Каковы цитологические основы расщепления признаков у гибридов второго поколения кратко

Обновлено: 05.07.2024

Грегор Мендель проводил опыты с горохом — самоопыляющимся растением. Он искусственно опылял растения, скрещивая сорта, отличающиеся по росту. Родительские растения имели альтернативные фенотипы: одно было высоким, а другое — низким. Независимо от того, к какому сорту принадлежали родительские растения, всё их потомство, то есть гибридные растения, оказалось одного роста — высокого.

Получив одинаково высокие гибриды в первом поколении, Мендель на следующий год скрестил эти гибриды между собой и получил второе гибридное поколение. Если бы доминантный аллель (высокий стебель) вытеснял рецессивный, то все гибриды следующих поколений были бы доминантны. Но во втором поколении вновь появились растения с низким стеблем, т.е. с рецессивным признаком, значит, рецессивные гены сохранились в гибридах первого поколения в скрытом виде. Ген роста на Рис. 3 обозначен буквами T — для высокого и t — для низкого роста. При самоопылении высоких гибридов первого поколения получились растения, четверть из которых имела низкий рост, а три четверти — высокий. То же самое наблюдалось и при скрещивании растений с другими парами аллельных генов.

Явление, при котором скрещивание гетерозиготных особей приводит к образованию потомства, часть которого несёт доминантный признак, а часть — рецессивный, называется расщеплением. Следовательно, расщепление — это распределение доминантных и рецессивных признаков среди потомства в определённом числовом соотношении. Рецессивный признак у гибридов первого поколения F1 не исчезает, а только подавляется и проявляется во втором гибридном поколении F2.

На основании этих опытов Мендель сформулировал второй закон — закон расщепления.

Закон расщепления. В потомстве от скрещивания гибридов первого поколения наблюдается расщепление: четверть особей имеют рецессивный признак, а три четверти — доминантный.

Этот закон многократно проверялся при скрещивании различных видов животных и растений, и всегда наблюдается расщепление в определённом числовом соотношении: по фенотипу 1:3 (25% рецессивных и 75% доминантных), по генотипу 1:2:1 (25% гомозиготных доминантных ТТ, 50% гетерозиготных Тt, 25% гомозиготных рецессивных tt).

Чтобы объяснить результаты распределения признаков у гибридов, Г. Мендель предположил, что каждый наследственный признак, проявившийся у потомства, зависит от наличия в его соматических клетках двух наследственных факторов, полученных от отца и матери. К настоящему времени установлено, что наследственные факторы соответствуют генам хромосом. Цитологические основы выполнения закона расщепления заключаются в том, что в процессе мейоза во время гаметогенеза гомологичные хромосомы, несущие гены исследуемого признака, расходятся в разные половые клетки, унося с собой либо отцовский аллель, либо материнский.

Рис. 4. Цитологические основы принципа чистоты гамет Образование гамет у родительских организмов обеспечивается процессом мейоза. В исходной диплоидной материнской клетке (2n) в первом делении мейоза в дочерние клетки расходятся пары гомологичных хромосом, а во втором — хроматиды. В результате мейоза образуются гаплоидные клетки, несущие по одной копии гена каждой хромосомы.

В конце мейоза образуются четыре клетки, две из которых несут отцовскую копию хромосомы, а две — материнскую. Значит, каждая гамета несёт только одну копию данного гена, то есть может содержать лишь один аллель данного гена. Это положение получило название принципа чистоты гамет. Таким образом, цитологической основой закона расщепления является мейоз, гаплоидность и принцип чистоты гамет, а также случайное объединение наследственного материала в зиготе при оплодотворении.

Грегор Мендель для своих исследований избрал горох. Это растение довольно неприхотливо, быстро вегетирует и дает большое количество семян. Последнее обстоятельство очень важное для увеличения процента достоверности при статистической обработке.

Во времена Менделя еще ничего не было известно о генах. Механизм переноса наследственной информации оставался неизученным. Поэтому гениальные догадки Грегора Менделя не находили рационального подтверждения и объяснения. А в опытах с другими организмами Мендель не получил ожидаемого результата. Но он предложил закон (вернее, сначала он выдвинул гипотезу) чистоты гамет.

Цитологические основы законов Менделя

Как сейчас известно, соматические клетки имеют, как правило, диплоидный (двойной) набор хромосом. Это означает, что аллельные гены – парные. Это могут быть две доминантные аллели (гомозигота по доминантному признаку), доминантная и рецессивная (гетерозигота) или две рецессивные (гомозигота по рецессивному признаку). Во время мейоза, когда образуются половые клетки (гаметы), в каждую из них попадает лишь одна из пары хромосом – один аллельный ген из каждой пары. Гомозиготная особь может дать только один сорт гамет - с доминантным или рецессивным признаком. А гетерозигота дает два сорта гамет в равных количествах – $50$% гамет с доминантным признаком, $50$% - с рецессивным.

Первый закон Менделя с точки зрения цитологии

В генетике принято доминирующий признак обозначать большой буквой латинского алфавита, а рецессивную – маленькой. Итак, вернемся к рассмотрению генетических и цитологических основ первого закона Менделя.

Готовые работы на аналогичную тему

Цитологические основы второго закона Менделя

Так как гетерозигота будет проявлять доминирующий признак, то в фенотипе такое расщепление признаков будет проявляться в соотношении $3 : 1$ (три доминирующих признака и один – рецессивный).

При неполном доминировании геторозиготные особи будут иметь промежуточные признаки. Тогда фенотипическое расщепление будет соответствовать пропорции расщепления по генотипу.

Цитологические основы третьего закона Менделя

Аналогичным образом объясняется и принцип действия третьего закона Менделя. Если признаки кодируются генами, содержащимися в разных хромосомах, то они распределяются независимо один от другого.

При кажущейся хаотичности это расщепление строго упорядоченное. Если рассматривать каждый признак в отдельности, то получим точное соответствие второму закону Менделя. Поэтому третий закон гласит о независимом комбинировании признаков. По сути – это два моногибридных скрещивания.

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.

Мендель изучал закономерности моногибридного скрещивания гороха.

Он рассматривал семь хорошо заметных альтернативных свойств (белые и пурпурные цветки, зелёная и жёлтая окраска семян, морщинистая и гладкая поверхность семян и т. д.).

В одном из опытов Мендель исследовал наследование окраски семян гороха при скрещивании растений, имеющих жёлтые и зелёные семена. Оказалось, что в первом поколении (F1) все гибридные растения имели жёлтые семена.

Такие же результаты Мендель получил по каждому из семи признаков.

Так был выведен первый закон Менделя, или закон единообразия первого поколения.

При скрещивании двух особей чистых линий, отличающихся по одной паре альтернативных признаков, наблюдается единообразие гибридов первого поколения.

Второй закон Менделя

Мендель подверг самоопылению выращенные гибриды первого поколения. Сформировавшиеся в них семена учёный высеял снова. В итоге он получил следующее, второе поколение (F2) гибридов. Мендель исследовал 8023 горошины. Среди них жёлтых было 6022, а зелёных — 2001, что очень близко к соотношению 3:1.

По другим признакам были получены сходные результаты — во втором поколении наблюдалось расщепление по альтернативным признакам в соотношении 3:1, т. е. три четверти особей второго поколения имели доминантные признаки, а одна четверть — рецессивные.

Так был установлен второй закон Менделя — закон расщепления.

При скрещивании гибридов первого поколения между собой во втором поколении

Наблюдается расщепление по альтернативным признакам в отношении 3:1.

Дальнейшее скрещивание учёный проводил с целью выявить, как будет происходить наследование в третьем, четвёртом и следующих поколениях. Он выращивал образцы, используя самоопыление.

Было установлено, что растения с рецессивными признаками в последующих поколениях дают потомство только с рецессивными свойствами.

Иначе вели себя растения второго поколения с доминантными признаками. Среди них Мендель обнаружил две группы. Часть особей давала потомство только с доминантным признаком. В потомстве другой части наблюдалось расщепление: появлялись особи и с доминантными, и с рецессивными признаками в отношении 3:1.

Цитологические основы моногибридного скрещивания

Связь между поколениями при половом размножении осуществляется 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.

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

Представим результаты опытов Менделя по моногибридному скрещиванию гороха в виде схемы.

Схема скрещивания гомозигот

При оплодотворении эти гаметы образуют зиготу, которая имеет оба аллеля Aa — доминантный и рецессивный. В результате все гибриды F1 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 F2 получается расщепление по генотипу в отношении 1AA :2Aa :1aa, т. е. одна четвёртая часть гибридов гомозиготна по доминантным аллелям, половина — гетерозиготна и одна четвёртая часть — гомозиготна по рецессивным аллелям.

Схема скрещивания гетерозигот

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.

Значит, во втором поколении расщепление по генотипу составляет 1:2:1, а по фенотипу — 3:1.

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

Три части потомства (75 %) получают доминантный признак, одна часть (25%) — рецессивный.

Моногибридное скрещивание

Закономерности моногибридного скрещивания

Первый закон Менделя

Моногибридное скрещивание — это скрещивание организмов, отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных признаков.