Каковы цитологические основы правила чистоты гамет кратко

Обновлено: 05.07.2024

Мендель предположил, что наследственные факторы при образовании гибридов не смешиваются, а сохраняются в неизменном виде. В теле гибрида F1 от скрещивания родителей, различающихся по альтернативным признакам, присутствуют оба фактора — доминантный и рецессивный. В виде признака проявляется доминантный наследственный фактор, рецессивный же подавляется. Связь между поколениями при половом размножении осуществляется через половые клетки — гаметы. Следовательно, необходимо допустить, что каждая гамета несет только один фактор из пары. Тогда при оплодотворении ^ слиянии двух гамет, каждая из которых несет рецессивный наследственный фактор, приводит к образованию организма с рецессивным признаком, проявляющимся фенотипически. Слияние же гамет, несущих по доминантному фактору, или же двух гамет, одна из которых содержит доминантный, а другая рецессивный фактор, будет приводить к развитию организма с доминантным признаком. Таким образом, появление во втором поколении ( F ₂ ) рецессивного признака одного из родителей (Р) может иметь место только при соблюдении двух условий:

1) если у гибридов наследственные факторы сохраняются в неизменном виде

2) если половые клетки содержат только один наследственный фактор из аллельной пары.

Расщепление признаков в потомстве при скрещивании гетерозиготных особей Мендель объяснил тем, что гаметы генетически чисты, т. е. несут только один ген из аллельной пары. Закон чистоты гамет можно сформулировать следующим образом: при образовании половых клеток в каждую гамету попадает только один ген из аллельной пары.

Почему и как это происходит? Известно, что в каждой клетке организма имеется совершенно одинаковый диплоидный набор хромосом. Две гомологичные хромосомы содержат два одинаковых аллельных гена.

При слиянии мужских и женских гамет образуется гибрид F1 , имеющий диплоидный набор хромосом:

Как видно из схемы, половину хромосом зигота получает от отцовского организма, половину — от материнского.

В процессе образования гамет у гибрида гомологичные хромосомы во время первого мейотического деления также попадают в разные клетки:

Образуются два сорта гамет по данной аллельной паре. При оплодотворении гаметы, несущие одинаковые или разные аллели, случайно встречаются друг с другом. В силу статистической вероятности при достаточно большом количестве гамет в потомстве 25% генотипов будут гомозиготными доминантными, 50% - гетерозиготными, 25% — гомозиготными рецессивными, т. е. устанавливается отношение: 1АА:2Аа:1аа.

Соответственно по фенотипу потомство второго поколения при моногибридном скрещивании распределяется в отношении 3 /₄ ; особей с доминантным признаком, 1 /₄ особей с рецессивным признаком (3:1).

Распределение фенотипов и генотипов в потомстве при скрещивании двух гетерозиготных организмов изображено на схеме ниже.

Таким образом, цитологической основой расщепления признаков у потомства при моногибридном скрещивании является расхождение гомологичных хромосом и образование гаплоидных половых клеток в мейозе.

В этой статье кратко и понятно описываются три закона Менделя. Эти законы — основа всей генетики, создав их, Мендель фактически создал эту науку.

Здесь Вы найдёте определение каждого закона и узнаете немного нового о генетике и биологии в целом.

Перед началом чтения статьи стоит понимать, что генотип — это совокупность генов организма, а фенотип — его внешних признаков.

Кто такой Мендель и чем он занимался

Грегор Иоганн Мендель — известный австрийский биолог, родившийся в 1822 году в деревне Гинчице. Хорошо учился, но у семьи его были материальные трудности. Чтобы разобраться с ними, Иоганн Мендель в 1943 году решил стать монахом чешского монастыря в городе Брно и получил там имя Грегор.

[caption align="aligncenter" width="600"] Грегор Иоганн Мендель (1822 - 1884)[/caption]

Позже изучал биологию в Венском университете, а затем решил преподавать физику и природоведение в Брно. Тогда же учёный заинтересовался ботаникой. Он проводил опыты по скрещиванию гороха. На основе результатов этих опытов учёный вывел три закона наследственности, которым и посвящена эта статья.

Первый закон Менделя — закон единообразия гибридов первого поколения

Рассмотрим опыт, проведённый Менделем. Он взял два вида гороха. Эти виды различали цветом цветков. У одного они были пурпурные, а у другого — белые.

