تم ذكر قانون مندل الثالث باختصار. قانون مندل الثاني. ما هي أنواع المعابر التي درسها ج. مندل؟

قوانين مندل

رسم تخطيطي لقانوني مندل الأول والثاني. 1) يتم تهجين نبات ذو أزهار بيضاء (نسختين من الأليل المتنحي w) مع نبات ذو أزهار حمراء (نسختين من الأليل السائد R). 2) جميع النباتات المتحدرة لها أزهار حمراء ونفس النمط الجيني Rw. 3) عند حدوث الإخصاب الذاتي فإن 3/4 نباتات الجيل الثاني تكون أزهارها حمراء (التراكيب الوراثية RR + 2Rw) و1/4 تكون أزهارها بيضاء (ww).

قوانين مندل- هذه هي مبادئ انتقال الخصائص الوراثية من الكائنات الأم إلى نسلها، الناتجة عن تجارب جريجور مندل. شكلت هذه المبادئ الأساس لعلم الوراثة الكلاسيكي وتم شرحها لاحقًا كنتيجة للآليات الجزيئية للوراثة. على الرغم من أن الكتب المدرسية باللغة الروسية عادة ما توصف ثلاثة قوانين، إلا أن مندل لم يكتشف "القانون الأول". من بين الأنماط التي اكتشفها مندل أهمية خاصة هي "فرضية نقاء الأمشاج".

قصة

في بداية القرن التاسع عشر، أظهر J. Goss، تجربة البازلاء، أنه عند تهجين النباتات مع البازلاء الزرقاء المخضرة والبازلاء البيضاء الصفراء في الجيل الأول، تم الحصول على نباتات صفراء وبيضاء. لكن خلال الجيل الثاني ظهرت مرة أخرى السمات التي لم تظهر في هجن الجيل الأول والتي أطلق عليها مندل فيما بعد اسم المتنحية، ولم تنقسم النباتات معها أثناء التلقيح الذاتي.

أجرى O. Sarge تجارب على البطيخ وقارنها وفقًا للخصائص الفردية (اللب والقشر وما إلى ذلك) وأثبت أيضًا عدم وجود ارتباك في الخصائص التي لم تختف في النسل ولكن تم إعادة توزيعها بينهم فقط. اكتشف C. Nodin، عبر أنواع مختلفة من الداتورة، غلبة خصائص الداتورة داتولا تاتولافوق الداتورة سترامونيوموهذا لا يعتمد على النبات الأم وأي نبات الأب.

وهكذا، بحلول منتصف القرن التاسع عشر، تم اكتشاف ظاهرة الهيمنة، وتوحيد الهجينة في الجيل الأول (جميع الهجينة من الجيل الأول متشابهة مع بعضها البعض)، وتقسيم واندماج الشخصيات في الجيل الثاني. ومع ذلك، أشار مندل، الذي يقدر بشدة عمل أسلافه، إلى أنهم لم يجدوا قانونًا عالميًا لتكوين وتطوير الهجينة، ولم يكن لتجاربهم موثوقية كافية لتحديد النسب العددية. إن اكتشاف مثل هذه الطريقة الموثوقة والتحليل الرياضي للنتائج، مما ساعد في إنشاء نظرية الوراثة، هو الميزة الرئيسية لمندل.

أساليب مندل وتقدم العمل

• درس مندل كيفية وراثة السمات الفردية.
• اختار مندل من بين جميع الخصائص الخصائص البديلة فقط - تلك التي كان لها خياران مختلفان بشكل واضح في أصنافه (البذور إما ناعمة أو مجعدة؛ لا توجد خيارات وسيطة). مثل هذا التضييق الواعي لمشكلة البحث جعل من الممكن تحديد الأنماط العامة للميراث بوضوح.
• خطط مندل ونفذ تجربة واسعة النطاق. حصل على 34 صنفاً من البازلاء من شركات زراعة البذور، اختار منها 22 صنفاً «نقياً» (لا ينتج فصلاً حسب الخصائص المدروسة أثناء التلقيح الذاتي). ثم قام بإجراء التهجين الاصطناعي للأصناف، وتهجين الأصناف الهجينة مع بعضها البعض. وقام بدراسة وراثة سبع صفات، حيث قام بدراسة ما مجموعه حوالي 20 ألف هجين من الجيل الثاني. تم تسهيل التجربة من خلال الاختيار الناجح للكائن: البازلاء عادة ما تكون ذاتية التلقيح، ولكن من السهل إجراء التهجين الاصطناعي.
• كان مندل من أوائل علماء الأحياء الذين استخدموا أساليب كمية دقيقة لتحليل البيانات. واستنادا إلى معرفته بنظرية الاحتمالات، أدرك الحاجة إلى تحليل عدد كبير من التقاطعات للقضاء على دور الانحرافات العشوائية.

أطلق مندل على ظهور سمة أحد الوالدين فقط في الهجينة اسم الهيمنة.

قانون التوحيد الهجينة من الجيل الأول(قانون مندل الأول) - عند تهجين كائنين متماثلين ينتميان إلى خطوط نقية مختلفة ويختلفان عن بعضهما البعض في زوج واحد من المظاهر البديلة للصفة، فإن الجيل الأول بأكمله من الهجائن (F1) سيكون موحدًا وسيحمل مظهر السمة. صفة أحد الوالدين.

يُعرف هذا القانون أيضًا باسم "قانون هيمنة السمات". وتستند صياغته على هذا المفهوم خط نظيففيما يتعلق بالصفة محل الدراسة - في اللغة الحديثة يعني تماثل الأفراد لهذه الصفة. صاغ مندل نقاء الشخصية على أنها غياب مظاهر الشخصيات المعاكسة في جميع الأحفاد في عدة أجيال من فرد معين أثناء التلقيح الذاتي.

عند عبور خطوط نقية من البازلاء ذات الزهرة الأرجوانية والبازلاء ذات الزهرة البيضاء، لاحظ مندل أن أحفاد النباتات التي ظهرت كانت جميعها ذات أزهار أرجوانية، مع عدم وجود نبات أبيض واحد بينهم. كرر مندل التجربة أكثر من مرة واستخدم إشارات أخرى. إذا تهجين البازلاء مع البذور الصفراء والخضراء، فإن كل النسل سيكون لديه بذور صفراء. إذا تهجين البازلاء مع بذور ناعمة ومتجعدة، فإن النسل سيكون له بذور ناعمة. كان النسل من النباتات الطويلة والقصيرة طويل القامة. لذلك فإن هجن الجيل الأول تكون دائما موحدة في هذه الصفة وتكتسب صفة أحد الأبوين. هذه العلامة (أقوى، مسيطر) ، قمعت الآخر دائمًا ( الصفة الوراثية النادرة).

السيادة المشتركة والهيمنة غير الكاملة

بعض الشخصيات المتعارضة لا تكون في علاقة السيطرة الكاملة (عندما يقوم أحدهما دائمًا بقمع الآخر في الأفراد المتغايرين)، ولكن في العلاقة سيادة غير تامة. على سبيل المثال، عندما يتم تقاطع خطوط أنف العجل النقية مع الزهور الأرجوانية والبيضاء، فإن أفراد الجيل الأول لديهم أزهار وردية. عند تهجين الخطوط النقية من الدجاج الأندلسي الأبيض والأسود، يولد الدجاج الرمادي في الجيل الأول. في حالة السيادة غير المكتملة، تتميز الزيجوت المتغايرة بخصائص وسيطة بين تلك المتنحية والمهيمنة.

إن الظاهرة التي يؤدي فيها تهجين أفراد متخالفين إلى تكوين ذرية يحمل بعضها صفة سائدة وبعضها صفة متنحية تسمى بالفصل. وبالتالي فإن الفصل هو توزيع الصفات السائدة والمتنحية بين النسل بنسبة عددية معينة. الصفة المتنحية لا تختفي في هجن الجيل الأول بل يتم قمعها فقط وتظهر في الجيل الثاني الهجين.

توضيح

قانون نقاء الأمشاج: تحتوي كل مشيجة على أليل واحد فقط من زوج من الأليلات لجين معين للفرد الأصلي.

عادةً ما تكون الأمشاج نقية دائمًا من الجين الثاني للزوج الأليلي. هذه الحقيقة، التي لم يكن من الممكن إثباتها في زمن مندل، تسمى أيضًا فرضية نقاء الأمشاج. تم تأكيد هذه الفرضية لاحقًا من خلال الملاحظات الخلوية. من بين جميع قوانين الميراث التي وضعها مندل، يعد هذا "القانون" هو الأكثر عمومية في طبيعته (يتم استيفاءه في ظل أوسع مجموعة من الشروط).

قانون الميراث المستقل للخصائص

رسم توضيحي للميراث المستقل للسمات

تعريف

قانون الميراث المستقل(قانون مندل الثالث) - عند تهجين فردين متماثلين يختلفان عن بعضهما البعض في زوجين (أو أكثر) من السمات البديلة، يتم توريث الجينات والصفات المقابلة لها بشكل مستقل عن بعضها البعض ويتم دمجها في جميع المجموعات الممكنة (كما هو الحال في التهجين الأحادي ). عند تهجين النباتات التي تختلف في عدة صفات، مثل الزهور البيضاء والأرجوانية والبازلاء الصفراء أو الخضراء، فإن وراثة كل صفة تتبع القانونين الأولين وفي النسل تم دمجها بطريقة كما لو أن وراثتها حدثت بشكل مستقل عن بعضها البعض. الجيل الأول بعد التزاوج كان له الطراز الظاهري السائد في جميع الصفات. في الجيل الثاني، لوحظ انقسام الأنماط الظاهرية حسب الصيغة 9:3:3:1، أي 9:16 كانت ذات أزهار أرجوانية وبازلاء صفراء، 3:16 كانت ذات أزهار بيضاء وبازلاء صفراء، 3: 16 منها كانت تحتوي على زهور أرجوانية وبازلاء خضراء، و1:16 تحتوي على زهور بيضاء وبازلاء خضراء.

توضيح

اكتشف مندل سمات كانت جيناتها موجودة في أزواج مختلفة من كروموسومات البازلاء المتماثلة. أثناء الانقسام الاختزالي، يتم دمج الكروموسومات المتماثلة من أزواج مختلفة بشكل عشوائي في الأمشاج. إذا دخل كروموسوم الأب للزوج الأول إلى الأمشاج، فمن المحتمل أن يتمكن كل من كروموسومات الأب والأم للزوج الثاني من الدخول إلى هذا الأمشاج. ولذلك، فإن السمات التي تقع جيناتها في أزواج مختلفة من الكروموسومات المتماثلة يتم دمجها بشكل مستقل عن بعضها البعض. (تبين لاحقًا أنه من بين الأزواج السبعة من الشخصيات التي درسها مندل في حبة البازلاء، التي تحتوي على عدد مزدوج من الكروموسومات 2ن=14، كانت الجينات المسؤولة عن أحد أزواج الشخصيات موجودة على نفس الكروموسوم. ومع ذلك، مندل ولم يكتشف وجود مخالفة لقانون الميراث المستقل، حيث لم يلاحظ الارتباط بين هذه الجينات بسبب المسافة الكبيرة بينهما).

الأحكام الأساسية لنظرية مندل للوراثة

وفي التفسير الحديث هذه الأحكام هي كما يلي:

• العوامل الوراثية المنفصلة (المنفصلة وغير القابلة للخلط) - الجينات مسؤولة عن السمات الوراثية (تم اقتراح مصطلح "الجين" في عام 1909 بواسطة V. Johannsen)
• يحتوي كل كائن ثنائي الصيغة الصبغية على زوج من أليلات جين معين مسؤول عن سمة معينة؛ أحدهما يُستقبل من الأب والآخر من الأم.
• تنتقل العوامل الوراثية إلى الأحفاد من خلال الخلايا الجرثومية. عندما تتشكل الأمشاج، يحتوي كل منها على أليل واحد فقط من كل زوج (الأمشاج "نقية" بمعنى أنها لا تحتوي على الأليل الثاني).

شروط تحقيق قوانين مندل

وفقا لقوانين مندل، يتم توريث الصفات الأحادية فقط. إذا كان هناك أكثر من جين واحد مسؤول عن السمة المظهرية (والأغلبية المطلقة من هذه السمات)، فإن لديها نمط وراثة أكثر تعقيدًا.

شروط استيفاء قانون الفصل أثناء العبور الأحادي الهجين

يتم إجراء التقسيم 3:1 حسب النمط الظاهري و1:2:1 حسب النمط الجيني تقريبًا وفقط في ظل الظروف التالية.

جريجور مندل هو مؤسس علم الوراثة! تاريخ موجز للحياة.

22 يوليو 1822 – في قرية صغيرة على أراضي جمهورية التشيك الحديثة، ولد العالم ج. مندل، الذي كان اسمه يوهان عند المعمودية.

في عام 1843 تم قبول مندل في دير القديس توما الأوغسطيني واختار اسم النظام غريغوريوس.

في عام 1854 حصل مندل على قطعة أرض (35x7 م)، حيث زرع البازلاء لأول مرة في الربيع.

في عام 1865 أوجز مندل نتائج تجاربه في عمله "تجارب على الهجينة النباتية" وقدم تقريرًا عنها في اجتماع لجمعية برون للعلوم الطبيعية.

ربيع 1868 من السنةتم انتخاب مندل رئيسًا جديدًا لدير القديس توما الأوغسطيني.

في يناير 1884 من السنةبسبب مرض شديد في القلب والكلى، توفي مؤسس علم الوراثة يوهان جريجور مندل.

البازلاء - كموضوع للوراثة.

أجرى مندل تجاربه الأولى على نبات مثل البازلاء. ولماذا اختار هذا الكائن بالذات؟ فيما يلي العلامات التي يمكننا من خلالها افتراض أن الكائن المحدد كان ناجحًا:

- الراحة في زراعة البازلاء.

- التلقيح الذاتي

- علامات واضحة المعالم؛

- زهور كبيرة تتحمل النار جيدًا ومحمية من حبوب اللقاح الأجنبية؛

- الهجينة الخصبة.

حدد مندل 7 أزواج من السمات البديلة:

• شكل البذور،

لون جلد البذور

شكل حبة الفول,

• تلوين الفول غير الناضج,

• موقع الزهرة،

• طول الساق.

طريقة مندل الهجينة. قوانين مندل للعبور أحادي الهجين.

الطريقة الهجينة هو نظام المعابر الذي يسمح للشخص بتتبع أنماط الميراث والتغيرات في الخصائص على مدى عدد من الأجيال.

المتطلبات الأساسية لإنشاء الطريقة.

هجين أحادي الخلة - وهو تهجين الأفراد الذين يختلفون في زوج واحد من الشخصيات البديلة المتناقضة.

أناقانون مندل (قانون التوحيد للجيل الأول الهجين، قانون الهيمنة):

عند تهجين فردين من الوالدين ينتميان إلى خطوط نقية مختلفة (HML) ويختلفان في زوج واحد من السمات البديلة المتناقضة، فإن جميع هجن الجيل الأول ستكون موحدة في كل من النمط الوراثي والنمط الظاهري.

عواقب:

1. هيمنة- وهي ظاهرة سيادة صفات أحد الأبوين في هجن الجيل الأول. تسمى الصفة التي تظهر في الجيل الأول من الهجينة سائدة، وتسمى الصفة المكبوتة المتنحية.

2. إذا، عند تهجين فردين من الوالدين لهما خصائص متعارضة في النمط الظاهري، كانت جميع الهجينة في نسلهم متطابقة أو موحدة، فإن أفراد الوالدين الأصليين هم GMZ.

3. فرضية نقاء الأمشاج:

الأمشاج نقية لأنها تحمل جينًا واحدًا فقط (عاملًا وراثيًا) من الزوج. تتلقى الهجينة كلا العاملين الوراثيين - أحدهما من الأم والآخر من الأب.

ثانياقانون مندل (قانون تقسيم الشخصية):

الصفة المتنحية لا تختفي بدون أثر، بل يتم قمعها في هجن الجيل الأول وتظهر في هجن الجيل الثاني بنسبة 3:1.

عواقب:

1. تقسيم الميزةهي ظاهرة ظهور فئات ظاهرية ووراثية مختلفة في النسل.

2. إذا حدث انقسام في النسل بنسبة 3:1 عند تهجين فردين من الوالدين لهما نفس الخصائص في النمط الظاهري، فإن الأفراد الأصليين هم GTZ.

الآلية الخلوية:

1. الخلايا الجسدية ثنائية الصيغة الصبغية وتحتوي على جينات أليلية مقترنة مسؤولة عن تطور كل زوج من الشخصيات المتناقضة.

2. نتيجة للانقسام الاختزالي، يدخل جين واحد من كل زوج إلى الأمشاج، لأن الأمشاج أحادية الصيغة الصبغية.

3. أثناء الإخصاب، تندمج الأمشاج وتتم استعادة مجموعة الكروموسومات الثنائية (يتم استعادة الاقتران الجيني)

تحليل المعبر.

هو التهجين الذي يتم بهدف تحديد التركيب الوراثي للفرد محل الدراسة مع الصفات السائدة في النمط الظاهري.

للقيام بذلك، يتم تهجين الفرد المدروس مع GMZ المتنحية ويتم الحكم على النمط الجيني للفرد المدروس من النسل:

تفاعل الجينات الأليلية:

الهيمنة الكاملة

سيادة غير تامة

الغلبة

الهيمنة المشتركة,

أليلية متعددة.

التفاعل الجيني- ظاهرة تكون فيها عدة جينات (الأليلات) مسؤولة عن تطور السمة.

• إذا تفاعلت جينات زوج أليلي واحد، فإن هذا التفاعل يسمى أليليًا، وإذا تفاعلت جينات أزواج أليلية مختلفة، فإنه يسمى غير أليلي.

• الهيمنة الكاملة – تفاعل يقوم فيه جين واحد بقمع (استبعاد) تأثير سمة أخرى بشكل كامل.

آلية:

1. يضمن الأليل السائد في حالة GTZ تخليق منتجات كافية لإظهار سمة بنفس الجودة والكثافة كما في حالة GMZ السائدة في الشكل الأصلي.

2. الأليل المتنحي إما أن يكون غير نشط تمامًا، أو أن منتجات نشاطه لا تتفاعل مع منتجات نشاط الأليل السائد.

• سيادة غير تامة - طبيعة وسطية للميراث. هذا هو نوع من التفاعل بين الجينات الأليلية حيث لا يقوم الجين السائد بقمع عمل الجين المتنحي تمامًا، ونتيجة لذلك يكون لدى الجيل الأول الهجين (GTH) متغير ظاهري وسيط بين الأشكال الأبوية.

علاوة على ذلك، في الجيل الثاني، يتزامن الانقسام حسب النمط الجيني والنمط الظاهري ويساوي 1:2:1.

آلية:

1. الأليل المتنحي غير نشط.

2. درجة نشاط الأليل السائد كافية لضمان مستوى ظهور السمة كما هو الحال في GMZ السائد.

• الترميز - وهي ظاهرة يجد فيها كلا الجينين مظهرهما في النمط الظاهري للنسل، في حين لا يقوم أي منهما بقمع عمل الجين الآخر. الجينات السائدة متكافئة. (على سبيل المثال، يتم تشكيل تلوين الماشية من خلال الوجود المتزامن للجينات الحمراء والبيضاء في النمط الوراثي؛ فصيلة الدم عند البشر). عندما يكون السيادة المشتركة 1:2:1.

• السيطرة المفرطة - هذا نوع من تفاعل الجينات الأليلية عندما يُظهر الجين السائد في حالة HTG مظهرًا أكثر وضوحًا للسمة من نفس الجين في حالة GMZ.

• أليلي متعددة - هذا هو تفاعل الجينات داخل الأليلات ، حيث لا يكون أليل واحد مسؤولاً عن تطوير سمة واحدة ، بل عدة أليلات ، بالإضافة إلى الأليلات الرئيسية السائدة والمتنحية ، تظهر الأليلات الوسيطة المرتبطة بالآخر . تتصرف على أنها متنحية، وفيما يتعلق بالمتنحية، باعتبارها المهيمنة.

(على سبيل المثال، في القطط السيامية، في الأرانب: C - النوع البري، C/ - سيامي، C// - ألبينو؛ فصائل الدم عند البشر)

الأليلات المتعددة هي تلك التي يتم تمثيلها في مجتمع ما بأكثر من حالتين أليليتين تنشأان نتيجة طفرات متعددة في نفس موضع الكروموسومات.

قوانين مندل لعبور ثنائي الهجين.

التهجين الثنائي هو تهجين الأفراد الذين يختلفون في زوجين من السمات البديلة المتناقضة.

التباين التوافقي هو ظهور مجموعات جديدة من الجينات والصفات نتيجة للعبور. الأسباب:

الاقتران والعبور، والتباعد العشوائي للكروموسومات والكروماتيدات في الطور الانفصالي للانقسام الاختزالي، والاندماج العشوائي للأمشاج أثناء الإخصاب.

ثالثا قانون مندل (قانون التركيبة الحرة المستقلة للخصائص):

تتصرف أزواج السمات الفردية أثناء عبور الهجين الثنائي بشكل مستقل، وتتحد بحرية مع بعضها البعض في جميع المجموعات الممكنة.

تفاعل الجينات غير الأليلية:

التفاعل غير الأليلي هو تفاعل جينات أزواج أليلية مختلفة.

مكمل - هذا نوع من التفاعل بين الجينات غير المتوازية التي تكمل بعضها البعض، وعندما توجد معًا في النمط الجيني (A-B-)، تحدد تطور سمة جديدة نوعيًا مقارنة بعمل كل جين على حدة (A- ب، أأب-).

الجينات التكميلية هي الجينات التي تكمل بعضها البعض.

الرعافهو نوع من التفاعل بين الجينات غير الأليلية حيث يقوم جين غير أليلى بقمع عمل جين غير أليلى آخر.

يُطلق على الجين المكبوت اسم الجين المعرفي، أو الجين الكابت، أو المانع.

ويسمى الجين المكبوت أقنوميا.

البوليمرية –هذا هو تكييف تطور سمة معينة، عادة ما تكون كمية، بواسطة عدة جينات بوليمرية مكافئة.

على سبيل المثال، لون بشرة الشخص، طوله، وزن جسمه، ضغط دمه.

تسمى الجينات السائدة التي تؤثر بالتساوي على تطور سمة واحدة الجينات ذات الإجراءات التي لا لبس فيها (A1، A2، A3..)، وتسمى السمات البوليمرية.

تأثير العتبة هو الحد الأدنى لعدد جينات البوليمر التي تظهر عندها السمة.

الوراثة المرتبطة بالجينات.

مجموعة الارتباط عبارة عن مجموعة من الجينات المترجمة على كروموسوم واحد، وعادة ما تكون موروثة معًا.

الارتباط الكامل هو ظاهرة لا يتم فيها كسر مجموعة الارتباط عن طريق العبور وتنتقل الجينات الموجودة على نفس الكروموسوم معًا.

النسل يحمل الخصائص الأبوية فقط.

الارتباط غير الكامل هو ظاهرة يتم فيها تعطيل مجموعة الارتباط عن طريق العبور. الجينات الموجودة على نفس الكروموسوم لن تنتقل معًا دائمًا. وتظهر مجموعات جديدة من السمات في النسل، إلى جانب السمات الأبوية المعروفة.

مقدمة.

علم الوراثة هو العلم الذي يدرس أنماط الوراثة والتنوع في الكائنات الحية.

لقد لاحظ الإنسان منذ زمن طويل ثلاث ظواهر تتعلق بالوراثة: أولاً، تشابه خصائص النسل والآباء؛ ثانيا، الاختلافات بين بعض (في بعض الأحيان كثيرة) خصائص أحفاد من الخصائص الوالدية المقابلة؛ ثالثا، ظهور خصائص النسل التي كانت موجودة فقط في الأسلاف البعيدين. يتم ضمان استمرارية الخصائص بين الأجيال من خلال عملية الإخصاب. منذ زمن سحيق، استخدم الإنسان خصائص الوراثة تلقائيًا لأغراض عملية - لتربية أنواع مختلفة من النباتات المزروعة وسلالات الحيوانات الأليفة.

تم التعبير عن الأفكار الأولى حول آلية الوراثة من قبل العلماء اليونانيين القدماء ديموقريطس وأبقراط وأفلاطون وأرسطو. مؤلف أول نظرية علمية للتطور، ج.-ب. استخدم لامارك أفكار العلماء اليونانيين القدماء لشرح ما افترضه في مطلع القرنين الثامن عشر والتاسع عشر. مبدأ نقل الخصائص الجديدة المكتسبة خلال حياة الفرد إلى الأبناء. طرح تشارلز داروين نظرية شمولية التخلق، التي أوضحت وراثة الخصائص المكتسبة

تعريف تشارلز داروين الوراثةباعتبارها ملكًا لجميع الكائنات الحية لنقل خصائصها وخصائصها من جيل إلى جيل، و التقلبباعتبارها ملكًا لجميع الكائنات الحية لاكتساب خصائص جديدة في عملية التطور الفردي.

وراثة الصفات تحدث من خلال التكاثر. وفي التكاثر الجنسي تنشأ أجيال جديدة نتيجة الإخصاب. الأسس المادية للوراثة موجودة في الخلايا الجرثومية. في التكاثر اللاجنسي أو الخضري، يتطور جيل جديد إما من جراثيم وحيدة الخلية أو من تكوينات متعددة الخلايا. ومع هذه الأشكال من التكاثر يتم الاتصال بين الأجيال من خلال الخلايا التي تحتوي على الأسس المادية للوراثة (الوحدات الأولية للوراثة) - الجينات - وهي أقسام من كروموسومات الحمض النووي.

مجموعة الجينات التي يتلقاها الكائن الحي من والديه تشكل النمط الجيني الخاص به. مزيج من الخصائص الخارجية والداخلية هو النمط الظاهري. يتطور النمط الظاهري نتيجة لتفاعل النمط الوراثي والظروف البيئية. بطريقة أو بأخرى، يبقى الأساس هو الخصائص التي تحملها الجينات.

تم اكتشاف الأنماط التي تنتقل من خلالها السمات من جيل إلى جيل لأول مرة من قبل العالم التشيكي العظيم جريجور مندل. اكتشف وصاغ ثلاثة قوانين للميراث، والتي شكلت أساس علم الوراثة الحديث.

الحياة والبحث العلمي لجريجور يوهان مندل.

راهب مورافيا وعالم وراثة نباتية. ولد يوهان مندل عام 1822 في بلدة هاينزندورف (جينسيس الآن في جمهورية التشيك)، حيث كان والده يمتلك قطعة أرض صغيرة للفلاح. كان جريجور مندل، وفقًا لمن عرفوه، شخصًا لطيفًا ولطيفًا حقًا. بعد حصوله على التعليم الابتدائي في مدرسة القرية المحلية وبعد ذلك، بعد تخرجه من كلية بياريست في لايبنيك، في عام 1834 تم قبوله في أول فصل قواعدي في صالة الألعاب الرياضية Troppaun Imperial-Royal. بعد أربع سنوات، كان والدا يوهان، نتيجة التقاء العديد من الأحداث المؤسفة التي تبعت بعضها البعض بسرعة، محرومين تمامًا من فرصة سداد النفقات اللازمة المرتبطة بدراسته، وكان ابنهما يبلغ من العمر 16 عامًا فقط، اضطر إلى الاهتمام بإعالته بشكل مستقل تمامًا. في عام 1843، تم قبول مندل في دير القديس توما الأوغسطيني في ألتبرون، حيث أخذ اسم جريجور. في عام 1846، حضر مندل أيضًا محاضرات حول التدبير المنزلي والبستنة وزراعة الكروم في المعهد الفلسفي في برون. في عام 1848، بعد أن أنهى مندل دورة اللاهوت، باحترام عميق، حصل على إذن للتحضير لامتحانات درجة الدكتوراه في الفلسفة. عندما عزز نيته في العام التالي لإجراء الامتحان، أُمر بأخذ مكان مؤيد الصالة الرياضية الإمبراطورية الملكية في زنايم، الذي تبعه بفرح.

في عام 1851، أرسل رئيس الدير مندل للدراسة في جامعة فيينا، حيث درس، من بين أمور أخرى، علم النبات. بعد تخرجه من الجامعة، قام مندل بتدريس العلوم الطبيعية في مدرسة محلية. وبفضل هذه الخطوة تغير وضعه المالي بشكل جذري. في الرفاهية المفيدة للوجود الجسدي، وهو أمر ضروري جدًا لكل مهنة، عادت إليه الشجاعة والقوة، مع احترام عميق، ولمدة عام تجريبي درس الموضوعات الكلاسيكية المقررة باجتهاد وحب كبيرين. وفي ساعات فراغه، كان يدرس المجموعة النباتية والمعدنية الصغيرة الموضوعة تحت تصرفه في الدير. وأصبح شغفه بمجال العلوم الطبيعية أكبر، كلما زادت الفرص التي أتيحت له للتفرغ لها. على الرغم من أن المذكور في هذه الدراسات كان محرومًا من أي توجيه، وكان طريق التعلم الذاتي هنا، كما هو الحال في أي علم آخر، صعبًا ويؤدي إلى الهدف ببطء، إلا أنه خلال هذا الوقت اكتسب مندل مثل هذا الحب لدراسة طبيعة أنه لم يعد يدخر جهداً في سد الثغرات التي تغيرت فيه من خلال التعليم الذاتي واتباع نصائح ذوي الخبرة العملية. في 3 أبريل 1851، قرر "هيئة المعلمين" في المدرسة دعوة شريعة دير القديس توما، السيد جريجور مندل، لشغل منصب الأستاذية مؤقتًا. أعطته نجاحات جريجور مندل الحق في الحصول على لقب نجم ومنصب مؤقت كبديل للتاريخ الطبيعي في الفصل التحضيري بالمدرسة الفنية. في الفصل الأول من دراسته كان يدرس عشر ساعات فقط في الأسبوع وبالدوبلر فقط. وفي الفصل الدراسي الثاني كان يدرس عشرين ساعة في الأسبوع. من بين هؤلاء، عشرة في الفيزياء مع دوبلر، وخمسة في الأسبوع في علم الحيوان مع رودولف كنر. أحد عشر ساعة في الأسبوع - علم النبات مع البروفيسور فنزل: بالإضافة إلى محاضرات في علم التشكل والنظاميات، قام أيضًا بأخذ ورشة عمل خاصة حول وصف وتحديد النباتات. في الفصل الدراسي الثالث، قام بالفعل بالتسجيل في اثنين وثلاثين ساعة من الفصول الدراسية في الأسبوع: عشر ساعات - الفيزياء مع دوبلر، عشرة - الكيمياء مع Rottenbacher: الكيمياء العامة، الكيمياء الطبية، الكيمياء الدوائية وورشة عمل في الكيمياء التحليلية. خمسة لعلم الحيوان مع كنر. ست ساعات من الدروس على يد أنغر، أحد أوائل علماء الخلايا في العالم. درس في مختبراته تشريح وفسيولوجيا النباتات وأخذ ورشة عمل في تقنيات الفحص المجهري. ومرة واحدة في الأسبوع في قسم الرياضيات تقام ورشة عمل حول اللوغاريتم وحساب المثلثات.

في عام 1850، كانت الحياة تسير على ما يرام. كان مندل قادرًا بالفعل على إعالة نفسه، وكان يحظى باحترام كبير من زملائه، لأنه تعامل مع مسؤولياته بشكل جيد، وكان التحدث معه ممتعًا للغاية. أحبه طلابه.

في عام 1851، استهدف جريجور مندل القضية الأساسية في علم الأحياء - مشكلة التباين والوراثة. عندها بدأ في إجراء تجارب على الزراعة الموجهة للنباتات. أحضر مندل نباتات مختلفة من المناطق البعيدة والقريبة المحيطة برون. وقام بزراعة النباتات في مجموعات في جزء من حديقة الدير مخصص لكل واحدة منها تحت ظروف خارجية مختلفة. كان يشارك في ملاحظات الأرصاد الجوية المضنية. أجرى جريجور معظم تجاربه وملاحظاته مع البازلاء، التي كانت تُزرع كل ربيع، بدءًا من عام 1854، في حديقة صغيرة تحت نوافذ الأسقفية. اتضح أنه ليس من الصعب إجراء تجربة تهجين واضحة على البازلاء. للقيام بذلك، تحتاج فقط إلى فتح زهرة كبيرة، على الرغم من أنها لم تنضج بعد، باستخدام ملاقط، وتمزيق المتك، وتحديد "زوج" بشكل مستقل لعبوره. نظرًا لاستبعاد التلقيح الذاتي، فإن أصناف البازلاء هي، كقاعدة عامة، "خطوط نقية" ذات خصائص ثابتة لا تتغير من جيل إلى جيل وتكون محددة بوضوح شديد. حدد مندل الخصائص التي تحدد الاختلافات بين الأصناف: لون جلد الحبوب الناضجة، وبشكل منفصل، الحبوب غير الناضجة، وشكل البازلاء الناضجة، ولون "البروتين" (السويداء)، وطول محور الساق، موقع ولون البراعم. واستخدم في التجربة أكثر من ثلاثين صنفًا، وسبق أن خضع كل صنف لاختبار "الثبات" لمدة عامين، و"ثبات الخصائص"، و"نقاء الدم" - في عامي 1854 و1855. استمرت التجارب على البازلاء لمدة ثماني سنوات. مئات المرات خلال ثمانية إزهار، قام بتمزيق المتك بعناية بيديه، وجمع حبوب اللقاح من سداة زهرة من مجموعة مختلفة باستخدام ملاقط، ثم طبقها على وصمة المدقة. تم إصدار عشرة آلاف جواز سفر لعشرة آلاف نبات تم الحصول عليها نتيجة المعابر ومن الهجائن ذاتية التلقيح. السجلات مرتبة: عندما نما النبات الأم، ما هي الزهور التي كانت تحتوي على حبوب اللقاح التي تم تخصيبها، ما هي البازلاء - الصفراء أو الخضراء، الناعمة أو المتجعدة - التي تم إنتاجها، ما هي الزهور - اللون عند الحواف، اللون في المنتصف - التي أزهرت ، متى تم استلام البذور، كم منها أصفر، كم منها أخضر، مستدير، مجعد، كم منها تم اختيارها للزراعة، متى يتم زراعتها، وما إلى ذلك.

وكانت نتيجة بحثه تقريرًا بعنوان "تجارب على النباتات الهجينة" الذي قرأه عالم الطبيعة برون في عام 1865. ويقول التقرير: “إن سبب إجراء التجارب التي خصص لها هذا المقال هو التهجين الاصطناعي لنباتات الزينة، وذلك بهدف الحصول على أشكال جديدة تختلف في اللون. ولإجراء المزيد من التجارب من أجل تتبع تطور التهجين في نسلها، تم إعطاء الدافع من خلال النمط المذهل الذي تعود به الأشكال الهجينة باستمرار إلى أشكال أسلافها. كما يحدث غالبًا في تاريخ العلم، لم يحظ عمل مندل على الفور بالاعتراف الواجب من معاصريه. نُشرت نتائج تجاربه في اجتماع لجمعية العلوم الطبيعية بمدينة برون، ثم نُشرت في مجلة هذه الجمعية، لكن أفكار مندل لم تجد دعمًا في ذلك الوقت. كان أحد أعداد المجلة التي تصف عمل مندل الثوري يتراكم عليه الغبار في المكتبات لمدة ثلاثين عامًا. فقط في نهاية القرن التاسع عشر، اكتشف العلماء الذين يعملون على مشاكل الوراثة أعمال مندل، وكان قادرًا على الحصول (بعد وفاته) على التقدير الذي يستحقه.

أنماط توزيع الخصائص الوراثية في النسل التي وضعها ج. مندل. تم إنشاء الأنماط بواسطة ج. مندل على أساس سنوات عديدة (1856-1863) من التجارب في تهجين أصناف البازلاء التي اختلفت في بعض الخصائص المتناقضة. لم يحظ اكتشاف G. Mendel بالاعتراف خلال حياته. في عام 1900، تم إعادة اكتشاف هذه الأنماط من قبل ثلاثة باحثين مستقلين (K. Correns، E. Chermak وH. De Vries). تذكر العديد من كتب علم الوراثة قوانين مندل الثلاثة:

1. قانون التوحيد لهجن الجيل الأول - نسل الجيل الأول من تهجين الأشكال المستقرة التي تختلف في صفة واحدة يكون لها نفس النمط الظاهري.

2. ينص قانون الفصل على أنه عند تهجين هجن الجيل الأول مع بعضها البعض، بين هجن الجيل الثاني، تظهر الأفراد ذوي النمط الظاهري للأشكال الأبوية الأصلية وهجن الجيل الأول بنسبة معينة. وفي حالة السيادة الكاملة فإن 3/4 الأفراد لديهم صفة سائدة و1/4 لديهم صفة متنحية.

3. قانون التركيبة المستقلة - يتصرف كل زوج من الخصائص البديلة بشكل مستقل عن بعضها البعض في سلسلة من الأجيال.

قانون مندل الأول.

قانون التوحيد للجيل الأول من الهجينة.

لتوضيح قانون مندل الأول - قانون التوحيد للجيل الأول - دعونا نعيد إنتاج تجاربه على التهجين المونتالي لنباتات البازلاء. ويؤكد الموقع أن تهجين كائنين يسمى تهجينا، والنسل الناتج من تهجين فردين لهما وراثة مختلفة يسمى هجينا، ويسمى الفرد هجينا. Monohybrid هو تهجين كائنين يختلفان عن بعضهما البعض في زوج واحد من الخصائص البديلة (المتنافية). وبالتالي، مع هذا التهجين، يمكن تتبع أنماط وراثة سمتين فقط، يتم تحديد تطورهما بواسطة زوج من الجينات الأليلية. ولا تؤخذ بعين الاعتبار جميع الخصائص الأخرى المميزة لهذه الكائنات.

إذا قمت بتهجين نباتات البازلاء مع البذور الصفراء والخضراء، فإن جميع الهجينة الناتجة سوف تحتوي على بذور صفراء. يتم ملاحظة نفس الصورة عند تهجين النباتات ببذور ناعمة ومتجعدة. سيكون لجميع نسل الجيل الأول أشكال بذور ناعمة. وبالتالي، في الجيل الأول الهجين، يتطور واحد فقط من كل زوج من الشخصيات البديلة. العلامة الثانية يبدو أنها تختفي ولا تظهر. أطلق G. Mendel على ظاهرة غلبة صفة أحد الوالدين في السيادة الهجينة. السمة التي تظهر في الجيل الأول الهجين وتمنع تطور سمة أخرى تسمى سائدة، والعكس، أي المكبوتة، سميت المتنحية. إذا كان النمط الجيني للكائن الحي (الزيجوت) يحتوي على جينين أليليين متطابقين - كلاهما سائد أو كلاهما متنحي (AA أو aa)، فإن هذا الكائن يسمى متماثل الزيجوت. إذا كان هناك زوج من الجينات الأليلية، أحدهما سائد والآخر متنحي (Aa)، فإن هذا الكائن يسمى متغاير الزيجوت.

يُطلق على قانون الهيمنة - قانون مندل الأول - أيضًا قانون التوحيد في هجائن الجيل الأول، نظرًا لأن جميع أفراد الجيل الأول يظهرون سمة واحدة.

سيادة غير تامة.

لا يقوم الجين السائد في حالة متغايرة الزيجوت دائمًا بقمع الجين المتنحي بشكل كامل. في بعض الحالات، لا يقوم الهجين FI بإعادة إنتاج أي من الصفات الأبوية بشكل كامل وتكون السمة متوسطة في طبيعتها مع انحياز أكبر أو أقل نحو الحالة السائدة أو المتنحية. لكن جميع أفراد هذا الجيل موحدون في هذه الصفة. وهكذا، عند تهجين جمال ليلي مع لون زهرة حمراء (AA) مع نبات ذو زهور بيضاء (aa)، يتكون لون زهرة وردي متوسط ​​(Aa) في FI. مع السيادة غير الكاملة في نسل الهجينة (Fi)، يتزامن الانقسام حسب النمط الوراثي والنمط الظاهري (1:2:1).

الهيمنة غير الكاملة هي ظاهرة واسعة الانتشار. تم اكتشافه عند دراسة وراثة لون الزهرة في أنف العجل، ولون الصوف في الماشية والأغنام، والصفات البيوكيميائية عند البشر، وما إلى ذلك. غالبًا ما تمثل السمات المتوسطة التي تنشأ نتيجة الهيمنة غير الكاملة قيمة جمالية أو مادية للإنسان. السؤال الذي يطرح نفسه: هل من الممكن، على سبيل المثال، تطوير مجموعة متنوعة من الجمال الليلي مع لون الزهرة الوردية من خلال الاختيار؟ من الواضح لا، لأن هذه الصفة تتطور فقط في الزيجوت المتغايرة وعندما يتم تهجينها مع بعضها البعض، يحدث الانقسام دائمًا:

أليلية متعددة. تم حتى الآن فحص أمثلة تم فيها تمثيل نفس الجين بواسطة أليلين - سائد (A) ومتنحى (أ). تنشأ هاتان الحالتان من الجين في عملية الطفرة. ومع ذلك، فإن الطفرة (استبدال أو فقدان جزء) (من النيوكليوتيدات في جزيء الحمض النووي) يمكن أن تنشأ في أجزاء مختلفة من جين واحد، وبهذه الطريقة، يتم تشكيل العديد من الأليلات لجين واحد، وبالتالي، يمكن أن تتحول العديد من المتغيرات من سمة واحدة إلى الحالة a، a^، az، . ... والجين B في موضع آخر - في الحالة bi , ir, b3, b*, ..., b″، إلخ. دعونا نعطي بعض الأمثلة في ذبابة ذبابة الفاكهة، سلسلة من الأليلات لـ جين لون العين معروف، ويتكون من 12 عضواً: الأحمر، المرجاني، الكرزي، المشمش، إلخ. إلى الأبيض، يحدده الجين المتنحي. تمتلك الأرانب سلسلة من الأليلات المتعددة للون الفراء: الصلب (شينشيلا)، الهيمالايا (قاقم). ) ، والأرانب المهق في جبال الهيمالايا لها أطراف سوداء للأذنين والكفوف والذيل والكمامة على خلفية لون المعطف الأبيض الشامل. قد يكون لدى أعضاء نفس السلسلة من الأليلات علاقات سائدة متنحية مختلفة مع بعضهم البعض. وهكذا، فإن جين اللون الصلب هو المسيطر بالنسبة لجميع أعضاء السلسلة. يهيمن جين اللون في جبال الهيمالايا على جين اللون الأبيض، ولكنه متنحي لجين لون الشينشيلا. يرجع تطور جميع أنواع الألوان الثلاثة إلى وجود ثلاثة أليلات مختلفة في نفس الموضع. في البشر، يتم تمثيل الجين الذي يحدد فصيلة الدم بسلسلة من الأليلات المتعددة. وفي الوقت نفسه، فإن الجينات التي تحدد فصيلة الدم A وB ليست مهيمنة بالنسبة لبعضها البعض وكلاهما مسيطر بالنسبة للجين الذي يحدد فصيلة الدم O. ويجب أن نتذكر أن النمط الجيني للكائنات ثنائية الصيغة الصبغية يمكن أن يحتوي فقط على اثنين من الجينات من سلسلة من الأليلات. يتم تضمين الأليلات المتبقية لهذا الجين في مجموعات مختلفة في النمط الجيني للأفراد الآخرين من هذا النوع. وبالتالي، فإن الأليلية المتعددة تميز تنوع الجينات لنوع كامل، أي أنه نوع وليس سمة فردية.

قانون مندل الثاني.

انقسام الشخصيات في الجيل الثاني الهجين.

من بذور البازلاء الهجينة، قام ج. مندل بزراعة نباتات تنتج بذور الجيل الثاني من خلال التلقيح الذاتي. ومن بينها لم تكن البذور الصفراء فحسب، بل البذور الخضراء أيضًا. في المجموع حصل على 2001 بذرة خضراء و 6022 بذرة صفراء. و ماذا؟ كانت بذور الجيل الثاني الهجينة صفراء اللون و؟ - أخضر. ونتيجة لذلك، تبين أن نسبة عدد المتحدرين من الجيل الثاني ذوي الصفة السائدة إلى عدد المتحدرين الذين يحملون الصفة المتنحية تساوي 3:1. وقد أطلق على هذه الظاهرة اسم تقسيم الميزات.

أعطت العديد من التجارب على التحليل الهجين لأزواج أخرى من الشخصيات نتائج مماثلة في الجيل الثاني. بناء على النتائج التي تم الحصول عليها، صاغ G. Mendel قانونه الثاني - قانون الانقسام. في النسل الذي تم الحصول عليه من عبور هجينة الجيل الأول، لوحظت ظاهرة الانقسام: ربع الأفراد من هجينة الجيل الثاني يحملون سمة متنحية، وثلاثة أرباع - سمة سائدة.

الأفراد متماثل الزيجوت ومتغاير الزيجوت. ومن أجل معرفة كيفية وراثة السمات أثناء التلقيح الذاتي في الجيل الثالث، قام مندل بتربية هجن الجيل الثاني وقام بتحليل النسل الذي تم الحصول عليه من التلقيح الذاتي. ووجد أن ثلث نباتات الجيل الثاني التي نمت من البذور الصفراء تنتج بذورًا صفراء فقط عند التلقيح الذاتي. النباتات المزروعة من البذور الخضراء تنتج البذور الخضراء فقط. أما الثلثان المتبقيان من نباتات الجيل الثاني، المزروعة من البذور الصفراء، فتنتج بذورًا صفراء وخضراء بنسبة 3:1. وهكذا، كانت هذه النباتات مماثلة للجيل الأول الهجينة.

لذلك، كان مندل أول من أثبت حقيقة تشير إلى أن النباتات المتشابهة في المظهر يمكن أن تختلف بشكل حاد في الخصائص الوراثية. يُطلق على الأفراد الذين لا ينتجون انقسامًا في الجيل التالي اسم متماثل الزيجوت (من الكلمة اليونانية "homo" - أي "zygote" - البويضة المخصبة). الأفراد الذين تظهر على نسلهم انشقاق يُطلق عليهم اسم متغاير الزيجوت (من الكلمة اليونانية "مغاير" - مختلف).

سبب انقسام الشخصيات في الهجينة. ما هو سبب فصل صفات الفصل في نسل الهجين؟ لماذا ينشأ أفراد في الأجيال الأولى والثانية والأجيال اللاحقة التي تنتج نتيجة التهجين ذرية ذات صفات سائدة ومتنحية؟ دعونا ننتقل إلى الرسم البياني الذي كتبت عليه نتائج تجربة التهجين الأحادي بالرموز. الرموز P، F1، F2، إلخ. تشير إلى الأجيال الأبوية والأولى والثانية على التوالي. يشير الرمز X إلى العبور، والرمز > يشير إلى الجنس الذكري (درع ورمح المريخ)، والرمز + يشير إلى الجنس الأنثوي (مرآة الزهرة).

سيتم الإشارة إلى الجين المسؤول عن اللون الأصفر السائد للبذور بحرف كبير، على سبيل المثال A؛ الجين المسؤول عن اللون الأخضر المتنحي - الحرف الصغير أ. وبما أن كل كروموسوم يتم تمثيله في الخلايا الجسدية بواسطة متماثلين، فإن كل جين موجود أيضًا في نسختين، كما يقول علماء الوراثة، في شكل أليلين. يشير الحرف A إلى الأليل السائد، ويشير الحرف a إلى الأليل المتنحي.

مخطط تكوين الزيجوت في تقاطع أحادي الهجين هو كما يلي:

حيث P هم الآباء، F1 هم الجيل الأول الهجين، F2 هم الجيل الثاني الهجين. لمزيد من المناقشة، من الضروري أن نتذكر الظواهر الرئيسية التي تحدث في الانقسام الاختزالي. في التقسيم الأول للانقسام الاختزالي، يحدث تكوين خلايا تحمل مجموعة أحادية الصيغة الصبغية من الكروموسومات (ن). تحتوي هذه الخلايا على كروموسوم واحد فقط من كل زوج من الكروموسومات المتماثلة، وتتكون منها الأمشاج لاحقًا. يؤدي اندماج الأمشاج أحادية الصيغة الصبغية أثناء الإخصاب إلى تكوين زيجوت أحادي الصيغة الصبغية (2ن). إن عملية تكوين الأمشاج أحادية الصيغة الصبغية واستعادة ازدواجية الصيغة الصبغية أثناء الإخصاب تحدث بالضرورة في كل جيل من الكائنات الحية التي تتكاثر جنسياً.

كانت النباتات الأم الأصلية في التجربة قيد النظر متماثلة اللواقح. ولذلك يمكن كتابة التقاطع على النحو التالي: P (AA X aa). من الواضح أن كلا الوالدين قادران على إنتاج أمشاج من صنف واحد فقط، والنباتات التي تحتوي على جينين سائدين AA تنتج فقط أمشاجًا تحمل الجين A، والنباتات التي تحتوي على جينين متنحيين تشكل خلايا جرثومية مع الجين. في الجيل F1 الأول، تكون جميع النسل متغايرة الزيجوت Aa ولها بذور صفراء فقط، حيث أن الجين السائد A يثبط عمل الجين المتنحي a. مثل هذه النباتات المتغايرة الزيجوت Aa قادرة على إنتاج أمشاج من نوعين، تحمل الجينات A والجينات.

أثناء الإخصاب، تظهر أربعة أنواع من اللاقحات - AA + Aa + aA + aa، والتي يمكن كتابتها على النحو التالي AA + 2Aa + aa. نظرًا لأنه في تجربتنا، فإن البذور المتغايرة الزيجوت Aa ملونة أيضًا باللون الأصفر، وفي F2 تكون نسبة البذور الصفراء إلى البذور الخضراء 3:1. من الواضح أن ثلث النباتات التي نمت من البذور الصفراء التي تحتوي على جينات AA، عند التلقيح الذاتي، تنتج مرة أخرى بذورًا صفراء فقط. في الثلثين المتبقيين من النباتات التي تحتوي على جينات Aa، تمامًا كما هو الحال في النباتات الهجينة من F1، سيتم تشكيل نوعين مختلفين من الأمشاج، وفي الجيل التالي، أثناء التلقيح الذاتي، سوف تنقسم سمة لون البذور إلى الأصفر والأخضر بنسبة 3:1.

وهكذا ثبت أن انشطار السمات في نسل النباتات الهجينة هو نتيجة وجود جينتين فيها - A وa، المسؤولة عن تطور سمة واحدة، على سبيل المثال، لون البذور.

قانون مندل الثالث.

قانون الاتحاد المستقل أو قانون مندل الثالث.

أتاحت دراسة مندل لوراثة زوج واحد من الأليلات إنشاء عدد من الأنماط الجينية المهمة: ظاهرة الهيمنة، وثبات الأليلات المتنحية في الهجينة، وانقسام نسل الهجينة بنسبة 3:1، وكذلك لنفترض أن الأمشاج نقية وراثيا، أي أنها تحتوي على جين واحد فقط من أزواج أليلية. ومع ذلك، تختلف الكائنات الحية في العديد من الجينات. يمكن تحديد أنماط وراثة زوجين من الشخصيات البديلة أو أكثر عن طريق التهجين ثنائي الهجين أو متعدد الهجين.

بالنسبة للتهجين ثنائي الهجين، أخذ مندل نباتات البازلاء المتجانسة التي تختلف في جينين - لون البذور (الأصفر والأخضر) وشكل البذور (ناعم ومتجعد). السمات السائدة هي اللون الأصفر (أ) والشكل الناعم (ب) للبذور. ينتج كل نبات صنفاً واحداً من الأمشاج وفقاً للأليلات المدروسة:

عندما تندمج الأمشاج، فإن جميع النسل سيكون موحدًا: في الحالات التي تتشكل فيها الأمشاج في هجين، من كل زوج من الجينات الأليلية، يدخل واحد فقط إلى الأمشاج، وبسبب الاختلاف العرضي لكروموسومات الأب والأم في الانقسام الأول في الانقسام الاختزالي، يمكن أن ينتهي الجين A في نفس الأمشاج مع الجين B أو الجينوم c b. وبنفس الطريقة، يمكن أن يظهر الجين أ في نفس الأمشاج مع الجين ب أو الجين ب. لذلك، ينتج الهجين أربعة أنواع من الأمشاج: AB، Av، aB، oa.

أثناء الإخصاب، يواجه كل نوع من أنواع الأمشاج الأربعة من كائن حي عشوائيًا أيًا من الأمشاج من كائن حي آخر. يمكن إنشاء جميع المجموعات الممكنة من الأمشاج الذكرية والأنثوية بسهولة باستخدام شبكة بونيت، حيث تُكتب أمشاج أحد الوالدين أفقيًا وأمشاج الوالد الآخر عموديًا. يتم إدخال الأنماط الجينية للزيجوتات المتكونة أثناء اندماج الأمشاج في المربعات.

من السهل حساب أنه وفقًا للنمط الظاهري ، يتم تقسيم النسل إلى 4 مجموعات: 9 ناعمة صفراء ، 3 صفراء مجعدة ، 3 خضراء ناعمة ، 1 صفراء مجعدة. وإذا أخذنا في الاعتبار نتائج التقسيم لكل زوج من الحروف على حدة يتبين أن نسبة عدد البذور الصفراء إلى عدد البذور الخضراء ونسبة البذور الملساء إلى المجعدة لكل زوج تساوي 3 :1. وهكذا، في حالة التهجين ثنائي الهجين، يتصرف كل زوج من الشخصيات، عند انقسامه في النسل، بنفس الطريقة كما هو الحال مع التهجين الأحادي الهجين، أي بشكل مستقل عن زوج الشخصيات الآخر.

أثناء الإخصاب، يتم دمج الأمشاج وفقًا لقواعد المجموعات العشوائية، ولكن باحتمالات متساوية لكل منها. في اللاقحات الناتجة، تنشأ مجموعات مختلفة من الجينات. لا يمكن التوزيع المستقل للجينات في النسل وحدوث مجموعات مختلفة من هذه الجينات أثناء عبور الهجين الثنائي إلا في حالة وجود أزواج من الجينات الأليلية في أزواج مختلفة من الكروموسومات المتماثلة.

وهكذا ينص قانون مندل الثالث على ما يلي: عند تهجين فردين متماثلين يختلفان عن بعضهما البعض في زوجين أو أكثر من السمات البديلة، يتم توريث الجينات والصفات المقابلة لها بشكل مستقل عن بعضها البعض ويتم دمجها في جميع التركيبات الممكنة.

قانون مندل الأول. قانون التوحيد الهجينة من الجيل الأول

عند تهجين أفراد متماثلي اللواقح يختلفون في زوج واحد من الصفات البديلة (المتنافية) فإن جميع النسل ينضم الجيل الاولموحدة في كل من النمط الظاهري والنمط الوراثي.

تم تهجين نباتات البازلاء ذات البذور الصفراء (الصفة السائدة) والبذور الخضراء (الصفة المتنحية). ويرافق تكوين الأمشاج الانقسام الاختزالي. ينتج كل نبات نوعًا واحدًا من الأمشاج. من كل زوج من الكروموسومات المتماثلة، يذهب كروموسوم واحد مع أحد الجينات الأليلية (A أو a) إلى الأمشاج. بعد الإخصاب، تتم استعادة الاقتران بين الكروموسومات المتماثلة ويتم تشكيل الهجينة. تحتوي جميع النباتات على بذور صفراء فقط (النمط الظاهري)، متغايرة الزيجوت للنمط الوراثي Aa. يحدث هذا عندما الهيمنة الكاملة.

يحتوي الهجين Aa على جين واحد A من أحد الوالدين، والجين الثاني - a - من الوالد الآخر (الشكل 73).

الأمشاج الفردية (G)، على عكس الكائنات ثنائية الصيغة الصبغية، محاطة بدائرة.

نتيجة للعبور يتم الحصول على الجيل الأول من الهجينة المعينة F 1.

لتسجيل الصلبان، يتم استخدام جدول خاص، اقترحه عالم الوراثة الإنجليزي بونيت ويسمى شبكة بونيت.

تُكتب أمشاج فرد الأب أفقيًا، وأمشاج فرد الأم عموديًا. يتم تسجيل التنميط الجيني عند التقاطعات.

أرز. 73.الميراث في الصلبان أحادية الهجين.

أنا - تهجين نوعين من البازلاء مع البذور الصفراء والخضراء (ع)؛ ثانيا

الأسس الخلوية لقوانين مندل الأول والثاني.

F 1 - متغاير الزيجوت (Aa)، F 2 - الفصل حسب النمط الجيني 1 AA: 2 Aa: 1 aa.

أحفاد الحمر. في الجدول، يعتمد عدد الخلايا على عدد أنواع الأمشاج التي ينتجها الأفراد الذين يتم تهجينهم.

قانون مندل الثاني. قانون تقسيم هجن الجيل الأول

عندما يتم تهجين هجن الجيل الأول مع بعضها البعض، تظهر أفراد ذوي الصفات السائدة والمتنحية في الجيل الثاني ويحدث الانقسام عن طريق النمط الظاهري بنسبة 3:1 (ثلاثة أنماط سائدة وواحد متنحي) و1:2:1 حسب التركيب الوراثي (انظر الشكل 73). مثل هذا التقسيم ممكن عندما الهيمنة الكاملة.

فرضية "نقاوة" الأمشاج

يمكن تفسير قانون الانقسام من خلال فرضية "نقاوة" الأمشاج.

أطلق مندل على ظاهرة عدم اختلاط أليلات الصفات البديلة في أمشاج الكائن المتغاير (الهجين) فرضية "نقاء" الأمشاج.هناك جينان أليليان (Aa) مسؤولان عن كل سمة. عندما تتشكل الهجينة، لا يتم خلط الجينات الأليلية، ولكنها تبقى دون تغيير.

نتيجة للانقسام الاختزالي، تشكل الهجينة Aa نوعين من الأمشاج. تحتوي كل مشيجة على واحد من زوج الكروموسومات المتماثلة مع الجين الأليلي A أو الجين الأليلي a. الأمشاج نقية من جين أليلي آخر. أثناء الإخصاب يتم استعادة تماثل الكروموسومات وجلاء الجينات، وتظهر الصفة المتنحية (اللون الأخضر للبازلاء)، والتي لم يظهر الجين تأثيره في الكائن الهجين. تتطور السمات من خلال تفاعل الجينات.

سيادة غير تامة

في سيادة غير تامةالأفراد المتغايرون لديهم النمط الظاهري الخاص بهم، وهذه السمة متوسطة.

عند تهجين نباتات الجمال الليلي ذات الزهور الحمراء والبيضاء تظهر أفراد ذات لون وردي في الجيل الأول. عند تهجين الجيل الأول من الهجينة (الزهور الوردية)، يتزامن الانقسام في النسل حسب النمط الوراثي والنمط الظاهري (الشكل 74).

أرز. 74.الوراثة مع السيادة غير الكاملة في نبات الجمال الليلي.

الجين الذي يسبب فقر الدم المنجلي لدى البشر له خاصية الهيمنة غير الكاملة.

تقاطع التحليل

تظهر الصفة المتنحية (البازلاء الخضراء) فقط في الحالة المتجانسة. الأفراد المتماثلون (البازلاء الصفراء) والمتغايرون (البازلاء الصفراء) الذين لديهم سمات سائدة لا يختلفون عن بعضهم البعض في النمط الظاهري، ولكن لديهم أنماط وراثية مختلفة. يمكن تحديد أنماطهم الجينية عن طريق التهجين مع أفراد ذوي نمط وراثي معروف. قد يكون مثل هذا الفرد عبارة عن بازلاء خضراء، والتي لها سمة متنحية متماثلة اللواقح. ويسمى هذا الصليب بالصليب الذي تم تحليله. إذا كانت نتيجة التهجين جميع النسل متجانسة، فإن الفرد قيد الدراسة متماثل الزيجوت.

في حالة حدوث الانقسام، يكون الفرد متغاير الزيجوت. ينتج نسل الفرد غير المتجانس انقسامًا بنسبة 1: 1.

قانون مندل الثالث. قانون مجموعة مستقلة من الخصائص (الشكل 75). تختلف الكائنات الحية عن بعضها البعض بعدة طرق.

ويسمى عبور الأفراد الذين يختلفون في خاصيتين ثنائي الهجين، وفي كثير من النواحي - متعدد الهجين.

عند عبور الأفراد المتماثلين الذين يختلفون في زوجين من الشخصيات البديلة، يحدث الجيل الثاني مزيج مستقل من الميزات.

ونتيجة لعبور الهجين الثنائي، يصبح الجيل الأول بأكمله موحدًا. في الجيل الثاني، يحدث الانقسام المظهري بنسبة 9:3:3:1.

على سبيل المثال، إذا قمت بتهجين حبة بازلاء ذات بذور صفراء وسطح أملس (السمة السائدة) مع حبة بازلاء ذات بذور خضراء وسطح متجعد (صفة متنحية)، فإن الجيل الأول بأكمله سيكون موحدًا (بذور صفراء وناعمة).

وعندما تم تهجين الهجن مع بعضها البعض في الجيل الثاني ظهرت أفراد بخصائص لم تكن موجودة في الأشكال الأصلية (بذور صفراء مجعدة وخضراء ملساء). هذه الصفات موروثة يغض النظرمن بعضهما البعض.

أنتج الفرد ثنائي الزيجوت 4 أنواع من الأمشاج

ولتسهيل حساب الأفراد الناتج عن الجيل الثاني بعد تهجين الهجائن، يتم استخدام شبكة بونيت.

أرز. 75.التوزيع المستقل للسمات في الصلبان ثنائية الهجين. A، B، a، b - الأليلات السائدة والمتنحية التي تتحكم في تطور صفتين. ز - الخلايا الجرثومية للوالدين؛ F 1 - الجيل الأول الهجين؛ F2 - هجينة الجيل الثاني.

نتيجة للانقسام الاختزالي، سيتم نقل أحد الجينات الأليلية من زوج الكروموسومات المتماثل إلى كل مشيج.

يتم تشكيل 4 أنواع من الأمشاج. الانقسام بعد التهجين بنسبة 9:3:3:1 (9 أفراد بصفتين سائدتين، فرد واحد بصفتين متنحيتين، 3 أفراد بصفتين سائدتين والأخرى متنحية، 3 أفراد بصفتين سائدتين ومتنحية).

من الممكن ظهور أفراد ذوي سمات سائدة ومتنحية لأن الجينات المسؤولة عن لون وشكل البازلاء موجودة على كروموسومات مختلفة غير متجانسة.

يتم توزيع كل زوج من الجينات الأليلية بشكل مستقل عن الزوج الآخر، وبالتالي يمكن دمج الجينات بشكل مستقل.

يشكل الفرد المتغاير الزيجوت لأزواج "n" من الخصائص نوعين من الأمشاج.

أسئلة للتحكم في النفس

1. كيف تمت صياغة قانون مندل الأول؟

2. ما هي البذور التي تهجينها مندل مع البازلاء؟

3. النباتات التي بها بذور نتجت من التهجين؟

4. كيف تمت صياغة قانون مندل الثاني؟

5. ما هي النباتات التي تم الحصول عليها نتيجة تهجين هجن الجيل الأول؟

6. في أي نسبة عددية يحدث الانقسام؟

7. كيف يمكن تفسير قانون الانقسام؟

8. كيف نفسر فرضية "نقاوة" الأمشاج؟

9. كيف نفسر الهيمنة غير الكاملة للسمات؟ 10. ما هو نوع الانقسام الذي يحدث حسب النمط الظاهري والنمط الوراثي

بعد عبور الجيل الأول الهجينة؟

11.متى يتم تنفيذ التقاطع التحليلي؟

12. كيف يتم تنفيذ التقاطع التحليلي؟

13. ما هو نوع الصليب الذي يسمى ثنائي الهجين؟

14. على أي الكروموسومات تقع الجينات المسؤولة عن لون وشكل البازلاء؟

15. كيف تمت صياغة قانون مندل الثالث؟

16. ما هو الانقسام المظهري الذي يحدث في الجيل الأول؟

17. ما نوع الانقسام المظهري الذي يحدث في الجيل الثاني؟

18.ما الذي يستخدم لسهولة عد الأفراد الناتجة عن تهجين الهجائن؟

19. كيف نفسر ظهور أفراد بخصائص لم تكن موجودة من قبل؟

الكلمات المفتاحية للموضوع "قوانين مندل"

فقر الدم الوراثي

تفاعل

الأمشاج

الجين

الطراز العرقى

متغاير الزيجوت

هجين

فرضية "نقاء" الأمشاج

متماثل الزيجوت

التماثل

بازيلاء

البازلاء

فعل

ثنائي الهجين

هيمنة

التوحيد

قانون

الانقسام الاختزالي

تلوين التعليم

التخصيب

فردي

الاقتران

سطح

عدد

جيل

متعدد الهجين

النسل

مظهر

لافتة

نبات

ينقسم

شبكة بونيت

آباء

ملكية

بذور

العبور

الاندماج

نسبة

متنوع

راحة

النمط الظاهري

استمارة

شخصية

لون

زهور

أليلية متعددة

قد لا تتضمن الجينات الأليلية اثنين، بل عددًا أكبر من الجينات. هذه أليلات متعددة. أنها تنشأ نتيجة للطفرة (استبدال أو فقدان النيوكليوتيدات في جزيء الحمض النووي). مثال على الأليلات المتعددة يمكن أن تكون الجينات المسؤولة عن فصائل الدم البشرية: I A، I B، I 0. الجينات I A و I B هي المهيمنة على الجين I 0. يوجد دائمًا جينان فقط من سلسلة من الأليلات في النمط الجيني. الجينات I 0 I 0 تحدد فصيلة الدم I، الجينات I A I A، I A I O - المجموعة II، I B I B، I B I 0 - المجموعة III، I A I B - المجموعة IV.

التفاعل الجيني

هناك علاقة معقدة بين الجين والسمة. يمكن أن يكون جين واحد مسؤولاً عن تطوير سمة واحدة.

الجينات هي المسؤولة عن تخليق البروتينات التي تحفز بعض التفاعلات الكيميائية الحيوية، مما يؤدي إلى خصائص معينة.

يمكن أن يكون جين واحد مسؤولاً عن تطوير العديد من السمات تأثير متعدد المظاهر.تعتمد شدة التأثير تعدد المظهر للجين على التفاعل الكيميائي الحيوي المحفز بواسطة الإنزيم الذي يتم تصنيعه تحت سيطرة هذا الجين.

قد تكون عدة جينات مسؤولة عن تطور سمة واحدة - وهي البوليمرعمل الجينات.

ظهور الأعراض هو نتيجة تفاعل التفاعلات الكيميائية الحيوية المختلفة. يمكن أن ترتبط هذه التفاعلات بالجينات الأليلية وغير الأليلية.

تفاعل الجينات الأليلية.

يحدث تفاعل الجينات الموجودة في نفس الزوج الأليلي على النحو التالي:

. الهيمنة الكاملة

. سيادة غير تامة؛

. الهيمنة المشتركة؛

. السيطرة المفرطة.

في مكتملفي حالة السيادة، يؤدي عمل أحد الجينات (المهيمنة) إلى قمع عمل جين آخر (متنحي) تمامًا. عند التهجين في الجيل الأول تظهر صفة سائدة (مثل اللون الأصفر للبازلاء).

في غير مكتملتحدث الهيمنة عندما يضعف تأثير الأليل السائد في وجود أليل متنحي. الأفراد المتغايرون الذين تم الحصول عليهم نتيجة للعبور لديهم النمط الجيني الخاص بهم. فمثلاً عند تهجين نباتات الجمال الليلي مع الزهور الحمراء والبيضاء تظهر الزهور الوردية.

في الهيمنة المشتركةويتجلى تأثير كلا الجينين عند تواجدهما في وقت واحد. ونتيجة لذلك، تظهر أعراض جديدة.

على سبيل المثال، تتشكل فصيلة الدم IV (I A I B) عند البشر من خلال تفاعل الجينات I A وI B. بشكل منفصل، يحدد الجين I A فصيلة الدم II، ويحدد الجين I B فصيلة الدم III.

في السيطرة المفرطةالأليل السائد في الحالة المتجانسة لديه مظهر أقوى للسمة منه في الحالة المتماثلة الزيجوت.

تفاعل الجينات غير المتوازية

غالبًا ما تتأثر إحدى سمات الكائن الحي بعدة أزواج من الجينات غير الأليلية.

يحدث تفاعل الجينات غير الأليلية على النحو التالي:

. التكامل؛

. رعاف.

. البوليمرات.

مكمل يتجلى التأثير من خلال التواجد المتزامن لجينين غير أليليين مهيمنين في النمط الوراثي للكائنات الحية. يمكن لكل من الجينات السائدة أن يظهر نفسه بشكل مستقل إذا كان الآخر في حالة متنحية، ولكن وجودهم المشترك في الحالة المهيمنة في الزيجوت يحدد حالة جديدة من السمة.

مثال. تم تهجين نوعين من البازلاء الحلوة ذات الزهور البيضاء. جميع الهجينة من الجيل الأول كانت لها زهور حمراء. يعتمد لون الزهرة على تفاعل جينين A وB.

البروتينات (الإنزيمات) التي يتم تصنيعها على أساس الجينات A و B تحفز التفاعلات الكيميائية الحيوية التي تؤدي إلى ظهور السمة (اللون الأحمر للزهور).

الرعاف- تفاعل يقوم فيه أحد الجينات غير الأليلية السائدة أو المتنحية بقمع عمل جين غير أليلي آخر. يسمى الجين الذي يثبط عمل آخر بالجين المعرفي، أو الكابت. ويسمى الجين المكبوت أقنوميا. يمكن أن تكون الرعاف سائدة أو متنحية.

الرعاف المسيطر. مثال على الرعاف السائد هو وراثة لون الريش في الدجاج. الجين السائد C هو المسؤول عن لون الريش. الجين غير الأليلي السائد I يمنع تطور لون الريش. ونتيجة لذلك، فإن الدجاج الذي يحتوي على الجين C في النمط الوراثي، في وجود الجين I، يكون له ريش أبيض: IICC؛ إيسك؛ IICc; إيسك. الدجاج ذو النمط الجيني iicc سيكون أيضًا أبيض اللون لأن هذه الجينات في حالة متنحية. سيتم تلوين ريش الدجاج ذو النمط الجيني iiCC وiiCc. يرجع اللون الأبيض للريش إلى وجود أليل متنحي من الجين i أو وجود الجين القامع للون I. ويعتمد تفاعل الجينات على الروابط الكيميائية الحيوية بين بروتينات الإنزيمات، والتي يتم تشفيرها بواسطة الجينات المعرفية.

رعاف متنحي. تشرح الرعاف المتنحي ظاهرة بومباي - الوراثة غير العادية لمستضدات نظام فصيلة الدم ABO. هناك 4 فصائل دم معروفة.

في عائلة امرأة ذات فصيلة الدم I (I 0 I 0)، أنجب رجل ذو فصيلة الدم II (I A I A) طفلاً بفصيلة الدم IV (I A I B)، وهو أمر مستحيل. وتبين أن المرأة ورثت الجين I B من والدتها وجين I 0 من والدها. لذلك، أظهر الجين I 0 فقط تأثيرًا

وكان يعتقد أن المرأة لديها فصيلة الدم I. تم قمع الجين I B بواسطة الجين المتنحي x، الذي كان في حالة متجانسة - xx.

في طفل هذه المرأة، أظهر الجين I B المكبوت تأثيره. كان لدى الطفل فصيلة الدم IV I A I B.

البوليمريرجع تأثير الجينات إلى حقيقة أن عدة جينات غير أليلية يمكن أن تكون مسؤولة عن نفس السمة، مما يعزز ظهورها. يتم تصنيف السمات التي تعتمد على جينات البوليمر على أنها كمية. الجينات المسؤولة عن تطوير السمات الكمية لها تأثير تراكمي. على سبيل المثال، الجينات البوليمرية غير الأليلية S 1 و S 2 مسؤولة عن تصبغ الجلد عند البشر. في ظل وجود الأليلات المهيمنة لهذه الجينات، يتم تصنيع الكثير من الصباغ، في وجود المتنحية - القليل. تعتمد شدة لون الجلد على كمية الصبغة، والتي يتم تحديدها من خلال عدد الجينات السائدة.

ومن زواج الخلاسيين S 1 s 1 S 2 s 2 يولد أطفال بصبغة جلدية من الفاتح إلى الداكن، لكن احتمال إنجاب طفل ذو لون بشرة أبيض وأسود هو 1/16.

يتم توريث العديد من السمات وفقًا للمبدأ البوليمري.

أسئلة للتحكم في النفس

1. ما هي الأليلات المتعددة؟

2. ما هي الجينات المسؤولة عن فصائل الدم البشرية؟

3. ما هي فصائل الدم لدى الشخص؟

4. ما هي الروابط الموجودة بين الجين والسمة؟

5. كيف تتفاعل الجينات الأليلية؟

6. كيف تتفاعل الجينات غير الأليلية؟

7. كيف يمكن تفسير العمل التكميلي للجين؟

8. كيف يمكن تفسير الرعاف؟

9. كيف يمكن تفسير العمل البوليمري للجين؟

الكلمات المفتاحية لموضوع "الأليلات المتعددة والتفاعل الجيني"

أليلية أليل مستضدات الزواج

تفاعل

الطراز العرقى

هجين

بازيلاء

بازيلاء

فصيلة الدم

فعل

أطفال

هيمنة

امرأة

إستبدال

سيادة مشتركة

الهيمنة المشتركة

جلد

الدجاج

الأم

مركب

مولاتو

طفره

التوفر

ميراث

النيوكليوتيدات

تلوين

ريش

الاساسيات

سلوك

الصباغ

تصبغ

تعدد الأنماط

القامع

جيل

البوليمرية

لافتة

مثال

حضور

مظهر

تطوير

تفاعلات

طفل

نتيجة

اتصال الغلبة

نظام تخليق البروتين

العبور

ولاية

درجة

خسارة

ظاهرة

الانزيمات

لون

زهور

بشر