Er stellte die Gesetze der Vererbung von Merkmalen eines Organismus auf. Lektion zum Thema: Grundgesetze der Vererbung von Merkmalen. Mendels Gesetze. Vererbung geschlechtsspezifischer Merkmale

Biografie

Gregor Johann Mendel- herausragender tschechischer Naturforscher. Er wurde im österreichischen Kaiserreich in einfachen geboren Bauernfamilie. Bei der Taufe erhielt er den Namen Johann.

Der Junge interessierte sich seit seiner Kindheit für das Studium der Natur, als er noch arbeitete, zunächst als Gärtnergehilfe und dann als Gärtner. Nachdem er einige Zeit am Olmutz-Institut in Philosophiekursen studiert hatte, wurde er 1843 Mönch und nahm den Namen Gregor an. Dann, von 1844 bis 1848 Dollar, studierte Gregor Mendel am Brunn Theological Institute und wurde Priester. Während seines Studiums studierte er selbstständig viele Naturwissenschaften und studierte Naturgeschichte an der Universität Wien.

In Wien begann sich Gregor Mendel für die Erforschung von Hybridisierungsprozessen und den statistischen Zusammenhängen von Hybriden zu interessieren. Mendel widmete den Fragen der Veränderung qualitativer Merkmale bei Pflanzen besondere Aufmerksamkeit. Als Objekt seiner Experimente wählte er Erbsen, die im Klostergarten angebaut werden konnten. Es waren die Beobachtungen der Ergebnisse dieser Studien, die die Grundlage für die berühmten „Mendelschen Gesetze“ bildeten.

Ermutigt durch die ersten Erfolge übertrug Mendel seine Experimente auf eine Pflanze aus der Familie der Asteraceae (gekreuzte Habichtskrautarten) und gekreuzte Bienenarten. Die Ergebnisse der Experimente stimmten nicht mit den Ergebnissen der Experimente mit Erbsen überein. Zu diesem Zeitpunkt wussten sie noch nicht, dass sich der Mechanismus der Vererbung von Merkmalen bei diesen Pflanzen und Tieren vom Vererbungsmechanismus bei Erbsen unterscheidet.

Anmerkung 1

Gregor Mendel war von der biologischen Wissenschaft desillusioniert. Nach seiner Ernennung zum Abt des Klosters studierte er keine Naturwissenschaften mehr. Sein Verdienst besteht jedoch darin, dass er als Erster statistische Muster der Vererbung von Merkmalen bei Hybriden identifiziert und beschrieben hat. Schauen wir sie uns genauer an.

Mendels erstes Gesetz

Um die Berücksichtigung der Versuchsergebnisse zu erleichtern, wählte Gregor Mendel Pflanzen mit deutlich unterschiedlichen Eigenschaften. Es war die Farbe und Form der Samen.

Zunächst bezog er Samen von „reinen“ Pflanzen. Diese Samen führten bei weiterer Aussaat und infolge der Selbstbestäubung nicht zu einer Aufspaltung der Merkmale.

Bei der Kreuzung verschiedener Erbsensorten – mit violetten Blüten und mit weißen Blüten – erhielt Mendel in der ersten Hybridgeneration alle Pflanzen mit violetten Blüten. Die Ergebnisse waren ähnlich, wenn der Wissenschaftler Erbsenpflanzen mit gelben und grünen Samen oder glatten und faltigen Samen nahm.

Basierend auf den Ergebnissen dieser Experimente folgerte Gregor Mendel Gesetz der Uniformität von Hybriden der ersten Generation , das wir als Mendels erstes Gesetz kennen. Heute hört es sich so an:

„Wenn zwei homozygote Organismen gekreuzt werden. die zu reinen Linien gehören und sich in einem Paar alternativer Ausprägungen eines bestimmten Merkmals voneinander unterscheiden, wird sich die gesamte erste Generation von Hybriden (F1) als völlig einheitlich herausstellen und die Ausprägung des Merkmals nur eines davon tragen Eltern."

Dieses Gesetz wird auch genannt Gesetz der Merkmalsdominanz . Das bedeutet, dass im Phänotyp ein dominantes Merkmal auftritt, das das rezessive unterdrückt.

Mendels zweites Gesetz

Bei weiteren Experimenten mit Hybriden der ersten Generation entdeckte Mendel, dass sich Hybriden der zweiten Generation bei weiterer Kreuzung von Hybriden der ersten Generation untereinander in der Zeichenaufspaltung mit stabiler Konstanz unterscheiden. Heute ist dieses Gesetz wie folgt formuliert:

Definition 1

„Nach der Kreuzung zweier heterozygoter Nachkommen der ersten Generation miteinander kommt es in der zweiten Generation zu einer Spaltung in einem bestimmten Zahlenverhältnis: nach Phänotyp $3:1$, nach Genotyp $1:2:1$.“

Es hat den Namen bekommen Gesetz der Spaltung . Dies bedeutet, dass das rezessive Merkmal bei den Hybriden der ersten Generation nicht verschwindet, sondern nur unterdrückt wird und dann in der zweiten Hybridgeneration auftritt.

Mendels drittes Gesetz

In seinen ersten Experimenten berücksichtigte Gregor Mendel nur ein Paar alternativer Merkmale. Er interessierte sich für die Frage, was passiert, wenn wir mehrere Zeichen berücksichtigen. Die Zeichen begannen sich miteinander zu verbinden und sorgten zunächst für Verwirrung beim Wissenschaftler. Doch bei näherer Betrachtung gelang es Mendel, das Spaltungsmuster abzuleiten. Es stellte sich heraus, dass die Hybriden der ersten Generation einheitlich sind und in der zweiten Generation die Merkmale nach Phänotyp im Verhältnis $9:3:3:1$ aufgeteilt sind, unabhängig vom anderen Merkmal. Dieses Gesetz wurde aufgerufen Gesetz der unabhängigen Erbschaft . Heute sieht der Wortlaut so aus:

Definition 2

„Bei der Kreuzung zweier Individuen, die sich in mehreren Paaren (zwei oder mehr) alternativer Merkmale voneinander unterscheiden, werden die Gene und ihre entsprechenden Merkmale unabhängig voneinander vererbt und können in allen möglichen Kombinationen kombiniert werden (ähnlich einer Monohybridkreuzung). ”

Die von Mendel entdeckten Muster nahmen den Anfang vorweg neue Wissenschaft– Genetik.

Thema: Grundgesetze der Vererbung von Merkmalen. Mendels Gesetze.

Lernziele:

Lehrreich:

Um Ideen zur Monohybridkreuzung zu entwickeln, werden das erste und zweite Gesetz von G. Mendel verwendet.

Festigung des Wissens über die in der Genetik verwendeten Begriffe und Symbole.

Zur Entwicklung der Fähigkeiten der Schüler beizutragen, Ursache-Wirkungs-Beziehungen zwischen Genotyp und Phänotyp zu finden, um die Bildung eines biologischen Bildes der Welt fortzusetzen.

Lehrreich: Bei den Schülern die Fähigkeit zu entwickeln, das Wesentliche hervorzuheben, zu vergleichen und zu kontrastieren.

Lehrreich:

Förderung der Entwicklung des Interesses an der Genetik als Wissenschaft.

Kultivieren Sie eine tolerante Haltung gegenüber Menschen anderer Rassen.

Methoden: Erklärende und motivierende, teilweise suchende Methode zur Selbstorganisation kognitiver Arbeit.

Unterrichtsart: kombiniert

Ausrüstung:

Porträt von G. Mendel,

Multimedia-Ausrüstung,

Handzettel,

dynamisches Handbuch „Monohybrid-Kreuzung“.

Während des Unterrichts

1. Organisatorischer Moment. Untersuchung. D/z.

2. Wissen aktualisieren.

3. Ziele setzen 1 Minute.

Lehrer. Heute beginnen wir mit dem Studium der Genetik und lernen neue Konzepte, Begriffe und Symbole kennen. Lernen wir, genetische Probleme zu lösen.(Folie 1 – Thema und Ziele)

Bevor wir mit der Auseinandersetzung mit dem Thema beginnen, erinnern wir uns an die Definitionen, mit denen wir bereits vertraut sind.
Was ist Vererbung?

Vererbung ist die Eigenschaft aller lebenden Organismen, ihre Eigenschaften und Eigenschaften von Generation zu Generation weiterzugeben.

Was ist Variabilität?

Variabilität ist die Eigenschaft aller lebenden Organismen, sich dabei zu erwerben individuelle Entwicklung neue Schilder und Eigenschaften.

Was ist ein Hybrid?

Durch Kreuzung entstandene Organismen.

Der Genotyp ist die Gesamtheit der Gene, die Gesamtheit aller erblichen Eigenschaften eines Individuums.
Genetik - , Untersuchung der Vererbungsmuster und Variabilität lebender Organismen.

Die Muster, nach denen Merkmale von Generation zu Generation weitergegeben werden, wurden erstmals vom großen tschechischen Wissenschaftler Gregor Mendel (1822-1884) entdeckt (Folie 2), Porträt

2. Vorbereitung auf das Erlernen neuer Materialien: 1 Min.

Im alten Film „Circus“ brachte die Schauspielerin, eine hellhäutige Frau, ein Kind zur Welt – ein dunkelhäutiges Baby. Warum?

Wenden wir uns den Lehren des Begründers der Genetik Gregor Mendel zu (Porträt, Folie 2)

Der Student wird mit der Biographie von G. Mendel vertraut gemacht.

Student:

Johann Mendel wurde 1822 in einer armen Bauernfamilie in einem kleinen Dorf im österreichischen Reich (heute ist es das Territorium der Tschechischen Republik) geboren. Nachdem er Klosterorden angenommen hatte, erhielt Johann Mendel seinen zweiten Vornamen – Gregor. Gregor Mendel wurde Mönch bei im Alter von 25 Jahren, danach belegte er einen Kurs in Mathematik und Naturwissenschaften an der Universität Wien. Später, ab 1868, war er Abt des Augustinerklosters im tschechischen Brünn und unterrichtete gleichzeitig Naturgeschichte und Physik in der Schule. Seit vielen Jahren Mendel - ein Amateur führte Experimente im Klostergarten durch, er bettelte um ein kleines eingezäuntes Grundstück für den Garten und veröffentlichte 1865 das Werk „Experimente an Pflanzenhybriden“, in dem er die Grundgesetze der Vererbung darlegte.

Er widmete viele Jahre seines Lebens dem Studium der Genetik.

3. Neues Material studieren.

Genetik hat ihre eigene Terminologie und Symbolik.

Wenden wir uns den Erinnerungen zu, die auf Ihrem Tisch liegen. Legen Sie sie sorgfältig aus.

Machen wir uns nun mit der Symbolik vertraut, mit der die Kreuzung von Hybriden dargestellt wird (Symbole auf Karten, auf jedem Schreibtisch):

Schlau.3

P – Eltern (vom lateinischen „parenta“ – Eltern)

♀ - „Spiegel der Venus“ – weiblich,

♂ - „Schild und Speer des Mars“ – männlich

X - Kreuzung.

F - aus Lat-Hybrid-Nachkommen, wenn der Index mit 1,2 usw. gekennzeichnet ist, stimmen die Zahlen überein Seriennummer Generationen (F1).

AA-dominant-homozygot

Aa-dominant-heterozygot

aa- rezessiv - homozygot

Mendel verwendete für seine Forschungen Erbsen(Folie 4)

4. Mendel verwendete in seiner Arbeit die sogenannte hybridologische Methode. Der Kern dieser Methode besteht in der Kreuzung (Hybridisierung) von Organismen, die sich in einigen Merkmalen voneinander unterscheiden, und der anschließenden Analyse der Art der Vererbung dieser Merkmale an die Nachkommen. Die hybridologische Methode liegt noch immer der Forschung aller Genetiker zugrunde.

Bei der Durchführung von Experimenten hielt sich Mendel an mehrere Regeln.

Erstens, Er arbeitete mit Gartenerbsen und kreuzte Pflanzen verschiedener Sorten. So war beispielsweise eine Erbsensorte immer gelb, während eine andere immer grün war.(Magnete auf der Tafel) Da Erbsen eine selbstbestäubende Pflanze sind, natürliche Bedingungen Diese Sorten vermischen sich nicht. Solche Sorten werden reine Linien genannt.

Zweitens, um mehr Material für die Analyse der Vererbungsgesetze zu erhalten, Mendel nicht mit einem, sondern mit mehreren Elternerbsenpaaren.

Drittens, Mendel vereinfachte das Problem bewusst, indem er die Vererbung nicht aller Erbsenmerkmale auf einmal, sondern nur eines Paares davon beobachtete. Für seine Experimente wählte er zunächst die Farbe der Erbsensamen – Erbsen. In Fällen, in denen sich die Elternorganismen nur in einem Merkmal unterscheiden (z. B. nur in der Farbe der Samen oder nur in der Form der Samen), spricht man von KreuzungMonohybrid. Folie 5.

Viertens, Mendel hatte eine mathematische Ausbildung und nutzte quantitative Methoden zur Datenverarbeitung: Er bemerkte nicht nur die Farbe der Erbsensamen bei den Nachkommen, sondern zählte auch genau, wie viele solcher Samen auftauchten

Es sollte hinzugefügt werden, dass Mendel für seine Experimente sehr erfolgreich Erbsen ausgewählt hat.

Warum denken Sie, dass es sich um diese besondere Pflanze handelt? ? (Arbeiten mit dem Lehrbuch S. 101). Antwort der Schüler.Folie 4.

Erbsen lassen sich leicht anbauen, unter den Bedingungen der Tschechischen Republik vermehren sie sich mehrmals im Jahr, Erbsensorten unterscheiden sich in einer Reihe deutlich sichtbarer Merkmale voneinander und schließlich sind Erbsen in der Natur selbstbestäubend, allerdings im Experiment Diese Selbstbestäubung kann leicht verhindert werden, und der Experimentator kann die Pflanze mit Pollen einer anderen Pflanze bestäuben, also kreuzen.

Wenn wir Begriffe verwenden, die viele Jahre nach Mendels Werk auftauchten, können wir das sagen Erbsenpflanzen einer Sorte enthalten zwei Gene nur für die Gelbfärbung, und Gene von Pflanzen einer anderen Sorte enthalten zwei Gene nur für die Grünfärbung.

Gene, die für die Entwicklung eines Merkmals (z. B. der Samenfarbe) verantwortlich sind, werden Allelgene genannt. Folie 6.

Wenn ein Organismus zwei identische Allelgene enthält (z. B. beide Gene für grüne Samen oder umgekehrt beide Gene für gelbe Samen), dann solche Organismenwerden homozygot genannt. Wenn die Allelgene unterschiedlich sind (d. h. eines bestimmt die gelbe und das andere die grüne Farbe der Samen), dann solche Organismenwerden als heterozygot bezeichnet. Folie 7.

Reine Linien werden von reinerbigen Pflanzen gebildet, sodass sie bei Selbstbestäubung immer eine Variante des Merkmals reproduzieren. In Mendels Experimenten war es eine von zwei möglichen Farben der Erbsensamen – entweder immer gelb oder immer grün.

(Vergessen wir nicht, dass Mendel in jenen Jahren seine Experimente über Gene, Chromosomen, und über Meiose war nichts bekannt!)

(Gleichmäßigkeit der Hybriden der ersten Generation.) (Folie 8). Durch künstliche Kreuzung von Erbsenpflanzen mitGelb Erbsen mit PflanzenGrün Mendel sorgte dafür, dass alle Samen der Hybridnachkommen erhalten bliebenGelb Farben. (Ich platziere Magnete auf der Tafel).

Die Schüler arbeiten mit Karten auf ihren Schreibtischen.

Das gleiche Phänomen beobachtete er in Experimenten bei der Kreuzung von Pflanzen mit glatten und faltigen Samen – alle Hybridpflanzen hatten glatte Samen.

Mendel nannte das Merkmal, das bei Hybriden auftritt (die Gelbfärbung der Samen oder die Glätte der Samen)Dominant und das unterdrückte Merkmal (d. h. grüne Farbe der Samen oder Faltenbildung der Samen) –rezessiv .

Ein dominantes Merkmal wird üblicherweise durch einen Großbuchstaben (A, B, C) und ein rezessives Merkmal durch einen Kleinbuchstaben (a, b, c) gekennzeichnet.Folie 9.

Basierend auf diesen Datenx Mendel formulierte die Regel der Einheitlichkeit von Hybriden der ersten Generation : Bei der Kreuzung zweier homozygoter Organismen, die sich in einem Merkmal voneinander unterscheiden, weisen alle Hybriden der ersten Generation das Merkmal eines Elternteils auf und die Generation ist für dieses Merkmal einheitlich.
Aus den in der ersten Generation gewonnenen Samen züchtete Mendel Erbsenpflanzen und kreuzte sie erneut. In den Pflanzen der zweiten Generation waren die meisten Erbsen gelb, es gab aber auch grüne Erbsen. Aus nur wenigen gekreuzten Pflanzenpaaren erhielt Mendel 6.022 gelbe und 2.001 grüne Erbsen. Es lässt sich leicht berechnen, dass 3/4 der Hybridsamen gelb und ¼ grün waren. Das Phänomen, bei dem durch Kreuzung Nachkommen teils mit dominanten, teils mit rezessiven Merkmalen entstehen, nennt man Segregation.

Experimente mit anderen Merkmalen bestätigten diese Ergebnisse und Mendel formulierte sieAufteilungsregel Folie 10, 11: Wenn zwei Nachkommen (Hybriden) der ersten Generation miteinander gekreuzt werden, kommt es in der zweiten Generation zu einer Spaltung und es treten wieder Individuen mit rezessiven Merkmalen auf; diese Individuen machen ein Viertel der Gesamtzahl der Nachkommen der zweiten Generation aus.

Gesetz der Reinheit der Gameten. Um die Tatsachen zu erklären, die die Grundlage der Regel der Einheitlichkeit von Hybriden der ersten Generation und der Regel der Segregation bildeten, schlug G. Mendel vor, dass es in jeder Körperzelle zwei „Elemente der Vererbung“ (Gene) gibt. In den Zellen der Hybride der ersten Generation müssen, obwohl sie nur gelbe Erbsen enthalten, beide „Elemente“ (sowohl gelb als auch grün) vorhanden sein, sonst können die Hybriden der zweiten Generation keine grünen Erbsen produzieren. Die Kommunikation zwischen den Generationen wird durch Geschlechtszellen – Gameten – sichergestellt. Dies bedeutet, dass jeder Gamet nur ein „Vererbungselement“ (Gen) von zwei möglichen erhält – „gelb“ oder grün. Mendels Hypothese, dass bei der Bildung von Gameten jeweils nur eines von zwei Allelgenen in sie eindringt, heißtGesetz der Gametenreinheit . Folie 12.

Aus G. Mendels Experimenten zur Monohybridkreuzung folgt neben dem Gesetz der Gametenreinheit auch, dass Gene unverändert von Generation zu Generation weitergegeben werden. Anders lässt es sich nicht erklären, dass in der ersten Generation nach der Kreuzung von Homozygoten mit gelben und grünen Erbsen alle Samen gelb waren und in der zweiten Generation wieder grüne Erbsen auftauchten. Folglich verschwand das Gen „Erbsengrün“ nicht und verwandelte sich nicht in das Gen „Erbsengelb“, sondern erschien einfach nicht in der ersten Generation, unterdrückt durch das dominante gelbe Gen.

Wie erklärt man die Gesetze der Genetik vom Standpunkt aus? moderne Wissenschaft?

Zytologische Grundlagen von Vererbungsmustern bei Monohybridkreuzungen.

Lassen Sie uns ein Monohybridkreuz in Form eines Diagramms darstellen . Das Symbol ♀ – „Spiegel der Venus“ – bezeichnet ein weibliches Individuum, das Symbol ♂ ist männlich, x – Kreuzung, P – Elterngeneration, F1 – erste Generation der Nachkommen, F2 – zweite Generation der Nachkommen, A – Gen, das dafür verantwortlich ist dominante gelbe Farbe, ein - Gen, verantwortlich für die rezessive grüne Farbe von Erbsensamen (Abb. 50).

Die Abbildung zeigt, dass jeder Gamet der Elternindividuen ein Gen enthält (denken Sie an Meiose): in einem Fall A, im anderen - a. Somit werden in der ersten Generation alle somatischen Zellen heterozygot sein – Aa. Im Gegenzug Hybriden der ersten Generation mit gleiche Wahrscheinlichkeit kann Gameten A oder a bilden.

Zufällige Kombinationen dieser Gameten während des Sexualprozesses können die folgenden Optionen ergeben: AA, Aa, aA, aa. Die ersten drei Pflanzen, die das Gen A enthalten, werden gemäß der Dominanzregel gelbe Erbsen haben, und die vierte – rezessive homozygote AA – wird grüne Erbsen haben.Folie 13.

Lösung des Problems: Graue dominante Kaninchen wurden mit weißen rezessiven Kaninchen gekreuzt.(Arbeiten mit Kaninchenmagneten).

- Wie sind die Kaninchen geworden?

- Warum?

Versuchen wir nun, einer hellhäutigen Frau die Geburt eines dunkelhäutigen Babys zu erklären.

Wir haben die Kreuzung anhand eines Merkmals untersucht: Farbe – Gelb und Grün bei Erbsen und der Farbe von Fell und Kaninchen, d. h. anhand eines Merkmalspaars; G. Mendel nannte eine solche Kreuzung Monohybrid.

4. Kontrolle des erworbenen Wissens. 4 Min.

Auf den Tischen liegt ein Kreuzworträtsel (4 Min.). Merken Sie sich die Definitionen. Schreiben Sie die richtige Antwort direkt in das Kreuzworträtsel. Ich wünsche Ihnen Erfolg.

1. Die Gesamtheit aller Zeichen eines Organismus.

2. Dominanz, bei der das dominante Gen die Manifestation des rezessiven Gens nicht immer vollständig unterdrückt.

3. Kreuzung, bei der ein Paar alternativer Merkmale verfolgt wird.

4. Verteilung dominanter und rezessiver Merkmale unter den Nachkommen im gleichen Zahlenverhältnis.

5. Geschlechtszellen.

Peer-Review basierend auf den Antworten auf der Folie.

Zusammenfassung: Teilen Sie nun Ihre Antworten miteinander. Wir führen eine gegenseitige Überprüfung, korrekte Antworten und Bewertungskriterien auf der Folie durch(Folie 14)

Sie haben sich zurückverwandelt.

Wer 6 richtige Antworten hat, wer 4 richtige Antworten hat, hebt die Hand. Gut gemacht.

5. Festigung des erworbenen Wissens. 4 Min.

Frontalarbeit. Die Lösung des Problems:

Aufgabe 1.Folie 15.

Die glatte Form der Erbsensamen dominiert die faltige. Es wurden homozygote Pflanzen gekreuzt.

Wie viele Pflanzen der ersten Generation werden heterozygot sein?

Wie viele Samen der zweiten Generation werden für das dominante Merkmal homozygot sein?

Wie viele Samen werden in der zweiten Generation heterozygot sein?

Wie viele faltige Samen wird es in der zweiten Generation geben?

6. Neuigkeiten aus der Genwissenschaft. (einer der Schüler gibt eine Nachricht)

Projekt: „Humanes Genom“

Das internationale Projekt wurde 1988 gestartet. Mehrere Tausend aus mehr als 20 Ländern arbeiten an dem Projekt. Seit 1989 beteiligt sich auch Russland daran. Alle Chromosomen werden zwischen den teilnehmenden Ländern aufgeteilt, und Russland erhielt die Chromosomen 3, 13, 19. Das Hauptziel des Projekts besteht darin, die Lokalisierung aller Gene im DNA-Molekül zu bestimmen. Bis 1998 war etwa die Hälfte der menschlichen Erbinformation entschlüsselt.

Heute ist bekannt, dass eine Veranlagung zu Alkoholismus und/oder Drogensucht auch eine genetische Grundlage haben kann.

Basierend auf den Genen kann man heute einen Menschen anhand von Spuren von Blut, Hautschuppen usw. erkennen.

Derzeit wird das Problem der Abhängigkeit der Fähigkeiten und Talente eines Menschen von seinen Genen intensiv untersucht.

Die Hauptaufgabe zukünftiger Forschung besteht darin, Unterschiede zwischen Menschen zu identifizieren genetische Ebene. Dies wird es ermöglichen, genetische Porträts von Menschen zu erstellen und Krankheiten effektiver zu behandeln, die Fähigkeiten und Fertigkeiten jeder Person zu beurteilen und den Grad der Anpassungsfähigkeit einer bestimmten Person an eine bestimmte Umweltsituation zu beurteilen.

Gibt es jemanden von Ihnen, der Genetiker werden möchte?

7. Reflexion

Haben wir also das Ziel der Lektion erreicht? BeweisenProbleme lösen.

Problem 4

Das Gen für braune Augen ist beim Menschen dominant gegenüber dem Gen für blaue Augen. Ein blauäugiger homozygoter Mann heiratete eine braunäugige Frau, deren Vater braune Augen und deren Mutter blaue Augen hatte. Bestimmen Sie die Genotypen jedes der genannten Individuen und schreiben Sie auf, wie das Merkmal vererbt wird. Wir schreiben den Problemzustand:

Genmerkmal

Und die Braunen

und Blau

Wir erfassen gemeinsam Genotypen. Was für einen Nachwuchs wirst du bekommen? Diese. Die Hälfte der Kinder dieser Eltern hat braune Augen, die andere Hälfte blaue Augen.

8. Zusammenfassung.

1. Während des Unterrichts habe ich gearbeitet
2. Durch meine Arbeit in Klasse I
3. Die Lektion schien mir
4. Für die Lektion I
5. Meine Stimmung
6. Das Unterrichtsmaterial war für mich

9. D/Z S.104 Beantworten Sie die Fragen in Arbeitsmappe. Lernen Sie Begriffe und Konzepte.

Genetik- eine Wissenschaft, die die Vererbung und Variabilität von Organismen untersucht.
Vererbung- die Fähigkeit von Organismen, ihre Eigenschaften von Generation zu Generation weiterzugeben (Struktur-, Funktions-, Entwicklungsmerkmale).
Variabilität- die Fähigkeit von Organismen, neue Eigenschaften zu erwerben. Vererbung und Variabilität sind zwei gegensätzliche, aber miteinander verbundene Eigenschaften eines Organismus.

Vererbung

Grundlegendes Konzept
Gen und Allele. Einheit erbliche Informationen ist das Gen.
Gen(aus genetischer Sicht) - ein Abschnitt eines Chromosoms, der die Entwicklung eines oder mehrerer Merkmale in einem Organismus bestimmt.
Allele- unterschiedliche Zustände desselben Gens, die sich an einem bestimmten Ort (Region) homologer Chromosomen befinden und die Entwicklung eines bestimmten Merkmals bestimmen. Homologe Chromosomen kommen nur in Zellen vor, die einen diploiden Chromosomensatz enthalten. Sie kommen nicht in den Geschlechtszellen (Gameten) von Eukaryoten oder Prokaryoten vor.

Schild (Fön)- eine Eigenschaft oder Eigenschaft, durch die ein Organismus von einem anderen unterschieden werden kann.
Herrschaft- das Phänomen des Vorherrschens des Merkmals eines Elternteils bei einer Hybride.
Dominantes Merkmal- ein Merkmal, das in der ersten Generation von Hybriden auftritt.
Rezessives Merkmal- ein Merkmal, das in der ersten Hybridgeneration äußerlich verschwindet.

Dominante und rezessive Merkmale beim Menschen

Zeichen
Dominant	rezessiv
Kleinwuchs	Normale Größe
Polydaktylie (Polydaktylie)	Norm
Lockige haare	Glattes Haar
Keine roten Haare	Rote Haare
Frühe Kahlheit	Norm
Lange Wimpern	Kurze Wimpern
Große Augen	Kleine Augen
Braune Augen	Blaue oder graue Augen
Kurzsichtigkeit	Norm
Dämmerungssehen (Nachtblindheit)	Norm
Sommersprossen im Gesicht	Keine Sommersprossen
Normale Blutgerinnung	Schlechte Blutgerinnung (Hämophilie)
Farbsehen	Fehlendes Farbsehen (Farbenblindheit)

Dominantes Allel – ein Allel, das ein dominantes Merkmal bestimmt. Mit Latein bezeichnet Großbuchstabe: A, B, C, … .
Rezessives Allel – ein Allel, das ein rezessives Merkmal bestimmt. Bezeichnet mit einem lateinischen Kleinbuchstaben: a, b, c, ….
Das dominante Allel sorgt für die Entwicklung des Merkmals sowohl im homozygoten als auch im heterozygoten Zustand, während sich das rezessive Allel nur im homozygoten Zustand manifestiert.
Homozygot und Heterozygot. Organismen (Zygoten) können homozygot oder heterozygot sein.
Homozygote Organismen haben zwei identische Allele in ihrem Genotyp – beide dominant oder beide rezessiv (AA oder aa).
Heterozygote Organismen haben eines der Allele in dominanter Form und das andere in rezessiver Form (Aa).
Homozygote Individuen erzeugen in der nächsten Generation keine Spaltung, während heterozygote Individuen durchaus eine Spaltung hervorrufen.
Durch Mutationen entstehen unterschiedliche Allelformen von Genen. Ein Gen kann wiederholt mutieren und viele Allele produzieren.
Multipler Allelismus - das Phänomen der Existenz von mehr als zwei alternativen Allelformen eines Gens mit unterschiedlichen Erscheinungsformen im Phänotyp. Zwei oder mehr Generkrankungen resultieren aus Mutationen. Eine Reihe von Mutationen führt zum Auftreten einer Reihe von Allelen (A, a1, a2, ..., an usw.), die in unterschiedlichen dominant-rezessiven Beziehungen zueinander stehen.
Genotyp - die Gesamtheit aller Gene eines Organismus.
Phänotyp - die Gesamtheit aller Eigenschaften eines Organismus. Dazu gehören morphologische (äußere) Merkmale (Augenfarbe, Blütenfarbe), biochemische (Form eines Strukturproteins oder Enzymmoleküls), histologische (Form und Größe der Zellen), anatomische usw. Andererseits können Merkmale unterteilt werden in qualitativ (Augenfarbe) und quantitativ (Körpergewicht). Der Phänotyp hängt vom Genotyp und den Umweltbedingungen ab. Es entsteht durch das Zusammenspiel von Genotyp und Umweltbedingungen. Letztere haben weniger Einfluss auf Qualitätsmerkmale und in größerem Umfang - zu quantitativen.
Kreuzung (Hybridisierung). Eine der Hauptmethoden der Genetik ist die Kreuzung oder Hybridisierung.
Hybridologische Methode - Kreuzung (Hybridisierung) von Organismen, die sich in einem oder mehreren Merkmalen voneinander unterscheiden.
Hybriden - Nachkommen aus Kreuzungen von Organismen, die sich in einem oder mehreren Merkmalen voneinander unterscheiden.
Abhängig von der Anzahl der Merkmale, durch die sich Eltern voneinander unterscheiden, unterscheiden sie sich verschiedene Typen Kreuzung.
Monohybridkreuz - Kreuzungen, bei denen sich die Eltern nur in einem Merkmal unterscheiden.
Dihybrid-Kreuzung - Kreuzung, bei der sich die Eltern in zwei Merkmalen unterscheiden.
Polyhybridkreuzung - Kreuzung, bei der sich die Eltern in mehreren Merkmalen unterscheiden.
Um die Ergebnisse von Kreuzen aufzuzeichnen, werden die folgenden allgemein anerkannten Notationen verwendet:
R – Eltern (von lat. elterlich- Eltern);
F – Nachkommen (von lat. kindisch- Nachkommen): F 1 - Hybriden der ersten Generation - direkte Nachkommen der Eltern P; F 2 – Hybriden der zweiten Generation – Nachkommen aus der Kreuzung von F 1-Hybriden untereinander usw.
♂ - männlich (Schild und Speer - Zeichen des Mars);
♀ - weiblich (Spiegel mit Griff - Zeichen der Venus);
X – Kreuzungssymbol;
: - Aufteilung von Hybriden, trennt die digitalen Verhältnisse von Klassen von Nachkommen, die sich unterscheiden (nach Phänotyp oder Genotyp).
Die hybridologische Methode wurde vom österreichischen Naturforscher G. Mendel (1865) entwickelt. Er verwendete selbstbestäubende Gartenerbsenpflanzen. Mendel kreuzte reine Linien (homozygote Individuen), die sich in einem, zwei oder mehreren Merkmalen voneinander unterschieden. Er erhielt Hybriden der ersten, zweiten usw. Generation. Mendel verarbeitete die gewonnenen Daten mathematisch. Die gewonnenen Ergebnisse wurden in Form von Vererbungsgesetzen formuliert.

G. Mendels Gesetze

Mendels erstes Gesetz. G. Mendel kreuzte Erbsenpflanzen mit gelben Samen und Erbsenpflanzen mit grünen Samen. Bei beiden handelte es sich um reine Linien, also Homozygoten.

Mendels erstes Gesetz – das Gesetz der Einheitlichkeit von Hybriden der ersten Generation (Gesetz der Dominanz): Bei der Kreuzung reiner Linien weisen alle Hybriden der ersten Generation ein Merkmal (dominant) auf.
Mendels zweites Gesetz. Danach kreuzte G. Mendel die Hybriden der ersten Generation miteinander.

Mendels zweites Gesetz ist das Gesetz der Charakterspaltung: Hybriden der ersten Generation werden bei der Kreuzung in einem bestimmten Zahlenverhältnis gespalten: Individuen mit einer rezessiven Ausprägung des Merkmals machen 1/4 der aus Gesamtzahl Nachkommenschaft.

Segregation ist ein Phänomen, bei dem die Kreuzung heterozygoter Individuen zur Bildung von Nachkommen führt, von denen einige ein dominantes Merkmal und andere ein rezessives Merkmal tragen. Bei der Monohybridkreuzung ist dieses Verhältnis wie folgt: 1AA:2Aa:1aa, also 3:1 (bei vollständiger Dominanz) bzw. 1:2:1 (bei unvollständiger Dominanz). Im Falle einer Dihybridkreuzung - 9:3:3:1 oder (3:1) 2. Mit Polyhybrid - (3:1) n.
Unvollständige Dominanz. Dominantes Gen unterdrückt ein rezessives Gen nicht immer vollständig. Dieses Phänomen nennt man unvollständige Dominanz . Ein Beispiel für unvollständige Dominanz ist die Vererbung der Farbe von Nachtschönheitsblumen.

Zytologische Grundlage der Einheitlichkeit der ersten Generation und der Zeichenaufspaltung in der zweiten Generation bestehen in der Divergenz homologer Chromosomen und der Bildung haploider Keimzellen in der Meiose.
Hypothese (Gesetz) der Gametenreinheit besagt: 1) Während der Bildung von Keimzellen gelangt nur ein Allel eines Allelpaares in jeden Gameten, das heißt, die Gameten sind genetisch rein; 2) In einem Hybridorganismus hybridisieren die Gene nicht (vermischen sich nicht) und befinden sich in einem reinen Allelzustand.
Statistische Natur von Spaltungsphänomenen. Aus der Hypothese der Gametenreinheit folgt, dass das Segregationsgesetz das Ergebnis einer zufälligen Kombination von Gameten ist, die unterschiedliche Gene tragen. Mit der zufälligen Natur der Gametenverbindung Gesamtergebnis stellt sich als natürlich heraus. Daraus folgt, dass bei Monohybridkreuzungen das Verhältnis 3:1 (bei vollständiger Dominanz) oder 1:2:1 (bei unvollständiger Dominanz) als Muster auf der Grundlage statistischer Phänomene betrachtet werden sollte. Dies gilt auch für den Fall der Polyhybridkreuzung. Eine genaue Erfüllung numerischer Beziehungen während der Aufteilung ist nur mit möglich große Mengen untersuchte hybride Individuen. Somit sind die Gesetze der Genetik statistischer Natur.
Analyse der Nachkommen. Analysekreuz Mit dieser Funktion können Sie feststellen, ob ein Organismus für ein dominantes Gen homozygot oder heterozygot ist. Dazu wird ein Individuum, dessen Genotyp bestimmt werden muss, mit einem Individuum gekreuzt, das homozygot für das rezessive Gen ist. Oftmals wird ein Elternteil mit einem der Nachkommen gekreuzt. Diese Kreuzung heißt rückgabefähig .
Bei Homozygotie des dominanten Individuums kommt es nicht zu einer Aufspaltung:

Bei Heterozygotie des dominanten Individuums kommt es zur Aufspaltung:

Mendels drittes Gesetz. G. Mendel führte eine Dihybridkreuzung von Erbsenpflanzen mit gelben und glatten Samen und Erbsenpflanzen mit grünen und faltigen Samen durch (beides sind reine Linien) und kreuzte dann deren Nachkommen. Als Ergebnis stellte er fest, dass sich jedes Merkmalspaar bei der Aufspaltung im Nachwuchs genauso verhält wie bei einer Monohybridkreuzung (Aufspaltung 3:1), also unabhängig vom anderen Merkmalspaar.

Mendels drittes Gesetz- das Gesetz der unabhängigen Kombination (Vererbung) von Merkmalen: Die Aufteilung für jedes Merkmal erfolgt unabhängig von anderen Merkmalen.

Zytologische Grundlage der unabhängigen Kombination ist die zufällige Natur der Divergenz homologer Chromosomen jedes Paares zu verschiedenen Zellpolen während des Meioseprozesses, unabhängig von anderen Paaren homologer Chromosomen. Dieses Gesetz gilt nur, wenn die Gene, die für die Entwicklung verschiedener Merkmale verantwortlich sind, auf unterschiedlichen Chromosomen liegen. Ausnahmen bilden Fälle der verknüpften Vererbung.

Verkettete Vererbung. Haftungsverlust

Die Entwicklung der Genetik hat gezeigt, dass nicht alle Merkmale gemäß den Mendelschen Gesetzen vererbt werden. Somit gilt das Gesetz der unabhängigen Vererbung von Genen nur für Gene, die sich auf verschiedenen Chromosomen befinden.
Die Muster der verknüpften Vererbung von Genen wurden Anfang der 20er Jahre von T. Morgan und seinen Studenten untersucht. 20. Jahrhundert Gegenstand ihrer Forschung war die Fruchtfliege Drosophila (ihre Lebensspanne ist kurz und in einem Jahr können mehrere Dutzend Generationen entstehen; ihr Karyotyp besteht aus nur vier Chromosomenpaaren).
Morgans Gesetz: Gene, die auf demselben Chromosom lokalisiert sind, werden überwiegend gemeinsam vererbt.
Verbundene Gene - Gene, die auf demselben Chromosom liegen.
Kupplungsgruppe - alle Gene auf einem Chromosom.
In einem bestimmten Prozentsatz der Fälle kann die Haftung gebrochen sein. Der Grund für die Kohäsionsstörung ist Crossing Over (Kreuzung von Chromosomen) – der Austausch von Chromosomenabschnitten in der Prophase I der meiotischen Teilung. Das Überqueren führt zu genetische Rekombination. Je weiter Gene voneinander entfernt sind, desto häufiger kommt es zu Kreuzungen zwischen ihnen. Die Konstruktion basiert auf diesem Phänomen genetische Karten- Bestimmung der Gensequenz auf dem Chromosom und des ungefähren Abstands zwischen ihnen.

Genetik des Geschlechts

Autosomen - Chromosomen, die bei beiden Geschlechtern gleich sind.
Geschlechtschromosomen (Heterochromosomen) - Chromosomen, auf denen sich männliches und weibliches Geschlecht unterscheiden.
Eine menschliche Zelle enthält 46 Chromosomen oder 23 Paare: 22 Autosomenpaare und 1 Geschlechtschromosomenpaar. Geschlechtschromosomen werden als X- und Y-Chromosomen bezeichnet. Frauen haben zwei X-Chromosomen und Männer haben ein X- und ein Y-Chromosom.
Es gibt 5 Arten der chromosomalen Geschlechtsbestimmung.

Arten der chromosomalen Geschlechtsbestimmung

Typ	Beispiele
♀ XX, ♂ ХY	Charakteristisch für Säugetiere (einschließlich Menschen), Würmer, Krebstiere, die meisten Insekten (einschließlich Fruchtfliegen), die meisten Amphibien und einige Fische
♀ XY, ♂ XX	Charakteristisch für Vögel, Reptilien, einige Amphibien und Fische, einige Insekten (Lepidoptera)
♀ XX, ♂ X0	Kommt bei einigen Insekten (Orthoptera) vor; 0 bedeutet keine Chromosomen
♀ X0, ♂ XX	Kommt bei einigen Insekten (Homoptera) vor
haplo-diploider Typ (♀ 2n, ♂ n)	Es kommt beispielsweise bei Bienen und Ameisen vor: Männchen entwickeln sich aus unbefruchteten haploiden Eiern (Parthenogenese), Weibchen aus befruchteten diploiden Eiern.

Geschlechtsgebundene Vererbung - Vererbung von Merkmalen, deren Gene auf den X- und Y-Chromosomen liegen. Geschlechtschromosomen können Gene enthalten, die nicht mit der Entwicklung sexueller Merkmale zusammenhängen.
Bei einer XY-Kombination haben die meisten Gene auf dem X-Chromosom kein Allelpaar auf dem Y-Chromosom. Außerdem haben Gene auf dem Y-Chromosom keine Allele auf dem X-Chromosom. Solche Organismen werden genannt hemizygot . In diesem Fall erscheint ein rezessives Gen, das im Genotyp in vorhanden ist Singular. Daher kann das X-Chromosom ein Gen enthalten, das Hämophilie (verminderte Blutgerinnung) verursacht. Dann werden alle Männer, die dieses Chromosom erhalten haben, an dieser Krankheit leiden, da das Y-Chromosom kein dominantes Allel enthält.

Blutgenetik

Nach dem ABO-System gibt es beim Menschen 4 Blutgruppen. Die Blutgruppe wird durch das Gen I bestimmt. Beim Menschen wird die Blutgruppe durch die drei Gene IA, IB, I0 bestimmt. Die ersten beiden sind im Verhältnis zueinander kodominant, und beide sind im Verhältnis zum dritten dominant. Infolgedessen hat ein Mensch 6 Blutgruppen gemäß der Genetik und 4 gemäß der Physiologie.

Gruppe I	0	Ich 0 Ich 0	homozygot
Gruppe II	A	Ich A Ich A	homozygot
Gruppe II	A	I A I 0	heterozygot
III-Gruppe	IN	Ich B. Ich B	homozygot
III-Gruppe	IN	I B I 0	heterozygot
IV-Gruppe	AB	I A I B	heterozygot

U verschiedene Nationen Das Verhältnis der Blutgruppen in der Bevölkerung ist unterschiedlich.

Verteilung der Blutgruppen nach dem AB0-System in verschiedenen Nationen, %

Außerdem Blut unterschiedliche Leute kann je nach Rh-Faktor unterschiedlich sein. Blut kann Rh-positiv (Rh +) oder Rh-negativ (Rh -) sein. Dieses Verhältnis variiert zwischen verschiedenen Nationen.

Verteilung des Rh-Faktors zwischen verschiedenen Völkern, %

Staatsangehörigkeit	Rh-positiv	Rh-negativ
Ureinwohner Australiens	100	0
Amerikanische Indianer	90–98	2–10
Araber	72	28
baskisch	64	36
Chinesisch	98–100	0–2
Mexikaner	100	0
Nordisch	85	15
Russen	86	14
Eskimos	99–100	0–1
japanisch	99–100	0–1

Der Rh-Faktor des Blutes wird durch das R-Gen bestimmt. R+ gibt Auskunft über die Produktion von Protein (Rh-positives Protein), das R-Gen jedoch nicht. Das erste Gen ist gegenüber dem zweiten dominant. Wenn einer Person mit Rh-Blut Rh+-Blut transfundiert wird, werden in ihr spezifische Agglutinine gebildet, und die wiederholte Verabreichung dieses Blutes führt zu einer Agglutination. Wenn eine Rh-Frau einen Fötus entwickelt, der vom Vater Rh-positiv geerbt hat, kann es zu einem Rh-Konflikt kommen. Die erste Schwangerschaft endet in der Regel sicher, die zweite mit einer Erkrankung des Kindes oder einer Totgeburt.

Geninteraktion

Ein Genotyp ist nicht nur ein mechanischer Satz von Genen. Dabei handelt es sich um ein historisch etabliertes System miteinander interagierender Gene. Genauer gesagt interagieren nicht die Gene selbst (Abschnitte von DNA-Molekülen), sondern die daraus gebildeten Produkte (RNA und Proteine).
Sowohl allelische als auch nicht-allelische Gene können interagieren.
Interaktion allelischer Gene: vollständige Dominanz, unvollständige Dominanz, Co-Dominanz.
Vollständige Dominanz - ein Phänomen, bei dem ein dominantes Gen die Arbeit eines rezessiven Gens vollständig unterdrückt, was zur Entwicklung eines dominanten Merkmals führt.
Unvollständige Dominanz - ein Phänomen, bei dem ein dominantes Gen die Arbeit eines rezessiven Gens nicht vollständig unterdrückt, wodurch sich ein Zwischenmerkmal entwickelt.
Kodominanz (unabhängige Manifestation) ist ein Phänomen, bei dem beide Allele an der Bildung eines Merkmals in einem heterozygoten Organismus beteiligt sind. Beim Menschen wird das Gen, das die Blutgruppe bestimmt, durch eine Reihe mehrerer Allele repräsentiert. In diesem Fall sind die Gene, die die Blutgruppen A und B bestimmen, kodominant zueinander und beide sind dominant gegenüber dem Gen, das die Blutgruppe 0 bestimmt.
Interaktion nicht-allelischer Gene: Kooperation, Komplementarität, Epistase und Polymerie.
Zusammenarbeit - ein Phänomen, bei dem aufgrund der gegenseitigen Wirkung zweier dominanter nicht-allelischer Gene, von denen jedes seine eigene phänotypische Manifestation aufweist, ein neues Merkmal gebildet wird.
Komplementarität - ein Phänomen, bei dem sich ein Merkmal nur durch die gegenseitige Wirkung zweier dominanter nicht-allelischer Gene entwickelt, von denen jedes einzeln nicht die Entwicklung des Merkmals verursacht.
Epistase - ein Phänomen, bei dem ein Gen (sowohl dominant als auch rezessiv) die Wirkung eines anderen (nicht allelischen) Gens (sowohl dominant als auch rezessiv) unterdrückt. Das Suppressorgen kann dominant (dominante Epistase) oder rezessiv (rezessive Epistase) sein.
Polymerismus - ein Phänomen, bei dem mehrere nicht-allelische dominante Gene für ähnliche Auswirkungen auf die Entwicklung desselben Merkmals verantwortlich sind. Je mehr solcher Gene im Genotyp vorhanden sind, desto ausgeprägter ist das Merkmal. Das Phänomen der Polymerisation wird bei der Vererbung quantitativer Merkmale (Hautfarbe, Körpergewicht, Milchleistung von Kühen) beobachtet.
Im Gegensatz zur Polymerisation gibt es ein Phänomen wie z Pleiotropie - multiple Genwirkung, wenn ein Gen für die Entwicklung mehrerer Merkmale verantwortlich ist.

Chromosomentheorie der Vererbung

Grundbestimmungen der chromosomalen Vererbungstheorie:

Chromosomen spielen eine führende Rolle bei der Vererbung;
Gene liegen in einer bestimmten linearen Reihenfolge auf dem Chromosom;
jedes Gen befindet sich an einer bestimmten Stelle (Locus) des Chromosoms; Allelgene besetzen identische Loci auf homologen Chromosomen;
Gene homologer Chromosomen bilden eine Verknüpfungsgruppe; ihre Anzahl entspricht dem haploiden Chromosomensatz;
zwischen homologen Chromosomen ist ein Austausch allelischer Gene (Crossing Over) möglich;
Die Häufigkeit des Crossovers zwischen Genen ist proportional zum Abstand zwischen ihnen.

Nicht-chromosomale Vererbung

Nach der chromosomalen Vererbungstheorie spielt die DNA der Chromosomen eine führende Rolle bei der Vererbung. DNA ist jedoch auch in Mitochondrien, Chloroplasten und im Zytoplasma enthalten. Nicht-chromosomale DNA wird genannt Plasmide . Zellen verfügen nicht über spezielle Mechanismen zur gleichmäßigen Verteilung von Plasmiden während der Teilung, sodass eine Tochterzelle eine genetische Information erhalten kann und die zweite eine völlig andere. Die Vererbung der in Plasmiden enthaltenen Gene unterliegt nicht den Mendelschen Vererbungsgesetzen und ihre Rolle bei der Bildung des Genotyps ist noch nicht ausreichend untersucht.

Im vorherigen Artikel wurden wir in die grundlegenden Konzepte und Methoden der Genetik eingeführt. Es ist an der Zeit, sie beim Studium eines neuen Abschnitts anzuwenden – der Mendelschen Genetik, basierend auf den von Gregor Mendel entdeckten Gesetzen.

Mendel folgte bei seiner Forschung einigen Prinzipien, die seine Arbeit zum Erfolg führten:

Lassen Sie uns einige neue Begriffe einführen, die für uns nützlich sein werden. Kreuzung kann sein:

Monohybrid – wenn sich die gekreuzten Individuen nur in einem untersuchten Merkmal (Samenfarbe) unterscheiden
Dihybrid – wenn sich die gekreuzten Individuen in zwei verschiedenen Merkmalen unterscheiden (Farbe und Form der Samen)

Im Schema zur Lösung eines genetischen Problems gibt es einige Bezeichnungen: ♀ – weiblicher Organismus, ♂ – männlicher Organismus, P – Elternorganismen, F 1 – Hybriden der ersten Generation, F 2 – Hybriden der zweiten Generation. Es ist wahrscheinlich sinnvoll, das Bild unten auf Ihrem Gadget zu speichern, wenn Sie gerade erst anfangen, Genetik zu studieren;)

Ich beeile mich, Ihnen mitzuteilen, dass Ehen zwischen Menschen (im Gegensatz zur erzwungenen Erbsenkreuzung) nur aus Liebe und gegenseitigem Einvernehmen zustande kommen! Daher bei Problemen wo wir reden über Wenn es um Personen geht, sollten Sie zwischen Eltern und Individuen kein Kreuzungszeichen „×“ setzen. Setzen Sie in diesem Fall das Zeichen „→“ – „Amorpfeil“, um den Prüfer zu erfreuen :)

Mendels erstes Gesetz – das Gesetz der Einheitlichkeit

Genetische Aufgaben beginnen oft damit (als erste Kreuzung). Dieses Gesetz besagt, dass bei der Kreuzung homozygoter Individuen, die sich in einem oder mehreren Paaren alternativer Merkmale unterscheiden, alle Hybriden der ersten Generation in diesen Merkmalen einheitlich sind.

Dieses Gesetz basiert auf einer Variante der Interaktion zwischen Genen – der vollständigen Dominanz. Bei dieser Option unterdrückt ein dominantes Gen ein anderes rezessives Gen vollständig. In dem Experiment, das wir gerade untersucht haben, kreuzte Mendel reine Erbsenlinien mit gelben (AA) und grünen (aa) Samen, und die resultierenden Nachkommen hatten alle eine gelbe Samenfarbe (Aa) – einheitlich.

Oft ist der Genotyp eines Individuums nicht erforscht und stellt ein Rätsel dar. Was sollten Genetiker in diesem Fall tun? Manchmal ist der einfachste Weg die analytische Kreuzung – die Kreuzung eines Hybrid-Individuums (dessen Genotyp unbekannt ist) mit einem Homozygoten für ein rezessives Merkmal.

Durch die Analyse der resultierenden Nachkommen können wir Rückschlüsse auf den Genotyp des Hybrid-Individuums ziehen.

Wenn im betrachteten Fall der Genotyp des untersuchten Individuums zwei dominante Gene (AA) enthält, kann bei den Nachkommen kein rezessives Merkmal auftreten, da alle Nachkommen einheitlich sind (Aa). Wenn die untersuchte Person ein rezessives Gen (Aa) trägt, wird die Hälfte der Nachkommen es haben (aa). Dadurch wird der Genotyp des Hybrid-Individuums bekannt.

Neben der vollständigen Dominanz gibt es eine unvollständige Dominanz, die für einige Gene charakteristisch ist. Ein bekanntes Beispiel unvollständiger Dominanz ist die Vererbung der Blütenblattfarbe bei der Nachtschönheitspflanze. In diesem Fall unterdrücken sich die Gene nicht vollständig – es entsteht ein Zwischenmerkmal.

Bitte beachten Sie, dass sich auch die F 1-Nachkommen als einheitlich herausstellten (nur eine Option ist möglich – Aa), aber phänotypisch in einer Heterozygote erscheint das Merkmal als Zwischenzustand (AA – rot, aa – weiß, Aa – rosa). Dies kann mit der Palette eines Künstlers verglichen werden: Stellen Sie sich vor, wie rot und weiße Farben- Es fällt rosa aus.

Mendels zweites Gesetz – das Gesetz der Rassentrennung

„Bei der Kreuzung heterozygoter Hybriden (Aa) der ersten Generation F 1 in der zweiten Generation F 2 wird eine Aufspaltung nach diesem Merkmal beobachtet: nach Genotyp 1: 2: 1, nach Phänotyp 3: 1“

Durch die Kreuzung von Hybriden der ersten Generation (Aa) untereinander entdeckte Mendel, dass es in den Nachkommen etwa dreimal mehr Individuen mit einem dominanten Merkmal (AA, Aa – gelbe Samenfarbe) gab als Individuen mit einem rezessiven Merkmal (aa).

Ich wünsche mir aufrichtig, dass Sie lernen, Ihren eigenen Genotyp und Phänotyp zu bestimmen. Das ist nicht schwer: Achten Sie beim Genotyp nur auf die Gene (Buchstaben), das heißt, wenn Sie die Individuen AA, Aa, Aa, aa vor sich haben, sollten Sie die Genotypen der Reihe nach nehmen und addieren Sie die Anzahl identischer Genotypen. Als Ergebnis solcher Maßnahmen beträgt das Genotypverhältnis 1:2:1.

Wenn Sie vor der Aufgabe stehen, das Verhältnis nach Phänotyp zu berechnen, dann schauen Sie überhaupt nicht auf die Gene – das wird Sie nur verwirren! Es sollte nur die Manifestation des Symptoms berücksichtigt werden. Der Nachwuchs brachte 3 Pflanzen hervor Gelb Samen und 1 mit Grün, daher beträgt die phänotypische Aufteilung 3:1.

Mendels drittes Gesetz – das Gesetz der unabhängigen Vererbung

Es geht um Dihybridkreuzung, das heißt, wir untersuchen nicht ein, sondern zwei Merkmale bei Individuen (zum Beispiel die Farbe der Samen und die Form der Samen). Jedes Gen hat zwei Allele, also wundern Sie sich nicht über die Genotypen AaBb :) Es ist wichtig zu beachten, dass es bei diesem Gesetz um Gene geht, die sich auf verschiedenen Chromosomen befinden.

Denken Sie an Mendels III. Gesetz: „Bei der Kreuzung von Individuen, die sich in zwei (oder mehr) Paaren alternativer Merkmale voneinander unterscheiden, werden Gene und ihre entsprechenden Merkmale unabhängig voneinander vererbt und kombinieren sich in allen möglichen Kombinationen miteinander.“

Kombinationen von Genen spiegeln sich in der Bildung von Gameten wider. Gemäß der oben genannten Regel bildet die Diheterozygote AaBb 4 Gametentypen: AB, ab, Ab, aB. Ich wiederhole: Dies gilt nur, wenn sich die Gene auf unterschiedlichen Chromosomen befinden. Liegen sie in einem, wie bei der verketteten Vererbung, dann läuft alles anders ab, aber das ist Thema des nächsten Artikels.

Jedes AaBb-Individuum produziert 4 Arten von Gameten; es gibt 16 mögliche Hybriden der zweiten Generation. Bei einer solchen Fülle an Gameten und einer großen Anzahl von Nachkommen ist es sinnvoller, ein Punnett-Gitter zu verwenden, in dem männliche Gameten entlang eines angeordnet sind Seite des Quadrats und weibliche Gameten auf der anderen Seite. Dies trägt dazu bei, die aus der Kreuzung resultierenden Genotypen klarer zu visualisieren.

Durch die Kreuzung von Diheterozygoten unter 16 Nachkommen werden 4 mögliche Phänotypen erhalten:

Gelb glatt - 9
Gelb faltig - 3
Grün glatt - 3
Grün faltig - 1

Es ist offensichtlich, dass die phänotypische Aufteilung zwischen den Hybriden der zweiten Generation 9:3:3:1 beträgt.

Das dominante Gen ist beim Menschen für die Entwicklung normaler Augäpfel verantwortlich. Ein rezessives Gen führt zum fast vollständigen Fehlen von Augäpfeln (Anophthalmie). Heterozygoten haben einen kleinen Augapfel (Mikrophthalmie). Welche Struktur der Augäpfel wird für den Nachwuchs charakteristisch sein, wenn beide Elternteile an Mikrophthalmie leiden?

Bitte beachten Sie, dass die Gendominanz unvollständig ist: Eine Person mit dem Genotyp Aa wird sie haben Zwischenwert Symptom - Mikrophthalmie. Da die Dominanz unvollständig ist, fällt die Aufteilung nach Genotyp und Phänotyp zusammen, was typisch für eine unvollständige Dominanz ist.

Bei diesem Problem haben nur ein Viertel der Nachkommen (25 %) normale Augäpfel. Die Hälfte der Nachkommen (50 %) wird einen kleinen Augapfel haben – Mikrophthalmie, und das verbleibende Viertel (25 %) wird blind sein und fast keine Augäpfel haben (Anophthalmie).

Vergessen Sie nicht, dass die Genetik im Wesentlichen eine Wahrscheinlichkeitstheorie ist. Offensichtlich können in einer solchen Familie 4 gesunde Kinder mit normalen Augäpfeln hintereinander geboren werden oder umgekehrt – 4 blinde Kinder. Es kann alles sein, aber Sie und ich müssen lernen, über die „höchste Wahrscheinlichkeit“ zu sprechen, wonach die Wahrscheinlichkeit, dass in dieser Familie ein Kind mit Mikrophthalmie geboren wird, bei 50 % liegt.

Polydaktylie und das Fehlen kleiner Backenzähne werden autosomal-dominant vererbt. Die für die Entwicklung dieser Merkmale verantwortlichen Gene befinden sich in verschiedenen homologen Chromosomenpaaren. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, Kinder ohne Anomalien in einer Familie zu bekommen, in der beide Elternteile an beiden Krankheiten leiden und heterozygot für diese Genpaare sind?

Ich möchte Sie sofort zum Nachdenken über Mendels III. Gesetz (das Gesetz der unabhängigen Vererbung) anregen, das sich in dem Satz „Gene ... befinden sich in verschiedenen Paaren homologer Chromosomen“ verbirgt. Sie werden später sehen, wie wertvoll diese Informationen sind. Beachten Sie auch, dass es sich bei diesem Problem um autosomale Gene handelt (die sich außerhalb der Geschlechtschromosomen befinden). Der autosomal-dominante Vererbungstyp bedeutet, dass sich die Krankheit manifestiert, wenn sich das Gen in einem dominanten Zustand befindet: AA, Aa – krank.

In diesem Fall werden wir ein Punnett-Gitter erstellen, das die Genotypen der Nachkommen sichtbarer macht. Sie sehen, dass es buchstäblich keinen einzigen lebenden Fleck auf dem Nachwuchs gibt: Fast alle 16 möglichen Nachkommen haben entweder die eine oder andere Krankheit, bis auf eine, aabb. Die Wahrscheinlichkeit, ein solches Kind zu bekommen, ist sehr gering: 1/16 = 6,25 %.

Eine blauäugige kurzsichtige Frau aus ihrer Ehe mit einem braunäugigen Mann mit normalem Sehvermögen brachte ein braunäugiges kurzsichtiges Mädchen und einen blauäugigen Jungen mit normalem Sehvermögen zur Welt. Das Myopie-Gen (A) ist dominant gegenüber dem Gen für normales Sehen (a) und das Gen für braune Augen (D) ist dominant gegenüber dem Gen für blaue Augen (d). Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, in dieser Familie ein normales braunäugiges Kind zu haben?

Der erste Schritt zur Lösung eines Problems ist sehr wichtig. Wir haben die Beschreibungen der Genotypen der Eltern berücksichtigt und trotzdem blieben weiße Flecken zurück. Wir wissen nicht, ob eine Frau heterozygot (Aa) oder homozygot (aa) für das Myopie-Gen ist. Ähnlich verhält es sich mit einem Mann; wir können nicht mit Sicherheit sagen, ob er homozygot (DD) oder heterozygot (Dd) für das Brown-Eyed-Gen ist.

Die Lösung unserer Zweifel liegt im Genotyp des Nachkommen, von dem uns erzählt wurde: „ein blauäugiger Junge mit normalem Sehvermögen“ mit dem Genotyp aadd. Ein Kind erhält immer ein Chromosom von seiner Mutter und eines vom Vater. Es stellt sich heraus, dass ein solcher Genotyp nicht hätte gebildet werden können, wenn es kein Gen a – von der Mutter und kein Gen d – vom Vater gegeben hätte. Daher sind Vater und Mutter heterozygot.

Jetzt können wir mit Sicherheit sagen, dass die Wahrscheinlichkeit, dass in dieser Familie ein normales braunäugiges Kind geboren wird, ¼ oder 25 % beträgt, sein Genotyp ist Ddaa.

Ich habe nicht vergessen, dass man beim Studium der Genetik das Sehen lernen muss Verschiedene Optionen Vererbung auf Familienstammbaum(Stammbaum) =) Aus dem vorherigen Artikel haben wir erfahren, wie der autosomal-rezessive Vererbungstyp aussieht und wie er charakterisiert ist. Lassen Sie uns nun über den autosomal-dominanten Vererbungstyp sprechen, den wir in den obigen Aufgaben kennengelernt haben.

Der autosomal-dominante Erbgang lässt sich an folgenden Merkmalen erkennen:

Die Krankheit manifestiert sich in jeder Generation der Familie (vertikale Übertragung)
Gesunde Kinder kranker Eltern haben gesunde Kinder
Jungen und Mädchen werden gleich häufig krank
Das Verhältnis von Kranken zu Gesunden beträgt 1:1

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Thema und Geschichte der Entwicklung der Genetik

Genetik (aus dem Griechischen Genesis – Ursprung) ist die Wissenschaft der Vererbung und Variabilität von Organismen. Der Begriff „Genetik“ wurde 1906 von W. Bateson vorgeschlagen. Vererbung ist die Eigenschaft von Lebewesen, die materielle und funktionale Kontinuität zwischen den Generationen sicherzustellen und die Besonderheiten der individuellen Entwicklung unter bestimmten Umweltbedingungen zu bestimmen. Vererbung ist die Reproduktion des Lebens (N.P. Dubinin). Unter Variabilität versteht man das Auftreten von Unterschieden zwischen Organismen in einer Reihe von Merkmalen und Eigenschaften.

Vererbung, Variabilität und Selektion sind die Grundlage der Evolution. Dank ihnen entstand auf der Erde eine große Vielfalt an Lebewesen. Mutationen liefern Primärmaterial für die Evolution. Durch die Selektion bleiben positive Eigenschaften und Eigenschaften erhalten, die dank der Vererbung von Generation zu Generation weitergegeben werden. Die Kenntnis der Vererbungs- und Variabilitätsgesetze trägt zur schnelleren Entstehung neuer Tierrassen, Pflanzensorten und Mikroorganismenstämme bei.

S. M. Gershenzon identifiziert vier theoretische Hauptprobleme, die von der Genetik untersucht werden:

1) Speicherung genetischer Informationen (wo und wie genetische Informationen kodiert werden);

2) Übertragung genetischer Informationen von Zelle zu Zelle, von Generation zu Generation;

3) Umsetzung genetischer Informationen im Prozess der Ontogenese;

4) Veränderungen der genetischen Information während des Mutationsprozesses. Die rasante Entwicklung der Genetik ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass sie offen ist

Erbgesetze. Allgemeine Terminologie. Monohybride Kreuzung.

Erbgesetze

Der diploide Chromosomensatz besteht aus Paaren homologer Chromosomen. Ein Chromosom jedes Paares wird vom Körper der Mutter geerbt, das andere vom Körper des Vaters. Dadurch gibt es für jedes Gen auf einem homologen Chromosom ein entsprechendes Gen, das sich an derselben Stelle auf einem anderen homologen Chromosom befindet. Solche gepaarten Gene werden Allele oder Allele genannt. Allele können absolut identisch sein, es sind jedoch auch Variationen in ihrer Struktur möglich. Wenn viele Allele bekannt sind, bei denen es sich um alternative Varianten eines Gens handelt, das in einer bestimmten Region des Chromosoms lokalisiert ist, spricht man von multiplem Allelismus. In einem normalen diploiden Organismus können ohnehin nur zwei Allele vorhanden sein, da es nur Paare homologer Chromosomen gibt.

Mendels erstes Gesetz
Betrachten wir eine Situation, in der Organismen, die sich in einem Merkmalspaar unterscheiden, gekreuzt werden (Monohybridkreuzung). Dieses Merkmal sei die Augenfarbe. Ein Elternteil hat die Allele A bzw. sein Genotyp für solche Allele ist AA. Bei diesem Genotyp ist die Augenfarbe braun. Der andere Elternteil hat das a-Allel auf beiden Chromosomen (Genotyp aa), die Farbe der Furche ist blau. Bei der Bildung von Keimzellen trennen sich homologe Chromosomen in verschiedene Zellen. Da beide Allele der Eltern gleich sind, bilden sie nur einen Typ von Geschlechtszellen (Gameten). Die Gameten eines Elternteils enthalten nur das A-Allel, die des anderen nur das A-Allel. Solche Organismen werden für dieses Genpaar als homozygot bezeichnet.

In der ersten Generation (F1) haben die Nachkommen den gleichen Genotyp Aa und den gleichen Phänotyp – braune Augen. Das Phänomen, bei dem nur ein Merkmal eines alternativen Paares im Phänotyp vorkommt, wird als Dominanz bezeichnet, und das Gen, das dieses Merkmal kontrolliert, ist dominant. Allel a kommt im Phänotyp nicht vor, sondern ist im Genotyp in „versteckter“ Form vorhanden. Solche Allele werden rezessiv genannt. In diesem Fall ist die Regel der Einheitlichkeit von Hybriden der ersten Generation erfüllt: Alle Hybriden haben den gleichen Genotyp und Phänotyp.

Mendels zweites Gesetz.
Mendels zweites Gesetz oder das Gesetz der unabhängigen Verteilung von Genen. Dies wurde durch die Analyse der Vererbung bei Dihybrid- und Polyhybridkreuzungen festgestellt, wenn sich die gekreuzten Individuen in zwei oder mehr Allelpaaren unterscheiden. Eine unabhängige Verteilung von Genen erfolgt, weil bei der Bildung von Schweißzellen (Gameten) homologe Chromosomen eines Paares unabhängig von anderen Paaren auseinanderlaufen. Daher gilt das zweite Mendelsche Gesetz im Gegensatz zum ersten nur in Fällen, in denen sich die analysierten Genpaare auf unterschiedlichen Chromosomen befinden.

Gesetz der unabhängigen Kombination oder Mendels drittes Gesetz. Mendels Untersuchung der Vererbung eines Allelpaares ermöglichte die Feststellung einer Reihe wichtiger genetischer Muster: das Phänomen der Dominanz, die Konstanz rezessiver Allele bei Hybriden, die Aufteilung der Nachkommen von Hybriden im Verhältnis 3:1, und auch anzunehmen, dass Gameten genetisch rein sind, d. h. sie enthalten nur ein Gen aus Allelpaaren. Allerdings unterscheiden sich Organismen in vielen Genen. Die Vererbungsmuster von zwei Paaren alternativer Zeichen oder mehr können durch Dihybrid- oder Polyhybridkreuzung ermittelt werden.

Monohybridkreuz

Phänotyp und Genotyp. Monohybrid Kreuzung genannt, bei der sich die Elternformen durch ein Paar kontrastierender, alternativer Zeichen voneinander unterscheiden.

Zeichen- jedes Merkmal eines Organismus, d. h. jede individuelle Eigenschaft oder Eigenschaft, anhand derer zwei Individuen unterschieden werden können. Bei Pflanzen ist dies die Form der Blütenkrone (zum Beispiel symmetrisch-asymmetrisch) oder ihre Farbe (lila-weiß), die Geschwindigkeit der Pflanzenreifung (frühe Reifung-späte Reifung), Resistenz oder Anfälligkeit für Krankheiten usw.

Als Gesamtheit aller Zeichen eines Organismus, von äußerlich bis hin zu den Merkmalen des Aufbaus und der Funktionsweise von Zellen, Geweben und Organen, wird bezeichnet Phänotyp. Dieser Begriff kann auch in Bezug auf eines der alternativen Merkmale verwendet werden.

Die Zeichen und Eigenschaften des Körpers stehen unter der Kontrolle erblicher Faktoren, also der Gene. Die Gesamtheit aller Gene in einem Organismus nennt man Genotyp.

Beispiele für von G. Mendel durchgeführte Monohybridkreuzungen sind Kreuzungen von Erbsen mit so deutlich sichtbaren alternativen Merkmalen wie violetten und weißen Blüten, gelber und grüner Färbung unreifer Früchte (Bohnen), glatter und faltiger Oberfläche von Samen, gelber und grüner Färbung usw .

Einheitlichkeit von Hybriden der ersten Generation (Mendels erstes Gesetz). Bei der Kreuzung von Erbsen mit violetten und weißen Blüten stellte Mendel fest, dass es sich bei allen Hybridpflanzen um die erste Generation handelte (F 1) Es stellte sich heraus, dass die Blüten lila waren. In diesem Fall trat die weiße Farbe der Blüte nicht auf (Abb. 3.1).

Mendel stellte auch fest, dass alle Hybriden F 1 erwies sich für jedes der sieben untersuchten Merkmale als einheitlich (homogen). Folglich erscheint bei Hybriden der ersten Generation von einem Paar alternativer Elternmerkmale nur eines, und das Merkmal des anderen Elternteils scheint zu verschwinden. Das Phänomen der Dominanz bei Hybriden F 1 Mendel nannte die Merkmale eines der Elternteile Dominanz, und das entsprechende Zeichen ist Dominant. Merkmale, die bei Hybriden nicht vorkommen F 1 er nannte rezessiv.

Da alle Hybriden der ersten Generation einheitlich sind, wurde dieses Phänomen von K. Correns genannt Erste Mendels Gesetze, oder Gesetz der Einheitlichkeit von Hybriden der ersten Generation, und auch Herrschaft der Herrschaft.

Z Erbgesetze. Polyhybride Kreuzung.

Mendels Gesetze sind Prinzipien für die Übertragung erblicher Merkmale von Elternorganismen auf ihre Nachkommen, die aus den Experimenten von Gregor Mendel resultieren. Diese Prinzipien dienten als Grundlage der klassischen Genetik und wurden später als Folge der molekularen Mechanismen der Vererbung erklärt