Закон независимого наследования признаков соблюдается при условии когда

Обновлено: 30.06.2024

База современной генетики была заложена в XIX веке исследованиями нескольких европейских ученых. Результаты этих работ были обобщены Георгом Менделем, который на их основании сформулировал несколько гипотез. Дальнейшее развитие науки подтвердило его правоту.

Грегор Иоганн Мендель

В краткой форме о проделанной работе он рассказал в докладе Брюннскому обществу естествоиспытателей в 1865 году, но его исследования не заинтересовали научное сообщество. Впоследствии ученый пытался проверить свои выводы на других видах растений и животных, но потерпел неудачу, из-за чего разуверился в своих достижениях и больше к подобным изысканиям не возвращался.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Настоящее признание к нему пришло уже после смерти, в начале XX века, когда генетика стала оформляться как самостоятельное направление в биологии. В это время несколько ученых самостоятельно друг от друга пришли к тем же выводам, что и Грегор Мендель, и открытые им принципы пережили второе рождение.

Законы Менделя

В первой половине XIX века учеными Европы была проделана большая работа, заложившая базу для дальнейших исследований по скрещиванию:

Исследователями были выявлены принципы доминантности, сходства потомков в первом поколении, расщепление и комбинаторику признаков при повторном смешивании. При этом не был открыт всеобщий закон, регулирующий образование гибридов и численное выражение получаемых результатов — в этом заключается главная заслуга Георга Менделя.

Им были сформулированы и доказаны:

Закон единообразия гибридов первого поколения — неизменность (несмешиваемость) признаков при первоначальном смешивании.
Закон расщепления — рецессивный ген проявляется в следующих поколениях в определенном соотношении.
Закон чистоты гамет — при формировании репродуктивных клеток используется только по одному аллелю из генов родителей.
Закон наследования признаков — если особи отличаются по двум и более параметрам, то при скрещивании эти качества передаются и комбинируются независимо друг от друга.

Закон единообразия гибридов первого поколения

Первый закон Менделя — при моногибридном скрещивании гомозиготных особей, имеющих разные значения альтернативных признаков, гибриды являются единообразными по генотипу и фенотипу.

При моногибридном скрещивании, исследуется наследование только одной пары альтернативных признаков (например, только мягкий или кислый вкус), при дигибридном — две (дополнительно это может быть форма семян — округлая или угловатая), при полигибридном — несколько (еще и другие качества — цвет, фактуру кожуры и пр.).

Альтернативные признаки — взаимоисключающие дискретные признаки, которые обычно не могут присутствовать у организма одновременно (например, желтая или зеленая окраска горошин, красная или белая окраска цветков у гороха).

Фенотип — набор признаков, характерных для организма на определенной стадии развития. Например, у растений это форма листьев, цвет плодов и др.

Генотип — совокупность генов у конкретного организма.

В соответствии с этим Законом единообразия гибридов первого поколения, при возможности наследовать два однотипных признака все потомки первого поколения приобретают одно и то же качество. Оно переходит к ним в неизменной форме без смешивания. Мендель назвал такой признак доминантным, более слабый, подавляемый — рецессивным.

Например, можно провести скрещивание гороха с генотипом желтого (АА) и зеленого (аа) цвета зерен. При доминировании первого признака, ген (А) в первом поколении будет подавлять (а) и не даст ему появиться. Полученные семена (Аа) будут иметь желтый цвет, который такой же, как и у одного из родителей. Другое название приведенного Закона — принцип доминирования признаков.

По сложившейся традиции, приписными буквами (А) обозначается доминантный ген, срочными (а) — рецессивный.

Формулировка этого закона основывалась на наличии чистой линии — возможности организмов полностью передавать некоторые признаки. К примеру, это могут быть сорта растений, потомство которых при самоопылении будет морфологически сходным и генетически идентичным.

Дальнейшее развитие биологии уточнило выводы Грегора Менделя. Так для некоторых типов генов возможно неполное доминирование. В этом случае подавление происходит только частично, что приводит к смешиванию признаков. Например, при скрещивании цветков ночной красавицы с красными (АА) и белыми (аа) лепестками, потомство будет иметь розовый (Аа) цвет.

В отдельных случаях возможно кодоминирование, когда признаки выступают смешанно (синхронно). Например, это проявляется, когда ребенок наследует группу крови типа АВ0 от родителей (тут А и В – доминантные гены, 0 – рецессивный). Возможные ситуации:

00 – I группа;
АА и А0 – II гр.;
ВВ и В0 – III гр.;
АВ - IV гр.

Например, в соответствии с указанной схемой, у родителей со II и III группами крови, в 25% случаев у ребенка будет IV гр.

С учетом неполного доминирования и кодоминирования можно уточнить исходную формулировку Менделя — при гибридизации чистых линий с противоположными признаками, потомство первого поколения всегда будет идентичным, при этом:

проявится наиболее сильное качество, если они находятся в отношении доминирования-подавления;
обнаружится смешанная форма, если они будут в состоянии кодоминирования или неполного доминирования.

