Mendel első törvénye. Az első generációs hibridek egységességének törvénye
Ha olyan homozigóta egyedekkel keresztezik, amelyek egy pár alternatív (egymást kizáró) karakterben különböznek egymástól, az összes utód első generáció fenotípusban és genotípusban is egységes.
Sárga (domináns tulajdonság) és zöld (recesszív tulajdonságú) magvú borsónövényeket kereszteztünk. Az ivarsejtek kialakulását meiózis kíséri. Minden növény egyfajta ivarsejtet termel. Minden homológ kromoszómapárból egy kromoszóma az egyik allélgénnel (A vagy a) az ivarsejtekbe kerül. A megtermékenyítés után a homológ kromoszómák párosítása helyreáll, és hibridek jönnek létre. Minden növénynek csak sárga magja lesz (fenotípus), amely heterozigóta az Aa genotípusra. Ez akkor történik, amikor teljes dominancia.
A hibrid Aa egy A gént tartalmaz az egyik szülőtől, és a második gént - a - a másik szülőtől (73. ábra).
A haploid ivarsejtek (G) a diploid organizmusokkal ellentétben körbe vannak zárva.
A keresztezés eredményeként első generációs hibridek keletkeznek, amelyeket F 1 jelzéssel látunk el.
A keresztezések rögzítéséhez egy speciális táblázatot használnak, amelyet Punett angol genetikus javasolt, és amelyet Punett-rácsnak neveznek.
Az apai egyed ivarsejtjei vízszintesen, az anyai egyed ivarsejtjei függőlegesen íródnak ki. A genotipizálást a kereszteződésekben rögzítik.
Rizs. 73.Öröklődés monohibrid keresztezésekben.
I - két fajta borsó keresztezése sárga és zöld magvakkal (P); II
Mendel I. és II. törvényének citológiai alapjai.
F 1 - heterozigóták (Aa), F 2 - 1. genotípus szerinti szegregáció AA: 2 Aa: 1 aa.
py leszármazottai. A táblázatban a sejtek száma a keresztezett egyedek által termelt ivarsejttípusok számától függ.
Mendel II. törvénye. Az első generációs hibridek hasadásának törvénye
Ha az első generáció hibridjeit keresztezik egymással, a második generációban domináns és recesszív tulajdonságokkal rendelkező egyedek jelennek meg, és fenotípusonkénti hasadás történik 3:1 (három domináns fenotípus és egy recesszív) és 1:2:1 arányban. genotípus szerint (lásd. 73. ábra). Ilyen felosztás akkor lehetséges, ha teljes dominancia.
Az ivarsejtek „tisztaságának” hipotézise
A hasadás törvénye az ivarsejtek „tisztaságának” hipotézisével magyarázható.
Mendel az alternatív karakterek alléljainak nem keveredésének jelenségét heterozigóta organizmus ivarsejtjeiben (hibridnek) nevezte. az ivarsejtek „tisztaságának” hipotézise. Minden tulajdonságért két allélgén (Aa) felelős. A hibridek kialakulásakor az allél gének nem keverednek, hanem változatlanok maradnak.
A meiózis eredményeként az Aa hibridek kétféle ivarsejtet alkotnak. Minden ivarsejt egy homológ kromoszómapárt tartalmaz, amelyekben A allélgén vagy a allélgén található. Az ivarsejtek tiszták egy másik allélgéntől. A megtermékenyítés során helyreáll a kromoszómák homológiája és a gének allélitása, megjelenik egy recesszív tulajdonság (a borsó zöld színe), melynek génje nem mutatta ki hatását a hibrid szervezetben. A tulajdonságok gének kölcsönhatása révén alakulnak ki.
Hiányos dominancia
Nál nél hiányos dominancia a heterozigóta egyedeknek saját fenotípusuk van, és a tulajdonság közepes.
Az éjszakai szépségnövények vörös és fehér virágokkal való keresztezésekor az első generációban rózsaszínű egyedek jelennek meg. Az első generációs hibridek (rózsaszín virágok) keresztezésekor az utódokban a genotípus és a fenotípus szerinti hasítás egybeesik (74. ábra).
Rizs. 74.Öröklődés hiányos dominanciával az éjszakai szépségnövényben.
Az emberben sarlósejtes vérszegénységet okozó gén hiányos dominancia tulajdonsággal rendelkezik.
Elemzési kereszt
A recesszív tulajdonság (zöldborsó) csak homozigóta állapotban jelenik meg. A domináns tulajdonságokkal rendelkező homozigóta (sárgaborsó) és heterozigóta (sárgaborsó) egyedek fenotípusában nem különböznek egymástól, de genotípusuk eltérő. Genotípusukat ismert genotípusú egyedekkel való keresztezéssel határozhatjuk meg. Ilyen egyed lehet zöldborsó, amely homozigóta recesszív tulajdonsággal rendelkezik. Ezt a keresztet elemzett keresztnek nevezzük. Ha a keresztezés eredményeként az összes utód egységes, akkor a vizsgált egyed homozigóta.
Ha hasadás történik, akkor az egyed heterozigóta. A heterozigóta egyed utódai 1:1 arányban hasítanak.
Mendel III. törvénye. A jellemzők független kombinációjának törvénye (75. ábra). Az élőlények több szempontból is különböznek egymástól.
A két jellemzőben eltérő egyének keresztezését dihibridnek, sok tekintetben polihibridnek nevezik.
Ha olyan homozigóta egyedeket keresztezünk, amelyek két alternatív karakterpárban különböznek egymástól, a második generációban előfordul funkciók független kombinációja.
A dihibrid keresztezés eredményeként a teljes első generáció egységes. A második generációban a fenotípusos hasítás 9:3:3:1 arányban megy végbe.
Például, ha egy sárga magvú és sima felületű (domináns tulajdonság) borsót keresztez egy zöld magvakkal és ráncos felületű borsóval (recesszív tulajdonság), akkor a teljes első generáció egységes lesz (sárga és sima magvak).
