Студопедия.Орг Главная | Случайная страница | Контакты | Мы поможем в написании вашей работы!  
 

Закони Менделя



Перші генетичні дослідження. Довгий час матеріальний носій спадковості сприймався як однорідна за складом речовина. Вважалося, що спадкова речовина батьків змішується у дитини подібно двом взаєморозчинним рідинам. Відповідно до цього гібридне потомство, одержане в результаті з’єднання спадкового матеріалу організмів, що розрізняються за рядом ознак, повинно мати проміжні значення цих ознак. І дійсно, такі явища часто спостерігаються. У людини та тварин речовину спадковості пов'язували з кров'ю. Звідси відомі вирази – «напівкровний», «чистокровний», які збереглися до наших днів.

Проте у другій половині XIX століття деякі дослідники спостерігали у гібридів таку мінливість ознак, яку не можна було пояснити з позиції вищезгаданого уявлення. Одним з цих дослідників був Грегор Мендель. Він першим показав, що спадкові чинники не змішуються, а передаються з покоління в покоління у вигляді незмінних окремих одиниць. Ці спадкові одиниці передаються через чоловічі та жіночі статеві клітини – гамети. У кожної особини спадкові одиниці перебувають у вигляді пар, тоді як у гаметах наявна лише одна одиниця з кожної пари. Ці одиниці спадковості Г. Мендель назвав елементами.

У 1900 році, коли закони Менделя були відкриті вдруге і одержали визнання, одиниці спадковості були названі факторами. Через декілька років датський біолог В. Йогансен дав їм назву «гени», а в 1912 році американський генетик Т.Г. Морган показав, що гени розташовані в хромосомах.

Успіх Г. Менделя багато в чому обумовлений вдалим вибором експериментального об'єкту – гороху. Ця рослина має ряд сприятливих властивостей для проведення експериментів по схрещуванню. По-перше, сорти гороху чітко розрізняються за рядом простих, якісних ознак. По-друге, горох – самозапильна рослина, завдяки чому підтримується чистота сорту, тобто збереження ознаки від покоління до покоління. По-третє, можна схрещувати рослини шляхом штучного запилення і одержувати потрібні гібриди. Гібриди гороху здатні давати потомство, що при гібридизації інших рослин зустрічається не завжди.

Г. Менделю вдалося підібрати такі пари альтернативних ознак, які, як це було встановлено пізніше, мають простий тип успадкування: форма насіння (гладенька або зморшкувата), забарвлення насіння (жовте або зелене), забарвлення квіток (біле або кольорове) та деякі інші.

Подібні досліди з гібридизації рослин неодноразово проводилися і до Г. Менделя, але ніхто не зміг одержати таких всеохоплюючих даних, а головне, побачити в них закономірності спадковості. Варто особливо зупинитися на тих моментах, які забезпечили Г. Менделю успіх, оскільки його дослідження можна вважати зразком проведення будь-якого наукового експерименту. Перш ніж почати основні експерименти, Г. Мендель провів попереднє вивчення експериментального матеріалу, після чого ретельно спланував усі експерименти. Основним принципом його дослідження була поетапність – спочатку вся увага була спрямована на одну ознаку, що спрощувало аналіз, а потім аналізувалася наступна ознака. Одержувані дані ретельно реєструвалися. Г. Мендель провів безліч експериментів і одержав достатню кількість даних для забезпечення статистичної достовірності результатів.

Моногібридне схрещування. Перший та другий закони Менделя. Вивчаючи результати схрещування рослин з альтернативними ознаками (наприклад, насіння: гладеньке – зморшкувате, квітки: білі – забарвлені), Г. Мендель виявив, що гібриди першого покоління (F1), одержані за допомогою штучного запилення, не є проміжними між двома батьківськими формами, а в більшості випадків схожі на одну з них. Наприклад, при схрещуванні рослин із забарвленими та білими квітками все потомство першого покоління мало забарвлені квітки (мал. 1). Та батьківська ознака, якою володіли рослини першого покоління, Г. Мендель назвав домінантною. У наведеному прикладі домінантною ознакою буде наявність забарвлення у квіток.

Мал. 1. Успадкування пурпурного та білого забарвлення квіток у гороху

Від експериментальних гібридів (F1) шляхом самозапилення Г. Мендель одержав потомство другого покоління (F2) і виявив, що воно не одноманітне: частина з них несе ознаку тієї батьківської рослини, яка не проявилася у гібридів першого покоління. Отже, ознака, відсутня в поколінні F1, знову з’явилася в поколінні F2. Г. Мендель зробив висновок, що ця ознака була присутня в поколінні F1 у прихованому вигляді. Цю ознаку він назвав рецесивною. У наведеному прикладі рецесивною ознакою буде біле забарвлення квіток.

Г. Мендель здійснив цілу серію подібних дослідів із різними парами альтернативних ознак і кожного разу ретельно підраховував співвідношення рослин з домінантними та рецесивними ознаками. У всіх випадках аналіз показав, що відношення кількості рослин з домінантною ознакою до кількості рослин з рецесивною у поколінні F2 складало приблизно 3: 1.

У третьому поколінні (FЗ), одержаному також шляхом самозапилення рослин покоління F2, виявилося, що ті рослини з другого покоління, які несли рецесивну ознаку, дали потомство, всі рослини якого мали цю ознаку. Частина рослин F2 з домінантною ознакою дала потомство з цією ж ознакою, а частина – потомство з розщепленням ознаки подібно до гібридів F2: 3 домінантних до 1 рецесивної.

Заслуга Г. Менделя в тому, що він зрозумів: такі співвідношення ознак у потомстві можуть бути тільки наслідком існування відокремлених та незмінних одиниць спадковості, які передаються від покоління до покоління через статеві клітини. Для домінантного і рецесивного чинників Г. Мендель увів буквені позначення: домінантні позначалися великими літерами латинської абетки, а рецесивні – маленькими. Наприклад: А – квітки забарвлені, а – квітки білі; В – насіння гладеньке, b – насіння зморшкувате тощо.

Внаслідок ретельного аналізу одержаних експериментальних результатів Г. Мендель дійшов таких висновків.

1. Оскільки вихідні сорти гороху є чистими (дають одноманітне потомство), це означає, що сорт з домінантною ознакою повинен мати два домінантні фактора (АА), а сорт з рецесивною ознакою – два рецесивні (аа).

2. Статеві клітини (гамети) містять лише один фактор – домінантний (А) або рецесивний (а).

3. Рослини гібридів першого покоління (F1) містять по одному фактору, одержаному через гамети від кожного з батьків, тобто А і а (Аа).

4. У поколінні F1 спадкові фактори не змішуються, а залишаються відокремленими.

5. Один із спадкових факторів домінує над іншим.

6. Гібриди F1 утворюють два типи гамет порівну: одні з них містять фактор А, інші – фактор а.

7. У процесі запліднення жіноча гамета типу А матиме рівні шанси з'єднатися як з чоловічою гаметою «А», так і з чоловічою гаметою «а». Те ж саме справедливе і для жіночих гамет типу а.

Ці висновки можна наочно представити у вигляді схеми (мал. 2).

Мал. 2. Моногібридне схрещування у гороху

З таблиці видно, що можливі 4 різні комбінації, з яких лише одна не містить домінантний фактор, тому в цьому випадку спостерігатиметься рецесивна ознака. Три комбінації, що залишилися, представляють рослини з домінантною ознакою. Одна частина цих рослин (АА) дасть стійке потомство, яке, не розщеплюється, а дві частини, що залишилися, знову дадуть розщеплювання в співвідношенні 3: 1 (див. також мал. 1).

У своїй публікації Г. Мендель не сформулював ніяких законів, які нині широко відомі під назвою законів Г. Менделя. За нього це зробили інші дослідники, які повторно відкрили менделеві закономірності.

Перший закон Менделя, або закон одноманітності стверджує, що при схрещуванні особин з альтернативними ознаками у гібридів першого покоління проявляються тільки домінантні ознаки.

Другий закон Менделя, або закон розщеплення, показує, що при самозапиленні гібридів першого покоління серед нащадків відбувається розщеплення ознак у співвідношенні 3: 1, тобто утворюється 3 частини рослин з домінантною ознакою та 1 частина – з рецесивною.

Схрещування, коли вивчається лише одна пара альтернативних ознак, дістало назву моногібридного.

Дигібридне схрещування та третій закон Менделя. Після виявлення закономірностей розщеплення за однією парою альтернативних ознак Г. Мендель перейшов до вивчення успадкування двох пар таких ознак.

Схрещування особин, що розрізняються за двома парами альтернативних ознак (наприклад, насіння гладеньке жовте та зморшкувате зелене), називається дигібридним схрещуванням.

У дослідах Г. Менделя одна батьківська рослина несла домінантні ознаки (гладеньке жовте насіння), а друга – рецесивні (зморшкувате зелене насіння). Як і очікувалося, усі гібридні рослини першого покоління (F1) мали домінантні ознаки – гладеньке жовте насіння. Друге ж покоління (F2) складалося з рослин, які мали різне поєднання ознак за таким співвідношенням:

9 частин рослин з гладеньким жовтим насінням,

3 частини із зморшкуватим жовтим насінням,

3 частини з гладеньким зеленим насінням,

1 частина із зморшкуватим зеленим насінням,

тобто 9: 3: 3: 1.

Отже, у другому поколінні гібридів з’явилося два нові поєднання ознак насіння: зморшкувате жовте та гладеньке зелене. На підставі цього Г. Мендель зробив висновок, що спадкові чинники батьківських рослин, які об’єдналися в поколінні F1, у наступних поколіннях розділяються і поводяться незалежно – кожна ознака з однієї пари може поєднуватися з будь-якою ознакою з іншої пари. Це відкриття Г. Менделя дістало назву третього закону Менделя, або закону незалежного розподілу.

Мал. 3. Успадкування забарвлення та форми насіння у гороху

Розщеплення в умовах дигібридного схрещування можна ілюструвати за допомогою спеціальної таблиці (мал. 3), яка в генетичних дослідженнях дістала назву решітки Пеннета (в честь англійського дослідника Р. Пеннета, який її запропонував). Така таблиця забезпечує зведення помилок, які можуть виникнути при складанні всіх можливих поєднань гамет, до мінімуму. Домінантні чинники позначимо літерами А та В, а рецесивні – a та b. Тоді батьківські особини будуть мати генетичні формули ААВВ і ааbb, їхні гамети – АВ і аb, а гібриди першого покоління F1АаВb. Відповідно, ці гібриди можуть продукувати чотири типи гамет, після з’єднання яких формується чотири типи рослин за комбінацією ознак.

Із законів Г. Менделя можна зробити два важливих висновки:

– спадкові фактори відокремлені та незмінні; вони не змішуються, а лише перегруповуються,

– спадкові фактори схрещуваних сортів при утворенні гамет можуть утворювати нові поєднання, або рекомбінувати

Відкриття Г. Менделя не було оцінено за його життя внаслідок недостатнього рівня тодішньої науки. Лише на межі ХІХ та ХХ століть його закони були вдруге відкриті трьома.біологами, незалежно один від одного, – Г. де Фрізом, К. Коренсом та Е Чермаком, що започаткувало розвиток нової біологічної дисципліни – генетики.





Дата публикования: 2014-11-18; Прочитано: 3011 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!



studopedia.org - Студопедия.Орг - 2014-2024 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.02 с)...