Закон расщепления

Второй закон Менделя — при моногибридном скрещивании гетерозиготных особей у гибридов имеет место расщепление по фенотипу в отношении 3:1, по генотипу 1:2:1.

Гетерозиготные особи — такие организмы, у которых копии генов в хромосомах представлены разными аллелями. В результате неполного или полного доминирования может проявляться как смесь этих признаков (АВ), так и один из них (Аb). Противоположностью гетерозиотности является гомозиготность, когда аллели гена в хромосомах идентичны.

Аллель — различные формы одного и того же гена, расположенные в одинаковых участках хромосом.

В соответствии со вторым законом Менделя, при скрещивании гетерозиготных особей происходит расщепление, когда часть потомства несет доминантный признак, а часть — рецессивный. Проявление более слабых характеристик свидетельствует о том, что они не подавляются полностью.

Так, расщепление при скрещивании двух особей типа Аb (где А — доминантный зеленый цвет, b — рецессивный желтый) покажет следующие результаты: АА, Аb, Аb и bb, которые в соответствии со вторым законом Менделя будут различаться:

По фенотипу — на 1 потомка с проявлением зеленого цвета (bb) будет приходится 3 желтых (АА, Аb, Аb).
По генотипу — на 1 особь типа АА, будет приходится 2 Аb и 1 bb.

Необходимо знать, что для выполнения второго закона Менделя необходимо соблюдение нескольких условий. К наиболее важным относятся:

Изучение большого числа потомков или скрещиваний.
Отсутствие избирательности при оплодотворении — гаметы с разными аллелями сливаются с одинаковой вероятностью.
Родители должны изначально относиться к чистым линиям, то есть гомозиготны по выбранному гену (AA и aa).
У разных генотипов должна быть одинаковая выживаемость.

Закон чистоты гамет

Закон чистоты гамет подразумевает, что в эту клетку попадает только один аллель из пары, имеющейся у гена родителя.

Гаметы — репродуктивные клетки, имеющие одинарный набор хромосом и участвующие в половом размножении.

По гипотезе Менделя, понадобившейся ему для обоснования Закона расщепления, при слиянии мужской и женской гамет наследственные признаки не смешиваются, а передаются в изначальном виде (то есть остаются чистыми). Позднее было подтверждено, что от отцовского и материнского организмов зигота получает по половине хромосом.

Из всех закономерностей, установленных Менделем для наследственности, этот закон имеет наиболее общий характер, то есть, выполняется для самого широкого круга обстоятельств.

Закон наследования признаков

Третий закон Менделя — если особи отличаются двумя (и более) парами признаков, то при скрещивании эти особенности наследуются независимо друг от друга и комбинируются во всех возможных сочетаниях.

Согласно этому правилу, если гены находятся в разных хромосомах, дигетерозиота АаBb может образовать 16 типа гамет: АB, Аb, аB и аb (где А — желтые семена, а — зеленые, В — гладкие, b — морщинистые). Из 16-ти возможных комбинаций они образуют следующие фенотипы:

Желтые гладкие (ААВВ и др.) — 9 шт.
Желтые морщинистые (ААbb и др.) — 3 шт.
Зеленые гладкие (aaВВ и др.) — 3 шт.
Зеленые морщинистые (ааbb) — 1 шт.

Таким образом, из представленной схемы видно, что среди гибридов второго поколения расщепление идет в соотношении 9:3:3:1. Исследованиями биологов было установлено, что важным условием выполнения этого Закона является ситуация, при которой гены, отвечающие за конкретные признаки должны находиться в разных парах хромосом.

