Законы Менделя

Грегор Мендель и его опыты

Грегор Иоганн Мендель родился в 1822 году в семье крестьян на территории Австрийской империи (сейчас это территория Чехии). В 25 лет поступил в монастырь августинцев в чешском городе Брно и принял духовный сан. Учился в Венском университете, изучал естественную историю и математику. Преподавал биологию и физику в школе при монастыре.

Летом 1856 года Мендель стал проводить научные исследования, темой которых являлось скрещивание растений. Проводил он их на участке перед монастырской трапезной. Успех опытов Менделя был предопределён тем, что он правильно выбрал растение — горох посевной.

Горох — быстрорастущее однолетнее растение, легко культивируемое, приносит большое потомство.

Это самоопыляющееся растение, его органы размножения защищены от проникновения пыльцы с цветков других растений. При этом горох способен к перекрёстному опылению. Мендель проводил искусственное опыление растений, при этом он, во избежание самоопыления, раскрывал бутоны цветков у одного сорта гороха, убирал тычинки с недозревшей пыльцой, а у другого растения — пестики.

Альтернативные признаки и гибридологический метод

Разные сорта гороха отличаются друг от друга по выраженным наследственным признакам. Учёный работал с 22 сортами гороха, отличающимися друг от друга по таким признакам, как окраска и поверхность семян, окраска и положение цветков, форма и окраска плодов, высота растений.

Признаки, которые взаимно исключают друг друга и не могут присутствовать у организма одновременно, называются альтернативными. Например, у одного растения гороха может быть только один цвет семян — зелёный или жёлтый.

Мендель усердно обдумывал и планировал свои опыты, чтобы выяснить правила наследования некоторых признаков гороха. Два года он экспериментировал для ознакомления с исследуемым объектом — горохом, при этом проверял чистоту каждого сорта. При скрещивании использовались лишь растения, сохраняющие из поколения в поколение один и тот же признак.

Чистые линии — организмы, сохраняющие в ряду поколений признаки родительских форм.

В своей работе учёный использовал гибридологический метод. Скрещивание организмов называется гибридизацией. Потомки, полученные в результате скрещивания родительских особей, которые отличаются по одной или нескольких парам альтернативных признаков, называются гибридами.

Суть гибридологического метода заключается в скрещивании организмов, отличающихся по альтернативным признакам, и в анализе этих признаков у полученного потомства, то есть гибридов.

Для записи скрещивания Мендель предложил следующие символы:

• P — родительская форма

• ♀ — женская особь

• ♂ — мужская особь

• × — значок скрещивания

• G — гаметы

• F — потомство, гибридное поколение

• F₁ — первое поколение (дети)

• F₂ — второе поколение (внуки)

• F₃ — третье поколение (правнуки)

170.4K

Какая профессия тебе подходит? Узнай за 10 минут!

Получи больше пользы от Skysmart:

• Подготовься к ОГЭ на пятёрку.

• Подготовься к ЕГЭ на высокие баллы.

• Записывайся на бесплатные курсы для детей.

• Решай задания в бесплатном тренажёре ЕГЭ.

Первый закон Менделя

Свои исследования учёный начал с изучения закономерностей наследования только одной пары альтернативных признаков, то есть проводил моногибридное скрещивание — скрещивание двух организмов, отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных признаков (например, только по форме семян или только по цвету семян).

Мендель скрещивал растения, выросшие из семян жёлтого цвета, с растениями, выросшими из семян зелёного цвета, без учёта того, использовались ли родительские растения, выросшие из жёлтых горошин в качестве отцовских или материнских.

В результате гибриды 1-го поколения были единообразными по жёлтому цвету семян. У гибридов 1-го поколения проявляется только один из двух альтернативных признаков, а второй подавляется. Это явление называется доминированием.

Преобладающий признак, проявляющийся у гибридов 1-го поколения при скрещивании чистых линий — доминантный. Доминантные признаки записываются заглавными буквами латинского алфавита: А, В, С.

Рецессивный признак — подавляемый признак, не проявляемый у гибридов первого поколения при скрещивании чистых линий. Рецессивные признаки записываются строчными буквами латинского алфавита: a, b, c.

Так же было и при скрещивании растений, отличающихся по другим парам альтернативных признаков, например, по окраске цветков. По результатам скрещивания Мендель вывел 1-й закон — закон единообразия гибридов первого поколения (закон доминирования)по доминантному признаку: при скрещивании особей чистых линий, отличающихся по одной паре альтернативных признаков, гибриды 1-го поколения будут единообразными .

Второй закон Менделя

Получив единообразие потомства в 1-м поколении, Мендель задался вопросом: полностью ли исчезает признак у гибридов 1-го поколения, или он сохраняется в скрытой форме? Он подверг самоопылению выращенные гибриды 1-го поколения, посеял их семена и получил 2-е поколение гибридов, которое уже не было единообразным. Он стал принимать во внимание количественный показатель: не только учитывал цвет горошин, но и подсчитывал точное их количество. На протяжении 8 лет учёный провёл около 10 000 опытов, скрещивая разные по окраске цветков и виду семян растения. Всего он подсчитал более 8 000 горошин.

Во 2-м поколении 3/4 всех семян гороха имели жёлтую окраску, 1/4 — зелёную. По другим признакам было такое же соотношение — 3:1. 3/4 имели доминантные признаки и 1/4 имели рецессивные признаки.

Так учёный сформулировал свой 2-й закон — закон расщепленияво втором поколениив соотношении 3 части особей с доминантным признаком к 1 части особей с рецессивным признаком: при скрещивании гибридов первого поколения между собой наблюдается расщепление по внешним альтернативным признакам .

Признак одного из родителей в 1-м поколении не исчезает, а находится в гибриде в скрытой рецессивной форме.

Третий закон Менделя

Дигибридное скрещивание — скрещивание особей, различающихся по двум парам признаков. Гены, определяющие эти признаки, могут находиться в одной или разных парах гомологичных хромосом.

Рассмотрим случай, когда гены, определяющие разные признаки, находятся в разных парах гомологичных хромосом. Грегор Мендель использовал растения с двумя парами признаков: горох с жёлтыми гладкими семенами и с зелёными морщинистыми семенами.

Все гибриды 1-го поколения имели жёлтые и гладкие семена. Такой результат скрещивания показал, что признак гладкой поверхности семян доминирует над признаком морщинистости, а жёлтая окраска семян — над зелёной.

2-е поколение было получено в результате самоопыления растений со следующими фенотипами: семена гладкие жёлтые, морщинистые жёлтые, гладкие зелёные и морщинистые зелёные, причем соотношение по фенотипу составило 9:3:3:1.

Мендель сделал вывод, что такое соотношение можно объяснить независимым распределением генов, которые определяют окраску и характер поверхности семян.

Обозначим жёлтые семена заглавной буквой А, зелёные — прописной буквой а, гладкие — заглавной буквой В, морщинистые — прописной буквой b. Родительские семена являются гомозиготными, у них формируется только по одному типу гамет.

В результате такого скрещивания все растения 1-го поколения будут иметь одинаковый генотип и фенотип, а значит, их семена будут жёлтыми и гладкими. 1-е поколение, полученное в результате скрещивания двух гомозиготных организмов, является гетерозиготным — организмом, у которого гены в аллельной паре разные, то есть отвечают за разные проявления данного признака, один ген доминантный, другой — рецессивный (Аа).

Каждый такой гибрид способен формировать по 4 типа гамет с одинаковой вероятностью.

Такие же гаметы образуют и другие гибриды 1-го поколения.

Чтобы определить возможные комбинации, которые могут образоваться при оплодотворении гаметы разных типов, построим решётку Пеннета. По вертикали запишем разновидности женских гамет, а по горизонтали — мужских. Так как любая женская гамета может быть оплодотворена любой мужской, то на пересечении колонок получим разновидности генотипов и фенотипов.

Из таблицы видно, что количество типов зигот равно 16.

Так как жёлтая окраска и гладкая поверхность семян являются доминантными признаками, то организмы с разными генотипами будут иметь одинаковый фенотип, и их будет 4.

9 частей растений из возможных 16 будут иметь семена жёлтые гладкие, 3 части из 16 — зелёные гладкие, 3 части из 16 — жёлтые морщинистые и 1 часть из 16 — зелёные морщинистые.

Опыты по дигидридному скрещиванию свидетельствовали о том, что расщепление одной пары признаков совсем не связано с расщеплением другой пары, поэтому у гибридов 2-го поколения оказались не только комбинации признаков, характерные для родительских организмов, но и новые комбинации признаков.

3-й закон Менделя (закон независимого наследования признаков при дигибридном скрещивании):

Значение опытов Менделя

В 1865 году Мендель обобщил результаты проведенной им работы в статье «Опыты над растительными гибридами», однако не получил признания среди учёных, его не понимали и не принимали его труды. Но Мендель знал, что его исследования не напрасны и когда-нибудь их оценят. Только через 35 лет учёные обратили на них внимание.

Весной 1900 года трое учёных — Хуго де Фриз в Голландии, Карл Корренс в Германии и Эрих Чермак в Австрии — независимо друг от друга исследовали разные объекты и доказали правильность закономерностей, установленных Менделем. Учёные признали его первенство в этом вопросе и присвоили генетическим законам его имя. В 1906 году новая наука получила имя «генетика», а Менделя назвали её отцом.