Почему опыты г менделя с наследованием признаков горохом вызывали сомнения со стороны других ученых

Обновлено: 04.07.2024

Гипермаркет знаний>>Биология>>Биология 10 класс>> Закономерности наследования. Моногибридное скрещивание

Закономерности наследования. Моногибридное скрещивание


1. Какие гены называются аллельными?
2. Что представляют собой гены с точки зрения биохимика?

Моногибридное скрещивание.

Мендель начал свои исследования закономерностей наследования с моногибридного скрещивания. Он выбрал две чистые линии растений гороха, которые отличались только по одному признаку: у одних окраска горошин была всегда желтая, а у других — всегда зеленая (при условии самоопыления). Если пользоваться современной терминологией, то можно сказать, что клетки растений гороха одного сорта содержат по два гена, кодирующих только желтую окраску, а другого сорта — по два гена, кодирующих только зеленую окраску семян. Гены, ответственные за проявление одного признака (например, формы или цвета семян), получили название аллельных генов. Если организм содержит два одинаковых аллельных гена (например, оба гена зеленого цвета семян или, наоборот, оба гена желтого цвета), то такие организмы называют гомозиготными. Если же аллельные гены различны (например, если один из них определяет желтую окраску семян, а другой — зеленую), то такие организмы называют гетерозиготными. Чистые линии образованы только гомозиготными растениями, поэтому при самоопылении они всегда воспроизводят один вариант проявления признака. В опытах Менделя, например, это был один из двух возможных цветов семян гороха — или всегда желтый, или всегда зеленый.

Правило единообразия гибридов первого поколения.

Г. Мендель начал свои исследования со скрещивания растений гороха, исходно отличающихся только цветом горошин (желтым или зеленым). В первом поколении семена у всех растений оказались исключительно желтыми. Когда Г. Мендель повторил свои опыты по моногибридному скрещиванию, но использовал в них растения, отличающиеся друг от друга по другому признаку, по форме семян (гладкие или морщинистые), то все гибридные растения первого поколения имели гладкие семена. Проявляющиеся у гибридов признаки (желтизну или гладкость семян) Мендель назвал доминантными, а подавляемые признаки (зеленый цвет или морщинистую форму семян) — рецессивными. Доминантный признак принято обозначать прописными латинскими буквами (А, В, С), а рецессивные — строчными ( a, b, c ).

На основе полученных в своих экспериментах данных Г. Мендель сформулировал правило единообразия гибридов первого поколения: при скрещивании двух гомозиготных организмов, отличающихся друг от друга одним признаком, все гибриды первого поколения будут иметь признак одного из родителей, и поколение по данному признаку будет единообразным.

Правило расщепления.

Г. Мендель продолжил свои опыты, вырастив растения гороха из семян, полученных в первом поколении. Затем он скрестил эти растения и обнаружил, что у растений второго поколения большинство горошин, а именно 3/4, были желтыми, а меньшая часть, а именно — зелеными. Конечно, Г. Мендель подсчитывал число желтых и зеленых горошин в потомстве от многих пар скрещиваемых растений гороха, чтобы добиться статистической надежности полученного результата.

Явление, при котором скрещивание приводит к образованию части потомства с доминантным, а части — с рецессивным признаком, получило название расщепления.

Затем Г. Мендель подтвердил характер расщепления в опытах с другими признаками растений гороха и обосновал правило расщепления: при скрещивании двух потомков (гибридов) первого поколения между собой во втором поколении наблюдается расщепление и снова появляются особи с рецессивными признаками; эти особи составляют 1/4 часть от всего числа потомков второго поколения.

Закон чистоты гамет.

Цитологические основы закономерностей наследования

Цитологические основы закономерностей наследования при моногибридном скрещивании. Как можно схематически представить себе закономерности наследования признаков, открытые Г. Менделем, используя современные понятия?

Символ ♀ обозначает женскую особь, символ ♂ — мужскую, X — скрещивание, Р — родительское поколение, F1— первое поколение потомков, F2 — второе поколение потомков, А — ген, отвечающий за доминантный желтый цвет горошин, a — ген, отвечающий за рецессивный зеленый цвет семян гороха (рис. 57).

В результате мейоза в гаметах родительских особей будут присутствовать по одному гену, отвечающему за наследование цвета семян: в случае женской гаметы — А, в случае мужской — а, В первом поколении (F1) соматические клетки будут гетерозиготными (Аа), поэтому половина гамет гибридов первого поколения будет содержать ген А, а другая половина — а. В результате случайных комбинаций гамет во втором поколении (F2) возникнут следующие комбинации: АА, Аа, аА, аа. Растения с тремя первыми комбинациями генов будут иметь желтые семена, а с четвертой — зеленые.


