Lo que le permite instalar una parrilla pennet. Algunas pautas generales para resolver problemas en genética
Objeto del trabajo: desarrollo de habilidades para utilizar la red de Pennett, para determinar el tipo de gametos y genotipos de la descendencia.
Equipo: tarjetas con asignaciones para los estudiantes, colecciones de problemas en genética para los estudiantes.
Progreso
Un ejercicio sobre el uso de la cuadrícula de Punnett para denotar tipos y genotipos de gametos.
El enrejado de Punnett parece una tabla bidimensional, donde los gametos de un padre están escritos en la parte superior y los gametos del segundo padre están escritos verticalmente en la parte izquierda. Y en las celdas de la tabla en la intersección de filas y columnas, los genotipos de la descendencia se registran en forma de combinaciones de estos gametos. Por lo tanto, resulta muy fácil determinar las probabilidades para cada genotipo en un cruce dado.
Resolución de problemas de cruces monohíbridos.
Para soluciones de este tipo problemas, utilice el siguiente algoritmo de solución:
1. Lea atentamente el enunciado del problema, piense en cada palabra.
2. Anote brevemente la tarea. No olvide poner los símbolos correspondientes.
3. Escriba el esquema de cruce. Recuerde que la solución al problema depende de la entrada correcta.
4. De acuerdo con el esquema de cruce, uno puede responder inmediatamente a la pregunta del problema, conociendo la primera y segunda leyes de Mendel. Hazlo. Si esto no es posible, cruza.
5. Si llega a una conclusión basada en las leyes de Mendel, definitivamente debe verificar su reclamo. Híbrido.
Problema 1. En el tomate, la piel suave de la fruta domina sobre la piel pubescente. La forma homocigota con frutos lisos se cruza con una planta con frutos pubescentes. En F1 recibió 54 plantas, en F2 - 736. Algunas preguntas: ¿Cuántos tipos de gametos puede formar una planta con frutos pubescentes? ¿Cuántas plantas F1 pueden ser homocigotas? ¿Cuántas plantas F2 pueden tener frutos suaves? ¿Cuántas plantas F2 pueden tener frutos pubescentes? ¿Cuántos genotipos diferentes puede formar F2?
A - piel suave de la fruta, a - piel pubescente de la fruta
Solución: 1. Escriba el esquema de cruce. El problema dice que una planta homocigótica se cruza con semillas lisas, lo que significa que su genotipo es AA, para una planta pubescente - aa.
3. Realizamos el análisis de cruce. La división ocurrió en F2: por genotipo - 1 (AA): 2 (Aa): 1 (aa); por fenotipo 3 (plantas con semillas amarillas): 1 (plantas con semillas verdes).
4. Respondemos a las preguntas del problema.
1) Las plantas con frutos pubescentes dan un tipo de gametos, ya que su genotipo es homocigoto para un rasgo recesivo.
2) Todas las plantas F1 son heterocigotas. Por lo tanto, el número de plantas homocigotas con frutos pubescentes en F1 es 0.
3) F2 tiene 736 plantas. Las plantas con frutos lisos tienen genotipos AA y Aa. Constituyen 3/4 del número total de plantas - 736: 4 * 3 = 552.
4) ¿Se componen las plantas con frutos pubescentes? del número total en F2, es decir 736: 4 = 184.
5) En F2, se produjo una escisión de genotipo en una proporción de 1: 2: 1, es decir F2 tiene 3 genotipos diferentes.
Respuestas: 1) 1; veinte; 3) 552; 4) 184; 5) 3.
Problema 2. El color negro de las cerdas de los cerdos predomina sobre el rojo. ¿Qué descendencia debería esperarse del cruce de un cerdo negro con el genotipo FF y un jabalí negro con el genotipo Ff?
F - color de cerdas negras, f - color de cerdas rojas.
Respuesta: todas las crías tienen cerdas negras.
Tarea 3. La audición normal en humanos se debe a gen dominante S, y la sordera hereditaria está determinada por los genes recesivos s. Del matrimonio de una mujer sorda con un hombre normal, nació un niño sordo. Determinar los genotipos de los padres.
S - audición normal, s - sordera hereditaria.
P sordo x norma
El niño mostró un rasgo recesivo, lo que significa su genotipo ss. En el genotipo del niño, un alelo proviene del organismo materno y el segundo del paterno. La madre, con condición, mostró un rasgo recesivo. Por lo tanto, su genotipo ss. El padre tiene una audición normal, lo que significa que un alelo es dominante y el otro es recesivo, lo que le pasó al niño. Si el padre era homocigoto para este rasgo, entonces el niño nació con audición normal, pero heterocigoto (portador del gen de la sordera).
Respuesta: genotipos de padres ss y Ss.
Problema 4. Al cruzar un toro sin cuernos de la raza Ayshir con vacas con cuernos en F1, se recibieron 18 terneros (todos sin cuernos), en F2 - los 95 terneros. ¿Cuántos terneros sin cuernos hay en F2?
Signo: presencia de cuernos. D - sin cuernos, d - cuernos.
95 3/4 = 71,5 = 72 terneros sin cuernos
Respuesta: 72 terneros sin cuernos en F2.
3. Resolución de problemas de cruces dihíbridos.
Para resolver con éxito los problemas del cruce dihíbrido, debe poder:
a) registrar los genotipos de los padres. Recuerde, están escritos en cuatro letras: dos pares de alelos (dos pares de rasgos).
b) escribe los gametos que forma el padre. Recuerde, los gametos se escriben con dos letras: un alelo (gen) de cada par de rasgos.
Por ejemplo, AABB; AaBB; aaBB; AaBv
Gametos AB AB aV aV AB aV Av av
1. Lea atentamente el estado del problema (quizás incluso varias veces), descubra todos los puntos que le causan dudas.
2. Designe pares de genes con ciertas letras (puede tomar cualquier letra del alfabeto latino).
3. Escriba brevemente el enunciado del problema.
4. Escriba el esquema de cruce.
5. Si ambos individuos cruzados forman más de un tipo de gameto, haga una red de Pönnett o resuelva el problema algebraicamente.
6. Registre los resultados del cruce.
Da una respuesta a la pregunta planteada en el problema. Si es necesario, analice los resultados obtenidos.
Problema 1. "Los gemelos fraternos nacieron en la familia de padres diestros de ojos marrones, uno de los cuales es zurdo de ojos marrones y el otro diestro de ojos azules. ¿Cuál es la probabilidad de tener el próximo hijo similar? ¿a tus padres?"
El nacimiento de un niño de ojos azules en padres de ojos marrones indica la recesión del color azul de los ojos, respectivamente, el nacimiento de un niño zurdo en padres diestros indica la recesión de un mejor control de la mano izquierda en comparación A la derecha. Introduzcamos las designaciones de los alelos: A - ojos marrones, a - ojos azules, B - diestros, b - zurdos. Definamos los genotipos de padres e hijos:
P AaBv x AaBv
F1 A_bv, aaB_
A_bv es un radical fenotípico que muestra que un niño determinado es zurdo con Ojos cafés... El genotipo de este niño puede ser: Aavv, Aavv. Si buscamos la respuesta al problema, entonces necesitamos un radical fenotípico, A_B_, un niño diestro de ojos marrones.
Se subrayan 9 variantes de descendientes que nos interesan.
Respuesta. Total posibles opciones 16, por lo que la probabilidad de tener un hijo similar a sus padres es del 56,25%.
Problema 2. Una mujer con ojos marrones y cabello rojo se casó con un hombre sin cabello rojo y ojos azules. Se sabe que el padre de la mujer tenía ojos marrones, y los azules de la madre, ambos tenían el pelo rojo. El padre del hombre no tenía cabello rojo ni ojos azules, la madre tenía ojos marrones y cabello rojo. ¿Cuáles son los genotipos de todas estas personas? ¿Cuáles podrían ser los ojos y el cabello de los hijos de estos cónyuges?
El gen alélico responsable de la manifestación de los ojos marrones se denominará A (todos saben que los ojos marrones dominan sobre el azul), y el gen alélico de los ojos azules, respectivamente, será a. La letra del alfabeto debe ser la misma, ya que este es un signo: el color de los ojos. El gen alélico del cabello no rojo (el color del cabello es el segundo rasgo en estudio) se denominará B, ya que domina el alelo responsable de la manifestación del color rojo del cabello: b. El genotipo de una mujer con ojos marrones y cabello rojo, podemos escribir al principio de manera incompleta, y así A-bb. Pero como se dice que su padre era de ojos marrones con cabello rojo, es decir, con el genotipo A-bb, y su madre era de ojos azules y también de cabello rojo (aabb), entonces el segundo alelo de una mujer con A solo podría ser a, es decir, ella, el genotipo será Aabb. El genotipo de un hombre de ojos azules con cabello no rojo se puede escribir primero de la siguiente manera: aaB-. Pero como su madre tenía el pelo rojo, es decir, bb, el segundo gen alélico de B en un hombre solo podía tener b. Por tanto, el genotipo masculino se escribirá aaBb. Genotipos de sus padres: padre - aaB-; madres - A-bb.
P ♀Aabb × ♂aaBb
Los hijos del matrimonio de los cónyuges analizados tendrán genotipos o fenotipos igualmente probables: ojos marrones no rojos, ojos marrones rojos, ojos azules no rojos, ojos azules rojos en una proporción de 1: 1: 1: 1 .
Problema 3: Un niño con el lóbulo de la oreja fusionado y el mentón liso nació de padres con el lóbulo de la oreja libre y una fosa triangular en el mentón. Identificar los genotipos de los padres, primer hijo, fenotipos y genotipos de otros posibles descendientes. Haz un esquema para resolver el problema. Los rasgos se heredan de forma independiente.
A - lóbulo de la oreja libre y - lóbulo de la oreja fusionado;
B - fosa triangular en el mentón, c - mentón liso.
Resultan 16 posibles genotipos con los que nacerían los niños. El genotipo del niño nacido - el indicado en la tarea será 1/16 o 6.25%, su genotipo (aavv), y el restante 9/16 o 56.25% - lóbulo libre y fosa triangular, 3/16 o 18.75% - lóbulo libre y mentón liso, 3/16 o 18,75% - lóbulo fusionado y mentón triangular.
4. Resolución de problemas de análisis de cruces.
Para resolver con éxito este tipo de problemas, es necesario recordar: el cruce de análisis es el cruce de un individuo de genotipo desconocido con un individuo homocigótico para alelos recesivos (rasgos).
Al resolver problemas, utilice el siguiente algoritmo de solución:
Lea la tarea con atención y etiquete los alelos (rasgos, genes, genotipos) con las letras adecuadas.
2. Escriba brevemente el enunciado del problema.
3. Haga una suposición sobre el genotipo del individuo desconocido usando las leyes de Mendel.
4. Confirme su suposición con el esquema de cruce.
5. Haga una conclusión basada en el resultado final del cruce.
Problema 1. "Un gallo con un peine rosa se cruza con dos gallinas que también tienen un peine rosa. El primero dio 14 pollos, todos con un peine rosa, y el segundo - 9 pollos, 7 de ellos con un peine rosa y 2 con un peine de hojas. La forma del peine es un rasgo autosómico monogénico. ¿Cuáles son los genotipos de los tres padres? "
Decisión. Antes de determinar los genotipos de los padres, es necesario averiguar la naturaleza de la herencia de la forma de la cresta en los pollos. Cuando se cruzó un gallo con una segunda gallina, aparecieron 2 pollos con un peine en forma de hoja. Esto es posible con heterocigosidad de los padres; por lo tanto, se puede suponer que la cresta rosada en los pollos domina sobre la cresta de la hoja. Así, los genotipos del gallo y el segundo pollo son Aa.
Cuando se cruzó el mismo gallo con el primer pollo, no se observó división, por lo tanto, el primer pollo fue homocigoto - AA.
Problema 2. El color negro de la piel de visón domina sobre el azul. ¿Cómo demostrar la raza pura de dos visones negros comprados en una granja de pieles?
A - color negro, a - color azul
Genotipo P-?
Solución: La coloración negra se puede encontrar tanto en individuos heterocigotos como homocigotos. Pero los individuos de raza pura son homocigotos y no se dividen en la descendencia. Para determinar el genotipo de un individuo con rasgos dominantes, se realiza un cruce de análisis: se cruzan con un individuo homocigoto para rasgos recesivos.
Si el individuo en estudio es homocigoto (de pura raza) (AA), entonces la descendencia de dicho cruce tendrá un color negro y el genotipo Aa:
Si el individuo estudiado es heterocigoto (Aa), entonces formará dos tipos de gametos y el 50% de la descendencia tendrá un color negro y genotipo Aa, y un 50% color azul y genotipo aa.
Tarea 3. Los padres tienen grupos sanguíneos I y II. ¿Qué tipos de sangre se deben esperar de la descendencia? Escribamos un esquema de cruce.
El grupo sanguíneo está controlado por un gen autosómico. El locus de este gen se designa con la letra I, y sus alelos se designan como A, B y 0. Además, los alelos A y B son dominantes y el alelo 0 es recesivo. Solo puede haber dos de cada tres alelos en un genotipo.
1 var. P♀ Yo (A) Yo (A) x ♂ Yo (0) Yo (0)
2 var. P♀ Yo (A) Yo (0) x Yo (0) Yo (0)
G I (A), I (0) y I (0)
F1 I (A) I (0) y I (0) I (0)
Al cruzar, si uno de los padres tiene el genotipo I (A) I (A), todos los niños tendrán solo el segundo grupo sanguíneo. Si uno de los padres tiene I (A) I (0), hay dos opciones posibles: I (A) I (A) - el segundo y I (0) I (0) - el primer grupo sanguíneo.
Problema 4. En los perros, el color del pelaje negro predomina sobre el marrón y el pelaje corto predomina sobre el largo. El cazador ha comprado un perro negro de pelo corto y quiere asegurarse de que no sea portador de alelos castaños y de pelo largo. ¿Qué hembra debe seleccionarse para el cruce con el fin de comprobar el genotipo del perro comprado?
Q - color de pelaje negro, q - color de pelaje marrón.
W - pelo corto, w - pelo largo.
P ♀ __ __ x ♂ Q_ W_
P ♀ -? F1 -?
Decisión. Para determinar el genotipo de un perro, es necesario cruzarlo con una hembra homocigota para alelos recesivos, es decir. realizar un cruce de análisis. Si aparecen cachorros de pelo largo y castaño en la descendencia, el genotipo del perro cruzado será heterocigoto para ambos pares de rasgos, o para uno de los pares de rasgos.
Р ♀ qq ww х ♂ QqWw
G qw QW Qw qW qw
Respuesta. Escisión fenotípica en F1:
P negro de pelo corto = 0,25; 25%;
P negro de pelo largo = 0,25; 25%;
P castaño de pelo corto = 0,25; 25%;
P castaño de pelo largo = 0,25; 25%.
Otra opción de cruce.
Р ♀ qq ww х ♂ QqWW
P castaño de pelo corto = 0,5; cincuenta%.
Esta división de rasgos en los cachorros confirma que el perro emparejado era heterocigoto para el color del pelaje.
La tercera opción de cruce.
Р ♀ qq ww х ♂ QQWw
Respuesta: División por fenotipo en F1:
P negro de pelo corto = 0,5; cincuenta%;
P negro de pelo largo = 0,5; cincuenta%.
Este cruce confirma que el perro que se estaba cruzando era heterocigoto para la longitud del pelaje.
Es bien sabido que la rejilla de Punnett se usa ampliamente para resolver problemas genéticos en la genética mendeliana. La capacidad de dibujar correctamente una celosía de Pennett será útil para escolares y estudiantes en lecciones de biología. Pero los genetistas profesionales también utilizan estas habilidades en su trabajo. ¿Qué es una celosía Punnet?
El Pennett Lattice es un método gráfico propuesto por el genetista británico Reginald Pennett en 1906, que demuestra gráficamente todas las combinaciones posibles de diferentes tipos de gametos en cruces específicos o en experimentos de reproducción (cada gameto es una combinación de un alelo materno y uno paterno para cada uno, investigado en cruce, gen).
La cuadrícula de Punnett parece una tabla bidimensional, donde los gametos de un padre están escritos en la parte superior y los gametos del segundo padre están escritos verticalmente a la izquierda. Y en las celdas de la tabla en la intersección de filas y columnas, los genotipos de la descendencia se registran en forma de combinaciones de estos gametos. Por lo tanto, resulta muy fácil determinar las probabilidades para cada genotipo en un cruce en particular.
Recopilación de la celosía de Punnett en cruce monohíbrido
En el cruce monohíbrido, se investiga la herencia de un gen. En los cruces monohíbridos clásicos, cada gen tiene dos alelos. Por ejemplo, tomaremos organismos maternos y paternos con el mismo genotipo: "Gg". En genética, las letras mayúsculas se utilizan para denotar el alelo dominante y las minúsculas para el recesivo. Este genotipo solo puede producir dos tipos de gametos que contienen el alelo "G" o el alelo "g".
Nuestro enrejado de Pennett se verá así:
| GRAMO | gramo | |
| GRAMO | GG | Gg |
| gramo | Gg | gg |
Al resumir los mismos genotipos en la red de Pennett para nuestra descendencia, obtenemos la siguiente proporción de genotipos: 1 (25%) GG: 2 (50%) GG: 1 (25%) GG es la proporción de genotipos típica (1:02: 01) para un cruzamiento monohíbrido. El alelo dominante enmascara el alelo recesivo, lo que significa que los organismos con genotipos "GG" y "Gg" tienen el mismo fenotipo.
Por ejemplo, si el alelo "G" es amarillo y el alelo "g" es verde, entonces el genotipo "gg" será verde y los genotipos "GG" y "Gg" serán amarillos. Resumiendo los valores en la red, tendremos 3G- (fenotipo amarillo) y 1gg (fenotipo verde); esta es una proporción de fenotipo típica (3: 1) para cruces monohíbridos. Y las probabilidades correspondientes para la descendencia serían 75% G-: 25% gg.
Pennett Lattice y herencia mendeliana
En el primero, estos resultados se obtuvieron en los experimentos de Gregor Mendel con una planta: guisantes de jardín (Pisum sativum). Interpretando los resultados obtenidos, Mendel llegó a las siguientes conclusiones:
- Cada rasgo de un organismo determinado está controlado por un par de alelos.
- Si un organismo contiene dos alelos diferentes para un rasgo dado, entonces uno de ellos (dominante) puede manifestarse, suprimiendo por completo la manifestación del otro (recesivo).
- En la meiosis, cada par de alelos se divide (escinde) y cada gameto recibe uno de cada par de alelos (el principio de escisión).
Sin estas leyes básicas, no podremos resolver ninguna problema genético... Habiendo establecido la capacidad de predecir resultados para un par de rasgos alternativos, Mendel pasó a estudiar la herencia de dos pares de tales rasgos.
Recopilación de una celosía de Punnett en un cruce dihíbrido
Con cruces dihíbridos, se investiga la herencia de dos genes. Para los cruces dihíbridos, podemos componer una red de Pennett solo si los genes se heredan de forma independiente entre sí; esto significa que durante la formación de los gametos maternos y paternos, cualquier alelo de un par puede entrar en cada uno de ellos junto con cualquier otro del otro par. Este principio de distribución independiente fue descubierto por Mendel en experimentos con cruces dihíbridos y polihíbridos.
Tenemos dos genes: formas y colores. Para la forma: "R" es el alelo dominante que determina la forma suave y "w" es el alelo recesivo que da la forma arrugada de los guisantes. Para el color: "Y" es el alelo dominante que da coloración amarilla y "g" es el alelo recesivo que da coloración verde a los guisantes. Las plantas masculinas y femeninas tienen el mismo genotipo: "RwYg" (liso, amarillo).
Primero, necesitas determinar todas las combinaciones posibles de gametos, para esto también puedes usar la red de Pennett:
| R | w | |
| R | RR | Rw |
| w | Rw | ww |
Así, las plantas heterocigotas pueden producir cuatro tipos de gametos con todas las combinaciones posibles: RY, Rg, wY, wg. Ahora compongamos el enrejado de Pennett para genotipos:
| RY | Rg | wY | wg | |
| RY | RRYY | RRYg | RwYY | RwYg |
| Rg | RRYg | RRgg | RwYg | Rwgg |
| wY | RwYY | RwYg | wwYY | wwYg |
| wg | RwYg | Rwgg | wwYg | wwgg |
Resumiendo los mismos genotipos en la red de Pennett para nuestra descendencia, obtenemos la siguiente proporción y probabilidades de genotipos: 1 (6.25%) RRYY: 2 (12.5%) RwYY: 1 (6.25%) wwYY: 2 (12.5%) RRYg : 4 (25%) RwYg: 2 (12,5%) wwYg: 1 (6,25%) RRgg: 2 (12,5%) Rwgg: 1 (6,25%) wwgg. Y como los rasgos dominantes enmascaran los recesivos, la proporción y las probabilidades de los fenotipos obtenemos: 9 (56,25%) RY- (liso, amarillo): 3 (18,75%) R-gg (liso, verde): 3 (18,75%) wwY - (arrugado, amarillo): 1 (6.25%) wwgg (arrugado, verde). Esta relación de fenotipo de 9: 3: 3: 1 es típica para cruces dihíbridos.
Recopilación de la celosía de Punnett en cruzamiento trihíbrido.
Será más difícil crear una red de Pennett para el cruce entre dos plantas heterocigotas para tres genes. Para resolver este problema, podemos utilizar nuestro conocimiento de matemáticas. Para determinar todas las posibles combinaciones de gametos para el cruce trihíbrido, debemos recordar la solución de los polinomios.
- Compongamos un polinomio para este cruce: (A + a) X (B + b) X (C + c).
- Multiplica la expresión del primer corchete por la expresión del segundo; obtenemos: (AB + Ab + aB + ab) X (C + c).
- Ahora multiplicamos esta expresión por la expresión en el tercer paréntesis - obtenemos: ABC + ABc + AbC + Abc + aBC + aBc + abC + abc.
En consecuencia, pueden dar ocho tipos de gametos con todas las combinaciones posibles. Esta solución se puede ilustrar con Pennett Lattice:
| A | a | |
| B | AB | aB |
| B | Ab | ab |
| C | C | |
| AB | A B C | A B C |
| Ab | A B C | A B C |
| aB | a B C | a B C |
| ab | a B C | a B C |
Ahora compongamos la celosía de Punnett para genotipos (la tabla tendrá 64 celdas):
| A B C | a B C | A B C | a B C | A B C | a B C | A B C | a B C | |
| A B C | AABBCC | AaBBCC | AABbCC | AaBbCC | AABBCc | AaBBCc | AABbCc | AaBbCc |
| a B C | AaBBCC | aaBBCC | AaBbCC | aaBbCC | AaBBCc | aaBBCc | AaBbCc | aaBbCc |
| A B C | AABbCC | AaBbCC | AAbbCC | AabbCC | AABbCc | AaBbCc | AAbbCc | AabbCc |
| a B C | AaBbCC | aaBbCC | AabbCC | aabbCC | AaBbCc | aaBbCc | AabbCc | aabbCc |
| A B C | AABBCc | AaBBCc | AABbCc | AaBbCc | AABBcc | AaBBcc | AABbcc | AaBbcc |
| a B C | AaBBCc | aaBBCc | AaBbCc | aaBbCc | AaBBcc | aaBBcc | AaBbcc | aaBbcc |
| A B C | AABbCc | AaBbCc | AAbbCc | AabbCc | AABbcc | AaBbcc | AAbbcc | Aabbcc |
| a B C | AaBbCc | aaBbCc | AabbCc | aabbCc | AaBbcc | aaBbcc | Aabbcc | aabbcc |
Cruce monohíbrido
En este ejemplo, ambos organismos tienen el genotipo Bb. Pueden producir gametos que contengan el alelo B o b (el primero significa dominancia, el segundo significa recesión). La probabilidad de una descendencia con el genotipo BB es del 25%, Bb - 50%, bb - 25%.
| Materno | |||
|---|---|---|---|
| B | B | ||
| Paternal | B | cama y desayuno | Cama y desayuno |
| B | Cama y desayuno | cama y desayuno | |
Los fenotipos se obtienen en una combinación de 3: 1. Un ejemplo clásico es el color del pelaje de una rata: por ejemplo, B es negro, b es blanco. En este caso, el 75% de la descendencia tendrá el pelo negro (BB o Bb), mientras que solo el 25% tendrá el pelo blanco (bb).
Cruce dihíbrido
El siguiente ejemplo ilustra un cruce dihíbrido entre plantas de guisantes heterocigotas. A representa el alelo dominante por forma (guisante redondo), a es el alelo recesivo (guisante arrugado). B representa el alelo dominante para el color (guisantes amarillos), b representa el alelo recesivo (verde). Si cada planta tiene el genotipo AaBb, entonces, dado que los alelos son independientes en términos de forma y color, puede haber cuatro tipos de gametos para todas las combinaciones posibles: AB, Ab, aB y ab.
| AB | Ab | aB | ab | |
|---|---|---|---|---|
| AB | AABB | AABb | AaBB | AaBb |
| Ab | AABb | AAbb | AaBb | Aabb |
| aB | AaBB | AaBb | aaBB | aaBb |
| ab | AaBb | Aabb | aaBb | aabb |
Resultan 9 arvejas amarillas redondas, 3 arvejas verdes redondas, 3 amarillas arrugadas, 1 arveja verde arrugada. Los fenotipos en cruces dihíbridos se combinan en una proporción de 9: 3: 3: 1.
Explorador checo Gregor Mendel(1822-1884) se considera fundador de la genética, ya que fue el primero, incluso antes de que esta ciencia tomara forma, en formular las leyes básicas de la herencia. Muchos científicos antes de Mendel, incluido el destacado hibridizador alemán del siglo XVIII. I. Kelreiter, señaló que al cruzar plantas pertenecientes a diferentes variedades, se observa una gran variabilidad en la descendencia híbrida. Sin embargo, nadie pudo explicar la compleja división y, además, reducirla a fórmulas exactas debido a la falta de método científico análisis hibridológico.
Fue gracias al desarrollo del método hibridológico que Mendel logró evitar las dificultades que confundían a los investigadores anteriores. G. Mendel informó sobre los resultados de su trabajo en 1865 en una reunión de la Sociedad de Naturalistas en Brunna. El trabajo en sí, titulado "Experimentos sobre híbridos vegetales", se publicó más tarde en el "Trudy" de esta sociedad, pero no recibió una evaluación adecuada de los contemporáneos y permaneció olvidado durante 35 años.
Como monje, G. Mendel llevó a cabo sus experimentos clásicos sobre el cruce de diversas variedades de guisantes en el jardín del monasterio de Brunna. Seleccionó 22 variedades de guisantes que tenían claras diferencias alternativas en siete rasgos: semillas amarillas y verdes, lisas y arrugadas, flores rojas y blancas, plantas altas y bajas, etc. Una condición importante para el método hibridológico fue el uso obligatorio de padres puros como padres, es decir, formas que no se fraccionan según las características estudiadas.
Un papel importante en el éxito de la investigación de Mendel fue desempeñado por buena elección objeto. Siembra de guisantes - autopolinizador. Para obtener híbridos de la primera generación, Mendel castró las flores de la planta madre (quitó las anteras) y polinizó artificialmente los pistilos con el polen del progenitor masculino. Al obtener híbridos de la segunda generación, este procedimiento ya no era necesario: simplemente dejó que los híbridos F1 se autopolinizaran, lo que hizo que el experimento fuera menos laborioso. Las plantas de guisantes se propagaron exclusivamente sexualmente, por lo que ninguna desviación podría distorsionar los resultados del experimento. Y, finalmente, en los guisantes, Mendel encontró un número suficiente de pares de características brillantemente contrastantes (alternativas) y fácilmente distinguibles para el análisis.
Mendel inició su análisis desde el mismo tipo simple cruzamiento - monohíbrido, en el que los individuos parentales tienen diferencias en un par de rasgos. El primer patrón de herencia descubierto por Mendel fue que todos los híbridos de primera generación tenían el mismo fenotipo y heredaban el rasgo de uno de los padres. Mendel llamó a esta característica dominante. Un rasgo alternativo del otro padre, que no se manifestó en híbridos, se llamó recesivo. El patrón abierto fue nombrado I de la ley de Mendel, o la ley de uniformidad de los híbridos de la 1a generación... Durante el análisis de la segunda generación, se estableció un segundo patrón: la división de los híbridos en dos clases fenotípicas (con un rasgo dominante y con un rasgo recesivo) en ciertas proporciones numéricas. Al contar el número de individuos en cada clase fenotípica, Mendel descubrió que la división en un cruce monohíbrido corresponde a una fórmula de 3: 1 (para tres plantas con un rasgo dominante, una con un rasgo recesivo). Este patrón fue nombrado II ley de Mendel, o la ley de la escisión... Las regularidades abiertas se manifestaron en el análisis de los siete pares de signos, sobre cuya base el autor llegó a la conclusión sobre su universalidad. Con la autopolinización de híbridos F 2, Mendel obtuvo los siguientes resultados. Las plantas con flores blancas solo produjeron descendencia con flores blancas. Las plantas con flores rojas se comportaron de manera diferente. Solo un tercio de ellos dio descendencia uniforme con flores rojas. La descendencia del resto se dividió en una proporción de rojo y blanco en una proporción de 3: 1.
A continuación se muestra un diagrama de la herencia del color de las flores de guisante, que ilustra las leyes I y II de Mendel.
En un intento de explicar los fundamentos citológicos de las regularidades descubiertas, Mendel formuló la idea de inclinaciones hereditarias discretas contenidas en los gametos y que determinan el desarrollo de caracteres alternativos emparejados. Cada gameto tiene una inclinación hereditaria, es decir esta limpio". Después de la fecundación, el cigoto recibe dos inclinaciones hereditarias (una de la madre y otra del padre), que no se mezclan y posteriormente, durante la formación de los hibridomas de gametos, también caen en diferentes gametos. Esta hipótesis de Mendel se denomina regla de "pureza de gametos". La combinación de inclinaciones hereditarias en el cigoto determina qué rasgo poseerá el híbrido. El depósito que determina el desarrollo del rasgo dominante, Mendel denota con una letra mayúscula ( PERO) y recesivo en mayúsculas ( pero). Combinación Automóvil club británico y Automóvil club británico en el cigoto determina el desarrollo del rasgo dominante en el híbrido. Un rasgo recesivo aparece solo con una combinación Automóvil club británico.
En 1902 W. Betson propuso designar el fenómeno de los rasgos apareados con el término "alelomorfismo", y los rasgos mismos, respectivamente, "alelomórficos". Por su propia sugerencia, los organismos que contienen las mismas inclinaciones hereditarias comenzaron a llamarse homocigotos y los que contienen diferentes inclinaciones, heterocigotos. Más tarde, el término "alelomorfismo" fue reemplazado por más término corto El "alelismo" (Johansen, 1926) y las inclinaciones hereditarias (genes) responsables del desarrollo de rasgos alternativos se denominaron "alélicos".
El análisis hibridológico proporciona el cruce recíproco de formas parentales, es decir, utilizando al mismo individuo, primero como progenitor materno (cruzamiento directo) y luego como progenitor paterno (retrocruzamiento). Si en ambos cruces se obtienen los mismos resultados, correspondientes a las leyes de Mendel, esto indica que el rasgo analizado está determinado por el gen autosómico. De lo contrario, existe un vínculo del rasgo con el sexo, debido a la localización del gen en el cromosoma sexual.
Designaciones de letras: P - individuo parental, F - individuo híbrido, ♀ y - individuo femenino o masculino (o gameto),
letra mayúscula(A) - depósito hereditario dominante (gen), letra minúscula(pero) - gen recesivo.
Entre los híbridos de segunda generación con coloración amarilla de la semilla, existen tanto homocigotos como heterocigotos dominantes. Para determinar el genotipo específico del híbrido, Mendel sugirió cruzar un híbrido con una forma recesiva homocigota. Recibió el nombre del analizador. Al cruzar heterocigotos ( Automóvil club británico) con un analizador de línea (aa), se observa la división tanto por genotipo como por fenotipo en una proporción de 1: 1.
Si uno de los padres es una forma homocigótica recesiva, entonces el cruce de análisis se convierte simultáneamente en un retrocruzamiento, un retrocruzamiento del híbrido con la forma parental. La descendencia de tal cruce se denota F b.
Los patrones descubiertos por Mendel en su análisis de cruces monohíbridos también se manifestaron en cruces dihíbridos, en los que los padres diferían en dos pares de rasgos alternativos (por ejemplo, color de semilla amarillo y verde, forma lisa y arrugada). Sin embargo, el número de clases fenotípicas en F 2 se duplicó y la fórmula de división del fenotipo fue 9: 3: 3: 1 (para 9 individuos con dos rasgos dominantes, tres individuos con un rasgo dominante y uno recesivo, y un individuo con dos rasgos recesivos rasgos).
Para facilitar el análisis de la escisión en F 2, el genetista inglés R. Pennett lo propuso imagen grafica en forma de celosía, que comenzó a llamarse por su nombre ( la celosía de Pennett). A la izquierda, verticalmente, hay gametos femeninos del híbrido F 1, a la derecha, masculinos. Los cuadrados internos de la red se ajustan a las combinaciones de genes que surgen durante su fusión y al fenotipo correspondiente a cada genotipo. Si los gametos están dispuestos en la red en la secuencia que se muestra en el diagrama, entonces en la red se puede notar el orden en la disposición de los genotipos: todos los homocigotos están ubicados en una diagonal, en la otra: heterocigotos para dos genes (diheterocigotos ). Todas las demás células están ocupadas por monoheterocigotos (heterocigotos para un gen).
La escisión en F 2 se puede representar usando radicales fenotípicos, es decir, E. indicando no todo el genotipo, sino solo los genes que determinan el fenotipo. Esta entrada tiene este aspecto:
Los guiones en los radicales significan que los segundos genes alélicos pueden ser dominantes o recesivos, mientras que el fenotipo será el mismo.
Esquema de cruce dihíbrido
(Parrilla Pennett)
| AB | Ab | aB | ab | |
| AB | AABB amarillo ch. |
AABb amarillo ch. |
AaBB amarillo ch. |
AaBb amarillo ch. |
| Ab | AABb amarillo ch. |
AAbb amarillo arruga. |
AaBb amarillo ch. |
Aabb amarillo arruga. |
| aB | AaBB amarillo ch. |
AaBb amarillo ch. |
aaBB verde ch. |
aaBb verde ch. |
| ab | AaBb amarillo ch. |
Aabb amarillo arruga. |
aaBb verde ch. |
aabb |
El número total de genotipos F 2 en la red de Pennett es 16, pero hay 9 genotipos diferentes, ya que algunos genotipos se repiten. La frecuencia de diferentes genotipos está descrita por la regla:
En el cruce dihíbrido F 2, todos los homocigotos ocurren una vez, los monoheterocigotos, dos veces, y los diheterocigotos, cuatro veces. La red de Pennett contiene 4 homocigotos, 8 monoheterocigotos y 4 diheterocigotos.
La escisión genotípica corresponde a la siguiente fórmula:
1AABB: 2AABb: 1AAbb: 2AaBB: 4AaBb: 2Aabb: 1aaBB: 2aaBb: 1aabb.
Abreviado - 1: 2: 1: 2: 4: 2: 1: 2: 1.
Entre los híbridos F 2, solo dos genotipos repiten los genotipos de las formas parentales: AABB y aabb; en el resto hubo una recombinación de los genes parentales. Condujo a la aparición de dos nuevas clases fenotípicas: semillas amarillas arrugadas y semillas verdes lisas.
Después de analizar los resultados del cruce dihíbrido para cada par de rasgos por separado, Mendel estableció la tercera regularidad: la herencia independiente de diferentes pares de rasgos ( III ley de Mendel). La independencia se expresa en el hecho de que la división para cada par de rasgos corresponde a la fórmula de un cruce monohíbrido 3: 1. Así, un cruce dihíbrido puede representarse como dos cruces monohíbridos simultáneos.
Como se descubrió más tarde, el tipo de herencia independiente se debe a la localización de genes en diferentes pares de cromosomas homólogos. La base citológica de la escisión mendeliana es el comportamiento de los cromosomas durante la división celular y la posterior fusión de los gametos durante la fertilización. En la profase I de la división de reducción de la meiosis, los cromosomas homólogos se conjugan y luego en la anafase diverjo en diferentes polos, debido a que los genes alélicos no pueden entrar en un gameto. Los cromosomas no homólogos, cuando divergen, se combinan libremente entre sí y parten hacia los polos en diferentes combinaciones. Esto se debe a la heterogeneidad genética de las células germinales y, tras su fusión en el proceso de fecundación, a la heterogeneidad genética de los cigotos y, como consecuencia, a la diversidad genotípica y fenotípica de la descendencia.
La herencia independiente de diferentes pares de rasgos facilita el cálculo de las fórmulas de división en cruces di y polihíbridos, ya que se basan en fórmulas simples cruce monohíbrido. El cálculo usa la ley de probabilidad (la probabilidad de ocurrencia de dos o más fenómenos al mismo tiempo es igual al producto de sus probabilidades). Un cruce dihíbrido se puede descomponer en dos, un cruce trihíbrido, en tres cruces monohíbridos independientes, en cada uno de los cuales la probabilidad de dos rasgos diferentes en F 2 es 3: 1. Por lo tanto, la fórmula de división del fenotipo en F 2 de un cruce dihíbrido estarán:
(3: 1) 2 = 9: 3: 3: 1,
trihíbrido (3: 1) 3 = 27: 9: 9: 9: 3: 3: 3: 1, etc.
El número de fenotipos en el cruce polihíbrido F 2 es igual a 2 n, donde n es el número de pares de rasgos por los que difieren los individuos parentales.
Las fórmulas para calcular otras características de los híbridos se presentan en la tabla 1.
Cuadro 1. Patrones cuantitativos de escisión en descendientes híbridos
con diferentes tipos de cruces
| Característica cuantitativa | Tipo de cruce | ||
| monohíbrido | dihíbrido | polihíbrido | |
| El número de tipos de gametos formados por el híbrido F 1 | 2 | 2 2 | 2 n |
| El número de combinaciones de gametos durante la formación de F 2 | 4 | 4 2 | 4 n |
| Número de fenotipos F 2 | 2 | 2 2 | 2 n |
| Número de genotipos F 2 | 3 | 3 2 | 3 |
|
Escisión por fenotipo en F 2 |
3: 1 | (3: 1) 2 | (3: 1) n |
| Escisión por genotipo en F 2 | 1: 2: 1 | (1: 2: 1) 2 | (1: 2: 1) n |
La manifestación de las leyes de la herencia descubiertas por Mendel solo es posible bajo ciertas condiciones (independientemente del experimentador). Ellos son:
- Formación equiprobable de hibridomas de todas las variedades de gametos.
- Cualquier combinación de gametos en el proceso de fertilización.
- La misma vitalidad de todas las variedades de cigotos.
Si no se cumplen estas condiciones, cambia la naturaleza de la escisión en la descendencia híbrida.
La primera condición puede violarse debido a la inviabilidad de uno u otro tipo de gametos, posible por diversas razones, por ejemplo, la acción negativa de otro gen, manifestada a nivel gamético.
La segunda condición se viola en el caso de la fertilización selectiva, en la que existe una fusión preferencial de determinadas variedades de gametos. En este caso, un gameto con el mismo gen puede comportarse de manera diferente durante la fecundación, dependiendo de si es femenino o masculino.
La tercera condición generalmente se viola si el gen dominante es letal cuando es homocigoto. En este caso, en el cruce monohíbrido F 2 como resultado de la muerte de homocigotos dominantes Automóvil club británico en lugar de dividir 3: 1, se observa una división 2: 1. Ejemplos de tales genes son: gen del color platino del pelaje de los zorros, gen del color gris de la lana en las ovejas de la raza Shirazi. (Más en la próxima conferencia).
La razón de la desviación de las fórmulas de división mendeliana también puede ser la manifestación incompleta del rasgo. El grado de manifestación de la acción de los genes en el fenotipo se denota con el término expresividad. En algunos genes, es inestable y depende en gran medida de las condiciones externas. Un ejemplo es el gen recesivo para la coloración del cuerpo negro en Drosophila (mutación de ébano), cuya expresividad depende de la temperatura, por lo que los individuos heterocigotos para este gen pueden tener una coloración oscura.
El descubrimiento de Mendel de las leyes de la herencia fue más de tres décadas antes del desarrollo de la genética. La obra "Experiencia de trabajar con híbridos de plantas" publicada por el autor no fue comprendida ni apreciada por los contemporáneos, incluido Charles Darwin. La razón principal de esto es que en el momento de la publicación del trabajo de Mendel, los cromosomas aún no se habían descubierto y el proceso de división celular, que, como se mencionó anteriormente, era la base citológica de las leyes mendelianas, aún no se había descrito. Además, el propio Mendel dudaba de la universalidad de las regularidades que descubrió cuando, siguiendo el consejo de K. Negeli, comenzó a comprobar los resultados obtenidos en otro objeto: un halcón. Sin saber que el halcón se reproduce partenogenéticamente y, por tanto, es imposible obtener híbridos de él, Mendel se desanimó por completo por los resultados de los experimentos, que no encajaban en el marco de sus leyes. Debido al fracaso, abandonó su investigación.
El reconocimiento llegó a Mendel a principios del siglo XX, cuando en 1900 tres investigadores, G. de Vries, K. Correns y E. Cermak, publicaron de forma independiente los resultados de sus estudios, reproduciendo los experimentos de Mendel y confirmando la exactitud de sus estudios. conclusiones ... Dado que la mitosis se describió completamente en este momento, la meiosis (su Descripción completa completado en 1905), así como el proceso de fertilización, los científicos pudieron vincular el comportamiento de los factores hereditarios mendelianos con el comportamiento de los cromosomas en el proceso de división celular. El redescubrimiento de las leyes de Mendel se convirtió en el punto de partida para el desarrollo de la genética.
La primera década del siglo XX. se convirtió en el período de la procesión triunfal del mendelismo. Los patrones descubiertos por Mendel se confirmaron mediante el estudio de varios rasgos en objetos tanto vegetales como animales. Surgió la idea de la universalidad de las leyes de Mendel. Al mismo tiempo, comenzaron a acumularse hechos que no encajaban en el marco de estas leyes. Pero fue el método hibridológico el que permitió dilucidar la naturaleza de estas desviaciones y confirmar la exactitud de las conclusiones de Mendel.
Todos los pares de rasgos que utilizó Mendel se heredaron de acuerdo con el tipo de dominio completo. En este caso, el gen recesivo en el heterocigoto no funciona y el fenotipo del heterocigoto está determinado exclusivamente por el gen dominante. pero Número grande los rasgos en plantas y animales son heredados por el tipo de dominancia incompleta. En este caso, el híbrido F 1 no reproduce completamente el rasgo de uno u otro padre. La expresión del rasgo es intermedia, con más o menos desviación en una u otra dirección.
Un ejemplo de dominancia incompleta puede ser un color rosa intermedio de flores en híbridos de belleza nocturna obtenido al cruzar plantas con un color rojo dominante y blanco recesivo (ver diagrama).
Esquema de dominio incompleto en la herencia del color de las flores en una belleza nocturna.
Como puede verse en el diagrama, la ley de uniformidad de los híbridos de primera generación opera en el cruce. Todos los híbridos tienen el mismo color, rosa, como resultado de una dominancia genética incompleta. PERO... En la segunda generación, los diferentes genotipos tienen la misma frecuencia que en el experimento de Mendel, y solo cambia la fórmula de escisión del fenotipo. Coincide con la fórmula de división del genotipo - 1: 2: 1, ya que cada genotipo tiene su propia característica. Esta circunstancia facilita el análisis, ya que no es necesario un cruce de análisis.
Existe otro tipo de comportamiento de los genes alélicos en un heterocigoto. Se llama codominancia y se describe en el estudio de la herencia de grupos sanguíneos en humanos y en varios animales domésticos. En este caso, en un híbrido, en cuyo genotipo están presentes ambos genes alélicos, ambos rasgos alternativos se manifiestan por igual. La codominancia se observa cuando los grupos sanguíneos del sistema A, B, 0 se heredan en humanos. En personas con grupo AB(Grupo IV) dos antígenos diferentes están presentes en la sangre, cuya síntesis está controlada por dos genes alélicos.
Los individuos de la generación F 1 son el resultado del cruce de dos organismos parentales: macho y hembra. Cada uno de ellos puede formar un cierto número de tipos de gametos. Cada gameto de un organismo puede encontrarse con la misma probabilidad que cualquier gameto de otro organismo durante la fecundación. Por lo tanto, el número total de cigotos posibles se puede calcular multiplicando todos los tipos de gametos de ambos organismos.
Cruce monohíbrido
Ejemplo 7.1. Registre el genotipo de los individuos de la primera generación al cruzar dos individuos: homocigotos para el gen dominante y homocigotos para el gen recesivo.
Escribamos la designación de letras de los genotipos de los pares parentales y los gametos que forman.
P AA x aa
Gametos A a
En este caso, cada uno de los organismos forma gametos del mismo tipo, por lo tanto, cuando los gametos se fusionen, siempre se formarán individuos con el genotipo Aa. Los individuos híbridos que se han desarrollado a partir de tales gametos serán uniformes no solo en el genotipo, sino también en el fenotipo: todos los individuos portarán un rasgo dominante (según la primera ley de uniformidad de Mendel de la primera generación).
Para facilitar el registro de los genotipos de la descendencia, se acostumbra denotar el encuentro de gametos con una flecha o una línea recta que conecta los gametos del cuerpo masculino y femenino.
Ejemplo 7.2. Determinar y registrar los genotipos de individuos de la primera generación al cruzar dos individuos heterocigotos, analizados para el mismo rasgo.
P Aa x Aa
Gametos A; a A; pero 
F 1 AA; Aa Aa; Automóvil club británico
Cada padre tiene dos tipos de gametos. Las flechas muestran que cualquiera de los dos gametos de la hembra puede encontrarse con cualquiera de los dos gametos del macho. Por lo tanto, son posibles cuatro variantes de gametos y se forman en la descendencia individuos con los siguientes genotipos: AA, Aa, Aa, aa.
Ejemplo 7.3. El cabello puede ser de color claro u oscuro. El gen de color oscuro es dominante. Una mujer heterocigota y un hombre homocigoto de cabello oscuro se casaron. ¿Qué genotipos se deben esperar en los niños de 1ª generación?
rasgo: gen
color oscuro: A
color claro: a
P Aa x AA
oscuro oscuro
Gametos A; un A
oscuro oscuro
Cruce dihíbrido
El número y los tipos de cigotos en un cruce dihíbrido dependen de cómo se ubican los genes no alélicos.
Si los genes no alélicos responsables de diferentes rasgos están ubicados en un par de cromosomas homólogos, entonces el número de tipos de gametos en un organismo diheterocigótico con el genotipo Aa Bb será igual a dos: AB y AB. Cuando se cruzan dos de estos organismos, la fertilización dará como resultado la formación de cuatro cigotos. El registro de los resultados de dicha cruz se verá así:
R AVav x Avav
Gametos AB; av AB; aw
F 1 ABAB; ABav; ABav; awav
Los organismos diheterocigotos que contienen genes no alélicos en cromosomas no homólogos tienen el genotipo AaBb y forman cuatro tipos de gametos.
Cuando se cruzan dos de estos individuos, las combinaciones de sus gametos darán 4x4 = 16 variantes de genotipos. El genotipo de los individuos resultantes se puede registrar secuencialmente uno tras otro, como hicimos con el cruce monohíbrido. Sin embargo, tal registro línea por línea será demasiado engorroso y difícil para un análisis posterior. El genetista inglés Pennett propuso registrar el resultado del cruce en forma de una tabla, que lleva el nombre del científico: la celosía de Pennett.
Primero, los genotipos de los pares parentales y los tipos de sus gametos se registran como de costumbre, luego se dibuja una cuadrícula en la que el número de columnas verticales y horizontales corresponde al número de tipos de gametos de los individuos parentales. Los gametos femeninos se escriben horizontalmente en la parte superior y los gametos masculinos se escriben verticalmente a la izquierda. En la intersección de líneas imaginarias verticales y horizontales provenientes de los gametos de los padres, se registran los genotipos de la descendencia.
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