3 Viktige prinsipper for arv: formulert av Mendel

Tre viktige prinsipper for arv formulert av Mendel er: (a) Princip av dominans (b) Segregasjonsprinsipp eller Renhet av gameter og (c) Selvstendighetsprinsipp:

(A) Prinsipp (lov) av dominans:

Av to kontrasterende allelomorfe faktorer uttrykker bare en seg i et individ. Faktoren som uttrykker seg, kalles dominant, mens den andre som ikke har vist effekten er betegnet som recessiv. Når homozygote (ekte avlet) høye ertplantene krysses med homozygote dvergplanter (figur 5.7), så plantene dukket opp i første filialgenerering er høye, selv om de har fått en faktor fra dvergplantene. Imidlertid kom denne recessive skjulte karakteren, uendret i andre filialgenerering.

Denne oppfatningen av Mendel mislikte blanding av teori om arv og bekreftet utsikten over karakteristiske arv av tegn. Den danske botanikeren Johanssen introduserte begrepet gen for Mendels faktor i 1909.

Følgende konklusjoner kan gjøres for lov om dominans:

(i) Tegn styres av diskrete enheter som kalles faktorer.

(ii) Faktorer forekommer i par.

(iii) I et uensartet par faktorer dominerer ett medlem av paret (dominant), den andre ikke vises (recessiv).

Forklaring til begrepet dominans:

Et gen er ansvarlig for utseendet til et bestemt trekk. I diploide organismer representeres et gen av et par alleler. Når disse to allelene ikke er identiske, er en av alleler forskjellig med modifisert informasjon. Normal allel vil danne normalt enzym. Endret eller modifisert allel kan danne tre typer enzymer, dvs.

(i) Normalt enzym.

(ii) Ikke-funksjonelt enzym.

(iii) Ingen enzym i det hele tatt.

Enzym er alltid nødvendig for dannelsen av substratet si 'S'.

I tilfelle (i) modifisert allel er nesten lik normal allel og danner det samme enzymet og produserer det samme fenotypiske trekk, dvs. fører til dannelsen av substratet 'S'. Men i tilfelle (ii) og (iii), der allel danner ikke-funksjonelt enzym eller ikke-enzym, vil fenotypisk egenskap være avhengig av funksjon av uendret allel. Fungerende eller umodifisert allel vil danne det opprinnelige normale fenotypiske trekket (på grunn av dominerende allel) og modifisert allel vil bli kjent som recessiv allel.

Betydningen av dominansloven:

Fenomenet dominans er av praktisk betydning som de skadelige recessive tegnene forblir skjult av normale dominerende tegn i hybrider. I mennesker er en form for idioci, diabetes og hemofili recessive tegn.

Tabell 5.7. Dominans i syv par egenskaper i hagen erter.

(B) Prinsipp (lov) av segregering (renhet av gameter):

Segregasjonsloven sier at når et par kontrastfaktorer eller allelomorfer eller gener blir samlet i en hybrid (heterozygot), blander disse faktorene seg ikke sammen eller blander seg, men forbinder seg og forblir sammen og adskilt ved gameteformasjonstidspunktet . For å forstå ideen om segregeringslov er det tatt monohybrid kors.

For eksempel, et monohybrid kryss mellom ertplantebærende aksiale blomster (AA) og et ertplantasje som bærer terminale blomster (aa). Hvis to rene varianter krysses sammen, i første filialgenerasjon (F ₁ ), produseres en heterozygot eller hybrid med genotype av Aa. Planter vises med aksiale blomster. I F _2- generasjonen vises de to varianter i forholdet 3: 1 dvs. tre planter med aksiale blomster og en plante med terminale blomster (figur 5.9).

I hybrid (F1) dannes to typer mannlige og kvinnelige gameter i like mengde. Ved separasjon blir disse faktorene tilfeldig forenet i par på tidspunktet for befruktning og overført til avkom. I rene homozygote former, begge faktorer er like, dannes bare en type gameter. Derfor kan segregeringsloven også defineres som allelpar separert eller segregert under gameteformasjon, og den parrede tilstanden gjenopprettes.

Tabell 5.8. Forskjeller mellom dominerende og resessiv faktor / egenskap allel.

ved tilfeldig fusjon av gameter under befruktning. En monohybrid kryss mellom glatt og rynket av podede former er symbolisert i figur 5.9. Det visuelle diagrammet kalles Punnet square = (Checker Board) som ble brukt for første gang av engelsk genetiker RC Punnet.

Mendelisk 1: 2: 1-forhold forklart av sannsynlighet:

De enklere problemene i genetikk er akkurat som problemet med å beregne de forventede resultatene ved å kaste to mynter eller rulle to terninger og telle ulikt og jevnt. Ingenting nytt er lagt til, med unntak av at vi bruker gameter i stedet for pennier eller terninger, og vi får zygoter i stedet for kombinasjoner av pennier eller terninger.

Ifølge den Mendelske hypotesen er gametene kombinert av sjansereglene med visse faste sannsynligheter. Felles erfaring har vist at jo større antall forsøk, jo mer ensartet er resultatene.

Hvis et halvt dusin mynter kastes, er det ikke en særlig usannsynlig hendelse at de alle kommer opp hodet, men hvis store tall ble kastet, er det nesten sikkert at både hoder og haler vil bli funnet i omtrent like store mengder. Det samme gjelder for Mendelske klassefrekvenser.

Når et forhold på 3/4 til 1/4 forventes i en gruppe på et halvt dusin dyr, kan nesten alt skje, og det gjør det i praksis. På den annen side med et stort antall avkom, blir tallene mer og mer forutsigbare. En grunn til Mendels suksess var at han brukte stort antall eksperimentelle planter og dermed fikk lett gjenkjennelige forhold.

La oss diskutere det Mendelske 1: 2: 1-forholdet som er forklart av sannsynlighetsteori. Her er hybrid F ₁ heterozygot, det betyr at begge foreldrene er heterozygote dvs. Aa. Vi begynner med å skille allelene i gameter. Et avkom av F ₁ på selvbestøvning får A eller en faktor fra den mannlige spillkontrollen. Tilsvarende A eller en faktor fra den kvinnelige gameten under befruktning. Så sannsynligheten for å ha A og a fra både mannlige og kvinnelige gameter er 1/2 hver.

De fire mulige kombinasjonene av genotyper er (figur 5.11) = AA, Aa, Aa og aa.

dvs. A fra mannlig gamete, A fra kvinnelig gamete = AA

A fra mannlig gamete, a fra kvinnelig gamete = Aa

a fra mannlig gamete, A fra kvinnelig gamete = aA

a fra mannlig gamete, a fra kvinnelig gamete = aa

Ved å bruke multiplikasjonsregel, vil produktet av individuelle sannsynligheter i F ₂ generasjon være:

Fra ovenstående beregninger kan det ses at hybrid Aa forekommer i 1/4 og 1/4 forhold. Summen av egen sannsynlighet er lik 1/4 + 1/4 = 1/2.

Så F _2- forholdet er 1/4: 1/2: 1/4 som kommer til 1: 2: 1 (en ren dominant: to hybrid dominant og en ren recessiv).

Ved å bruke sannsynlighetsregimer var Mendel i stand til å trekke sine konklusjoner.

Vi kan oppsummere dem som følger:

1. For et bestemt arvelig trekk har en plante to gener (alleler) som kan være like eller forskjellige.

2. Det er bestemte elementer eller faktorer eller gener som bestemmer arv av egenskaper.

Gametes av Aa foreldre: 1/2 A + 1/2 a

Gameter av andre Aa foreldre: 1/2 A + 1/2 a

1 / 4AA + 1/4 Aa

+1/4 Aa +1/4 aa

1/4 AA + 1/2 Aa + 1/4 aa

Fig. 5.11. Bestemmelse av forventede genotyper i avkom, når foreldrene er heterozygote for samme egenskap. Med hensyn til det trekket produserer hver forelder kun to typer gameter. Symbolene (A og a) for gametene er plassert langs to sider av en "kontrollerbrett" og den angitte kombinasjonen er laget for hver firkant i brettet. Resultatene: 1/4 AA, 2/2 Aa og 1/4 aa.

3. Når to alleler er forskjellige, vil man uttrykke (dominant) og andre vil forbli skjult (resessiv).

4. Allelene, uendret i naturen, er separert i gameter og hver gamet bærer bare en allel av hvert par (Mendels segregeringsloven), gametet er derfor rent for egenskap.

5. De to faktorene i et par forekommer med samme frekvens i mannlige eller kvinnelige gameter.

6. Ved befruktning er det tilfeldig forening av mannlige og kvinnelige gameter, noe som resulterer i forutsigbart forhold mellom alternative egenskaper blant avkom.

Testkors:

F ₁ generasjon kan også krysses med en av de to foreldrene som den er avledet fra. Et slikt kryss av F ₁ individ med en av de to foreldrene er kjent som tilbakekors. I slike tilbakekors når F ₁ er krysset tilbake med dominerende forelder, mottas ingen recessive individer i avkom. Her utvikler alle F ₂ avkomene dominerende karakter.

På den annen side, når F ₁ hybrider er krysset tilbake med recessiv forelder, opptrer individer med begge fenotyper i like stor andel. Både type kryss er tilbakekors, den andre er kalt testkors (figur 5.12 B).

Testkorset er således definert som et kryss mellom heterozygot F-hybrid og den recessive homozygote forelder. I monohybrid testkors er imidlertid 50 prosent høye og andre 50 prosent er dverg, når arv av høydekarakter i ert blir undersøkt. Det er forholdet som er lik 1: 1 (figur 5.12 B).

Fig. 5.13. Genetikk av et bakkors mellom en F, avkom og en dominerende forelder.

Testkorset er således definert som et kryss mellom heterozygot F1-hybrid og den recessive homozygote forelder. I monohybrid testkors er imidlertid 50 prosent høye og andre 50 prosent er dverg, når arv av høydekarakter i ert blir undersøkt. Det er forholdet som er lik 1: 1 (figur 5.12 B).

Imidlertid produserer et kryss mellom F ₁ hybrid høye og homozygote høye ertplantene alle høye avkom. Men bare halvparten av dem er homozygote høye. Resterende halvdel er heterozygot høyt (figur 5.12 A)

(C) Prinsipp (lov) av uavhengig sortiment:

Loven sier at gener av forskjellige karakterer som ligger i forskjellige par av kromosomer, er uavhengige av hverandre i segregeringen under gameteformasjon (meiosis). Prinsippet om uavhengig utvalg kan også defineres som "Hvis vi betrakter arven til to eller flere gener om gangen, er deres fordeling i gametene og i avkom av etterfølgende generasjoner uavhengig av hverandre."

Dette sier at de forskjellige faktorene eller allelomorfe parene i gameter og zygoter assorterer seg og adskiller seg uavhengig av hverandre. Etter å ha vurdert karakterparet enkelt, begynte Mendel nå sine eksperimenter med to par tegn samtidig og oppnådde dermed dihybridforholdet.

Mendel krysset en rekke å ha runde og gule (cotyledons) frø med en som har krøllete og grønne (cotyledons) frø. Etter konvensjonen for notering, ville disse være RRYY for runde og gule og rryy for rynket og grønt.

Under gametogenese vil RRYY plante produsere gamete med RY alleler og rryy vil produsere gamete med ry ralleles som etter gjødsel vil resultere i en hybrid plante med RrYy alleler. Denne planten vil produsere gule og runde frø fordi R dominerer r og y dominerer y alleler. For F ₂ generasjon er fire typer gameter, dvs. RY, Ry, Ry, Ry produsert (figur 5.15).

Således er fire typer alleler assosiert uavhengig i de fire typer gameter. Disse gametene på befruktning produserer seksten planter i F ₂ generasjon som gir forholdet 9: 3: 3: 1.

For over krysset Mendel fikk 556 F ₂ frø av følgende typer:

(en) 315 runde gule frø

(B) 108 runde grønne frø

(C) 101 rynket gule frø

(D) 32 rynket grønne frø.

I forhold til proporsjon er disse tallene svært nær 9: 3: 3: 1 forhold som for 556 individer ville ideelt sett være 312.75: 104.25: 104.25: 34.75.

Tabell 5.9. Relative proporsjoner av fire kombinasjoner i et dihybridkors som avledet fra monohybridkryss:

Tabell 5.10. Segregasjon for frøfarge blant forskjellige klasser av frøform:

Sannsynlighet for F _2- genotypene og fenotypene til et dihybridkors I forholdet 9: 3: 3: 1 kan vi analysere dem for enkeltstående karakter separat (Tabeller 5.9 og 5.10).

Tabell 5.11. Segregasjon for frøform blant forskjellige klasser av frøfarge:

Som sannsynligheten for monohybrid kryss kommer til å være 1/4: 2/4: 1/4, er runens genotyper av F ₂ generasjon for de to gener produktene av tre genotyper for hvert gen som vist nedenfor.

For eksempel i RrYy x RrYy, utfører vi R-krysse først og ignorerer Y-ene. Så gjør vi Y-krysset og ignorerer R-ene.

Resultatet av R kryss ignorerer Y-ene:

Gametes av rr foreldre: 1/1 r

Gameter av RR-foreldre: 1/1 R

1/1 Rr

Resultatet av Y kryss ignorerer R-er:

Gametes av din foreldre: 1/1 y

Gametes av YY foreldre: 1/1 Y

1/1 Yy

For R kryss har vi Rr x Rr.

Dette gir resultatene som følger:

1/4 RR + 2/4 Rr + 1/4 rr

For Y kryss har vi Yy x Yy.

Dette gir resultatene som følger:

1 / 4YY + 2 / 4Yy + l / 4yy

F ₂ fenotyper:

Sannsynlighetene for F _2- fenotyper av en selvstendig F ₁ di-hybrid er et produkt av sannsynlighetene for de separate selvforsynte F ₁ monohybridfenotyper, dvs. 3/4: 1/4. Disse 9: 3: 3: 1-forholdene for egenskapene er uavhengige av hverandre, og at kombinasjonene dukker opp som forventet av en tilfeldighet.

Trihybrid Cross:

Mendel prøvde også arv av tre par kontrasterende tegn, dvs. trihybridkors.

Han krysset ertplantene som har høy stamme, gul frøfarge og rund frøform (TTYYRR) med planter med dvergstammer, grønn farge og rynket frøformet frø (ttyyrr). F ₁ generasjon hadde genotypen av TtYyRr med fenotype av høy gul rund.

I F _2- generasjonen var trihybridforholdet som under:

1. Tall gul rund: 27

2. Tall gul rynket: 9

3. Lang grønn runde: 9

4. Dverggul runde: 9

5. Lang grønn rynket: 3

6. Dverggul rynket: 3

7. Dwarf grønn runde: 3

8. Dwarf grønn rynket: 1

Dermed var fenotypisk forhold 27: 9: 9: 9: 3: 3: 3: 1. Trihybridkors representerer i utgangspunktet kombinasjonen av tre monohybridkryss.