A hibridek egymással való keresztezésekor a második generációban olyan tulajdonságokkal rendelkező egyedek jelentek meg, amelyek az eredeti formájukban nem voltak jelen (sárga ráncos és zöld sima magvak). Ezek a tulajdonságok öröklődnek tekintet nélkül egymástól.
Egy diheterozigóta egyed 4 típusú ivarsejtet termelt
A hibridek keresztezése után a második generációt eredményező egyedek megszámlálásának kényelme érdekében a Punett-rácsot használják.
Rizs. 75.A tulajdonságok független megoszlása dihibrid keresztezésekben. A, B, a, b - domináns és recesszív allélek, amelyek két tulajdonság kialakulását szabályozzák. G - a szülők csírasejtjei; F 1 - első generációs hibridek; F 2 - második generációs hibridek.
A meiózis következtében minden ivarsejtbe egy homológ kromoszómapárból származó allél gén kerül át.
4 féle ivarsejt képződik. Hasítás keresztezés után 9:3:3:1 arányban (9 egyed két domináns tulajdonsággal, 1 egyed két recesszív tulajdonsággal, 3 egyed egy domináns és a másik recesszív tulajdonsággal, 3 egyed domináns és recesszív tulajdonságokkal).
Domináns és recesszív tulajdonságokkal rendelkező egyedek megjelenése azért lehetséges, mert a borsó színéért és alakjáért felelős gének különböző nem homológ kromoszómákon helyezkednek el.
Minden allélgénpár a másik pártól függetlenül oszlik el, ezért a gének egymástól függetlenül kombinálhatók.
Egy heterozigóta egyed „n” tulajdonságpárra 2 n típusú ivarsejtet alkot.
Kérdések az önkontrollhoz
1. Hogyan fogalmazódik meg Mendel első törvénye?
2. Milyen magokat keresztezett Mendel borsóval?
3. Milyen magokat tartalmazó növények származtak a keresztezésből?
4. Hogyan fogalmazódik meg a II. Mendel-törvény?
5. Milyen tulajdonságokkal rendelkező növényeket kaptunk az első generációs hibridek keresztezése során?
6. Milyen számarányban történik a hasadás?
7. Hogyan magyarázható a hasadás törvénye?
8. Hogyan magyarázható az ivarsejtek „tisztaságáról” szóló hipotézis?
9. Hogyan magyarázható a tulajdonságok nem teljes dominanciája? 10. Milyen fenotípus és genotípus szerinti hasítás történik?
első generációs hibridek keresztezése után?
11.Mikor végeznek analitikai keresztezést?
12. Hogyan történik az analitikus keresztezés?
13.Milyen keresztet nevezünk dihibridnek?
14. Mely kromoszómákon találhatók a borsó színéért és alakjáért felelős gének?
15. Hogyan fogalmazódik meg Mendel III. törvénye?
16. Milyen fenotípusos hasítás történik az első generációban?
17. Milyen fenotípusos hasítás történik a második generációban?
18. Mit használnak a hibridek keresztezéséből származó egyedek számbavételének megkönnyítésére?
19.Hogyan magyarázható olyan egyedek megjelenése, akik olyan tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek korábban nem voltak?
A „Mendel törvényei” téma kulcsszavai
allelitás vérszegénység
kölcsönhatás
ivarsejtek
gén
genotípus
heterozigóta
hibrid
az ivarsejtek "tisztaságának" hipotézise
homozigóta
homológia
borsó
borsó
akció
dihibrid
dominancia
egységessége
törvény
meiózis
oktatás színezés
megtermékenyítés
Egyedi
párosítás
felület
számol
generáció
polihibrid
utódok
kinézet
jel
növény
hasított
Punett rács
szülők
ingatlan
magvak
átkelés
egyesülés
hányados
fajta
kényelem
fenotípus
forma
karakter
szín
virágok
Többszörös allelizmus
Az allél gének nem két, hanem több gént tartalmazhatnak. Ezek több allél. Ezek mutáció eredményeként keletkeznek (a DNS-molekulában egy nukleotid cseréje vagy elvesztése). Több allélra példaként szolgálhatnak az emberi vércsoportokért felelős gének: I A, I B, I 0. Az I A és I B gén domináns az I 0 génnel szemben. Egy genotípusban mindig csak két allélsorozatból származó gén van jelen. Az I 0 I 0 gének határozzák meg az I. vércsoportot, az I A I A, I A I O gének - II. csoport, I B I B, I B I 0 - III. csoport, I A I B - IV. csoport.
Génkölcsönhatás
Egy gén és egy tulajdonság között összetett kapcsolat van. Egy gén egy tulajdonság kialakulásáért lehet felelős.
A gének felelősek bizonyos biokémiai reakciókat katalizáló fehérjék szintéziséért, amelyek bizonyos jellemzőket eredményeznek.
Egy gén több tulajdonság kialakulásáért is felelős lehet, kifejtve pleiotróp hatás. Egy gén pleiotróp hatásának súlyossága a gén szabályozása alatt szintetizált enzim által katalizált biokémiai reakciótól függ.
Egy tulajdonság kialakulásáért több gén is felelős lehet – ez az polimer génhatás.
A tünetek megnyilvánulása különböző biokémiai reakciók kölcsönhatásának eredménye. Ezek a kölcsönhatások allél és nem allél génekkel hozhatók összefüggésbe.
Allél gének kölcsönhatása.
Az azonos allélpárban található gének kölcsönhatása a következőképpen megy végbe:
. teljes dominancia;
. hiányos dominancia;
. társdominancia;
. túlsúly.
Nál nél teljes Dominancia esetén az egyik (domináns) gén hatása teljesen elnyomja egy másik (recesszív) működését. Keresztezéskor az első generációban megjelenik egy domináns tulajdonság (például a borsó sárga színe).
Nál nél befejezetlen dominancia akkor következik be, ha egy domináns allél hatása gyengül egy recesszív allél jelenlétében. A keresztezés eredményeként kapott heterozigóta egyedeknek saját genotípusuk van. Például amikor az éjszakai szépségnövényeket vörös és fehér virágokkal keresztezzük, rózsaszín virágok jelennek meg.
