Segregarea trăsăturilor după genotip și fenotip în încrucișările dihibride. Segregarea trăsăturilor după genotip și fenotip în timpul încrucișării dihibride Ce este genotip și fenotip
Încrucișarea monohibridă este o încrucișare, care se caracterizează prin diferența dintre formele parentale unele de altele, în funcție de perechea existentă de trăsături alternative, contrastante. Un semn este orice trăsătură a unui organism, orice proprietate sau calitate prin care este posibil să se distingă indivizii. La plante, o astfel de proprietate este, de exemplu, forma corolei (asimetrice sau simetrică), culoarea acesteia (albă sau violetă), etc. Caracteristicile includ și rata de maturare (maturare târzie sau coacere timpurie), precum și ca rezistenţă sau susceptibilitate la anumite boli .
Toate proprietățile din agregat, începând cu cele externe și terminând cu anumite caracteristici în funcționarea sau structura celulelor, organelor, țesuturilor, se numesc fenotip. Acest concept poate fi folosit și în legătură cu unul dintre semnele alternative disponibile.
Manifestarea proprietăților și trăsăturilor se realizează sub controlul factorilor ereditari existenți - cu alte cuvinte, gene. Împreună, genele formează genotipul.
Încrucișarea monohibridă după Mendel este reprezentată de încrucișarea mazărelor. În același timp, există proprietăți alternative destul de bine marcate, cum ar fi culoarea albă, verde și galbenă a fasolei imature, suprafața încrețită și netedă a semințelor și altele.
Efectuând încrucișarea monohibridă, G. Mendel, un botanist austriac al secolului al XI-lea, a aflat că în prima generație (F1) toate plantele hibride aveau flori violete, în timp ce culoarea albă nu apărea. Așa că a fost crescut primul despre uniformitatea probelor din prima generație. În plus, omul de știință a descoperit că, în prima generație, toate probele erau omogene în toate cele șapte caracteristici pe care le-a studiat.
Astfel, încrucișarea monohibridă implică pentru indivizii din prima generație prezența unor trăsături alternative ale unui singur părinte, în timp ce proprietățile celuilalt părinte par să dispară. G. Mendel a numit predominanța proprietăților dominanță, iar semnele în sine - dominante. Omul de știință a numit calitățile care nu par recesive.
Efectuând încrucișări monohibride, G. Mendel a supus autopolenizării hibrizii cultivați din prima generație. Omul de știință a semănat din nou semințele formate în ele. Drept urmare, a primit hibrizii următoare, a doua generație (F2). În probele obținute, împărțirea în funcție de caracteristicile alternative a fost observată într-un raport aproximativ de 3:1. Cu alte cuvinte, trei sferturi dintre indivizii din a doua generație au fost dominanti și un sfert au fost recesivi. În urma acestor experimente, G. Mendel a concluzionat că trăsătura recesivă din probe a fost suprimată, dar nu a dispărut, apărând în a doua generație. Această generalizare se numește „Legea divizării” (a doua lege a lui Mendel).
Omul de știință a efectuat încrucișări monohibride suplimentare pentru a determina cum va avea loc moștenirea în a treia, a patra și următoarea generație. El a crescut exemplare folosind autopolenizare. În urma experimentelor, s-a constatat că plantele ale căror trăsături sunt recesive (florile albe, de exemplu), în generațiile ulterioare reproduc urmași doar cu aceste proprietăți (recesive).
Plantele din a doua generație s-au comportat oarecum diferit, ale căror proprietăți au fost numite dominante de G. Mendel (posesoare, de exemplu, de flori violete). Printre aceste mostre, omul de știință, analizând descendenții, a identificat două grupuri care au diferențe externe absolute pentru fiecare trăsătură specifică.
Pentru indivizii care diferă în două caracteristici, sarcinile sunt, prin definiție, relativ simple, iar în soluționarea lor se aplică legile lui Mendel.
Una dintre trăsăturile metodei lui Mendel a fost că a folosit linii pure pentru experimente, adică plante în urma cărora, în timpul autopolenizării, nu a existat diversitate în trăsătura studiată. (În fiecare dintre liniile pure s-a păstrat un set omogen de gene). O altă trăsătură importantă a metodei hibridologice a fost că G. Mendel a observat moștenirea trăsăturilor alternative (se exclud reciproc, contrastante). De exemplu, plantele sunt joase și înalte; florile sunt albe și violete; forma semințelor este netedă și încrețită etc. Nu mai puțin decât caracteristică importantă metoda - o relatare cantitativă precisă a fiecărei perechi de trăsături alternative într-un număr de generații. Prelucrarea matematică a datelor experimentale i-a permis lui G. Mendel să stabilească modele cantitative în transferul caracteristicilor studiate. A fost foarte semnificativ faptul că G. Mendel în experimentele sale a urmat o cale analitică: el a observat moștenirea diverselor trăsături nu imediat în agregat, ci doar o pereche de trăsături alternative.
Metoda hibridologică stă la baza geneticii moderne.
Uniformitatea primei generații. regula dominanței. G. Mendel a efectuat experimente cu mazărea - o plantă autopolenabilă. El a ales pentru experiment două plante care diferă într-o singură caracteristică: semințele unui soi de mazăre erau galbene, iar cealaltă verde. Deoarece mazărea are tendința de a se autopoleniza, nu există o variabilitate în culoarea semințelor într-un soi. Având în vedere această proprietate, G. Mendel a polenizat artificial această plantă prin încrucișarea soiurilor care diferă prin culoarea semințelor. Indiferent de soiul căruia i-au aparținut plantele-mamă, semințele hibride din prima generație (Fi) s-au dovedit a fi doar galbene. În consecință, la hibrizi apare o singură trăsătură, trăsătura celuilalt părinte pare să dispară. G. Mendel a numit o astfel de predominanță a unei trăsături a unuia dintre părinți dominație, iar trăsăturile corespunzătoare sunt dominante. El a numit trăsăturile care nu au apărut la hibrizii din prima generație recesive.În experimentele cu mazăre, trăsătura de culoare galbenă a semințelor a dominat peste culoarea verde. Astfel, G. Mendel a descoperit uniformitatea culorii la hibrizii din prima generatie, i.e. toate semințele hibride au avut aceeași culoare. În experimentele în care soiurile de încrucișare diferă în alte trăsături, s-au obținut aceleași rezultate: uniformitatea primei generații și dominația unei trăsături asupra alteia.
Segregarea trăsăturilor la hibrizii din a doua generație. Din semințe hibride de mazăre, G. Mendel a cultivat plante care, prin autopolenizare, au produs semințe de a doua generație. Printre acestea se numărau nu numai semințe galbene, ci și verzi. În total, în a doua generație, a primit 6022 semințe galbene și 2001 verzi, adică. 3/4 dintre hibrizi au fost galbeni și 1/4 au fost verzi. În consecință, raportul dintre numărul descendenților din a doua generație cu o trăsătură dominantă și numărul de descendenți cu o trăsătură recesivă s-a dovedit a fi aproape de 3:1. . El a numit acest fenomen divizarea caracteristicilor. G. Mendel nu s-a simțit jenat că proporțiile de descendenți descoperite de el s-au abătut ușor de la raportul de 3:1. Mai departe, studiind natura statistică a legilor moștenirii, ne vom convinge de corectitudinea lui Mendel.
Rezultate similare în a doua generație au fost date de numeroase experimente privind analiza genetică a altor perechi de trăsături. Pe baza rezultatelor obținute, G. Mendel a formulat prima lege – legea divizării. La descendenții obținuți din încrucișarea hibrizilor din prima generație se observă fenomenul de scindare: un sfert dintre indivizii din hibrizii din a doua generație au o trăsătură recesivă, trei sferturi au o trăsătură dominantă.
Analizând cruce. Cu o dominație completă între indivizii cu trăsături dominante, este imposibil să distingem homozigoții de heterozigoți, iar acest lucru devine adesea necesar (de exemplu, pentru a determina dacă un anumit individ este de rasă pură sau hibrid). În acest scop, se efectuează o încrucișare de analiză, în care individul studiat cu trăsături dominante este încrucișat cu unul homozigot recesiv. Dacă descendenții dintr-o astfel de încrucișare se dovedesc a fi omogen, atunci individul este homozigot (genotipul său este AA). Dacă la descendenți există 50% dintre indivizi cu trăsături dominante, iar 50% cu cele recesive, atunci individul este heterozigot.
Natura intermediară a moștenirii. Uneori hibrizii Fi nu au dominație completă, caracterele lor sunt intermediare (Aa). Acest model de moștenire se numește dominanță intermediară sau incompletă.
Regula pentru puritatea gameților, stabilită de Mendel, a demonstrat pentru prima dată proprietatea discretității unei gene, incompatibilitatea alelelor între ele și a altor gene. Mendel a arătat pentru prima dată că factorii ereditari din gameții hibridului din prima generație rămân exact aceiași ca și la părinți. Nu se amestecă, nu suferă modificări după ce sunt împreună într-un organism hibrid.
ÎNTREBARE 2. OBIECTIV.
BILET#20
INTREBAREA 1.
Cruce dihibridă. După ce a stabilit modelele de moștenire a unei trăsături (încrucișarea monohibridă), Mendel a început să studieze moștenirea trăsăturilor pentru care sunt responsabile două perechi de gene alelice. O încrucișare la care participă două perechi. alelele se numesc cruce dihibridă. Mendel a efectuat o încrucișare dihibridă, în care părinții homozigoți diferă unul de celălalt în două moduri: culoarea semințelor (galben și verde) și forma semințelor (netedă și încrețită). Apariția indivizilor cu semințe galbene netede indică dominanța acestor trăsături și manifestarea regulii de uniformitate la hibrizii Fi. În timpul formării gameților la indivizii Fi, sunt posibile patru combinații de două perechi de alele. Alelele unei gene ajung întotdeauna în gameți diferiți. Divergența unei perechi de gene nu afectează divergența genelor celeilalte perechi.
Dacă în meioză cromozomul cu gena A s-a mutat la un pol, atunci la același pol, adică. în același gamet, poate obține un cromozom atât cu gena B, cât și cu gena b. Prin urmare, cu aceeași probabilitate, gena A poate fi în același gamet atât cu gena B, cât și cu gena B. Ambele evenimente sunt la fel de probabile. Prin urmare, câți gameți AB vor fi, același număr de gameți AB. Același raționament este valabil și pentru gena a, adică. numărul de gameți ab este întotdeauna egal cu numărul de gameți ab. Ca rezultat al distribuției independente a cromozomilor în meioză, hibridul formează patru tipuri de gameți: AB, AB, AB și AB în cantități egale. Acest fenomen a fost stabilit de G. Mendel și numit legea divizării independente sau a doua lege a lui Mendel. Se formulează după cum urmează: scindarea pentru fiecare pereche de gene are loc independent de alte perechi de gene.
zăbrele Punnett. Împărțirea independentă poate fi reprezentată ca un tabel. Numele geneticianului care a propus primul acest tabel se numește zăbrele Punnett. Deoarece patru tipuri de gameți se formează în încrucișarea dihibridă în timpul moștenirii independente, numărul de tipuri de zigoți formate prin fuziunea aleatorie a acestor gameți este de 4x4, adică. 16. Exact atâtea celule în rețeaua Punnett. Datorită dominanței lui A asupra a și B peste b, genotipurile diferite au același fenotip. Prin urmare, numărul de fenotipuri este de doar patru. De exemplu, în 9 celule ale rețelei Punnett din 16 combinații posibile există combinații care au același fenotip - semințe galbene netede. Genotipurile care determină acest fenotip sunt: 1AABB: 2AAB: 2AaBB: 4AaB,
Numărul de genotipuri diferite formate în timpul încrucișării dihibride este 9. Numărul de fenotipuri în Fa cu dominație completă este de 4. Prin urmare, o încrucișare dihibridă este două încrucișări monohibride care rulează independent, ale căror rezultate par să se suprapună. Spre deosebire de prima lege, care este întotdeauna valabilă, a doua lege se aplică numai cazurilor de moștenire independentă, când genele studiate sunt localizate în diferite perechi de cromozomi omologi.
Întrebarea 1. Credeți că traversarea dihibridă se găsește adesea în natură?
G. Mendel a analizat moștenirea a două, trei sau mai multe perechi de trăsături la mazăre. Hibrizii care se obțin din încrucișarea organismelor care diferă în două perechi de trăsături alternative se numesc dihibrizi, trei perechi se numesc trihibrizi etc.
Pentru încrucișările dihibride, Mendel a folosit plante de mazăre homozigote care diferă ca culoare și tipul suprafeței semințelor: planta mamă avea semințe galbene și netede; ambele trăsături erau dominante. Planta paternă avea semințe verzi și încrețite; ambele trăsături erau recesive. Dacă notăm alelele dominante și recesive care determină culoarea seminței, respectiv, prin literele A și a, iar alelele care determină forma suprafeței seminței, cu literele B și B, atunci genotipurile de formele parentale homozigote vor arăta astfel: planta mamă AABB și planta paternă aabb. În primul caz, gameții vor purta alelele A și B (AB), în al doilea - a și b (ab). Fuziunea a doi astfel de gameți va avea ca rezultat un zigot Aabb dihibrid. Conform fenotipului, astfel de plante cu dominație completă vor avea două trăsături dominante: semințele lor vor fi galbene și netede.
De fapt, în natură, organismele diferă unele de altele în multe perechi de trăsături alternative. În natură, nimeni nu selectează caracteristici pentru analiză. Și este incorect să vorbim despre cât de des are loc traversarea dihibridă în natură.
Întrebarea 2. Câte tipuri de gameți se formează la hibrizii de prima generație în timpul încrucișării dihibride?
La încrucișarea hibrizilor din prima generație în timpul încrucișării dihibride, fiecare dintre părinți produce patru soiuri de gameți. Acest lucru se datorează faptului că genele responsabile pentru aceste trăsături sunt localizate pe diferite perechi de cromozomi omologi. În meioză, fiecare gamet primește un cromozom de la o pereche. Cromozomii (și, prin urmare, genele) pot fi combinați în diferite combinații. Două perechi de cromozomi dau patru variante de combinații de gene: AB, AB, aB, av. Pentru încrucișările dihibride, Mendel a folosit plante de mazăre homozigote care diferă ca culoare și tipul suprafeței semințelor: planta mamă avea semințe galbene și netede; ambele trăsături erau dominante. Planta paternă avea semințe verzi și încrețite; ambele trăsături erau recesive. Dacă notăm alelele dominante și recesive care determină culoarea seminței, respectiv, prin literele A și a, iar alelele care determină forma suprafeței seminței, cu literele B și b, atunci genotipurile de formele parentale homozigote vor arăta astfel: planta mamă AABB și planta paternă aabb. În primul caz, gameții vor purta alelele A și B (AB), în al doilea - a și b (ab). Fuziunea a doi astfel de gameți va avea ca rezultat un zigot AaBb dihibrid. Conform fenotipului, astfel de plante cu dominație completă vor avea două trăsături dominante: semințele lor vor fi galbene și netede. Pentru a afla câte varietăți de gameți formează un astfel de dihibrid, Mendel a efectuat o analiză încrucișată: a încrucișat plante hibride F 1 cu plante homozigote pentru două trăsături recesive (adică având semințe verzi și netede; genotip aabb). La urmași s-au obținut 4 clase de semințe într-un raport apropiat de 1:1:1:1:55 galben neted (AaBb); 51 verde neted (aaBb); 49 galben șifonate (Aabb) și 53 verzi șifonate (aabb). Astfel, Mendel a arătat că dihibridul formează 4 varietăți de gameți în proporție egală și este heterozigot pentru ambele perechi alelice.