Определение
Закон независимого наследования (третий закон Менделя) — каждая пара признаков наследуется независимо от других пар и дает расщепление 3:1 по каждой паре (как и при моногибридном скрещивании). Когда скрещивались растения, отличающиеся по нескольким признакам, таким как белые и пурпурные цветы и желтые или зелёные горошины, наследование каждого из признаков следовало первым двум законам и в потомстве они комбинировались таким образом, как будто их наследование происходило независимо друг от друга. Первое поколение после скрещивания обладало доминантным фенотипом по всем признакам. Во втором поколении наблюдалось расщепление фенотипов по формуле 9:3:3:1, то есть 9:16 были с пурпурными цветами и желтыми горошинами, 3:16 с белыми цветами и желтыми горошинами, 3:16 с пурпурными цветами и зелёными горошинами, 1:16 с белыми цветами и зелёными горошинами.
Объяснение
Менделю попались признаки, гены которых находились в разных парах гомологичных хромосом гороха. При мейозе гомологичные хромосомы разных пар комбинируются в гаметах случайным образом. Если в гамету попала отцовская хромосома первой пары, то с равной вероятностью в эту гамету может попасть как отцовская, так и материнская хромосома второй пары. Поэтому признаки, гены которых находятся в разных парах гомологичных хромосом, комбинируются независимо друг от друга. (Впоследствии выяснилось, что из исследованных Менделем семи пар признаков у гороха, у которого диплоидное число хромосом 2n=14, гены, отвечающие за одну из пар признаков, находились в одной и той же хромосоме.Однако Мендель не обнаружил нарушения закона независимого наследования, так как сцепления между этими генами не наблюдалось из-за большого расстояния между ними).
Парадоксально, но в современной науке огромное внимание уделяется не столько самому третьему закону Менделя в его исходной формулировке, сколько исключениям из него. Закон независимого комбинирования не соблюдается в том случае, если гены, контролирующие изучаемые признаки, сцеплены, т.е. располагаются по соседству друг с другом на одной и той же хромосоме и передаются по наследству как связанная пара элементов, а не как отдельные элементы. Научная интуиция Менделя подсказала ему, какие признаки должны быть выбраны для его дигибридных экспериментов, – он выбрал несцепленные признаки. Если бы он случайно выбрал признаки, контролируемые сцепленными генами, то его результаты были бы иными, поскольку сцепленные признаки наследуются не независимо друг от друга.
С чем же связана важность исключений из закона Менделя о независимом комбинировании? Дело в том, что именно эти исключения позволяют определять хромосомные координаты генов (локус).
В случаях когда наследуемость определенной пары генов не подчиняется третьему закону Менделя, вероятнее всего эти гены наследуются вместе и, следовательно, располагаются на хромосоме в непосредственной близости друг от друга. Зависимое наследование генов называется сцеплением, а статистический метод, используемый для анализа такого наследования, называется методом сцепления. Однако при определенных условиях закономерности наследования сцепленных генов нарушаются. Основная причина этих нарушений – явление кроссинговера, приводящего к перекомбинации (рекомбинации) генов. Биологическая основа рекомбинации заключается в том, что в процессе образования гамет гомологичные хромосомы, прежде чем разъединиться, обмениваются своими участками.
Кроссинговер – процесс вероятностный, а вероятность того, произойдет или не произойдет разрыв хромосомы на данном конкретном участке, определяется рядом факторов, в частности физическим расстоянием между двумя локусами одной и той же хромосомы. Кроссинговер может произойти и между соседними локусами, однако его вероятность значительно меньше вероятности разрыва (приводящего к обмену участками) между локусами с большим расстоянием между ними.
Данная закономерность используется при составлении генетических карт хромосом (картировании). Расстояние между двумя локусами оценивается путем подсчета количества рекомбинаций на 100 гамет. Это расстояние считается единицей измерения длины гена и называется сентиморганом в честь генетика Т. Моргана, впервые описавшего группы сцепленных генов у плодовой мушки дрозофилы – любимого объекта генетиков. Если два локуса находятся на значительном расстоянии друг от друга, то разрыв между ними будет происходить так же часто, как при расположении этих локусов на разных хромосомах.
Используя закономерности реорганизации генетического материала в процессе рекомбинации, ученые разработали статистический метод анализа, называемый анализом сцепления.

Условия выполнения законов Менделя

В соответствии с законами Менделя наследуются только моногенные признаки. Если за фенотипический признак отвечает более одного гена (а таких признаков абсолютное большинство), он имеет более сложный характер наследования.

Условия выполнения закона расщепления при моногибридном скрещивании

Расщепление 3 : 1 по фенотипу и 1 : 2 : 1 по генотипу выполняется приближенно и лишь при следующих условиях:

Изучается большое число скрещиваний (большое число потомков).

Гаметы, содержащие аллели А и а, образуются в равном числе (обладают равной жизнеспособностью).

Нет избирательного оплодотворения: гаметы, содержащие любой аллель, сливаются друг с другом с равной вероятностью.

Зиготы (зародыши) с разными генотипами одинаково жизнеспособны.

Условия выполнения закона независимого наследования

Все условия, необходимые для выполнения закона расщепления.

Расположение генов, отвечающих за изучаемые признаки, в разных парах хромосом (несцепленность).

Условия выполнения закона чистоты гамет

Нормальный ход мейоза. В результате нерасхождения хромосом в одну гамету могут попасть обе гомологичные хромосомы из пары. В этом случае гамета будет нести по паре аллелей всех генов, которые содержатся в данной паре хромосом.

