02. Генетические опыты Менделя. Моногибридное скрещивание

Грегор Мендель

Грегор Мендель (рис. 1) родился 22 июля 1822 г. в семье крестьянина в небольшой деревушке на территории современной Чехии, а тогда – Австрийской империи. Мальчик отличался незаурядными способностями, и оценки в школе ему выставлялись лишь превосходные. В 1843 г. Мендель поступил в монастырь августинцев в г. Брно, где принял духовный сан. Позже он отправился в Вену, где провел два года, изучая в университете естественную историю и математику, после чего в 1853 г. вернулся в монастырь. Такой выбор предметов, несомненно, оказал существенное влияние на его последующие работы по наследованию. Будучи в Вене, Мендель заинтересовался процессом гибридизации у растений и, в частности, разными типами гибридных потомков и их статистическими соотношениями. Эти проблемы и явились предметом научных исследований Менделя, которые он начал летом 1856 г.

Успехи, достигнутые Менделем, частично обусловлены удачным выбором объекта для экспериментов – гороха огородного. Особенности гороха:

- легко выращивать, имеет короткий период развития – в условиях Чехии можно получить несколько поколений за один год;

- имеет многочисленное потомство;

- имеет много сортов, четко различающихся по ряду признаков. Сорта гороха отличаются друг от друга хорошо выраженными наследственными признаками;

- является самоопыляющимся растением – опыление происходит внутри одного цветка. Его репродуктивные органы защищены от проникновения пыльцы с цветков другого растения;

- есть возможность искусственно скрещивать сорта. Горох – строгий самоопылитель, но возможно удаление тычинок и перенос пыльцы от растений другого сорта с целью получения гибридных семян. Гибриды плодовиты, что позволяет следить за ходом наследования признаков в поколениях.

Из 34 сортов гороха, известных в то время, Мендель отобрал 22 сорта и выбрал 7 признаков этого растения, которые следует изучать:

- высота стебля;

- окраска и форма семени;

- окраска и форма плодов;

- расположение и окраска цветков.

Четко подобранный объект и знание математических закономерностей позволило Менделю провести классическое научное исследование.

Гибридологический метод генетики

Основным методом, которым пользовался Мендель, является гибридологический метод – система скрещиваний, позволяющая проследить закономерности наследования признаков в ряду поколений. Отличительные особенности метода:

1. целенаправленный подбор родителей, различающихся по одной, двум, трем и т. д. парам контрастных (альтернативных) стабильных признаков;

2. строгий количественный учет наследования признаков у гибридов;

3. индивидуальная оценка потомства от каждого родителя в ряду поколений.

Генетическая символика

Генетическая символика используется для записи результатов скрещиваний.

Закон единообразия гибридов первого поколения, или первый закон Менделя

Мендель взял сорта гороха с желтыми и зелеными семенами и произвел их искусственное перекрестное опыление: у одного сорта удалил тычинки и опылил их пыльцой другого сорта. Гибриды первого поколения имели желтые семена. Аналогичная картина наблюдалась и при скрещиваниях, в которых изучалось наследование других признаков: при скрещивании растений, имеющих гладкую и морщинистую формы семян, все семена полученных гибридов были гладкими, от скрещивания красноцветковых растений с белоцветковыми все полученные — красноцветковые. Мендель пришел к выводу, что у гибридов первого поколения из каждой пары альтернативных признаков проявляется только один, а второй как бы исчезает. Проявляющийся у гибридов первого поколения признак Мендель назвал доминантным, а подавляемый — рецессивным.

На рисунке 1 представлена схема закона единообразия.

Закон единообразия первого поколения

Потомство от скрещивания двух гомозигот по доминантному и рецессивному признаку является единообразным по генотипу и фенотипу.

Закон расщепления, или второй закон Менделя

Мендель рассматривал те же родительские организмы, что и в первом законе. Как известно, в первом поколении образовались гетерозиготы с генотипом Аа. Далее Мендель проводит самоопыление этих гибридов (). Материнский организм дает гамету А и гамету а, отцовский организм дает такие же гаметы (см. Рис. 3).

На рисунке 4 представлена решетка Пеннета, которая в наглядной форме демонстрирует все возможные комбинаций различных типов гамет в данном скрещивании (Реджинальд Пеннет – британский генетик). В данной решетке по горизонтали записаны отцовские гаметы, по вертикали – материнские. А в клетках решетки на пересечении строк и колонок записываются генотипы потомства в виде комбинаций этих гамет.

Таким образом, получается следующее соотношение (расщепление) по генотипу: 1АА : 2Аа : 1аа (один организм является гомозиготой по доминантному признаку, два организма являются гетерозиготными, один организм является гомозиготой по рецессивному признаку).

Организмы с генотипами АА и Аа имеют один и тот же фенотип (в данном случае желтый цвет семян), следовательно, по фенотипу расщепление происходит в соотношении: 3А : 1а (три организма имеют доминантный признак, один организм имеет рецессивный признак (в данном случае зеленый цвет семян)).

Закон расщепления

Во втором поколении от скрещивания двух гибридов наблюдается расщепление по фенотипу в соотношении 3:1, по генотипу – 1:2:1.

Список литературы

1. Каменский А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. «Общая биология», 10-11 класс, Дрофа, М., 2005 г.

2. Диск «Основы общей биологии». 9 класс – ЗАО «1С», 2006. Учебное пособие: 1 CD-ROM, 120 МБ. к учебнику И.Н. Пономаревой «Основы общей биологии. 9 класс».

3. Болгова И.В. «Сборник задач по общей биологии для поступающих в ВУЗы», М., «Мир и Образование», 2005 г.

4. Явдоменко Ю.И. «Основные понятия генетики.9 класс». Издательство «Первое сентября».

Домашнее задание

1. Вопросы в конце параграфа 38 и 39 (стр. 142, 146) – Каменский А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. «Общая биология», 10-11 класс

2. Седая прядь волос у человека — доминантный признак. Определить генотипы родителей и детей, если известно, что у матери есть седая прядь волос, у отца — нет, а из двух детей в семье один имеет седую прядь, а другой не имеет.

3. Муж и жена кареглазые. У них родился голубоглазый ребенок. Какой генотип должен быть у родителей? Возможно ли это?

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Интернет-портал Bifidosoft.com (Источник).

2. Интернет-портал Edumedia-sciences.com (Источник).

3. Интернет-портал Youtube.com (Источник).