Моногибридное скрещивание полное доминирование Урок 2

Моно- и дигибридное скрещивание. Законы Менделя

Создателем современной генетики считается австрийский биолог, ботаник и монах Грегор Мендель. Свои исследования Г. Мендель проводил на горохе. Ученый использовал гибридологический метод. Вы, наверное, сталкивались с понятием «гибрид», его часто указывают на упаковках семян. Гибрид – потомство, полученное в результате скрещивания особей, отличных по одному или нескольким признакам. На рынке можно встретить инжирный персик, а в животноводстве – мула (гибрид лошади и осла). Самцы мула стерильны и потомства не приносят.

Вернемся к Грегору Менделю и гороху. Как говорилось ранее, он использовал в своих опытах горох, но не любой, а только чистые линии – группы организмов, имеющих некоторые признаки, которые полностью передаются потомству в силу генетической однородности всех особей. В качестве такого признака был выбран цвет горошин: одна линия была только зеленая во всех поколениях, а друга – желтая.

Таким образом Мендель скрещивал разные родительские особи гороха и далее подсчитывал результаты по некоторым признакам: количество гороха с желтой/зеленой кожурой, гладкие горошины и морщинистые, карликовое растение/нормальное/высокое и так далее. Ученый использовал 22 чистых линии и около 10.000 растений бобового.

Моногибридное скрещивание

Такое скрещивание было выбрано первым для опытов. Моногибридное скрещивание – скрещивание особей, отличающихся друг от друга лишь одним признаком. Ген, в котором заключена информация об этом одном из признаков называется аллельным геном или аллелью.

В зависимости от комбинации генов в паре, организм может быть гомозиготным или гетерозиготным. В первом случае оба гена несут одну разновидность признака, во втором – две разные. Гомозиготами будут являться горох, оба аллели которого несут окраску только желтого или только зеленого цвета. Гетерозиготами – те, у которых один ген несет желтый цвет, а другой – зеленый.

Есть доминантные и рецессивные гены. Первые преобладают, вторые – подавляются. Посмотрим на схему моногибридного скрещивания выше и разберемся в некоторых правилах записи.

Здесь мы видим 2 признака: цвет и текстуру кожуры. Разные типы признаков обозначаются разными буквами. Например, желтый – А, зеленый – В. Доминантные признаки записываются заглавными буквами, а рецессивные – строчными. Один ген аллели – одна буква.

Исходя из этого, монозиготы могут быть либо аа (рецессивная гомозигота), либо АА (доминантная монозигота).

Запись начинается с родителей, в задачах пишется «Р:» и перечисляются предки. Между ними ставится знак скрещивания «х».

Следующей строкой идут гаметы, обозначаются «G:» и перечисляются гаметы каждого из родителей.

Затем пишется потомство. Если это первое поколение, то «F₁», если дальше, то цифра соответствует очередности. Здесь должны быть все версии потомков. Так как при скрещивании монозигот у нас были только гаметы А и а, то вариант всего один: Аа. Это гетерозигота. Так как по условию желтый цвет доминирует над зеленым, то горошины будут желтыми.

Законы Менделя

В результате такого скрещивания Мендель открыл закон единообразия гибридов первого поколения. Он гласит: при скрещивании двух гомозиготных организмов, отличающихся друг от друга только по одному признаку, все гибриды первого поколения будут иметь признак одного из родителей, и поколение по этому признаку будет единообразно.

Далее Мендель продолжил изучать потомство гороха, теперь он скрестил то самое единообразное поколение.

Так Мендель вывел закон расщепления. Из него следует, что при скрещивании потомков первого поколения, во втором снова появляются особи с рецессивным признаком, эти особи составляют 1: 4 часть от всего числа потомков второго поколения.

Фенотип – внешнее проявление признака.

Исходя из этого же скрещивания, Мендель вывел еще один закон. Закон чистоты гамет: при образовании гамет в каждую пару попадает только один из двух «элементов наследственности», отвечающих за данный признак. На эту мысль его натолкнуло именно появление одной части зеленых горошин. Мендель сделал выводы о том, что гены из пары не пропадают бесследно, а передаются в следующее поколение.

Ранее мы говорили о том, что доминирующий признак подавляет рецессивный. Если у гороха генотип Аа, где доминирующий цвет желтый, то горошины будут этого цвета. Однако, все не всегда так однозначно.

Если скрестить пурпурные и белые цветы ночной красавицы, то гетерозиготное потомство приобретет отличный от родителей цвет: розовый. По закону неполного доминирования при скрещивании доминантной и рецессивной гомозигот, все особи в потомстве проявят либо признаки родителей, либо промежуточный признак.

Если скрещиваются организмы, отличающиеся друг от друга не по одному признаку (моногибридное), а по двум, то скрещивание называется дигибридным.

Для своих опытов в этом направлении Мендель взял горох двух цветов и двух фактур.

Родители были доминантной и рецессивной гомозиготами. В первом поколении горошины желтые и гладкие, гетерозиготы. Так как при скрещивании двух гетерозигот по обоим признакам от каждого родителя по 4 варианта гамет, то удобно воспользоваться решеткой Пеннета. Для этого гаметы одного родителя записывают по горизонтали, а второго – по вертикали. Затем на пересечениях заполняются ячейки решетки.

Если пересчитать количество потомков каждого фенотипа, то получится следующее:

9 шт. – желтый гладкий

3 шт. – желтый морщинистый

3 шт. – зеленый гладкий

1 шт. – зеленый морщинистый

Так Мендель пришел к закону независимого наследования признаков, из которого следует, что при дигибридном скрещивании гены и признаки, за которые отвечают эти гены, наследуются независимо друг от друга.

Источник

Моногибридное скрещивание: полное доминирование Урок 2.

Моногибридное скрещивание – такое, при котором исследуют только два варианта одного признака, например, белую и пурпурную окраску цветов. Этот обманчиво простой вид гибридизации приводит к пониманию природы наследования.

Семь характеристик садового гороха, изученных Менделем в его экспериментах, обладали двумя противоположными вариантами, которые хорошо визуально распознавались:

жёлтая и зелёная окраска семян;
высокий и низкий рост побега;
морщинистые и гладкие горошины;
пурпурная и белая окраска венчика цветка;
жёлтая и зелёная окраска плодов;
выпуклая и перетянутая форма плодов;
аксиальное и терминальное расположение цветков на побеге.

Мы подробно рассмотрим моногибридное скрещивание растений на примере наследования альтернативной окраски венчиков цветов. Эксперименты Менделя с другими признаками гороха были похожими и имели такие же результаты.

Моногибридное скрещивание, первый закон Менделя: единообразия гибридов первого поколения, или доминирования

Когда Мендель скрещивал чистые линии растений с белыми и пурпурными венчиками, у гибридов не было цветов смешанной окраски, как происходит при промежуточном наследовании. Вместо этого в каждом случае цветы были окрашены одинаково, как у одного из родителей (полное доминирование). Эти потомки обычно упоминаются в качестве первого поколения F₁. При скрещивании белоцветкового гороха с растениями с пурпурными цветами всё потомство F₁ имело пурпурные цветы. Такие же результаты получали и другие исследователи, работающие до Менделя.

Мендель назвал форму признака, выраженного в поколении F₁ доминирующей по отношению к его альтернативной форме, которая была экспрессированной – рецессивной. У каждого из 7 исследуемых Менделем пар признаков один его вариант оказался доминантным, другой –рецессивным.

Моногибридное скрещивание: закон расщепления, второй закон Менделя

После того как гибриды первого поколения самоопылились и образовали плоды, Мендель собрал их семена и посадил. Затем он произвёл перекрёстное опыление выросших растений и обнаружил, что большинство распустившихся цветков имели пурпурный цвет, но у меньшей части проявился рецессивный признак – белый цвет венчиков. Скрытый в первом поколении, он снова показал себя во второй волне потомков.

Полагая, что пропорции числа потомков F₂ помогут понять механизмы наследственности, Мендель подсчитал количество особей с каждым проявленным признаком. Из 929 наблюдаемых растений 705 (75,9%) имели пурпурные цветы, а 224 (24,1%) – белые. Таким образом, примерно ¼ часть исследуемых особей демонстрировала рецессивную форму признака.

Те же результаты Мендель наблюдал при исследовании всех остальных 6 признаков гороха: из растений F₂ ¾ части достались доминантные признаки, ¼ части – рецессивные. Другими словами, доминантно-рецессивное соотношение всегда было близко к соотношению 3:1.

Моногибридное скрещивание

Соотношение 1:2:1 на самом деле представляет собой расщепление 3:1

Мендель продолжал наблюдать, как растения F₂ передают черты последующим поколениям при самоопылении. Он обнаружил, что горох с белыми цветами производит только растения с белыми венчиками. Напротив, 1/3 часть растений с доминантным признаком – пурпурными цветами в поколении F₃ снова демонстрировала расщепление в соотношении 3:1, где ¼ часть снова украсилась белыми цветами.

Этот результат показал, что расщепление признаков, полученное в поколении F₂, было «неистинным». Настоящие показатели соответствуют соотношению 1:2:1, ¼ — «истинно доминантных», ½ часть «не истинно доминантных» особей и ¼ «истинных рецессивных» особей.

Современные генетики объяснили бы это явление соотношением аллелей гена. При самоопылении гетерозиготных растений (Аа) образуются гаметы с аллелями «А» и «а», они то и дают расщепление по фенотипу признаков в соотношении 3:1, как при скрещивании гибридов F_1. Тогда как гомозиготные растения с генотипами АА и аа дают только один тип гамет и проявляют один признак.

Закон расщепления объясняет результаты моногибридного скрещивания

Из своих экспериментов Мендель смог понять о природе наследственности четыре закономерности.

Растения, которые он скрещивал, не давали в потомстве промежуточных признаков, иначе наследование было бы предсказуемым. Напротив, каждый родительский признак передавался отдельно (дискретно).
Из каждой пары альтернативных признаков один не был выражен у гибридов поколения F₁, хотя он вновь появлялся у особей поколения F₂. Черта, которая исчезала в первом поколении, была просто временно скрытой (подавленной).
Изученные пары альтернативных признаков были разделены среди потомства растений, взятых для скрещивания. Одни особи проявляли одну черту, вторые – другую.
Эти альтернативные черты были выражены в поколении F₂ в соотношении ¾ доминантные, ¼ рецессивные. Эта характеристика (3:1) называется менделевским соотношением моногибридного скрещивания.

Современное объяснение первого и второго законов Менделя

Результаты, полученные Менделем, объясняются с помощью простой модели, которая выдержала испытание временем. Используя более современный язык, их можно резюмировать следующим образом.

Родители не передают физические черты непосредственно их потомству. Скорее они передают дискретную информацию для этих черт, которую Мендель назвал «факторами». Мы сегодня называем эти факторы генами.
Каждый индивид получает по одной копии гена от каждого родителя. Теперь мы знаем, что гены хранятся в хромосомах и любой многоклеточный организм диплоиден с набором хромосом от каждого родителя.
Не все копии гена идентичны. Альтернативные копии называются аллелями. Если при слиянии двух гаплоидных гамет зигота получает одинаковые аллели одного гена, организм считается гомозиготным (АА, или аа). Если гаметы содержат разные аллели, то потомство будет гетерозиготным (Аа).
Эти два аллеля остаются самостоятельными, они не смешиваются, не изменяют друг друга. И когда индивид взрослеет и производит свои собственные гаметы, аллели разделяются в них случайным образом.
Наличие определённого аллеля не гарантирует, что признак, который он кодирует, будет выражен. В гетерозиготном состоянии у особи выражен только один аллель (доминантный), другой аллель присутствует, но не выражается (рецессивный).

Похожее: Из опыта работы учителя логопеда ДОУ 171 Инновационный педагогический опыт учителя логопеда дошкольного логопункта 187

Генетики называют общий набор аллелей, который содержит индивид, генотипом. А внешний вид или другие наблюдаемые характеристики, к которым привело выражение этих аллельных признаков – фенотипом. Другими словами, генотип – это проект, чертёж, а фенотип – это видимый результат, воплощение проекта на практике.

Всё это позволяет нам представить соотношение Менделя в более современных терминах. Соотношение 3:1 – это разделение по фенотипу при моногибридном скрещивании (3 пурпурных, 1 белый). Соотношение 1:2:1 – это разделение потомства по генотипу, по наборам пар аллельных генов.

Символическая запись моногибридного скрещивания

Чтобы проверить свою гипотезу, Мендель сначала выразил все данные при помощи набора символов. Затем использовал эти символы для интерпретации результатов.

Рассмотрим ещё раз менделевское скрещивание растений с пурпурными и белыми цветами. Произвольно назначим символ «А» по отношению к доминирующему аллелю, связанному с производством пурпурной окраски и символ «а» для рецессивного аллеля, отвечающего за синтез белой окраски.

В этой системе генотип чистой линии гороха с белыми цветами (рецессивный признак) будет обозначаться двумя строчными буквами (аа), а генотип самоопыляемого гороха с пурпурными цветами (доминантный признак) обозначаем двумя заглавными буквами (АА). Для обозначения скрещивания пурпурных цветов с белыми сделаем следующую запись АА Х аа.

Родитель с белыми цветами (аа – рецессивная гомозигота) может производить только один тип гамет «а», а родитель с пурпурными цветами тоже один тип гамет (АА – доминантная гомозигота) – «А». От слияния их гамет в первом поколении F₁ может появиться только гетерозиготное потомство Аа. Поскольку аллель А доминирующая, все растения будут иметь пурпурные цветы.

Современный закон Доминирования формулируется следующим образом: при скрещивании гомозиготных особей, анализируемых по одной паре альтернативных признаков, наблюдается единообразие гибридов первого поколения как по фенотипу, так и по генотипу.

Это тип скрещивания при записи генетическими символами будет выглядеть следующим образом:

По генотипу: 100% — гетерозиготы (Аа)

По фенотипу: 100% — растения с пурпурными цветами.

Гибриды первого поколения при самоопылении образуют два типа гамет с «А» и «а» аллелями. Гаметы случайным образом комбинируются при оплодотворении, и среди потомков поколения F₂ наблюдается расщепление признаков.

Запишем этот тип скрещивания при помощи генетических символов.

Соотношение по фенотипу: 3:1 (75% к 25%)

Соотношение по генотипу: 1 АА (доминантная гомозигота):2 Аа (гетерозиготы):1 аа (рецессивная гомозигота), т.е. 1:2:1. Процентное соотношение: 25% АА, 50% Аа, 25% аа

Второй закон Менделя формулируется следующим образом: при скрещивании гибридов первого поколения (гетерозиготных организмов), анализируемых по одной паре альтернативных признаков, наблюдается расщепление в соотношении 3:1 по фенотипу и 1:2:1 по генотипу.

Это можно визуально продемонстрировать на модели решётки Пеннета, названной в честь её создателя английского генетика Р.К. Пеннета. В ней наглядно видно, что поколение F₂ должно состоять на ¾ из растений с фиолетовыми цветками и на ¼ с цветами, окрашенными в белый цвет, т. е. соотношение по фенотипу составляет 3:1.

Некоторые черты людей проявляются как доминантные или рецессивные признаки. Анализ родословных

Исследования показали, что некоторые признаки человека передаются по наследству в соответствии с законами Менделя – как доминантные или рецессивные (таб. 1). Учёные не могут искусственно скрещивать людей ради того, чтобы проследить эту закономерность, как это делал Мендель на горохе. Поэтому они изучают родословные людей.

Родословная – это графическое представление скрещивания и потомства в течение нескольких поколений для того, чтобы проследить тип наследования какого-либо признака. При анализе родословных важно помнить, что вызывающие болезнь аллели довольно редки в популяциях людей.

Наследование ювенильной глаукомы: доминантный признак

Одна из самых больших родословных построена для прослеживания наследования формы слепоты, спровоцированной доминантным аллелем. Он вызывает одну из форм наследственной ювенильной глаукомы. Заболевание ведёт к дегенерации нервных волокон в зрительном нерве и к слепоте.

Эта родословная построена при наблюдении за тремя поколениями родственников в маленьком городке на северо-западе Франции. Этой семьи нет с 1495 года, показана лишь небольшая часть родословной. Доминирующий характер признака очевиден, так как болезнь проявляется в каждом поколении. Для рецессивных признаков такое наследование маловероятно, так как супруги людей, имеющих ген болезни тоже должны быть либо носителями, либо больными.

Наследование рецессивного признака на примере альбинизма

Альбинизм – это состояние, при котором не синтезируется пигмент меланин, он наследуется по рецессивному принципу. Долгое время считалось, что это связано с одним геном, но теперь известно несколько генов, приводящих к альбинизму. Их общей чертой является отсутствие пигмента волос, кожи и радужной оболочки глаз. Потеря пигмента делает кожу человека чувствительной к солнечным лучам.

Родословная на рисунке относится к одной из форм альбинизма, при которой не синтезируется фермент тирозиназа, необходимый для образования пигмента меланина. По родословной видно, что такой формой альбинизма страдают одинаково как мужчины, так и женщины, большинство больных людей имеют здоровых родителей, носящие рецессивный ген родители имеют больше здоровых потомков.

Примеры задач на моногибридное скрещивание с решением

Большинство признаков подчиняются описанным выше закономерностям. Например, наследование цвета глаз у человека происходит по доминантно-рецессивному типу.

Карий цвет глаз наследуется как доминантный признак, голубой – как рецессивный. Какого цвета будут глаза у детей, если у матери и отца карие глаза? У мамы и папы голубые глаза? У мамы карие, у папы – голубые глаза?

Карий цвет обозначим буквой «А», он доминантный, голубой – «а» (рецессивный). Глаза будут карими при генотипах АА или Аа, значит, чтобы ответить на первый вопрос, нужно рассмотреть несколько вариантов решения. Запишим моногибридное скрещивание с помощью генетических символов.

Источник

Моногибридное скрещивание — это. Задачи на моногибридное скрещивание

Все живые организмы на Земле при половом размножении способны передавать часть своих внешних и внутренних признаков потомкам. Австрийский биолог и ботаник, основоположник учения о наследственности Г. Мендель установил, что передача этих признаков происходит по определенной закономерности, которая всегда повторяется при соблюдении определенных условий.

Понятие про гены и аллели

Микробиология установила, что в состав клеток организмов входит сложная молекула ДНК, которая отвечает за то, чтобы клетки всегда получались одинаковыми. Эта молекула имеет двойную скрученную цепочку, при частичном расщеплении которой можно считать наследственную информацию. Такие участки называются генами. Один ген отвечает за один конкретный признак, который имеет внешнее проявление. Клетки, в которых находится целостная наследственная информация, называются зиготами. Но в половых клетках присутствует не полный набор генов, а лишь их половина. Они называются гаметами. Только две гаметы дают полноценную зиготу, в которой встречаются оба гена из одной пары по определенному признаку. Но один из них может иметь более сильный характер и влиять на тот, что слабее. Такие варианты генов называются аллелями.

Доминирование генов

Ученые установили, что один ген из пары может быть более сильным относительно другого. Это влияние хорошо проявляется на фенотипном уровне, то есть заметно при внешнем анализе невооруженным глазом. Такими фенотипными признаками выступают цвет и форма цветка, цвет и размер семян, время созревания урожая, рост растения. Именно эти признаки использует моногибридное скрещивание, чтобы получить растения или животных определенного цвета или размера. Путем опытов генетики и селекционеры определяют, какой признак считается более сильным, и его называют доминантным. Противоположное ему проявление гена называется рецессивным. Чтобы признак во всех поколениях проявлял себя одинаково, необходимо, чтобы изначальные родители были носителем чистого гена.

Условные обозначения

Чтобы решать задачи на моногибридное скрещивание, необходимо использовать некоторые условные обозначения. Еще Г. Мендель предложил доминантный аллель обозначать заглавной буквой (А), а рецессивный – строчной (а). Организмы с одинаковыми аллелями называются – гомозиготными, а с разными, соответственно, гетерозиготными. На конкретном примере это выглядит так: алая окраска цветка гороха – доминантный признак, а белый – рецессивный. Гомозиготный организм будет иметь аллели АА или аа. В каждом из них проявится либо алый, либо белый цвет. Родительские клетки обозначаются буквой Р. Все следующие поколения будут иметь обозначения F1, F2, F3 и далее, где цифра указывает на последовательность поколений относительно изначальной пары родителей. Но на практике большого количества поколений не определяют, поскольку каждое предыдущее выступает родительским для скрещивания, а зная его законы, совсем несложно выбрать те образцы, которые несут гомозиготный ген.

Законы скрещивания

Благодаря опытам Г. Менделя сегодня мы знаем, что моногибридное скрещивание – это размножение растений и животных, которые отличаются друг от друга по одному явному признаку, выраженному разными аллелями одного гена. Если взять гомозиготных родителей, к примеру коров, у которых черный цвет шерсти – доминантный признак (А), а красный – рецессивный (а), то в первом поколении получим всех особей черного цвета (Аа). Это объясняется тем, что более сильный аллель гена не дал проявиться фенотипному признаку более слабого. Но уже в следующем поколении будут представители как гомо-, так и гетерозиготных особей. По фенотипу они проявятся как 3:1, но на уровне генотипа они будут представлены в соотношении 1:2:1, то есть 1(АА):2(Аа):1(аа). Результаты дальнейших скрещиваний будут зависеть от того, особи с каким генотипом участвуют в процессе.

Похожее: Военные и экономические реформы Анны Иоанновны

Промежуточное доминирование

Не всегда моногибридное скрещивание дает однозначный результат. Иногда на уровне фенотипа можно наблюдать промежуточный результат по обоим признакам. К примеру, гетерозиготные растения с признаками красный-белый цветок довольно часто дают гетерозиготный розовый цвет. Ученые объясняют это тем, что один ген отвечает за абсолютное проявление цвета, а второй – за полное его отсутствие. В результате скрещивания оба они пытаются добиться своего результата, но в конце концов получается промежуточный цвет. Промежуточное доминирование дает нестойкий результат, который в последующих поколениях сохраняется только у 50% особей, в соответствии с законом Г. Менделя 1:2:1.

Расщепление при моногибридном скрещивании

Процесс, в результате которого из однотипных по фенотипу родительских особей получаются разнотипные, называется расщеплением. Как уже описывалось выше, гетерозиготные организмы в следующих поколениях обязательно дают гомозиготных и гетерозиготных потомков. Генетики используют эти данные, чтобы в будущем отсеивать особей с нежелательными признаками. Это достигается путем скрещивания гетерозиготного организма с гетерозиготным. На схеме это выглядит так: АА + Аа дает все организмы с доминантным признаком на уровне фенотипа. Следовательно, никакого расщепления не происходит. Именно по этой причине селекционеры проводят скрещивание, казалось бы, совсем не похожих организмов. На самом деле они обогащают генотип доминантными генами.

Дигибридное скрещивание

В чистом виде моногибридное скрещивание используется не всегда. Это связано с тем, что часто селекционерам необходимо стабильно сочетать два и более признака в одном экземпляре. Г. Мендель проводил эксперименты и с дигибридным скрещиванием. Для примера: у него был горох желтого и зеленого цвета, с гладкой и морщинистой кожурой. При этом виде скрещивания необходимо учитывать две пары алеллей, что дает большее разнообразие результатов, чем при моногибридном скрещивании. Но и здесь есть свои закономерности. Зная их, можно спрогнозировать, какие результаты даст дигибридное скрещивание. Задачи такого рода учатся решать на старших курсах специализированных университетов.

Примеры генетических задач

А вот моногибридные задачи решаемы даже при малейшем понимании законов генетики. К примеру, у морских свинок гладкая шерсть является доминантным признаком (А), кудрявая шерсть – рецессивным (а). Промежуточное доминирование по этому признаку не проявляется. Какой будет шерсть потомства первого и второго поколений, если скрещивать чистопородную свинку с кудрявой? Ответ прост: в первом поколении все особи будут с гладкой шерстью, поскольку все они получаются с гетерозиготным фенотипным признаком. Во втором же поколении на каждые 3 морские свинки с гладкой шерстью родится одна с кудрявой. На генотипном уровне получатся две монозиготные особи с доминантным и рецессивным признаком, и две гетерозиготные с проявлением доминантной структуры шерсти. Второй пример, однотонный цвет кожуры арбуза – рецессивный признак (а). Как получить в первом поколении арбузы без полосочек (аа)? Ответ: чтобы точно добиться такого результата, необходимо скрещивать арбуз с гетерозиготным полосатым растением. В таком случае половина первого поколения будет иметь монозиготные признаки (аа). Вот так на практике проявляется и используется моногибридное скрещивание в селекции.

Источник

Основные закономерности наследственности, установленные г. менделем. моногибридное и дигибридное скрещивания

Соотношение 1:2:1 на самом деле представляет собой расщепление 3:1

Моногибридное скрещивание

Моногибридное скрещивание: скрещивание двух сортов гороха и цитологические основы моногибридного скрещивания

Закон единообразия гибридов первого поколения (доминирования)

Скрещивание, в котором родительские особи анализируются по одной паре альтернативных признаков, называется моногибридным, по двум – дигибридным, по трем и больше – полигибридным.

Знак скрещивания – х, родительские формы обозначают латинской буквой Р (от лат. parentes – родители), гаметы – G, потомков – F (от лат. phylii – сыны), номер поколения потомков – индекс снизу – F₁ , F₂, F₃ …, материнскую особь – знаком , мужскую – . Генотип материнской особи записывают, как правило, первым, отцовской – вторым.

Г. Мендель для исследований выбирал два сорта гороха, которые четко отличались по какому-нибудь признаку: желтая или зеленая окраска семян, гладкая или морщинистая поверхность семени, расположение цветков вдоль всего стебля или на его концах и т. д. Выращивал такие растения ряд поколений, пока не убеждался, что они размножаются в чистоте – чистые линии. Мендель использовал метод гибридизации. Он скрещивал такие растения между собой и получал поколение, имеющее лишь один из этих признаков. Второй не развивался. То есть ученый получил единообразие в первом поколении растений. Признак, сохраняющийся и подавляющий другой, называют доминантным, подавляемый – рецессивным.

Явление единообразия гибридов первого поколения и проявление в нем только одного из альтернативных признаков – доминантного, имеет название закона доминирования или первого закона Менделя.

Формулировка: при скрещивании гомозиготных особей, которые отличаются по одной паре альтернативных признаков, все гибриды первого поколения единообразны по фенотипу и генотипу.

Закон расщепления признаков

При самоопылении гибридов первого поколения во втором гибридном поколении Мендель наблюдал растения с признаками родителей (доминантным и рецессивным). Соотношение их составляло: 3 – растения с доминантным признаком, 1 – с рецессивным. Например, во втором поколении из 926 растений 705 имели красные цветки, а 224 – белые (соотношение 3,15:1), из 8023 семян гороха 6022 были желтые, а 2001 – зеленые (3,01:1) и т. д.

Явление расщепления признаков при скрещивании гибридов первого поколения имеет название закона расщепления или второго закона Менделя.

Формулировка: при скрещивании двух гетерозиготных особей (гибридов первого поколения) у потомков наблюдается расщепление 3:1 по фенотипу и 1:2:1 по генотипу.

Соотношение особей с доминантным и рецессивным признаками тем точнее приближается к 3:1, чем больше численность изучаемого потомства, Менделевские законы доминирования и расщепления являются универсальными. Им подчиняются все живые организмы, независимо от простоты или сложности их организации.

Гипотеза чистоты гамет

Образование «чистых» гамет

Мендель обратил внимание на то, что из зеленого семени, полученного во втором поколении, вырастали растения лишь с зелеными семенами. Растения, которые имели желтые семена, образовывали или только желтые семена, или желтые и зеленые

Мендель приходил к выводу, что семена с рецессивным признаком подобны как по фенотипу, так и по наследственному признаку (гомозиготные). Семена с доминантным признаком подобны по фенотипу, но могут отличаться по наследственным свойствам (гомозиготные и гетерозиготные). То есть ре-цессивный ген не исчезает и не изменяется. Аллельные гены, которые находятся в гетерозиготном состоянии, не сливаются. Мендель назвал эту закономерность гипотезой «чистоты гамет».

Позднее гипотеза получила цитологическое подтверждение. Гибридный организм образует «чистые» гаметы, так как каждая из них не может нести одновременно два аллельных гена (желтого и зеленого цветов), а несет лишь один. В процессе образования половых клеток каждая из них из двух гомологичных хромосом образует одну.

Опыты Грегора Менделя

Закономерности наследования при моногибридном скрещивании были открыты в середине 19 века чешским исследователем Г. Менделем.

Рис. 1. Портрет Г. Менделя

Мендель работал с сортами гороха, отличающимися по одному признаку.Этим признаком могла быть:

форма семян (гладкие и морщинистые);
цвет семян (жёлтые и зелёные);
цвет лепестков;
высота растения (низкие и высокие).

Признаки при скрещивании должны быть взаимоисключающими (альтернативными), т. е. они не могут присутствовать у особи одновременно.

Семена, используемые Менделем, являлись чистыми линиями (чистосортными), что означает, что они были единообразными:

по фенотипу (внешним признакам);
по генотипу (набору генов).

Р (Perenta – родители): АА х аа

А – означает ген, обеспечивающий жёлтый цвет семян.

а – ген зелёного цвета семян.

АА и аа обозначают соматические клетки, каждая из которых содержит наследственную информацию от своих родителей (этого же сорта).

При размножении в каждую гамету идёт один ген:

Похожее: Графические методы обработки результатов измерений

В результате первое поколение (F1) имеет генотип Аа.

Горох – самоопыляющееся растение, но при исследовании проводилось искусственное опыление, поэтому в потомстве не было комбинаций АА и аа.

Доминирование генов

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.

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.

АВ	Ав	аВ	ав
ав	АаВв	Аавв	ааВв	аавв
ав	АаВв	Аавв	ааВв	аавв
ав	АаВв	Аавв	ааВв	аавв
ав	АаВв	Аавв	ааВв	аавв

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

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

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.

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

Чёрный с короткой шерстью

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.

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

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.

Дигибридное скрещивание

Дигибридным скрещиванием именуют скрещивание организмов, которые различаются по двум признакам. В случае скрещивания форм, отличающихся по большему количеству признаков, употребляют термин – полигибридное скрещивание.

Схематично дигибридное скрещивание выглядит так:

Г. Мендель скрещивал между собой две чистые линии гороха, которые различались по двум признакам:

форме (морщинистые и гладкие);
цвету (зеленые и желтые).

Данное скрещивание подразумевает определение признаков разными парами генов: одна отвечает за форму, а другая — за окраску. Гладкая форма семян (В) преобладает над морщинистой (b), а желтые горошины (А) доминируют над зелеными (а).

Как видно из приведенной схемы, образовалось несколько комбинаций гамет для простоты представления которых, рекомендуется пользоваться решеткой американского генетика – Пеннета. Она позволяет наглядно представить все виды комбинаций генов в гаметах и результаты их слияния.

Горизонтальная часть такой таблицы отражает мужские гаметы, а женские записаны в вертикальном столбце. Таким образом, образуется 4 вида гамет: АВ, Аb, аВ и аb. При этом количество зигот, которые могут возникнуть при случайном слиянии этих гамет, равно 4*4=16. Именно столько клеток и отражает решетка Пеннета.

Приведенная таблица отражает 9 видов генотипов, повторяющихся в 16 сочетаниях. Эти 9 генотипов проявляются в виде 4 фенотипов:

желтые, гладкие;
желтые, морщинистые;
зеленые, гладкие;
зеленые, морщинистые.

Численно представленное соотношение выглядит так: 9 желтых, гладких : 3 желтых, морщинистых : 3 зеленых, гладких : 1 зеленый, морщинистый.

При отдельном рассмотрении полученных результатов, видно, что по каждому из изученных признаков сохраняется соотношение 3:1, характерное моногибридному скрещиванию. Из этого, Г.Мендель заключил, что в результате дигибридного скрещивания признаки и гены наследуются независимо друг от друга. Данный вывод стали именовать «законом независимого наследования признаков», который действует при расположении генов по разным хромосомам.

Формулировка данного закона звучит так: каждой паре аллельных генов (с альтернативными признаками) свойственно независимое друг от друга наследование.

Основу комбинативной изменчивости, передающейся по наследству, составляет «закон независимого комбинирования генов», работающий у живых организмов в результате их скрещивания. Стоит отметить, что закономерности дигибридного скрещивания работают исключительно для генов, которые локализованны в разных парах гомологичных хромосом. Причиной этому служит независимое друг от друга комбинирование в клетке негомологичных хромосом.

Дигибридное скрещивание имеет и цитологические основы. Так, в профазу I мейоза гомологичным хромосомам свойственна конъюгация и расхождение в анафазе. Расхождение хромосом происходит от средней части клетки (экватор), причем к каждому полюсу отходит по одной хромосоме. В результате такого расхождения происходит независимое комбинирование негомологичных хромосом в свободном и независимом порядке. Оплодотворение приводит к восстановлению в зиготе диплоидного хромосомного набора, в результате чего гомологичные хромосомы, оказавшиеся в процессе мейоза в разных половых клетках родителей, соединяются вновь.

Таким образом, закон независимого наследования признаков демонстрирует дискретный характер генов. Это видно в ходе независимого комбинирования аллелей у разных генов. Дискретностью гена определяют свойство, которое заключается в его контролировании благодаря наличию либо отсутствию специальной биохимической реакции, которая влияет на подавление либо развитие определенных признаков внутри живого организма. Вероятнее всего, что несколько генов определяют какое-либо одно свойство или один признак (длина колосьев пшеницы, окраска глаз дрозофилы, форма куриных гребней и прочее).

Закономерности наследственности, их цитологические основы
Законы Т. Моргана: сцепленное наследование признаков, нарушение сцепления генов
Генетика пола. Наследование признаков, сцепленных с полом. Взаимодействие генов. Генотип как целостная система. Генетика человека

Некоторые черты людей проявляются как доминантные или рецессивные признаки. Анализ родословных

Родословная – это графическое представление скрещивания и потомства в течение нескольких поколений для того, чтобы проследить тип наследования какого-либо признака

При анализе родословных важно помнить, что вызывающие болезнь аллели довольно редки в популяциях людей

Наследование ювенильной глаукомы: доминантный признак

Наследование рецессивного признака на примере альбинизма

Источник