4.4. Законы генетики Грегора Менделя.

4.4.1. Особенности генетического метода г. Менделя.

Рассмотрим, хотя и с некоторым опозданием в порядке изложения, результаты работы чешского исследователя Грегора Менделя. Он впервые сделал вывод о существовании в организме "наследственных зачатков" и дискретной природы наследственности. До него было много ученых, которые интересовались наследственностью, проводили скрещивания, изучали потомство. Их ошибкой было то, что они вели учет сразу по нескольким признакам. (Пример – у гороха – цвет и форма семян, длина стебля, цвет стручка, у человека – цвет волос, глаз, рост и т.д.) в потомстве получались различные комбинации этих генов и уловить тенденцию, закономерность было невозможно. Мендель стал рассматривать каждый признак в отдельности, т.е. выделил парные признаки и посмотрел, как они наследуются Результаты своей работы он опубликовал в 1865г. Таким образом, Мендель является основоположником метода гибридологического анализа, который широко используется в современной генетике и селекции. Его особенности:

1. Скрещиваемые организмы должны принадлежать к одному виду.

2. Скрещиваемые организмы должны различаться по одному или нескольким контрастным (альтернативным) признакам (зеленые-желтые, гладкие-морщинистые)

3. Учет в ряду поколений отдельно по каждой паре признаков.

4. Количественный учет всех классов расщепления в ряду поколений.

5. Индивидуальный анализ потомства от каждого растения в ряду поколений (не смешивать растения вместе, потомство каждого растения высевается отдельно)

Мендель правильно выбрал объектом своих исследований горох, сам не догадываясь об этом. Горох является строгим самоопылителем – начинает цвести когда бутон еще не раскрылся, поэтому переопыление исключено, если бы он работал, например, с кукурузой – открытия бы не произошло.

Работая с горохом, Мендель исследовал 7 пар признаков:

1. круглые и морщинистые семена;

2. желтые и зеленые семена;

3. серая и белая семенная оболочка;

4. вздутый и сжатый стручок;

5. пазушный и верхушечный лист;

6. длинный и короткий стебель;

7. зеленый и желтый стручок.

Его исследования не были оценены по достоинству, т.к. в науке того времени математические подсчеты были не приняты, докладывали описательные результаты своих исследований. И только через 35 лет закономерности независимо друг от друга установили трое ученых – Чермак (Австрия), Корренс (Германия), де Фриз (Голландия). В Брно и сейчас есть музей в монастыре, где работал Мендель.

4.4.2. Генетическая символика и законы г. Менделя

Мендель ввел буквенную символику для обозначения результатов скрещивания и расщепления:

Р (раrenta) – родители;

♀ (зеркало Венеры) – женская особь, материнский значок;

♂ (щит и копье Марса) – мужская особь, отцовский значок;

Х – скрещивание; Потомство от скрещивания двух особей называется гибридным, а отдельная особь – гибридом и обозначают буквой F (Filli), а поколение соответствующим цифровым индексом. На первом месте всегда стоит женская особь, на втором – мужская.

Р ♀АА(кр) х ♂аа(бел)

1 2

Гены, контролирующие проявления признаков в F₁ он обозначил заглавной буквой алфавита – доминантные, не проявляющиеся в F₁ строчной буквой – рецессивные.

Мендель исследовал внутривидовые гибриды гороха, т.е. скрещивал между собой разные расы (сорта). В зависимости от количества исследуемых пар альтернативных признаков он проводил моногибридное, дигибридное, тригибридное… В результате примененного им метода он установил следующие закономерности – Законы Менделя.

Рассматривая законы Менделя мы имеем дело с признаками.

Признак – это условное обозначение единицы морфологической, физиологической и биохимической дискретности организма.

- биохимические признаки – синтез белка, витаминов…, происходит на уровне клетки

- физиологические – способность человека загорать, способность растений накапливать белок в зерне…

- морфологические – цвет глаз и волос, высота растения…

т.е. Признак – это какое-то отдельное качество организма по которому один организм отличается от другого.

Новые организмы образуются в результате скрещивания родительских форм. Мендель скрестил растения с круглыми АА и морщинистыми аа семенами:

Р ♀АА х ♂аа

яйцеклетка – А и спермий – а

F₁ – Аа (круглые семена).

Эти результаты иллюстрирует 1-й закон Менделя – закон единообразия гибридов первого поколения - Все гибриды первого поколения всегда одинаковы как по внешним признакам, так и по набору генов.

Как мы уже говорили, внешнее проявление признака называется – Фенотип, а сочетание генов определяющих его – Генотип.

В основе 1 закона лежит явление доминирования – в 1 поколении всегда проявляются доминантные признаки, а не проявляются альтернативные (парные) – рецессивные.

Гибриды F₁подверглись самоопылению (т.е скрестили с таким же генотипом) и было получено F_2. Зная, какие типы гамет образуют гибриды F_1, строят так называемую решетку Пеннета, отражающую возможные сочетания гамет.

F₁ Аа х Аа гаметы А и а - образуются чистые гаметы, т.е. они остаются постоянными, не изменяются, т.к. наследственность дискретна.

F₂ – 1 АА 2 Аа 1аа , т.е. появляется 3 растения с круглыми семенами : 1растение с морщинистыми.

У части гибридов в F₂ появились рецессивные признаки, не обнаруженные у гибридов F_1. И во втором поколении гибридов наблюдается расщепление по фенотипу в соотношении 3 : 1 – это 2-й закон Менделя, или закон расщепления.

Данная пара признаков – круглые и морщинистые семена контролируется аллельными генами, находящимися в одной паре гомологичных хромосом. Аллель – это состояние гена. Каждый ген находится в двух аллельных состояниях – доминантном и рецессивном. Аллельные гены – гены одной пары альтернативных признаков, которые находятся в одинаковых точках гомологичных хромосом.

А (желтый цвет), а (зеленый цвет).

Если организм несет 2 одинаковых аллеля одного гена АА или аа, то он называется гомозиготным, если 2 разных аллеля Аа – гетерозиготным.

Первые два закона Менделя иллюстрируют закономерности наследования при моногибридном скрещивании.

3-й закон Менделя – закон независимого наследования признаков. В основе его лежит явление независимого комбинирования генов. Этот закон проявляется в F₂ при дигибридном скрещивании.