Закономерности наследования признаков

Первые попытки научного объяснения причин наследственности и изменчивости относятся к сер. 18–нач.19 в. В это время предпринимались первые эксперименты. Учёные скрещивали между собой формы и получали гибридное потомство. При пом. метода гибридизации (скрещивания) учёные стремились узнать, как наследуются родительские свойства.

Первые исследования по гибридизации растений были выполнены Иозефом Готлибом Кельрейтером (1733-1806) в России, который занимался получением межвидовых гибридов. Он предполагал, что наследование подчиняется силе мужских и женских половых гамет. Сам процесс оплодотворения он рассматривал аналогично хим. процессу соединения веществ. Он не обратил внимание на наследование отдельных признаков, что помешало ему открыть закономерности наследования.

Французский учёный Сарже (1763-1851) продвинулся дальше, т.к. сконцентрировался на отдельных конкретных признаках. Ввёл впервые представление о контрастных (альтернативных: взаимоисключающих друг друга) признаках.

Наука о наследственности и изменчивости начинает свою подлинную историю с открытия Грегора Менделя. В 1865 г. вышла в свет его работа «Опыты над растительными гибридами», в которой изложены закономерности наследования. Его работы не были по достоинству оценены его современниками. Только через 35 лет открытые им закономерности были перекрыты. С 1907 г. наука о наследственности и изменчивости стала называться генетикой.

Г.Мендель родился в крестьянской семье в Чешской Моравии. Окончил 4-классное училище, гимназию, двухгодичный курс философского факультета. В возрасте 41 года стал послушником монастыря г. Брно, где впоследствии был избран настоятелем. С ранних лет Мендель увлекался садоводством. В монастыре он получил небольшой участок земли, на котором провёл опыты с горохом. Крупным открытием Менделя сопутствовали не только его творческие способности, но и удачный выбор объекта исследования – гороха. Это растение самоопылитель, его цветки защищены от проникновения пыльцы с цветков других растений. Гибриды, полученные от искусственного скрещивания разных сортов, плодовиты, что позволяет следить за ходом наследования признаков в поколениях.

Положительные моменты (заслуги Менделя):

1. Мендель применил гибридологический метод, т.е. серию последовательных скрещиваний в ряду поколений, что позволяет изучать наследование признаков.

Суть гибридологического метода:

а) родительские особи должны отличатся одним или несколькими признаками и, кроме того, должны быть чистыми линиями по изучаемым признакам, т.е. быть гомозиготами.

б) должен осуществляться анализ потомком от каждой родительской пары в каждом поколении.

в) закономерности результатов скрещиваний должны анализироваться статистически.

В первых опытах Мендель брал сорта гороха, отличающиеся между собой по 1 паре признаков (желтые, зелёные)

2. Такое скрещивание начали называть МОНОГИБРИДНЫМ. Оказалось, что при скрещивании родительских форм с жёлтой и зелёной окраской в потомстве получились жёлтые семена.

3. Так было сформулировано правило единообразия гибридов I поколения: при моногибридном скрещивании у гибридов 1 поколения проявляются только доминантные признаки. Доминантные признаки – проявляющиеся, рецессивные – непроявляющиеся.

I закон Менделя. Закон единообразия гибридов первого поколения: при скрещивании гомозиготных особей, отличающихся по одной паре альтернативных (взаимоисключающих) признаков, все потомство в первом поколении единообразно как по фенотипу, так и по генотипу.

4. Для выявления судьбы рецессивного признака Менделя провёл опыты, получил потомство F₂ от F₁ и математически отработал все результаты (Получил: ж - 6022, з - 2001, т.е. соотношение 3:1).

Происходит расщепление признаков т.к. особи с генотипом Аа образуют 2 типа гамет: А, а. Число возможных перекомбинаций между 2 гетерозиготными (зигота содержит разные аллельные гены) особями равно 4, т.к. в процессе оплодотворения разные гаметы отцовского и материнского организмов имеют равновероятную возможность слиться друг с другом.

Схема моногибридного скрещивания:

Р ♀ АА х ♂ аа

↓ ↓

г аметы А а

F₁ Аа

(жёлтые семена)

Р ♀ Аа х ♂ Аа

гаметы А, а А, а

F₂ АА, Аа, Аа, аа

3ж : 1з

Поэтому возможно формирование генотипов второго поколения в следующей пропорции: 1:2:1, причём АА и Аа будут иметь доминантное фенотипическое проявление, которое аа – рецессивное. Такое расщепление можно получить при соблюдении 2-х условий:

• число потоков должно быть велико (т.к. это статистическая закономерность)

• между парой аллелей должно быть полное доминирование.

На протяжении этих исследований был сформулирован второй закон - Закон расщепления: при скрещивания гибридов первого поколения в потомстве происходит расщепление признаков: по фенотипу: 3ж :1з, по генотипу: 1АА : 2Аа : 1аа. Для компактной записи комбинаций гамет во втором поколении используют решётку Пеннета, в которой по горизонтали вписывают гаметы 1 родителя, по вертикали – другого, в отдельных клетках записывают все возможные зиготы.

Схема моногибридного скрещивания с использованием решётки Пеннета

♂ ♀	А	а
А	АА	Аа
а	Аа	аа

2. Выдвинул гипотезу, что в гаметах есть некие особенные, материальные факторы наследственности, которые и отвечают за проявление конкретного признака (сейчас гены и аллели). Т.о. Мендель определил дискретную природу наследственности.

3. Мендель ввёл буквенную символику обозначения: доминантный признак – заглавной буквы, рецессивный – строчные.

4. Мендель предложил гипотезу чистоты гамет, т.е. ген определяющий развитие признака, находится в гамете в единственном числе.

Р ААВв

Гаметы АВ, Ав

В случае оплодотворения образуется зигота, несущая в себе признаки мужского и женского организма. Зигота, содержащая одинаковые аллельные гены, называется гомозиготной (организм гомозиготным), зигота, содержащая разные аллельные гены – гетерозиготной (организм гетерозиготным).

В случае скрещивания жёлтого гороха с генотипом АА и зелёного с аа, получаем жёлтый горох с генотипом Аа, здесь наблюдается полное доминирование).

Однако, не всегда в 1 поколении наблюдается полное доминирование. Известны случаи, когда гетерозиготный организм имеет промежуточный признак. Например: при скрещивании кур андалузской породы, гомозиготных по белой (вв) и черной (ВВ) окраске, получается потомство с голубой окраской (Вв). Т.е. гомозиготная курица ВВ и гетерозиготная Вв отличаются как по генотипу, так и по фенотипу.

Генотип и фенотип - важнейшие генетические понятия, без которых невозможно раскрыть закономерности генетики. Генотип – совместимость генов. Фенотип – сов-ть внешних проявлений признаков генотипа.

Скрещивание особей, различающихся по 2 (и более парам признаков), называют ди- (и полигибридным) скрещиванием.

Если при наличии 1 пары контрастных признаков во 2 поколении образуется 2 фенотипа, то при скрещивании по 2-м признакам –4 фенотипа.

Г. Менделя интересовал вопрос о закономерностях наследования ряда признаков. Для получения ответа он скрестил растения с жёлтыми гладкими семенами и растения с зелёными морщинистыми семенами. У гибридов 1 поколения семена гладкие жёлтые.

Схема дигибридного скрещивания