Nál nél társdominancia Mindkét gén hatása akkor nyilvánul meg, ha egyidejűleg vannak jelen. Ennek eredményeként új tünet jelenik meg.
Például a IV-es vércsoport (I A I B) emberben az I A és I B gének kölcsönhatásával jön létre. Külön-külön az I A gén határozza meg a II vércsoportot, az I B gén pedig a III vércsoportot.
Nál nél túlsúly a domináns allél heterozigóta állapotban a tulajdonság erősebb megnyilvánulása, mint a homozigóta állapotban.
Nem allélikus gének kölcsönhatása
Egy szervezet egy tulajdonságát gyakran több pár nem allél gén is befolyásolhatja.
A nem allél gének kölcsönhatása a következőképpen megy végbe:
. komplementaritás;
. episztázis;
. polimerek.
Kiegészítő a hatás két domináns nem allél gén egyidejű jelenlétében nyilvánul meg a szervezetek genotípusában. A domináns gének mindegyike önállóan is megnyilvánulhat, ha a másik recesszív állapotban van, de együttes jelenlétük domináns állapotban a zigótában meghatározza a tulajdonság új állapotát.
Példa. Két fajta fehér virágú édes borsót kereszteztek. Minden első generációs hibridnek piros virága volt. A virág színe két kölcsönhatásban lévő A és B géntől függ.
Az A és B gének alapján szintetizált fehérjék (enzimek) olyan biokémiai reakciókat katalizálnak, amelyek a tulajdonság (a virágok piros színe) megnyilvánulásához vezetnek.
Epistasis- kölcsönhatás, amelyben az egyik domináns vagy recesszív nem allél gén elnyomja egy másik nem allél gén hatását. Egy másik gén hatását elnyomó gént episztatikus génnek vagy szupresszornak nevezzük. Az elnyomott gént hiposztatikusnak nevezik. Az episztázis lehet domináns vagy recesszív.
Domináns episztázis. A domináns episztázisra példa lehet a csirkék tollazatának színének öröklődése. A domináns C gén felelős a tollazat színéért. A domináns nem allél gén I gátolja a tollazat színének kialakulását. Ennek eredményeként a C gént tartalmazó csirkék genotípusában az I gén jelenlétében fehér tollazatúak: IICC; IICC; IiCc; Iicc. Az iicc genotípusú tyúkok is fehérek lesznek, mert ezek a gének recesszív állapotban vannak. Az iiCC, iiCc genotípusú csirkék tollazata színes lesz. A tollazat fehér színe az i gén recesszív alléljának vagy az I. színszuppresszor gén jelenlétének köszönhető. A gének kölcsönhatása az episztatikus gének által kódolt enzimfehérjék közötti biokémiai kapcsolatokon alapul.
Recesszív episztázis. A recesszív episztázis megmagyarázza a Bombay-jelenséget - az ABO vércsoportrendszer antigének szokatlan öröklődését. 4 vércsoport ismert.
Egy I-es (I 0 I 0) vércsoportú nő családjában egy II-es (I A I A) vércsoportú férfi IV-es (I A I B) vércsoportú gyermeket szült, ami lehetetlen. Kiderült, hogy a nő az I B gént az anyjától, az I 0 gént pedig az apjától örökölte. Csak az I 0 gén mutatott tehát hatást
azt hitték, hogy a nő I-es vércsoportú. Az IB gént a recesszív x gén gátolta, amely homozigóta állapotban volt - xx.
Ennek a nőnek a gyermekében az elnyomott I B gén megmutatta hatását. A gyermek IV I A I B vércsoportú volt.
PolimerA gének hatása abból adódik, hogy ugyanazért a tulajdonságért több nem allél gén is felelős lehet, fokozva annak megnyilvánulását. A polimer génektől függő tulajdonságokat kvantitatívnak minősítjük. A mennyiségi tulajdonságok kialakulásáért felelős gének kumulatív hatásúak. Például az S 1 és S 2 polimer nem allél gének felelősek az emberek bőrpigmentációjáért. Ezen gének domináns alléljainak jelenlétében sok pigment szintetizálódik, recesszívek jelenlétében - kevés. A bőrszín intenzitása a pigment mennyiségétől függ, amelyet a domináns gének száma határoz meg.
Az S 1 s 1 S 2 s 2 mulatok közötti házasságból a gyermekek világostól sötétig pigmentált bőrrel születnek, de a fehér és fekete bőrszínű gyermek születésének valószínűsége 1/16.
Sok tulajdonság a polimer elv alapján öröklődik.
Kérdések az önkontrollhoz
1. Mi az a többszörös allél?
2. Milyen gének felelősek az emberi vércsoportokért?
3. Milyen vércsoportjai vannak az embernek?
4. Milyen összefüggések vannak egy gén és egy tulajdonság között?
5. Hogyan hatnak egymásra az allél gének?
6. Hogyan lépnek kölcsönhatásba a nem allél gének?
7. Hogyan magyarázható egy gén komplementer hatása?
8. Hogyan magyarázható az episztázis?
9. Hogyan magyarázható egy gén polimer hatása?
A „Többszörös allél és génkölcsönhatás” témakör kulcsszavai
allélizmus allél antigének házasság
kölcsönhatás
genotípus
hibrid
borsó
borsó
vércsoport
akció
gyermekek
dominancia
nő
csere
kodominancia
társdominancia
Bőr
csirkék
anya
molekula
mulatt
mutáció
Elérhetőség
öröklés
nukleotidok
színezés
tollazat
az alap
hozzáállás
pigment
pigmentáció
pleiotrópia
elnyomó
generáció
polimerizmus
jel
példa
jelenlét
megnyilvánulása
fejlesztés
reakciók
gyermek
eredmény
túlsúlyos kapcsolat
fehérjeszintézis rendszer
átkelés
állapot
fokozat
veszteség
jelenség
enzimek
szín
virágok
Emberi
Mendel törvényének 1. megfogalmazása A hibridek első generációjának egységességének törvénye, vagy Mendel első törvénye. Ha két különböző tiszta vonalhoz tartozó homozigóta szervezetet keresztezünk, amelyek egy pár alternatív tulajdonságban különböznek egymástól, a hibridek teljes első generációja (F1) egységes lesz, és az egyik szülő tulajdonságát hordozza.
