3 ЗАКОНА МЕНДЕЛЯ И ГОРОХОВЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ - БИОЛОГИЯ - 2025

Этот три Мендель или Мендель генетиком являются наиболее важными заявлениями о наследственности. Грегори Мендель, австрийский монах и натуралист, считается отцом генетики. В ходе экспериментов с растениями Мендель обнаружил, что определенные черты наследуются по определенным образцам.

Мендель изучал наследование, экспериментируя с горохом из растения Pisum sativum, которое он имел в своем саду. Это растение было отличной тестовой моделью, потому что оно могло их самоопылять или перекрестно оплодотворять, а также обладало несколькими признаками, имеющими только две формы.

Например: элемент «цвет» может быть только зеленым или желтым, элемент «текстура» может быть только гладким или грубым, и так далее с другими 5 элементами, каждая из которых имеет две формы.

Грегор Мендель сформулировал свои три закона в своей работе, опубликованной как «Эксперименты по гибридизации растений» (1865), которую он представил в Обществе естественной истории Брюнна, хотя они игнорировались и не принимались во внимание до 1900 года.

История Грегора Менделя

Грегор Мендель считается отцом генетики из-за вклада, который он внес своими тремя законами. Он родился 22 июля 1822 года. Говорят, что с раннего возраста он находился в непосредственном контакте с природой, что побудило его заинтересоваться ботаникой.

В 1843 году он поступил в Брюннский монастырь и через три года был рукоположен в священники. Позже, в 1851 году, он решил изучать ботанику, физику, химию и историю в Венском университете.

После учебы Мендель вернулся в монастырь и именно там провел эксперименты, которые позволили ему сформулировать так называемые законы Менделя.

К сожалению, когда он представил свои работы, это осталось незамеченным, и, как говорят, Мендель отказался от экспериментов с наследственностью.

Однако в начале 20 века его работы начали получать признание, когда несколько ученых и ботаников провели аналогичные эксперименты и наткнулись на его исследования.

Эксперименты Менделя

Мендель изучил семь характеристик гороха: цвет семян, форму семян, положение цветка, цвет цветка, форму стручка, цвет стручка и длину стебля.

В экспериментах Менделя было три основных шага:

1. Путем самооплодотворения получилось поколение чистых растений (гомозиготных). То есть растения с фиолетовыми цветками всегда давали семена, которые давали фиолетовые цветы. Он назвал эти растения поколением P (родителей).

2-Затем он скрестил пары чистых растений с разными признаками, и их потомков он назвал вторым сыновним поколением (F1).

3. Наконец, он получил третье поколение растений (F2) путем самоопыления двух растений поколения F1, то есть путем скрещивания двух растений поколения F1 с одинаковыми признаками.

Результаты эксперимента

Мендель обнаружил невероятные результаты своих экспериментов.

Поколение F1

Мендель обнаружил, что поколение F1 всегда давало одну и ту же черту, даже если у двух родителей были разные характеристики. Например, если вы скрестили фиолетовое цветущее растение с белым цветком, все растения-потомки (F1) имели фиолетовые цветы.

Это потому, что фиолетовый цветок является доминирующим признаком. Следовательно, белый цветок - рецессивный признак.

Эти результаты могут быть показаны на диаграмме, называемой квадратом Пеннета. Доминантный ген окраски обозначен заглавной буквой, а рецессивный ген - строчной. Здесь фиолетовый - доминантный ген, обозначенный буквой «M», а белый - рецессивный ген, показанный буквой «b».

Поколение F2

В поколении F2 Мендель обнаружил, что 75% цветов были пурпурными, а 25% - белыми. Он нашел интересным, что, хотя у обоих родителей были фиолетовые цветы, у 25% потомства были белые цветы.

Появление белых цветов связано с рецессивным геном или признаком, присутствующим у обоих родителей. Вот квадрат Пеннета, показывающий, что 25% потомков имели два гена b, которые давали белые цветки:

Как проводились эксперименты Менделя?

Эксперименты Менделя проводились с растениями гороха, что было довольно сложной ситуацией, поскольку у каждого цветка есть мужская и женская части, то есть он самооплодотворяется.

Так как же Мендель мог контролировать потомство растений? Как я мог их пересечь?

Ответ прост: чтобы контролировать потомство растений гороха, Мендель создал процедуру, которая позволила ему предотвратить самоопыление растений.

Процедура заключалась в разрезании тычинок (мужские органы цветов, которые содержат пыльцевые мешочки, то есть те, которые производят пыльцу) цветов первого растения (называемого ВВ) и опрыскивания пыльцой второго растения пестик (женский орган цветков, расположенный в его центре) первого.

Этим действием Мендель контролировал процесс оплодотворения, ситуацию, которая позволяла ему проводить каждый эксперимент снова и снова, чтобы быть уверенным, что всегда получается одно и то же потомство.

Так он сформулировал то, что сейчас известно как законы Менделя.

Почему Мендель выбрал растения гороха?

Грегор Мендель выбрал растения гороха для своих генетических экспериментов, потому что они были дешевле, чем любые другие растения, и потому, что время их генерации очень короткое и дает большое количество потомков.

Потомки были важны, так как нужно было провести множество экспериментов, чтобы сформулировать их законы.

Он также выбрал их из-за большого разнообразия, которое существовало, то есть с зеленым горошком, с желтым горошком, с круглыми стручками, среди прочего.

Разнообразие было важно, потому что необходимо было знать, какие черты могут передаваться по наследству. Отсюда возникает термин менделевское наследование.

Обобщены 3 закона Менделя

Первый закон Менделя

Замечено, что в родительском поколении 1 (отец ww, мать RR) все потомки имеют доминантный ген R.

Первый закон Менделя или закон однородности гласит, что при пересечении двух чистых особей (гомозиготных) все потомки будут равны (однородны) по своим характеристикам.

Это связано с преобладанием некоторых символов, их простой копии достаточно, чтобы замаскировать эффект рецессивного символа. Следовательно, и гомозиготное, и гетерозиготное потомство будет иметь один и тот же фенотип (видимый признак).

Второй закон Менделя

Второй закон Менделя, также называемый законом сегрегации признаков, гласит, что во время образования гамет аллели (наследственные факторы) отделяются (разделяются) таким образом, что потомство приобретает по одному аллелю от каждого родственника.

Этот генетический принцип изменил первоначальное убеждение, что наследование - это чисто «комбинированный» процесс, в котором потомство проявляет промежуточные черты между двумя родителями.

Третий закон Менделя

Третий закон Менделя также известен как закон независимого разделения. Во время формирования гамет характеры различных черт наследуются независимо друг от друга.

В настоящее время известно, что этот закон не распространяется на гены на одной хромосоме, которые наследуются вместе. Однако хромосомы действительно разделяются независимо во время мейоза.

Термины, введенные Менделем

Мендель ввел несколько терминов, которые в настоящее время используются в области генетики, в том числе: доминантный, рецессивный, гибридный.

доминирующий

Когда Мендель использовал в своих экспериментах доминирующее слово, он имел в виду характер, который внешне проявлялся в индивидууме, независимо от того, был ли найден только один из них или два из них.

Рецессивный

Под рецессивным Мендель подразумевал, что это персонаж, который не проявляется вне личности, потому что доминирующий характер препятствует этому. Следовательно, для преобладания этого индивидуума необходимо иметь два рецессивных характера.

Гибридный

Мендель использовал слово гибрид для обозначения результата скрещивания двух организмов разных видов или разных характеристик.

Таким же образом он был тем, кто установил использование заглавной буквы для доминантных аллелей и строчной буквы для рецессивных аллелей.

Впоследствии другие исследователи завершили свою работу и использовали остальные термины, которые используются сегодня: ген, аллель, фенотип, гомозиготный, гетерозиготный.

Менделирующее наследование применительно к людям

Человеческие черты можно объяснить через менделевскую наследственность, если известен семейный анамнез.

Необходимо знать семейный анамнез, поскольку с их помощью можно собрать необходимую информацию о том или ином признаке.

Для этого составляется генеалогическое древо, в котором описываются все черты членов семьи, и таким образом можно определить, от кого они унаследованы.

Пример наследования у кошек

В этом примере цвет шерсти обозначен буквами B (коричневый, доминирующий) или b (белый), а длина хвоста - буквами S (короткий, доминирующий) или os (длинный).

Когда родители гомозиготны по каждому признаку (SSbb и ssBB), их дети в поколении F1 гетерозиготны по обоим аллелям и демонстрируют только доминантные фенотипы (SsbB).

Если щенки спариваются друг с другом, все комбинации цвета шерсти и длины хвоста встречаются в поколении F2: 9 коричневые / короткие (фиолетовые прямоугольники), 3 белые / короткие (розовые прямоугольники), 3 - коричневые / короткие (розовые прямоугольники). коричневый / длинный (синие прямоугольники) и 1 белый / длинный (зеленый прямоугольник).

4 Примеры менделевских черт

- Альбинизм : это наследственная черта, которая заключается в изменении выработки меланина (пигмента, который есть у человека и который отвечает за цвет кожи, волос и глаз), поэтому во многих случаях он существует. полное его отсутствие. Эта черта рецессивна.

- Свободные мочки ушей : это доминирующая черта.

- Соединенные мочки ушей : это рецессивный признак.

- Волосы или пик вдовы : эта особенность относится к тому, как линия волос заканчивается на лбу. В этом случае он закончился бы пиком в центре. Те, у кого есть эта черта, имеют форму буквы «w» задом наперед. Это доминирующая черта.

Факторы, влияющие на менделевскую сегрегацию

Наследование, сцепленное с полом

Наследственность, связанная с полом, относится к хромосомам, связанным с парой половых хромосом, то есть к тем, которые определяют пол человека.

У людей есть хромосомы X и хромосомы Y. У женщин есть хромосомы XX, а у мужчин - XY.

Вот некоторые примеры наследования, сцепленного с полом:

–Дальтонизм: это генетическое изменение, из-за которого цвета невозможно различить. Обычно вы не можете различить красный и зеленый, но это будет зависеть от степени дальтонизма человека.

Дальтонизм передается через рецессивный аллель, связанный с Х-хромосомой, поэтому, если мужчина унаследует Х-хромосому, которая представляет этот рецессивный аллель, он будет дальтоником.

В то время как для женщин, чтобы представить это генетическое изменение, необходимо, чтобы у них были изменены обе Х-хромосомы. По этой причине женщин с дальтонизмом меньше, чем мужчин.

- Гемофилия : это наследственное заболевание, которое, как и дальтонизм, связано с хромосомой X. Гемофилия - это заболевание, при котором кровь людей не сгущается должным образом.

По этой причине, если человек с гемофилией порежется, его кровотечение продлится намного дольше, чем у другого человека, у которого его нет. Это происходит из-за того, что в крови недостаточно белка для остановки кровотечения.

- Мышечная дистрофия Дюшенна: это рецессивное наследственное заболевание, связанное с хромосомой X. Это нервно-мышечное заболевание, характеризующееся наличием значительной мышечной слабости, которая развивается генерализованным и прогрессирующим образом.

- Гипертрихоз : это наследственное заболевание, присутствующее на Y-хромосоме, которое передается только от отца ребенку мужского пола. Этот вид наследования называется голландским.

Гипертрихоз заключается в чрезмерном росте волос, поэтому у тех, кто страдает от него, есть чрезмерно волосатые части тела. Это заболевание еще называют синдромом оборотня, поскольку многие из тех, кто им страдает, почти полностью покрыты волосами.

Ссылки

1. Брукер, Р. (2012). Концепции генетики (1-е изд.). Компании McGraw-Hill, Inc.
2. Гриффитс А., Весслер С., Кэрролл С. и Добли Дж. (2015). Введение в генетический анализ (11-е изд.). WH Freeman
3. Хасан, Х. (2005). Мендель и законы генетики (1-е изд.). The Rosen Publishing Group, Inc.
4. Льюис, Р. (2015). Генетика человека: концепции и приложения (11-е изд.). McGraw-Hill Education.
5. Снустад, Д. и Симмонс, М. (2011). Принципы генетики (6-е изд.). Джон Уайли и сыновья.
6. Трефил, Дж. (2003). Природа науки (1-е изд.). Houghton Mifflin Harcourt.