3-ТЕ ЗАКОНА НА МЕНДЕЛ И ЕКСПЕРИМЕНТИТЕ С ГРАХ - БИОЛОГИЯ - 2025

На три Менделовата или Менделовата генетика са най-важните отчети на наследственост. Григорий Мендел, австрийски монах и натуралист, се смята за бащата на генетиката. Чрез експериментите си с растения Мендел открива, че определени черти са наследени по специфични модели.

Мендел изучава наследството, като експериментира с грах от растение Pisum sativum, което е имал в градината си. Това растение беше отличен тестов модел, тъй като можеше да ги опрашва или кръстосано опложда, както и да притежава няколко черти, които имат само две форми.

Например: функцията „цвят“ може да бъде само зелена или жълта, функцията „текстура“ може да бъде само гладка или груба и така нататък с останалите 5 функции с две форми всяка.

Грегор Мендел формулира своите три закона в своята работа, публикувана като Експерименти по хибридизация на растенията (1865 г.), които той представи в Природонаучното дружество на Брюн, въпреки че те бяха игнорирани и не бяха взети под внимание до 1900 г.

История на Грегор Мендел

Грегор Мендел е смятан за баща на генетиката, поради приноса, който направи чрез трите си закона. Той е роден на 22 юли 1822 г. и се говори, че от ранна възраст е бил в пряк контакт с природата, ситуация, която го е накарала да се заинтересува от ботаниката.

През 1843 г. той влиза в метоха в Брюн, а три години по-късно е ръкоположен за свещеник. По-късно, през 1851 г., той решава да изучава ботаника, физика, химия и история във Виенския университет.

След като се изучи, Мендел се върна в манастира и именно там той проведе експериментите, които му позволиха да формулира така наречените Менделски закони.

За съжаление, когато той представи работата си, тя остана незабелязана и се казва, че Мендел се е отказал от експериментите върху наследствеността.

Въпреки това, в началото на 20 век работата му започва да придобива признание, когато няколко учени и ботаници провеждат подобни експерименти и се натъкват на неговите изследвания.

Експериментите на Мендел

Мендел проучва седем характеристики на граховото растение: цвят на семената, форма на семената, положение на цветя, цвят на цветя, форма на шушулка, цвят на шушулка и дължина на стъблото.

Имаше три основни стъпки към експериментите на Мендел:

Чрез самооплождане той произвежда поколение от чисти растения (хомозиготни). Тоест растенията с лилави цветя винаги са произвеждали семена, които са произвеждали лилави цветя. Той нарече тези растения поколението P (на родителите).

2-След това той кръстоса двойки чисти растения с различни черти и потомците на тези, които той нарече второ синиално поколение (F1).

3- И накрая, той получи трето поколение растения (F2) чрез самоопрашване на две растения от поколение F1, тоест пресичане на две растения от поколение F1 със същите черти.

Резултати от експерименти

Мендел намери някои невероятни резултати от своите експерименти.

Поколение F1

Мендел откри, че поколението F1 винаги е произвеждало една и съща черта, въпреки че двамата родители имат различни характеристики. Например, ако сте кръстосали лилаво цъфтящо растение с бяло цъфтящо растение, всички потомствени растения (F1) имали лилави цветя.

Това е така, защото лилавото цвете е доминиращата черта. Следователно, бялото цвете е рецесивният белег.

Тези резултати могат да бъдат показани на диаграма, наречена квадрат на Punnett. Доминиращият ген за цвят е показан с главна буква, а рецесивният ген с малка буква. Тук лилавият е доминиращият ген, показан с "М", а белият е рецесивният ген, показан с "b".

Поколение F2

При поколението F2 Мендел открива, че 75% от цветята са лилави, а 25% - бели. За него е интересно, че макар и двамата родители да имат лилави цветя, 25% от потомството има бели цветя.

Появата на белите цветя се дължи на рецесивен ген или черта, наличен и при двамата родители. Ето площада на Пунет, показващ, че 25% от потомството имало два 'b' гена, които произвеждали белите цветя:

Как бяха проведени експериментите на Мендел?

Експериментите на Мендел бяха проведени с грахови растения, донякъде сложна ситуация, тъй като всяко цвете има мъжка и женска част, тоест самоопложда се.

И така, как можеше Мендел да контролира потомството на растенията? Как бих могъл да ги пресека?

Отговорът е прост, за да контролира потомството на граховите растения, Мендел създаде процедура, която му позволява да предотврати самооплождането на растенията.

Процедурата се състоеше в изрязване на тичинките (мъжки органи на цветята, които съдържат поленовите торбички, тоест тези, които произвеждат цветен прашец) на цветята на първото растение (наречено ВВ) и прашене на прашеца на второто растение върху плодник (женски орган на цветя, разположен в центъра му) на първия.

С това действие Мендел контролира процеса на оплождане, ситуация, която му позволява да провежда всеки експеримент отново и отново, за да се увери, че винаги се получават едно и също потомство.

Ето как той постигна формулировката на това, което сега е известно като Законите на Мендел.

Защо Мендел избра граховите растения?

Грегор Мендел избра грахови растения за своите генетични експерименти, защото те са по-евтини от всяко друго растение и защото времето за генериране на същото е много кратко и има голям брой потомство.

Потомците бяха важни, тъй като беше необходимо да се проведат много експерименти, за да се формулират техните закони.

Той ги избра и за голямото разнообразие, което съществува, тоест тези със зелен грах, тези с жълт грах, тези с кръгли шушулки, между другото.

Разнообразието беше важно, защото беше необходимо да се знае какви черти могат да бъдат наследени. Оттук възниква терминът Менделско наследство.

Обобщените 3 закона на Мендел

Първият закон на Мендел

Наблюдава се, че в родителско поколение 1 (баща ww, майка RR) всички потомци имат доминиращия R ген.

Първият закон на Мендел или законът за еднаквостта гласи, че когато две чисти индивиди (хомозиготни) се пресичат, всички потомци ще бъдат равни (еднообразни) в своите черти.

Това се дължи на доминирането на някои герои, просто копие от тях е достатъчно, за да маскира ефекта на рецесивен герой. Следователно, и хомозиготно, и хетерозиготно потомство ще представят един и същ фенотип (видима черта).

Вторият закон на Мендел

Вторият закон на Мендел, наричан още закон за сегрегация на знаците, гласи, че по време на образуването на гамети, алелите (наследствени фактори) се разделят (отделят) по такъв начин, че потомството придобива по един алел от всеки роднина.

Този генетичен принцип модифицира първоначалното убеждение, че наследяването е чисто „комбиниран“ процес, при който потомството проявява междинни черти между двамата родители.

Третият закон на Мендел

Третият закон на Мендел е известен още като закон за независимо разделение. По време на образуването на гамети героите за различните черти се наследяват независимо един от друг.

Понастоящем е известно, че този закон не се прилага за гени на една и съща хромозома, които биха били наследени заедно. Въпреки това, хромозомите се отделят независимо по време на мейозата.

Условия, въведени от Мендел

Мендел изложи няколко от термините, които в момента се използват в областта на генетиката, включително: доминиращ, рецесивен, хибриден.

Доминантен

Когато Мендел използваше доминиращата дума в експериментите си, той имаше предвид характера, който се проявяваше външно в индивида, независимо дали е намерен само един от тях или два от тях.

рецесивен

Под рецесивен Мендел е имал предвид, че това е герой, който не се проявява извън индивида, защото доминиращ герой го пречи. Следователно, за да надделее това, е необходимо индивидът да има два рецесивни знака.

Хибрид

Мендел използва думата хибрид за обозначаване на резултата от кръстоска между два организма от различни видове или с различни характеристики.

По същия начин той е този, който е установил използването на главната буква за доминиращите алели, а малкият - за рецесивните алели.

Впоследствие други изследователи завършиха своята работа и използваха останалите термини, които се използват днес: ген, алел, фенотип, хомозигот, хетерозигот.

Менделското наследство, приложено към хората

Чертите на човешките същества могат да бъдат обяснени чрез наследяване на Менделия, стига да е известна фамилната история.

Необходимо е да се знае семейната история, тъй като с тях може да се събере необходимата информация за определена черта.

За целта се прави генеалогично дърво, където са описани всяка от чертите на членовете на семейството и по този начин може да се определи от кого са наследени.

Пример за наследяване при котки

В този пример цветът на козината е обозначен с B (кафяв, доминиращ) или b (бял), докато дължината на опашката е обозначена със S (къса, доминираща) или os (дълга).

Когато родителите са хомозиготни за всяка черта (SSbb и ssBB), техните деца от поколението F1 са хетерозиготни и в двата алела и показват само доминиращите фенотипове (SsbB).

Ако малките се чифтосват помежду си, всички комбинации от цвят на козината и дължината на опашката се срещат в поколението F2: 9 са кафяви / къси (лилави кутии), 3 са бели / къси (розови кутии), 3 са кафяв / дълъг (сини кутии), а 1 е бял / дълъг (зелена кутия).

4 Примери за Менделски черти

- Албинизъм: това е наследствен признак, който се състои в промяната на производството на меланин (пигмент, който хората имат и е отговорен за цвета на кожата, косата и очите), поради което в много случаи той съществува пълното отсъствие на него. Тази черта е рецесивна.

- Безплатни ушни кари: тя е доминираща черта.

- Обединени ушни точки: това е рецесивна черта.

- Върхът на косата или вдовицата: тази характеристика се отнася до начина, по който косата завършва на челото. В този случай би завършил с връх в центъра. Тези с тази черта имат форма на буквата "w" назад. Това е доминираща черта.

Фактори, които променят Менделската сегрегация

Секс свързано наследство

Наследствеността, свързана с пола, се отнася до тази, която е свързана с двойката полови хромозоми, тоест тези, които определят пола на индивида.

Хората имат X хромозоми и Y хромозоми, жените имат XX хромозоми, докато мъжете имат XY.

Някои примери за наследяване, свързано със секс, са:

–Далтонизъм: генетичната промяна прави цветовете да не могат да бъдат разграничени. Обикновено не можете да различите червеното и зеленото, но това ще зависи от степента на цветна слепота, която човекът представя.

Цветната слепота се предава чрез рецесивния алел, свързан с Х хромозомата, следователно, ако човек наследи X хромозома, която представя този рецесивен алел, той ще бъде цветно слеп.

Въпреки че жените могат да представят тази генетична промяна, е необходимо те да имат и двете променени Х хромозоми. Поради тази причина броят на жените с цветна слепота е по-малък от този на мъжете.

- Хемофилия: това е наследствено заболяване, което подобно на цветната слепота е свързано с хромозомата X. Хемофилията е заболяване, което кара кръвта на хората да не се съсирва правилно.

Поради тази причина, ако човек с хемофилия се реже, кървенето му ще продължи много по-дълго от това на друг човек, който не го има. Това се случва, защото нямате достатъчно протеин в кръвта си, за да контролирате кървенето.

- Дюшенска мускулна дистрофия: това е рецесивно наследствено заболяване, свързано с Х хромозома.Това е невромускулно заболяване, характеризиращо се с наличието на значителна мускулна слабост, която се развива по генерализиран и прогресиращ начин.

- Хипертрихоза: това е наследствено заболяване, което присъства на Y-хромозомата, за което се предава само от баща на мъжко дете. Този тип наследяване се нарича холандски.

Хипертрихозата се състои в излишния растеж на косата, така че страдащите от нея имат части от тялото си, които са прекомерно окосмени. Това заболяване се нарича синдром на върколак, тъй като много от страдащите от него са почти напълно покрити с коса.

Препратки

1. Брукър, Р. (2012). Понятия за генетика (1-во издание). The McGraw-Hill Companies, Inc.
2. Griffiths, A., Wessler, S., Carroll, S. & Doebley, J. (2015). Въведение в генетичния анализ (11-то издание). WH Freeman
3. Hasan, H. (2005). Мендел и законите на генетиката (1-во издание). The Rosen Publishing Group, Inc.
4. Люис, Р. (2015). Човешката генетика: концепции и приложения (11-то издание). Образование McGraw-Hill.
5. Snustad, D. & Simmons, M. (2011). Принципи на генетиката (6-то изд.). Джон Уайли и синове.
6. Trefil, J. (2003). Природата на науката (1-во издание). Хауфтън Мифлин Харкорт.