ძირითადი მასალა
ბიოლოგია
კურსი: ბიოლოგია > თემა 13
გაკვეთილი 1: მენდელის გენეტიკა- შესავალი მემკვიდრეობითობაში
- მაგალითის ახსნა: პენეტის ცხრილი
- მენდელი და მისი ბარდა
- სეგრეგაციის კანონი
- გენების დამოუკიდებელი განაწილების კანონი
- ალბათობები გენეტიკაში
- მონოჰიბრიდული პენეტის ცხრილი
- დიჰიბრიდული პენეტის ცხრილი
© 2023 Khan Academyგამოყენების პირობებიკონფიდენციალურობის პოლიტიკაშენიშვნა ქუქი-ჩანაწერებზე
გენების დამოუკიდებელი განაწილების კანონი
მენდელის გენთა დამოუკიდებლად განაწილების კანონი. დიჰიბრიდული შეჯვარება. 4 x 4 პენეტის ცხრილი.
შესავალი
ალელთა სეგრეგაციის ანუ დაცილების კანონის მიხედვით შეგვიძლია, ვიწინასწარმეტყველოთ, როგორ გადაეცემა მემკვიდრეობით ერთი გენით კოდირებული ერთი ნიშან-თვისება. ზოგ შემთხვევაში კი, შესაძლოა გვსურდეს, ორ სხვადასხვა გენთან დაკავშირებული ორი ნიშან-თვისების მემკვიდრეობით გადაცემა ვიწინასწარმეტყველოთ. როგორ შეგვიძლია ეს?
პირველ რიგში, ის უნდა ვიცოდეთ, ეს ორი გენი დამოუკიდებლად მემკვიდრეობს თუ არა, ანუ, გამეტებში გადანაწილებისას ერთმანეთს „ყურადღებას არც აქცევენ" თუ პირიქით, არ შორდებიან და მუდამ ერთ შვილეულ უჯრედში ხვდებიან.
გრეგორ მენდელმა ეს შეკითხვა რომ დასვა, აღმოაჩინა, რომ სხვადასხვა გენები ერთმანეთისგან დამოუკიდებლად მემკვიდრეობენ, რაც გენთა დამოუკიდებლად განაწილების კანონში აისახება. ამ სტატიაში უფრო დეტალურად განვიხილავთ დამოუკიდებელ განაწილებას და მის გამოყენებას ნიშან-თვისებათა მემკვიდრეობის წინასწარმეტყველებისთვის. იმასაც გავიგებთ, როდის და რატომ ამართლებს (ან არ ამართლებს) ეს კანონი.
შენიშვნა: თუ ჯერ არ იცით, როგორ გადაეცემა ცალკეული გენები მემკვიდრეობით, ალბათ სჯობს, ჯერ გაეცნოთ სტატიას სეგრეგაციის კანონზე ან ვიდეოს მეკვიდრეობითობის შესავალზე.
რა არის გენთა დამოუკიდებელი განაწილების კანონი?
მენდელის გენთა დამოუკიდებლად განაწილების კანონის თანახმად, ორი (ან მეტი) სხვადასხვა გენის ალელები გამეტებში ერთმანეთისგან დამოუკიდებლად ნაწილდება. სხვანაირად რომ ვთქვათ, ერთი გენის ალელების გამეტებში განაწილება გავლენას არ ახდენს მეორე გენის ალელების გადანაწილებაზე.
მაგალითი: ბარდის ფერისა და ფორმის განმსაზღვრელი გენები
მოდით, გენთა დამოუკიდებელი გადანაწილების კანონის ერთი კონკრეტული მაგალითი განვიხილოთ. ვთქვათ, შევაჯვარეთ ორი წმინდა ხაზის ბარდა: ერთი ყვითელი, გლუვი მარცვლებით (YYRR, მეორე კი მწვანე, დანაოჭებული მარცვლებით (yyrr). თითოეული მცენარე ჰომოზიგოტურია, შესაბამისად, ალელთა სეგრეგაციის კანონის თანახმად, მწვანე, დანაოჭებული ბარდის ყველა გამეტას ry გენოტიპი ექნება, გლუვი, ყვითელი ბარდისას კი - RY. შედეგად, start text, F, end text, start subscript, 1, end subscript თაობაში ყველა შთამომავალ მცენარეს RrYy გენოტიპი ექნება.
მარცვლის ყვითელი ფერის განმსაზღვრელი ალელი დომინანტურია, მწვანე ფერისა კი - რეცესიული. ფორმის შემთხვევაში დომინანტური გლუვია, რეცესიული კი - დანაოჭებული, რაც დიდი და პატარა ლათინური ასოებითაა აღნიშნული. ეს ნიშნავს, რომ start text, F, end text, start subscript, 1, end subscript თაობის ყველა მცენარეს ყვითელი და გლუვი მარცვლები აქვს. start text, F, end text, start subscript, 1, end subscript მცენარეები ორივე გენის მიმართ ჰეტეროზიგოტურნი არიან, ამიტომ მათ დიჰიბრიდები ეწოდებათ (di- = ორი, -hybrid = ჰეტეროზიგოტური).
ორი სხვადასხვა დიჰიბრიდული ორგანიზმის შეჯვარებას (ან ერთი დიჰიბრიდის თვითგანაყოფიერებას) დიჰიბრიდული შეჯვარება ეწოდება. მენდელმა დიჰიბრიდული ბარდები შეჯვარა, მათი შთამომავლობა შეისწავლა და აღმოაჩინა, რომ ოთხი სხვადასხვანაირი ბარდა მიიღო: ყვითელი გლუვი მარცვლებით; ყვითელი დანაოჭებული მარცვლებით; მწვანე გლუვი მარცვლებითა და მწვანე დანაოჭებული მარცვლებით. ეს ფენოტიპები (ორგანიზმის აღწერადი, გარეგნულად გამოვლენილი ნიშან-თვისებები) 9, colon, 3, colon, 3, colon, 1 შეფარდებით, ანუ დათიშვით, გამოვლინდა.
ეს შეფარდება ის მთავარი მინიშნება იყო, რომელმაც მენდელს გენთა დამოუკიდებელად განაწილების კანონის შექმნა უკარნახა. 9, colon, 3, colon, 3, colon, 1 დათიშვის გამოვლენა იმას ადასტურებს, რომ start text, F, end text, 1 თაობის მცენარეები ოთხი სახის გამეტას (სპერმატოზოიდებსა და კვერცხუჯრედებს) - YR, Yr, yR, და yr - თანაბარი რაოდენობით წარმოქმნიან. სხვანაირად რომ ვთქვათ, თუ ჩავთვლიდით, რომ თითოეული გამეტა შემთხვევითად იღებს Y ან y ალელს და ამისგან დამოუკიდებლად, ასევე შემთხვევითად, იღებს R და r ალელებიდან ერთ-ერთს (რის გამოც ოთხი თანაბრად შესაძლებელი კომბინაცია წარმოიქმნება), სწორედ ასეთი შედეგი, 9, colon, 3, colon, 3, colon, 1 დათიშვა, უნდა მიგვეღო, რაც გამართლა კიდეც.
კავშირი ოთხი სახის გამეტასა და 9, colon, 3, colon, 3, colon, 1 შეფარდებას შორის ზემოთ მოცემული პენეტის ცხრილის მეშვეობით შეგვიძლია, დავადასტუროთ. ცხრილის შესაქმნელად ჯერ თითოეული რიგისა და სვეტის გასწვრივ ოთხ შესაძლო გამეტას ვათავსებთ (თითოეულის წარმოქმნის ალბათობა თანაბარია). შემდეგ ამ გამეტების გენოტიპებს ვაერთიანებთ და შედეგებს ცხრილის უჯრებში ვწერთ, რაც განაყოფიერებას ასახავს. განაყოფიერების შედეგად 16 სხვადასხვა, ერთნაირი ალბათობის მქონე ვარიანტი შეიძლება მივიღოთ, რაც 16 უჯრაშია წარმოდგენილი. ცხრილში არსებული გენოტიპების მქონე შთამომავლობა ფენოტიპების მიხედვით რომ დავაჯგუფით, 9, colon, 3, colon, 3, colon, 1 შეფარდებას მივიღებთ, ზუსტად იმას, რაც მენდელმა აღმოაჩინა თავისი ბარდების შესწავლისას.
დამოუკიდებელი განაწილება vs. შეჭიდულობა
ზედა ნაწილში მენდელის გენთა დამოუკიდებელი განაწილების კანონი მოკლედ მიმოვიხილეთ და გავიგეთ, რატომ იწვევს იგი ფენოტიპთა 9, colon, 3, colon, 3, colon, 1 შეფარდებით გამოვლენას. მაგრამ სხვა ალტერნატივა რა იყო? ანუ, რა მოხდებოდა, თუ ორი გენი არ დაემორჩილებოდა დამოუკიდებელი განაწილების კანონს?
უკიდურესი შემთხვევა რომ განვიხილოთ, მარცვლის ფერისა და ფორმის განმსაზღვრელი გენები შეიძლება ყოველთვის წყვილად, ერთად გადაეცემოდეს. ანუ, სიყვითლისა და სიგლუვის მაკოდირებელი ალელები არასდროს განცალკევდებოდეს ისევე, როგორც მწვანე ფერისა და დანაოჭებული მარცვლის განმსაზღვრელი.
ამის უკეთ გასაგებად წარმოიდგინეთ, რომ ფერისა და ფორმის გენები ფიზიკურად ერთმანეთთანაა დაკავშირებული და არ განცალკევდება (სწორედ ამის აღსანიშნავადაა ისინი დიაგრამაზე უჯრებში ერთად ჩასმული). ეს მაშინ შეიძლება მოხდეს, თუ ორი გენი ქრომოსომაზე ერთმანეთთან ძალიან, ძალიან ახლოს მდებარეობს (ამას საკითხს სტატიის ბოლოს კიდევ ერთხელ მივუბრუნდებით).
იმის ნაცვლად, რომ თითოეული გამეტისთვის ფერის განმსაზღვრელი ალელი ცალკე გადაეცა და ფორმისა - ცალკე, start text, F, end text, start subscript, 1, end subscript თაობის დიჰიბრიდული მცენარე გამეტებს „კომბო მენიუს" სთავაზობს: ან YR ალელების წყვილს აძლევს ერთად, ან - yr ალელებს.
პენეტის ცხრილი თვითგანაყოფიერების შედეგების განსაზღვრისთვის შეგვიძლია გამოვიყენოთ, როგორც ზევით ჩანს. თუ ორი ნიშან-თვისების განმსაზღვრელი გენები ყოველთვის ერთად, ერთ „შეკვრაში" მოქცეული გადაეცემა, ამას სრული შეჭიდულობა ეწოდება. მარცვლის ფერისა და ფორმის მაკოდირებელი გენების სრული შეჭიულობის შემთხვევაში, დიჰიბრიდული შეჯვარების შედეგად მხოლოდ ორნაირი მცენარეები მიიღება შთამომავლობაში: ყვითელი/გლუვი და მწვანე/დანაოჭებული, 3, colon, 1 თანაფარდობით. მენდელის მიერ მიღებული შედეგები მკვეთრად განსხვავდებოდა ამისგან (მან ხომ ფენოტიპთა 9, colon, 3, colon, 3, colon, 1 ფარდობა მიიღო). სწორედ ამის გამო დაასკვნა მან, რომ ეს გენები არა შეჭიდულად, არამედ დამოუკიდებლად გადაეცემოდა.
გენების დამოუკიდებელი განაწილების კანონის მიზეზი
იმის გასაგებად, თუ რატომ გადაეცემა გენები დამოუკიდებლად, ნახევარი საუკუნით შემდეგ, უნდა გადავახვიოთ დროში, იმ მომენტამდე, როცა აღმოაჩინეს, რომ გენები ფიზიკურად ქრომოსომებზეა განლაგებული. უფრო ზუსტად რომ ვთქვათ, ორგანიზმში გენი ორი ასლითაა წარმოდგენილი (მაგ. Y და y ალელებით) და ეს ორი ასლი ორ ჰომოლოგიურ ქრომოსომაზე მდებარეობს, ზუსტად ერთსა და იმავე ადგილას. ჰომოლოგიური ქრომოსომები მსგავსია, მაგრამ არა იდენტური. მათგან ერთს ერთი მშობლისგან იღებს ინდივიდი, მეორეს - მეორისგან.
გენთა დამოუკიდებელი განაწილების ფიზიკური საფუძველი გამეტების წარმოქმნის პროცესი, კერძოდ I მეიოზია. ამ დროს ჰომოლოგიურ ქრომოსომათა წყვილები უჯრედის შუაში, შემთხვევითი ორიენტაციით განლაგდება სივრცეში და ემზადება დასაცალკევებლად. სწორედ ამ შემთხვევითი განლაგების გამოა, რომ გამეტებში დედისეული და მამისეული ქრომოსომები (და, შესაბამისად, მათზე მდებარე ალელებიც) სხვადასხვა კომბინაციით შეიძლება გადანაწილდეს.
ამის უკეთ გასაგებად, შეადარეთ I მეტაფაზაში ქრომოსომათა განლაგების 1-ლი (ზედა) და მე-2 (ქვედა) ვარიანტები, რომლებიც ქვედა დიაგრამაზეა ასახული. პირველ შემთხვევაში დედისეული, წითელი ქრომოსომები ერთ გამეტაში ხვდება, მეორე შემთხვევაში კი განცალკევდება და მამისეულ. ლურჯ ქრომოსომებს ერევა. თუ მეიოზი მრავალჯერ მოხდა, რაც სწორედ ასეა ბარდაში, ორივე ვარიანტი - და შესაბამისად, გამეტათა RY, Ry, rY, და ry ჯგუფები - თანაბარი სიხშირით მიიღება.
სხვადასხვა ქრომოსომებზე მდებარე გენები (მაგ. Y და R გენები) დამოუკიდებლად ნაწილდება. სინამდვილეში მარცვლის ფერის განმსაზღვრელი გენი 1-ელ ქრომოსომაზეა ბარდის გენომში, ფორმისა კი - მე-7-ზეstart superscript, 1, end superscript. ერთ ქრომოსომაზე, მაგრამ ერთმანეთისგან შორიშორს მდებარე გენებიც დამოუკიდებლად ნაწილდება კროსინგოვერის წყალობით (კროსინგოვერი ჰომოლოგიური ქრომოსომების მიერ ნაწილების გაცვლაა, რაც I მეიოზის ადრეულ ეტაპზე ხდება).
თუმცაღა, არსებობენ გენთა წყვილები, რომლებიც დამოუკიდებლად არ ნაწილდება. ერთ ქრომოსომაზე, ახლოს მდებარე ალელები უფრო ხშირად ერთად გადაეცემა, ვიდრე დამოუკიდებლად. ასეთ გენებს შეჭიდული ეწოდება. გენთა შეჭიდულობას უფრო დეტალურად სხვა სტატიებსა და ვიდეოებში განვიხილავთ.
გსურთ, შეუერთდეთ დისკუსიას?
პოსტები ჯერ არ არის.