Скрестив их, учёный увидел, что у всего потомства цветки пурпурные. А горох жёлтого и зелёного цвета дал полностью жёлтое потомство. Биолог повторял эксперимент ещё много раз, проверяя наследование разных признаков, однако результат всегда был один.

На основе этих опытов учёный вывел свой первый закон, вот его формулировка: все гибриды в первом поколении всегда наследуют лишь один признак от родителей.

Обозначим ген, отвечающий за пурпурные цветки, как A, а за белые— a. Генотип одного родителя — AA (пурпурные), а второго — aa (белые). От первого родителя будет унаследован ген A, а от второго — a. Значит, генотип потомства всегда будет Aa. Ген, обозначенный заглавной буквой, называется доминантным, а строчной — рецессивным.

Если в генотипе организма содержатся два доминантных или два рецессивных гена, то его называют гомозиготным, а организм, содержащий разные гены — гетерозиготным. Если организм гетерозиготен, то рецессивный ген, обозначаемый прописной буквой, подавляется более сильным доминантным, в результате проявляется признак, за который отвечает доминантный. Значит, горох с генотипом Aa будет обладать пурпурными цветками.

Скрещивание двух гетерозиготных организмов с разными признаками — это моногибридное скрещивание.

Кодоминирование и неполное доминирование

Бывает такое, что доминантный ген не может подавить рецессивный. И тогда в организме проявляются оба родительских признака.

Такое явление можно наблюдать на примере камелии. Если в генотипе этого растения один ген отвечает за красные лепестки, а другой — за белые, то половина лепестков камелии станут красными, а остальные — белыми.

Такое явление называют кодоминированием.

Неполное доминирование — похожее явление, при котором появляется третий признак, нечто среднее между тем, что было у родителей. Например, цветок ночная красавица с генотипом, содержащим и белые, и красные лепестки, окрашивается в розовый.

Второй закон Менделя — закон расщепления

Итак, мы помним, что при скрещивании двух гомозиготных организмов всё потомство примет лишь один признак. Но что, если взять из этого потомства два гетерозиготных организма и скрестить их? Будет ли потомство единообразным?

Вернёмся к гороху. Каждый родитель с равной вероятностью передаст либо ген A, либо ген a. Тогда потомство разделится следующим образом:

AA — пурпурные цветки (25%);
aa — белые цветки (25%);
Aa — пурпурные цветки (50%).

Видно, что организмов с пурпурными цветками в три раза больше. Это явление расщепления. В этом и заключается второй закон Грегора Менделя: при скрещивании гетерозиготных организмов потомство расщепляется в соотношении 3:1 по фенотипу и 1:2:1 по генотипу.

Впрочем, существуют так называемые летальные гены. При их наличии происходит отклонение от второго закона. Например, потомство жёлтых мышей расщепляется в соотношении 2:1.

То же происходит и с лисицами платинового цвета. Дело в том, что если в генотипе этих (и некоторых других) организмов оба гена доминантные, то они просто погибают. В результате доминантный ген может проявляться только если организм гетерозиотен.

Закон чистоты гамет и его цитологическое обоснование

Возьмём жёлтый горох и зелёный горох, ген жёлтого цвета — доминантный, а зелёного — рецессивный. В гибриде будут содержаться оба этих гена (хотя мы увидим лишь проявление доминантного).

Известно, что от родителя к потомству гены переносятся с помощью гамет. Гамета — это половая клетка. В генотипе гибрида имеется два гена, выходит, в каждой гамете — а их две — находилось по одному гену. Слившись, они образовали генотип гибрида.

Если во втором поколении проявился рецессивный признак, характерный одному из родительских организмов, значит, выполнялись следующие условия:

наследственные факторы гибридов не изменялись;
каждая гамета содержала в себе один ген.

Второй пункт — закон чистоты гамет. Конечно, гена не два, их больше. Существует понятие аллельных генов. Они отвечают за один и тот же признак. Зная это понятие, можно сформулировать закон так: в гамету проникает по одному, случайно выбранному, гену из аллели.

Цитологическая основа данного правила: клетки, в которых находятся содержащие пары аллелей хромосомы со всей генетической информацией, делятся и образуют клетки, в которых есть лишь по одной аллели — гаплоидные клетки. В данном случае это гаметы.

Третий закон Менделя — закон независимого наследования

Выполнение третьего закона возможно при дигибридном скрещивании, когда исследуется не один признак, а несколько. В случае с горохом это, например, цвет и гладкость семян.

Гены, отвечающие за цвет семян, обозначим как A (жёлтый) и a (зелёный); за гладкость — B (гладкие) и b (морщинистые). Попробуем провести дигибридное скрещивание организмов с разными признаками.

Первый закон не нарушается при таком скрещивании, то есть гибриды будут одинаковы и по генотипу (AaBb), и по фенотипу (с жёлтыми гладкими семенами).

Каким же будет расщепление во втором поколении? Чтобы это узнать, необходимо выяснить, какие гаметы могут выделить родительские организмы. Очевидно, это AB, Ab, aB и ab. После этого строится схема, называемая решёткой Пиннета.

По горизонтали перечисляются все гаметы, которые может выделить один организм, а по вертикали — другой. Внутри решётки записывается генотип организма, который появился бы при данных гаметах.

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

Если изучить таблицу, можно прийти к выводу, что расщепление гибридов второго поколения по фенотипу происходит в соотношении 9:3:3:1. Это понял и Мендель, проведя несколько экспериментов.

Помимо этого он также пришёл к выводу, что то, какой из генов одной аллели (Aa) попадёт в гамету, не зависит от другой аллели (Bb), то есть существует только независимое наследование признаков. Это и есть его третий закон, называемый законом независимого наследования.

Заключение

Три закона Менделя — основные генетические законы. Благодаря тому, что один человек решил поэкспериментировать с горохом, биология получила новый раздел — генетику.

С её помощью учёные со всего мира научились множеству вещей, начиная предотвращением болезней, заканчивая генной инженерией. Генетика — это один из самых интересных и перспективных разделов биологии.

ГОСТ

Формулировка закона чистоты гамет

Закон чистоты гамет – это правило, согласно которому в гамету дочерней особи попадает только один аллель, принадлежащий родительской особи.

Также этот закон формулируют следующим образом.

Гетерозиготная особь обладает рецессивным и доминантным аллелями. Потомкам передается доминантный аллель, но рецессивный становится при этом неотъемлемой частью генотипа, хотя внешне не проявляется.

Предшествием данному закону явилось предположение Г. Менделя (основоположника генетики) о том, что наследственные факторы при образовании гибридов первого поколения не смешиваются, а остаются в неизменном виде. При этом в теле гибрида первого поколения при скрещивании родителей, различающихся по ряду альтернативных признаков, присутствуют оба фактора, как доминантный, так и рецессивный.

Доминантный признак – это признак, проявляющийся в фенотипе гибридов первого поколения. Обычно этот признак обозначается заглавной буквой.

Рецессивный признак – это признак, подавляемый в фенотипе гибридов первого поколения, но присутствующий в их генотипе. Признак обозначается строчной буквой.

Содержание закона чистоты гамет

Между поколениями связь осуществляется через половые клетки или гаметы. Следовательно, целесообразно предположить тот факт, что каждая гамета несет только один признак из пары. В этом случае при оплодотворении или слиянии двух гамет, каждая из которых содержит ген, отвечающий за развитие рецессивного признака, происходит фенотипическая реализация рецессивного признака. Если сливаются гаметы, несущие в себе гены, отвечающие за развитие рецессивного признака, то происходит фенотипическое проявление рецессивного признака.

При этом, следует сделать вывод о том, что появление у гибридов второго поколения рецессивного признака от одного из родителей может произойти только при соблюдении двух условий:

Готовые работы на аналогичную тему

сохранение у гибридов всех наследственных факторов в неизменном виде;
наличие в половых клетках только одного наследственного фактора из пары аллелей.

слияние мужских и женских гамет дает гибрида, имеющего диплоидный хромосомный набор;
половину хромосом зигота получает от отцовского генотипа, другую половину – от материнского;
в ходе гаметогенеза у гибрида гомологичные хромосомы в первом делении мейоза попадают в разные клетки;
образуется два сорта гамет по указанной аллельной паре.

