Закон единообразия гибридов первого поколения(первый закон Менделя)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

Введение 3

Гибридологический метод Г.Менделя…..……………………………………4

Закон единообразия гибридов первого поколения(первый закон Менделя).6

Вклад Менделя в развитие генетики 8

Заключение 10

Список литературы 12

 

Введение

Человек всегда стремился управлять живой  природой: структурно-функциональной организацией живых существ, их индивидуальным развитием, адаптацией к окружающей среде, регуляцией численности и  т. д. Генетика ближе всего подошла  к решению этих задач, вскрыв многие закономерности наследственности и  изменчивости живых организмов и  поставив их на службу человеческому  обществу. Этим объясняется ключевое положение генетики среди других биологических дисциплин.

Человеком давно отмечены три явления, относящиеся  к наследственности: во-первых, сходство признаков потомков и родителей; во-вторых, отличия некоторых (иногда многих) признаков потомков от соответствующих  родительских признаков; в-третьих, возникновение  в потомстве признаков, которые  были лишь у далеких предков. Преемственность  признаков между поколениями  обеспечивается процессом оплодотворения. С незапамятных времен человек стихийно использовал свойства наследственности в практических целях – для  выведения сортов культурных растений и пород домашних животных.

Первые  идеи о механизме наследственности высказали еще древнегреческие  ученые Демокрит, Гиппократ, Платон, Аристотель. Автор первой научной теории эволюции Ж.-Б. Ламарк воспользовался идеями древнегреческих ученых для объяснения постулированного им на рубеже XVIII-XIX вв. принципа передачи приобретенных в течение жизни индивидуума новых признаков потомству. Ч. Дарвин выдвинул теорию пангенезиса, объяснявшую наследование приобретенных признаков. Законы наследственности, открытые Г. Менделем, заложили основы становления генетики как самостоятельной науки.

 Гибридологический метод Г. Менделя.

Грегор Мендель (1822-1884) родился в Силезии в семье крестьянина и так же, как и его отец, был искусным садоводом. Чин монаха католического монастыря ордена августинцев не помешал Менделю получить образование в Венском университете и активно участвовать в работе Общества естествоиспытателей г. Брюнна (ныне Брно), В 1865 г. Мендель доложил на заседании этого общества, а 1866 г. опубликовал в его трудах работу «Опыты над растительными гибридами».

Развитие  современной генетики началось с открытия Грегором Менделем закономерностей наследования признаков, с установления того факта, что признаки в потомстве гибридов не исчезают, а пере комбинируются и передаются в определенных численных соотношениях следующим поколениям.

Изучая  наследование признаков у гибридов гороха, Мендель опирался на опыт своих предшественников, особенно И.Г. Кельрейтера, Т.Э. Найта, О. Сажрэ и Ш. Нодэна. Из предложенных ими методических приемов он выбрал наиболее прогрессивные (полу кастрация цветков, реципрокные и возвратные скрещивания, отбор растений с альтернативными признаками) и усовершенствовал гибридологический метод, дополнив его количественным учетом расщепляющихся форм и математическим анализом полученных результатов. Все последовательные этапы экспериментальной работы Менделя были им тщательно продуманы и обоснованы.

Объектом  исследования Г. Мендель выбрал горох Pisum sativum, поскольку это самоопыляющееся растение имеет много культурных сортов, стабильно сохраняющих свои признаки в потомстве, и обладает таким строением цветков, которое позволяет легко удалять пыльники и наносить пыльцу других сортов на рыльце полу кастрированных цветков.

В течение двух лет Мендель испытывал 34 сорта гороха. Убедившись в течение нескольких циклов самоопыления в константности выбранных признаков, он выбрал 22 сорта с их контрастирующими парами.

Всего в опытах Менделем было проанализировано наследование семи пар контрастных (альтернативных) признаков. Скрещивания, в которых родительские формы отличаются друг от друга по одной, двум и трем парам альтернативных признаков, позднее стали называться соответственно моно-, ди- и тригибридными.

Во  всех скрещиваниях Мендель проводил точный количественный учет всех форм второго поколения, различающихся по отдельным признакам: потомство от каждого растения анализировалось им индивидуально, а затем подсчитывалась суммарная численность по каждому признаку по всей выборке растений.

В опытах Менделя использовались большие выборки растений. В дальнейшем их репрезентативность, т.е. достаточность для получения достоверных результатов, была подтверждена статистическими методами.

Усовершенствование  гибридологического метода позволило  Г. Менделю выявить ряд важнейших закономерностей наследования признаков у гороха, которые, как оказалось впоследствии, справедливы для всех диплоидных организмов, размножающихся половым путем.

Описывая  результаты скрещиваний, сам Мендель не интерпретировал установленные им факты как некие законы. Но после их переоткрытия и подтверждения на растительных и животных объектах, эти повторяющиеся при определенных условиях явления стали называть законами наследования признаков у гибридов.

Закон единообразия гибридов первого поколения (первый закон Менделя).

В опытах Менделя при скрещивании сортов садового гороха Pisum sativum, отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных признаков (например, пурпурные или белые цветки), все гибриды первого поколения выглядели одинаково, т.е. имели одинаковый фенотип, и были похожи на одного из родителей.

Признаки, проявляющиеся у гибридов первого поколения, Мендель назвал доминантными (лат. dominus — господствующий), а не проявляющиеся - рецессивными (лат. recessus — отступающий). Для обозначения признаков он использовал буквы латинского алфавита (для доминантных - прописные, для рецессивных - строчные). Сочетание различных вариантов (аллелей) наследственных задатков какого-либо признака (например, АА, Аа или аа) принято называть генотипом поданному признаку. Генотип может быть гомозиготным (АА или ид) и гетерозиготным (Аа). Понятия «гомозиготность» и «гетерознготность» ввел У, Бэтсон в 1902 г.

При изучении взаимодействия аллелей одного наследственного фактора (позднее названного геном) выяснилось, что один и тот же аллель может быть доминантным водном генотипе и практически не проявляться - в другом. В настоящее время известно, что характер доминирования зависит от внешних условий, возраста, пола, а также других наследственных факторов (так называемая «неустойчивая доминантность). Кроме того, «доминантность» является относительной, поскольку степень доминирования одного и того же гена может быть различной в зависимости от уровня организации биологической системы: молекулы, клетки, организма.

Наряду  с полным доминированием Мендель наблюдал проявление промежуточного фенотипа по таким признакам, как размер листьев, опущенность отдельных частей растения и время цветения. В дальнейшем выяснилось, что неполное доминирование (промежуточное наследование) при скрещивании различных организмов наблюдается довольно часто: так у Antirrhinum majus (львиный зев) и Mirabilis jalapa (ночная красавица) гибриды от скрещивания красноцветковых растений с бело-цветковыми имеют промежуточную, розовую окраску.

Феномен доминирования или единообразия особей при скрещивании форм, отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных признаков, является общебиологическим законом, поскольку характерен для гибридных форм различных видов организмов. Обычно этот закон называют «законом единообразия гибридов первого поколения», а доминирование считается одним из вариантов его проявления. Закон единообразия гибридов первого поколения справедлив только для диплоидных организмов, у которыхлюбой признак определяется двумя аллелями одного гена. Но временная диплоидность может иметь место и у некоторых прокариот: например, у бактерий Е. coii при конъюгации, а также у бактериофагов при инфекции бактерий. Вот почему взаимодействие аллелей одного гена можно назвать в некотором смысле универсальным принципом.

Современные формулировки законов Менделя

1-й  закон Менделя – закон единообразия гибридов первого поколения. 

При скрещивании гомозигот все  гибриды первого поколения единообразны по генотипу и фенотипу.

Правило чистоты  гамет.

При гаметогенезе у гетерозигот  в каждую из гамет с равной вероятностью переходит один из двух аллелей.

2-й  закон Менделя – закон расщепления.

При моногибридном скрещивании  гетерозигот примерно четвертая  часть их потомков обладает рецессивным  вариантом признака.

3-й  закон Менделя – закон независимого наследования отдельных признаков.

Отдельные признаки наследуются независимо друг от друга, если гены, отвечающие за развитие этих признаков, не сцеплены между собой.

 

Вклад Менделя в развитие генетики

В 1863 г. Мендель  закончил эксперименты и в 1865 г. на двух заседаниях Брюннского общества естествоиспытателей доложил результаты своей работы. В 1866 г. в трудах общества вышла его статья «Опыты над растительными гибридами», которая заложила основы генетики как самостоятельной науки. Это редкий в истории знаний случай, когда одна статья знаменует собой рождение новой научной дисциплины. Почему принято так считать?

Работы по гибридизации растений и изучению наследования признаков  в потомстве гибридов проводились  десятилетия до Менделя в разных странах и селекционерами, и ботаниками. Были замечены и описаны факты  доминирования, расщепления и комбинирования признаков, особенно в опытах французского ботаника Ш. Нодена. Даже Дарвин, скрещивая разновидности львиного зева, отличные по структуре цветка, получил во втором поколении соотношение форм, близкое к известному менделевскому расщеплению 3:1, но увидел в этом лишь «капризную игру сил наследственности». Разнообразие взятых в опыты видов и форм растений увеличивало количество высказываний, но уменьшало их обоснованность. Смысл или «душа фактов» (выражение Анри Пуанкаре) оставались до Менделя туманными.

Совсем иные следствия вытекали из семилетней работы Менделя, по праву составляющей фундамент  генетики. Во-первых, он создал научные  принципы описания и исследования гибридов и их потомства (какие формы брать  в скрещивание, как вести анализ в первом и втором поколении). Мендель  разработал и применил алгебраическую систему символов и обозначений  признаков, что представляло собой  важное концептуальное нововведение. Во-вторых, Мендель сформулировал  два основных принципа, или закона наследования признаков в ряду поколений, позволяющие делать предсказания. Наконец, Мендель в неявной форме высказал идею дискретности и бинарности наследственных задатков: каждый признак контролируется материнской и отцовской парой задатков (или генов, как их потом стали называть), которые через родительские половые клетки передаются гибридам и никуда не исчезают. Задатки признаков не влияют друг на друга, но расходятся при образовании половых клеток и затем свободно комбинируются у потомков (законы расщепления и комбинирования признаков). Парность задатков, парность хромосом, двойная спираль ДНК - вот логическое следствие и магистральный путь развития генетики ХХ века на основе идей Менделя.

Заключение

Менделевская  теория наследственности, т.е. совокупность представлений о наследственных детерминантах и характере их передачи от родителей к потомкам, по своему смыслу прямо противоположна доменделевским теориям, в частности теории пангенезиса, предложенной Дарвином. В соответствии с этой теорией признаки родителей прямо, т.е. от всех частей организма, передаются потомству. Поэтому характер признака потомка должен прямо зависеть от свойств родителя. Это полностью противоречит выводам, сделанным Менделем: детерминанты наследственности, т.е. гены, присутствуют в организме относительно независимо от него самого. Характер признаков (фенотип) определяется их случайным сочетанием. Они не модифицируются какими-либо частями организма и находятся в отношениях доминантности-рецессивности. Таким образом, менделевская теория наследственности противостоит идее наследования приобретенных в течение индивидуального развития признаков.

Опыты Менделя  послужили основой для развития современной генетики – науки, изучающей  два основных свойства организма  – наследственность и изменчивость. Ему удалось выявить закономерности наследования благодаря принципиально  новым методическим подходам:

1) Мендель  удачно выбрал объект исследования;

2) он  проводил анализ наследования  отдельных признаков в потомстве  скрещиваемых растений, отличающихся  по одной, двум и трем парам  контрастных альтернативных признаков.  В каждом поколении велся учет  отдельно по каждой паре этих  признаков;

3) он  не просто зафиксировал полученные  результаты, но и провел их  математическую обработку.

Перечисленные простые приемы исследования составили  принципиально новый, гибридологический  метод изучения наследования, ставший  основой дальнейших исследований в  генетике.

Список литературы:

1. Гайсинович А.Е. Зарождение и развитие генетики. - М.: Высш. шк., 1988. - С.14.

2. Горелов А.А. Концепции современного естествознания. - М.: Владос, 2000. - 512 с.

3. Концепции современного естествознания / Под ред. В.Н. Лавриненко, В.П. Ратникова. - М.: ЮНИТИ, 2000. - 203 с.

4. Лемеза Н.А., Камлюк Л.В., Лисов Н.Д. Биология в экзаменационных вопросах и ответах. - М.: Рольф, Айрис-пресс, 1998. - С.172-173.

5. Равич-Щербо И.В., Марютина Т.М., Григоренко Е.Л. Психогенетика: Учеб. / Под ред. И.В. Равич-Щербо. - М.: Аспект-Пресс, 2000. - 447 с.

6. Рузавин Г.И. Концепции современного естествознания: Курс лекций. - М.: Проект, 2002. - 336 с.