Закономерности наследования признаков: законы Менделя и моногибридное скрещивание
Генетическая терминология (ген, аллели, генотип, фенотип, гомозигота, гетерозигота), 1-й закон единообразия Менделя, 2-й закон расщепления 3:1, закон чистоты гамет, неполное доминирование.
Генетика — фундаментальная биологическая наука о закономерностях наследственности (способности сохранять и передавать признаки потомкам) и изменчивости живых организмов. Базовые термины:
• Ген — дискретная единица наследственности, участок молекулы ДНК, кодирующий структуру определенного полипептида или молекулы РНК;
• Локус — строго фиксированное местоположение гена на хромосоме;
• Аллельные гены (аллели) — парные состояния одного и того же гена, расположенные в одинаковых локусах гомологичных хромосом и определяющие альтернативные варианты одного признака (например, желтый аллель A или зеленый a окраски семян);
• Гомозигота — особь, несущая одинаковые аллели гена (AA — доминантная гомозигота, aa — рецессивная гомозигота), образует один сорт гамет;
• Гетерозигота — особь, несущая разные аллели данного гена (Aa), образует два сорта гамет;
• Генотип — совокупность всех генов организма; Фенотип — совокупность всех внешних и внутренних признаков организма, формирующихся при взаимодействии генотипа с факторами окружающей среды.
Аллели
Гетерозигота (Aa)
Основоположник генетики Грегор Мендель (1865 г.) использовал гибридологический метод на горохе посевном (Pisum sativum). Моногибридное скрещивание — скрещивание форм, отличающихся по одной паре альтернативных признаков (желтый vs зеленый цвет семян).
1-й закон Менделя (Закон единообразия гибридов первого поколения F₁):
При скрещивании двух чистых линий (гомозиготных особей), отличающихся по одной паре альтернативных признаков, все потомство в первом поколении (F₁) оказывается единообразным как по генотипу, так и по фенотипу, и проявляет признак одного из родителей (доминантный признак):
P: ♀ AA (желтые) × ♂ aa (зеленые)
Гаметы: A | a
F₁: Aa (100% желтые семена, фенотипическое и генотипическое единообразие).
Единообразие F₁
Доминирование
При самоопылении или скрещивании гетерозиготных особей первого поколения между собой во втором поколении F₂ наблюдается расщепление признаков:
P₂ (скрещивание F₁): ♀ Aa × ♂ Aa
Гаметы: ♀ A, a; ♂ A, a.
Решетка Пеннета (Р. Пеннет):
• Сочетания генотипов: 1 AA : 2 Aa : 1 aa;
• Расщепление по генотипу: 1 : 2 : 1 (25% гомозигот AA, 50% гетерозигот Aa, 25% рецессивных гомозигот aa);
• Расщепление по фенотипу при полном доминировании: 3 : 1 (75% особей с доминантным признаком : 25% с рецессивным признаком).
2-й закон Менделя (Закон расщепления):
При скрещивании двух гетерозиготных потомков первого поколения во втором поколении F₂ наблюдается расщепление по фенотипу в соотношении 3:1, а по генотипу 1:2:1.
Решетка Пеннета для моногибридного скрещивания Aa × Aa
Г. Мендель выдвинул гениальную гипотезу «чистоты гамет», которая впоследствии получила полное цитологическое подтверждение поведением хромосом в мейозе:
• Закон чистоты гамет: находящиеся в диплоидной клетке аллели одного гена не смешиваются и не изменяют друг друга. При образовании гамет в процессе мейоза из каждой пары аллелей в гамету попадает ТОЛЬКО ОДИН аллель;
• Цитологическая основа: в анафазе I мейоза гомологичные хромосомы, несущие альтернативные аллели (A и a), расходятся к разным полюсам делящейся клетки. В результате каждая гамета гаплоидна (1n) и несет только одну копию гена.
Чистота гамет
Анафаза I мейоза
Полное доминирование наблюдается не всегда. При неполном доминировании доминантный аллель не полностью подавляет рецессивный, и у гетерозиготы (Aa) формируется ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ фенотип:
• Классический пример: окраска цветков ночной красавицы (Mirabilis jalapa) и львиного зева (Antirrhinum):
AA — красные цветки;
aa — белые цветки;
Aa — розовые цветки (промежуточная окраска);
• При скрещивании розовых гетерозигот Aa × Aa в потомстве F₂ расщепление по фенотипу СОВПАДАЕТ с расщеплением по генотипу:
1 красные (AA) : 2 розовые (Aa) : 1 белые (aa) = 1 : 2 : 1!
Ловушка ЕНТ: Расщепление при неполном доминировании
При полном доминировании фенотипическое расщепление в F₂ равно 3:1. При неполном доминировании расщепление по фенотипу равно 1:2:1 (совпадает с генотипическим)!
- 1. Генетическая терминология и символика Менделя~5 мин
- 2. 1-й закон Менделя: закон единообразия гибридов первого поколения~5 мин
- 3. 2-й закон Менделя: закон расщепления признаков во втором поколении (F₂)~5 мин
- 4. Цитологические основы наследования и гипотеза чистоты гамет~5 мин
- 5. Неполное доминирование (промежуточный характер наследования)~5 мин
