3 Belangrijke principes van overerving: geformuleerd door Mendel

Drie belangrijke principes van overerving geformuleerd door Mendel zijn: (a) Principe van dominantie (b) Beginsel van segregatie of Zuiverheid van gameten en (c) Principe van onafhankelijk assortiment:

(A) Principe (wet) van dominantie:

Van de twee contrasterende allelomorfe factoren spreekt slechts één zich uit in een individu. De factor die zichzelf uitdrukt, wordt dominant genoemd, terwijl de andere die het effect niet heeft aangetoond, wordt aangeduid als recessief. Wanneer homozygote (echt gefokte) grote erwtenplanten worden gekruist met homozygote dwergplanten (Fig. 5.7), zijn de planten in de eerste generatie van de papegaai groot, hoewel ze een factor van een dwergplant hebben gekregen. Dit recessieve verborgen personage verscheen echter weer, onveranderd in de tweede generatie van de kindertijd.

Deze bevinding van Mendel keurde de mengtheoretische theorie van overerving af en bevestigde de mening over deeltjesvererving van karakters. De Deense botanicus Johanssen introduceerde in 1909 de term gen voor de factor van Mendel.

Volgende conclusies kunnen worden getrokken voor de wet van dominantie:

(i) Karakters worden bestuurd door discrete eenheden die factoren worden genoemd.

(ii) Factoren komen in paren voor.

(iii) In een ongelijk paar factoren domineert één lid van het paar (dominant), de andere niet (recessief).

Uitleg voor het begrip dominantie:

Een gen is verantwoordelijk voor het verschijnen van een specifiek kenmerk. In diploïde organismen wordt een gen vertegenwoordigd door een paar allelen. Wanneer deze twee allelen niet identiek zijn, is een van de allelen anders met gewijzigde informatie. Normaal allel vormt normaal enzym. Gewijzigd of gemodificeerd allel kan drie soorten enzymen vormen, dwz

(i) Normaal enzym.

(ii) Niet-functioneel enzym.

(iii) Helemaal geen enzym.

Enzym is altijd vereist voor de vorming van substraat, zeg 'S'.

In het geval dat (i) gemodificeerd allel bijna gelijk is aan normaal allel en hetzelfde enzym vormt en dezelfde fenotypische eigenschap produceert, dwz leidt tot de vorming van substraat 'S'. Maar in het geval (ii) en (iii), waar allelen niet-functioneel enzym of geen enzym vormen, zal de fenotypische eigenschap afhankelijk zijn van het functioneren van niet-gemodificeerd allel. Werkend of niet-gemodificeerd allel vormt de oorspronkelijke normale fenotypische eigenschap (vanwege het dominante allel) en het gemodificeerde allel zal bekend staan ​​als recessief allel.

Het belang van het recht van dominantie:

Het fenomeen van dominantie is van praktisch belang omdat de schadelijke recessieve karakters verborgen blijven door normale dominante karakters in hybriden. Bij mensen is een vorm van idiotie, diabetes en hemofilie recessieve karakters.

Tabel 5.7. Dominantie in zeven paar eigenschappen in tuinerwten.

(B) Principe (wet) van segregatie (Zuiverheid van gameten):

De wet van segregatie stelt dat wanneer een paar contrasterende factoren of allelomorfen of genen worden samengebracht in een hybride (heterozygoot), deze factoren niet mengen of verwisselen, maar eenvoudigweg zichzelf associëren en bij elkaar blijven en scheiden op het moment van gameetvorming . Om het idee van segregatie te begrijpen, wordt een monohybride kruising genomen.

Bijvoorbeeld een monohybride kruising tussen een erwtenplant met axiale bloemen (AA) en een erwtenplant met eindbloemen (aa). Als twee zuivere variëteiten samen worden gekruist, wordt bij de eerste generatie (F ₁ ) een heterozygoot of hybride geproduceerd met genotype van Aa. Planten verschijnen met axiale bloemen. In F2-generatie verschijnen de twee variëteiten in de verhouding van 3: 1, dat wil zeggen drie planten met axiale bloemen en één plant met eindbloemen (Fig. 5.9).

In hybride (F ₁ ) worden twee soorten mannelijke en vrouwelijke gameten gevormd in gelijke hoeveelheid. Bij scheiding worden deze factoren willekeurig in paren op het moment van bevruchting verenigd en overgedragen aan nakomelingen. In zuivere homozygote vormen, waarbij beide factoren hetzelfde zijn, wordt slechts één type gameten gevormd. Dat is de reden waarom segregatiewet ook kan worden gedefinieerd als allelparen die worden afgescheiden of gescheiden tijdens gametevorming en de gepaarde toestand wordt hersteld

Tabel 5.8. Verschillen tussen Dominant en recessieve factor / eigenschap allel.

door willekeurige fusie van gameten tijdens de bevruchting. Een monohybride kruising tussen glad en gerimpeld van geplaatste vormen wordt gesymboliseerd in Fig. 5.9. Het visuele diagram heet Punnet square = (Checker board) dat voor het eerst werd gebruikt door de Engelse geneticus RC Punnet.

Mendelian 1: 2: 1 ratio verklaard door waarschijnlijkheid:

De eenvoudigere problemen in de genetica zijn precies hetzelfde als het probleem van het berekenen van de verwachte resultaten van het gooien van twee munten of twee dobbelstenen gooien en oneven en even tellen. Er is niets nieuws toegevoegd behalve dat we gameten gebruiken in plaats van centen of dobbelstenen en we krijgen zygoten in plaats van combinaties van centen of dobbelstenen.

Volgens de Mendeliaanse hypothese worden de gameten gecombineerd met de regels van het toeval met bepaalde vaste kansen. Gemeenschappelijke ervaring heeft aangetoond dat hoe groter het aantal proeven, hoe gelijkmatiger de resultaten zijn.

Als er een half dozijn munten wordt gegooid, is het geen bijzonder onwaarschijnlijke gebeurtenis dat ze allemaal omhoog komen, maar als grote aantallen worden gegooid, is het vrijwel zeker dat beide hoofden en staarten in ongeveer gelijke proporties te vinden zijn. Hetzelfde geldt voor Mendeliaanse klassenfrequenties.

Wanneer een verhouding van 3/4 tot 1/4 wordt verwacht in een groep van een half dozijn dieren, kan bijna alles gebeuren en in de praktijk. Aan de andere kant, met een groot aantal nakomelingen, worden de cijfers steeds nauwkeuriger voorspelbaar. Een van de redenen voor het succes van Mendel was dat hij een groot aantal experimentele planten gebruikte en daardoor gemakkelijk herkenbare verhoudingen kreeg.

Laten we de Mendeliaanse 1: 2: 1-verhouding bespreken die wordt verklaard door de waarschijnlijkheidstheorie. Hier is de hybride F1 heterozygoot, dit betekent dat beide ouders heterozygoot zijn, dwz Aa. We beginnen met het scheiden van de allelen in gameten. Een nakomeling van F1 op zelfbestuiving krijgt A of een factor uit het mannelijke spel. Evenzo een of een factor van de vrouwelijke gameet tijdens de bevruchting. Dus de kans om A en A te hebben van zowel mannelijke als vrouwelijke gameten is elk 1/2.

De vier mogelijke combinaties van genotypen zijn (Fig. 5.11) = AA, Aa, Aa en aa.

ie A van mannelijke gameet, A van vrouwelijke gameet = AA

A van mannelijke gameet, een van vrouwelijke gameet = Aa

a van mannelijke gameet, A van vrouwelijke gameet = aA

een mannelijke gamete, een vrouwelijke gamete = aa

Door het toepassen van regel van vermenigvuldigingsproduct van individuele kansen in F2-generatie zou het volgende zijn:

Uit bovenstaande berekeningen kan worden gezien dat hybride Aa voorkomt in 1/4 en 1/4 verhouding. Som van afzonderlijke waarschijnlijkheid komt gelijk aan 1/4 + 1/4 = 1/2.

Dus de F _2- ratio is 1/4: 1/2: 1/4, die gelijk is aan 1: 2: 1 (één pure dominant: twee hybride dominant en één puur recessief).

Met behulp van waarschijnlijkheidsregels kon Mendel zijn conclusies trekken.

We kunnen ze als volgt samenvatten:

1. Voor elke specifieke erfelijke eigenschap bezit een plant twee genen (allelen) die hetzelfde of verschillend kunnen zijn.

2. Er zijn duidelijke elementen of factoren of genen die de overerving van eigenschappen bepalen.

Gameten van Aa ouder: 1/2 A + 1/2 a

Gameten van andere Aa-ouders: 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. Bepaling van verwachte genotypes bij nakomelingen, wanneer de ouders heterozygoot zijn voor hetzelfde kenmerk. Met betrekking tot die eigenschap produceert elke ouder slechts twee soorten gameten. De symbolen (A en a) voor de gameten worden langs twee zijden van een "schaakbord" geplaatst en de aangegeven combinatie wordt gemaakt voor elk vierkant in het bord. De resultaten: 1/4 AA, 2/2 Aa en 1/4 aa.

3. Wanneer twee allelen verschillend zijn, zal één worden uitgedrukt (dominant) en andere zullen verborgen blijven (recessief).

4. De allelen, onveranderd van aard, worden gescheiden in gameten en elke gameet draagt ​​slechts één allel van elk paar (Mendel's wet van segregatie), de gameet is daarom puur voor trek.

5. De twee factoren van een paar komen met gelijke frequentie voor in mannelijke of vrouwelijke gameten.

6. Bij bevruchting is er willekeurige vermenging van mannelijke en vrouwelijke gameten, wat resulteert in een voorspelbare verhouding van alternatieve kenmerken bij de nakomelingen.

Test Cross:

F ₁ generatie kan ook worden gekruist met een van de twee ouders waarvan het is afgeleid. Zo'n kruis van F1-persoon met een van de twee ouders staat bekend als rugkruis. Bij dergelijke rugkruisen wanneer F1 weer wordt gekruist met de dominante ouder, worden geen recessieve individuen in het nageslacht ontvangen. Hier ontwikkelen alle F _2- nakomelingen een dominant karakter.

Aan de andere kant, wanneer F1-hybriden weer worden gekruist met recessieve ouder, verschijnen individuen met beide fenotypes in gelijke proporties. Zowel het type kruising vormt een achterste kruis, de tweede kruist testkruis (Fig. 5.12 B).

Het testkruis wordt dus gedefinieerd als een kruising tussen heterozygote F-hybride en de recessieve homozygote ouder. In een monohybride testkruis is 50% echter lang en is nog 50% dwerg, wanneer de overerving van het hoogteken in erwt wordt onderzocht. Dat is de verhouding komt gelijk aan 1: 1 (figuur 5.12 B).

Fig. 5.13. Genetica van een rugkruis tussen een F, nakomelingen en een dominante ouder.

Het testkruis wordt dus gedefinieerd als een kruising tussen heterozygote F1-hybride en de recessieve homozygote ouder. In een monohybride testkruis is 50% echter lang en is nog 50% dwerg, wanneer de overerving van het hoogteken in erwt wordt onderzocht. Dat is de verhouding komt gelijk aan 1: 1 (figuur 5.12 B).

Een kruising tussen F1-hybride hoge en homozygote grote erwtenplanten produceert echter alle lange nakomelingen. Maar slechts de helft is homozygoot lang. De resterende helft is heterozygoot lang (Fig. 5.12 A)

(C) Principe (wet) van onafhankelijk assortiment:

De wet stelt dat de genen van verschillende karakters gelokaliseerd in verschillende paren van chromosomen onafhankelijk van elkaar zijn in hun segregatie tijdens gametevorming (meiose). Het principe van onafhankelijk assortiment kan ook worden gedefinieerd als: "Als we de overerving van twee of meer genen tegelijkertijd beschouwen, is de verdeling ervan in de gameten en in het nageslacht van volgende generaties onafhankelijk van elkaar."

Dit stelt dat de verschillende factoren of allelomorfe paren in gameten en zygoten zichzelf rangschikken en onafhankelijk van elkaar segregeren. Na het enkele karakter van het karakterpaar te hebben bekeken, begon Mendel nu zijn experimenten met twee paren karakters tegelijk en verkreeg zo de dihybride ratio.

Mendel kruiste een variëteit met ronde en gele (zaadlobben) zaden met een met gerimpelde en groene (zaadlobben) zaden. Volgens de conventie voor notatie, zouden deze RRYY zijn voor rond en geel en rryy voor gerimpeld en groen.

Tijdens de gametogenese zal de RRYY-plant spel produceren met RY-allelen en zal rryy gameet produceren met ry ralleles, die na bemesting zal resulteren in een hybride plant met RrYy-allelen. Deze plant zal gele en ronde zaden produceren omdat R domineert r en Y domineert y allelen. Voor F2-generatie worden vier soorten gameten geproduceerd, dwz RY, Ry, rY, ry worden geproduceerd (Fig. 5.15).

Dus vier soorten allelen worden onafhankelijk van elkaar gesorteerd in de vier soorten gameten. Deze gameten bij bevruchting produceren zestien planten in F2-generatie, wat de verhouding van 9: 3: 3: 1 oplevert.

Voor bovenstaande cross kreeg Mendel 556 F ₂ zaden van de volgende soorten:

(een) 315 ronde gele zaden

(B) 108 ronde groene zaden

(C) 101 gerimpelde gele zaden

(D) 32 gerimpelde groene zaden.

Qua proportie liggen deze cijfers zeer dicht bij de verhouding 9: 3: 3: 1, die voor 556 personen idealiter 312, 75: 104, 25: 104, 25: 34, 75 zou zijn.

Tabel 5.9. Relatieve proporties van vier combinaties in een dihybride kruising zoals afgeleid van monohybride kruisen:

Tabel 5.10. Segregatie voor zaadkleur onder verschillende klassen van zaadvorm:

Waarschijnlijkheid van de F2-genotypen en fenotypen van een dihybride kruising In de verhouding 9: 3: 3: 1 kunnen we ze afzonderlijk analyseren voor één teken (tabellen 5.9 en 5.10).

Tabel 5.11. Segregatie voor zaadvorm tussen verschillende klassen van zaadkleur:

Aangezien de waarschijnlijkheid voor monohybride kruising gelijk is aan 1/4: 2/4: 1/4, zijn de runen genotypes van F2 generatie voor de twee genen de producten van drie genotypen voor elk gen, zoals hieronder getoond.

In RrYy x RrYy voeren we bijvoorbeeld eerst R-kruis uit en negeren we de Y's. Dan doen we de Y-kruising en negeren we de R's.

Resultaat van R-kruis negeert de Y's:

Gameten van de bovenliggende ouder: 1/1 r

Gameten van RR ouder: 1/1 R

1/1 Rr

Resultaat van Y-kruis negeert de R's:

Gameten van yy-ouders: 1/1 y

Gameten van YY-ouder: 1/1 Y

1/1 Yy

Voor R cross hebben we Rr x Rr.

Dit geeft de resultaten als volgt:

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

Voor Y cross hebben we Yy x Yy.

Dit geeft de resultaten als volgt:

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

F ₂ Fenotypes:

De waarschijnlijkheden van F2-fenotypen van een gefunctioneerde F1-dihybride is een product van de waarschijnlijkheden van de afzonderlijke gefunctioneerde F1-monohybride fenotypen, dwz 3/4: 1/4. Deze 9: 3: 3: 1-verhoudingen voor de paren eigenschappen zijn onafhankelijk van elkaar en de combinaties verschijnen volgens verwachting op basis van het toeval.

Trihybrid Cross:

Mendel probeerde ook de overerving van drie paar contrasterende karakters, dat wil zeggen trihybrid cross.

Hij kruiste erwtenplanten met hoge stengel, gele zaadkleur en ronde zaadvorm (TTYYRR) met planten met dwergstammen, groene kleur en gerimpeld zaadvorm zaad (ttyyrr). F _1- generatie had het genotype van TtYyRr met fenotype van hoge gele ronde.

In F2-generatie was de trihybrid-ratio als onder:

1. Hoge gele ronde: 27

2. Hoog geel gerimpeld: 9

3. Hoge groene ronde: 9

4. Dwerg gele ronde: 9

5. Lang groen gerimpeld: 3

6. Dwerg geel gerimpeld: 3

7. Dwerg groene ronde: 3

8. Dwerggroen gerimpeld: 1

De fenotypische verhouding was dus 27: 9: 9: 9: 3: 3: 3: 1. Trihybrid cross vertegenwoordigt in feite de combinatie van drie monohybride kruisen.