Закони успадкування Г. Менделя

Основні закономірності успадкування були відкриті Грегором Менделем (1822 – 1884). Він розробив новий метод, який було названо методом гібридологічного аналізу. Основні положення цього методу:

Успадкування аналізується лише за окремими, альтернативними проявами ознаки.

Проводиться точний облік випадків успадкування кожного альтернативного прояву ознаки у ряді наступних поколінь.

У гібридологічному методі розрізняють моногібридне схрещування, дигібридний та полігібридний методи.

Моногібридне схрещування – це таке, при якому батьківські особини аналізуються за однією альтернативною парою проявів ознаки. Наприклад, якщо ознака – це колір очей, то аналізуються альтернативні прояви ознаки – карі чи блакитні очі. Якщо ж аналізують одразу 2 ознаки – такий метод є дигібридний, якщо ж більше ознак – метод полігібридний.

Свій перший закон Мендель встановив під час моно гібридному схрещуванні сортів гороху, які мали жовте і зелене насіння. Все потомство, тобто гібриди першого покоління F1, виявилось із жовтим насінням. Ця закономірність була названа законом одноманітності гібридів першого покоління. Вияв ознаки у першому поколінні отримав назву домінантного, а той вияв, що був пригніченим, тобто не проявився, назвали рецесивним. Алелі одного гена позначають латинськими літерами, домінантний – великою, рецесивний – малою. Досліди по схрещуванню записують у вигляді схем.

Р АА х аа (Р – parentale – батьки)

G A a (G - гамети)

F1 Aa 100% (filiale – діти, потомство).

І закон Менделя: При схрещуванні гомозиготних особин, які відрізняються за однією парою альтернативних виявів ознаки, все потомство у першому поколінні є одноманітним як за фенотипом, так і за генотипом.

Генотип гібридів – Аа; фенотип гібридів – жовте насіння.

Закон розщеплення. При схрещуванні гібридів першого покоління між собою (самозапилення чи споріднене схрещування) у другому поколінні зявляються особини як з домінантними, так і з рецесивними виявами ознаки, тобто спостерігається розщеплення.

P Аа х Аа

G А, а А, а

F1 АА, Аа, Аа, аа

Досліди показали, що рецесивний алель проявляється у фенотипі тільки в гомозиготному стані, тоді як домінантний проявляється як в гомозиготному, так і в гетерозиготному стані. За зовнішнім виглядом (фенотипом) особини Аа і АА не відрізняються, що зумовлює необхідність аналізуючого схрещування для з’ясування генотипу цих особин.

ІІ закон Менделя: При схрещуванні двох гетерозиготних особин, тобто гібридів, які аналізуються за однією парою альтернативних виявів ознаки, у потомстві спостерігається розщеплення за фенотипом у співвідношенні 3 : 1, а за генотипом 1 : 2 : 1.

Мендель висунув гіпотезу чистоти гамет, за якою алелі гена, перебуваючи у гетерозиготному стані, не зливаються, не розводяться, не змінюють один одного, рецесивні алелі не втрачаються. Якщо це гетерозиготна особина, то у одній з гомологічних хромосом розташований домінантний алель, а в другій – рецесивний. При утворенні гамет відбувається мейоз і в кожну з гамет потрапляє лише одна з гомологічних хромосом. У гаметі може бути тільки один алель гена.

Аналізуюче схрещування проводять для з’ясування генотипу особин, що мають однаковий фенотип, але можуть відрізнятись за генотипом - бути гомозиготною за домінантним алелем або гетерозиготною. Для цього у рослин і тварин проводять аналізуюче схрещування з рецесивною формою. У людини для цього аналізують родовід. Генотип організму, який має рецесивний вияв ознаки, визначається за його фенотипом. При аналізуючому схрещуванні можливі два випадки:

1. У гомозигот за домінантним алелем все потомство одноманітне.

P АА х аа

G А а

F1 Аа 100%.

2. У гетерозигот в потомстві спостерігається розщеплення

1 : 1. P Аа х аа

G А, а а, а

F1 Аа : аа

У природі часто зустрічається неповне домінування. При ньому гетерозиготи мають інший фенотип, відмінний від гомозигот за домінантним алелем. Наприклад, квітка нічна красуня має 2 сорти: з червоними і білими квітками. При схрещуванні цих сортів гібриди першого покоління мають рожеві квітки. У другому поколінні розщеплення за фенотипом відповідає розщепленню за генотипом 1 АА : 2 Аа : 1 аа; 1 червона : 2 рожеві : 1 біла.

ІІІ закон Менделя встановлено при дигібридному схрещуванні, під час якого у батьківських організмів аналізується відмінність за двома ознаками: наприклад, два сорти гороху з різним кольором і формою насіння. Можливі випадки у гібридів першого покоління:

1. Перший сорт – жовте і гладеньке насіння; другий сорт – зелене і зморшкувате насіння:

P ААВВ х ааbb

G AB ab

F1 AaBb

2. Перший сорт – жовте і зморшкувате насіння; другий сорт – зелене і гладеньке насіння.

P ААВВ х ааbb

G AB ab

F1 AaBb

Спостерігається реалізація І закону Менделя одноманітності гібридів першого покоління.

ІІІ закон Менделя: У разі схрещування гомозиготних особин, що відрізняються за двома (або більше) ознаками, у другому поколінні спостерігається незалежне успадкування і комбінування станів ознак, якщо гени, що їх визначають, містяться у різних парах хромосом. Гібриди першого покоління АаВb утворюють гамети AB, Ab, aB, ab. У гібридів другого покоління розщеплення ознак можна простежити за решіткою Пеннета.

♀ ♂ AB Ab aB ab
AB AABB AABb AaBB AaBb
Ab AABb AAbb AaBb Aabb
aB AaBB AaBb aaBB aaBb
ab AaBb Aabb aaBb aabb

Розщеплення за фенотипом: 9 : 3 : 3 : 1.

Якщо простежити розщеплення тільки за однією ознакою, буде 3 : 1.

Чим більше ознак аналізують, тим більша кількість очікуваних комбінацій.