При скрещивании гомозиготных особей, анализируемых по одной паре альтернативных признаков, наблюдается единообразие гибридов первого поколения как по фенотипу, так и по генотипу

Законы Менделя и условия их проявления

ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАСЛЕДОВАНИЯ

Основные закономерности наследования были открыты Г. Менделем и сформулированы им в 1865 г. в работе «Опыты над растительными гибридами». Эти законы были переоткрыты в 1900 г. Г. де Фризом, К. Корренсом и Э. Чермаком. В дальнейшем были описаны явления сцепления генов (Т. Морган и сотр., 1911), различные виды их взаимодействия, оказывающие существенное влияние на процесс реализации наследственной информации.

В настоящее время выделяют следующие типы наследования признаков.

I. Моногенное наследование

1. Аутосомное

1) доминантное

2) рецессивное

2. Гоносомное

а) Х-сцепленное (сцепленное с полом)

1) доминантное

2) рецессивное

б) Y-сцепленное (голандрическое)

II. Полигенное наследование

Мендель открыл закономерности наследования, проводя гибридизацию различных сортов гороха. Гибридизация – это скрещивание особей с различными генотипами. Скрещивание, при котором у родительских особей учитывается одна пара альтернативных признаков, называется моногибридным, две пары признаков - дигибридным, более двух пар – полигибридным.

Гибридологический метод Г. Менделя имеет следующие особенности:

1) анализ начинается со скрещивания гомозиготных особей («чистые линии»);

2) анализируются отдельные альтернативные (взаимоисключающие) признаки;

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

4) наследование анализируемых признаков прослеживается в ряду поколений.

Первый закон Менделя - закон единообразия гибридов первого поколения.

Г. Мендель скрещивал чистые линии растений гороха с желтыми и зелеными семенами (альтернативные признаки). Чистые линии - это организмы, не дающие расщепления при скрещивании с такими же по генотипу, т.е. они являются гомозиготными по данному признаку. При анализе результатов скрещивания оказалось, что все потомки (гибриды) в первом поколении одинаковы по фенотипу (все растения имели горошины желтого цвета) и по генотипу (гетерозиготы).

Второй закон Менделя - закон расщепления.

При скрещивании гибридов первого поколения (гетерозиготных организмов), анализируемых по одной паре альтернативных признаков, наблюдается расщепление в соотношении 3:1 по фенотипу и 1:2:1 по генотипу.

Изучив наследование одной пары аллелей, Мендель решил проследить наследование двух признаков одновременно. Для этой цели он использовал гомозиготные растения гороха, отличающиеся по двум парам альтернативных признаков: семена желтые гладкие и зеленые морщинистые. В результате такого скрещивания в первом поколении он получил растения с желтыми гладкими семенами. Этот результат показал, что закон единообразия гибридов первого поколения проявляется не только при моногибридном, но и при полигибридном скрещивании, если родительские формы гомозиготны.

Затем он скрестил гибриды первого поколения между собой.

Для анализа результатов полигибридного скрещивания обычно используют решетку Пеннета. В результате свободного комбинирования гамет в зиготы попадают гены в разных комбинациях. По фенотипу потомство делится на 4 группы: 9 частей растений с горошинами желтыми гладкими (А-В-), 3 части - с желтыми морщинистыми (А-вв), 3 части - с зелеными гладкими (ааВ-), 1 часть - с зелеными морщинистыми (аавв), т.е. расщепление 9:3:3:1, или (3+1)².

Отсюда можно сделать вывод, что при скрещивании гетерозиготных особей, отличающихся по нескольким парам альтернативных признаков, в потомстве наблюдается расщепление по фенотипу в соотношении (3+1)ⁿ, где n - число признаков в гетерозиготном состоянии.

Если проанализировать расщепление по каждой из пар альтернативных признаков (желтый и зеленый цвет, гладкая и морщинистая поверхность), то получится: 9 + 3 желтых и 3 + 1 зеленых, соотношение 12:4 или 3:1. Следовательно, при дигибридном скрещивании каждая пара признаков в потомстве дает расщепление независимо от другой пары. Это является результатом случайного комбинирования генов (и соответствующих им признаков), что приводит к новым сочетаниям, которых не было у родительских форм. В нашем примере исходные формы гороха имели семена желтые гладкие и зеленые морщинистые, а во втором поколении получено не только такое сочетание признаков, как у родителей, но и растения с желтыми морщинистыми и зелеными гладкими семенами.

Отсюда вытекает третий закон Менделя - закон независимого комбинирования признаков: при скрещивании гомозиготных организмов, анализируемых по двум (или более) парам альтернативных признаков, во втором поколении наблюдается независимое комбинирование признаков и соответствующих им генов разных аллельных пар. Это обусловлено генным уровнем организации наследственного материала.

Для объяснения результатов скрещивания, проведенного Г. Менделем, У. Бэтсон (1902 г.) предложил гипотезу «чистоты гамет». Ее можно свести к следующим двум основным положениям:

1) у гибридного организма гены не гибридизируются (не смешиваются), а находятся в чистом аллельном состоянии;

2) вследствие расхождения гомологичных хромосом и хроматид при мейозе из каждой пары аллелей в гамету попадает только один ген.

Законы Менделя носят статистический характер (выполняются на большом количестве особей) и являются универсальными, т.е. при половом размножении они присущи всем живым организмам.

Для проявления законов Менделя необходимо соблюдать ряд условий:

1) гены разных аллельных пар должны находиться в разных хромосомах;

2) между генами не должно быть сцепления и взаимодействия (кроме полного доминирования);

3) должна быть равная вероятность образования гамет и зигот разного типа и равная вероятность выживания организмов с разными генотипами (не должно быть летальных генов);

4) должна быть 100% пенетрантность гена, отсутствовать плейотропное действие и мутации гена.

Отклонения от ожидаемого расщепления по законам Менделя вызывают летальные гены. У человека так наследуется доминантный ген брахидактилии (короткие толстые пальцы). У гетерозигот наблюдается брахидактилия, а гомозиготы по этому гену погибают на ранних стадиях эмбриогенеза. У человека имеется ген нормального гемоглобина (НЬА) и ген серповидно-клеточной анемии (HbS). Гетерозиготы по этим генам жизнеспособны, а гомозиготы по HbS погибают в раннем детском возрасте (гемоглобин S не способен связывать и переносить кислород).

Дата добавления: 2015-05-09