3 Ważne zasady dziedziczenia: sformułowane przez Mendla

Trzy ważne zasady dziedziczenia sformułowane przez Mendla to: (a) Zasada dominacji (b) Zasada segregacji lub Czystość gamet i (c) Zasada niezależnego asortymentu:

(A) Zasada (Prawo) dominacji:

Spośród dwóch kontrastujących czynników allelomorficznych tylko jeden wyraża się w osobniku. Czynnik, który się wyraża, nazywany jest dominującym, a drugi, który nie wykazał swojego działania, nazywany jest recesywnym. Kiedy homozygotyczne (prawdziwie hodowane) rośliny grochu wysokiego krzyżują się z homozygotycznymi roślinami karłowatymi (ryc. 5.7), rośliny pojawiły się w pierwszym pokoleniu synowskim są wysokie, chociaż otrzymały czynnik z rośliny karłowatej. Jednak ta recesywna, ukryta postać powróciła ponownie, niezmieniona w drugim pokoleniu synowskim.

To odkrycie Mendla nie pochwalało mieszania teorii dziedziczenia i potwierdziło pogląd o dziedzicznym dziedziczeniu postaci. Duński botanik Johanssen wprowadził pojęcie genu dla czynnika Mendla w 1909 roku.

Poniższe wnioski można wyciągnąć dla Prawa dominacji:

(i) Postacie są kontrolowane przez dyskretne jednostki zwane czynnikami.

(ii) Czynniki występują w parach.

(iii) W odmiennych parach czynników dominuje jeden członek pary (dominujący), drugi nie pojawia się (recesywny).

Wyjaśnienie pojęcia dominacji:

Gen odpowiada za pojawienie się określonej cechy. W diploidalnych organizmach gen jest reprezentowany przez parę alleli. Kiedy te dwa allele nie są identyczne, jeden z alleli różni się modyfikowanymi informacjami. Normalny allel utworzy normalny enzym. Zmieniony lub zmodyfikowany allel może tworzyć trzy typy enzymów tj

(i) Normalny enzym.

(ii) Niefunkcjonalny enzym.

(iii) Brak enzymu.

Enzym zawsze jest potrzebny do tworzenia substratu, powiedzmy "S".

W przypadku gdy (i) zmodyfikowany allel jest prawie podobny do normalnego allelu i tworzy ten sam enzym i daje taką samą cechę fenotypową, tj. Prowadzi do tworzenia substratu "S". Ale w przypadku (ii) i (iii), gdzie allel tworzy niefunkcjonalny enzym lub nie ma enzymu, cecha fenotypowa będzie zależeć od funkcjonowania niezmodyfikowanego allelu. Funkcjonujący lub niemodyfikowany allel będzie tworzył pierwotną normalną cechę fenotypową (z powodu dominującego allelu), a zmodyfikowany allel będzie znany jako allel recesywny.

Znaczenie prawa dominacji:

Zjawisko dominacji ma praktyczne znaczenie, ponieważ szkodliwe recesywne postacie pozostają ukryte przez normalnie dominujące postacie w hybrydach. U ludzi postać idiotyzmu, cukrzycy i hemofilii są postaciami recesywnymi.

Tabela 5.7. Dominacja w siedmiu parach cech w groszku ogrodowym.

(B) Zasada (Prawo) Segregacji (Czystość Gamet):

Prawo segregacji stwierdza, że ​​gdy para czynników kontrastujących lub allelomorfów lub genów jest połączona w hybrydę (heterozygota), czynniki te nie mieszają się lub mieszają, ale po prostu łączą się i pozostają razem i oddzielają się w momencie tworzenia się gamet . Aby zrozumieć ideę prawa segregacji, bierze się krzyż monohybrydowy.

Na przykład, monohybrydowe skrzyżowanie rośliny grochu niosącej kwiaty osiowe (AA) i kwiaty zakończone roślinnością grochu (aa). Jeżeli dwie czyste odmiany skrzyżowane są razem, w pierwszym generacji synów (F ₁ ), wytwarza się heterozygotę lub hybrydę z genotypem Aa. Rośliny pojawiają się z osiowymi kwiatami. W pokoleniu F ₂ obie odmiany występują w stosunku 3: 1, tj. Trzy rośliny z kwiatami osiowymi i jedna roślina z kwiatami końcowymi (ryc. 5.9).

W hybrydzie (F ₁ ) dwa rodzaje gamet męskich i żeńskich tworzą się w równej ilości. W momencie separacji czynniki te są losowo łączone w pary w momencie zapłodnienia i przenoszone na potomstwo. W czystych postaciach homozygotycznych, gdy oba czynniki są podobne, powstaje tylko jeden typ gamet. Dlatego też prawo segregacji można również zdefiniować, ponieważ pary alleli oddzielają się lub segregują podczas tworzenia się gamet, a stan parzysty zostaje przywrócony

Tabela 5.8. Różnice między allelem dominującym a recesywnym / allelem cechowym.

przez losowe połączenie gamet podczas zapłodnienia. Monohybrydowy krzyż pomiędzy gładkimi i pomarszczonymi zaszczepionymi postaciami jest przedstawiony na ryc. 5.9. Schemat wizualny nazywa się Punnet square = (Checker board), który został użyty po raz pierwszy przez angielskiego genetyka RC Punnet.

Współczynnik Mendla 1: 2: 1 wyjaśniony prawdopodobieństwem:

Prostsze problemy z genetyką są dokładnie takie same jak w przypadku obliczania oczekiwanych rezultatów rzucania dwiema monetami lub rzucania dwiema kośćmi i liczenia parzystego i nieparzystego. Nic nowego nie jest dodawane, z wyjątkiem tego, że używamy gamet zamiast pensów lub kostek i otrzymujemy zygoty zamiast kombinacji pensów lub kostek.

Zgodnie z hipotezą Mendla, gametami są połączone reguły losowości z pewnymi stałymi prawdopodobieństwami. Wspólne doświadczenie pokazało, że im większa liczba prób, tym bardziej jednorodne są wyniki.

Jeśli rzuci się pół tuzina monet, nie jest to szczególnie mało prawdopodobne, aby wszystkie z nich wymyśliły sobie głowy, ale jeśli rzucano duże liczby, to prawie pewne jest, że zarówno głowy, jak i ogony byłyby w przybliżeniu równych proporcjach. To samo dotyczy częstotliwości klasy Mendelian.

Gdy spodziewany jest stosunek 3/4 do 1/4 w grupie pół tuzina zwierząt, prawie wszystko może się zdarzyć i ma to miejsce w praktyce. Z drugiej strony przy dużej liczbie potomstwa liczby stają się coraz bardziej przewidywalne. Jednym z powodów sukcesu Mendla było to, że używał on dużej liczby roślin doświadczalnych, a więc uzyskał łatwo rozpoznawalne wskaźniki.

Omówmy stosunek Mendeliana 1: 2: 1 wyjaśniony przez teorię prawdopodobieństwa. Tutaj hybrydowy F ₁ jest heterozygotą, to znaczy, że oboje rodzice są heterozygotyczni, tj. Aa. Zaczynamy od rozdzielenia alleli w gametach. Potomstwo F ₁ na samozapylenie otrzymuje A lub czynnik od męskiej gamet. Podobnie A lub czynnik z żeńskiej gamet podczas nawożenia. Zatem prawdopodobieństwo posiadania A i a z gamet zarówno męskich, jak i żeńskich wynosi 1/2.

Cztery możliwe kombinacje genotypów to (ryc. 5.11) = AA, Aa, Aa i aa.

tj. A z gamet męskiej, A z gamet kobiety = AA

A z gamet męskiej, z żeńskiej gamete = Aa

a z gamet męskiej, A z gamet kobiety = aA

a od męskiej gamet, od żeńskiej gamete = aa

Stosując zasadę mnożenia iloczynem indywidualnych prawdopodobieństw w generacji F ₂ byłoby:

Z powyższych obliczeń widać, że hybryda Aa występuje w stosunku 1/4 i 1/4. Suma osobnego prawdopodobieństwa wynosi 1/4 + 1/4 = 1/2.

Zatem stosunek F ₂ wynosi 1/4: 1/2: 1/4, który jest równy 1: 2: 1 (jeden czysty dominujący: dwa hybrydowe dominujące i jeden czysty recesywny).

Korzystając z reguł prawdopodobieństwa, Mendel był w stanie wyciągnąć wnioski.