ТИПЫ МЕЖАЛЛЕЛЬНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ

В некоторых случаях при моногибридном скрещивании расщепление по фенотипу и генотипу могут совпадать. Это имеет место в ситуации, когда у гетерозигот отмечается промежуточное выражение признака, т.е. гибрид F, не воспроизводит полностью ни один из родительских признаков. Например, при скрещивании гомозиготной доминантной формы растения — ночной красавицы (Mirabilisjalapa), имеющей красные цветки (АА), и гомозиготной рецессивной формы, имеющей белые цветки (аа), в первом поколении гибридов наблюдаются только розовые цветы (генотип Аа), отличающиеся от обеих родительских форм. Во втором поколении (F ) отмечается расщепление по окраске цветка на три фенотипи-ческих класса соответственно расщеплению генотипов: 1АА (красные) : 2Аа (розовые): 1аа (белые).
Тот случай, когда признак у гетерозигот имеет промежуточное между доминантным и рецессивным проявление, получил название неполного доминирования. Явление неполного доминирования широко распространено в природе, в том числе и у человека. Оно может касаться как нормальных, так и патологических признаков. Например, у человека по типу неполного доминирования наследуется одна из форм анофтальмии (отсутствие глазных яблок). У доминантных гомозигот (АА) глазные яблоки нормальных размеров; у гетерозигот (Аа) глазные яблоки уменьшены в размере, но зрение сохранено, а у рецессивных гомозигот (аа) глазные яблоки отсутствуют. В браке двух индивидов с уменьшенными размерами глазных яблок в среднем 1/4 часть детей будет иметь нормальные глаза (АА), 1/2 часть — уменьшенные глазные яблоки (Аа) и 1/4 часть детей рождается без глазных яблок (аа).
Иная ситуация возникает в случае, когда отношения доминантности и рецессивности отсутствуют и оба аллеля проявляются в фенотипе. Подобное взаимодействие аллелей было названо совместным доминированием, или кодоминированием. Явление кодоминирования можно проиллюстрировать на примере наследования групп крови системы MN у человека.

Наследственность и Изменчивость.

Изменчивость - непостоянство признаков у особей одного вида. Хвоя у ели сибирской бывает зеленой, голубой, сизой, желтой, белой. Все люди отличаются по форме ушей. а также по тембру голоса, отпечатку губ, дактилоскопическому рисунку Варьирует все: число позвонков, число ребер, мышц, форма и количество ответвлений в крупных кровеносных сосудах. Вариабельность признаков характерна не только такому виду, как человек, — наиболее изученному организму Варьируют признаки у всех организмов. Благодаря изменчивости постоянно существуют различия между особями одного вида, между предками и потомками. Изменчивости подвержены любые признаки организмов: морфологические, физиологические, биохимические, поведенческие, кариотипические, количественные и качественные.

Фактически вся история биологии есть история изучения изменчивости. Древнегреческие натурфилософы попытались осмыслить многообразие живых организмов. Платон: изменчивость — следствие неточности копирования идеи. Фалес, Анаксимандр, Анаксимен: многообразие — следствие многообразных превращений материи. Гераклит: "Все течет, все изменяется" вследствие борьбы внутренних противоречий.

Изменчивость есть фундаментальное свойство живых организмов. Она лежит в основе развития живой природы. Эволюция по Дарвину — это превращение изменчивости среди особей в изменчивость групп в пространстве и во времени. Дарвин посвятил изменчивости три главы "Происхождения видов".

Термин изменчивость имеет два смысла: изменчивость — как состояние, как различие между особями и их группами; изменчивость - как процесс, процесс возникновения различий между организмами одного вида (Филипченко). Выделение индивидуальной изменчивости как главной сущности живого, по Майру, есть главное отличие современной эволюционной мысли от типологической доктрины прошлых лет.

Благодаря наследственности стало возможным существование разнообразных групп организмов как относительно самостоятельных, целостных систем (популяции, виды), сохранение приспособленности к определенным условиям существования. Именно поэтому наследственность является одним из главных факторов эволюционного процесса. Представляя в определенном смысле консервативность живых систем, наследственность выступает в неразрывной связи с изменчивостью, определяя её возможные границы либо в процессе существования отдельных особей (модификационная, онтогенетическая изменчивость), либо группы организмов в ряду поколений (генотипическая изменчивость).

Изучение закономерностей наследственности имеет важное значение для практики сельск.х-ва и медицины.

Поведение альтернативных форм одного признака Менделю объяснил принцип расщепления, наблюдаемый при моногибридном скрещивании. Следующий его шаг – прослеживание наследования двух разных признаков: дигибридное скрещивание.

С пониманием поведения отдельных черт, Мендель продолжал спрашивать себя, а как ведут себя разные черты по отношению друг к другу, влияют ли они друг на друга или нет. Он решил проследить за тем, как передаются 2 признака, не обращая внимание на множество других, отличающих родителей характеристик.

Как Мендель проводил дигибридное скрещивание

Рассмотрим скрещивание, включающее различные аллели формы семян (круглые R и морщинистые r) и аллельные признаки цвета семян (желтый Y, зеленый y). Скрещивая чистые линии растений (дигомозиготы) с круглыми жёлтыми семенами (RRYY) и с морщинистыми зелеными (rryy), Мендель получил единообразное гетерозиготное потомство F₁ с одним и тем же фенотипом (круглые и жёлтые семена) и генотипом (RrYy – дигетерозигота).

При записи такого типа задач нужно помнить, что каждая пара аллелей расходится в разные гаметы и два аллельных гена, отвечающие за один признак, например RR, не попадают в одну половую клетку.

Результат показал, что закон единообразия гибридов первого поколения проявляется не только при моногибридном, но и при дигибридном скрещивании. Теперь мы знаем, что это соблюдается при условиях, что родительские формы гомозиготны, при полном доминировании и когда неаллельные гены лежат в негомологичных хромосомах.

Для наглядности скрещивание можно записывать так, чтобы было видно, что аллельные гены лежат в разных хромосомах

Дигибридное скрещивание: расщепление по фенотипу в поколении F2

Анализируя полученные результаты, сначала рассмотрим количество возможных фенотипов в поколении F₂ , которое дало данное дигибридное скрещивание. Мендель сомневался, увидит ли он только два родительских фенотипа: с круглыми жёлтыми и морщинистыми зелёными семенами, или дополнительно появиться круглые зелёные, морщинистые желтые семена.

Если бы признаки наследовались сцеплено, то образовалось бы только два типа гамет: RY и ry. Но в случае с горохом и признаками, выбранными Менделем наследование происходило независимо, поэтому у родителей второго поколения образовалось 4 типа гамет: RY, ry, Ry и rY. Так проявился уже знакомый нам закон расщепления.

Дигибридное скрещивание удобно рассматривать в решетке Пеннета

Чтобы рассмотреть все варианты возможного потомства, удобно построить решетку Пеннета. Это квадрат 4х4 с 16 возможными результатами. Из неё мы видим, что есть 9 растений с круглыми желтыми, 3 с морщинистыми желтыми, 3 с круглыми зелеными и 1 с морщинистыми зелеными семенами. Это демонстрирует фенотипическое соотношение 9:3:3:1, характерное для признаков, которые ведут себя независимо.

R:	♀ RrYy	♂ RrYy
G:	RY, ry, Ry, rY	RY, ry, Ry, rY

Принцип независимого наследования. Третий закон Менделя

Что же на самом деле наблюдал Мендель? Из 556 семян, полученных при дигибридном скрещивании, он увидел следующие фенотипические результаты:

315 круглых жёлтых (обозначаются R_Y_, где подчёркивание указывает на наличие любого аллеля);
108 круглых зелёных (R_ yy);
101 морщинистых жёлтых (rr Y__);
32 морщинистых зелёных (rr yy).

Эти результаты очень близки к соотношению 9:3:3:1. (Ожидаемое 9:3:3:1 соотношение для 556 потомства составляет 313:104:104: 35). Соотношение 9:3:3:1 называют фенотипическим радикалом и используют при решении задач.

Оказалось, что аллели двух генов ведут себя независимо друг от друга и не влияют на неаллельные признаки. Круглые и морщинистые семена встречаются в соотношении примерно 3:1 (423: 133), так же как и жёлтые и зелёные (416:140). Аналогичные результаты Мендель получил и для других пар признаков. Значит, дигибридное скрещивание – это два независимо протекающих моногибридных скрещивания.

Отсюда можно сделать вывод, что при скрещивании гетерозиготных особей, отличающихся по нескольким парам альтернативных признаков, в потомстве наблюдается расщепление по фенотипу в соотношении (3+1) n , где n – число признаков в гетерозиготном состоянии.

Мы называем это третьим законом Менделя – законом независимого наследования.

Закон независимого наследования имеет следующую формулировку: при скрещивании двух гомозиготных организмов, анализируемых по двум (или более) парам альтернативных признаков, во втором поколении наблюдается независимое комбинирование генов разных аллельных пар и соответствующих им признаков.

Цитологическое объяснение независимого наследования

К независимому наследованию приводит поведение хромосом во время мейоза. Гены двух разных пар признаков находятся в негомологичных хромосомах. У гомозиготных особей образуется только один тип гамет, содержащих по одной из каждой пары негомологичных хромосом. В процессе оплодотворения диплоидный набор хромосом восстанавливается. Генотип гибридов первого поколения представлял собой следующее сочетание RrYy (или АаВв, чтобы проследить по иллюстрации).

Так как негомологичные хромосомы расходятся произвольно, то гибридные особи дают 4 типа гамет: Ав, АВ, аВ, ав. Попарное слияние этих типов гамет при оплодотворении даёт 16 возможных вариантов зигот.

Цитологические основы законов единообразия и незакисимого наследования признаков при дигибридном скрещивании

Гипотеза чистоты гамет

у гибридного организма гены не гибридизируются (не смешиваются), а находятся в чистом аллельном состоянии;
из аллельной пары в гамету попадает только один ген вследствие расхождения гомологичных хромосом или хроматид при мейозе.

Полигибридное скрещивание

Число пар генов и соответствующих им признаков, по которым организмы отличаются друг от друга, часто бывает больше двух. Анализ данных по большому количеству аллельных пар называют полигибридным скрещиванием.

При таком анализе приходится изучать большое количество генотипов и фенотипов. Но закономерности, которым подчиняется их наследование часто бывает таким же как при моно- и дигибридном скрещивании.

Когда соблюдается третий закон Менделя?

Законы Менделя носят статистический характер (выполняются на большом количестве особей) и являются универсальными, т. е. они присущи всем живым организмам. Для проявления третьего закона Менделя необходимо соблюдение ряда условий:

гены разных аллельных пар (неаллельные) должны находиться в разных парах (негомологичных) хромосом;
между генами не должно быть сцепления и взаимодействия, кроме полного доминирования;
должна быть равная вероятность образования гамет и зигот разного типа и равная вероятность выживания организмов с разными генотипами (не должно быть летальных генов).

В основе независимого наследования генов разных аллельных пар лежит генный уровень организации наследственного материала, заключающийся в том, что гены относительно независимы друг от друга.

Если неаллельные гены лежат в одной паре гомологичных хромосом, то запись будет выглядеть так

Отклонения от третьего закона Менделя

Отклонения от ожидаемого расщепления по законам Менделя вызывают летальные гены. Например, при скрещивании гетерозиготных каракульских овец расщепление в F₁ составляет 2:1 (вместо ожидаемого 3:1). Ягнята, гомозиготные по доминантной аллели серой окраски (W), нежизнеспособны и погибают из-за недоразвития рубца желудка.

У человека аналогично наследуется доминантный ген брахидактилии (короткие толстые пальцы). У гетерозигот наблюдается брахидактилия, а гомозиготы па этому гену погибают на ранних стадиях эмбриогенеза.

У человека имеется ген нормального гемоглобина и ген серповидно-клеточной анемии (HbS). Гетерозиготы по этим генам жизнеспособны, а гомозиготы по HbS погибают в раннем детском возрасте (гемоглобин S не способен связывать и переносить кислород).

Затруднения в интерпретации результатов скрещивания (отклонения от законов Менделя) может вызвать и явление плейотропии, когда один ген отвечает за проявление нескольких признаков. Так, у гомозиготных серых каракульских овец ген W детерминирует не только серую окраску шерсти, но и недоразвитие пищеварительной системы.

Задачи на дигибридное скрещивание с решением

У человека глухонемота наследуется как аутосомный рецессивный признак, а подагра – как доминантный признак. Оба гена лежат в разных парах хромосом. Определите вероятность рождения глухонемого ребёнка с предрасположенностью к подагре у глухонемой матери, не страдающей подагрой и у мужчины с нормальным слухом и речью, болеющего подагрой.

Рассуждение:

это прямая задача, так как из описания известны генотипы родителей, а узнать нужно генотипы и фенотипы потомков. Доминирование полное, признака 2, значит скрещивание дигибридное.
вводим буквенные обозначения доминантного и рецессивного признаков: глухонемота – а, норма по данному признаку – А, подагра доминантный признак – В, её отсутствие – в.
определяем генотипы родителей. Мать глухонемая, значит её набор аллелей однозначен – аа, она не страдает подагрой, у неё отсутствует доминантный аллель по этому признаку – вв. Генотип матери аавв. Отец может иметь несколько вариантов генотопов. Он не глухонемой, но может быть носителем, тогда либо Аа, либо АА. Он болен подагрой, но его второй аллеьный ген может быть нормальным: либо Вв, либо ВВ. Нужно рассмотреть несколько вариантов решения задачи с разными возможными генотипами отца: АаВв, АаВВ, ААВв и ААВВ. Жаль, что в задаче не сказано, что родители дигомозиготы.
составляем схемы скрещивания и определяем генотипы и фенотипы потомков.

Вариант 1.

P:	♀ аавв	♂ АаВв
G:	ав	АВ, Ав, аВ, ав

Генотип ребёнка с предрасположенностью к подагре при данном генотипе родителей – ааВв. Вероятность рождения таких детей составляет 25%, или ¼ часть.

Вариант 2.

P:	♀ аавв	♂ АаВВ
G:	ав	АВ, аВ
F₁:	АаВв, ааВв

Вероятность рождения глухонемых детей с предрасположенностью к подагре составляет 50%.

Вариант 3.

P:	♀ аавв	♂ ААВв
G:	ав	АВ, Ав
F:	АаВв, Аавв

Вариант 4.

P	♀ аавв	♂ ААВВ
G	ав	АВ
F	АаВв

У свиней чёрная окраска шерсти (А) доминирует над рыжей (а), а длинная щетина (В) над короткой (в). Гены не сцеплены. Какое потомство может быть получено при скрещивании чёрного с длинной щетиной дигетерозиготного самца с гомозиготной чёрной самкой с короткой шерстью. Определите генотипы родителей, потомства, фенотипы потомства и их соотношение.

Рассуждение:

Задача более однозначна, в ней чётко сказано, что самец дигетерозиготен, а самка гомозиготна.

Определяем генотипы родителей. Чёрный (А) самец с длинной шерстью (В) дигетерозиготен – АаВв. Чёрная (А) самка с короткой (в) шерстью гомозиготна – ААвв.
Определяем гаметы родителей.

Записываем схему скрещивания в решётку Пеннета. Так как у матери один тип гамет, строк нам хватит и 2.

Чёрный с длинной шерстью

Ответ: генотипы родителей: самка – Аавв, самец – АаВв, генотипы потомства: ААВв, ААвв, АаВв, Аавв; фенотипы потомства и их соотношение: 2 чёрных длинношерстных : 2 чёрных короткошерстных.

Известно, что карий цвет глаз (D) и тёмные волосы (С) – доминантные признаки. Кареглазый брюнет, гетерозиготный по обоим признакам женился на голубоглазой блондинке. Определите генотипы родителей, а также возможные генотипы и фенотипы детей этой пары.

Рассуждаем:

Задача на дигибридное скрещивание раз описывают два разных признака. Доминирование полное.

Решаем

Определяем генотипы родителей. Кареглазый брюнет гетерозиготный по обоим признаком – один вариант генотипа: DdCc, голубоглазая блондинка – также один вариант: ddcc.
Определяем типы их гамет.

Записываем скрещивание в решётку Пеннета и определяем фенотипы и генотипы возможных потомков.

Ответ: генотипы родителей: мать – ddcc, отец – DdCc; возможные генотипы детей – DdCc, Ddcc, ddCc, ddcc; возможные фенотипы детей – кареглазый брюнет, кареглазый блондин, голубоглазый брюнет, голубоглазый блондин в соотношении 1:1:1:1.

Вам будет интересно

При селекционной и экспериментальной работе часто бывает нужно определить генотип особи с доминантными признаками. При…

Моногибридное скрещивание – такое, при котором исследуют только два варианта одного признака, например, белую и…

Подумайте! Когда нужно начинать ориентироваться – до похода или тогда, когда уже заблудился? Какие способы…

Картографические проекции сегодня – это математические способы изображения всего земного эллипсоида или его части на…

Чтобы измерить расстояние по плану, карте или глобусу, нужно знать, что такое масштаб и уметь…

В этой статье кратко и понятно описываются три закона Менделя. Эти законы — основа всей генетики, создав их, Мендель фактически создал эту науку.

Здесь Вы найдёте определение каждого закона и узнаете немного нового о генетике и биологии в целом.

Перед началом чтения статьи стоит понимать, что генотип — это совокупность генов организма, а фенотип — его внешних признаков.

Кто такой Мендель и чем он занимался

Грегор Иоганн Мендель — известный австрийский биолог, родившийся в 1822 году в деревне Гинчице. Хорошо учился, но у семьи его были материальные трудности. Чтобы разобраться с ними, Иоганн Мендель в 1943 году решил стать монахом чешского монастыря в городе Брно и получил там имя Грегор.

Грегор Иоганн Мендель (1822 1884)

Позже изучал биологию в Венском университете, а затем решил преподавать физику и природоведение в Брно. Тогда же учёный заинтересовался ботаникой. Он проводил опыты по скрещиванию гороха. На основе результатов этих опытов учёный вывел три закона наследственности, которым и посвящена эта статья.

Первый закон Менделя — закон единообразия гибридов первого поколения

Рассмотрим опыт, проведённый Менделем. Он взял два вида гороха. Эти виды различали цветом цветков. У одного они были пурпурные, а у другого — белые.

Скрестив их, учёный увидел, что у всего потомства цветки пурпурные. А горох жёлтого и зелёного цвета дал полностью жёлтое потомство. Биолог повторял эксперимент ещё много раз, проверяя наследование разных признаков, однако результат всегда был один.

На основе этих опытов учёный вывел свой первый закон, вот его формулировка: все гибриды в первом поколении всегда наследуют лишь один признак от родителей.

Обозначим ген, отвечающий за пурпурные цветки, как A, а за белые— a. Генотип одного родителя — AA (пурпурные), а второго — aa (белые). От первого родителя будет унаследован ген A, а от второго — a. Значит, генотип потомства всегда будет Aa. Ген, обозначенный заглавной буквой, называется доминантным, а строчной — рецессивным.

Если в генотипе организма содержатся два доминантных или два рецессивных гена, то его называют гомозиготным, а организм, содержащий разные гены — гетерозиготным. Если организм гетерозиготен, то рецессивный ген, обозначаемый прописной буквой, подавляется более сильным доминантным, в результате проявляется признак, за который отвечает доминантный. Значит, горох с генотипом Aa будет обладать пурпурными цветками.

Скрещивание двух гетерозиготных организмов с разными признаками — это моногибридное скрещивание.

Кодоминирование и неполное доминирование

Бывает такое, что доминантный ген не может подавить рецессивный. И тогда в организме проявляются оба родительских признака.

Такое явление можно наблюдать на примере камелии. Если в генотипе этого растения один ген отвечает за красные лепестки, а другой — за белые, то половина лепестков камелии станут красными, а остальные — белыми.

Такое явление называют кодоминированием.

Неполное доминирование — похожее явление, при котором появляется третий признак, нечто среднее между тем, что было у родителей. Например, цветок ночная красавица с генотипом, содержащим и белые, и красные лепестки, окрашивается в розовый.

Второй закон Менделя — закон расщепления

Итак, мы помним, что при скрещивании двух гомозиготных организмов всё потомство примет лишь один признак. Но что, если взять из этого потомства два гетерозиготных организма и скрестить их? Будет ли потомство единообразным?

Вернёмся к гороху. Каждый родитель с равной вероятностью передаст либо ген A, либо ген a. Тогда потомство разделится следующим образом:

AA — пурпурные цветки (25%),
aa — белые цветки (25%),
Aa — пурпурные цветки (50%).

Видно, что организмов с пурпурными цветками в три раза больше. Это явление расщепления. В этом и заключается второй закон Грегора Менделя: при скрещивании гетерозиготных организмов потомство расщепляется в соотношении 3:1 по фенотипу и 1:2:1 по генотипу.

Впрочем, существуют так называемые летальные гены. При их наличии происходит отклонение от второго закона. Например, потомство жёлтых мышей расщепляется в соотношении 2:1.

То же происходит и с лисицами платинового цвета. Дело в том, что если в генотипе этих (и некоторых других) организмов оба гена доминантные, то они просто погибают. В результате доминантный ген может проявляться только если организм гетерозиотен.

Закон чистоты гамет и его цитологическое обоснование

Возьмём жёлтый горох и зелёный горох, ген жёлтого цвета — доминантный, а зелёного — рецессивный. В гибриде будут содержаться оба этих гена (хотя мы увидим лишь проявление доминантного).

Известно, что от родителя к потомству гены переносятся с помощью гамет. Гамета — это половая клетка. В генотипе гибрида имеется два гена, выходит, в каждой гамете — а их две — находилось по одному гену. Слившись, они образовали генотип гибрида.

Если во втором поколении проявился рецессивный признак, характерный одному из родительских организмов, значит, выполнялись следующие условия:

наследственные факторы гибридов не изменялись,
каждая гамета содержала в себе один ген.

Второй пункт — закон чистоты гамет. Конечно, гена не два, их больше. Существует понятие аллельных генов. Они отвечают за один и тот же признак. Зная это понятие, можно сформулировать закон так: в гамету проникает по одному, случайно выбранному, гену из аллели.

Цитологическая основа данного правила: клетки, в которых находятся содержащие пары аллелей хромосомы со всей генетической информацией, делятся и образуют клетки, в которых есть лишь по одной аллели — гаплоидные клетки. В данном случае это гаметы.

Третий закон Менделя — закон независимого наследования

Выполнение третьего закона возможно при дигибридном скрещивании, когда исследуется не один признак, а несколько. В случае с горохом это, например, цвет и гладкость семян.

Гены, отвечающие за цвет семян, обозначим как A (жёлтый) и a (зелёный), за гладкость — B (гладкие) и b (морщинистые). Попробуем провести дигибридное скрещивание организмов с разными признаками.

Первый закон не нарушается при таком скрещивании, то есть гибриды будут одинаковы и по генотипу (AaBb), и по фенотипу (с жёлтыми гладкими семенами).

Каким же будет расщепление во втором поколении? Чтобы это узнать, необходимо выяснить, какие гаметы могут выделить родительские организмы. Очевидно, это AB, Ab, aB и ab. После этого строится схема, называемая решёткой Пиннета.

По горизонтали перечисляются все гаметы, которые может выделить один организм, а по вертикали — другой. Внутри решётки записывается генотип организма, который появился бы при данных гаметах.

AB	Ab	aB	ab
AB	AABB	AABb	AaBB	AaBb
Ab	AABb	AAbb	AaBb	Aabb
aB	AaBB	AaBb	aaBB	aaBb
ab	AaBb	Aabb	aaBb	aabb

Если изучить таблицу, можно прийти к выводу, что расщепление гибридов второго поколения по фенотипу происходит в соотношении 9:3:3:1. Это понял и Мендель, проведя несколько экспериментов.

Помимо этого он также пришёл к выводу, что то, какой из генов одной аллели (Aa) попадёт в гамету, не зависит от другой аллели (Bb), то есть существует только независимое наследование признаков. Это и есть его третий закон, называемый законом независимого наследования.

Заключение

Три закона Менделя — основные генетические законы. Благодаря тому, что один человек решил поэкспериментировать с горохом, биология получила новый раздел — генетику.

С её помощью учёные со всего мира научились множеству вещей, начиная предотвращением болезней, заканчивая генной инженерией. Генетика — это один из самых интересных и перспективных разделов биологии.

Читайте также: