Підручник Біологія 9 клас - О. А. Андерсон - Школяр 2017

Тема 5ЗАКОНОМІРНОСТІ УСПАДКУВАННЯ ОЗНАК

§ 29. Закони Менделя

Згадаємо!

Що таке гени, хромосоми та мейоз? Як утворюються статеві клітини?

Грегор Мендель установив основні закономірності спадковості, схрещуючи рослини й спостерігаючи за проявом їхніх ознак. Установлені ним закономірності відомі як закони Менделя.

Перший закон. Одним із видів, що слугував досліднику об’єктом для експериментів, був горох посівний. Ця рослина має багато зручних для аналізу зовнішніх ознак (рис. 98). Однією з вибраних ученим ознак був колір насіння. Горох має дві форми - із жовтим і зеленим насінням. Для експериментального схрещування було вибрано відповідні чисті лінії - жовту та зелену. Виявилося, що всі нащадки від такого схрещування завжди мали жовте насіння. Іншими словами, варіант ознаки одного з батьків завжди пригнічував варіант іншого. Така ознака називається домінантною. Описана закономірність відома як перший закон Менделя, або закон одноманітності гібридів першого покоління: у першому поколінні гібридів від схрещування гомозигот із домінантною та рецесивною ознаками виявляється лише домінантна ознака. Ви вже знаєте те, чого не знав Мендель, а саме - як формування ознак пов’язане з генами й хромосомами. Чисті лінії є генетично одноманітними щодо аналізованої ознаки, оскільки з покоління в покоління стійко проявляють лише один її варіант. Рослини чистої лінії із жовтим насінням мають два домінантні алелі, їхній генотип - АА, вони є домінантно гомозиготними (рис. 99, Р). Рослини чистої лінії із зеленим насінням мають два рецесивні алелі, їхній генотип - аа, вони є рецесивно гомозиготними (див. рис. 99, Р). Унаслідок мейозу гомозиготні організми утворюють гамети, що містять лише властивий їм алель (рис. 99, G). Отже, домінантно гомозиготні організми утворюватимуть винятково гамети з генотипом А, натомість рецесивно гомозиготні організми - гамети з генотипом а. Об’єднання їх у результаті запліднення приведе до формування гетерозиготного організму з одним домінантним й одним рецесивним алелями (рис. 99, F1). При цьому організм проявлятиме лише домінантну ознаку. Це і є поясненням першого закону Менделя.

Рис. 98. Ознаки гороху, що успадковуються за менделівськими законами (домінантні - ліворуч)

Другий закон. Що ж відбудеться, якщо схрестити отримані гібриди першого покоління? На відміну від гомозигот гетерозиготні організми (Аа) утворюють гамети двох різних типів: з алелями А й а в співвідношенні 50 : 50 (рис. 100, G). Для того щоб визначити, яким буде покоління від схрещування таких організмів, будують таблицю, що називається решіткою Пеннета (рис. 100, F2). У заголовках її стовпців і рядків записують генотипи гамет, що їх продукують батьківські організми аналізованого схрещування. У комірках таблиці записують генотипи, отримані об’єднанням цих гамет. Як бачимо, у разі схрещування гетерозиготних організмів 25 % гібридів другого покоління будуть домінантними гомозиготами, 50 % - гетерозиготами і ще 25 % - рецесивними гомозиготами. Оскільки всі організми, які мають хоча б один домінантний алель, проявляють домінантну ознаку, жовтий колір насіння матимуть 75 % гібридів другого покоління, а решта 25 % будуть зеленими. Інакше кажучи, у поколінні, отриманому під час схрещування гібридів F1 (усі з жовтим насінням), відбудеться розщеплення за фенотипом: частина покоління проявлятиме домінантну ознаку, а частина - рецесивну. Співвідношення між кількістю організмів, які мають різні варіанти ознаки, становитиме 3 : 1 на користь домінантної. Цю закономірність називають законом розщеплення. Вона свідчить про те, що рецесивні ознаки не зникають під дією домінантних, а лише «приховуються» і можуть проявитися в наступних поколіннях.

Рис. 99. Перший закон Менделя

?! Проаналізуйте результати схрещування.

1. Організми з якими ознаками (фенотипами) утворюються?

2. Який генотип гібридів першого покоління?

3. Нащадки є гомозиготними чи гетерозиготними організмами за даною ознакою?

Рис. 100. Другий закон Менделя

?! Проаналізуйте результати схрещування.

1. Організми з якими ознаками (фенотипами) утворюються?

2. Які генотипи гібридів другого покоління?

Третій закон. Уявно відтворивши експерименти Менделя, ми простежили за характером успадкування однієї з багатьох ознак гороху. Наступним завданням було встановлення особливостей успадкування двох ознак водночас. Він схрестив два організми, що різнилися не лише кольором насінин, а й формою. Один з батьківських організмів мав жовте гладеньке насіння, інший - зелене зморшкувате. Отримані в результаті схрещування гібриди першого покоління були одноманітними: їхнє насіння було жовтим і гладеньким. Зрозуміло, це є свідченням домінантності даних версій ознак. Позначивши, як і раніше, ген, що відповідає за колір, літерою А, а ген, що відповідає за форму насіння, - літерою В, запишемо схему цього схрещування (рис. 101). Якими ж будуть фенотипи рослин, отриманих у результаті схрещування гібридів першого покоління? Схема цього схрещування має складнішу структуру. Ви пам’ятаєте, що на відміну від гомозигот гетерозиготні організми продукують гамети різного типу - із різними алелями. Парні алелі (наприклад, А і а) містяться в різних хромосомах однієї пари. Під час формування статевих клітин кожна з них отримує лише одну хромосому із пари. Якщо локуси генів А і В містяться в різних парах хромосом, то різні комбінації алелів цих генів утворюються під час мейозу випадковим чином (рис. 102).

Рис. 101. Дигібридне схрещування двох гомозигот

Рис. 102. Формування гамет у дигетерозиготного організму

Організм із генотипом AaBb продукуватиме гамети чотирьох різних типів у співвідношенні 1 : 1 : 1 : 1, тобто по 25 %. На основі цієї інформації можна заповнити решітку Пеннета (рис. 103). У результаті такого схрещування утворюються організми з усіма можливими варіантами ознак. При цьому найбільша частка припадатиме на носіїв обох домінантних ознак (9/16). Однаковою є кількість організмів, що є домінантними лише за кольором або лише за формою насіння (по 3/16). Найменшою ж є частка рослин, що мають обидві рецесивні ознаки (1/16). Отже, усього є чотири варіанти фенотипів, а співвідношення між ними становить 9 : 3 : 3 : 1 (див. рис. 103). Так, різні варіанти двох ознак розподіляються між потомками незалежно одна від одної. Цю закономірність називають законом незалежного успадкування ознак. Важливо, що для його справедливості локуси аналізованих генів мають розташовуватися в різних хромосомах.

Аналізуюче схрещування. Ви вмієте визначати фенотип організму за його генотипом. Але інколи перед дослідниками та дослідницями постає протилежне завдання - визначити генотип організму з певним фенотипом. Якщо він має рецесивну ознаку, то відповідь однозначна: це рецесивна гомозигота (аа). Невизначеним є генотип організму з домінантною ознакою: він може бути домінантною гомозиготою (АА) або гетерозиготою (Аа). Для того щоб відповісти на поставлене запитання, проводять схрещування з рецесивною гомозиготою (рис. 104). Наявність серед гібридів розщеплення за фенотипом є ознакою гетерозиготності організму, чий генотип потрібно проаналізувати.

Відповідно до законів Менделя успадковується велика кількість ознак, у тому числі й у людини, тому знання й уміння застосовувати їх мають важливе значення.

Рис. 103. Генотипи та фенотипи гібридів другого покоління

Рис. 104. Принцип проведення аналізуючого схрещування

?! Проаналізуйте результати схрещування гібридів у разі дигібридного схрещування.

1. Організми з якими ознаками (фенотипами) є нащадками гібридів першого покоління?

2. Полічіть кількість організмів з однаковими фенотипами.

3. Яким є співвідношення між рослинами з домінантним та рецесивним варіантами кожної з ознак?

ПОВТОРІТЬ, ПОМІРКУЙТЕ

1. У чому полягає сутність досліджень Г. Менделя?

2. Опишіть схеми схрещування, унаслідок яких було встановлено закони Г. Менделя.

3. Сформулюйте третій закон Менделя.

5. Що таке аналізуюче схрещування?





Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити