся потомков (гибридов) проводится точный количественный анализ частоты проявления того или иного признака с использованием методов математической статистики. Существенной особенностью гибридологического метода является то, что изучаемые признаки должны быть альтернативными (взаимоисключающими). Например, семена должны быть либо жёлтыми, либо зелёными; цветки – либо белыми, либо красными; форма семян – либо гладкой, либо морщинистой и т. д.

В дальнейшем Мендель проводил исследования, используя дигибридное скрещивание, т. е. учитывал наследование двух признаков (рис. 105). В этом случае он обратил внимание не только на цвет семян гороха, но и на их форму, которая может быть либо гладкой, либо морщинистой. Ему удалось показать, что оба эти признака наследуются независимо, т. е. наследование цвета семян никак не связано с наследованием их формы. Эта закономерность получила название закона независимого расщепления или третьего закона Менделя.

Однако, как показали дальнейшие исследования, этот закон соблюдается не во всех случаях. Иногда признаки передаются сцепленно друг с другом. Выяснилось также, что не все закономерности, открытые Менделем, имеют всеобщий характер. Так, например, было показано, что во многих случаях не проявляется абсолютное доминирование одного гена над другим, а имеет место так называемое промежуточное наследование, или неполное доминирование. Например, иногда при скрещивании некоторых растений, имеющих красные цветки, с тем же видом, имеющим белые цветки, в первом поколении цветки получаются розовыми – происходит неполное подавление рецессивного признака доминантным (рис. 106).

Генетика — наука о закономерностях наследственности и изменчивости. Датой «рождения» генетики можно считать 1900 год, когда Г. Де Фриз в Голландии, К. Корренс в Германии и Э. Чермак в Австрии независимо друг от друга «переоткрыли» законы наследования признаков, установленные Г. Менделем еще в 1865 году.

Наследственность — свойство организмов передавать свои признаки от одного поколения к другому.

Изменчивость — свойство организмов приобретать новые по сравнению с родителями признаки. В широком смысле под изменчивостью понимают различия между особями одного вида.

Признак — любая особенность строения, любое свойство организма. Развитие признака зависит как от присутствия других генов, так и от условий среды, формирование признаков происходит в ходе индивидуального развития особей. Поэтому каждая отдельно взятая особь обладает набором признаков, характерных только для нее.

Фенотип — совокупность всех внешних и внутренних признаков организма.

Ген — функционально неделимая единица генетического материала, участок молекулы ДНК, кодирующий первичную структуру полипептида, молекулы транспортной или рибосомной РНК. В широком смысле ген — участок ДНК, определяющий возможность развития отдельного элементарного признака.

Генотип — совокупность генов организма.

Локус — местоположение гена в хромосоме.

Аллельные гены — гены, расположенные в идентичных локусах гомологичных хромосом.

Гомозигота — организм, имеющий аллельные гены одной молекулярной формы.

Гетерозигота — организм, имеющий аллельные гены разной молекулярной формы; в этом случае один из генов является доминантным, другой — рецессивным.

Рецессивный ген — аллель, определяющий развитие признака только в гомозиготном состоянии; такой признак будет называться рецессивным.

Доминантный ген — аллель, определяющий развитие признака не только в гомозиготном, но и в гетерозиготном состоянии; такой признак будет называться доминантным.

Сцепленное наследование генов (отклонения от законов Менделя)

Предложена Г. Менделем, используется для записи результатов скрещиваний: Р — родители; F — потомство, число внизу или сразу после буквы указывает на порядковый номер поколения (F1 — гибриды первого поколения — прямые потомки родителей, F2 — гибриды второго поколения — возникают в результате скрещивания между собой гибридов F1); × — значок скрещивания; G — мужская особь; E — женская особь; A — доминантный ген, а — рецессивный ген; АА — гомозигота по доминанте, аа — гомозигота по рецессиву, Аа — гетерозигота.

Успеху работы Менделя способствовал удачный выбор объекта для проведения скрещиваний — различные сорта гороха. Особенности гороха: 1) относительно просто выращивается и имеет короткий период развития; 2) имеет многочисленное потомство; 3) имеет большое количество хорошо заметных альтернативных признаков (окраска венчика — белая или красная; окраска семядолей — зеленая или желтая; форма семени — морщинистая или гладкая; окраска боба — желтая или зеленая; форма боба — округлая или с перетяжками; расположение цветков или плодов — по всей длине стебля или у его верхушки; высота стебля — длинный или короткий); 4) является самоопылителем, в результате чего имеет большое количество чистых линий, устойчиво сохраняющих свои признаки из поколения в поколение.

Опыты по скрещиванию разных сортов гороха Мендель проводил в течение восьми лет, начиная с 1854 года. 8 февраля 1865 года Г. Мендель выступил на заседании Брюннского общества естествоиспытателей с докладом «Опыты над растительными гибридами», где были обобщены результаты его работы.

Опыты Менделя были тщательно продуманы. Если его предшественники пытались изучить закономерности наследования сразу многих признаков, то Мендель свои исследования начал с изучения наследования всего лишь одной пары альтернативных признаков.

Мендель взял сорта гороха с желтыми и зелеными семенами и произвел их искусственное перекрестное опыление: у одного сорта удалил тычинки и опылил их пыльцой другого сорта. Гибриды первого поколения имели желтые семена. Аналогичная картина наблюдалась и при скрещиваниях, в которых изучалось наследование других признаков: при скрещивании растений, имеющих гладкую и морщинистую формы семян, все семена полученных гибридов были гладкими, от скрещивания красноцветковых растений с белоцветковыми все полученные — красноцветковые. Мендель пришел к выводу, что у гибридов первого поколения из каждой пары альтернативных признаков проявляется только один, а второй как бы исчезает. Проявляющийся у гибридов первого поколения признак Мендель назвал доминантным, а подавляемый — рецессивным.

При моногибридном скрещивании гомозиготных особей, имеющих разные значения альтернативных признаков, гибриды являются единообразными по генотипу и фенотипу.

Генетическая схема закона единообразия Менделя

(А — желтый цвет горошин, а — зеленый цвет горошин)

Г. Мендель дал возможность самоопылиться гибридам первого поколения. У полученных таким образом гибридов второго поколения проявился не только доминантный, но и рецессивный признак. Результаты опытов приведены в таблице.

Анализ данных таблицы позволил сделать следующие выводы:

1. единообразия гибридов во втором поколении не наблюдается: часть гибридов несет один (доминантный), часть — другой (рецессивный) признак из альтернативной пары;
2. количество гибридов, несущих доминантный признак, приблизительно в три раза больше, чем гибридов, несущих рецессивный признак;
3. рецессивный признак у гибридов первого поколения не исчезает, а лишь подавляется и проявляется во втором гибридном поколении.

С 1854 года в течение восьми лет Мендель проводил опыты по скрещиванию растений гороха. Им было выявлено, что в результате скрещивания различных сортов гороха друг с другом гибриды первого поколения обладают одинаковым фенотипом, а у гибридов второго поколения имеет место расщепление признаков в определенных соотношениях. Для объяснения этого явления Мендель сделал ряд предположений, которые получили название «гипотезы чистоты гамет», или «закона чистоты гамет». Мендель предположил, что:

1. за формирование признаков отвечают какие-то дискретные наследственные факторы;
2. организмы содержат два фактора, определяющих развитие признака;
3. при образовании гамет в каждую из них попадает только один из пары факторов;
4. 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 — скрещивание организма, имеющего неизвестный генотип, с организмом, гомозиготным по рецессиву). Наверное, Мендель рассуждал следующим образом: «Если мои предположения верны, то в результате скрещивания F1с сортом, обладающим рецессивным признаком (зелеными горошинами), среди гибридов будут половина горошин зеленого цвета и половина горошин — желтого». Как видно из приведенной ниже генетической схемы, он действительно получил расщепление 1:1 и убедился в правильности своих предположений и выводов, но современниками он понят не был. Его доклад «Опыты над растительными гибридами», сделанный на заседании Брюннского общества естествоиспытателей, был встречен полным молчанием.

Мнимые отклонения от законов Менделя

Например, если соотношение составляет 50% доминирующего красного цвета для розы и 50% рецессивного белого цвета, то есть шанс 50% для каждого семени получить генотип, что приводит к красному цвету, а остальные 50% для белый.
Второе семя имеет такие же шансы.
Если первое семя получает красный цвет, это не означает, что второе будет точно белым, у него все еще есть те же два шанса, и он может получить повтор как первый. У него есть шанс быть белым, но это не обязательно.

Раздел ЕГЭ: 3.5. Закономерности наследственности, их цитологические основы. Закономерности наследования, установленные Г. Менделем, их цитологические основы (моно-и дигибридное скрещивание)…

Мендель, проводя опыты по скрещиванию различных сортов гороха, установил ряд законов наследования, положивших начало генетике. Он разработал гибридно-логический метод анализа наследования признаков организмами. Этот метод предусматривает скрещивание особей с альтернативными признаками; анализ исследованных признаков у гибридов без учета остальных; количественный учет гибридов.

Проводя моногибридное скрещивание (скрещивание по одной паре альтернативных признаков), Мендель установил закон единообразия первого поколения.

Признак — любая особенность организма, любое его качество или свойство, по которому можно отличить одну особь от другой.

Альтернативные признаки — взаимоисключающие варианты одного и того же признака (пример: желтая и зеленая окраска семян гороха).

Доминирование — преобладание у гибрида признака одного из его родителей.

Доминантный признак — преобладающий признак, появляющийся в первом поколении потомства у гетерозиготных особей и доминантных гомозигот (см. ниже).

Рецессивный признак — признак, который передается по наследству, но подавляется, не проявляясь у гетерозиготных потомков; проявляется в гомозиготном состоянии рецессивного гена.

Фенотип — совокупность всех внешних и внутренних признаков организма. Фенотип формируется при взаимодействии генотипа со средой обитания организма.

Аллель — одна из альтернативных форм существования гена, определяющего некоторый признак. Количество аллелей одного и того же гена может достигать нескольких десятков.
■ Каждая хромосома или хроматида может нести только один аллель данного гена.
■ В клетках одной особи присутствует только два аллеля каждого гена.

Локус — участок хромосомы, на котором расположен ген.

Аллельные гены — гены, расположенные в одних и тех же локусах гомологичных хромосом и отвечающие за альтернативные проявления одного и того же признака (пример: гены, отвечающие за цвет глаз человека). Аллельные гены обозначают одинаковыми буквами латинского алфавита: А, а; В, b.

Неаллельные гены — гены, расположенные в негомологичных хромосомах или в разных локусах гомологичных хромосом.

Доминантные гены — гены, соответствующие доминантным признакам; обозначаются прописными латинскими буквами (А, В).

Рецессивные гены — гены, соответствующие рецессивным признакам; обозначаются строчными латинскими буквами (а, b).

Генотип — совокупность всех генов данного организма.

Скрещивание — получение потомства путем искусственного объединения генетического материала разных родителей (разных клеток) в одной клетке.

Генетическая запись скрещивания:

■ первая строка: буква Р (родители), генотип женского организма, знак скрещивания х, генотип мужского организма; под обозначениями генотипов могут быть указаны признаки организмов;

■ вторая строка: буква G (гаметы) и (под обозначениями генотипов, в кружочках) гаметы женской и мужской особей;

■ третья строка: буква Fk (потомки), генотипы потомков (под обозначениями генотипов могут быть указаны признаки организмов); к — номер поколения.

Гомозигота — зигота, содержащая одинаковые аллели одного гена — доминантные (АА, доминантная гомозигота) или рецессивные (аа, рецессивная гомозигота).

■ Гомозиготная особь образует один тип гамет и не дает расщепления при скрещивании.

Гетерозигота — зигота, содержащая два разных аллеля одного гена (Аа).

■ Гетерозиготная особь в потомстве дает расщепление по данному признаку. Образует несколько типов гамет.

Правило (гипотеза) чистоты гамет. Так как каждая хромосома или хроматида может нести только один аллель данного гена, то при расхождении хромосом (при первом делении мейоза) или хроматид (при втором делении мейоза) вместе с ними в гаплоидные клетки гамет отходит лишь по одному из аллелей каждой аллельной пары.

Поэтому: любая гамета организма несет только по одному аллелю каждого гена, т.е. аллели в гаметах не перемешиваются.

Следствия правила чистоты гамет:

Чем объясняются отклонения от законов наследования Менделя? — Биология — 2021

Первый закон Менделя (закон единообразия гибридов первого поколения, или правило доминирования) описывает скрещивание гомозиготных особей: при скрещивании гомозиготных особей (взятых из чистых линий одного вида), отличающихся по одному из пары альтернативных признаков, получаемые гибриды первого поколения единообразны как по фенотипу, так и по генотипу.

Третий закон Менделя (закон независимого наследования признаков) описывает дигибридное скрещивание особей: при скрещивании гомозиготных организмов, отличающихся по двум или нескольким парам признаков, во втором поколении наблюдается независимое наследование генов разных аллельных пар и соответствующих им признаков.

Т.е. каждая пара аллельных генов (и соответствующих им альтернативных признаков) наследуется независимо друг от друга (другая формулировка 3-го закона Менделя).

Законы Менделя выполняются лишь в среднем, при большом числе однотипных опытов. Они являются следствием случайного сочетания гамет, несущих разные гены, и статистического характера наследования, определяемого большим числом равновероятных встреч гамет.

❖ Дополнительные условия, при которых выполняются законы Менделя:
■ один ген должен контролировать только один признак, и один признак должен быть результатом действия только одного гена;
■ доминирование должно быть полным;
■ сцепление между генами должно отсутствовать;
■ равновероятное образование гамет и зигот разного типа;
■ равная вероятность выживания потомков с разными генотипами;
■ статистически большое количество скрещиваний.

❖ Значение законов Менделя:
■ эти законы носят универсальный характер и не зависят от систематического положения организма и сложности его строения;
■ с их помощью можно рассчитать число типов образующихся гамет и установить возможные варианты сочетания доминантных и рецессивных признаков у гибридов.

В начале XIX века Дж. Госс, экспериментируя с горохом , показал, что при скрещивании растений с зеленовато-голубыми горошинами и с желтовато-белыми в первом поколении получались жёлто-белые. Однако, при втором поколении, не проявляющиеся у гибридов первого поколения, и названные позже Менделем рецессивными признаки вновь проявлялись, причём растения с ними не давали расщепление при самоопылении [1].

О. Саржэ, проводя опыты на дынях сравнивал их по отдельным признакам(мякоть, кожура и т.д.) также установил отсутствие смешения признаков, которые не исчезали у потомков, а только перераспределялись среди них. Ш. Ноден, скрещивая различные виды дурмана, обнаружил преобладание признаков дурмана Datula tatula над Datura stramonium, причём это не зависело от того, какое растение материнское, а какое — отцовское[1].

Таким образом к середине XIX века было открыто явление доминантности, единообразие гибридов в первом поколении(все гибриды первого поколения похожи друг на друга), расщепление и комбинаторику признаков во втором поколении. Тем не менее, Мендель, высоко оценивая работы предшественников указывал, что всеобщего закона образования и развития гибридов ими не было найдено, и их опыты не обладают достаточной достоверностью для определения численных соотношений. Нахождение такого достоверного метода и математический анализ результатов, которые помогли создать теорию наследственности, является главной заслугой Менделя[1].

Закономерности наследования признаков

Некоторые противоположные признаки находятся не в отношении полного доминирования (когда один всегда подавляет другой у гетерозиготных особей), а в отношении неполного доминирования. Например, при скрещивании чистых линий львиного зева с пурпурными и белыми цветками особи первого поколения имеют розовые цветки. При скрещивании чистых линий андалузских кур чёрной и белой окраски в первом поколении рождаются куры серой окраски. При неполном доминировании гетерозиготы имеют признаки, промежуточные между признаками рецессивной и доминантной гомозигот.

При кодоминировании, в отличие от неполного доминирования, у гетерозигот признаки проявляются одновременно (смешанно). Типичный пример кодоминирования — наследование групп крови системы АВ0 у человека, где А и В — доминантные гены, а 0 — рецессивный. По этой системе генотип 00 определяет первую группу крови, АА и А0 — вторую, ВВ и В0 — третью, а АВ будет определять четвёртую группу крови. Т.о. всё потомство людей с генотипами АА (вторая группа) и ВВ (третья группа) будет иметь генотип АВ (четвёртая группа). Их фенотип не является промежуточным между фенотипами родителей, так как на поверхности эритроцитов присутствуют оба агглютиногена (А и В).

Явления кодоминирования и неполного доминирования признаков слегка видоизменяет первый закон Менделя: «Гибриды первого поколения от скрещивания чистых линий особей с противоположными признаками всегда одинаковы по этому признаку: проявляют доминирующий признак, если признаки находятся в отношении доминирования, или смешанный (промежуточный) признак, если они находятся в отношении кодоминирования (неполного доминирования)».

Закон расщепления (второй закон Менделя) — при скрещивании двух гетерозиготных потомков первого поколения между собой во втором поколении наблюдается расщепление в определенном числовом отношении: по фенотипу 3:1, по генотипу 1:2:1.

Скрещиванием организмов двух чистых линий, различающихся по проявлениям одного изучаемого признака, за которые отвечают аллели одного гена, называется моногибридное скрещивание.

Явление, при котором скрещивание гетерозиготных особей приводит к образованию потомства, часть которого несёт доминантный признак, а часть — рецессивный, называется расщеплением. Следовательно, расщепление — это распределение доминантных и рецессивных признаков среди потомства в определённом числовом соотношении. Рецессивный признак у гибридов первого поколения не исчезает, а только подавляется и проявляется во втором гибридном поколении.

Закон независимого наследования (третий закон Менделя) — при скрещивании двух гомозиготных особей, отличающихся друг от друга по двум (и более) парам альтернативных признаков, гены и соответствующие им признаки наследуются независимо друг от друга и комбинируются во всех возможных сочетаниях (как и при моногибридном скрещивании). Когда скрещивались растения, отличающиеся по нескольким признакам, таким как белые и пурпурные цветы и желтые или зелёные горошины, наследование каждого из признаков следовало первым двум законам и в потомстве они комбинировались таким образом, как будто их наследование происходило независимо друг от друга. Первое поколение после скрещивания обладало доминантным фенотипом по всем признакам. Во втором поколении наблюдалось расщепление фенотипов по формуле 9:3:3:1, то есть 9:16 были с пурпурными цветами и желтыми горошинами, 3:16 с белыми цветами и желтыми горошинами, 3:16 с пурпурными цветами и зелёными горошинами, 1:16 с белыми цветами и зелёными горошинами.

Менделю попались признаки, гены которых находились в разных парах гомологичных хромосом гороха. При мейозе гомологичные хромосомы разных пар комбинируются в гаметах случайным образом. Если в гамету попала отцовская хромосома первой пары, то с равной вероятностью в эту гамету может попасть как отцовская, так и материнская хромосома второй пары. Поэтому признаки, гены которых находятся в разных парах гомологичных хромосом, комбинируются независимо друг от друга. (Впоследствии выяснилось, что из исследованных Менделем семи пар признаков у гороха, у которого диплоидное число хромосом 2n=14, гены, отвечающие за одну из пар признаков, находились в одной и той же хромосоме. Однако Мендель не обнаружил нарушения закона независимого наследования, так как сцепления между этими генами не наблюдалось из-за большого расстояния между ними).

В современной интерпретации эти положения следующие:

• За наследственные признаки отвечают дискретные (отдельные, не смешивающиеся) наследственные факторы — гены (термин «ген» предложен в 1909 г. В.Иоганнсеном)
• Каждый диплоидный организм содержит пару аллелей данного гена, отвечающих за данный признак; один из них получен от отца, другой — от матери.
• Наследственные факторы передаются потомкам через половые клетки. При формировании гамет в каждую из них попадает только по одному аллелю из каждой пары (гаметы «чисты» в том смысле, что не содержат второго аллеля).

1. Моногибридное. Наблюдение ведется только по одному признаку, т.е. отслеживаются аллели одного гена.
2. Дигибридное. Наблюдение ведется по двум признакам, те.е отслеживаются аллели двух генов.

Р – родители; F – потомство, число указывает на порядковый номер поколения, F1, F2.

Х – значок скрещивания, мужские особи, женские особи; А, а, В, в, С, с – отдельно взятые наследственные признаки. А, В, С – доминантные аллели гена, а, в, с – рецессивные аллели гена. Аа – генотип, гетерозигота; аа – рецессивная гомозигота, АА – доминантная гомозигота.

Классическим примером моногибридного скрещивания является скрещивание сортов гороха с желтыми и зелеными семенами: все потомки имели желтые семена. Мендель пришел к выводу, что у гибрида первого поколения из каждой пары альтернативных признаков проявляется только один – доминантный, а второй – рецессивный – не развивается, как бы исчезает.

Р АА * аа – родители (чистые линии)

А, а – гаметы родителей

Аа – первое поколение гибридов

Эта закономерность была названа законом единообразия гибридов первого поколения или законом доминирования. Это первый закон Менделя: при скрещивании двух организмов, относящихся к разным чистым линиям (двух гомозиготных организмов), отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных признаков, все первое поколение гибридов (F1) окажется единообразным и будет нести признак одного из родителей.

Семена гибридов первого поколения использовались Менделем для получения вроторого гибридного поколения. При скрещивании происходит расщепление признаков в определенном числовом отношении. Часть гибридов несет доминантный признак, часть – рецессивный.

F1 Аа * Аа А, а, А, а F2 АА (0,25); Аа (0,25); Аа (0,25); аа (0,25)

В потомстве происходит расщепление признаков в соотношении 3:1.

Для объяснения явлений доминирования и расщепления Мендель предложил ипотезу чистоты гамет: наследственные факторы при образовании гибридов не смешиваются, а сохраняются в неизменном виде.

Второй закон Менделя можно сформулировать: при скрещивании двух потомков первого поколения между собой (двух гетерозиготных особей) во втором поколении наблюдается расщепление в определенном числовом соотношении: по фенотипу 3:1, по генотипу – 1:2:1.

Третий закон Менделя: при дигибридном скрещивании у гибридов второго поколения каждая пара контрастных признаков наследуется независимо от других и дает с ними разные сочетания. Закон справедлив лишь в тех случаях, когда анализируемые признаки не сцеплены друг с другом, т.е. находятся в негомологичных хромосомах.

Рассмотрим опыт Менделя, в котором он изучал независимое наследование признаков у гороха. Одно из скрещиваемых растений имело гладкие, желтые семена, а другое морщинистые и зеленые. В первом поколении гибридов растения имели гладкие и желтые семена. Во втором поколении произошло расщепление по фенотипу 9:3:3:1.

Рассмотрим опыт, проведённый Менделем. Он взял два вида гороха. Эти виды различали цветом цветков. У одного они были пурпурные, а у другого — белые.

Скрестив их, учёный увидел, что у всего потомства цветки пурпурные. А горох жёлтого и зелёного цвета дал полностью жёлтое потомство. Биолог повторял эксперимент ещё много раз, проверяя наследование разных признаков, однако результат всегда был один.

• Čeština
• Español
• Français
• Italiano
• Nederlands
• Polski
• Português
• Русский
• Türkçe
• Norsk
• Svenska
• Dansk
• Suomen kieli
• Magyar
• Română

Основная статья: История генетики

Принципы менделевской наследования были названы в честь и впервые выведены Грегором Иоганном Менделем , моравским монахом девятнадцатого века, который сформулировал свои идеи после проведения простых экспериментов по гибридизации гороха ( Pisum sativum ), который он посадил в саду своего монастыря. Между 1856 и 1863 годами Мендель вырастил и испытал около 5000 растений гороха. Из этих экспериментов он сделал два обобщения, которые позже стали известны как принципы наследственности Менделя или менделевское наследование . Он описал свои эксперименты в статье, состоящей из двух частей, Versuche über Pflanzen-Hybriden ( Эксперименты по гибридизации растений ), которую он представил Обществу естествознания Брно 8 февраля и 8 марта 1865 года и которая была опубликована в 1866 году.

Результаты Менделя в значительной степени игнорировались подавляющим большинством. Хотя они не были полностью неизвестны биологам того времени, они не рассматривались как общеприменимые даже самим Менделем, который считал, что они применимы только к определенным категориям видов или признаков. Основной блок для понимания их значения было значением , придаваемые биологами 19-го века до видимого смешения из многих наследственных признаков в общем виде потомства, сейчас известно, что из — за несколько генами взаимодействий , в отличии от органа-специфического двоичные символы изучал Мендель. Однако в 1900 году его работа была «заново открыта» тремя европейскими учеными, Гуго де Фризом , Карлом Корренсом и Эрихом фон Чермаком . Точная природа «повторного открытия» обсуждалась: Де Фрис первым опубликовал по этому вопросу, упомянув Менделя в сноске, в то время как Корренс указал на приоритет Менделя после того, как прочитал статью Де Фриза и понял, что он сам не имел приоритета. . Де Фриз, возможно, не признал правдиво, сколько его знаний о законах было получено из его собственных работ, а сколько — только после прочтения статьи Менделя. Позже ученые обвиняли фон Чермака в том, что он вообще не понимал результатов.

Тем не менее, «повторное открытие» сделало менделизм важной, но противоречивой теорией. Самым активным его пропагандистом в Европе был Уильям Бейтсон , придумавший термины « генетика » и « аллель » для описания многих его принципов. Модель наследственности оспаривалась другими биологами, потому что она подразумевала, что наследственность была прерывистой, в отличие от очевидной непрерывной изменчивости, наблюдаемой для многих признаков. Многие биологи также отвергли эту теорию, потому что не были уверены, что она применима ко всем видам. Однако более поздняя работа биологов и статистиков, таких как Рональд Фишер, показала, что если несколько менделевских факторов были задействованы в выражении индивидуального признака, они могли бы дать различные наблюдаемые результаты, и таким образом показали, что менделевская генетика совместима с естественным отбором . Томас Хант Морган и его помощники позже интегрировали теоретическую модель Менделя с хромосомной теорией наследования, в которой хромосомы клеток, как считалось, содержат фактический наследственный материал, и создали то, что сейчас известно как классическая генетика , очень успешный фундамент, который в конечном итоге закрепил Место Менделя в истории.

Менделирующая черта — это черта, которая контролируется одним локусом в паттерне наследования. В таких случаях мутация в одном гене может вызвать заболевание, которое передается по наследству в соответствии с принципами Менделя. Доминирующие заболевания проявляются у гетерозиготных особей. Иногда рецессивные наследуются генетическими носителями незаметно . Примеры включают серповидно-клеточную анемию , болезнь Тея – Сакса , муковисцидоз и пигментную ксеродерму . Заболевание, контролируемое одним геном, контрастирует с многофакторным заболеванием, таким как болезнь сердца, на которую влияют несколько локусов (и окружающей среды), а также заболевания, унаследованные неменделирующим образом.

Основная статья: неменделирующее наследование

После исследований и открытий Менделя делались все новые и новые открытия в области генетики. Сам Мендель сказал, что обнаруженные им закономерности применимы только к организмам и характеристикам, которые он сознательно выбрал для своих экспериментов. Мендель объяснил наследование дискретными факторами — генами, — которые передаются от поколения к поколению в соответствии с правилами вероятности. Законы Менделя действительны для всех организмов, размножающихся половым путем, включая горох и людей. Однако законы Менделя не позволяют объяснить некоторые закономерности генетической наследственности. Для большинства организмов, размножающихся половым путем, случаи, когда законы Менделя могут строго учитывать все модели наследования, относительно редки. Часто модели наследования более сложные.

В случаях кодоминирования фенотипы, производимые обоими аллелями, четко выражены. Мендель выбрал генетические признаки растений, которые определяются только двумя аллелями, такими как «А» и «а». В природе гены часто существуют в нескольких различных формах с множеством аллелей . Более того, многие черты возникают в результате взаимодействия нескольких генов. Признаки, контролируемые двумя или более генами, считаются полигенными .

Грегор Мендель (1822-1884) — австрийский биолог и ботаник, создатель учения о наследственности. Проведенные им опыты по скрещиванию и гибридизации растений заложили основы современной генетики. Стремясь изучить механизм наследования и передачу отдельных признаков, он провел широкомасштабный опыт на разных видах гороха, исследовав в общей сложности около 20 000 гибридов. В результате он сформулировал несколько базовых принципов, получивших впоследствии название «Законы Менделя».

В краткой форме о проделанной работе он рассказал в докладе Брюннскому обществу естествоиспытателей в 1865 году, но его исследования не заинтересовали научное сообщество. Впоследствии ученый пытался проверить свои выводы на других видах растений и животных, но потерпел неудачу, из-за чего разуверился в своих достижениях и больше к подобным изысканиям не возвращался.

Настоящее признание к нему пришло уже после смерти, в начале XX века, когда генетика стала оформляться как самостоятельное направление в биологии. В это время несколько ученых самостоятельно друг от друга пришли к тем же выводам, что и Грегор Мендель, и открытые им принципы пережили второе рождение.

Законы наследования признаков 2021 год

Второй закон Менделя — при моногибридном скрещивании гетерозиготных особей у гибридов имеет место расщепление по фенотипу в отношении 3:1, по генотипу 1:2:1.

Гетерозиготные особи — такие организмы, у которых копии генов в хромосомах представлены разными аллелями. В результате неполного или полного доминирования может проявляться как смесь этих признаков (АВ), так и один из них (Аb). Противоположностью гетерозиотности является гомозиготность, когда аллели гена в хромосомах идентичны.

Аллель — различные формы одного и того же гена, расположенные в одинаковых участках хромосом.

В соответствии со вторым законом Менделя, при скрещивании гетерозиготных особей происходит расщепление, когда часть потомства несет доминантный признак, а часть — рецессивный. Проявление более слабых характеристик свидетельствует о том, что они не подавляются полностью.

Так, расщепление при скрещивании двух особей типа Аb (где А — доминантный зеленый цвет, b — рецессивный желтый) покажет следующие результаты: АА, Аb, Аb и bb, которые в соответствии со вторым законом Менделя будут различаться:

• По фенотипу — на 1 потомка с проявлением зеленого цвета (bb) будет приходится 3 желтых (АА, Аb, Аb).
• По генотипу — на 1 особь типа АА, будет приходится 2 Аb и 1 bb.

Необходимо знать, что для выполнения второго закона Менделя необходимо соблюдение нескольких условий. К наиболее важным относятся:

• Изучение большого числа потомков или скрещиваний.
• Отсутствие избирательности при оплодотворении — гаметы с разными аллелями сливаются с одинаковой вероятностью.
• Родители должны изначально относиться к чистым линиям, то есть гомозиготны по выбранному гену (AA и aa).
• У разных генотипов должна быть одинаковая выживаемость.

Закон чистоты гамет подразумевает, что в эту клетку попадает только один аллель из пары, имеющейся у гена родителя.

Гаметы — репродуктивные клетки, имеющие одинарный набор хромосом и участвующие в половом размножении.

По гипотезе Менделя, понадобившейся ему для обоснования Закона расщепления, при слиянии мужской и женской гамет наследственные признаки не смешиваются, а передаются в изначальном виде (то есть остаются чистыми). Позднее было подтверждено, что от отцовского и материнского организмов зигота получает по половине хромосом.

Из всех закономерностей, установленных Менделем для наследственности, этот закон имеет наиболее общий характер, то есть, выполняется для самого широкого круга обстоятельств.

Третий закон Менделя — если особи отличаются двумя (и более) парами признаков, то при скрещивании эти особенности наследуются независимо друг от друга и комбинируются во всех возможных сочетаниях.

Согласно этому правилу, если гены находятся в разных хромосомах, дигетерозиота АаBb может образовать 4 типа гамет: АB, Аb, аB и аb (где А — желтые семена, а — зеленые, В — гладкие, b — морщинистые). Из 16-ти возможных комбинаций они образуют следующие фенотипы:

• Желтые гладкие (ААВВ и др.) — 4 шт.
• Желтые морщинистые (ААbb и др.) — 3 шт.
• Зеленые гладкие (aaВВ и др.) — 3 шт.
• Зеленые морщинистые (ааbb) — 1 шт.

Таким образом, из представленной схемы видно, что среди гибридов второго поколения расщепление идет в соотношении 4:3:3:1. Исследованиями биологов было установлено, что важным условием выполнения этого Закона является ситуация, при которой гены, отвечающие за конкретные признаки должны находиться в разных парах хромосом.

feniks.help — Скорая помощь студентам

А1. Доминантный аллель – это

1) пара одинаковых по проявлению генов

2) один из двух аллельных генов

3) ген, подавляющий действие другого гена

4) подавляемый ген

А2. Часть молекулы ДНК считается геном, если в ней закодирована информация о

1) нескольких признаках организма

2) одном признаке организма

3) нескольких белках

4) молекуле т-РНК

А3. Если признак не проявляется у гибридов первого поколения, то он называется

1) альтернативным

2) доминантным

3) не полностью доминирующим

4) рецессивным

А4. Аллельные гены расположены в

1) идентичных участках гомологичных хромосом

2) разных участках гомологичных хромосом

3) идентичных участках негомологичных хромосом

4) разных участках негомологичных хромосом

А5. Какая запись отражает дигетерозиготный организм:

1) ААВВ

2) АаВв

3) АаВвСс

4) ааВВсс

А6. Определите фенотип тыквы с генотипом Сс ВВ, зная, что белая окраска доминирует над желтой, а дисковидная форма плодов – над шаровидной

1) белая, шаровидная

2) желтая, шаровидная

3) желтая дисковидная

4) белая, дисковидная

А7. Какое потомство получится при скрещивании комолой (безрогой) гомозиготной коровы (ген комолости В доминирует) с рогатым быком.

1) все ВВ

2) все Вв

3) 50% ВВ и 50% Вв

4) 75% ВВ и 25% Вв

А8. У человека ген лопоухости (А) доминирует над геном нормально прижатых ушей, а ген нерыжих (В) волос над геном рыжих волос. Каков генотип лопоухого, рыжего отца, если в браке с нерыжей женщиной, имеющей нормально прижатые уши, у него были только лопоухие, нерыжие дети?

1) ААвв

2) АаВв

3) ааВВ

4) ААвВ

А9. Какова вероятность рождения голубоглазого (а), светловолосого (в) ребенка от брака голубоглазого темноволосого (В) отца и кареглазой (А), светловолосой матери, гетерозиготных по доминантным признакам?

