Біологія і екологія. Профільний рівень. Повторне видання. 10 клас. Задорожний
§ 60. Закономірності успадкування. Закони Г. Менделя
Поміркуйте
Алель, що визначає темне забарвлення очей у людини, домінує над алелем, що зумовлює їхній блакитний колір. Чи можливе народження блакитноокої дитини у темнооких батьків?
Згадайте
• Ген
• Алель
• Фенотип
• Гібридизація
• Генотип
Створення гібридологічного методу досліджень
Основи сучасного гібридологічного методу створив Грегор Мендель (мал. 60.1). Він досліджував наслідування різних ознак гороху. Провівши математичні підрахунки розподілу різних варіантів ознак у нащадків, Г. Мендель зміг установити закономірності успадкування ознак і сформулював свої закони. Саме Г. Мендель запропонував «задатки» ознак (гени) позначити літерами латинського алфавіту.
Мал. 60.1. Грегор Мендель (1822-1884), чеський священик, захоплювався ботанікою і проводив багато біологічних досліджень
Закон чистоти гамет та цитологічна основа законів Г. Менделя
У своїх дослідах Г. Мендель упевнився, що і батьківський, і материнський організми мають два варіанти (алеля) спадкового «задатку» (гена). І кожному зі своїх нащадків вони передають тільки один з них. Це правило отримало назву закону чистоти гамет.
Коли пізніше вивчили будову ядра клітин живих організмів, то виявили в них парні хромосоми. Ці структури розходилися поодинці в дочірні клітини під час кожного поділу. Тому вони чудово підходили під роль носія генів. І дійсно, саме хромосоми містять ДНК, у якій і розміщено гени клітин.
Схеми схрещування
Досліди зі схрещування в генетиці записують у вигляді схем схрещування, використовуючи генетичну символіку. У першому рядку записують генотипові формули батьків, у другому — типи їхніх гамет, у третьому — генотипи першого покоління і т. д. Якщо генів кілька, то вони у запису розташовуються в алфавітному порядку. Домінантний алель завжди пишеться перед рецесивним алелем того ж гена.
Приклад
Нащадки, які утворюються в результаті схрещування, можуть відрізнятися між собою як за фенотипом, так і за генотипом. У такому випадку кажуть, що відбулося розщеплення ознаки у нащадків за генотипом і фенотипом. Записують це, розділяючи групи нащадків за допомогою двокрапки. Наприклад, розщеплення за генотипом 1 (АА) : 2 (Аа) : 1 (аа) означає, що всіх нащадків можна поділити на 4 частини. З них одна частина буде мати генотип АА, дві — генотип Аа і ще одна — генотип аа.
Закон однотипності гібридів першого покоління
Нащадки першого покоління від схрещування стійких форм, які відрізняються за однією ознакою, мають однаковий генотип та фенотип за цією ознакою (мал. 60.2).
Мал. 60.2. Прояв закону однотипності гібридів під час схрещування собак
Закон розщеплення спадкових ознак у нащадків гібрида
Під час схрещування гібридів першого покоління між собою серед гібридів другого покоління у певних співвідношеннях з’являться особини з фенотипами вихідних батьківських форм та гібридів першого покоління (мал. 60.3).
Мал. 60.3. Прояв закону розщеплення спадкових ознак під час схрещування рослин
У цьому випадку ми спостерігаємо у другому поколінні розщеплення за генотипом
1(BВ) : 2(Вb) : 1(bb),
а за фенотипом: 3 (фіолетові) : 1 (білі).
Закон незалежного комбінування спадкових ознак
Гени, які визначають різні ознаки й перебувають у різних групах хромосом, спадкуються незалежно один від одного, унаслідок чого серед нащадків другого покоління у певних співвідношеннях з’являються особини з новими (відносно батьківських) комбінаціями ознак (мал. 60.4).
Мал. 60.4. Прояв закону розщеплення спадкових ознак під час схрещування гороху з насінням різного кольору і форми
У цьому випадку ми спостерігаємо у другому поколінні розщеплення за генотипом:
1(АABВ) : 4(АаВb) : 2(АAВb) : 2(АаВВ) : 1(aaΒΒ) : 2(aaBb) : 1(AAbb) : 2(Aabb) : 1(ааbb),
а за фенотипом: 9 (жовті гладенькі) : 3 (зелені гладенькі) : 3 (жовті зморшкуваті) : 1 (зелені зморшкуваті).
Генотипи ААВВ, АаВb, ААВb і АаВВ визначають однаковий фенотип, тому що в них міститься хоча б по одному домінантному алелю обох генів. Який алель буде в іншій хромосомі в цьому випадку, не має значення. Тому часто всі ці варіанти генотипів позначають як А-В-. Тире на місці другого алеля позначає те, що там може бути будь-який алель (домінантний чи рецесивний). У такому випадку запис розщеплення за генотипом буде мати вигляд:
9(А-В-) : 3(ааВ-) : 3(A-bb) : 1(aabb).
Запитання та завдання
1. Чому горох виявився вдалим об'єктом для досліджень, які здійснював Г. Мендель? 2. На конкретному прикладі поясніть, як працює закон розщеплення спадкових ознак у нащадків гібридів. 3. Складіть генетичну задачу, яка ілюструвала б закон незалежного комбінування спадкових ознак.
Ключова ідея
Грегор Мендель сформулював кілька важливих законів, які встановлюють закономірності успадкування моногенних ознак. Ці закони стали основою класичної генетики.