Аллелъные гены,. Гомозиготы. Гетерозиготы. Доминантные и рецессивные гены. Правило единообразия. Правило расщепления. Закон чистоты гамет.

1. Почему Г. Мендель опылял растения гороха искусственно?
2. Какие организмы называются гомозиготными по какому- либо признаку?

Онлайн библиотека с учениками и книгами, плани-конспекти уроков с Биологии 10 класса, книги и учебники согласно календарного плана планирование Биологии 10 класса


Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.

Г. Мендель разработал методику прове­дения опытов над растительными гибри­дами. Суть этой методики сводилась к следующему. Во-первых, для проведения опытов Г. Мендель удачно выбрал объект исследования — садовый горох, растение

самоопыляемое, с коротким периодом со­зревания, что очень удобно для анализа потомства.

Во-вторых, Г. Мендель использовал чистые линии садового гороха, представ­ляющие собой различные сорта, отличаю­щиеся каким-либо признаком и не смеши­вающиеся в природных условиях.

В-третьих, экспериментатор выбирал для наблюдения не множество, а лишь од­ну пару признаков гороха. В одних случа­ях он выяснял наследование окраски го­рошин (желтой или зеленой), в других — их формы (гладкой или морщинистой) и т. д.

В-четвертых, для получения большой выборки для анализа результатов опытов Мендель скрещивал одновременно не од­ну пару растений, а несколько родитель­ских пар.

В-пятых, Г. Мендель вел подсчет потом­ства, которое появлялось в результате каждого скрещивания. Эта математиче­ская обработка результатов опытов позво­лила ему выявить закономерности насле­дования признаков.

Вопрос 2. Почему для опытов Г. Менделя был удачным выбор гороха?

Горох садовый — растение, не требую­щее каких-то особых условий выращивания, с коротким периодом созревания, по­зволяющим собирать урожай несколько раз в году. У гороха множество сортов, от­личающихся друг от друга хорошо замет­ными признаками. Кроме того, это расте­ние самоопыляемое, что очень важно для проведения опытов по скрещиванию. Экс­периментатор может удалить тычинки у цветка одного растения, а опылить его пыльцой совершенно другого экземпляра.

Вопрос 3. Какие гены называются аллель­ными?

Гены, отвечающие за проявление одно­го и того же признака (например, окраски семян) и расположенные в одном и том же локусе (участке) гомологичных хромосом, называют аллельными.

Вопрос 4. Чем гомозиготный организм отли­чается от гетерозиготного?

Гомозиготные организмы содержат в го­мологичных хромосомах два одинаковых аллельных гена. У гетерозиготных орга­низмов аллельные гены различны, напри­мер, один определяет появление желтой окраски семян, а другой — зеленой.

Вопрос 5. В чем суть гибридологического ме­тода?

Гибридологический метод, предложен­ный Грегором Менделем, предусматрива­ет скрещивание родительских пар, отличающихся между собой рядом признаков, и последующий учет соотношений комби­наций этих признаков у потомков.

Вопрос 6. Сформулируйте закон чистоты га­мет.

Закон чистоты гамет можно сфор­мулировать следующим образом: при об­разовании половых клеток (гамет) в каж­дую из них попадает один ген из пары аллельных генов, так как лишь одна хро­мосома из пары гомологичных хромосом в процессе мейоза попадает в гамету.

Во времена Г. Менделя не были откры­ты процессы деления клеток, хромосомы и гены, однако гениальность чешского экспериментатора заключалась в том, что гипотезу чистоты гамет он сформулиро­вал на основе анализа своих опытов. Гены Мендель называл элементами наслед­ственности. Он утверждал, что в каж­дой соматической клетке этих элементов по два (говоря современным научным языком, два аллельных гена), а в половую клетку попадает лишь один наследствен­ный элемент из пары.

Вопрос 7. Что такое моногибридное скрещивание?

Моногибридным называют скрещива­ние родительских пар, отличающихся между собой лишь по одному признаку (окраске цветка, форме семян и т. д.).

Вопрос 8. Какой признак называется доми­нантным; рецессивным?

Доминантным называют такой при­знак из пары, который у гибридов подав­ляет проявление другого.

Рецессивный признак — это признак, подавляемый доминантным.

Одну пару признаков обозначают какой-либо буквой алфавита: доминант­ный — прописной (А), а рецессивный — строчной (а).

Вопрос 9. В чем суть правила единообразия гибридов первого поколения? Проиллюстрируйте свой ответ схемой.

Гибриды первого поколения, получен­ные от двух чистых линий (гомозиготных организмов, отличающихся между собой одной парой признаков), оказываются единообразными и имеют признак одного из родителей. Так, гибриды первого по­коления от скрещивания гороха с желты­ми и зелеными семенами имели желтые семена.

А — желтый цвет семян, а — зеленый цвет семян.

Вопрос 10. Сформулируйте правило расщеп­ления. Нарисуйте схему скрещивания гибридов первого поколения.

При скрещивании между собой гибри­дов первого поколения (двух гетерозигот­ных организмов) в потомстве наблюдается расщепление по вариантам анализируе­мого признака в отношении 3:1. То есть во втором поколении, помимо растений с желтыми семенами (доминантный при­знак), появляются экземпляры с зеле­ными семенами (рецессивный признак), их количество составляет 1/4 от общего числа потомков.

Первооткрывателем закономерностей наследования признаков был Грегор Мендель.

Вопрос 2. Как вы считаете, почему в качестве экспериментального объекта Г. Мендель выбрал горох?

Г. Мендель очень удачно выбрал объект для своих опытов. Горох легко выращивать в условиях Чехии он размножается несколько раз в год, сорта гороха отличаются друг от друга рядом хорошо различимых признаков, и, наконец, в природе горох самоопыляем, но в эксперименте самоопыление легко предотвратить, и исследователь может опылить растение пыльцой с другого растения.

Исследуя закономерности наследования признаков, Г. Мендель использовал в опытах 22 чистые линии садового гороха. Растения этих линий имели сильно выраженные отличия друг от друга: форма семян ( круглые-морщинистые ); окраска семян ( желтые – зеленые ); форма бобов ( гладкие – морщинистые ); расположение цветков на стебле ( пазушные – верхушечные ); высота растения ( нормальные - -карликовые ).

Вопрос 3. Благодаря каким приёмам Г. Менделю удалось вскрыть законы наследования признаков?

Проводя свои классические опыты, Мендель следовал нескольким правилам. Во-первых, он использовал растения, которые отличались друг от друга малым количеством признаков. Во-вторых, ученый работал только с растениями чистых линий. Так, у растений одной линии семена всегда были зелеными, а у другой — желтыми. Чистые линии Мендель вывел предварительно, путем самоопыления растений гороха.

Мендель ставил опыты одновременно с несколькими родительскими парами гороха; растения каждой пары принадлежали к двум разным чистым линиям. Это позволило ему получить больше экспериментального материала.

При обработке полученных данных Мендель использовал количественные методы, точно подсчитывая, сколько растений с данным признаком (например, семян с желтой и зеленой окраской) появилось в потомстве.

Вопрос 4. Известны ли вам какие-либо альтернативные, или контрастные, признаки у человека? Приведите примеры.

Альтернативные признаки - это взаимоисключающие дискретные признаки, которые обычно не могут присутствовать у организма одновременно (например, карий или голубой цвет глаз, черный или белый цвет волос).

Вопрос 5. Чем объяснить, что разработанный Г. Менделем гибридологический метод не используется в генетике человека?

Гибридологический метод не подходит для человека по морально-этическим соображениям, а так же из-за малого количества детей и позднего полового созревания. Поэтому для изучения генетики человека применяют косвенные методы – генеалогический, близнецовый и цитогенетический.

Грегор Мендель родился 22 июля 1822 года, в Xейнцендорфе, в Австро-Венгрии, ныне Гинчице. Иоганн родился вторым ребенком в крестьянской семье смешанного немецко-славянского происхождения и среднего достатка, у Антона и Розины Мендель. В 1840 Мендель окончил шесть классов гимназии в Троппау (ныне г. Опава) и в следующем году поступил в философские классы при университете в г. Ольмюце (ныне г. Оломоуц). Однако, материальное положение семьи в эти годы ухудшилось, и с 16 лет Мендель сам должен был заботиться о своем пропитании. Не будучи в силах постоянно выносить подобное напряжение, Мендель по окончании философских классов, в октябре 1843, поступил послушником в Брюннский монастырь (где он получил новое имя Грегор). Там он нашел покровительство и финансовую поддержку для дальнейшего обучения.

В 1847 Мендель был посвящен в сан священника. Одновременно с 1845 года он в течение 4 лет обучался в Брюннской теологической школе. Августинской монастырь св. Фомы был центром научной и культурной жизни Моравии. Помимо богатой библиотеки, он имел коллекцию минералов, опытный садик и гербарий. Монастырь патронировал школьное образование в крае.

