معلومة

8.4: الوراثة المندلية - علم الأحياء

8.4: الوراثة المندلية - علم الأحياء



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

غمازات

يُظهر هذا الشخص سمة وراثية - الدمامل في وجنتيه عندما يبتسمان. الصفات الوراثية هي خصائص مشفرة في الحمض النووي. بعض الصفات الجينية ، مثل الدمامل ، لها نمط وراثي بسيط مثل السمات التي درسها جريجور مندل في نباتات البازلاء. تسمى الطريقة التي يورث بها الأبناء من آبائهم هذه الصفات بالميراث البسيط.

ما هو الميراث البسيط؟

الميراث البسيط (أو المندلي) يشير إلى وراثة السمات التي يتحكم فيها جين واحد مع أليلين ، قد يكون أحدهما مهيمنًا تمامًا على الآخر. يعتمد نمط وراثة السمات البسيطة على ما إذا كانت الصفات تتحكم فيها الجينات الموجودة على الجسيمات الذاتية أو الجينات الموجودة على الكروموسومات الجنسية.

  • الصفات الجسدية يتم التحكم فيها عن طريق الجينات الموجودة على واحد من 22 زوجًا من الجسيمات الذاتية البشرية. الصبغيات الجسدية هي جميع الكروموسومات باستثناء كروموسوم X أو Y ، ولا تختلف بين الذكور والإناث ، لذلك يتم توريث الصفات الصبغية بنفس الطريقة بغض النظر عن جنس الوالد أو النسل.
  • تسمى السمات التي تتحكم فيها الجينات على الكروموسومات الجنسية الصفات المرتبطة بالجنس. نظرًا لصغر حجم الكروموسوم Y ، يتم التحكم في معظم السمات المرتبطة بالجنس بواسطة الجينات الموجودة على الكروموسوم X. تسمى هذه السمات الصفات المرتبطة بـ X. الصفات المرتبطة بجين واحد X لها نمط وراثي مختلف عن السمات الصبغية أحادية الجين لأن الذكور لديهم كروموسوم X واحد فقط. يرث الذكور دائمًا كروموسوم X الخاص بهم من أمهم ، وينقلون كروموسوم X الخاص بهم إلى جميع بناتهم ولكن لا أحد من أبنائهم.

دراسة أنماط الوراثة

هناك نوعان من الأدوات المفيدة للغاية لدراسة كيفية انتقال السمات من جيل إلى جيل. إحدى الأدوات هي النسب ، والأخرى هي مربع بونيت.

نسب

الرسوم البيانية أدناه تسمى النسب. يوضح النسب كيف تنتقل سمة من جيل إلى جيل داخل الأسرة. يمكن أن يُظهر النسب ، على سبيل المثال ، ما إذا كانت السمة هي سمة جسمية سائدة ، أو صفة متنحية ، أو سمة مرتبطة بـ X. تُظهر النسب العلاقات وتحدد الأفراد بسمة معينة. في النسب أدناه:

  • يظهر الأفراد المصابون باللون الأحمر ، بينما يظهر الأفراد غير المتأثرين باللون الأزرق
  • يظهر الذكور على شكل مربعات بينما تظهر الإناث على شكل دوائر
  • الصف العلوي من النسب هو الزوج الأصلي. اثنان من الأفراد المتصلين بخط أفقي هم أزواج تكاثر. يرتبط أطفال الزوجين بهم بخطوط عمودية.
  • يُظهر الصف التالي من النسب أطفال الزوجين ، وكذلك شركاء الأطفال. ويظهر الصف الثالث من النسب الجيل التالي (أحفاد الزوجين في الجزء العلوي من النسب). يمكن أن تحتوي النسب الأكبر على المزيد من الصفوف التي تعرض أجيالًا إضافية.

الشكل ( PageIndex {2} ) هو مثال على أصل سمة جسمية سائدة. يبدأ هذا النسب مع ذكر مصاب وأنثى غير مصابة. الطفل الأول للزوجين (على اليسار) هو ذكر مصاب وشريكته أنثى غير مصابة. ينجبون طفلين: أنثى مصابة ورجل غير مصاب. الطفل التالي هو ذكر غير مصاب يتشارك مع أنثى غير مصابة. أطفالهم اناثان غير مصابين ورجل غير مصاب. الطفل التالي هو أنثى مصابة غير شريكة. الطفل الرابع أنثى غير مصابة وغير مصابة. أصغر طفل هو أنثى مصابة شريكة مع ذكر غير مصاب. أطفالهم هم ذكر مصاب ، يليه ذكر غير مصاب ، تليها أنثى مصابة ، تليها أنثى غير مصابة.

في سمة جسمية سائدة ، الطفل الذي لديه هذه السمة سيكون له دائمًا أحد الوالدين على الأقل بهذه السمة. في سمة وراثي جسمي متنحي ، يمكن لشخصين بدون هذه السمة إنجاب طفل بهذه السمة.

الشكل ( PageIndex {3} ) هو أصل سمة جسمية متنحية. في هذا النسب ، يكون الأفراد نصف المظللين متغاير الزيجوت (وبالتالي لا يظهرون الصفة). في هذا المثال ، شخصان متغاير الزيجوت لديهما أربعة أطفال. أصغر أطفالهم ذكر مصاب. يتزاوج هذا الفرد مع أنثى غير متأثرة لينتج طفلين متغاير الزيجوت وطفلين غير مصابين. أصغر الزوجين الأصليين هو أنثى متغايرة الزيجوت. الطفل الثاني للزوجين الأصلي هو ذكر غير مصاب ، يتشارك مع أنثى غير مصابة لإنجاب طفلين غير مصابين. أقدم طفل للزوجين الأصليين هو أنثى غير مصابة وشريكها ذكر متغاير الزيجوت. أطفالهم هم أنثى غير مصابة ، ذكر غير مصاب ، وذكر متغاير الزيجوت.

ميدان بونيت

أ ميدان بونيت هو مخطط يسمح لك بسهولة تحديد النسب المتوقعة للأنماط الجينية المحتملة في نسل الوالدين. يسمى التزاوج بين الوالدين بالصليب. تمت تسمية ساحة Punnett على اسم مطورها ، عالم الوراثة البريطاني ريجينالد سي بونيت. يمكنك رؤية مثال افتراضي في الشكل ( PageIndex {4} ). في هذه الحالة ، يكون الجين وراثيًا ، وكلا الوالدين متغاير الزيجوت (أأ) للجين. نصف الأمشاج التي ينتجها كل والد سيكون لها أ الأليل والنصف سيكون لهما أ أليل. ذلك لأن الأليلين موجودان على كروموسومات متجانسة ، والتي تنفصل دائمًا وتنتقل إلى الأمشاج المنفصلة أثناء الانقسام الاختزالي. وفقًا لقانون مندل للفصل العنصري ، تتم كتابة الأليلات في الأمشاج من كل والد أسفل الجانب وعبر الجزء العلوي من مربع بونت. يعطي ملء خلايا ميدان بونيت الأنماط الجينية المحتملة لأطفالهم. كما يُظهر النسب الأكثر احتمالية للأنماط الجينية ، والتي تبلغ في هذه الحالة 25 بالمائة AA ، 50 في المئة أأ ، و 25 بالمائة أأ.

توقع الأنماط الجينية والنمط الظاهري باستخدام مربعات Punnett

طور مندل قانون الفصل باتباع خاصية واحدة فقط ، مثل لون القرون ، في نباتات البازلاء. في التهجين أحادي الهجين ، مثل ذلك الموجود في الشكل ( PageIndex {5} ) ، يُظهر مربع بونت كل توليفة ممكنة عند الجمع بين أليل أمومي (أم بيولوجي) وأليل أب (أب بيولوجي) واحد. في هذا المثال ، كلا الكائنات الحية متغايرة الزيجوت للون الزهرة Bb (الأرجواني). ينتج كلا النباتين الأمشاج التي تحتوي على الأليلين B و b. إذا احتوت الأمشاج من كلا الوالدين على الأليلات السائدة ، فسيكون النبات الناتج هو السائد متماثل اللواقح وله أزهار أرجوانية. إذا احتوت الأمشاج من كلا الوالدين على الأليلات المتنحية ، فسيكون النبات الناتج متنحًا متماثلًا وله أزهار بيضاء. إذا احتوت الأمشاج من أحد الوالدين على الأليل السائد وكانت الأمشاج من الوالد الآخر تحتوي على الأليل المتنحي ، فإن النبات الناتج سيكون متغاير الزيجوت وله أزهار أرجوانية. احتمالية أن يظهر النسل الصفة السائدة هو 3: 1 ، أو 75٪.

صليب ثنائي الهجين

بالنسبة للصليب أحادي الهجين ، فإننا ننظر فقط إلى جين واحد. لذلك ، سيحتوي الجزء الخارجي من مربع Punnett على أحرف مفردة فقط (أليلات مفردة). بالنسبة للصليب ثنائي الهجين ، يتم استخدام أزواج من الأليلات. هذا يعني أن الجزء الخارجي من المربع سيحتوي على أزواج من الأحرف. يتم تقسيم مربع Punnett للصليب أحادي الهجين إلى أربعة مربعات ، بينما يتم تقسيم مربع Punnett للصليب ثنائي الهجين إلى 16 مربعًا. كم عدد الصناديق التي يحتاجها مربع بونت إذا تم فحص ثلاث سمات؟ تمتلئ المربعات بالمجموعات الممكنة من الأليلات المتكونة عندما تتحد الأمشاج ، كما هو الحال في البيضة الملقحة.

قد يكون إعداد هذه الأنواع من الصلبان أمرًا صعبًا ، وسيكون المربع الذي تقوم بإنشائه 4 × 4. سيرشدك هذا الدليل البسيط خلال خطوات حل صليب ثنائي الهجين نموذجي شائع في علم الوراثة. يمكن أن تعمل الطريقة أيضًا مع أي تهجين يتضمن سمتين.

تأمل هذا الصليب

يركز هذا الصليب على صفتين في البازلاء.

  • تسود سمة البازلاء الصفراء (Y) على سمة البازلاء الخضراء (y).
  • سمة البازلاء المستديرة (R) هي المهيمنة على سمة البازلاء المجعدة (r).

يوضح الشكل ( PageIndex {6} ) جيلين من الصلبان. في الجيل الأبوي (P) ، تم تهجين نباتين متماثلين: النبات الذي ينتج البازلاء الصفراء المستديرة (YYRR) يتم تهجينه مع نبات ينتج البازلاء الخضراء المجعدة (السنة). لا يظهر مربع بونت لهذا الصليب ، ولكن كل النسل سيكون متغاير الزيجوت (لديه النمط الجيني YyRr) وينتج بازلاء صفراء مستديرة. للوصول إلى هذا:

  • ينتج الوالد ذو التركيب الوراثي YYRR الأمشاج التي تكون جميعها YR
  • ينتج الوالد ذو التركيب الوراثي العام الأمشاج التي تكون كلها في العام
  • تنتج الأمشاج YR و yr ذرية YyRr

يتم عبور نباتين متغاير الزيجوت (YyRr). ما الأمشاج التي ينتجها كل من هذه النباتات؟ عندما يتم إنتاج الأمشاج ، يمكن أن يكون لها إما R المهيمن أو المتنحى r. ويمكن أن يكون لديهم إما Y المهيمن أو المتنحى y. اجمع بين R و Y لكل والد لتمثيل الحيوانات المنوية والبويضة.

  • المشيمة التي تحصل على الأليل Y:
    • يمكن إما الحصول على R allele ويكون YR
    • أو يمكنه الحصول على r allele ويكون Yr
  • أمشجة تحصل على y allele:
    • يمكن إما الحصول على R allele ويكون yR
    • أو يمكنه الحصول على r allele ويكون عام

النبات الذي هو YyRr سينتج 4 أمشاج مختلفة: YR ، Yr ، yR ، yr. تمت كتابة هذه الأمشاج خارج مربع Punnett في الشكل ( PageIndex {6} ). بعد ذلك يتم دمج الأمشاج لتشكيل الأنماط الجينية للنسل (مكتوبة في وسط مربع Punnet). سيكون للنسل الناتج النسب التالية:

  • 9/16 مستديرة ، بازلاء صفراء ؛ وجود الأنماط الجينية
    • سنة (1)
    • YyRR (2)
    • واي واي آر آر (2)
    • واي ار ار (4)
  • 3/16 مستديرة ، بازلاء خضراء ؛ الحصول على الأنماط الجينية yyRR (1) و yyRr (2)
  • 3/16 البازلاء الصفراء المجعدة ؛ الحصول على الأنماط الجينية YYrr [3)
  • 1/16 بازلاء خضراء مجعدة ؛ وجود النمط الجيني yyrr

الصفات الجسدية أحادية الجين في البشر

تشمل السمات الجسدية أحادية الجين ذروة الأرملة والنمش ، وكلاهما موضح أدناه. تشير ذروة الأرملة إلى نقطة في خط الشعر في منتصف الجبهة. افترض أن الأليلات السائدة والمتنحية لجين ذروة الأرملة يتم تمثيلها بواسطة دبليوو ث، على التوالى. لأن هذه هي السمة السائدة ، الأشخاص الذين لديهم النمط الجيني WW والنمط الجيني ر سيكون لها ذروة أرملة ، ولن يمتلك الصفة سوى الأشخاص الذين لديهم النمط الجيني ww.

افترض أن الأليلات السائدة والمتنحية للنمش يتم تمثيلها بواسطة F و F، على التوالى. لأنها سمة سائدة ، الأشخاص الذين لديهم النمط الجيني FF والنمط الجيني وما يليها سيكون لديهم نمش ، وفقط الأشخاص الذين لديهم النمط الوراثي وما يليها لن يكون لديه السمة.

وراثة الجنس

ما الذي يحدد ما إذا كان الطفل ذكرا أم أنثى؟ تذكر أن لديك 23 زوجًا من الكروموسومات - وأحد هذه الأزواج هو الكروموسومات الجنسية. عادة ما يكون لدى كل شخص اثنين من الكروموسومات الجنسية. لاحقًا ، ستتعلم أنه نظرًا لعدم الانفصال ، قد يكون لدى الذكور والإناث كروموسوم X واحد أو أقل. يمكن أن تكون الكروموسومات الجنسية الخاصة بك X أو Y. للإناث اثنين من الكروموسومات X (XX) ، بينما لدى الذكور كروموسوم X واحد وكروموسوم Y واحد (XY). إذا ورث الطفل كروموسوم X من الأب وكروموسوم X من الأم ، فما هو جنس الطفل؟ سيحصل الطفل على اثنين من الكروموسومات X ، لذلك سيكون أنثى. إذا كانت الحيوانات المنوية للأب تحمل الكروموسوم Y ، فسيكون الطفل ذكرًا. لاحظ أن الأم يمكنها نقل كروموسوم X فقط ، لذلك يحدد الأب جنس الطفل. لدى الأب فرصة بنسبة 50 في المائة لتمرير كروموسوم Y أو X ، لذلك هناك احتمال بنسبة 50 في المائة أن يكون الطفل ذكرًا ، وهناك احتمال بنسبة 50 في المائة أن يكون الطفل أنثى. هذه الفرصة بنسبة 50:50 تحدث لكل طفل. يمكن أن يكون جميع أولاد الزوجين الخمسة أولادًا. لا يزال لدى الطفل السادس فرصة بنسبة 50:50 في أن يكون فتاة. يمكن أيضًا استخدام مربع Punnett لإظهار كيفية انتقال الكروموسومات X و Y من الآباء إلى أطفالهم. هذا موضح في ميدان Punnett أدناه. قد يساعدك على فهم نمط وراثة السمات المرتبطة بالجنس.

السمات المندلية المرتبطة بـ X في البشر

أحد الأمثلة على السمات المرتبطة بالجنس هو عمى الألوان الأحمر والأخضر. لا يستطيع الأشخاص المصابون بهذا النوع من عمى الألوان التمييز بين اللون الأحمر والأخضر. غالبًا ما يرون هذه الألوان على أنها ظلال من اللون البني (الشكل ( PageIndex {11} )).

الذكور أكثر عرضة لعمى الألوان من الإناث لأن عمى الألوان هو سمة متنحية مرتبطة بالجنس. نظرًا لأن الذكور لديهم كروموسوم X واحد فقط ، فإن لديهم أليلًا واحدًا فقط لأي سمة مرتبطة بـ X. لذلك ، دائمًا ما يتم التعبير عن الأليل المتنحي المرتبط بـ X في الذكور. نظرًا لأن الإناث تمتلك اثنين من الكروموسومات X ، فإن لديها أليلين لأي سمة مرتبطة بـ X. يمكن أن يكون للإناث كروموسوم X واحد مع جين عمى الألوان وكروموسوم X واحد مع جين طبيعي لرؤية الألوان. نظرًا لأن عمى الألوان متنحي ، فإن الجين الطبيعي السائد سيخفي الجين المتنحي لعمى الألوان. يشار إلى الإناث التي لديها أليل واحد لعمى الألوان وأليل واحد عادي باسم الناقلات. إنهم يحملون الأليل لكنهم لا يعبرون عنه. يجب أن ترث الإناث نسختين من الأليل المتنحي للتعبير عن سمة متنحية مرتبطة بـ X. وهذا يفسر سبب كون الصفات المتنحية المرتبطة بالكروموسوم X أقل شيوعًا في الإناث من الذكور ولماذا يظهرون نمطًا مختلفًا للوراثة عن الصفات الجسدية.

وفقًا لمربع Punnett هذا (Table ( PageIndex {1} )) ، فإن ابن امرأة تحمل سمة عمى الألوان والرجل ذو الرؤية الطبيعية لديه فرصة بنسبة 50٪ للإصابة بعمى الألوان. يوضح الشكل ( PageIndex {10} ) أصلًا بسيطًا لهذه السمة.

Table ( PageIndex {1} ): مربع Punnet لعمى الألوان
XبXب
Xب

XبX

(الناقل أنثى)

XبXب

(أنثى عادية)

ص

Xبص

(ذكر عمى الألوان)

Xبص

(ذكر عادي)

مثال آخر على سمة مندلية المتنحية المرتبطة بالكروموسوم X هو الهيموفيليا. هو اضطراب يتميز بعدم قدرة الدم على التجلط بشكل طبيعي. ملكة إنجلترا فيكتوريا ، في الصورة أدناه ، كانت حاملة للاضطراب. ورثت اثنتان من بنات الملكة فيكتوريا الخمس أليل الهيموفيليا من أمهاتهن ، وكن حاملات له. عندما تزوجا من ملوك في دول أوروبية أخرى ، قاموا بنشر الأليل في جميع أنحاء أوروبا ، بما في ذلك العائلات الملكية في إسبانيا وألمانيا وروسيا. كما ورث ابن فيكتوريا الأمير ليوبولد أليل الهيموفيليا من والدته وعانى بالفعل من المرض. لهذه الأسباب ، كان الهيموفيليا يطلق عليه شعبيا "المرض الملكي".

الميزة: جسدي البشري

هل أنت مصاب بعمى الألوان أو تعتقد أنك قد تكون كذلك؟ إذا ورثت هذا الاضطراب المتنحي المرتبط بالكروموسوم X ، فإن العالم بدون اختلافات واضحة بين ألوان معينة يبدو طبيعيًا بالنسبة لك. هذا كل ما عرفته. هذا هو السبب في أن بعض الأشخاص المصابين بعمى الألوان لا يدركون ذلك. تم وضع اختبارات بسيطة لتحديد ما إذا كان الشخص مصاب بعمى الألوان ودرجة هذا العجز البصري. مثال على مثل هذا الاختبار موضح أدناه. ماذا ترى عندما تنظر إلى هذه الدائرة؟ هل يمكنك أن تدرك بوضوح الرقم 74؟ إذا كان الأمر كذلك ، فمن المحتمل أن يكون لديك رؤية طبيعية للون الأحمر والأخضر. إذا لم تتمكن من رؤية الرقم ، فقد تكون مصابًا بعمى الألوان الأحمر والأخضر.

قد يسبب عمى الألوان عددًا من المشاكل. قد تتراوح هذه من الإحباط البسيط إلى المخاطر الصريحة. على سبيل المثال:

  • إذا كنت مصابًا بعمى الألوان ، فقد يكون من الصعب تنسيق ألوان الملابس والمفروشات. قد ينتهي بك الأمر إلى ارتداء مجموعات الألوان التي يعتقد الأشخاص ذوو الرؤية اللونية العادية أنها غريبة أو متضاربة.
  • العديد من مصابيح مؤشر LED حمراء أو خضراء. على سبيل المثال ، قد تحتوي شرائط الطاقة والأجهزة الإلكترونية على أضواء مؤشر لتوضيح ما إذا كانت مضاءة (خضراء) أو مطفأة (حمراء).
  • غالبًا ما يتم أيضًا ترميز شرائط اختبار الأس الهيدروجيني والماء العسر والمواد الكيميائية لأحواض السباحة والاختبارات الشائعة الأخرى. يتحول ورق عباد الشمس لاختبار الأس الهيدروجيني ، على سبيل المثال ، إلى اللون الأحمر في وجود حمض ، ولكن إذا كنت مصابًا بعمى الألوان ، فقد لا تتمكن من قراءة نتيجة الاختبار.
  • هل تحب شريحة لحم مطبوخة جيدا؟ إذا كنت مصابًا بعمى الألوان ، فقد لا تتمكن من معرفة ما إذا كان اللحم لا يزال غير مطهو جيدًا (أحمر) أو مشويًا تمامًا. قد لا تتمكن أيضًا من التمييز بين الفاكهة والخضروات الناضجة (الحمراء) وغير الناضجة (الخضراء) مثل الطماطم. وبعض الأطعمة ، مثل السبانخ ذات اللون الأخضر الداكن ، قد تبدو مثل الطين أكثر من كونها طعامًا وتكون غير شهية تمامًا.
  • غالبًا ما تكون خرائط الطقس مشفرة بالألوان. هل هذا المطر (الأخضر) في توقعاتك أم مزيج شتوي من المطر المتجمد والصقيع (وردي أو أحمر)؟ إذا لم تتمكن من معرفة الفرق ، فقد تخرج على الطرق عندما لا يجب عليك ذلك وتعرض نفسك للخطر.
  • قد تكون القدرة على التمييز بين إشارات المرور الحمراء والخضراء مسألة حياة أو موت. قد يكون هذا صعبًا جدًا بالنسبة لشخص مصاب بعمى الألوان الأحمر والأخضر. لهذا السبب في بعض البلدان ، لا يُسمح للأشخاص الذين يعانون من عيب الرؤية هذا بالقيادة.

من المهم أيضًا أن تكون على دراية بظروف مثل عمى الألوان لأي شخص يقوم بإنشاء محتوى عبر الإنترنت. يعد تطوير صفحات الويب التي يمكن قراءتها لجميع المستخدمين مهارة مهمة لمجموعة متنوعة من الوظائف. يمكنك استخدام أدوات عبر الإنترنت (مثل Toptal Color Blind Filter) للتأكد من أن المحتوى الذي تنشئه قابل للاستخدام من قبل جميع عملائك.

إعادة النظر

  1. تحديد الصفات الوراثية والميراث البسيط.
  2. اشرح سبب وجود أنماط وراثية مختلفة للصفات الجسدية والمرتبطة بـ X.
  3. ما هو النسب ، ولماذا هو مفيد لدراسة كيفية انتقال السمات من جيل إلى جيل؟
  4. ما هو ميدان بونيت ، وماذا يظهر؟
  5. حدد أمثلة على السمات الجسدية البشرية والسمات المرتبطة بالكروموسوم X.
  6. تخيل جينًا بشريًا افتراضيًا له أليلين ، س و ف. س المهيمن على ف وراثة هذا الجين بسيطة. أجب عن الأسئلة التالية حول هذا الجين.
    1. إذا كانت المرأة لديها التركيب الوراثي ف ف وشريكها لديه النمط الجيني ف ف، ضع قائمة بكل من الأمشاج الممكنة ونسبة الأمشاج التي ستحتوي على كل أليل.
    2. ما هي النسب المحتملة من ذريتهم ف ف, ف ف، أو ف ف?
    3. هل هذه سمة جسمية أم سمة مرتبطة بـ X؟ كيف علمت بذلك؟
    4. ما هي احتمالات أن يظهر نسلهم المسيطر س سمة؟ اشرح اجابتك.
  7. اشرح لماذا ينقل الآباء دائمًا كروموسوم X الخاص بهم إلى بناتهم.
  8. صحيحة أو خاطئة. النساء أكثر عرضة للإصابة بأمراض مرتبطة بالكروموسوم X من الرجال.
  9. صحيحة أو خاطئة. يتم التحكم في معظم سمات الجسد البشري بواسطة جين واحد يحتوي على أليلين ، على غرار نباتات البازلاء من مندل.
  10. لكل من السيناريوهات أدناه ، اختر ما إذا كنت ستستخدم مربع بونيت أو النسب. اختر فقط أفضل ما يناسب السيناريو.
    1. عرف الرجل والمرأة الأنماط الجينية وتريد أن تتنبأ بالأنماط الجينية المحتملة لنسلهما.
    2. تريد توثيق أفراد عائلتك الذين أصيبوا أو أصيبوا بسرطان الثدي.

الصفات

  1. امرأة شابة بها غمازات من قبل أنا أشعر بالملل ، CC BY-SA 3.0 عبر ويكيميديا ​​كومنز
  2. نسب سائدة وراثية بواسطة جيروم ووكر ، CC BY-SA 3.0 عبر ويكيميديا ​​كومنز
  3. النسب المتنحية الجسدية بواسطة جيروم ووكر ، CC BY-SA 3.0 عبر ويكيميديا ​​كومنز
  4. Punnett بواسطة miguelferig مخصص CC0 عبر ويكيميديا ​​كومنز
  5. ساحة بونت بواسطة ماريانا رويز فياريال (LadyofHats) ، CC BY-NC 3.0 عبر CK-12
  6. Dihybrid Cross بواسطة CNX OpenStax ، مرخص CC BY 4.0 عبر ويكيميديا ​​كومنز
  7. ذروة الأرملة التي أنشأتها Mandeep Grewal المرخصة CC BY-SA 4.0 ، من الصور
    1. ذكر أرامل الذروة من Jmblock2 مرخص CC BY-SA 4.0 عبر ويكيميديا ​​كومنز
    2. Omer Mor بواسطة Omer Mor مرخص CC BY-SA 4.0 عبر ويكيميديا ​​كومنز
  8. Freckles بواسطة Ayo Ogunseinde ، عبر ترخيص Unsplash
  9. تم ترخيص كروموسومات X و Y بواسطة Maria Jackson و Leah Marks و Gerhard May و Joanna Wilson CC BY-NC-ND 4.0 عبر Research Gate
  10. نسب عمى الألوان بواسطة Jodi So، CC BY-NC 3.0 عبر CK-12
  11. Ishara المجال العام عبر ويكيميديا ​​كومنز
  12. نص مقتبس من Human Biology بواسطة CK-12 المرخص له CC BY-NC 3.0

يُطلق على جريجور يوهان مندل أبو علم الوراثة.

ولد مندل في 22 يوليو 1822 في قرية هاينزندورف في النمسا (الآن في تشيكوسلوفاكيا).

كان راهبًا في دير في برون ، النمسا. في عام 1840 أكمل تخرجه وأصبح كاهنًا عام 1847.

عمل مدرسًا في مدرسة إعدادية وكان مهتمًا جدًا بتهجين النباتات.

أجرى تجاربه على نباتات البازلاء الحلوة (Pisum sativum).

بعد سبع سنوات من العمل التجريبي في حديقة الدير ، نشر نتائجه في "الوقائع السنوية لجمعية التاريخ الطبيعي" برون (1866). لسوء الحظ ، ظل هذا العمل مهملاً حتى عام 1900.

في عام 1868 أصبح "أبوت". توفي عام 1884.

في عام 1900 ، ثلاثة علماء نبات ، دي فريس من هولندا ، وكارل كورينز من ألمانيا وتشيرماك

اكتشفت النمسا بشكل مستقل استنتاجات مماثلة لتلك التي توصل إليها مندل.

أعاد دي فريس نشر بحث مندل في عام 1901 وتم تقدير قيمة عمله بعد فترة طويلة من وفاته.


ملاحظات علم الأحياء على الوراثة المندلية | علم الوراثة

تقدم المقالة المذكورة أدناه ملاحظات حول الميراث المندلي.

في Mendel & # 8217s تجارب ثنائية الهجين ، قام F.1 أظهر الزيجوت المتغاير المزدوج دائمًا تشكيلة مستقلة من أزواج الجينات في وقت تكوين الأمشاج. في الواقع ، كان القانون مبررًا فقط لأن الجينين غير مرتبطين ببعضهما البعض. كان هذا صحيحًا لأن كل جين كان موجودًا على كروموسوم مختلف.

درس مندل سبع صفات ولم يكن لدى نبات البازلاء سوى سبعة أزواج من الكروموسومات. يتبع ذلك أنه في الوراثة المندلية يجب وضع حرف واحد على كروموسوم واحد.

أشار ساتون في عام 1903 ، الذي يعمل على نظرية الكروموسوم للوراثة ، إلى أن عدد الشخصيات التي أطعت قوانين مندل عند دراستها منفردة في تقاطعات أحادية الهجين ، كانت أكثر بكثير من عدد أزواج الكروموسوم التي يمكن تخصيصها لها. هذا يعني أنه يجب أن يكون هناك العديد من الجينات الموجودة على نفس الكروموسوم.

إذا ركزنا الانتباه على أي جينين موجودين على نفس الكروموسوم وقمنا بإجراء تهجين ثنائي الهجين ، فلا يمكننا أن نتوقع أن يصنف الجينان بشكل مستقل كما في Mendelism. على العكس من ذلك ، يجب ربط الجينين وإظهار ميل إلى التوريث معًا. إذا كان هذا صحيحًا ، فيجب أن يظهر النمطان الظاهريان اللذان تتحكم فيهما هذه الجينات معًا في الفرد أكثر مما لو كان هناك تشكيلة مستقلة.

بتعبير آخر ، ترتبط الجينات الموجودة على نفس الكروموسوم وتميل إلى الانتقال معًا في وحدة واحدة. من الواضح إذن أن النسبة 9: 3: 3: 1 النموذجية للصليب المندلي ثنائي الهجين من المتوقع أن يتم تعديلها لجينين لا يتم تصنيفهما بشكل مستقل بسبب الارتباط.

في الواقع ، وجد Bateson و Saunders و Punnett (1905 ، 1906) نتائج تهجين ثنائي الهجين في البازلاء العرق مختلفة عن تلك المتوقعة في تشكيلة مستقلة. تضمنت التجربة حرفين ، لون الزهرة (أرجواني مقابل أحمر) وشكل حبوب اللقاح (طويل مقابل دائري). عندما تم عبور نوعين من البازلاء الحلوة ، أحدهما أرجواني طويل والآخر أحمر ، كان الحرف F1 لم يظهر النسل في النسبة المتوقعة 9: 3: 3: 1.

بدلاً من ذلك ، كانت النباتات ذات اللون الأرجواني الطويل وتلك التي تحتوي على مجموعات دائرية حمراء أكثر تكرارًا مما كان متوقعًا. سوف يلاحظ أن هذه هي نفس المجموعات التي كانت موجودة في الوالدين.

تمت ملاحظة التركيبات الجديدة المستديرة الأرجوانية والحمراء الطويلة التي لم تكن موجودة في الوالدين في F.2 بتردد أقل (الشكل 8.1). تظهر الحقيقة أنه عندما ترتبط الجينات ، تحدث التوليفات الأبوية بشكل متكرر أكثر من إعادة التوليفات.

تم تكرار نفس الصليب من قبل باتسون وبونيت بطريقة مختلفة. هذه المرة كان لدى الوالدين مجموعة مختلفة من الشخصيات وهي Purple Round و Red Long. يقع طراز F1 كانت النباتات كلها بيربل لونج. يقع طراز F2 أظهر مرة أخرى التوليفات الأبوية (أرجواني دائري وأحمر طويل) بتردد أعلى وإعادة التوليفات (أرجواني طويل وأحمر دائري) بتردد أقل من المتوقع.

طبق باتسون وبونيت طريقة testcross على الصلبان المذكورة أعلاه في البازلاء الحلوة. لقد عبروا حرف F1 متغاير الزيجوت المزدوج (Purple Long PpLl) مع الوالد المتنحي المزدوج (أحمر مستدير ppll).

في الميراث المندلي ، يشير هذا الصليب إلى أن F1 تنتج النباتات أربعة أنواع من الأمشاج بتردد متساوٍ ، والتي تتحد مع نوع واحد من الأمشاج من الوالد المتنحي لإنتاج F2 ذرية من أربعة أنواع بنسبة 1: 1: 1: 1. بدلاً من ذلك ، كانت النسبة الفعلية التي لاحظها بيتسون وبونيت 7: 1: 1: 7.

تشير التجربة أعلاه بوضوح إلى أن الجينين الخاصين بلون الزهرة وشكل حبوب اللقاح يقعان على نفس الكروموسوم. يقال أن الجينات مرتبطة. تميل الجينات المرتبطة بالانقسام الاختزالي إلى تمرير كتلة إلى نفس الأمشاج وتكون مسؤولة عن ظهور التوليفات الأبوية في النسل الناتج.

يرجع العدد القليل من عمليات إعادة التوليفات في السلالة إلى حقيقة أن قدرًا من إعادة التركيب يحدث بين الجينات المرتبطة في مرحلة الانقسام الاختزالي pachytene. بالمناسبة ، لم يربط أي من التهجينات ثنائية الهجين التي أجراها مندل الجينات.

أظهرت الجينات لجميع الشخصيات السبعة التي درسها تشكيلة عشوائية. تبين لاحقًا من الناحية الخلوية أن البازلاء الحلوة تحتوي على سبعة أزواج من الكروموسومات. وقد تبين أيضًا وراثيًا أن الجين لكل من الشخصيات السبعة التي درسها مندل كان موجودًا على كروموسوم منفصل. لو درس مندل بعض الشخصيات الأخرى المرتبطة ، لما كان قادرًا على تفسير نتائجه وربما لم تتم صياغة مبدأ التشكيلة المستقلة.

صاغ باتسون مصطلح اقتران للإشارة إلى الحالة التي يوجد فيها أليلين مهيمنين للجين في أحد الوالدين والأليلين المتنحيين في الآخر. وهكذا ، فإن كلا الجينين المهيمنين ينتقلان معًا إلى مشيج واحد في أحد الوالدين وكلاهما متنحي معًا في مشيج الوالد الآخر كما هو الحال في التقاطع الأرجواني الطويل (PPLL) والجولة الحمراء (ppll).

تم تطبيق مصطلح الطرد عندما كان الوالدان متغاير الزيجوت كما هو الحال في التقاطع PpLl و PpLl. في هذه الحالة ، يأتي الجينان المهيمنان من أبوين مختلفين بحيث يقال إنهما في حالة من النفور.

بعبارة أخرى ، في حالة وجود موقعين مرتبطين في زيجوت متغاير الزيجوت إذا كان الأليلين المهيمنين على كروموسوم واحد والاثنان المتنحيان على الآخر (PL / pl) ، يُقال أن علاقة الارتباط في مرحلة الاقتران.

ولكن عندما يحتل الأليل السائد لموضع واحد والأليل المتنحي للآخر نفس الارتباط الصبغي (pl / pL) في مرحلة التنافر. إن مصطلحي "الاقتران" و "التنافر" هما الآن ذا أهمية تاريخية فقط.


علم الوراثة المندلية

يشتهر جريجور مندل باكتشاف & # 8220 جسيمات الميراث & # 8221 أو فكرة نقل العناصر الوراثية في وحدات منفصلة بدلاً من & # 8220 blended & # 8221 معًا في كل جيل جديد. اليوم نسمي تلك الوحدات المنفصلة الجينات.

  • أ الجين هو عامل وراثي يحدد (أو يؤثر) سمة معينة. يتكون الجين من تسلسل DNA محدد ويقع في منطقة معينة من كروموسوم معين. بسبب موقعه المحدد ، يمكن أيضًا تسمية الجين a الموضع الجيني.
  • ان أليل هو نوع معين من الجينات ، بنفس الطريقة التي تعتبر بها الشوكولاتة والفانيليا من الأنواع المختلفة للآيس كريم.
  • كائن حي & # 8217s الطراز العرقى هي مجموعة معينة من الأليلات الموجودة في حمضها النووي. الكائن الحي الذي يحتوي على اثنين من نفس الأليلات لجين معين هو متماثل في هذا الموضع يكون الكائن الحي مع أليلين مختلفين لجين معين متغاير الزيجوت في هذا المكان.
  • كائن حي & # 8217s النمط الظاهري هي سماته التي يمكن ملاحظتها. يمكن أن يكون للكائن الحي متغاير الزيجوت في موضع معين ولكن له نمط ظاهري يشبه واحدًا فقط من الأليلين. وذلك لأن بعض الأليلات تخفي مظهر البعض الآخر في a مهيمن / متنحي نمط.
  • أ مهيمن ينتج الأليل النمط الظاهري الخاص به سواء كان الكائن متماثل الزيجوت أو متغاير الزيجوت في هذا المكان. على سبيل المثال ، في البشر ، يكون أليل العيون البنية هو المسيطر على الأليل للعيون الزرقاء ، لذلك فإن الشخص الذي يكون متغاير الزيجوت في موضع لون العين سيكون له عيون بنية.
  • أ الصفة الوراثية النادرة ينتج الأليل نمطه الظاهري فقط عندما يكون متماثل الزيجوت في الموضع محجوبًا على النمط الظاهري إذا كان الموضع متغاير الزيجوت. على سبيل المثال ، يجب أن يكون لدى الشخص نسختان من أليل لون العين الزرقاء ليكون لهما عيون زرقاء.
  • في بعض الأحيان ترتبط الأليلات المتنحية المحددة بالأمراض. الشخص الذي يكون متغاير الزيجوت بالنسبة للجين سيكون طبيعيا ظاهريا ، لكنه يحمل نسخة من الأليل المتنحي المرتبط بالمرض. يُقال أن هذا الشخص هو أ الناقل ويمكن أن ينقل أليل المرض إلى نسله.

يتقاطع مع سمة واحدة ويضفي على مبدأ الفصل العنصري

تم توضيح جميع المفاهيم المذكورة أعلاه في أنواع التجارب التي أجراها مندل على نباتات البازلاء. تعتبر نباتات البازلاء كائنًا مثيرًا للدراسة بشكل خاص ، لكنها كانت مفيدة جدًا في اكتشاف الأنماط الأساسية للوراثة! السبب في أنهم كانوا مفيدون للغاية هو أن لديهم الكثير من ملفات الصفات التي يسببها جين واحد بنمط وراثي سائد / متنحي بسيط (هذا نادر جدًا بشكل عام & # 8211 ولكن المزيد عن ذلك لاحقًا). إذن ماذا يعني هذا البيان بالخط العريض؟ المثال الكلاسيكي هو شكل البازلاء. يمكن أن تكون البازلاء إما مستديرة أو مجعدة ، لكن ليس أي شيء بينهما. سواء كانت مستديرة أو متجعدة يتحكم فيها جين واحد مع أليلين ، والأليل الدائري هو المسيطر على الأليل المتجعد. يتم توضيح نمط الوراثة إذا قمت بعبور نباتات البازلاء المستديرة متماثلة اللواقح والمتجانسة المتجانسة هنا:

في الجيل P ، يتم تهجين نباتات البازلاء التي تتكاثر بشكل صحيح للنمط الظاهري الأصفر السائد مع النباتات ذات النمط الظاهري الأخضر المتنحي. ينتج هذا التقاطع F1 متغايرة الزيجوت مع النمط الظاهري الأصفر. يمكن استخدام تحليل مربع Punnett للتنبؤ بالأنماط الجينية لجيل F2. المصدر: OpenStax Biology (https://cnx.org/resources/83af4d98c6e7004c52f95071a357b686d11dc819/Figure_12_02_02.png)

يمكنك أن ترى في الجيل الأول (F1) أن جميع النسل ينتج بذورًا مستديرة ، على الرغم من أنها أليلات مستديرة ومتجعدة. إذا كان جيل F1 يُخصب ذاتيًا (نباتات البازلاء & # 8211 مثل معظم النباتات & # 8211 تنتج كلًا من الذكور والإناث) ، فإنك ترى الآن بعض النسل الذي ينتج بذورًا دائرية وبعضها ينتج بذورًا متجعدة. الجولة: يوجد منتجو البذور المتجعدة بنسبة 3: 1 تقريبًا ، كما يتضح من بناء مربع Punnett.
توضح مربعات Punnett حقيقة ذلك يحتوي كل مشيج من نبات البازلاء على واحد فقط أليل لكل سمة. على الرغم من أن نباتات البازلاء البالغة لها نسختان من كل أليل ، فإن هذين الأليلين يصبحان في أمشاج مختلفة. وبالتالي ، عندما يجتمع اثنان من الأمشاج لإنشاء نبات جديد ، فإن كل مشيج يحمل أليلًا واحدًا ينتج عنه أليلين في النبات الجديد. فكرة أن كل مشيج يحمل أليلًا واحدًا فقط لكل سمة هي مبدأ الفصل بمعنى ، يتم فصل الأليلين لسمة معينة في أمشاج مختلفة.

يتقاطع مع سمتين ومبدأ التشكيلة المستقلة

تمتلك نباتات البازلاء الكثير من السمات الأخرى بخلاف شكل البذور ، ودرس مندل سبع سمات أخرى. تصبح الأمور أكثر تعقيدًا عندما تتبع أكثر من سمة واحدة في وقت واحد. هنا صليب ينظر إلى كل من شكل البازلاء (دائري أو متجعد) ولون البازلاء (أصفر أو أخضر). اتبع منطق التهجين أدناه لمعرفة سبب إظهار النسل نسبة 9: 3: 3: 1 من أنماط ظاهرية مختلفة.

يتضمن هذا التهجين ثنائي الهجين لنباتات البازلاء جينات لون البذور وملمسها. المصدر: OpenStax Biology (biol-2022/4512 / image_IKjnwu26Fof3ti.png)

توضح مربعات Punnett التي تظهر سمتين أو أكثر فكرة ذلك يتم فصل الأليلات لصفات مختلفة (جينات مختلفة) بشكل مستقل عن بعضها البعض. البذور الصفراء ليست دائرية دائمًا ، والبذور الخضراء ليست دائمًا متجعدة ، فقد تكون هناك بذور صفراء مجعدة ، وبذور صفراء مستديرة ، وبذور خضراء متجعدة ، وبذور خضراء مستديرة. فكرة فصل الأليلات للسمات المختلفة بشكل مستقل هي الأساسي في تشكيلة مستقلة.

قوانين Mendel & # 8217s والانقسام الاختزالي

يتم تفسير قوانين Mendel & # 8217s (مبادئ) الفصل والتشكيلة المستقلة من خلال السلوك المادي للكروموسومات أثناء الانقسام الاختزالي.
الفصل يحدث لأن كل مشيج يرث فقط نسخة واحدة من كل كروموسوم. يحتوي كل كروموسوم على نسخة واحدة فقط من كل جين ، وبالتالي فإن كل مشيج يحصل على أليل واحد فقط. يحدث الفصل عندما تنفصل الكروموسومات المتجانسة خلال الطور الأول . هذا المبدأ موضح هنا:

Source: Adapted from Wikimedia Commons (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Independent_assortment_%26_segregation-it.svg)

Independent assortment occurs because homologous chromosomes are randomly segregated into different gametes ie, one gamete does ليس only get all maternal chromosomes while the other gets all paternal chromosomes. Independent assortment occurs when homologous chromosomes align randomly at the metaphase plate during meiotic metaphase I . This principle is illustrated here:

chromosomes. Source: Adapted from Wikimedia Commons (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Independent_assortment_%26_segregation-it.svg) and OpenStax Biology (http://cnx.org/resources/c6a4bad683d231988b861985dfa445fff58e0bd4/Figure_11_01_03.jpg)

