Генетика, по сравнению с другими биологическими науками, относительно «молодая» наука. Основоположником генетики считают чешского монаха, ученого-любителя — Грегора Менделя (1822- 1884). В результате опытов над горохом он сформулировал законы наследственности, придумал и ввел в практику гибридологический метод, разработал концепцию доминантных и рецессивных генов. Как наука генетика существует с 1900 года, когда несколько ученых: Х.Де Фриз, К.Корренс, Э. Чермак, независимо друг от друга открыли закономерности наследования родительских признаков, которые ранее экспериментально установил Г.Мендель
Основные понятия генетики
Генетика — наука о закономерностях наследственности и изменчивости организмов
Наследственность — способность организма передавать свои признаки и особенности развития последующим поколениям
Изменчивость — способность организма изменяться в процессе индивидуального развития под воздействием факторов внешней среды. Изменчивость — явление нестабильности наследственных свойств.
Материальной основой наследственности являются половые клетки — гаметы. При бесполом размножении таковыми являются соматические клетки. Гаметы несут структурные задатки возможных признаков — гены.
Ген — участок молекулы ДНК, ответственный за проявление какого-либо признака. Ген является единицей наследственности, определяющей признак, единицей измерения биологического явления.
Реализация признака у организма идет по схеме: ген ⇒ белок ⇒ признак
Генотип — совокупность всех наследственных признаков — генов организма, полученных от родителей.
Фенотип — совокупность внутренних и внешних признаков, которые проявляются у организма при взаимодействия организма со средой.
Локусы — определенные участки гомологичных хромосом диплоидных клеток в которых располагаются аллельные гены.
Аллельные гены (аллели) — парные гены, расположенные в гомологичных хромосомах, в одних и тех же локусах и ответственные за проявление какого-либо признака (например, цвет волос, глаз, форма носа и т.д.). Аллельные гены могут нести одинаковые качества одного признака или противоположные — альтернативные. Например, темные и светлые аллели окраски волос, серые и карие аллели цвета глаз. Аллельные гены обозначаются буквами латинского алфавита: А и а; В и в; С и с, и т.д.
Гомозигота — организм (зигота), имеющий одинаковые аллели одного гена в гомологичных хромосомах (АА, аа)
Гетерозигота — организм (зигота), имеющий разные аллели одного гена в гомологичных хромосомах (Аа), т.е. несущие альтернативные признаки.
Признаки- гены могут быть доминантными и рецессивными
Доминантный признак (ген) — господствующий, преобладающий, проявляется всегда как в гомозиготном, так и в гетерозиготном состоянии.
Рецессивный признак (ген) — подавляемый, проявляющийся только в гомозиготном состоянии. В гетерозиготном состоянии рецессивный признак подавляется доминантным. Он обозначается соответствующей строчной буквой (а,в,с).
Методы генетики
Основные закономерности наследственности были открыты Грегором Менделем в 1885 году. Метод, который Мендель использовал для осуществления своих опытов и выведения законов, называется гибридологическим. Совокупность генетических методов изучения наследования называют генетическим анализом.
Особенности гибридологического метода Г.Менделя
На протяжении столетий предшественники Г.Менделя изучали наследование совокупности всех признаков у гибридного потомства. Г.Мендель положил в основу изучения наследования новые принципы.
- Первая особенность состояла в получении в течение нескольких поколений константных форм, которые Г.Мендель в дальнейшем подвергал скрещиванию.
- Второй особенностью метода Менделя являлся анализ наследования отдельных пар признаков в потомстве скрещиваемых растений одного вида (горох Pisum sativum), отличающихся по одной, двум парам контрастных альтернативных признаков, например, цветки пурпурные и белые, форма семян гладкая и морщинистая и т.п. В каждом поколении велся учет отдельно по каждой такой паре альтернативных признаков, в ряду последовательных поколений.
- Третья особенность этого метода заключалась в использовании количественного учета гибридных растений, различающихся по отдельным парам альтернативных признаков, в ряду последовательных поколений.
- Четвертой особенностью метода Менделя было применение индивидуального анализа потомства от каждого гибридного растения.
Гибриды — потомки, полученные от скрещивания двух организмов, несущих альтернативные признаки.
Для опытов Г. Мендель выбрал растение горох по следующим причинам:
- Горох — самоопыляемое растение и поэтому легко получить чистую линию, т.е. гомозиготные особи по определенным признакам
- У гороха имеются ярко выраженные альтернативные признаки по окраске цветков, цвету семян, форме горошин, величине растений и т.д.
- Большое число потомков дает возможность получить статистические достоверные результаты
Виды скрещивания
В зависимости от того, по скольким парам учитываемых признаков различаются исходные родительские формы, скрещивания называют моногибридным, дигибридным, полигибридным.
Совокупность генетических методов изучения наследования называют генетическим анализом. В гибридологическом анализе может быть использовано скрещивание гибрида с одной из родительских форм. Такое скрещивание гибрида первого поколения с формой, несущую данную пару аллелей (доминантных или рецессивных) в гомозиготном состоянии, называют возвратным скрещиванием или беккроссом, а потомство обозначают Fв.
листать влево
Исходные родительские особи в опытах Менделя были гомозиготными, а полученные потомки — гетерозиготными. Для исследования Мендель выбирал один или два признака, а не их совокупность.
Законы Г.Менделя
Первый закон — закон единообразия гибридов первого поколения
Свои опыты Мендель начал с того, что скрещивал сорта гороха, различавшиеся по одной паре альтернативных (резко контрастирующих) признаков. Такое скрещивание называется моногибридным. Для первого эксперимента это были цвет семян гороха: желтые и зеленые, и текстура поверхности семян: морщинистая и гладкая. В первой и второй серии опытов, Мендель учитывал только один признак, и в обоих экспериментах результаты были одинаковыми: гибриды фенотипически были однообразными — проявлялся только один из признаков — доминантный.
Схема моногибридного скрещивания
Формулировка I закона Менделя:
При скрещивании двух гомозиготных особей, различающихся парой альтернативных признаков, гибриды первого поколения F1 окажутся единообразными по фенотипу и генотипу и будут нести в себе оба признака родительских особей Aa (100%)
Более поздние исследования показали, что иногда наблюдается неполное доминирование, когда гибриды обладают промежуточным фенотипом:
Второй закон Менделя — закон расщепления признаков
Из гибридных семян гороха были выращены растения, которые затем были размножены естественным для гороха способом — путем самоопыления и получены семена второго поколения F2 , среди которых были три части желтых семян и одна часть зеленых, т.е. в соотношении 3:1. Следовательно, при скрещивании гибридов первого поколения произошло расщепление признаков по фенотипу 3:1. Расщепление по генотипу соответствует соотношению: 1:2:1 (АА : 2Аа : аа).
Схема записи второго закона
Формулировка II закона:
При скрещивании гибридов первого поколения в потомстве наблюдается расщепление признаков как по фенотипу (3:1), так и по генотипу в соотношении 1:2:1
Правило чистоты гамет
Для того, чтобы объяснить явление расщепления у гибридов второго поколения, Г.Мендель предложил гипотезу чистоты гамет, суть которой состоит в следующем:
Гаметы генетически чисты, т.е. несут только один ген из каждой аллельной пары (например А или а) и в зиготе, образующейся при слиянии гамет не смешиваются, а присутствует в ней в виде пары аллелей того или иного гена
Третий закон Менделя — закон независимого наследования признаков
После опытов по моногибридному скрещиванию Мендель начал исследование по наследованию признаков по двум парам аллелей. Для наблюдения и установления статистических данных он взял два признака: цвет семян (желтый, зеленый) и характер их поверхности (гладкая, морщинистая).
Скрещивание особей по двум парам аллелей, называется дигибридным скрещиванием
Г. Мендель скрещивал растения гороха с одной стороны с желтыми (А), гладкими (В) семенами, с другой стороны — зелеными (а), морщинистыми (в). Генотипы гомозиготных особей, различающихся альтернативным вариантов двух признаков: ААВВ (желтые гладкие) и аавв (зеленые морщинистые). В первом поколении все гибриды имели желтые гладкие семена. Во втором поколении произошло независимое расщепление признаков. Были получены следующие статистические данные: по фенотипу: 9 частей желтых гладких семян, 3 желтых морщинистых (новое сочетание признаков), 3 зеленых гладких (новое сочетание признаков), 1 часть зеленых морщинистых (9:3:3:1).
Мендель обратил внимание на то, что расщепление по каждому отдельно взятому признаку соответствовало расщеплению при моногибридном скрещивании: на каждые 12 желтых — 4 зеленых (3:1); на 12 гладких — 4 морщинистых (3:1).
Схема записи третьего закона Менделя:
Формулировка III закона:
При скрещивании гетерозиготных особей, отличающихся друг от друга по двум (и более) парам альтернативных признаков, расщепление по каждой паре признаков идет независимо от других пар признаков при полном доминировании
Соотношение фенотипов и генотипов по третьему закону:
9АВ (ж/г) : 3Ав (ж/м) : 3аВ (з/г) : 1ав (з/м)
Пройти тест по этой теме можно здесь https://bioshim.ru/testy-po-biologii
