1 и 2 законы Менделя. 10 класс

Генетика — относительно молодая наука. Официальной датой ее рождения считается 1900г., когда Г. де Фриз в Голландии, К.Корренс в Германии и Э.Чермак в Австрии независимо друг от друга "переоткрыли" законы наследования признаков, установленные Г. Менделем еще в 1865 году.
Генетика изучает два фундаментальных свойства живых организмов: наследственность и изменчивость.
Под наследственностью понимают свойство организмов обеспечивать материальную и функциональную преемственность между поколениями.
Благодаря наследственности, каждый вид животных и растений в ряде сменяющих друг друга поколений сохраняет не только характерные для него признаки, но и особенности развития.
Генетика

Материальной основой наследственности, связывающей поколения, являются клетки — гаметы (при половом размножении) и соматические (при бесполом).
Но клетки несут в себе задатки, дающие возможность развития этих признаков и свойств.
Этими задатками являются гены.
Геном называют часть молекулы ДНК, которая дает начало или молекуле РНК, или полипептиду.
Совокупность всех генов организма, полученных от родителей, называют генотипом.
Генетика

Совокупность всех признаков организма называют фенотипом.
Под изменчивостью понимают свойство организмов приобретать новые признаки под воздействием различных факторов. Изменчивость заключается в изменении наследственных задатков, то есть генов. Изучением причин и форм изменчивости также занимается генетика.
Изменчивость противоположна наследственности. Если наследственность стремится закрепить признаки и свойства организмов, то изменчивость обеспечивает появление новых признаков и свойств. Вмести с тем, наследственность и изменчивость тесно взаимосвязаны. Благодаря изменчивости организмы приспосабливаются к изменяющимся условиям окружающей среды, а благодаря наследственности эти изменения закрепляются.
Генетика

Таким образом, генетика — это наука о закономерностях наследственности и изменчивости.
Методы генетики:
Как любая наука, генетика имеет свои методы исследования. Основным является гибридологический метод — система скрещиваний, позволяющая проследить закономерности наследования и изменения признаков в ряду поколений. Метод разработан Г.Менделем.
Генетика

Генетическая символика:
Для записи результатов скрещиваний в генетике используются специальная символика, предложенная Г.Менделем:
Р — родители;
F — потомство, (F1 — гибриды первого поколения, F2 — гибриды второго поколения);
х — значок скрещивания; ♂ — мужская особь; ♀ — женская особь
A, a, B, b, C, c — буквами латинского алфавита обозначаются отдельно взятые наследственные признаки.
Генетика

Успеху работы Менделя способствовал удачный выбор объекта для проведения скрещиваний — гороха. Особенности гороха:
является строгим самоопылителем, относительно просто выращивается и имеет короткий период развития, что позволяет достаточно быстро получить потомство от скрещивания, причем за год можно получить несколько поколений;
имеет многочисленное потомство, что удобно для проведения статистического анализа; имеет большое количество хорошо заметных альтернативных признаков:
окраска венчика — белая или красная;
окраска семядолей — зеленая или желтая;
форма семени — морщинистая или гладкая;
окраска боба — желтая или зеленая;
форма боба — округлая или с перетяжками;
высота стебля — длинный или короткий;
Моногибридное скрещивание

Моногибридное скрещивание
Моногибридным называют скрещивание двух организмов, отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных (взаимоисключающих) признаков.
Таким образом, при таком скрещивании прослеживаются закономерности наследования только двух вариантов признака (например, белая и фиолетовая окраска венчика), а все остальные признаки организма во внимание не принимаются.

Первый закон Менделя
Классическим примером моногибридного скрещивания является скрещивание сортов гороха с желтыми и зелеными семенами. При скрещивании растения с желтыми и зелеными семенами, все потомки имели желтые семена.
Аналогичная картина наблюдалась и при скрещиваниях, в которых изучалось наследование других признаков: при скрещивании растений, имеющих гладкую и морщинистую форму семян, все семена полученных гибридов были гладкими, от скрещивания красноцветковых растений с белоцветковыми — все красноцветковые.

Первый закон Менделя
Проявляющийся у гибридов первого поколения признак Мендель назвал доминантным, а подавляемый — рецессивным. Само же явление преобладания у гибридов признака одного из родителей Г. Мендель назвал доминированием.
Позже выявленная закономерность была названа законом единообразия гибридов первого поколения, или законом доминирования.
Это первый закон Менделя: при скрещивании двух организмов, относящихся к разным чистым линиям (двух гомозиготных организмов), отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных признаков, все первое поколение гибридов (F1) окажется единообразным и будет нести признак одного из родителей.

Второй закон Менделя
Семена гибридов первого поколения использовались Менделем для получения второго гибридного поколения. В F2 6022 горошины были желтого цвета, 2001 горошины – зеленого.

Второй закон Менделя
Подобные же результаты были получены в F2 при анализе еще 6 пар признаков . Результаты опытов Менделя приведены в таблице.

Второй закон Менделя
Во втором поколении количество гибридов, несущих доминантный признак, приблизительно в 3 раза больше, чем гибридов, несущих рецессивный признак;
Явление, при котором часть гибридов второго поколения несет доминантный признак, а часть — рецессивный, называют расщеплением.
Таким образом, на основе скрещивания гибридов первого поколения и анализа второго был сформулирован второй закон Менделя: при скрещивании гибридов первого поколения в потомстве происходит расщепление признаков в определенном числовом соотношении: 3/4 имеют доминантный признак, 1/4 - рецессивный.

Гипотеза чистоты гамет
Одна третья желтых семян дали в F3 растения только с желтыми семенами, у двух третьих – расщепление в соотношении 3:1. Из зеленых семян выросли растения только с зелеными семенами.
Для объяснения явления доминирования и расщепления гибридов второго поколения Мендель предложил гипотезу чистоты гамет.
Он предположил, что развитие признака определяется соответствующим ему наследственным фактором. Один наследственный фактор гибриды получают от отца, другой — от матери. У гибридов F1 проявляется лишь один из факторов — доминантный.

Наследственные задатки (гены) Мендель предложил обозначать большими буквами латинского алфавита, например, доминантный — большой — А, рецессивный — маленькой — а.
Каждый организм один задаток (ген) получает от материнского организма, а другой — от отцовского, следовательно, у каждого организма два наследственных задатка, один родитель имеет АА, другой - аа.
В каждую гамету попадает только один наследственный фактор, у одного родителя все гаметы несут А, у другого – а. Гибриды F1 получают оба фактора и их генотип Аа.
Гипотеза чистоты гамет

Гипотеза чистоты гамет
Гибриды F1, образуют два типа гамет – 50% с фактором А, 50% - с фактором а. Наследственные факторы не смешиваются, а передаются в неизменном виде из поколения в поколение с половыми клетками.
Гаметы несут только один наследственный фактор из пары, то есть они "чисты" (не содержат второго наследственного фактора).
Итак, гипотеза чистоты гамет гласит: гаметы "чисты", содержат только один наследственный признак из пары.

Генетическая схема скрещивания
Английский генетик Р.Пеннет предложил проводить запись в виде решетки, которую так и назвали — решетка Пеннета. По вертикали указываются женские гаметы, по горизонтали — мужские.
Ответ: F1 – по генотипу 100% Аа, по фенотипу – 100% желтые;
F2 – по генотипу ¼ АА + ½ Аа + ¼ аа;
по фенотипу ¾ желтые, ¼ - зеленые

Второй закон Менделя
Организмы, имеющие одинаковые аллели одного гена, называются гомозиготными. Они могут быть гомозиготными по доминантным (АА) или по рецессивным генам (аа).
Организмы, имеющие разные аллели одного гена, называются гетерозиготными (Аа).
Во времена Менделя строение и развитие половых клеток еще не было изучено. Поэтому его гипотеза чистоты гамет является примером гениального предвидения, которое позже нашло научное подтверждение.

Соматические клетки диплоидны, в паре гомологичных хромосом находятся пара аллелей генов, контролирующие окраску горошин.
У одного из родителей это аллели АА, у другого – аа.
При образовании гамет происходит мейоз, в гаметы попадает только один ген из пары. Все гаметы одного родителя содержат аллель А, другого – а.
Гибриды F1 гетерозиготны и образуют два типа гамет – 50% гамет с аллелем А, 50% - с аллелем а.
Цитологические основы

1/4 зигот содержит аллели АА, 1/2 - Аа, 1/4 – аа.
Половина из них — гетерозиготы (несут гены А и а), 1/4 — гомозиготы по доминантному признаку (несут два гена А) и 1/4 — гомозиготы по рецессивному признаку (несут два гена а).
Причем желтосеменные растения одинаковы по фенотипу, но различны по генотипу: 1/3 являются гомозиготными по доминантному признаку и 2/3 — гетерозиготны.
Цитологические основы

Таким образом, учитывая цитологические основы, второй закон Менделя можно сформулировать следующим образом:
«При скрещивании гибридов первого поколения между собой (двух гетерозиготных особей) во втором поколении наблюдается расщепление в определенном числовом соотношении: по фенотипу 3:1, по генотипу 1:2:1.»
Цитологические основы