Будучи монахом, Грегор Мендель с удовольствием вел занятия по физике и математике в школе близлежащего городка Цнайм, однако не прошел государственного экзамена на аттестацию учителя. Видя его страсть к знаниям и высокие интеллектуальные способности, настоятель монастыря послал его для продолжения обучения в Венский университет, где Мендель в качестве вольнослушателя проучился четыре семестра в период 1851-53, посещая семинары и курсы по математике и естественным наукам, в частности, курс известного физика К. Доплера. Хорошая физико-математическая подготовка помогла Менделю впоследствии при формулировании законов наследования. Вернувшись в Брюнн, Мендель продолжил учительство (преподавал физику и природоведение в реальном училище), однако вторая попытка пройти аттестацию учителя вновь оказалась неудачной.

Опыты над гибридами гороха

Совсем иные следствия вытекали из семилетней работы Менделя, по праву составляющей фундамент генетики. Во-первых, он создал научные принципы описания и исследования гибридов и их потомства (какие формы брать в скрещивание, как вести анализ в первом и втором поколении). Мендель разработал и применил алгебраическую систему символов и обозначений признаков, что представляло собой важное концептуальное нововведение.

Во-вторых, Грегор Мендель сформулировал два основных принципа, или закона наследования признаков в ряду поколений, позволяющие делать предсказания. Наконец, Мендель в неявной форме высказал идею дискретности и бинарности наследственных задатков: каждый признак контролируется материнской и отцовской парой задатков (или генов, как их потом стали называть), которые через родительские половые клетки передаются гибридам и никуда не исчезают. Задатки признаков не влияют друг на друга, но расходятся при образовании половых клеток и затем свободно комбинируются у потомков (законы расщепления и комбинирования признаков). Парность задатков, парность хромосом, двойная спираль ДНК — вот логическое следствие и магистральный путь развития генетики 20 века на основе идей Менделя.

Вокруг парадоксальной судьбы открытия и переоткрытия законов Менделя создан красивый миф о том, что его работа оставалась совсем неизвестной и на нее лишь случайно и независимо, спустя 35 лет, натолкнулись три переоткрывателя. На самом деле, работа Менделя цитировалась около 15 раз в сводке о растительных гибридах 1881, о ней знали ботаники. Более того, как выяснилось при анализе рабочих тетрадей К. Корренса, он еще в 1896 читал статью Менделя и даже сделал ее реферат, но не понял в то время ее глубинного смысла и забыл.

Судьба открытия Менделя — задержка на 35 лет между самим фактом открытия и его признанием в сообществе – не парадокс, а скорее норма в науке. Так, спустя 100 лет после Менделя, уже в период расцвета генетики, подобная же участь непризнания в течение 25 лет постигла открытие Б. Мак-Клинток мобильных генетических элементов. И это несмотря на то, что она, в отличие от Менделя, была ко времени своего открытия высоко авторитетным ученым и членом Национальной Академии наук США.

Сегодня Грегор Иоганн Мендель и его эксперименты с горохом не менее известны в научном фольклоре, чем пресловутое яблоко Ньютона. В монастырском саду он вырастил и скрестил гибриды 30 тысяч растений, обследовал 20 тысяч их потомков. Проделал 10 000 опытов и рассмотрел в лупу более 7000 горошин в процессе изучения особенностей наследования семи разных признаков.

Упорный кропотливый труд длился около восьми лет. В результате Мендель пришел к выводу, что наследственность определяется генами. Однако признание пришло к исследователю лишь спустя 35 лет после сделанного открытия и через 20 лет после смерти ученого.

Подготовка к эксперименту

К проведению своих опытов Мендель готовился два года. Из 34 сортов гороха он выбрал 22, которые четко отличались по каким-либо признакам. Особенно тщательно проверялась чистота сорта: потомки всех поколений должны быть сходны между собой и со своими родителями.

Растение для эксперимента ученый выбрал не случайно. Сорта гороха отличаются друг от друга рядом хорошо заметных признаков (окраска цветков, окраска и форма семян, расположение цветков, длина стебля). Но главный фактор – это способность растения к само­опылению. Без такого свойства опыты Менделя были бы невозможны, ведь в эксперименте естественный процесс легко предотвратить, что позволяет исследователю опылять растение пыльцой с другого растения.

В отличие от предшественников, Мендель не пытался оценить поколения в целом, он изучал наследование отдельных признаков у всех потомков конкретной пары. Это сужало круг вопросов и давало возможность получить наиболее четкие результаты.

В 1856 году, прямо в монастырском саду, вдали от научного сообщества, ученый приступает к исследовательской работе.

Суть опытов

Труд Менделя был кропотливым и требовал неимоверного внимания. Чтобы опылить цветок гороха пыльцой другого сорта, Мендель обрывал с него пыльники до созревания в них пыльцы. Позднее, когда рыльце было готово к опылению, он наносил на него пыльцу, взятую с цветков нужного ему сорта.

Мендель пристально следил за тем, чтобы растения опылялись только отобранным для этого материалом. Поэтому часть растений он выращивал в специальном домике, недоступном для насекомых или же надевал на цветки гороха специальные мешочки.

Сравнивая признаки родительских и допризнаков, которые носят название трех законов Менделя.

Грегор Мендель – первый ГМО­мейкер. Ученый­-ботаник скрестил два разных вида гороха и показал, что определенные особенности одного вида могут наследоваться другим. Наблюдения Менделя проложили путь для получения в 1983 году первого растения, созданного методами генной инженерии – табака, устойчивого к антибиотикам.

Гены в законе

Первые два закона относятся к моногибридному скрещиванию: ученый брал для эксперимента родительские формы, которые отличались только по одному признаку. Третий – был выявлен при дигибридном скрещивании (родительские формы изучались по двум разным признакам).

Взяв чистую линию растений с желтыми и зелеными семенами, Грегор скрестил их между собой. Все гибриды первого поколения получились желтого цвета и были единообразны. Фенотипический признак, определяющий зеленый цвет семян, исчез. При этом не имело значения, из какого именно семени (желтого или зеленого) выросли материнские (отцовские) растения. Значит, оба родителя в равной степени способны передавать свои признаки потомству. Так исследователь формулирует закон единообразия гибридов первого поколения или первый закон Менделя: при скрещивании чистых линий, обладающих взаимоисключающими признаками, все гибриды первого поколения будут иметь признак одного из родителей.

Ген (др.-греч. γένος – род) – структурная и функциональная единица наследственности живых организмов.

Единицу наследственности ученый назвал фактором. Спустя десятилетия термин получил название ген или гены. Признак, проявляющийся у гибридов первого поколения, был обозначен Менделем доминантным, а тот, который подавлялся, – рецессивным.

Сочетание этих факторов дает предсказуемые схемы наследственности.

Далее ученый установил, что во втором поколении 75% особей имеют доминантное состояние признака, а 25% – рецессивное (расщепление 3:1). Эта закономерность получила название второго закона Менделя, или закона расщепления.

Третий закон – независимого наследования признаков – был сформулирован в результате скрещивания растений, которые отличались уже и по цвету, и по морщинистости семян.

Первая чистая линия гороха имела желтые и гладкие семена, а вторая – зеленые и морщинистые. Ученый получил гибриды первого поколения желтого цвета с гладкими семенами. Во втором поколении, как и полагается, произошло расщепление: часть семян была морщинистой и зеленого цвета, произошла перекомбинация признаков. Следовательно, при дигибридном скрещивании расщепление по каждой паре признаков идет независимо от других признаков. Это и есть третий закон Менделя.


Католический монастырь Св.Фомы в Брно (Чешская республика). С 1843 по 1884 год здесь жил и трудился основатель современной науки генетики, монах, аббат Грегор Иоганн Мендель. Сейчас в монастыре работает музей ученого.

Опережая свое время

8 марта 1865 года Мендель выступил перед Брненским Обществом естествоиспытателей и озвучил законы, объясняющие механизм наследования. Говоря современным языком, это и был первый доклад о генетике.

Вроде бы пора бить в литавры и аплодировать первооткрывателю. Однако доклад монаха был воспринят более чем прохладно. На заседании Менделю не задали ни одного вопроса.

Научный мир признал гениальность работы Грегора Менделя о наследственности лишь спустя 35 лет после сделанного открытия и через 20 лет после смерти ученого.

Историческая справедливость

В 1868 году основоположник генетики Грегор Мендель, разочаровавшись в своих научных трудах по биологии, стал аббатом, настоятелем монастыря. Он полностью отошел от изучения наследственности и остаток жизни посвятил наблюдениям за жизнью пчел и мышей. В его архивах были найдены также заметки по лингвистике и даже метео­рологии.

Лишь в 1900 году, в результате проведенных трех независимых исследований, были подтверждены результаты и выводы, сделанные Грегором Менделем. Наконец, весь научный мир признал гениальность работы, которую проделал скромный монах.

В ХХ веке законы Менделя переросли в область биоинформатики и эволюционной генетики, на их основании были сделали многие новые открытия. А генетика стала самой динамичной специальностью естественных наук. Именно поэтому ХХI столетие называют веком Менделя, что и является наивысшим признанием гения ученого.

Читайте также: