Помимо гибридного метода, в генетике используются следующие методы: генеалогический метод – составление и анализ родословных; цитогенетический метод – изучение хромосом; близнецовый метод – изучение близнецов; популяционно-статистический метод – изучение генетической структуры популяций.
Методы генетики
Явление, при котором одни гибриды второго поколения имеют доминантный признак, а другие – рецессивный, называется расщеплением. Более того, расщепление, наблюдаемое в гибридах, не является случайным, а подчиняется определенным количественным законам. Мендель пришел к другому выводу: при скрещивании гибридов первого поколения в потомстве появляется ген, вызывающий развитие желтой окраски семян, a – зеленой окраски семян, B – гладкой формы семян, b – морщинистой формы семян, пусть A – ген, ответственный за развитие желтой окраски семян. Скрещиваются гибриды первого поколения с генотипом AaBb. При образовании гамет из каждой пары аллелей генов в гамету попадает только один ген, и в результате случайного расхождения хромосом в первом делении мейоза ген А может попасть в одну гамету с геном В или с геном b, а ген а – с геном В или с геном b. Таким образом, каждый организм образует четыре разновидности гамет в равном количестве (по 25%): AB, Ab, aB, ab. Во время оплодотворения каждый из четырех типов сперматозоидов может оплодотворить любой из четырех типов яйцеклеток. В результате оплодотворения может возникнуть девять генотипических классов, дающих начало четырем фенотипическим классам.
Основные понятия генетики
Эксперименты Менделя были тщательно продуманы. В то время как его предшественники пытались изучить закономерности наследования многих признаков одновременно, Мендель начал свои исследования с изучения наследования только одной пары альтернативных признаков. Признак – это любая характеристика строения, любое свойство организма. Развитие признаков зависит от наличия других генов и условий окружающей среды, а формирование признаков происходит в процессе индивидуального развития особей. Поэтому каждый человек обладает набором черт, которые присущи только ему.
Закон независимого комбинирования (наследования) признаков, или третий закон Менделя
Предложен Г. Менделем. Для регистрации результатов скрещивания использовались законы Менделя: P – родители; F – потомство, цифра внизу или сразу после буквы указывает на порядковый номер поколения (F1 – гибриды первого поколения – прямые потомки родителей, F2 – гибриды второго поколения – результат скрещивания гибридов F1); × – знак скрещивания; G – самец; E – самка; A – доминантный ген, a – рецессивный ген; AA – гомозигота по доминантному гену, aa – гомозигота по рецессивному гену, Aa – гетерозигота.При неполном доминировании возникает косвенная изменчивость (как при наследовании цвета цветочной короны у многих растений). Например, когда гомозиготные красные гвоздики (RR) скрещиваются с гомозиготными белыми гвоздиками (rr), гетерозиготное потомство (Rr) имеет розовые венчики цветков.
Второй закон Менделя – закон распределения признаков: гибриды первого поколения при их скрещивании распределяются в определенном численном соотношении: особи с рецессивным проявлением признака составляют 1/4 от общего числа потомков. Поэтому, установив закономерность наследования одной пары признаков, Г. Мендель перешел к изучению наследования двух (или более) пар альтернативных признаков. Для дигибридного скрещивания Мендель отобрал гомозиготные растения гороха, различающиеся по цвету (желтые и зеленые) и форме семян (гладкие и морщинистые). Желтый цвет (A) и гладкая форма семян (B) являются доминантными признаками, а зеленый цвет (a) и морщинистая форма семян (b) – рецессивными признаками. Мендель взял сорта гороха с желтыми и зелеными семенами и искусственно провел их перекрестное опыление: он удалил тычинки у одного сорта и опылил их пыльцой другого сорта. Гибриды первого поколения имели желтые семена. Аналогичная картина наблюдалась и при скрещивании, изучавшем наследование других признаков: при скрещивании растений с гладкой и морщинистой формой семян все семена полученных гибридов были гладкими; при скрещивании растений с красноцветковыми цветками с белоцветковыми все полученные гибриды были красноцветковыми. Мендель пришел к выводу, что у гибридов первого поколения проявляется только один из каждой пары альтернативных признаков, а другой как бы исчезает. Мендель назвал признак, который проявляется у гибридов первого поколения, доминантным, а признак, который подавляется, рецессивным. Ген – это функционально неделимая единица генетического материала, участок молекулы ДНК, который кодирует основную структуру полипептида, транспорта или молекулы рибосомальной РНК. В широком смысле ген – это участок ДНК, определяющий способность к развитию одного элементарного признака.
Закон однородности гибридов первого поколения, или первый закон Менделя
Начиная с 1854 года, Мендель в течение восьми лет проводил эксперименты по скрещиванию растений гороха. Он обнаружил, что в результате скрещивания различных сортов гороха друг с другом гибриды первого поколения имеют одинаковый фенотип, в то время как гибриды второго поколения характеризуются расщеплением признаков в определенных пропорциях. Чтобы объяснить это явление, Мендель сделал ряд предположений, которые он назвал “гипотезой чистоты гамет” или “законом чистоты гамет”. Мендель предположил, что:Следует отметить, что понятия доминирования и рецессивности были сформулированы в рамках классической генетики, и их объяснение с позиций молекулярной генетики сталкивается с определенными терминологическими и концептуальными трудностями.
Закон расщепления, или второй закон Менделя
Генетика – это наука о законах наследственности и изменчивости. Датой рождения” генетики можно считать 1900 год, когда Х. де Фриз в Нидерландах, К. Корренс в Германии и Е. Чермак в Австрии самостоятельно “переоткрыл” законы наследования признаков, установленные Г. Менделем еще в 1865 г. Скрещивания, в которых анализируется наследование одной пары альтернативных признаков, называются моногибридными, двух пар – дигибридными, нескольких пар – полигибридными. Альтернативные признаки обозначают различные значения признака, например, признак – цвет гороха, альтернативные признаки – желтый цвет, зеленый цвет гороха.
Смотрите также
Анализ скрещиваний по генотипу: AaBb – 4/16, AABb – 2/16, AaBB – 2/16, Aabb – 2/16, AABb – 1/16, Aabb – 1/16, aabb – 1/16. Генотипическое расщепление составляет 4:2:2:2:2:2:2:1:1:1. Во время оплодотворения мужская и женская гаметы сливаются, и их хромосомы объединяются в одну зиготу. Полученный гибрид является гетерозиготным, поскольку его клетки будут иметь генотип Aa; один вариант генотипа будет давать один вариант фенотипа – желтый горох.
Генетическая символика
Гетерозиготные особи синтезируют немного разные версии белка (или транспорта, или рибосомальной РНК), кодируемого данным геном, в зависимости от каждого из его аллелей. В результате в организме образуется смесь этих вариантов. Если только один из них проявляется внешне, то такой аллель называется доминантным, а аллель, действие которого не проявляется внешне, называется рецессивным. Традиционно при схематическом изображении скрещиваний доминантный аллель обозначается заглавной буквой, а рецессивный – строчной (например, A и a); иногда используются другие обозначения, например, сокращенное название гена со знаками плюс и минус. Собственно гетерозиготы обозначаются как aA или Aa.