معلومة

4.2.1: الصلبان أحادية الهجين والفصل العنصري - علم الأحياء


خطوط تربية حقيقية

يستفيد علماء الوراثة من خطوط تربية حقيقية تمامًا كما فعل مندل. هذه مجموعات من النباتات أو الحيوانات التي تربى فيها جميع الآباء وذريتهم (على مدى عدة أجيال) لديهم نفس الأنماط الظاهرية فيما يتعلق بسمة معينة. تعتبر سلالات التكاثر الحقيقية مفيدة ، لأنه يُفترض عادةً أنها متماثلة اللواقح للأليلات التي تؤثر على سمة الفائدة. عندما يتم عبور فردين متماثلين للأليلات نفسها ، فإن كل نسلهما سيكونان متماثلين أيضًا. يشكل استمرار مثل هذه الهجن سلالة أو سلالة تكاثر حقيقية. يمكن جمع مجموعة كبيرة ومتنوعة من السلالات المختلفة ، ولكل منها طابع تكاثر حقيقي مختلف ، والاحتفاظ بها من أجل البحث الجيني.

الصلبان أحادية الهجين

أ هجين أحادي الخلة هو واحد يكون فيه كلا الوالدين متغاير الزيجوت (أو هجين) لسمة واحدة (أحادية). قد تكون السمة هي لون البتلة في نباتات البازلاء. عند إجراء عمليات التهجين ، يُطلق على الجيل الأول اسم P (أو P.0) ، الجيل الثاني هو F1 (F للأبناء) ، والجيل التالي هو F2.

باستخدام تهجين أحادي الهجين ، لاحظ مندل أنه على الرغم من أن الأليلات المختلفة يمكن أن تؤثر على سمة واحدة ، إلا أنها ظلت غير قابلة للتجزئة ويمكن توريثها بشكل منفصل. هذا هو أساس قانون مندل الأول، وتسمى أيضا قانون الفصل، والتي تنص على: أثناء تكوين الأمشاج ، ينفصل الأليلين في موضع الجين عن بعضهما البعض ؛ كل مشيج لديه احتمالية متساوية لاحتواء أي من الأليل.

مربعات بونت

بالنظر إلى الأنماط الجينية لأي أبوين ، يمكننا التنبؤ بالأنماط الجينية للأمشاج التي سيتم إنتاجها أثناء الانقسام الاختزالي. باستخدام هذه المعلومات ، يمكننا التنبؤ بكل الأنماط الجينية المحتملة للنسل. علاوة على ذلك ، إذا عرفنا أيضًا علاقات الهيمنة لجميع الأليلات ، فيمكننا التنبؤ بالأنماط الظاهرية للنسل. تم اختراع طريقة ملائمة لحساب النسب الوراثية والنسب المظهرية المتوقعة من التهجين بواسطة ريجينالد بونيت. أ ميدان بونيت عبارة عن مصفوفة يتم فيها سرد جميع الأمشاج المحتملة التي ينتجها أحد الوالدين على طول محور واحد ، ويتم سرد الأمشاج من الوالد الآخر على طول المحور الآخر. يتم سرد كل مجموعة ممكنة من الأمشاج عند تقاطع كل صف وعمود. يمكن أيضًا استخدام مربعات Punnett لحساب تكرار النسل.

شاهد الفيديو لترى كيف اكتمل هذا المربع:

اختبار الصلبان

عادة ما تكون معرفة الأنماط الجينية للفرد جزءًا مهمًا من التجربة الجينية. ومع ذلك ، لا يمكن ملاحظة الأنماط الجينية مباشرة ؛ يجب استنتاجها بناءً على الأنماط الظاهرية. بسبب الهيمنة ، غالبًا ما يكون من غير الممكن التمييز بين الزيجوت المتغاير والمتماثل على أساس النمط الظاهري وحده. لتحديد النمط الجيني لفرد معين ، أ عبر الاختبار يمكن إجراؤها ، حيث يتم تهجين الفرد الذي لديه نمط وراثي غير مؤكد مع فرد متنحي متماثل اللواقح لجميع المواقع التي يتم اختبارها.

على سبيل المثال ، إذا أعطيت نبات البازلاء بزهور أرجوانية ، فقد يكون متماثل الزيجوت (AA) أو متغاير الزيجوت (أأ). يمكنك عبور هذا النبات الأرجواني المزهر إلى نبات أبيض الأزهار مثل اختبار، لأنك تعرف النمط الجيني للمختبر أأ. اعتمادًا على النمط الوراثي للوالد الأرجواني المزهر ، ستلاحظ النسب المظهرية المختلفة في F1 توليد. إذا كان الوالد ذو الزهرة الأرجواني متماثل الزيجوت ، فإن كل من F1 سيكون ذرية أرجوانية. إذا كان الوالد ذو الأزهار الأرجواني متغاير الزيجوت ، فإن F1 يجب أن يفصل النسل بين النباتات المزهرة الأرجواني والأزهار البيضاء بنسبة 1: 1.

شاهد الفيديو لفهم سبب فائدة نتيجة اختبار التقاطع لتحديد ما إذا كان الفرد متغاير الزيجوت أو متماثل الزيجوت.

الأساس الجزيئي للأليلات السائدة والمتنحية

تمرين ( PageIndex {1} )

ما الذي يحدد ما إذا كانت الأليلات سائدة أم متنحية؟

إجابة

الأليلات لها تسلسلات مختلفة من الحمض النووي. لأن تسلسل الحمض النووي يحتوي على معلومات لصنع المنتجات ، يمكن أن تؤدي التسلسلات المختلفة إلى منتجات مختلفة. تتمثل إحدى ميزات الأنواع ثنائية الصيغة الصبغية في وجود نسختين من كل تسلسل. إذا كان أحد التسلسلات يصنع منتجًا "معيبًا" أو غير وظيفي ، فسيتم تسميته أ فقدان وظيفة أليل. ومع ذلك ، من المحتمل أن يكون هناك تسلسل آخر ينتج منتجًا "صحيحًا" أو منتجًا وظيفيًا. بالنسبة لمعظم الجينات ، يكون أليل واحد من النوع البري (أو طبيعي ، وظيفي) قادرًا على إنتاج منتج كافٍ للخلية ، مما يؤدي إلى مهيمن النمط الظاهري. ومع ذلك ، إذا كانت كلتا نسختين من الجين عبارة عن أليلات فقدان الوظيفة ، فلن يكون هناك أي بروتين وظيفي ، ولن يكون هناك أي بروتين وظيفي. الصفة الوراثية النادرة سوف يتم ملاحظة النمط الظاهري.

في أقسام لاحقة ، سنرى بعض الاستثناءات من هذه القاعدة!


هناك أربعة مفاهيم رئيسية تتعلق بهذا المبدأ:

  1. يمكن أن يوجد الجين في أكثر من شكل أو أليل.
  2. ترث الكائنات الحية أليلين لكل سمة.
  3. عندما يتم إنتاج الخلايا الجنسية (عن طريق الانقسام الاختزالي) ، تنفصل أزواج الأليل وتترك كل خلية بأليل واحد لكل سمة.
  4. عندما يختلف الأليلين في الزوج ، يكون أحدهما مهيمنًا والآخر متنحيًا.

على سبيل المثال ، يوجد جين لون البذور في نباتات البازلاء في شكلين. يوجد شكل أو أليل واحد للون الحبة الصفراء (Y) وآخر للون الحبة الخضراء (y). في هذا المثال ، يكون أليل لون البذور الأصفر هو السائد ، وأليل لون البذور الأخضر متنحي. عندما تكون أليلات الزوج مختلفة (متغايرة الزيجوت) ، يتم التعبير عن سمة الأليل السائدة ، ويتم إخفاء سمة الأليل المتنحية. البذور ذات التركيب الوراثي (YY) أو (Yy) صفراء ، بينما البذور (yy) خضراء.


شرح مبادئ Mendel & rsquos في الميراث و ndash!

مبادئ Mendelism أو Mendelian هي قواعد للوراثة اكتشفها مندل لأول مرة.

الصورة مجاملة: img.docstoccdn.com/thumb/orig/126954860.png

هناك أربعة مبادئ أو قوانين للوراثة تعتمد على تهجين أحادي الهجين ومتعدد الهجين.

وراثة جين واحد:

يتم التحكم في كل شخصية بواسطة جين يحتوي على أليلين على الأقل (وراثة أحادية الجين). تسمى دراسة وراثة زوج واحد من الأليلات (العوامل) ذات الطابع في كل مرة (التهجين الأحادي الهجين) وراثة الجين الواحد. على أساس ملاحظاته على التهجين أحادي الهجين ، اقترح مندل مجموعة من التعميمات (الافتراضات) التي أدت إلى صياغة قوانين الميراث الثلاثة التالية.

1. مبدأ العوامل المزدوجة:

يتم تمثيل الشخصية في كائن حي (ثنائي الصبغة) بعاملين على الأقل. يكمن العاملان في اثنين من الكروموسومات المتجانسة في نفس المكان. قد تمثل نفس (متجانسة الزيجوت ، على سبيل المثال ، TT في حالة نباتات البازلاء الطويلة النقية ، tt في حالة نباتات البازلاء القزمية) أو تعبيرات بديلة (متغايرة الزيجوت ، على سبيل المثال ، Tt في حالة نباتات البازلاء الطويلة الهجينة) من نفس الشخصية.

تسمى العوامل التي تمثل الشكل البديل أو نفسه للحرف الأليلات أو الأليلومورف.

2. قانون أو مبدأ الهيمنة:

في الأفراد غير المتجانسين أو الهجينة ، يتم تمثيل الشخصية بعاملين متناقضين يسمى الأليلات أو الأليلومورف. من بين الأليلين المتناقضين ، واحد فقط قادر على التعبير عن تأثيره في الفرد. يطلق عليه العامل المهيمن أو الأليل السائد. يسمى الأليل الآخر الذي لا يظهر تأثيره في الفرد المتغاير الزيجوت بالعامل المتنحي أو الأليل المتنحي. استخدم مندل رموز الحروف للإشارة إلى العوامل.

يشير رمز الحرف إلى العامل المهيمن. يتم إعطاؤه حرفًا كبيرًا أو كبيرًا من الأبجدية. يتم تعيين حرف صغير أو صغير مطابق للعامل المتنحي ، على سبيل المثال ، T (الطول) و t (التقزم).

جرب مندل مع Pisuin sativum لسبعة أحرف فقط. في كل حالة ، وجد أن تعبيرًا واحدًا أو سمة من سمات الشخصية ، (على سبيل المثال ، T أو الطول في حالة الارتفاع) هي السائدة على التعبير أو السمة الأخرى للشخصية. يمكن أيضًا إثبات ذلك تجريبيًا.

خذ نباتين من البازلاء ، أحدهما نقي أو متماثل الطول (ارتفاع 1.2-2.0 م) والآخر قزم نقي أو متماثل (ارتفاع 0.25-0.5 م شكل 5.4). عبور الاثنين وارفع ذريتهما التي تسمى الجيل الأول أو الجيل الأول. جميع نباتات الجيل F طويلة (ارتفاع 1.2-2.0 متر) على الرغم من أنها تلقت أيضًا عامل التقزم.

أن عامل التقزم موجود في F1 يمكن اختبار النباتات عن طريق التكاثر الذاتي لها عندما يكون الأفراد من F.2 سيكون الجيل طويلًا وقزمًا في نفس الوقت بنسبة 3: 1. لذلك ، في F1 نباتات كلا من عوامل الطول والقزم موجودة. ومع ذلك ، فإن عامل التقزم غير قادر على التعبير عن نفسه في وجود عامل الطول. ومن ثم ، فإن عامل الطول هو المسيطر على عامل التقزم. عامل التقزم متنحي.

(1) يشرح لماذا يعبر الأفراد من F ، الجيل عن سمة أحد الوالدين فقط ، (2) قانون الهيمنة قادر على تفسير حدوث نسبة 3: 1 في F2 الأفراد ، (3) يشير إلى سبب تفوق السكان المختلط لأنه يخفي العديد من الأليلات المتنحية المعيبة.

3. مبدأ أو قانون الفصل:

يحافظ العاملان الخاصان بالشخصية الموجودة في الفرد على هويتهما متميزة ، ومنفصلة في وقت تكوين الأمشاج أو تكوين الأبواغ ، ويتم توزيعهما عشوائيًا على أمشاج مختلفة ثم يتم إقرانهما مرة أخرى في نسل مختلف وفقًا لمبدأ الاحتمال.

يمكن استنتاج مبدأ الفصل (القانون الأول من Mendelism) من تهجين أحادي الهجين متبادل ، على سبيل المثال بين نبات البازلاء طويل القامة (ارتفاع 1.2-2.0 م) ونبات البازلاء القزم (ارتفاع 0.25-0.5 م). الهجينة أو نباتات الأبناء الأول (F1) جيل طويل رغم أنهم تلقوا أيضًا عامل التقزم.

ذلك لأن عامل الطول هو المسيطر بينما عوامل التقزم متنحية. إذا سمح للهجن بالتكاثر الذاتي ، فإن نباتات الأبناء الثاني أو F2 يبدو أن الجيل طويل وقزم في النسبة الظاهرية 3: 1 (الشكل 5.5).

مزيد من التكاثر الذاتي لهذه النباتات يظهر أن النباتات القزمة تتكاثر بشكل صحيح (tt) ، أي تنتج النباتات القزمة فقط. من بين النباتات الطويلة ، 1/3 تولد صحيحًا ، أي أنها تنتج نباتات طويلة فقط. 2/3 المتبقية من F2 نباتات طويلة أو 50٪ من إجمالي F2 تتصرف النباتات كنباتات هجينة وتنتج نباتات طويلة وقزمة بنسبة 3: 1.

لذلك ، فإن F2 نسبة النمط الظاهري 3: 1 هي 1 طوليًا وراثيًا: 2 هجين طويل القامة: 1 قزم. يظهر الصليب أعلاه ذلك

(ط) على الرغم من أن F1 تُظهر النباتات سمة بديلة أو مهيمنة واحدة فقط للشخصية ، فهي تحمل في الواقع عوامل أو أليلات لكل من سمات الشخصية لأن السمة البديلة الثانية أو المتنحية تظهر في F2 توليد. لذلك ، F1 النباتات مهجنة وراثيا ، في الحالة المذكورة أعلاه Tt.

(2) F ، النباتات هي نتاج اندماج الأمشاج الذكرية والأنثوية. نظرًا لأنها تحمل التكملة الجينية لـ Tt ، يجب أن تجلب الأمشاج المندمجة عاملاً واحدًا فقط لكل منها (T من TT و t من الوالد tt).

ذكر الجاميت أنثى Gamete النسل
عبر أنا تي ر تي تي
صليب متبادل ر تي تي تي

(ثالثا) واو2 يتم إنتاج الجيل عن طريق التكاثر الذاتي لـ F1 النباتات. F2 يتكون الجيل من ثلاثة أنواع من النباتات - نقي طويل القامة ، هجين طويل القزم. هذا ممكن فقط عندما (أ) العاملان المندليان موجودان في F.1، فصل النباتات أثناء تكوين الأمشاج ، (ب) تحمل الجاميطات عاملًا واحدًا أو أليلًا للشخصية ، و 50٪ من نوع واحد و 50٪ من النوع الثاني ، (ج) يتم توزيع العوامل عشوائيًا في النسل بسبب العشوائية أو الصدفة اندماج الأمشاج أثناء الإخصاب.

منذ ذلك الحين ، ينتقل عامل واحد فقط إلى الأمشاج ، فإن 50 ٪ من الأمشاج الذكرية والأنثوية تكونت بواسطة F1 يمتلك النبات عامل الطول بينما تحمل نسبة 50٪ المتبقية عامل التقزم. ينتج عن اندماجهم العشوائي ما يلي:

مبدأ الفصل هو المبدأ الأساسي للوراثة الذي له تطبيق عالمي دون استثناء. يسمي بعض العمال مثل بيتسون مبدأ الفصل على أنه مبدأ نقاء الأمشاج لأن الفصل بين عاملين مندليين لسمات ما يؤدي إلى تلقي الأمشاج عامل واحد فقط من الزوج. نتيجة لذلك ، تكون الأمشاج دائمًا نقية للشخصية. يُعرف أيضًا باسم قانون عدم خلط الأليلات.

وراثة جينين:

للتحقق من نتائجه من التهجين الأحادي الهجين ، عبر مندل أيضًا نباتات البازلاء التي تختلف في حرفين (تهجين ثنائي الهجين). ساعده ذلك على فهم وراثة جينين (أي زوجين من الأليلات) في وقت واحد. وجد أن وراثة زوج واحد من الأليلات (حرف واحد) لا تتدخل في وراثة زوج آخر من الأليلات (الحرف الثاني). بناءً عليه ، اقترح مندل مجموعة ثانية من التعميمات (افتراض) والتي تسمى الآن قانون التشكيلة المستقلة.

4. مبدأ أو قانون التشكيلة المستقلة:

وقد تم تسميته بالقانون الثاني من Mendelism من قبل Correns. وفقًا لهذا المبدأ أو القانون ، فإن العاملين من كل شخصية متنوعة أو منفصلة عن عوامل الشخصيات الأخرى في وقت تكوين الأمشاج وإعادة ترتيبها عشوائيًا في النسل مما ينتج عنه مجموعات أبوية وجديدة من السمات.

يمكن دراسة مبدأ أو قانون التشكيلة المستقلة عن طريق التهجين ثنائي الهجين ، على سبيل المثال ، بين نباتات البازلاء النقية التي تحتوي على بذور مستديرة صفراء (YYRR) ونباتات البازلاء النقية التي تحتوي على بذور خضراء مجعدة (سنة).

نباتات الأبناء الأول أو F1 جيل يحتوي على جميع البذور الصفراء والدائرية (YyRr) لأن الصفات الصفراء والدائرية تسود على التوالي على الصفات الخضراء والتجاعيد. عند التكاثر الذاتي ، يكون الأبناء الثاني الناتج أو F2 يظهر الجيل أربعة أنواع من النباتات (الشكل 5.6). البيانات التي حصل عليها مندل هي كما يلي:

أصفر ودائري = 315/556 = 9/16

أصفر ومتجعد = 101/556 = 3/16

أخضر ومستدير = 108/556 = 3/16

أخضر ومجعد = 32/556 = 1/16

وبالتالي فإن النسبة المظهرية للصليب ثنائي الهجين هي 9: 3: 3: 1. حدوث أربعة أنواع من النباتات (نوعان أكثر من النوعين الأبوين) في F2 يُظهر توليد تقاطع ثنائي الهجين أن عوامل كل من الحرفين تتنوع بشكل مستقل عن الآخرين كما لو كان زوج العوامل الآخر غير موجود. يمكن إثبات ذلك أيضًا من خلال دراسة السمات الفردية للون البذور وملمس البذور بشكل منفصل.

الأصفر (9 + 3 = 12): أخضر (3 + 1 = 4) أو 3: 1

دائري (9 + 3 = 12): متجعد (3 + 1 = 4) أو 3: 1

نتيجة كل حرف مشابهة لنسبة الهجين الأحادي. يمكن أيضًا إثبات أن عوامل الصنفين من الحرفين بشكل مستقل عن طريق ضرب الاحتمالات المختلفة.

مبدأ أو قانون التشكيلة المستقلة ينطبق فقط على تلك العوامل أو الجينات التي تقع في مكان بعيد على نفس الكروموسوم أو تحدث على كروموسومات مختلفة. في الواقع ، يحمل الكروموسوم مئات الجينات.

يتم توريث جميع الجينات أو العوامل الموجودة على الكروموسوم معًا إلا عند حدوث العبور. تسمى ظاهرة وراثة عدد من الجينات أو العوامل بسبب حدوثها معًا على نفس الكروموسومات بالارتباط. وجد مندل نفسه أن نباتات البازلاء البيضاء المزهرة تنتج دائمًا بذورًا بيضاء بينما تنتج النباتات المزهرة الحمراء دائمًا بذورًا رمادية.

اكتشافات ما بعد Mendelian (عصر ما بعد Mendelian - أنماط الوراثة الأخرى):

التفاعل الجيني هو تأثير الأليلات وغير الأليلات على التعبير الظاهري للجينات. إنه من نوعين ، داخل الجين (بين الأليلات) وبين الجينات (غير أليلي).


4.2.1: الصلبان أحادية الهجين والفصل العنصري - علم الأحياء

مطلوب الاشتراك في J o VE لعرض هذا المحتوى. ستتمكن من رؤية أول 20 ثانية فقط.

يتوافق مشغل الفيديو JoVE مع HTML5 و Adobe Flash. المتصفحات القديمة التي لا تدعم HTML5 وبرنامج ترميز الفيديو H.264 ستظل تستخدم مشغل فيديو يعتمد على Flash. نوصي بتنزيل أحدث إصدار من Flash هنا ، لكننا ندعم جميع الإصدارات 10 وما فوق.

إذا لم يساعد ذلك ، فيرجى إخبارنا بذلك.

باستخدام نبات البازلاء ، قام جريجور مندل في الأصل بإجراء تهجينات أحادية الهجين. تجارب التكاثر بين الكائنات الحية التي تختلف عن طريق سمة واحدة مثل لون القرون.

على سبيل المثال ، في الجيل الأبوي الأصلي ، P صفر ، يمتلك أحد الوالدين جميع القرون الخضراء. إن التركيب الوراثي هو متماثل الزيجوت لأليل لون القرون الأخضر الذي يمثل الحالة العلوية G & # 39s. الوالد الآخر لديه قرون صفراء فقط وهو متماثل الزيجوت لأليل القرنة الأصفر المشار إليه بالحالة الصغيرة g & # 39s.

عند عبور النسل الأول ، يظهر الجيل الأول أو الجيل الأول متطابقًا معبرًا عن نفس النمط الظاهري للقرون الخضراء. توضح هذه النتيجة مبدأ التوحيد وتشير إلى أن اللون الأخضر هو السمة السائدة للونين.

الآن عندما يُسمح للنباتات من الجيل الأول بالتخصيب الذاتي ، فإن نسلها ، نباتان F ، تحتوي على بعض النباتات ذات القرون الخضراء والبعض الآخر باللون الأصفر بنسبة ثلاثة إلى واحد. وهو ما يؤكد أن اللون الأصفر هو بالفعل سمة متنحية ، وهو شكل مخفي تم نقله من الوالدين الأوليين.

12.3: تقاطعات أحادية الهجين

ملخص

في خمسينيات وستينيات القرن التاسع عشر ، حقق جريجور مندل في الميراث عن طريق إجراء تهجينات أحادية الهجين في نباتات البازلاء. لقد عبر اثنين من النباتات التي كانت حقيقية التكاثر لصفات مختلفة. بناءً على ملاحظاته ، اقترح مندل أن الكائنات الحية ترث نسختين من كل سمة ، واحدة من كل والد ، وأن السمات المهيمنة يمكن أن تخفي السمات المتنحية. شكلت هذه النتائج أساس مبدأين أساسيين في علم الوراثة: مبدأ التوحيد وقانون الفصل العنصري.

تكشف الصلبان أحادية الهجين عن الصفات السائدة والمتنحية

على مدى ثماني سنوات امتدت في خمسينيات وستينيات القرن التاسع عشر ، أجرى راهب نمساوي يُدعى جريجور مندل تجارب تربية أساسية مع نباتات البازلاء. أظهرت هذه التجارب المبادئ الأساسية للوراثة ، مما أكسبه لقب والد علم الوراثة الحديث. ركزت تجارب Mendel & rsquos على سبع خصائص لنبات البازلاء ، كل منها يظهر كواحد من سمتين يحددهما موضع جين واحد.

لاحظ مندل أنه عندما تتكاثر بعض نباتات البازلاء عن طريق الإخصاب الذاتي ، فإن ذريتها تظهر دائمًا نفس الصفة. بعبارة أخرى ، كانوا أصحاء. على سبيل المثال ، تنتج بعض النباتات ذات القرون الصفراء ذرية ذات قرون صفراء فقط. عند تهجينها مع نباتات أخرى تتكاثر بشكل صحيح مع القرون الصفراء ، فإن هذه النباتات تنتج أيضًا ذرية ذات قرون صفراء فقط. وبالمثل ، لاحظ مندل نباتات البازلاء صادقة التكاثر التي أنتجت فقط ذرية مع القرون الخضراء.

في ذلك الوقت ، كان يُعتقد أن السمات الموروثة هي مزيج من السمات الأبوية. وبدلاً من ذلك ، لاحظ مندل أنماطًا ظاهرية منفصلة ، مثل القرون الخضراء والصفراء. اقترح أنه بدلاً من اختلاط السمات في النسل ، فإن العوامل المنفصلة (المعروفة الآن باسم الجينات) موروثة من الوالدين وتبقى منفصلة في النسل. في الحالات التي تتخطى فيها السمة جيلًا ، اقترح مندل أن السمة المرئية تخفي فقط وجود السمة الموروثة الأخرى. بعبارة أخرى ، الميراث عبارة عن جسيمات ، والصفات السائدة تخفي سمات متنحية. لتحديد السمة السائدة ، أجرى مندل تقاطعات أحادية الهجين. تجمع الهجين أحادي الهجين بين كائنين حقيقيين التكاثر يختلفان في سمة واحدة. جميع نسل هذه التهجينات أحادية الهجين ، أو متغايرة الزيجوت ، وتعرض الصفة السائدة.

على سبيل المثال ، عبر مندل نباتات البازلاء التي تربت بشكل صحيح مع القرون الصفراء مع تلك التي تمت تربيتها بشكل صحيح للقرون الخضراء لتحديد لون القرون السائد. هذا الجيل الأبوي (ص0) أنجبت ذرية ، أول جيل من الأبناء (F1) ، كانت جميعها أحادي الهجينة مع قرون خضراء. أدت ملاحظة هذه النتائج بشكل متكرر إلى أن القرون الخضراء هي السمة المهيمنة وأظهرت مبدأ Mendel & rsquos للتوحيد: متغايرة الزيجوت لخاصية جين واحدة تعرض نفس النمط الظاهري.

يتم توزيع الأليلات الأبوية بشكل عشوائي على الجاميطات

ثم حث مندل على الإخصاب الذاتي في F1 ، التي تنتج ف2 توليد. F2 فاق عدد نباتات البازلاء ذات القرون الخضراء عدد القرون الصفراء بنسبة 3: 1. لاحظ مندل مرارًا وتكرارًا هذا النمط الوراثي 3: 1 لكل من خصائص نبات البازلاء السبعة.

يشرح قانون Mendel & rsquos للفصل هذه النسبة المتكررة. ينص قانون الفصل على أن الكائن الحي يوزع إحدى نسختين من الجينات على كل مشيج (بويضة أو خلية منوية). الأهم من ذلك ، أن هذا التوزيع عشوائي ، مثل الزيجوت المتغاير (جيغ) من المحتمل بشكل متساوٍ أن ينتج الأمشاج ذات السيادة (جي) ومتنحية (ز) الأليلات.

إذا قام متغاير الزيجوت بالتخصيب الذاتي (جيغ x جيغ) ، يمكن للأليلات الأبوية أن تتحد بأربع طرق ممكنة: الأبوية جي مع الأم جي (GG) الأب جي مع الأم ز (جيغ) ، الأب ز مع الأم جي (جيغ) والأب ز مع الأم ز (ز). ثلاث نتائج تنتج القرون الخضراء ( GG و جيغ الجينية) وينتج أحدها قرونًا صفراء ( ز وراثي) ، بنسبة 3: 1. وبالتالي ، إذا كانت جميع النتائج متساوية في الاحتمال ، فإن الزيجوت المتغاير المخصب ذاتيًا سينتج ثلاثة نسل بقرون خضراء لكل واحد به قرون صفراء. هذا قريب بشكل ملحوظ من النسبة المظهرية التي لاحظها مندل ، مما يؤكد قانونه المقترح للفصل العنصري.

السمات المهيمنة ليست شائعة دائمًا

على عكس القرون الخضراء ، البازلاء الخضراء متنحية ، بينما البازلاء الصفراء هي السائدة. لماذا إذن البازلاء التي نواجهها بانتظام خضراء؟ باختصار ، يفضل الناس البازلاء الخضراء على الصفراء. كما توضح تجارب Mendel & rsquos ، فإن متجانسات الزيجوت تنتج ذرية لها نفس الصفة ، أو النمط الظاهري ، عندما يتم تخصيبها ذاتيًا أو تهجينها مع متجانسات أخرى. إذا استمر المزارعون في استبعاد البازلاء الصفراء من محاصيلهم المهجنة ، فسوف يستمرون في إنتاج البازلاء الخضراء فقط. يوضح هذا المثال نقطة مهمة أخرى: السمات المهيمنة ليست بالضرورة السمات الأكثر شيوعًا. الصفات المسيطرة الضارة ، على سبيل المثال ، يمكن اختيارها ضدها.

غريفيث ، وأنتوني جيه إف ، وجيفري إتش ميلر ، وديفيد تي سوزوكي ، وريتشارد سي ليونتين ، وويليام إم جيلبارت. 2000. مقدمة في التحليل الجيني. نيويورك: W.H. رجل حر. [مصدر]

ميكو ، إيلونا. 2008. & ldquoTest الصلبان. & rdquo تعليم الطبيعة 1 (1): 136. [المصدر]


Mendel & # 8217s المسلمات وقوانين الميراث (مع رسم بياني) | علم النبات

ستسلط المقالة المذكورة أدناه الضوء على مسلمات مندل الأربعة وقوانين الميراث.

مبادئ مندل الأربعة وقوانين الميراث هي: (1) مبادئ العوامل المزدوجة (2) مبدأ الهيمنة (3) قانون الفصل أو قانون نقاء الجاميطات (قانون مندل & # 8217s الأول للوراثة) و (4) قانون تشكيلة مستقلة (قانون الميراث الثاني مندل & # 8217).

أرسى مندل أسس علم الوراثة من خلال اكتشاف المبادئ الأساسية للوراثة. أجرى تجاربه مع البازلاء (Pisum sativum) لأكثر من سبع سنوات (1856-1864) ودافع عن أربعة افتراضات ، بما في ذلك قانونان مهمان للميراث.

افترض- أنا. مبادئ العوامل المزدوجة:

يتم تمثيل الشخصية في كائن حي (ثنائي الصبغة) بعاملين على الأقل. يكمن العاملان في اثنين من الكروموسومات المتجانسة في نفس المكان. قد تمثل نفس (متجانسة ، على سبيل المثال ، TT في حالة نباتات البازلاء الطويلة النقية) أو تعبير بديل (متغاير الزيجوت ، على سبيل المثال ، Tt في حالة نباتات البازلاء الطويلة الهجينة) من نفس الشخصية. تسمى العوامل التي تمثل الشكل البديل أو نفسه للحرف الأليلات أو الأليلومورف.

افترض الثاني. الأساسي في هيمنة:

& # 8220 عندما يتم عبور شخصين متماثلين مع مجموعة واحدة أو أكثر من الأحرف المتباينة ، تظهر الأحرف في الأشكال الهجينة لـ F1 الجيل هو دائمًا الشخصيات المهيمنة ولا تظهر في F.1 الأبناء & # 8217s هم دائمًا الأحرف المتنحية & # 8221.

أثناء إجراء تحقيقات حول مبادئ الوراثة ، عبر مندل نباتات من مجموعة متنوعة من Pisum sativum بطول ستة أقدام مع نباتات متنوعة يبلغ ارتفاعها قدمًا واحدة في المتوسط ​​(أي الآباء أو جيل P). عندما زرعت البذور من هذا الصليب أنتجوا نباتات ليست وسيطة بين الوالدين ، كما هو متوقع ، ولكن جميعها طويلة ، مثل الوالد الذي يبلغ طوله ستة أقدام (الشكل 5.1).

قام مندل بعمل تقاطعات لدراسة وراثة ست مجموعات أخرى من الشخصيات (الواردة أدناه) ولاحظ أنه في كل حالة كان الهجين يشبه أحد الوالدين فيما يتعلق بالشخصية. ويترتب على ذلك أن أحد العوامل أو الجينات في الزوج يخفي أو يمنع التعبير عن الآخر. وهكذا ، في التقاطع الموصوف ، فإن العامل الطويل يخفي أو يمنع التعبير عن العامل القزم في F.1 (الجيل الأول من الأبناء) لذلك يُطلق على العامل الطويل اسم العامل المهيمن ، ويشار إلى العامل القزم بالعامل المتنحي أو الجين.

كانت المجموعات الست الأخرى من الشخصيات التي درسها مندل وصنفها على أنها مهيمنة ومتنحية كما يلي:

(1) شكل دائري من البذور المهيمنة على التجاعيد.

(2) اللون الأصفر للنباتات هو السائد على اللون الأخضر.

(3) الموقف الإبطي للزهرة المهيمنة على الموقف النهائي.

(4) اللون الأخضر للقرن غير الناضج هو السائد على الأصفر.

(5) تضخم حالة القرنة الناضجة المهيمنة على الضيق.

(6) اللون الأرجواني للزهرة هو المسيطر على الأبيض.

افترض الثالث. قانون الفصل أو قانون نقاء الجاميطات (قانون مندل & # 8217s الأول للوراثة):

لا يختلط عاملا السمة (الأليلات) اللذان يظلان سويًا في الفرد ، لكنهما يحافظان على هويتهما مميزة ، ومنفصلة في وقت تكوين الأمشاج (أي تكوين الأمشاج) أو تكوين الأبواغ (أي تكوين الأبواغ) ، يتم توزيعهما عشوائيًا إلى أمشاج مختلفة ثم يتم الاقتران مرة أخرى في نسل مختلف & # 8217s وفقًا لمبدأ الاحتمال. نظرًا لأن الأليلين يظلان معًا في شكل نقي دون خلط أو التأثير أو مزج بعضهما البعض ، يُعرف قانون الفصل أيضًا باسم & # 8220law of purity of gametes & # 8221.

السمات الرئيسية لهذا القانون هي كما يلي:

1. عندما يجتمع أليل سائد ومتنحي من الجين معًا في هجين بعد العبور بين نباتين لهما خصائص متباينة ، فإنهما لا يمتزجان أو يمتزجان معًا.

2. تنفصل الأمشاج المختلفة في عدد متساوٍ. كل مشيج يحتوي على نوع واحد فقط من الأليل (قل إما أ أو أ).

3. يحدث فصل أليلين من الجين أثناء تكوين الأمشاج عادة بسبب فصل الكروموسومات المتجانسة أثناء الانقسام الاختزالي (الطور الأول) ، لأن الأليلات تقع على الكروموسومات.

4. مع السيادة الكاملة ، يؤدي الفصل إلى نسبة نمطية 3: 1 في F2 جيل لشخصيات يحكمها جين واحد ، ونسبة 9: 3: 3: 1 للشخصيات التي يتحكم فيها جينان.

5. في حالة عدم حدوث العبور ، يتم فصل الجينات خلال المرحلة الأولى. إذا حدث العبور ، فسيتم فصل الجينات خلال المرحلة الثانية.

يمكن تفسير مبدأ قانون الفصل عن طريق التهجين أحادي الهجين.

تحليل الهجين أحادي الهجين:

يسمى التقاطع الذي يعتبر فيه زوج واحد فقط من الأليلات تقاطعًا أحادي الهجين. الشكل 5.2 هو تحليل بياني للصليب بين البازلاء الطويلة والقزمية من حيث تفسير Mendel & # 8217s.

في هذا ، T هو الرمز الذي يرمز إلى العامل أو الجين المتحكم في الطول ، و t هو الرمز المستخدم للإشارة إلى العامل أو الجين الذي يتحكم في التقزم. العوامل أو الجينات كما افترضها مندل ، تحدث دائمًا في أزواج. كل من النباتات الطويلة والقزمة التي يتم عبورها متماثلة اللواقح (أي أن كلا الجينات في الزوج متطابقة). هذه النباتات هي & # 8220 نقية & # 8221 للطول والقزم على التوالي ، وإذا كان التلقيح الذاتي دائمًا ما يتكاثر بشكل صحيح ، ينتج فقط نباتات طويلة وقزمة على التوالي.

في الهجين أحادي الهجين الحالي ، يظهر الوالد الطويل ، وهو متماثل ، على أنه TT ، ويظهر الوالد القزم على أنه tt. أثناء التكاثر الجنسي ، ينتج كلا النوعين من النباتات أمشاج تحتوي هذه الأمشاج على عامل واحد فقط من كل زوج (أي ، T أو t). تحتوي الأمشاج التي ينتجها النبات الطويل على جين T ، بينما تمتلك أمشاج النبات القزم جين t.

ينتج عن اندماج الأمشاج من النبات الطويل مع أمشاج من النبات القزم نبات طويل القامة في F1 الجيل ، لأن جين الطول (T) هو المسيطر على جين التقزم (t). المصنع الجديد في F ، يظهر الجيل في الرسم التخطيطي كـ Tt. إنه نبات متغاير الزيجوت لأنه يمتلك زوجًا من الكروموسومات المتجانسة يحمل أليلًا واحدًا للطول والآخر للقزم.

تنتج النباتات غير المتجانسة نوعين من الأمشاج أو الخلايا الجنسية ، الأمشاج الذكرية والأنثوية. يحتوي نصف الأمشاج الذكرية على جين T والنصف الآخر يمتلك جين t. وبالمثل ، تمتلك نصف الأمشاج الأنثوية الجين T والنصف الآخر يحتوي على الجين t. أثناء عملية الإخصاب التي تتبع هذين النوعين من الأمشاج (ذكر وأنثى) اتحدوا عشوائياً وأنتجوا F.2 (الابناء الثاني) الجيل.

نتيجة لمجموعات الصدفة هذه ، يتم الحصول على نسبة نمطية تقريبية من 3 نباتات طويلة إلى نبات قزم واحد (أي نسبة 3: 1). ستكون جميع النباتات التي تحتوي على جينات TT و Tt طويلة ، وستكون النباتات التي تمتلك جينات tt (كلاهما متنحي) قزمة.

مزيد من التكاثر الذاتي لهذه النباتات يظهر أن النباتات القزمة تتكاثر بشكل صحيح (tt) ، أي تنتج النباتات القزمة فقط. من بين النباتات الطويلة ، 1/3 تولد صحيحًا ، أي أنها تنتج نباتات طويلة فقط. 2/3 المتبقية من F2 نباتات طويلة أو 50٪ من إجمالي F2 تتصرف النباتات كنباتات هجينة وتنتج نباتات طويلة وقزمة بنسبة 3: 1. لذلك ، فإن F.2 نسبة النمط الظاهري 3: 1 هي 1 نقي طويل القامة: 2 هجين طويل: 1 قزم (نسبة 1: 2: 1 تسمى أيضًا Mendel & # 8217s Monohybrid Genotypic Ratio).

افترض الرابع. قانون التشكيلة المستقلة (قانون الميراث الثاني مندل & # 8217):

بعد أن شعر بالرضا عن التهجين أحادي الهجين ، أخذ مندل في الاعتبار زوجين من الشخصيات المتناقضة ودرس ميراثهم (أي التهجين الثنائي الهجين).

وفقًا لهذا القانون ، فإن "العاملين (الجينات) لكل شخصية متباينة (سمة) يصنفون أو ينفصلون بشكل مستقل عن عوامل الشخصيات الأخرى في وقت تكوين الأمشاج ويتم إعادة ترتيبهم عشوائيًا في النسل".

فيما يلي الملامح الرئيسية لهذا القانون:

1. يشرح هذا القانون الميراث المتزامن لشخصيتين نباتيتين.

2. في F1 عندما يجتمع جينان يتحكمان في شخصيتين مختلفتين ، يُظهر كل جين سلوكًا مهيمنًا مستقلًا دون التأثير على تأثير الجين الآخر أو تعديله.

3. تنفصل أزواج الجينات هذه أثناء تكوين الأمشاج بشكل مستقل.

4. يمكن لأليلات جين واحد أن تتحد بحرية مع أليلات جين آخر. وهكذا ، فإن كل أليل من الجين لديه فرصة متساوية للاندماج مع كل أليل من جين آخر.

5. عند النظر في كل زوج من أزواج الجينات بشكل منفصل ، يُظهر نسبة الفصل 3: 1 النموذجية في F2 توليد. هذه نسبة فصل نموذجية ثنائية الهجين.

6. يؤدي التشكيل العشوائي أو الحر لأليلات جينين إلى تكوين تركيبات جينية جديدة.

يمكن دراسة مبدأ أو قانون التشكيلة المستقلة عن طريق التهجين الثنائي الهجين.

تحليل ثنائي الهجين الصليب:

في التهجين الثنائي الهجين ، عبر مندل نباتات نقية (أي متماثلة اللواقح) من بذور مستديرة ونباتات صفراء متنوعة من البازلاء مع تلك التي تحتوي على بذور مجعدة ونباتات خضراء. كان قد درس هذه الصفات بالفعل ولاحظ أن الاستدارة كانت سائدة على التجاعيد ، وكان اللون الأصفر للنباتات هو السائد على اللون الأخضر. كما هو مبين في الشكل 5.3 ، يتم التعبير عن أحد الوالدين متماثل الزيجوت على أنه RRYY (بذرة مستديرة ونباتات صفراء) ويتم التعبير عن الآخر بالحمرة (بذور متجعدة ونباتات خضراء).

الأول ، كما هو متوقع ، سينتج الأمشاج مع جينات YR ، والأخير سينتج الأمشاج بجينات ry. يندمج نوعا الأمشاج لإنتاج F.1 فرد بدستور وراثي RrYy. من الناحية الظاهرية ، يمتلك هؤلاء الأفراد بذورًا مستديرة ذات فلقات صفراء لأن الاستدارة هي المهيمنة على التجاعيد ، واللون الأصفر هو المسيطر على اللون الأخضر. F1 وبالتالي يكون الأفراد متغاير الزيجوت مستديرًا وأصفرًا متغاير الزيجوت.

عندما قام مندل بتخصيب نفسه في F1 الأفراد ، في F.2 جيل لاحظ نباتات من أربعة أنواع في الترددات المظهرية التالية:

وهكذا ظهرت الفئات الأربع للنباتات بنسبة مظهرية تقريبية 9: 3: 3: 1. (تسمى نسبة النمط الظاهري مندل Mendel & # 8217s ثنائي الهجين) (الشكل 5.3). The most noteworthy feature of this di-hybrid cross that struck Mendel was the appearance of two new categories of plants besides the parental-ones i.e., Round Green, and wrinkled yellow. These two new categories were in fact the re-combinations of the parental characters. This led Mendel to postulate the law of independent assortment.

It can also be proved by studying the individual character of seed colour and seed shape separately:

Seed colour:

Yellow (9 + 3 = 12): Green (3 + 1 = 4) or 3: 1

Round (9 + 3 = 12): Wrinkled (3 + 1 = 4) or 3: 1

The result of each character is similar to the monohybrid ratio.

Shortcomings of the Law of Independent Assortment:

The principle or law of independent assortment is applicable to only those factors or genes which occur on different chromosomes. Actually, a chromosome bears hundreds of genes. All the genes or factors present on a chromosome are inherited together except when ‘crossing over’ takes place.

The phenomenon of inheritance of a number of genes or factors together due to their occurrence on the same chromosome is called linkage. Mended himself found that white-flowered pea plants always produced white seeds, while red-flowered plants always yielded grey seeds.


Procedure of Monohybrid Cross

Ø Mendel selected two pea plants- one a true-breeding (homozygous) tall and the other a true-breeding dwarf.

Ø He generated these true-breeding parent plants by repeated selfing for several generations.

Ø In his experiment, Mendel crossed a homozygous Tall (TT) plant with a homozygous dwarf (tt) plant.

Ø The progenies of the first cross were called as the F1 generation (First filial generation).

Ø All the progenies of the F1 were tall (no dwarf individual).

Gregor Johann Mendel (Father of Genetics)

Ø Then he selfed the F1 plants to produce the next generation called F2.

Ø In the F2 generation, both tall and dwarf progenies were produced.

Ø Even though in the F2 generation, both tall and dwarf progenies were there, their number was NOT equal.

Ø Mendel observed that the progenies of F2 were in a ratio of 3 : 1 (3 tall : 1 dwarf).

Ø The F2 dwarf plant on selfing produced all dwarf progenies (F3 generation).

Ø The F2 tall plant on selfing, only 1/3 breed true (produce only tall plants).

Ø The 2/3 of the tall F2 on selfing produce tall and dwarf plants in 3 : 1 ratio (F3 generation).

Ø The details of the monohybrid cross are summarized in the following figure:

Ø Based on these observations, Mendel derived the following assumptions:

o The F2 generation actually consists of three types of plants. (Instead of the apparent two types). They were:

1. Tall homozygous (pure) : TT – 25%

2. Tall heterozygous (hybrid) : Tt – 50%

3. Dwarf homozygous (pure) : tt – 25%

Phenotypic ratio of monohybrid cross: 3 : 1 (3 tall : 1 dwarf)

Genotypic ratio of monohybrid cross: 1 : 2 : 1 (1 homozygous tall : 2 heterozygous tall : 1 homozygous dwarf)

Mendel’s explanations for his monohybrid cross:

Ø The Tall and Dwarf traits in plants are determined by a pair of contrasting factors (أو determinants). These determinants or factors are now known as Genes.

Ø If a plant possesses the determinant for tallness (تي) the plant will be tall in its phenotype.

Ø Similarly, if a plant possesses the determinant for dwarfness (ر) the plant will be phenotypically dwarfed.

Ø The determinants for each character will occur in a pair and are received from their parents.

Ø If two alternatively expressing traits are brought tougher by sexual reproduction, only one will express in its heterozygous (Tt) condition.

Ø The one which expresses in its heterozygous condition is called Dominant trait (ت).

Ø The other whose expression is suppressed or masked is called Recessive trait (ر).

Ø In the case of plant height, from monohybrid cross, Mendel concluded that Tall is dominant and Dwarf is recessive.

Ø As we said earlier, the determinants will be in pairs in an individual.

Ø Even though they stay together (such as Tt) they never mix each other (or contaminate each other).

Ø When the individuals produce gamete the determinants will segregate and each enters to a different gamete.

Ø The factor ‘تي’ (for tallness) and ‘t’ (for dwarfness) are thus two separate entities.

Ø Furthermore, in a gamete, there will be either ‘T’ أو ‘t’ will be present.

Ø When the F1 hybrid (Tt) is selfed, the two entities separate or segregate out and unite independently produce tall and dwarf parts.

Mendel’s Laws of Inheritance

Ø Mendel postulated three laws based on his results from hybridization experiments in pea plants. They were:

(1). Law of Dominance

(2). Law of Segregation

(3). Law of Independent Assortment

Ø These laws were now known as Mendelian Laws of Inheritance.

Ø Among these three laws, the first two (Law of Dominance and Law of Segregation) were based on his results of monohybrid cross.

(1). Law of Dominance

This is the first law of Mendelian inheritance.

تعريف : When two homozygous individuals with one or more sets of contrasting characters are crossed, the character that appears in the F1 is the DOMINANT character and those do not appear in the F1 is the RECESSIVE character.

Ø In Mendel’s monohybrid cross, tall (represented by ‘تي’) is dominant and Dwarf (represented by ‘ر’) is recessive characters.

Ø The law of dominance explains the reason for the nonappearance of recessive character in the F1 generation.

Ø In the F1, the genotype of the progeny will be ‘Tt’. Since ‘تي’ is dominant over ‘ر’, the recessive condition is suppressed and the dominant condition is expressed.

(2). Law of Segregation

Ø This is the second law of Mendelian inheritance.

Ø Law of segregation is also called as Law of Purity of Gametes.

تعريف : When a pair of contrasting allele is brought together in a hybrid, the two members of the allelic pair remain together without any mixing and when gametes are formed from the hybrid, the two separate and segregate out from each other and moves to different gametes.

Ø Pure tall plants (TT) will produce gametes only with ‘T’ allele.

Ø Similarly, pure dwarf plants (tt) will produce only gametes with ‘t’ allele.

Ø The hybrid tall (Tt) will produce two types of gametes, 50% will be with ‘تي’ and the rest 50% will be with ‘t’ allele.

Ø The gametes are always pure for its tallness or dwarfness. هذا يسمي purity of gametes.

Key questions:

1. Mendel’s Monohybrid cross.
2. Explain the inheritance of plant height in Pea plants.
3. Define law of dominance.
4. Define law of segregation.
5. Why the law of segregation is known as law of purity of gametes.
6. Write an essay on Mendelian laws on inheritance with examples.


Mendel Study on Genetics | Mendelian Inheritance

In this article we will discuss about :- 1. Introduction to Gregor Johann Mendel 2. Mendel’s Experimental Material & Chosen Characters 3. Monohybrid Cross 4. Di-Hybrid Cross 5. Tri-hybrid and Poly-Hybrid Cross 6. Chromosomal Basis.

  1. Introduction to Gregor Johann Mendel
  2. Mendel’s Experimental Material & Chosen Characters
  3. Mendel’s Assumption on Monohybrid Cross
  4. Mendel’s Assumption on Di-Hybrid Cross
  5. Mendel’s Assumption on Tri-Hybrid and Poly-Hybrid Cross
  6. Chromosomal Basis of Mendel’s Laws

1. Introduction to Gregor Johann Mendel:

Gregor Johann Mendel (Fig. 6.1), known as father of Genetics was born in a farmer family near Brunn in Austria in 1822. He graduated in Philosophy in 1840 and became a priest in St. Augustinian Monastery in 1847. Later he went to University of Vienna for studying natural science.

After return, he was engaged in school teaching. He started his experiment with garden pea, and in 1865, presented a paper entitled “Experiments in plant hybridization” before the Natural History Society of Brunn. He died in 1884.

The implication of his work, which forms the basis of genetics, was realized in 1900 when Derives in Holland, Correns in Germany and Tschermak in Austria, working independently, obtained similar findings.

2. Mendel’s Experimental Material & Chosen Characters:

Mendel took garden pea (Pisum sativum) as his experimental material due to certain suitable reasons:

3. Convenience in handling

4. Existence of detectable variations

6. Short life cycle (annual)

7. Large number of offspring’s

9. True-breeding lines available

10. Fertile hybrids are produced.

Mendel selected seven pairs of characters for his experiments (Fig. 6.2):

1. Seed shape – smooth and wrinkled

2. Seed colour – yellow and green

3. Flower colour – violet-red and white

4. Pod shape – inflated and constricted

5. Pod colour – green and yellow

6. Flower position – axial and terminal

7. Stem height – tall and dwarf.

3. Mendel’s Assumption on Monohybrid Cross:

A cross between two parents differing in one trait/character or in which only one trait is con­sidered is called monohybrid cross. Mendel raised separately two varieties of garden peas, tall and dwarf. When the flowers of the tall variety were allowed to be fertilized with their own pollen, the offspring’s were all tall the dwarf variety on self-fertilization produced only dwarfs.

He crossed these two varieties of garden peas. From the cross between the tall and dwarf parental (P) generation plants, the offspring’s in the first generation (F1-First filial generation, Latin word filial meaning progeny) were all tall.

There was no dwarf plant in the F1 توليد. When these F1 tall plants were fertilized by their own pollen (selfed), the offspring’s of second generation (F2) were both tall and dwarf. About three-fourths of the plants were tall and one- fourth were dwarfs.

This showed him that the character of dwarfness which disappeared in F1, reappeared in F2. Mendel planted the F2 seeds to raise F3 progeny. About one-third of the tall F2 plants produced only tall progeny, whereas two- third produced both tall and dwarf plants. The dwarf F2 plants produced all dwarfs. Mendel carried out monohybrid experi­ments with other chosen characters and got the similar results.

1. Soil and moisture conditions might have an effect on growth of the plants, but heredity was the main limiting factor under the con­ditions of his experiments.

2. Since the results from reciprocal crosses were identical (♀Tall x ♂ Dwarf = ♀ Dwarf x ♂Tall), both male and female parents make equal contribution to the development of characters in the progeny.

3. Each character (phenotype) of an organism is controlled by a specific factor (presently known as gene) each factor has two alter­native forms called alleles or allelomorphs.

4. Of the two alleles for a trait, one is dominant and the other is recessive. The parental cha­racter which is expressed in F1 is the domi­nant character controlled by dominant allele and the character of the other parent, which is not expressed, is referred to as recessive, controlled by recessive allele.

5. Each somatic cell of the organism has two doses of each factor (genotype), either simi­lar alleles (homozygous, pure) or dissimilar alleles (heterozygous, hybrid). The organism gets these factors from its parents, one from each.

6. Two different alleles for a trait do not mix or modify during their stay together. Each of these factors transmitted to the progeny as a discrete, unchanged unit through gametes. Gametes contain only one dose of each factor.

7. The two alleles of a character separate from each other and transmitted to two different gametes. A random union between the male and female gametes occurs.

Explanation of Monohybrid Cross:

On the basis of above assumptions, Mendel explained the result of monohybrid cross. The tall and dwarf plants of P generation were both pure breeding and genotypically homozygous-TT and tt respectively. The gametes produced by the tall parent carry only T allele and dwarf parent carry only t allele.

Therefore, after fertilization, the zygote must have the genotype Tt and F1 plant will be phenotypically tall because of domi­nance of T allele. As the t allele is recessive, expression of dwarf character will not occur.

When the F, tall (Tt) plants were selfed, separa­tion of the alleles T and t occurred during the for­mation of gametes. Half of the gametes will carry T allele and half t allele in both male and female organs. Two types of male gametes are free to unite with two types of female gametes. Therefore, both tall and dwarf phenotypes will appear-in F2.

As the male gamete and female gamete, both with t allele, unite to produce the genotype tt, the reappearance of dwarf plant will occur in F2 توليد. Thus the F2 plants pro­duced will be of three types of genotypes-TT,. Tt and tt in the ratio 1:2:1. Both TT and Tt plants will be tall and tt plants will be dwarf in the ratio 3:1 (Fig. 6.3). On selfing of F2 plants – TT tall plants will breed true, Tt tall plants will segregate in the ratio 3:1 and tt plants will also breed true.

Mendel’s Conclusion: Law of Segregation:

Mendel formulated his first law, the law of segre­gation, from the conclusion drawn out of his monohybrid experiments.

The law of Segregation States:

The alleles for each character existing in pairs in an organism do never blend, they segregate from each other and pass into different gametes in their original form. Thus each gamete contains only one allele for each character. A F1 mono- hybrid will thus produce two different types of gametes in equal frequencies. The law of segrega­tion is thus also called as law of purity of gametes.

4. Mendel’s Assumption on Di-Hybrid Cross:

A cross between two parents differing in two traits or in which only two traits are considered called di-hybrid cross. Mendel raised separately two pure varieties of garden peas, one with yellow cotyledon, round seed and another with green cotyledon, wrinkled seed. From the cross between these two parental (P) generation plants, the offspring’s in the F1 generation were all with yellow cotyledon and round seed.

When these F1 plants were self-fertilized, the offspring’s of F2 generation were of four types in the ratio 9:3:3:1 –

(a) Yellow coty­ledon, round seed

(b) Yellow cotyledon, wrinkled seed

(c) Green cotyledon, round seed and

(d) Green cotyledon, wrinkled seed.

The offspring’s showed that two pairs of contrasting characters combined in every possible way.

Mendel carried out di-hybrid experiments with all the chosen characters in different com­binations and got the similar results.

Explanation of Di-hybrid Cross: Mendel explained the di-hybrid cross as follows:

1. As the parental plants were pure, so their genotypes will be homozygous – YYRR and yyrr producing YR and yr gametes respec­tively.

2. The F1 di-hybrid will be heterozygous for both the traits (YyRr).

3. As all the F1 plants were with yellow coty­ledon and round seed, so allele Y for yellow cotyledon is dominant over allele y for green cotyledon and allele R for round seed is dominant over allele r for wrinkled seed.

4. The appearance of all the four possible phe­notypic combinations in F1 in the ratio 9:3: 3 :1 is possible if the two pairs of characters are believed to behave independent of each other. Each pair of contrasting characters bear no permanent association with particu­lar other character.

5. If the F1 plant (YyRr) produces only parental gametes (YR, yr), then in F2 only two types of phenotypes (parental) are expected. But the appearance of four types of phenotypes in F2 (two parental and two new types) confirms the production of four types of gametes (YR, Yr, yR, yr) in equal frequency.

The appea­rance of two new types of phenotypic com­binations – yellow cotyledon, wrinkled seed and green cotyledon, round seed in addition to parental phenotypic combinations requires the production of Yr and yR gametes in addition to YR, yr gametes by F2 النباتات.

6. Thus the allele Y may be associated with the allele R as well as r in equal frequency, giv­ing rise to YR and Yr gametes respectively. Similarly, the allele y may be associated with the allele R as well as r in equal fre­quency giving rise to yR and yr gametes respectively. Thus four types of gametes viz.’, YR, Yr, yR and yr will be produced in the ratio 1 : 1 : 1 : 1.

7. These four types of gametes (both male and female) will unite in sixteen possible combi­nations to produce nine types of genotypes in the ratio 1 : 2 : 1 : 2 : 4 : 2 : 1 : 2 : 1 and four types of phenotypes in the ratio 9:3: 3 : 1 (Fig. 6.4).

8. The similar ratios will result even if the characters are present in different parental combinations: yellow cotyledon, wrinkled seed X green cotyledon, round seed. This further proves that the inheritance of indi­vidual character is independent of the other characteristics.

Mendel was fortunate in selecting his experi­mental material. It is self-fertilizing species but fertile hybrids can be produced and all the seven characters chosen by him showed independent assortment without any linkage.

Law of Independent Assortment:

Mendel formulated his second law from the conclusions drawn out of his di-hybrid experiments.

The law of Independent Assortment states:

When the two parents differ from each other in two or more pairs of contrasting char­acters or factors, then the assortment of alleles of one character is independent of assortment of alleles of other characters. Each member of an allelic pair may combine randomly with either of another pair during the formation of gametes.

5. Mendel’s Assumption on Tri-hybrid and Poly-Hybrid Cross:

In tri-hybrid cross, three pairs of characters are involved, such as round and wrinkled seed yellow and green cotyledon gray-brown and white seed coat. يقع طراز F1 hybrid presents with three dominant and three recessive genes and thus will be heterozygous.

The gametes will be eight different types both on female and male sides and the progeny would show 64 (8 x 8) combinations, in the phenotypic ratio of 27: 9: 9: 3: 9: 3: 3: 1 (Fig. 6.5).

A cross between two organisms differing in more than three pairs of contrasting characters is called poly-hybrid cross. In case of genes increasing beyond three, the numbers of possible phenotypes and genotypes show expo­nential increase. In such cases, the rules of probability are to be applied.

Probability implies the likelihood of the occurrence of event. The probability of simultaneous occur­rence of two or more independent events is summation of the probability of their occur­rence as independent events. The types of gametes of F1 and kinds of genotypes, pheno­types in F2 and their ratios may be predicted in poly-hybrid cross according to the Table 6.1.

Back Cross & Test Cross:

Crossing of F1 organism with either of the parents is called back cross (Fig. 6.6). When an organism is crossed with other organism having recessive phenotypic trait (recessive homozygous genotype) is called test cross. This is called test cross because it helps to test the genotype of an organism. In monohybrid cross, tall pea plant of F2 may be homozygous (TT) or heterozygous (Tt). Test cross results confirm it (Fig. 6.7).

In monohybrid test cross, the ratio is 1:1. In di-hybrid test cross, the expected ratio is (1 : 1) (1 : 1) = 1 : 1 : 1 : 1 (Fig. 6.8).

Terms Related to Mendelian Genetics:

Alleles: Each trait of an organism is con­trolled by a specific factor (presently known as gene) each factor has two alternative forms called alleles. T and t are the alleles for height of pea plant.

Allelic constitution for a particular trait or character is called geno­type expressed character (outward physical manifestation) is called phenotype e.g., TT is the genotype for the phenotype tall of pea plant.

Dominant Allele & Recessive Allele:

Of the two alleles of a trait in a hybrid, which expresses its phenotype is called dominant allele and whose phenotypic expression is suppressed called recessive allele. In tall hybrid (Tt) pea plant T allele is dominant and t allele, is recessive.

Homozygous & Heterozygous:

When the two alleles for a trait are of one type is called homozygous genotype when the two alleles are of different kinds is called heterozygous geno­type e.g., TT or tt are homozygous genotypes and Tt is a heterozygous genotype for height of pea plant.

When an organism breeds true (on selfing the phenotype remains unchanged) is called pure but when the orga­nism on selfing produces new phenotype in addition to parental phenotype is called hybrid e.g., in pea plant tall with homozygous TT geno­type is pure while tall with heterozygous Tt geno­type is hybrid.

Monohybrid & Di-hybrid Cross:

A cross between two parents differing in one trait/ character or in which only one trait is consi­dered, is called monohybrid cross, e.g., Tall (TT) pea plant when crossed with dwarf (tt) plant. A cross between two parents differing in two traits/ characters or in which only two traits are considered is called di-hybrid cross e.g., yellow round (YYRR) pea plant when crossed with green wrinkled (yyrr) plant.

Fertilization within a plant or the cross between the same genotypes is called selfing, e.g. Tall (Tt) x Tall (Tt). When the fertilization occurs between the plants differing in one or more trait(s) or the cross between the different genotypes is called crossing, e.g.. Tall (TT) X Dwarf (tt).

It is the probability diagram illustrating the possible offspring of a mating.

Definition of alleles and determina­tion of dominance.

Determination of alleles present in all different types of gametes.

Construction of the square.

Recombination of alleles into each small square.

Determination of genotype and phenotype ratios in the next gene­ration.

Labelling of generations P, F1، F2, etc.

Parental Generations (P1 و ص2)

Second Filial Generation F2 = F1 x F1

6. Chromosomal Basis of Mendel’s Laws:

Sutton and Boveri (1902-1904) formulated Chromosome Theory of Mendelian inheritance in which they showed clearly that, the chromo­somes exhibit a behaviour during meiosis and fertilization which is exactly parallel to the behaviour of Mendelian factors in segregation and recombination (Table 6.2 and Fig. 6.9).

In view of the existence of a complete parallelism between the behaviour of Mendelian factors and the behaviour of chromosomes in cell division, it is confirmed that Mendelian factors are located on chromosomes and chromo­somes are the bearer of hereditary factors (Figs. 6.10, 6.11).


Monohybrid Cross: F2 generation

Should the F1 generation be allowed to self-pollinate, the potential allele combinations will be different in the next generation (F2 generation). يقع طراز F2 generation would have genotypes of (GG, Gg, and gg) and a genotypic ratio of 1:2:1. One-fourth of the F2 generation would be homozygous dominant (GG), one-half would be heterozygous (Gg), and one-fourth would be homozygous recessive (gg). The phenotypic ratio would be 3:1, with three-fourths having green pod color (GG and Gg) and one-fourth having yellow pod color (gg).

F2 Generation


Mendel’s laws, monohybrid and dihybrid crosses

Mendel’s Laws, Monohybrid and dihybrid crosses. Mrs. Stewart Honors Biology. Bell work. Describe the relationship between genotype and phenotype. Standards. CLE 3210.4.1Investigate how genetic information is encoded in nucleic acids. - PowerPoint PPT Presentation

Mendels Laws, Monohybrid and dihybrid crossesMrs. StewartHonors BiologyBell workDescribe the relationship between genotype and phenotypeStandardsCLE 3210.4.1Investigate how genetic information is encoded in nucleic acids.

CLE 3210.4.3 Predict the outcome of monohybrid and dihybrid crosses.

objectivesAnalyze the law of segregationCreate a punnett square using the genotypes of parentsPredict the outcome and probability of monohybrid crosses

Review: What is Heredity?Why do children look like their parents?Why do brothers and sisters resemble each other?

We inherit traits from our parents

Heredity = the passing of genetic traits from parents to offspring

6Traits and genesGenes carry the instructions that define our traitsGenes = segments of the DNA sequence that code for a particular traitTraits = genetically determined variations of characteristics (qualities)Example: natural hair color, eye color, skin tone, etc.

The environment we live in can also help define our traitsExample: a persons genes may code for a certain hair color, but exposure to dyes, chemicals, sunlight, etc can change that colorCharacteristic = can be altered by the environmentNumber of limbs (an accident causes loss of leg), plastic surgery to change original nose shape, etc. 7DogsTell your CAT how to differentiate between a characteristic and a trait

Number of limbs (an accident causes loss of leg), plastic surgery to change original nose shape, etc. 8How do we inherit traits from our parents?Remember Meiosis?

Chromosomes carry the genes (alleles). Chromosomes duplicate and homologous pairs line up and make tetrads. One may carry a dominant allele and the other may carry a recessive allele. In meiosis I, the homologous pairs (tetrads) separate. In Meiosis II, the sister chromatids (duplicates) separate. Giving each of the 4 gametes an allele. Whichever gamete fertilizes is the allele baby will receive. 9How do we inherit traits from our parents?

Human body cells (somatic cells) have 2 complete sets of 23 chromosomes 2 x 23 = 46 chromosomesOne set of 23 comes from sperm (Dad)One set of 23 comes from egg (Mom)Each parent contributes one complete set to the child, giving the child a mix of genesFertilizationFertilization one sperm fuses with an egg to form a zygoteThe zygote now has 2 sets of 23 chromosomes (46 total)This cell will begin dividing and will ultimately become a child.

ZygotecatsTell your DOG how we inherit traits from our parents

12Parents contribute one of each chromosome pair to the childOn a karyotype, there are 2 chromosomes at each site.These represents the 2 chromosomes received from the parents. One from mom, one from dad.During meiosis, these will separate into different gametes (sex cells).

Mendel proposed two lawsThese laws explain how the homologous chromosome pairs for each parent will separate into the gametes during meiosis.

Law of Independent AssortmentLaw of segregationHomologous chromosomes separate during the formation of gametes

DogsExplain the law of segregation to your CAT

Law of Independent AssortmentAllele pairs separate independently during gamete formation -which means that the transmission of traits to offspring are independent to one another.

CatsExplain the law of independent assortment to your DOG

SiblingsSince parents contribute chromosomes randomly, every child inherits a unique combination of traits.Some may resemble mom some may resemble dad others will be completely uniqueThey may be resemble each other or be totally different.

Think pair shareCats and DogsHow can we predict the inheritance of traits?

Punnett SquaresPunnett Squares?Punnett Squares use genotypes to predict inheritancePunnett Squares show the law of segregation in action

MomDadWhat do the letters on the outside of the punnett square represent?

What do each of the squares inside the punnett square represent?

Does it matter which side you put the parents genotype on?

No, the results are the same.Monohybrid CrossMonohybrid = a cross between two organisms that predicts the inheritance pattern/probability of only one characteristic at a timePractice Togetherfur color B = brown fur b = white furWhich trait is dominant?Cross a homozygous dominant with a heterozygous dominantWhat are the genotypes of the parents?What percentage of the offspring will have white fur?

BB and BbBbBBBBBBBbBb0Check for understandingA one-eyed purple people eater is crossed with a two-eyed purple people eater. All of their offspring have two eyes. Which trait is dominant?Use the letter E or e to represent the alleles (variations) for this gene. What is the genotype of the offspring if you cross a purebred one-eyed purple people eater with a homozygous two-eyed purple people eater?What generation are the offspring of this cross part of?If you crossed the offspring with each other, how many of the resulting offspring would have two eyes?Two-eyedEeF 13 out of 4 or 75 %

RatiosRatio how much of one thing there is in comparison to another

Genotypic ratio = ratio of possible genotypes in offspring of a cross

Phenotypic ratio = ration of possible phenotypes in offspring of a cross

Known ShortcutsHomozygous dominant crossed with a homozygous recessive100% of offspring will be heterozygous4:0 ratio of heterozygous to other genotypes100% of offspring will show dominant trait4:0 ratio of dominant to recessiveExample: Cross a BB x bb B = black fur b = white fur

BHeterozygous x heterozygousComplete this cross - Bb x Bb

Genotypic ratio:BB : Bb: bb = 1:2:1 Always!

Phenotypic ratio:Dominant trait shown: Recessive Trait shown = 3:1 Always!

b BbBbBbBBbbTest CrossGuinea Pig Fur ColorB = Black fur b = White fur

What are the possible genotypes for a Guinea Pig with black fur?

How can we determine which genotype is correct?

Test Cross = cross an individual that expresses the dominant trait with a homozygous recessive individual to determine the genotypeTest CrossIf a black guinea pig is crossed with a homozgous recessive white guinea pig and even one of the offspring is white, what is the only possible genotype for the black guinea pig?

bThree types of dominant relationships for allelesComplete dominance

CodominanceComplete DominanceStandard dominant vs recessive relationship

Incomplete dominanceOne is not completely dominant over the otherInstead, heterozygotes will have a blending of the dominant and recessive traits

CodominanceBoth alleles for a gene are expressed in the heterozygotes simultaneouslyNeither allele is dominant or recessive, nor do they blend together

Dihybrid CrossesA cross in which TWO characteristics are tracked

Use f.o.i.l. method to determine gametes

F pair the first two alleles of each characteristicO pair the outer two allelesI pair the inner two allelesL Pair the last two alleles for each characteristic

You do the next one on your worksheet

Heterozygous x heterozygousWhat are the gamete combinations for each guinea pig?Offspring Shortcut:9:3:3:1 phenotypic ratio Always!

9 Two dominant traits3 One dominant one recessive trait3 The other dominant and recessive combo1 both recessive traits


4.2.1: Monohybrid Crosses and Segregation - Biology


Mendel's explanation of the monohybrid cross:
The Laws of Dominance & Segregation

Mendel hypothesized that seed colour and other phenotypic traits are controlled by alternative forms of an inherited " element " (which we now call a gene ) in the parental plants. Mendel started with two true-breeding lines of plants in the ص (Parental) generation, with either أصفر أو لون أخضر seed coats. Each plant receives one factor (now called an allele ) from each parent. The yellow plants have two copies of the " yellow " factor ( Y ) and the green plants two copies of the " green " factor ( y ). Their offspring (the first filial or F1 generation of plants) receive one ص or one y factor from either parent, and are thus uniformly ص . Since these ص plants are yellow like the YY parent, the Y factor can be said to dominate the y facto r in determining the appearance of the seeds. That is, the متغاير الزيجوت ص combination resembles the homozygous YY combination, rather than the homozygous س ص combination . Classically, ص "masks" ذ.

In gamete formation, the factors segregate (separate), so that each gamete carries only one or the other. One-half (1/2) of the female gametes are Y , 1/2 are y , and the same is true for the male gametes.

The probability of two independent events occurring together is the product of their independent occurrence (the " and " rule). Then, when two F1 ص plants are crossed, the probability that any second-generation F2 plant will receive a Y from the female and a Y from the male is (1/2) x (1/2) = 1/4, and the probability of a y from both parents is also (1/2) x (1/2) = 1/4.

The probability of two alternative events occurring together is the sum of their separate occurrence (the " or " rule). Then, there are two ways of obtaining a Yy plant: either Y from the female parent and y from the male parent , or y from the female and Y from the male: (1/2) x (1/2) + (1/2) x (1/2) = 1/2

Finally, the probability of a plant being either YY or Yy is 1/4 + 1/2 = 3/4, and the probability of yy remains 1/4. The expected ratio of yellow (" Y- ") to green (" yy ") plants is 3/4 : 1/4 or 3:1 , as observed.

Mendel showed that these results and ratios were obtained for seven separate traits in peas, including seed colour and shape, pod shape, and plant form.


شاهد الفيديو: التمييز العنصري في امريكا (شهر نوفمبر 2021).