Możemy podsumować je w następujący sposób:

1. W przypadku każdej cechy dziedzicznej roślina ma dwa geny (allele), które mogą być jednakowe lub różne.

2. Istnieją określone elementy lub czynniki lub geny decydujące o dziedziczeniu cech.

Gameta rodzica Aa: 1/2 A + 1/2 a

Gamet drugiego rodzica Aa: 1/2 A + 1/2 a

1 / 4AA + 1/4 Aa

+1/4 Aa +1/4 aa

1/4 AA + 1/2 Aa + 1/4 aa

Ryc. 5.11. Określenie oczekiwanych genotypów u potomstwa, gdy rodzice są heterozygotyczni pod względem tej samej cechy. W odniesieniu do tej cechy, każdy rodzic wytwarza tylko dwa rodzaje gamet. Symbole (A i a) dla gamet są umieszczone wzdłuż dwóch boków "planszy kontrolnej", a wskazana kombinacja jest tworzona dla każdego kwadratu na planszy. Wyniki: 1/4 AA, 2/2 Aa i 1/4 aa.

3. Gdy dwa allele są różne, jeden zostanie wyrażony (dominujący), a drugi pozostanie ukryty (recesywny).

4. Allele, niezmienione z natury, są podzielone na gamety, a każda z nich przenosi tylko jeden allel z każdej pary (prawo segregacji Mendla), dlatego też gameta jest czysta dla cech.

5. Dwa czynniki pary występują z jednakową częstością w gametach męskich lub żeńskich.

6. Podczas nawożenia dochodzi do losowego łączenia gamet męskich i żeńskich, co powoduje przewidywalny stosunek cech alternatywnych u potomstwa.

Krzyż testowy:

Generację F ₁ można również skrzyżować z jednym z dwóch rodziców, od których pochodzi. Taki krzyż osobnika F ₁ z którymkolwiek z dwóch rodziców jest nazywany krzyżem wstecznym. W takich krzyŜach zwrotnych, gdy F ₁ jest ponownie krzyżowany z dominującym rodzicem, nie otrzymuje się recesywnych osobników w potomstwie. Tutaj wszystkie potomstwo F2 ma charakter dominujący.

Z drugiej strony, gdy mieszańce F ₁ są skrzyżowane z recesywnym rodzicem, osobniki z obydwoma fenotypami występują w równych proporcjach. Oba rodzaje krzyży stanowią krzyż powrotny, drugi krzyż testowy (ryc. 5.12 B).

Krzyż testowy definiuje się zatem jako skrzyżowanie heterozygotycznej hybrydy F z recesywnym homozygotycznym rodzicem. W monohybrydowym krzyżu testowym, jednak 50 procent są wysokie, a pozostałe 50 procent są karzeł, gdy badane jest dziedzictwo wzrostu w grochu. Jest to stosunek równy 1: 1 (ryc. 5.12 B).

Rys. 5.13. Genetyka krzyżówki między F, potomstwem i dominującym rodzicem.

Krzyż testowy jest zatem zdefiniowany jako skrzyżowanie hybrydy heterozygotycznej F ₁ i recesywnego homozygotycznego rodzica. W monohybrydowym krzyżu testowym, jednak 50 procent są wysokie, a pozostałe 50 procent są karzeł, gdy badane jest dziedzictwo wzrostu w grochu. Jest to stosunek równy 1: 1 (ryc. 5.12 B).

Jednakże krzyżówka pomiędzy wysokimi hybrydami F ₁ i homozygotycznymi roślinami grochu wysokiego wytwarza wszystkie wysokie potomstwa. Ale tylko połowa z nich jest homozygotyczna. Pozostała połowa jest heterozygotyczna wysoka (ryc. 5.12 A)

(C) Zasada (Prawo) Niezależnego Asortymentu:

Prawo stanowi, że geny różnych postaci zlokalizowane w różnych parach chromosomów są niezależne od siebie w swojej segregacji podczas formowania gamet (mejozy). Zasada niezależnego asortymentu może być również zdefiniowana jako "Jeśli weźmiemy pod uwagę dziedzictwo dwóch lub więcej genów naraz, ich rozmieszczenie w gametach i potomkach kolejnych pokoleń jest niezależne od siebie."

Stwierdza to, że różne czynniki lub allelomorficzne pary w gametach i zygotach odpowiadają i segregują niezależnie od siebie. Po rozpatrzeniu pary postaci pojedynczo, Mendel rozpoczął eksperymenty z dwiema parami postaci jednocześnie, uzyskując w ten sposób stosunek dwuhybrydowy.

Mendel przeszedł odmianę o okrągłych i żółtych (liścieniach) nasionach, z których jedno miało pomarszczone i zielone (liścienie) nasiona. Zgodnie z konwencją notacji byłyby to RRYY dla okrągłych i żółtych i rude dla pomarszczonych i zielonych.

Podczas gametogenezy roślina RRYY będzie wytwarzać gametę z allelami RY, a rryy będzie wytwarzać gametę z żyłkami równoległymi, które po zapłodnieniu doprowadzą do hybrydowej rośliny z allelami RrYy. Ta roślina będzie produkować żółte i okrągłe nasiona, ponieważ R dominuje r, a Y dominuje w allelach. Dla generacji F wytwarzane są cztery typy gamet, tj. RY, Ry, rY, ry (ryc. 5.15).

Zatem cztery typy alleli są dobrane niezależnie w czterech rodzajach gamet. Te gamety zapłodnienia wytwarzają szesnaście roślin w generacji F _2, dając stosunek 9: 3: 3: 1.

Na powyższy krzyż Mendel otrzymał 556 F ₂ nasion następujących rodzajów:

(za) 315 okrągłych żółtych nasion

(b) 108 okrągłych zielonych nasion

(do) 101 pomarszczonych żółtych nasion

(re) 32 pomarszczone zielone nasiona.

Pod względem proporcji liczby te są bardzo zbliżone do stosunku 9: 3: 3: 1, co dla 556 osób stanowiłoby idealnie 312, 75: 104, 25: 104, 25: 34, 75.

Tabela 5.9. Względne proporcje czterech kombinacji w krzyżu dihybrydowym uzyskanym z krzyżów monohybrydowych:

Tabela 5.10. Segregacja dla koloru nasion w różnych klasach kształtu nasion:

Prawdopodobieństwo genotypów i fenotypów F ₂ krzyża hybrydowego W stosunku 9: 3: 3: 1 możemy analizować je dla pojedynczego znaku osobno (tabele 5.9 i 5.10).

Tabela 5.11. Segregacja dla kształtu nasion między różnymi klasami nasion:

Ponieważ prawdopodobieństwo przejścia monohybrydowego wynosi 1/4: 2/4: 1/4, genotypy runowe generacji F2 dla dwóch genów są produktami trzech genotypów dla każdego genu, jak pokazano poniżej.

Na przykład w RrYy x RrYy, wykonujemy R krzyż pierwszy i ignorujemy Y. Potem robimy krzyż Y i ignorujemy R.

Wynik krzyża R ignorującego Y:

Gameta rodzica rr: 1/1 r

Gamety rodzica RR: 1/1 R

1/1 Rr

Wynik krzyża Y ignorującego litery R:

Gamety rodzica yy: 1/1 y

Gamety rodzica RR: 1/1 Y

1/1 Yy

Dla krzyża R mamy Rr x Rr.

Daje to następujące wyniki:

1/4 RR + 2/4 Rr + 1/4 rr

Dla krzyża Y mamy Yy x Yy.

Daje to następujące wyniki:

1 / 4YY + 2 / 4Yy + l / 4yy

F ₂ fenotypy:

Prawdopodobieństwa występowania fenotypów F _{2 w} diodzie hybrydyzacyjnej F _{1 są} wynikiem prawdopodobieństwa wyodrębnionych pojedynczych fenotypów monohybrydowych F _1, tj. 3/4: 1/4. Te proporcje 9: 3: 3: 1 dla par cech są niezależne od siebie i kombinacje rosną zgodnie z oczekiwaniami w zależności od przypadku.

Krzyż Trihybrid:

Mendel próbował także dziedziczyć trzy pary kontrastujących postaci, tj. Krzyż trihybrydowy.

Krzyżował rośliny grochu posiadające wysoką łodygę, żółty kolor nasion i okrągły kształt nasion (TTYYRR) z roślinami mającymi łodygi karłowate, kolor zielony i nasiona pomarszczonych nasion (ttyrr). Pokolenie F ₁ miało genotyp TtYyRr o fenotypie wysokiej żółtej rundy.

W pokoleniu F ₂ stosunek trihybrydowy był następujący:

1. Wysoka żółta runda: 27

2. Wysoki żółty pomarszczony: 9

3. Wysoka zielona runda: 9

4. Żółta kula karłowata: 9

5. Wysoki zielony pomarszczony: 3

6. Żółć pomarszczona: 3

7. Okrągły zielony okrąg: 3

8. Pomarszczony karzeł: 1

Tak więc stosunek fenotypowy wynosił 27: 9: 9: 9: 3: 3: 3: 1. Krzyż Trihybrid w zasadzie reprezentuje kombinację trzech monohybrydowych krzyży.