Біологія. Комплексна підготовка до ЗНО і ДПА

Закономірності спадковості, встановлені Г. Менделем

Грегор Мендель (1822-1884), спираючись на результати своїх експериментів зі схрещування різних сортів гороху, сформулював закономірності, відомі як закони Менделя.

Перший закон Менделя (закон одноманітності гібридів першого покоління, або закон домінування): у разі схрещування гомозиготних батьківських форм у першому поколінні потомства (F₁) всі особини однотипні (одноманітні) за фенотипом і генотипом. При цьому ознака, яка проявлялась в F₁, була названа домінантною, а ознака другої батьківської форми, яка не проявилась, — рецесивною.

Другий закон Менделя (закон розщеплення): після схрещування (самозапилення) нащадків F₁ двох гетерозиготних батьків у поколінні F₂ спостерігалося розщеплення потомства за ознакою, що аналізувалась (фенотипом) у разі повного домінування у співвідношенні 3 : 1 і у співвідношенні 1:2:1 — при неповному домінуванні. Проміжне успадкування (неповне домінування) зумовлене тим, що домінантний ген не повністю пригнічує функції рецесивного гена, тому в гібридних особин ознаки мають проміжний характер порівняно з ознаками батьківських форм. Приклад неповного домінування — успадкування забарвлення квіток у рослини нічна красуня. У разі схрещування батьківських форм з червоними і білими квітками в гібридів квітки мають рожевий колір.

Третій закон Менделя (закон незалежного успадкування): розщеплення за кожною парою ознак відбувається незалежно від інших пар ознак. Цей закон справедливий тільки для генів, що містяться або в різних хромосомах, або в одній хромосомі, але достатньо далеко один від одного. Точного розщеплення за Менделем можна чекати лише тоді, коли потомство, що аналізується, достатньо велике.

Для дигібридного схрещування Мендель використовував гомозиготні рослини гороху, які відрізнялись за кольором і типом поверхні насіння: материнська рослина мала жовте і гладеньке насіння; обидві ознаки були домінантними. Батьківська рослина мала зелене і зморшкувате насіння; обидві ознаки були рецесивними. Якщо позначити домінантний і рецесивний алелі, що визначають колір насіння, відповідно літерами А і а, а алелі, що визначають форму поверхні насіння, літерами В і b, то тоді генотипи гомозиготних батьківських форм виглядатимуть таким чином: материнська рослина — ААВВ, батьківська — aabb. У першому випадку гамети міститимуть алелі А і В (АВ), у другому — а і b (ab). Злиття двох таких гамет приведе до появи дигібридної зиготи АаВb. За фенотипом такі рослини при повному домінуванні будуть мати дві домінантні ознаки: їх насіння буде жовтим і гладеньким. Для того щоб з’ясувати, скільки сортів гамет утворює такий дигібрид, Мендель провів аналізуюче схрещування: він схрестив гібридні рослини F₁ з рослинами, гомозиготними за двома рецесивними ознаками (тобто ті, що мали зелене і гладеньке насіння; генотип aabb). У потомстві було одержано 4 класи насіння у співвідношенні, близькому до 1 : 1 : 1 : 1 — 55 жовтих гладеньких (АаВb); 51 зелена гладенька (ааВb); 49 жовтих зморшкуватих (Aabb) і 53 зелених зморшкуватих (aabb). Таким чином, Мендель показав, що дигібрид утворює 4 сорти гамет у рівному співвідношенні і є гетерозиготним за обома алельними парами.

Після схрещування в F₂ двох гібридних рослин з F₁ було одержане в F₂ розщеплення за фенотипом у співвідношенні: 9 жовтих гладеньких : 3 жовтих зморшкуватих : 3 зелених гладеньких : 1 зелена зморшкувата. За генотипом розщеплення було у співвідношенні: 1:2:2:4:1:2:1:2:1.

При моногібридному схрещуванні число класів за фенотипом в F₂ дорівнює 2 (у співвідношенні 3 : 1), а за генотипом — 3 (у співвідношенні 1 : 2 : 1). При дигібридному схрещуванні ці значення становили відповідно 4 і 9, тобто в разі двох генів, що визначають дві незалежні ознаки, число класів за фенотипом відповідає 2², а за генотипом — 3².

Досліди Менделя стали основою для розвитку сучасної генетики. Йому вдалося виявити закономірності спадковості завдяки принципово новим методичним підходам.

Перелічені прості прийоми дослідження склали принципово новий, гібридологічний метод вивчення спадковості. Сукупність генетичних методів вивчення спадковості називають генетичним аналізом.