Geny, cechy i prawo segregacji Mendla
Kolekcjoner odbitek / Archiwum Hulton / Getty Images
Jak cechy są przekazywane potomstwu przez rodziców? Odpowiedź jest przekazem genów. Geny znajdują się na chromosomy i składają się z DNA . To sąprzekazywane z rodziców na potomstwopoprzezreprodukcja.
Zasady rządzące dziedzicznością zostały odkryte przez mnicha o imieniu Gregor Mendel w latach 60. XIX wieku. Jedna z tych zasad nazywa się teraz Prawo segregacji Mendla , który stwierdza, że pary alleli rozdzielają się lub segregują podczas tworzenia gamet i łączą się losowo podczas zapłodnienia.
Istnieją cztery główne pojęcia związane z tą zasadą:
- Gen może istnieć w więcej niż jednej formie lub allelu.
- Organizmy dziedziczą po dwa allele dla każdej cechy.
- Kiedy komórki płciowe są produkowane przez mejozę, pary alleli rozdzielają się, pozostawiając każdy z nich komórka z jednym allelem dla każdej cechy.
- Kiedy dwa allele pary są różne, jeden jest dominujący, a drugi recesywny.
Eksperymenty Mendla z roślinami grochu
Evelyn Bailey - Obraz HD oparty na oryginalnym obrazie Steve'a Berga ' id='mntl-sc-block-image_2-0-1' />
Evelyn Bailey - Obraz HD oparty na oryginalnym obrazie Steve'a Berga
Mendel pracował z roślinami grochu i wybrał siedem cech do zbadania, z których każda występowała w dwóch różnych formach. Na przykład jedną z cech, którą badał, był kolor strąków; niektóre rośliny grochu mają zielone strąki, a inne żółte strąki.
Ponieważ rośliny grochu są zdolne do samozapłodnienia, Mendel był w stanie wyprodukować rasowy rośliny. Na przykład, prawdziwie rozmnażająca się roślina o żółtych strąkach mogłaby wydać tylko potomstwo z żółtymi strąkami.
Następnie Mendel zaczął eksperymentować, aby dowiedzieć się, co by się stało, gdyby zapylił krzyżowo prawdziwą roślinę o żółtych strąkach z prawdziwą rośliną o zielonych strąkach. Odniósł się do dwóch roślin rodzicielskich jako do pokolenia rodzicielskiego (pokolenie P), a powstałe potomstwo nazwał pierwszym pokoleniem potomnym lub F1.
Kiedy Mendel wykonał zapylenie krzyżowe pomiędzy prawdziwie rasową rośliną o żółtych strąkach a prawdziwie rasową rośliną o zielonych strąkach, zauważył, że całe powstałe potomstwo, pokolenie F1, było zielone.
Pokolenie F2
Evelyn Bailey - Obraz HD oparty na oryginalnym obrazie Steve'a Berga' id='mntl-sc-block-image_2-0-7' /> Evelyn Bailey - Obraz HD oparty na oryginalnym obrazie Steve'a Berga
Następnie Mendel pozwolił wszystkim zielonym roślinom F1 na samozapylenie. Nazwał to potomstwo pokoleniem F2.
Mendel zauważył 3:1 stosunek w kolorze strąka. O 3/4 roślin F2 miało zielone strąki i około 1/4 miał żółte strąki. Na podstawie tych eksperymentów Mendel sformułował to, co jest obecnie znane jako prawo segregacji Mendla.
Cztery koncepcje w prawie segregacji
Evelyn Bailey - Obraz HD oparty na oryginalnym obrazie Steve'a Berga' id='mntl-sc-block-image_2-0-11' /> Evelyn Bailey - Obraz HD oparty na oryginalnym obrazie Steve'a Berga
Jak wspomniano, prawo segregacji Mendla stanowi, że pary alleli rozdzielają się lub segregują podczas tworzenia gamet i losowo łączą się wnawożenie. Chociaż pokrótce wspomnieliśmy o czterech podstawowych pojęciach związanych z tym pomysłem, przyjrzyjmy się im bardziej szczegółowo.
#1: Gen może mieć wiele form
A gen może istnieć w więcej niż jednej formie. Na przykład gen determinujący kolor strąka może być: (G) dla zielonego koloru strąka lub (g) dla żółtego koloru strąka.
#2: Organizmy dziedziczą dwa allele dla każdej cechy
Dla każdej cechy lub cechy organizmy dziedziczą dwie alternatywne formy tego genu, po jednej od każdego rodzica. Te alternatywne formy genu nazywane są allele .
Każda roślina F1 w eksperymencie Mendla otrzymała jeden allel z rośliny rodzicielskiej o zielonym strąku i jeden allel z rośliny rodzicielskiej o żółtym strąku. Prawdziwie rozmnażające się zielone rośliny strąkowe mają (GG) allele dla koloru strąków, prawdziwe rośliny w żółtych strąkach mają (gg) alleli, a powstałe rośliny F1 mają (Gg) allele.
Koncepcje dotyczące prawa segregacji — ciąg dalszy
Evelyn Bailey - Obraz HD oparty na oryginalnym obrazie Steve'a Berga' id='mntl-sc-block-image_2-0-19' /> Evelyn Bailey - Obraz HD oparty na oryginalnym obrazie Steve'a Berga
#3: Pary alleli mogą się rozdzielać na pojedyncze allele
Kiedy gamety (komórki płciowe), pary alleli rozdzielają się lub segregują, pozostawiając je z jednym allelem dla każdej cechy. To znaczy żekomórki płciowezawierają tylko połowę dopełnienia genów. Kiedy gamety łączą się podczas zapłodnienia, powstałe potomstwo zawiera dwa zestawy alleli, po jednym zestawie alleli od każdego rodzica.
Na przykład komórka płciowa zielonego strąka miała pojedynczą (G) allel i komórka płciowa żółtego strąka miały jeden (g) allel. Po zapłodnieniu powstałe rośliny F1 miały dwa allele (Gg) .
#4: Różne allele w parze są albo dominujące, albo recesywne
Kiedy dwa allele pary są różne, jeden jest dominujący, a drugi recesywny. Oznacza to, że jedna cecha jest wyrażona lub pokazana, podczas gdy druga jest ukryta. Nazywa się to całkowitą dominacją.
Na przykład zakłady F1 (Gg) wszystkie były zielone, ponieważ allel oznaczający zielony kolor strąka (G) dominował nad allelem żółtego koloru strąka (g) . Kiedy pozwolono roślinom F1 na samozapylenie, 1/4 strąki roślin generacji F2 były żółte. Ta cecha została zamaskowana, ponieważ jest recesywna. Allele dla koloru zielonego strąka to (GG) oraz (Gg) . Allele dla żółtego koloru strąka to (gg) .
Genotyp i fenotyp
Evelyn Bailey - Obraz HD oparty na oryginalnym obrazie Steve'a Berga' id='mntl-sc-block-image_2-0-27' /> (Rysunek A) Genetyka krzyżuje się między strąkami zielonego i żółtego grochu prawdziwej rasy. Evelyn Bailey - Obraz HD oparty na oryginalnym obrazie Steve'a Berga
Z prawa segregacji Mendla widzimy, że allele danej cechy oddzielają się podczas tworzenia gamet (poprzez rodzaj podziału komórki zwany mejoza ). Te pary alleli są następnie losowo łączone podczas zapłodnienia. Jeśli para alleli danej cechy jest taka sama, nazywa się je homozygotyczny . Jeśli są różne, to są heterozygotyczny .
Wszystkie rośliny pokolenia F1 (Rysunek A) są heterozygotyczne pod względem cechy koloru strąków. Ich skład genetyczny lub genotyp jest (Gg) . Ich fenotyp (wyrażona cecha fizyczna) ma zielony kolor strąka.
Rośliny grochu pokolenia F2 wykazują dwa różne fenotypy (zielony lub żółty) i trzy różne genotypy (GG, Gg lub gg) . Genotyp określa, który fenotyp jest wyrażany.
Rośliny F2, które mają genotyp albo (GG) lub (Gg) są zielone. Rośliny F2, które mają genotyp (gg) są żółte. Stosunek fenotypowy obserwowany przez Mendla był następujący: 3:1 (3/4 zielone rośliny do 1/4 żółtych roślin). Jednak stosunek genotypów wynosił: 1:2:1 . Genotypy roślin F2 były w 1/4 homozygotyczne (GG) , 2/4 heterozygoty (Gg) , i 1/4 homozygoty (gg) .
Streszczenie
Kluczowe dania na wynos
- W latach sześćdziesiątych XIX wieku mnich o imieniu Gregor Mendel odkrył zasady dziedziczenia opisane w Prawie Segregacji Mendla.
- Mendel do swoich eksperymentów wykorzystywał rośliny grochu, ponieważ mają one cechy, które występują w dwóch różnych formach. W swoich eksperymentach przestudiował siedem z tych cech, takich jak kolor strąków.
- Teraz wiemy, że geny mogą istnieć w więcej niż jednej formie lub allelu i że potomstwo dziedziczy dwa zestawy alleli, po jednym zestawie od każdego rodzica, dla każdej odrębnej cechy.
- W parze alleli, gdy każdy allel jest inny, jeden jest dominujący, a drugi recesywny.
Źródła
- Reece, Jane B. i Neil A. Campbell. Biologia Campbella . Benjamin Cummings, 2011.