2. Закони і правила генетики

Закони Менделя – встановлені Г. Менделем (1865) основні генетичні закономірності успадкування ознак, які проявляються при схрещуваннях.

1. Закон одноманітності гібридів f1:

За схрещування двох гомозиготних батьків, які розрізняються парою альтернативних (протилежних) ознак, гібриди F₁ є повністю генотипово і фенотипово одноманітними, причому ця одноманітність не залежить від напряму схрещування:

Р: ♀ АА х ♂ аа Р: ♀ аа х ♂ АА

F₁: Аа F₁: Аа

2. Закон розщеплення:

В другому поколінні (F₂), яке походить від самозапліднення рослин в F₁ або від схрещування F₁ сестринських особин, відбувається розщеплення на особини, що несуть ознаки вихідних батьків в чистому вигляді, і на особини гібридні.

В залежності від числа генів, за яким розрізнялися вихідні батьки, та від відношень домінантності-рецесивності алелів, існують різні кількісні відношення розщеплення за генотипом і фенотипом. Наприклад, 3:1 – розщеплення за фенотипом при моногібридному схрещуванні і полному домінуванні; 1:2:1 – розщеплення за фенотипом при моногібридному схрещуванні і неповному домінуванні, а також розщеплення за генотипом:

F₁: ♀ Аа ♂ Аа

F₂: 1АА : 2Аа : 1аа

За фенотипом 3:1 (повне домінування) або 1:2:1 (неповне домінування). За дигібридного схрещування розщеплення за фенотипом 9:3:3:1 і т.д.

3. Закон незалежного комбінування генів.

У нащадків від схрещування бітьків, які розрізняються більше ніж за однією парою ознак, кожна пара ознак підкоряється закону розщеплення незалежно від інших пар, в результаті чого виникають нові комбінації ознак, які не зустрічалися у батьків.

Наприклад,

Р: ААВВ х ааbb

Цей закон справедливий для генів, які відносяться до різних груп зчеплення.

З приведених законів успадкування, встановлених Г.Менделем, походять основні закони спадковості:

1. Закон дискретної (генної) спадкової детермінації ознак. Цей закон лежить в основі теорії гена.

2. Закон відносної стабільності спадкової одиниці (гена).

3. Закон алельного стану гена (домінантність і рецесивність).

Закони Моргана – основні положення хромосомної теорії спадковості, остаточно розроблені Т.Морганом і його співробітниками (1911-1915):

1. Гени знаходяться в хромосомах і в границях однієї хромосоми утворюють одну групу зчеплення. Кількість груп зчеплення дорівнює гаплоїдному числу хромосом.

2. В хромосомі гени розміщені лінійно.

3. Під час мейозу між гомологічними хромосомами може відбуватися гросинговер, частота якого пропорційна відстані між генами.

Закон чистоти гамет – встановлений Г.Менделем закон, сутність якого в тому, що у диплоїдних гібридних організмів (Аа) гамета може нести тільки один з двох алелів даного гена (а або а), привнесених при заплідненні різними батьками (АА та аа). Отже, гамета не може бути гібридною, вона несе алель одного з батьків у чистому вигляді, тобто в тому вигляді, в якому він був привнесений гаметою цього батька в гібридну зиготу. Матеріальною основою чистоти гамет є процес мейозу.

Закон гомологічних рядів в спадковій мінливості (М.І.Вавілов):

Генетично близькі види і роди рослин мають подібні, паралельні ряди спадкових форм (гомологічні ряди) з такою правильністю, що, знаючи ряд форм в межах одного виду, за гомологією можна передбачити існування паралельних форм у іншого вида, генетично близького першому. Отже, чим ближче один до одного стоять види за походженням, тим чіткіше проявляється подібність між рядами морфологічних ознак та фізіологічних властивостей.

Правило Чаргаффа – фундаментальне положення молекулярної генетики, за яким в будь-яких молекулах ДНК сума пуринових основ дорівнює сумі пиримідинових основ:

Дійсно, внаслідок комплементарності азотистих основ в молекулі ДНК молярна кількість аденіна дорівнює молярній кількості тиміна: А=Т або А/Т=1

Так само Ц=Г, або Ц/Г=1. Отже,

Наслідком цього закону є постулат, згідно з яким нуклеотидний склад ДНК різних видів може варіювати тільки по відношенню сум комплементарних основ, А+Т = Г+Ц.

Центральна догма молекулярної біології – встановлене в результаті фундаментальних досліджень основне положення теорії спадковості; згідно з яким поток генетичної інформації (з урахуванням зворотньої транскрипції) відбувається в напрямку:

Отже, генетична інформація передається від нуклеїнових кислот до білка і ніколи не передається від білка до нуклеїнових кислот.

Закон Харді-Вайнберга (закон рівноваги генних концентрацій в панміктичній популяції): в присутності альтернативних алелів і при однаковій життєздатності різних генотипів вихідне співвідношення алелів (незалежно від їх абсолютної частоти) зберігається в усіх наступних поколіннях (тобто зберігається популяційна рівновага).

При частоті алеля А, яка дорівнює р, частота q алеля дорівнює 1-р. При вільному схрещуванні частота генотипів від рівноймовірного сполучення різних типів гамет, що несуть ці алелі, дорівнюватиме:

(рА+qа)² = р²АА + 2рqАа + q²аа

яйцеклітини	спермії
	pA	qa
pA	p2AA	pqAa
qa	pqAa	q2aa

Цей закон справедливий лише для ідеальної популяції.

Виражає ймовірні розподілення генотипів у популяції, яка вільно схрещується, у відповідності з коефіцієнтом розкладу бінома Ньютона (р+q)².