Расщепление признаков в потомстве может происходить только при соблюдении нескольких условий: скрещивание должно быть многократным, чтобы получить большое количество потомков. Генотип родителей должен быть исключительно гетерозиготным. Гаметы должны свободно скрещиваться между собой. Зиготы должны иметь способность выживать в равной степени.

В ходе оплодотворения случайным образом могут встретится одинаковые или разные гаметы, несущие те или иные аллели. По статистике при наличии большого количества гамет в потомстве четверть генотипов будет гомозиготной доминантной, а половина гетерозиготной, а еще одна четверть станет гомозиготной рецессивной. В итоге установится соотношение 1АА:2Аа:1аа.

Если рассматривать полученное расщепление с точки зрения фенотипа, то можно отметить, что будет наблюдаться соотношение 3:1 по доминантному и рецессивному признаку соответственно. Такое расщепление происходит на постоянной основе при соблюдении всех вышеописанных условий.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что цитологической основой расщепления признаков потомства при моногибридном скрещивании является расхождение гомологичных хромосом и образование гаплоидных гамет в ходе двух последовательных мейотических делений.

Следует отметить тот факт, что Мендель основал гибридологический метод для того, чтобы судить о генетическом строении предков и анализировать проявление признаков у их потомков. С помощью проведенных исследований он сформулировал три основных закона наследственности, подтверждающих гипотезу чистоты гамет.

Если первые два закона описаны выше, то третьему следует уделить особенное внимание. При скрещивании диплоидных организмов, которые имеют по две пары аллелей, во втором поколении будет наблюдаться независимое комбинирование исходных признаков родительских особей. При этом дигетерозиготная особь дает следующие гаметы: Ав, АВ, Ва, ав. Эти половые клетки могут давать диплоидных особей с различными комбинациями.

Третий закон Менделя действует, когда гены, отвечающие за развитие признаков, находятся в разных хромосомах. При формировании гамет в мейозе парные хромосомы расходятся случайным образом и потомство получает характеристики с новым генетическим сочетанием, которое не было похоже на родительской особи.

Реализация третьего закона возможна только при наличии несцепленных хромосом, когда исследуемые характеристики находятся в разных хромосомных парах.

Примером действия независимого наследования являются экспериментальные исследования Менделем белых и розовых цветов, а также желтых и зеленых горошин. Согласно этому закону, фенотипическое расщепление признаков произойдет следующим образом: 9:3:3:1.

Развитие генетики подтвердило предположения Менделя. Была установлена природа наследственных задатков. Их стали называть генами.

При половом размножении поколения связаны через гаметы, которые несут гены, определяющие развитие того или иного признака. При образовании гамет в каждую из них попадает одна из гомологичных хромосом, и, значит, один ген из пары.

В соматических клетках диплоидного организма эти задатки являются парными: один получен от отцовского организма, а другой — от материнского.

Мендель предложил обозначать доминантные наследственные задатки заглавными буквами, а соответствующие им рецессивные задатки — прописными буквами.

Каждый ген имеет два состояния — A и a . Они составляют одну пару и располагаются в одних и тех же локусах (участках) гомологических хромосом.

В родительском поколении материнская и отцовская формы гомозиготны по исследуемому признаку, поэтому образуют гаметы только с аллелем A или только с a .

При оплодотворении эти гаметы образуют зиготу, которая имеет оба аллеля Aa — доминантный и рецессивный. В результате все гибриды F 1 единообразны по данному признаку, так как доминантный аллель подавляет действие рецессивного аллеля.

Гибриды первого поколения являются гетерозиготными и образуют гаметы двух типов, несущие аллели A и a . При их самоопылении в F 2 получается расщепление по генотипу в отношении \(1\) AA \(:2\) Aa \(:1\) aa , т. е. одна четвёртая часть гибридов гомозиготна по доминантным аллелям, половина — гетерозиготна и одна четвёртая часть — гомозиготна по рецессивным аллелям.

Так как генотипам AA и Aa соответствует один и тот же фенотип (жёлтая окраска семян), то расщепление по фенотипу будет следующим — \(3\) жёлтых \(:\) \(1\) зелёный.

Четвёртую часть потомства (\(25\) %) составляют доминантные гомозиготы, половину (\(50\) %) — гетерозиготы, четвёртую часть (\(25\) %) — рецессивные гомозиготы.

Читайте также: