Підручник з Біології і екології. 10 клас. Соболь - Нова програма

Спадкові задатки під час утворення гібридів не змішуються й зберігаються в незмінному вигляді.

Г. Мендель

§ 35. ЗАКОНОМІРНОСТІ СПАДКОВОСТІ. ЗАКОН ЧИСТОТИ ГАМЕТ. ІІІ ЗАКОН МЕНДЕЛЯ

Основні поняття й ключові терміни: ЗАКОН ЧИСТОТИ ГАМЕТ. ЗАКОН НЕЗАЛЕЖНОГО УСПАДКУВАННЯ ОЗНАК.

Пригадайте! Що таке дигібридне схрещування?

Вступна вправа

Перекладіть з англійської мови, зіставте поняття генетики з визначеннями та отримайте назву міста, в якому на посаді абата Августинського монастиря працював Г. Мендель.

1 Genotype

B A system of interacting genes in an organism

2 Phenotype

O The phenomenon, in which one of the allelic genes completely suppresses activity of the other one

3 Splitting

N Different development of one feature in posterity of an organism

4 Dominance

R The whole complex of signs and properties of the organism

ЗМІСТ

У чому полягає значення закону чистоти гамет?

Поява серед нащадків особин з рецесивним проявом ознак дала змогу Менделю дійти висновку, що «спадкові задатки» можуть пригнічуватись, але не зникати. Оскільки передача станів ознак здійснюється через гамети, то було сформульовано гіпотезу чистоти гамет. Пізніше ця гіпотеза отримала цитологічне пояснення і в сучасній генетиці формулюється як закон чистоти гамет, що має найзагальніший характер, тобто виконується за багатьох умов.

ЗАКОН ЧИСТОТИ ГАМЕТ: під час утворення статевих клітин у кожну гамету потрапляє лише один алель з кожної пари алельних генів.

Як уже зазначалося, в локусах гомологічних хромосом містяться алелі гена. Якщо це гетерозиготна особина, то в одній із гомологічних хромосом міститься домінантний алель, в другій — рецесивний. У разі утворення статевих клітин відбувається мейоз, і в кожну з гамет потрапляє гаплоїдний набір хромосом. Гамети несуть лише одну хромосому з кожної пари гомологічних хромосом, і відповідно лише один ген з кожної пари алельних генів, тобто гамети є чистими. І лише після запліднення — злиття двох гамет, кожна з яких має алельний ген, відбувається утворення зиготи, з якої розвивається організм. Основною умовою виконання закону чистоти гамет є нормальний хід мейозу. У випадку нерозходження хромосом в одну гамету можуть потрапити обидві гомологічні хромосоми з пари. При цьому статева клітина буде нести пару алельних генів, що розташовані в цій парі хромосом (іл. 85).

Іл. 85. Схеми мейозу в нормі (1) і порушення мейозу (2)

Отже, згідно із законом чистоти гамет розщеплення потомства під час схрещування гетерозиготних особин пояснюється тим, що гамети є генетично «чистими», тобто несуть тільки один ген з аллельноі пари.

Як відбувається успадкування двох й більше ознак?

Вивчаючи розщеплення при дигібридному схрещуванні, Мендель звернув увагу на таку обставину. У разі схрещування рослин з жовтим гладеньким і зеленим зморшкуватим насінням у другому поколінні з'являлися нові комбінації ознак: жовте зморшкувате і зелене гладеньке, яких не було у вихідних форм. Із цього спостереження Мендель зробив висновок, що розщеплення за кожною ознакою відбувається незалежно від другої ознаки. Щоб пояснити ці результати, Г. Мендель простежив успадкування різних станів кожної ознаки окремо. Співвідношення насіння різного кольору гібридів другого покоління було таким: 12 частин насіння мало жовтий колір, а 4 — зелений, тобто розщеплення за ознакою кольору, як і в разі моногібридного схрещування, становило 3 : 1. Подібне спостерігали і в разі розщеплення за ознакою структури поверхні насіння: 12 частин насіння мало гладеньку поверхню, а 4 — зморшкувату. Тобто розщеплення за ознакою структури поверхні насіння також становило 3 : 1.

ЗАКОН НЕЗАЛЕЖНОГО СПАДКУВАННЯ ОЗНАК: кожна пара ознак успадковується незалежно від інших ознак.

Цитогенетичні основи ІІІ закону Менделя можна розглянути за допомогою решітки Пеннета. Батьківські форми (Р) з чистих ліній мають ознаки: жовті гладенькі (ААВВ) і зелені зморшкуваті (ааbb). У квітках шляхом мейозу утворюються гамети (АВ) та (аb) з гаплоїдним набором хромосом. Під час запліднення гамети утворюють диплоїдні зиготи (АаВb), з яких розвиваються гібридні рослини (F1) з жовтими й гладенькими горошинами. Під час схрещування чи самозапилення гібриди (F1) вже утворюватимуть по чотири типи гамет (G) — АВ, Аb, аВ і аb. Тому серед гібридів другого покоління (F2) можливими є 16 комбінацій гамет, що утворюють фенотипові класи у співвідношенні 9 : 3 : 3 : 1. Третій закон Менделя справедливий лише для ознак, у яких гени, що їх кодують, містяться в різних хромосомах (іл. 86).

Іл. 86. Дигібридне схрещування гороху посівного

Для запису схрещувань використовують спеціальні решітки, що їх запропонував англійський генетик Р. Пеннет (1875—1967). Принцип побудови решітки Пеннета полягає в тому, що зверху по горизонталі записують гамети батьківської особини, зліва по вертикалі — гамети материнської особини, в місцях перетину — ймовірні генотипи потомства.

Отже, за дигібридного чи полігібридного схрещування різноманітність нащадків досягається завдяки випадковому й незалежному розходженню гомологічних хромосом.

Які основні положення теорії успадкування Менделя?

Закономірності Менделя було сформульовано ще в 1865 р., тобто коли ще не були відомі будова гена й молекулярні механізми успадкування ознак. Але незважаючи на це, закон одноманітності гібридів першого покоління, закон розщеплення, закон незалежного успадкування ознак та закон чистоти гамет стали основою формальної генетики і є базисом сучасної класичної генетики.

Основними положеннями теорії успадкування Менделя є такі.

1. Кожна ознака даного організму контролюється парою спадкових задатків (алельних генів). Два алелі одного гена, наявні в однієї особини, не можуть зливатись між собою чи модифікувати одне одного. Через те залишаються, як висловлювався Мендель, «незабрудненими».

2. Якщо організм містить два різні алелі за певною ознакою, то один із них може пригнічувати прояв іншого (принцип домінування).

3. Під час мейозу спадкові задатки розділяються, і кожна гамета отримує по одному задатку з кожної пари (принцип розщеплення). Якщо статеве розмноження й запліднення не відбуваються (як у випадку з нечуйвітром, якому властивий партеногенез), закономірності не справджуються.

4. При утворенні чоловічих й жіночих гамет у кожну з них може потрапити будь-який алельний ген з однієї пари (принцип незалежного успадкування ознак).

5. Кожний організм успадковує по одному алельному гену за кожною ознакою від кожного з батьків (принцип чистоти гамет).

Отже, закономірності Менделя стали підґрунттям для розвитку класичної генетики, а на сучасному етапі дають змогу зрозуміти набагато складніші моделі успадкування ознак, що в живій природі є переважаючими.

ДІЯЛЬНІСТЬ

Практична робота 2 (Б)

Розв'язування типових вправ з генетики. Дигібридне схрещування

Мета: закріпити знання ІІІ закону Менделя; формувати уміння розв'язувати вправи з генетики на дигібридне схрещування.

Вправи з генетики для самостійного розв'язування

Вправа 1. У людини ген кароокості домінує над геном блакитноокості, а вміння володіти правою рукою — над ліворукістю. Ці пари генів розміщені в різних хромосомах. Якими будуть діти, якщо: 1) мати гетерозиготна за обома ознаками, а батько — блакитноокий лівша; 2) мати блакитноока й гетерозиготна за праворукістю, а батько — лівша й гетерозиготний за кольором очей?

Вправа 2. Нормальні крила й червоні очі у дрозофіли — домінантні прояви ознак, відсутність крил і білоокість — рецесивні. Дигетерозиготну самку схрестили з гомозиготним безкрилим червонооким самцем. У першому поколінні дістали 320 особин. Скільки з них теоретично може бути: 1) білооких самок з нормальними крилами; 2) червонооких особин з нормальними крилами?

Вправа 3. У суниць плоди можуть бути червоними (А), білими (а) або рожевими (Аа), а чашечка — нормальною (В), листкоподібною (b) і проміжною (Вb). Схрестили між собою рослини з рожевими плодами й проміжною чашечкою. Яка частина потомства матиме: 1) червоні плоди й нормальну чашечку; 2) рожеві плоди й проміжну чашечку?

Вправа 4. Самка шимпанзе має І групу крові за системою АВ0 та нормальну пігментацію, а у самця IV група крові й альбінізм. Яка вірогідність народження нащадків: 1) з ІІ групою крові й альбінізмом (самка гетерозиготна за ознакою пігментації); 2) з ІІІ групою крові й нормальною пігментацією (самка гомозиготна за ознакою пігментації)?

СТАВЛЕННЯ

Біологія + Латина. Латинська абетка

Латиниця — абетка латинської мови, що історично є відгалуженням етруської абетки, яка, в свою чергу, постала з грецької. Виникнення латинської абетки датуютьVII ст. до н. е. Літерами латиниці в генетиці позначають батьківські особини, дочірні особини, гамети, прояви ознак та ін. Запишіть літери сучасної латинської абетки, вкажіть їхню назву та розкодуйте відомий вираз Сенеки, який у перекладі з латини звучить як: «Навчаючи, ми самі вчимося».

4

15

3

5

14

4

15

4

9

19

3

9

13

21

19

РЕЗУЛЬТАТ

Оцінка

Завдання для самоконтролю

1—6

1. Що таке закон чистоти гамет? 2. Назвіть основну умову дії закону чистоти гамет. 3. Що таке закон незалежного успадкування ознак? 4. Як розташовуються алельні гени у випадку незалежного успадкування ознак? 5. У якому році було сформульовано закони Менделя? 6. Назвіть чотири закономірності, що є основою класичної генетики.

7—9

7. У чому полягає значення закону чистоти гамет? 8. Як відбувається успадкування двох й більше ознак? 9. Які основні положення теорії успадкування Менделя?

10—12

10. Які цитологічні основи третього закону Менделя?