A 2. Mendel-törvény megfogalmazása A szegregáció törvénye, avagy Mendel Mendel második törvénye Amikor az első generáció két heterozigóta leszármazottja a második generációban kereszteződik egymással, a szegregáció egy bizonyos számarányban figyelhető meg: a 3. fenotípus szerint: 1, 1:2:1 genotípus szerint.
A Mendel-törvény 3. megfogalmazása Független öröklődés törvénye (Mendel harmadik törvénye) Két homozigóta egyed keresztezésekor, amelyek két (vagy több) alternatív tulajdonságpárban különböznek egymástól, a gének és a hozzájuk tartozó jellemzők egymástól függetlenül öröklődnek, és egyesülnek minden lehetséges kombináció (mint és monohibrid keresztezéssel is) (A keresztezés utáni első nemzedékben minden jellemzőnél domináns fenotípus volt. A második generációban a fenotípusok szétválását figyelték meg a 9: 3: 3: 1 képlet szerint).
P AA BB aa bb x sárga, sima magvak zöld, ráncos magvak G (ivarsejtek) ABabab F1F1 Aa Bb sárga, sima magvak 100% Mendel 3. törvénye DIHYBRID KERESZTEZÉS. A kísérletekhez anyanövénynek a sima sárga magvú borsót, apanövénynek a zöld ráncos magvú borsót vettük. Az első növényben mindkét karakter domináns volt (AB), a második növényben pedig mindkettő recesszív (ab
A keresztezés utáni első generációnak volt egy domináns fenotípusa minden tulajdonság tekintetében. (sárga és sima borsó) A második generációban a fenotípusok szétválását figyelték meg a 9:3:3:1 képlet szerint. 9/16 sárga sima borsó, 3/16 sárga ráncos borsó, 3/16 zöld sima borsó, 1/16 zöld ráncos borsó.
Feladat 1. A spánieleknél a fekete szőrszín dominál a kávéval szemben, a rövid szőr a hosszú szőrrel szemben. A vadász vett egy fekete, rövid szőrű kutyát, és hogy megbizonyosodjon arról, hogy fajtatiszta, elemző keresztezést hajtott végre. 4 kiskutya született: 2 rövid szőrű fekete, 2 rövid szőrű kávés. Milyen genotípusú a vadász által vásárolt kutya? Dihibrid keresztezési problémák.
2. feladat A paradicsomban a gyümölcs piros színe dominál a sárga színnel, a magas szár pedig az alacsony szárral szemben. Egy piros gyümölcsű, magas szárú és egy sárga termésű és alacsony szárú fajta keresztezésével 28 hibridet kaptunk a második generációban. Az első generációs hibrideket egymással keresztezték, így 160 második generációs hibrid növény született. Hányféle ivarsejtet termel egy első generációs növény? Az első generációban hány növénynek van piros termése és magas szára? Hány különböző genotípus létezik a második generációs, piros gyümölcsszínű és magas szárú növények között? A második generációban hány növénynek van sárga termése és magas szára? A második generációban hány növénynek van sárga termése és alacsony szára?
3. feladat Emberben a barna szemszín dominál a kék színnel szemben, a bal kéz használatának képessége pedig recesszív a jobbkezességhez képest. Egy kék szemű, jobbkezes férfi és egy barna szemű, balkezes nő házasságából egy kék szemű, balkezes gyermek született. Hányféle ivarsejtet termel az anya? Hányféle ivarsejtet termel az apa? Hány különböző genotípus lehet a gyerekek között? Hány különböző fenotípus lehet a gyerekek között? Mennyi a valószínűsége (%), hogy kék szemű, balkezes gyerek születik ebben a családban?
4. feladat A csirkéknél a tarajosság dominál a címer hiányánál, a fekete tollazat színe pedig a barnánál. Egy heterozigóta, tarajos fekete tyúkot heterozigóta barna tarajos kakassal keresztezve 48 csirkét kaptunk. Hányféle ivarsejtet termel egy csirke? Hányféle ivarsejtet termel egy kakas? Hány különböző genotípus lesz a csirkék között? Hány bojtos fekete csirke lesz? Hány fekete csirke lesz címer nélkül?
5. feladat A macskákban a sziámi fajta rövid szőrzete dominál a perzsa fajta hosszú szőrével szemben, a perzsa fajta fekete szőrszíne pedig a sziámi fajta őzbarna színével szemben. Sziámi macskák keresztezve perzsa macskákkal. A hibridek egymással való keresztezésekor a második generációban 24 cicát kaptunk. Hányféle ivarsejt termelődik egy sziámi macskában? Hány különböző genotípust állítottak elő a második generációban? Hány különböző fenotípust állítottak elő a második generációban? Hány második generációs cica hasonlít sziámi macskára? Hány második generációs cica hasonlít perzsákra?
Problémamegoldás otthon 1. lehetőség 1) Egy kék szemű jobbkezes feleségül vett egy barna szemű jobbkezest. Két gyermekük született - egy barna szemű balkezes és egy kék szemű jobbkezes. Ennek a férfinak a második házasságából egy másik barna szemű, jobbkezes nővel 8 barna szemű gyermek született, mind jobbkezesek. Milyen genotípusú mindhárom szülő? 2) Emberben a kiálló fülek génje dominál a normál lapos fülek génjével szemben, a nem vörös haj génje pedig a vörös haj génjével szemben. Milyen utód várható egy hajlékony fülű, vörös hajú, első jelre heterozigóta férfi és egy heterozigóta vörös hajú, normál lapos fülű nő házasságából. 2. lehetőség 1) Emberben a lúdtalp (R) dominál a láb normál szerkezetével (R), és a normál szénhidrát-anyagcsere (O) a cukorbetegséggel szemben. Egy normális lábszerkezetű és normális anyagcserével rendelkező nő egy bottalpú férfihoz ment feleségül. Ebből a házasságból két gyermek született, az egyiknél lúdtalp, a másiknál cukorbetegség alakult ki. Határozza meg a szülők genotípusát gyermekeik fenotípusából! Milyen fenotípusok és genotípusok lehetségesek ebben a családban? 2) Emberben a barna szem génje dominál a kék szem génjével szemben, és a jobb kéz használatának képessége dominál a balkezeseknél. Mindkét génpár különböző kromoszómákon található. Milyen gyerekek lehetnek, ha: az apa balkezes, de a szemszín tekintetében heterozigóta, az anya pedig kék szemű, de a kézhasználatra nézve heterozigóta.
Oldjuk meg a problémákat 1. Emberben a normál szénhidrát-anyagcsere dominál a diabetes mellitus kialakulásáért felelős recesszív gén felett. Egészséges szülők lánya beteg. Határozza meg, hogy ebben a családban születhet-e egészséges gyermek, és mennyi a valószínűsége ennek az eseménynek? 2. Az embereknél a barna szemszín dominál a kékkel szemben. A jobb kéz jobb használatának képessége dominál a balkezességgel szemben, mindkét tulajdonság génjei különböző kromoszómákon helyezkednek el. Egy barna szemű jobbkezes feleségül vesz egy kék szemű balkezest. Milyen utódokra kell számítani ebben a párban?
A 19. század 50-60-as éveiben Gregor Mendel osztrák biológus és szerzetes végzett kísérleteket a borsó keresztezésével. Az adatok statisztikai feldolgozása eredményeként Mendel nemcsak megállapított, hanem meg is tudott magyarázni számos genetikai mintát. Ez annak ellenére van így, hogy akkor még semmit sem tudtak a DNS-ről és a génekről, mint az örökletes információhordozókról. Gregor Mendelt a genetika atyjának tartják.
A 19. század elején még Mendel előtt számos tudós megállapította, hogy egyes növények hibridjei csak az egyik szülő tulajdonságát mutatják. De csak Mendel gondolt arra, hogy több generáción keresztül tanulmányozza a hibridek statisztikai kapcsolatait. Ezenkívül szerencséje volt a kísérleti tárgy kiválasztásával - a borsóval. Mendel ennek a növénynek hét tulajdonságát tanulmányozta, és szinte mindegyik öröklődött, mivel különböző kromoszómákon található, és teljes dominanciát figyeltek meg. Ha összekapcsolt vonásokat találnak, valamint azokat, amelyeket a hiányos dominancia vagy kodominancia típusa örökölt, az zavart okozna a tudós kutatásában.
A Mendel által felállított öröklési mintákat ma Mendel első, második és harmadik törvényének nevezik. Mendel első törvénye az első generációs hibridek egységességének törvénye.
Mendel monohibrid keresztezéseket hajtott végre. Tiszta vonalakat vett, amelyek csak egy alternatív jellemzőpárban különböztek egymástól. Például a sárga és zöld magvú (vagy sima és ráncos, vagy magas és alacsony szárú, vagy hónalj- és csúcsvirágú stb.) növények tiszta vonalakat kereszteztek, és első generációs hibrideket kaptak. (Az F 1, F 2 generációk jelölését a 20. század elején vezették be.) Minden F 1 hibridnél csak az egyik szülő tulajdonsága volt megfigyelhető. Mendel ezt a tulajdonságot dominánsnak nevezte. Más szóval, minden első generációs hibrid egyforma volt.
A második, recesszív tulajdonság az első generációban eltűnt. Ez azonban a második generációban nyilvánult meg. Ez pedig némi magyarázatot igényelt.
Két keresztezés (F 1 és F 2) eredményei alapján Mendel rájött, hogy a növények minden tulajdonságáért két tényező felelős. Tiszta vonalakban szintén párosítottak, de lényegükben azonosak. Az első generációs hibridek minden szülőtől egy-egy faktort kaptak. Ezek a tényezők nem egyesültek, hanem külön maradtak egymástól, de csak egy tudott megnyilvánulni (ami dominánsnak bizonyult).
Mendel első törvénye nem mindig az első generációs hibridek egységességének törvényeként van megfogalmazva. Van egy hasonló megfogalmazás is: PA szervezet jeleit több tényező határozza meg,és beivarsejtek egy tényezővelminden jelre. (Mendel ezeket a „tényezőit” ma géneknek nevezzük.) Valójában Mendel kísérleteiből levonható egy fontos következtetés, hogy az organizmusok minden tulajdonságról két információhordozót tartalmaznak, egy tényezőt adnak át leszármazottaiknak az ivarsejteken keresztül, és test, az azonos tünetet okozó tényezők nem keverednek egymással.
Mendel törvényei később mélyebb genetikai, valamint citológiai és molekuláris magyarázatot kaptak. A törvények alóli kivételeket azonosították és elmagyarázták.
A tiszta vonalak homozigóták. Ugyanaz a vizsgált allélpárjuk van (például AA vagy aa). A szülő (P) szerepében az egyik növény csak az A gént tartalmazó ivarsejteket termel, a másik pedig csak az a gént. A keresztezésükből nyert első generációs hibridek (F 1) heterozigóták, mivel Aa genotípussal rendelkeznek, amely teljes dominancia mellett fenotípusosan homozigóta AA genotípusként nyilvánul meg. Ezt a mintát írja le Mendel első törvénye.
Az alábbi ábrán w a virág fehér színéért felelős gén, R a piros színért (ez a tulajdonság a domináns). A fekete vonalak az ivarsejtek találkozásának különböző lehetőségeit jelzik. Mindegyik egyformán valószínű. (Az ivarsejtek találkozásának ilyen „rajza” fontos lesz Mendel második törvényének magyarázatában.) Mindenesetre (a szülői ivarsejtek bármely találkozásánál) az első generációs hibridek ugyanazokat a genotípusokat alkotják - Rw.
18. óraterv
1 Oktatási:
2 Fejlesztő:
Az órák alatt:
I Szervezési pillanat
II Fő rész
1 Házi feladat ellenőrzése
.
Mi a genotípus, fenotípus?
♂ ,♀ ?
2 Új anyag magyarázata
D) Mi az ivarsejt tisztaság?
III Óra összefoglaló
IV Házi feladat
1 Jegyzetfüzet bejegyzés
18. lecke
Tantárgy:
MONOHIBRID KERESZTEZÉS
hibridizáció, hibrid,és egy külön személy - hibrid.
dominancia.
Az első generációs hibridek keresztezéséből nyert utódoknál megfigyelhető a hasadás jelensége: a második generációs hibridek egyedeinek negyede recesszív, háromnegyede domináns tulajdonságot hordoz.
Ha az első generáció két leszármazottját keresztezik egymással (két heterozigóta egyed), akkor a második generációban bizonyos számarányú hasadás figyelhető meg: fenotípus szerint 3:1, genotípus szerint 1:2:1
(25% - homozigóta domináns, 50% - heterozigóta, 25% - homozigóta recesszív)
Az ivarsejtek tisztaságának törvénye
Mi az oka a szétválásnak? Miért születnek az első, a második és az azt követő generációban olyan egyedek, amelyek a keresztezés eredményeként domináns és recesszív tulajdonságokkal rendelkező utódokat hoznak létre?
1854-től nyolc évig Mendel kísérleteket végzett a borsónövények keresztezésével. Felfedezte, hogy a különböző borsófajták egymással való keresztezése következtében az első generációs hibridek fenotípusa megegyezik, a második generációs hibridekben pedig bizonyos arányban megoszlanak a tulajdonságok. Ennek a jelenségnek a magyarázatára Mendel számos feltételezést fogalmazott meg, amelyeket „ivarsejt-tisztasági hipotézisnek” vagy „ivarsejtek tisztasági törvényének” neveztek.
A nemzedékek közötti kommunikáció az ivaros szaporodás során a csírasejteken (ivarsejteken) keresztül történik. Nyilvánvaló, hogy az ivarsejtek anyagi örökletes tényezőket hordoznak - olyan géneket, amelyek meghatározzák egy adott tulajdonság kialakulását.
Térjünk rá arra a diagramra, amelyre az eredményeket szimbólumokkal írjuk:
A magvak domináns sárga színéért felelős gént például nagybetűvel jelöljük A ; a recesszív zöld színért felelős gén - kisbetűvel A . Jelöljük az A és a gént hordozó ivarsejtek kapcsolatát szorzójellel: A x A=Ah. Amint látható, a kapott heterozigóta forma (F1) mindkét Aa gént tartalmazza. Az ivarsejt tisztasági hipotézis azt állítja, hogy egy hibrid (heterozigóta) egyedben az ivarsejtek tiszták, azaz egy adott párból egy gént tartalmaznak. Ez azt jelenti, hogy az Aa hibrid azonos számú ivarsejtet termel az A génnel és az a génnel. Milyen kombinációk lehetségesek köztük? Nyilvánvalóan négy kombináció egyformán valószínű:
| ♂ ♀ | A | A |
| A | AA | Ahh |
| A | aA | ahh |
4 kombináció eredményeként az AA, 2Aa és aa kombinációkat kapjuk. Az első három domináns tulajdonságú egyedeket, a negyedik recesszív tulajdonságú egyedeket hoz létre. Az ivarsejtek tisztaságának hipotézise megmagyarázza a hasadás okát és a folyamat során megfigyelt numerikus összefüggéseket. Ugyanakkor egyértelműek a hibridek következő generációiban a domináns tulajdonságokkal rendelkező egyedek további szétválásával kapcsolatos eltérések okai is. A domináns tulajdonságokkal rendelkező egyének örökletes természetükben heterogének. A három közül az egyik (AA) csak egy típusú (A) ivarsejteket termel, és nem hasad fel az önbeporzás vagy a saját fajtájával való keresztezés során. A másik kettő (Aa) 2 fajtájú ivarsejteket hoz létre a második generációs hibridekkel azonos számarányban. különböző gének (Aa ). Ugyanilyen valószínű, hogy az A gént hordozó ivarsejt egyesül-e egy másik A gént hordozó ivarsejttel vagy egy génnel, ha az ivarsejtek azonos életképességét és azonos számú ivarsejtjüket hordozó ivarsejtjük van.
Tekintettel az ivarsejtek kapcsolódásának véletlenszerű jellegére, az összesített eredmény statisztikailag természetesnek bizonyul.
Így azt találták, hogy a tulajdonságok felosztása a hibrid növények utódaiban annak az eredménye, hogy két gén található bennük - A és a, amelyek felelősek egy tulajdonság kialakulásáért, például a mag színéért.
Mendel azt javasolta, hogy az örökletes tényezők ne keveredjenek a hibridek kialakulása során, hanem változatlanok maradjanak. Az alternatív tulajdonságokkal rendelkező keresztező szülőktől származó F1 hibrid testében mindkét tényező jelen van - egy domináns gén és egy recesszív gén, de a recesszív gén elnyomott. A nemzedékek közötti kommunikáció a szexuális szaporodás során csírasejteken - ivarsejteken keresztül történik. Ezért azt kell feltételezni, hogy minden ivarsejt csak egy faktort hordoz egy párból. Majd a megtermékenyítés során két, recesszív gént hordozó ivarsejt összeolvadása egy fenotípusosan megnyilvánuló recesszív tulajdonságú szervezet kialakulásához vezet. A domináns gént hordozó ivarsejtek vagy két ivarsejt fúziója, amelyek közül az egyik egy domináns, a másik egy recesszív gént tartalmaz, egy domináns tulajdonsággal rendelkező organizmus kialakulásához vezet.
Így az egyik szülő recesszív tulajdonságának (P) megjelenése a második generációban (F 2) csak akkor fordulhat elő, ha két feltétel teljesül: 1) ha hibridekben az örökletes faktorok változatlanok maradnak, 2) ha az ivarsejtek csak egy örökletes faktort tartalmaznak egy allélpárból. Mendel azzal magyarázta, hogy az utódok karakterei kettéválnak heterozigóta egyedek keresztezésekor, az ivarsejtek genetikailag tiszták, i.e. csak egy gént hordoznak egy allélpárból.
Az ivarsejtek gyakoriságának törvénye a következőképpen fogalmazható meg: Amikor csírasejtek képződnek, egy allélpárból csak egy gén jut be minden ivarsejtbe.
Miért és hogyan történik ez? Ismeretes, hogy a test minden sejtjében pontosan ugyanaz a diploid kromoszómakészlet található. Két homológ kromoszóma két azonos allélgént tartalmaz. Egy adott allélpár szerint kétféle ivarsejt képződik. A megtermékenyítés során az azonos vagy különböző allélokat hordozó ivarsejtek véletlenül találkoznak egymással. Statisztikai valószínűségből adódóan az utódok kellően nagy ivarsejtszáma mellett a genotípusok 25%-a homozigóta domináns, 50%-a heterozigóta, 25%-a homozigóta recesszív, azaz. az arány megállapításra kerül: 1AA:2Aa:1aa. Ennek megfelelően a fenotípus szerint a monohibrid keresztezés során a második generáció utódai 3/4 domináns tulajdonságú egyed, 4 recesszív tulajdonságú egyed (3:1) arányban oszlanak meg.
Így a monohibrid keresztezés során az utódok jellemzőinek szétválásának citológiai alapja a homológ kromoszómák divergenciája és a meiózisban a haploid csírasejtek képződése.
Elemzési kereszt
Az öröklődés vizsgálatának Mendel által kidolgozott hibridológiai módszere lehetővé teszi annak megállapítását, hogy a gén (vagy a vizsgált gének) domináns fenotípusával rendelkező organizmus homozigóta vagy heterozigóta. Ehhez egy ismeretlen genotípusú egyedet keresztezik a recesszív sikátor(ok)ra homozigóta szervezettel, amelynek recesszív fenotípusa van.
Ha a domináns egyed homozigóta, akkor az ilyen keresztezésből származó utódok egységesek lesznek, és nem történik hasadás (AAhaa = Aa). Ha a domináns egyed heterozigóta, akkor a hasadás 1:1 arányban megy végbe a fenotípus szerint (Aa x aa = Aa, aa). Ez a keresztezés eredménye közvetlen bizonyítéka a kialakulásnak nál nél kétféle ivarsejt egyik szülője, i.e. heterozigótasága.
A dihibrid keresztezésben az egyes tulajdonságok szétválása a másik tulajdonságtól függetlenül történik. A dihibrid keresztezés két egymástól függetlenül előforduló monohibrid keresztezés, amelyek eredményei átfedik egymást.
Két homozigóta egyed keresztezésekor, amelyek két vagy több pár alternatív tulajdonságban különböznek egymástól, a gének és a hozzájuk tartozó tulajdonságok egymástól függetlenül öröklődnek, és minden lehetséges kombinációban kombinálódnak.
A hasadás elemzése Mendel törvényein alapul, és bonyolultabb esetekben - amikor az egyének három, négy vagy több tulajdonságpárban különböznek egymástól.
18. óraterv
TÉMA: Monohibrid és dihibrid keresztezés. Mendel törvényei
1 Oktatási:
A monohibrid keresztezéssel kapcsolatos ismeretek fejlesztése, Mendel első törvénye
Mutassa be Mendel kutatásának szerepét a tulajdonságok öröklődésének lényegének megértésében
Bővítse ki a felosztás törvényének, Mendel második törvényének megfogalmazását
Fedezze fel az ivarsejt tisztasági hipotézis lényegét!
A dihibrid keresztezéssel, mint az öröklődés vizsgálatának módszerével kapcsolatos ismeretek fejlesztése
Használja a di- és polihibrid keresztezés példáját, hogy feltárja Mendel harmadik törvényének megnyilvánulását
2 Fejlesztő:
Memória fejlesztése, látókör bővítése
Elősegíteni a genetikai szimbólumok használatának készségének fejlődését a genetikai problémák megoldása során
Az órák alatt:
I Szervezési pillanat
1 A tanulók megismertetése az óra témájával és céljával
2 A tanulók számos feladatot kapnak, amelyeket el kell végezni az óra során:
Ismerje a Mendel-törvények megfogalmazását
Ismerje meg a tulajdonságok Mendel által megállapított öröklődési mintáit
Ismerje meg az ivarsejt tisztasági hipotézis lényegét
Ismerje meg a dihibrid keresztezés lényegét
II Fő rész
1 Házi feladat ellenőrzése
Mit vizsgál a genetika? Milyen problémákat old meg a genetika?
Határozza meg az öröklődést és a változékonyságot.
Melyek az embrionális időszak szakaszai?
Magyarázza el a fogalmakat: gén, domináns és recesszív gének . - Milyen fejlesztést nevezünk közvetlennek?
Milyen géneket nevezünk alléloknak? Mi az a többszörös allelizmus?
Mi a genotípus, fenotípus?
Mi a különleges a hibridológiai módszerben?
Mit jelent a genetikai szimbolika: P, F1, F2, ♂ ,♀ ?
2 Új anyag magyarázata
Monohibrid keresztezés; Mendel első törvénye
Mendel második törvénye; ivarsejt frekvencia törvény
A dihibrid keresztezés lényege; Mendel harmadik törvénye
3 Új anyag összevonása
A) Fogalmazd meg Mendel 1. törvényét!
B) Melyik keresztet nevezzük monohibridnek?
C) Fogalmazd meg Mendel második törvényét!
D) Mi az ivarsejt tisztaság?
D) Milyen szabályok, minták jelennek meg a dihibrid keresztezés során?
E) Hogyan fogalmazódik meg Mendel harmadik törvénye?
III Óra összefoglaló
IV Házi feladat
1 Jegyzetfüzet bejegyzés
2 Tankönyv V. B. Zakharov, S. T. „Biológia” (266-277.
3 Yu.I. Polyansky „Általános biológia” tankönyve (210-217.
18. lecke
Tantárgy: „Monohibrid és dihibrid keresztezés. Mendel törvényei."
1. Monohibrid keresztezés. Az első generációs hibridek egységességének szabálya G. Mendel által megállapított első öröklődési törvény.
2. Mendel második törvénye a hasítás törvénye. Ivarsejt tisztasági hipotézis
3. Dihibrid és polihibrid keresztezés. Mendel harmadik törvénye a jellemzők független kombinációjának törvénye.
MONOHIBRID KERESZTEZÉS
Mendel első törvényének illusztrálására emlékezzünk vissza a borsónövények monohibrid keresztezésével kapcsolatos kísérleteire. Két organizmus keresztezését ún hibridizáció, két eltérő öröklődésű egyed keresztezéséből származó utódot nevezzük hibrid,és egy külön személy - hibrid.
A monohibrid két olyan organizmus keresztezése, amelyek egy pár alternatív (egymást kizáró) tulajdonságban különböznek egymástól.
Például, ha a borsót sárga maggal (domináns tulajdonság) és zöld magvakkal (recesszív tulajdonság) keresztezzük, minden hibridnek sárga magja lesz. Ugyanez a kép figyelhető meg, amikor a növényeket sima és ráncos magvakkal keresztezik; minden első generációs utód sima magformájú lesz. Következésképpen az első generációs hibridben az alternatív karakterpárok közül csak egy jelenik meg. A második jel eltűnni látszik, és nem jelenik meg. Mendel hibridnek nevezte az egyik szülő tulajdonságának túlsúlyát dominancia. Fenotípus szerint minden hibridnek sárga magja van, genotípusuk szerint heterozigóta (Aa). Így az egész generáció egységes.
Mendel első törvénye a dominancia törvénye.
A hibridek első generációjának egységességének törvénye, vagy Mendel első törvénye- a dominancia törvényének is nevezik, mivel az első nemzedék minden egyedében a tulajdonság azonos megnyilvánulása van. A következőképpen fogalmazható meg: két különböző tiszta vonalhoz tartozó élőlény (két homozigóta szervezet) keresztezésekor, amelyek egy pár alternatív tulajdonságban különböznek egymástól, a hibridek teljes első generációja (F 1) egységes lesz, és az egyik szülő tulajdonságát hordozza.
Ez a mintázat minden esetben megfigyelhető lesz két tiszta vonalhoz tartozó élőlény kereszteződésénél, amikor egy tulajdonság teljes dominanciájának jelensége lép fel (vagyis az egyik tulajdonság teljesen elnyomja a másik fejlődését).
Átkelés:
1. Monohibrid. A megfigyelés csak egy jel szerint történik, pl. egy gén alléljeit nyomon követik.
2. Dihibrid. A megfigyelést két jellemző szerint végezzük, vagyis két gén allélját követjük nyomon.
Genetikai elnevezések:
P – szülők; F – utód, a szám a generáció sorszámát jelzi, F1, F2.
X – keresztező ikon, hímek, nőstények; A, a, B, c, C, c egyéni örökletes jellemzők. A, B, C a gén domináns allélei, b, c pedig a gén recesszív allélei. Aa – , heterozigóta; az aa recesszív homozigóta, az AA domináns homozigóta.
Monohibrid keresztezés.
A monohibrid keresztezés klasszikus példája a fajták keresztezése sárga és zöld magvakkal: minden leszármazottnak volt sárga magja. Mendel arra a következtetésre jutott, hogy egy első generációs hibridben minden alternatív karakterpárból csak egy - domináns - jelenik meg, a második - recesszív - nem fejlődik ki, mintha eltűnne.
R AA * aa – szülők (tiszta vonalak)
Ah, ah - szülők
Aa – hibridek első generációja
Ezt a mintát az első generációs hibridek egységességének törvényének vagy a dominancia törvényének nevezték. Ez Mendel első törvénye: ha két különböző tiszta vonalhoz tartozó élőlényt (két organizmust) kereszteznek, amelyek egy pár alternatív tulajdonságban különböznek egymástól, a hibridek teljes első generációja (F1) egységes lesz, és egy tulajdonságot hordoz. a szülőké.
Mendel második törvénye
Az első generációs hibridek magjait Mendel használta a második generáció előállításához. Keresztezéskor a jellemzők egy bizonyos számarányban felosztódnak. Egyes hibridek domináns, mások recesszív tulajdonságot hordoznak.
F1 Aa * Aa A, a, A, a F2 AA (0,25); Aa (0,25); Aa (0,25); aa (0,25)
Az utódokban a jellemzők 3:1 arányban oszlanak meg.
A dominancia és szegregáció jelenségének magyarázatára Mendel az ivarsejtek tisztaságának hipotézisét javasolta: az örökletes tényezők nem keverednek a hibridek kialakulása során, hanem változatlan formában megmaradnak.
Mendel második törvénye megfogalmazható: amikor az első nemzedék két leszármazottja kereszteződik egymással (két heterozigóta egyed), a második generációban egy bizonyos számarányú hasadás figyelhető meg: fenotípus szerint 3:1, - 1:2:1 arányban.
Mendel harmadik törvénye: a második generációs hibrideknél a dihibrid keresztezés során minden kontrasztos karakterpár a többitől függetlenül öröklődik, és különböző kombinációkat ad velük. A törvény csak abban az esetben érvényes, ha az elemzett jellemzők nem kapcsolódnak egymáshoz, pl. nem homológ kromoszómákon helyezkednek el.
Tekintsük Mendel kísérletét, amelyben a borsó tulajdonságainak független öröklődését vizsgálta. Az egyik keresztezett növény magja sima, sárga, míg a másikon ráncos és zöld magvak voltak. A hibridek első generációjában a növények sima és sárga magvakkal rendelkeztek. A második generációban a hasítás a 9:3:3:1 fenotípus szerint történt.
Mendel harmadik törvénye a következőképpen van megfogalmazva: az egyes génpárok felosztása a többi génpártól függetlenül történik.