1) 25%

2) 75%

3) 12,5%

4) 50%

А10. Второй закон Менделя – это закон, описывающий процесс

1) сцепления генов

2) взаимного влияния генов

3) расщепления признаков

4) независимого распределения гамет

А11. Сколько типов гамет образует организм с генотипом ААВвСс

1) один

2) два

3) три

4) четыре

А1. Сколько пар хромосом отвечает за наследование пола у собак, если диплоидный набор у них равен 78?

1) одна

2) две

3) тридцать шесть

4) восемнадцать

А2. Закономерности сцепленного наследования относятся к генам, расположенным в

1) разных не гомологичных хромосомах

2) гомологичных хромосомах

3) в одной хромосоме

4) негомологичных хромосомах

А3. Мужчина дальтоник женился на женщине с нормальным зрением, носительнице гена дальтонизма. Ребенка с каким генотипом у них быть не может?

1) ХdХ

2) XX

3) ХdХd

4) ХУ

А4. Чему равно число групп сцепления генов, если известно, что диплоидный набор хромосом организма равен 36?

1) 72

2) 36

3) 18

4) 9

А5. Частота кроссинговера между генами К и С – 12%, между генами В и С – 18%, между генами К и В – 24%. Каков вероятный порядок расположения генов в хромосоме, если известно, что они сцеплены.

1) К-С-В

2) К-В-С

3) С-В-К

4) В-К-С

А6. Каким будет расщепление по фенотипу в потомстве, полученном от скрещивания черных (А) мохнатых (В) морских свинок, гетерозиготных по двум признакам, сцепленным в одной хромосоме?

1) 1 : 1

2) 2 : 1

3) 3 : 1

4) 9 : 3 : 3 : 1

А7. У супружеской пары родился сын гемофилик. Он вырос и решил жениться на здоровой по данному признаку женщине, не несущей гена гемофилии. Каковы возможные фенотипы будущих детей этой супружеской пары, если ген сцеплен с Х-хромосомой?

Моногибридным называется такое скрещивание, в результате которого изучается проявление одного признака. При этом прослеживаются наследственные закономерности пары вариантов по одному признаку. Развитию данных проявлений способствуют пары аллельных генов.

К примеру, признак «окраски венчика цветка» гороха может проявляться в двух вариациях: белый и красный. Другие признаки, присущие данным организмам, во внимание не берутся.

Поведение альтернативных форм одного признака Менделю объяснил принцип расщепления, наблюдаемый при . Следующий его шаг – прослеживание наследования двух разных признаков: дигибридное скрещивание.

С пониманием поведения отдельных черт, Мендель продолжал спрашивать себя, а как ведут себя разные черты по отношению друг к другу, влияют ли они друг на друга или нет. Он решил проследить за тем, как передаются 2 признака, не обращая внимание на множество других, отличающих родителей характеристик.

Рассмотрим скрещивание, включающее различные формы семян (круглые R и морщинистые r) и аллельные признаки цвета семян (желтый Y, зеленый y). Скрещивая чистые линии растений (дигомозиготы) с круглыми жёлтыми семенами (RRYY) и с морщинистыми зелеными (rryy), Мендель получил единообразное гетерозиготное потомство F1 с одним и тем же фенотипом (круглые и жёлтые семена) и генотипом (RrYy – дигетерозигота).

При записи такого типа задач нужно помнить, что каждая пара аллелей расходится в разные гаметы и два аллельных гена, отвечающие за один признак, например RR, не попадают в одну половую клетку.

Результат показал, что закон единообразия гибридов первого поколения проявляется не только при моногибридном, но и при дигибридном скрещивании. Теперь мы знаем, что это соблюдается при условиях, что родительские формы гомозиготны, при полном доминировании и когда неаллельные гены лежат в негомологичных хромосомах.

Для наглядности скрещивание можно записывать так, чтобы было видно, что аллельные гены лежат в разных хромосомах

Дигибридное скрещивание: расщепление по фенотипу в поколении F2

Анализируя полученные результаты, сначала рассмотрим количество возможных фенотипов в поколении F2 , которое дало данное дигибридное скрещивание. Мендель сомневался, увидит ли он только два родительских фенотипа: с круглыми жёлтыми и морщинистыми зелёными семенами, или дополнительно появиться круглые зелёные, морщинистые желтые семена.

Если бы признаки наследовались сцеплено, то образовалось бы только два типа гамет: RY и ry. Но в случае с горохом и признаками, выбранными Менделем наследование происходило независимо, поэтому у родителей второго поколения образовалось 4 типа гамет: RY, ry, Ry и rY. Так проявился уже знакомый нам закон расщепления.

Чтобы рассмотреть все варианты возможного потомства, удобно построить решетку Пеннета. Это квадрат 4х4 с 16 возможными результатами. Из неё мы видим, что есть 9 растений с круглыми желтыми, 3 с морщинистыми желтыми, 3 с круглыми зелеными и 1 с морщинистыми зелеными семенами. Это демонстрирует фенотипическое соотношение 9:3:3:1, характерное для признаков, которые ведут себя независимо.

Решётка Пеннета