Random, independent assortment during metaphase I can be demonstrated by considering a cell with a set of two chromosomes (ن = 2). In this case, there are two possible arrangements at the equatorial plane in metaphase I. The total possible number of different gametes is 2^ن، أين ن equals the number of chromosomes in a set. In this example, there are four possible genetic combinations for the gametes. مع ن = 23 in human cells, there are over 8 million possible combinations of paternal and maternal genotypes in a potential offspring.
In class, we will use the information discussed above to determine possible offspring types and phenotypic ratios using simple probability rules. For crosses that involve 2 or more independently assorting traits, using probability rules can be much faster and easier than using 4 x 4 Punnett squares (for 2-factor crosses) or 8 x 8 Punnett squares (for 3-factor crosses. The number of possible gametes is 2^N, where N is the number of factors (genes), and the size of the Punnett square needed is 2^N x 2^N! So instead, we can calculate the outcomes for each factor or gene, then multiply the results.
Example: a cross of AaBbCcDd x AaBbCcDd, where A, B, C and D are 4 different genes, with the dominant alleles given as A, B, C, and D, and the recessive alleles are a, b, c, and d, respectively. What proportion of the progeny will have the dominant phenotype for A and B, and recessive for c and d?
If we look at just Aa x Aa, we know that 3/4 of the progeny will have the dominant A phenotype.
Similarly, for just Bb x Bb, 3/4 of the progeny will have the dominant B phenotype.
For Cc x Cc, 1/4 of the progeny will have the recessive c phenotype (cc genotype).
For Dd x Dd, 1/4 of the progeny will have the recessive d phenotype (dd genotype).
The rules of probability say that, if these genes are sorting independently, we can just multiply these proportions:
The proportion of ABcd phenotype among the progeny = 3/4 x 3/4 x 1/4 x 1/4 = 9/256

Here’s a quick summary of many of these ideas from Ted Ed:

and here is Khan Academy’s take:


Mendelian inheritance

سيراجع محررونا ما قدمته ويحددون ما إذا كان ينبغي مراجعة المقالة أم لا.

Mendelian inheritance، وتسمى أيضا Mendelism, the principles of heredity formulated by Austrian-born botanist, teacher, and Augustinian prelate Gregor Mendel in 1865. These principles compose what is known as the system of particulate inheritance by units, or genes. The later discovery of chromosomes as the carriers of genetic units supported Mendel’s two basic laws, known as the law of segregation and the law of independent assortment.

In modern terms, the first of Mendel’s laws states that genes are transferred as separate and distinct units from one generation to the next. The two members ( alleles) of a gene pair, one on each of paired chromosomes, separate during the formation of sex cells by a parent organism. One-half of the sex cells will have one form of the gene, one-half the other form the offspring that result from these sex cells will reflect those proportions.

A modern formulation of the second law, the law of independent assortment, is that the alleles of a gene pair located on one pair of chromosomes are inherited independently of the alleles of a gene pair located on another chromosome pair and that the sex cells containing various assortments of these genes fuse at random with the sex cells produced by the other parent.


Mendel Three Laws

Gregor Johann Mendel postulated some principles of inheritance, what we call “Mendel’s Law". He described three laws of inheritance:

Law of Dominance

To explain the law of dominance, Mendel had given three postulates:

  1. Discrete factors or units direct phenotypic traits.
  2. The factors always comprise a couple of pairs are called “الأليلات”.
  3. In two dissimilar alleles, one will show dominant characters, and the other will show recessive traits. The dominant factor will always mask the recessive form.

Therefore, the law of dominance is defined as the first law of inheritance that states the expression of only one form of a trait in the first filial generation during the monohybrid cross between the heterozygous genes. In the first filial generation, one parental gene will be expressed in offspring. In a second filial generation, both the parental characters will appear with a phenotypic ratio of 3:1.

Law of Segregation

Mendel introduced the law of segregation after performing experiments on different traits of a pea plant through a monohybrid cross to explain the law of dominance. The law of segregation is an explanation or the advanced view of the law of dominance.

It states that an individual carries two factors for a particular trait, which separate during the gamete formation, after which a gamete will take only a single factor. The discrete units of inheritance are the separate and distinct units that do not blend if present together.

This law is formulated for the diploid organisms that reproduce sexually and produce haploid gamete. To explain the law of segregation, Mendel postulated that:

  1. A gene carries a couple of alleles that are generally two in number.
  2. Gametes are produced after meiosis cell division, which will cause segregation of gene that remains each gamete with one member of an allele.
  3. An organism always inherited the two factors (dominant and recessive) for a single trait.
  4. If the two allelic pairs of the gene are different like (Tt), the dominant factor (T) will be expressed over the recessive factor (t). If the two allelic pairs of the gene are similar by possessing two dominant alleles, then genes will inherit homozygous dominant traits. Similarly, if the two allelic pairs of the gene possessing two recessive alleles, then genes will inherit homozygous recessive traits.

مثال

Let us take a case by performing a monohybrid cross between the purple coloured (PP) and white coloured flower (pp) of a pea plant.

At the time of crossing over, a gene separates into distinct alleles where one factor from each parent will inherit into the F-1 progeny. ‘ص’ will form in a first filial generation where a dominant factor (ص) will conceal the phenotypic characters of a recessive allele (ص).

On the self-pollination of F-1 progeny, we will observe the production of both purple coloured and white coloured flower with a phenotypic ratio of 3:1 and a genotypic ratio of 1:2:1. Law of segregation gives a brief on the law of dominance by focussing on some other approaches and explains the law of incomplete dominance.

Law of Incomplete dominance

After performing repeated experiments on pea plant, Mendel experimented on other plants by taking different traits. He found that the progeny formed in the F-1 generation did not show any features of the P-generation.

مثال
To explain the law of incomplete dominance, Mendel performed crossing over between the red coloured (RR) and white coloured (rr) flowers of Antirrhinum species.

The two breeds ‘RR’ and ‘rr’, after crossing over, produced pink coloured flowers in the first filial generation with a genotype ‘Rr". On self-pollination of ‘Rr’, the genotype ratio (1:2:1) will be the same as the law of dominance, but the phenotypic ratio (3:1) will change into 1:2:1.

Mendel concluded that the dominant allele of the ‘Rr’ gene would not dominate entirely over the recessive allele that resulted in the formation of pink snapdragon flower in place of red.

Law of Independent Assortment

Mendel proposed a law of independent assortment by experimenting with a dihybrid test cross of two independent traits. According to this law:

  1. The assortment of a single paired gene is مستقل of the other pair at the time of gametogenesis.
  2. Each pair of a gene will express their phenotypic characters differently and independently.
مثال

Test cross between the pea plants having round, أصفر seed with the wrinkled, لون أخضر seed.

After crossing over, all round, yellow seeds will produce in the first filial generation. When the F-1 hybrid plants are allowed for self-fertilization, we could see the inheritance of independent seed colour characteristics from the original varieties.

  • The following phenotypic variations will obtain: Round, yellow (9): Round, green (3): Wrinkled, yellow (3): Wrinkled, green (1).
  • The genotypic ratio obtained in the second filial generation is RRYY (1): RRYy (2): Rryy (1): RrYY (2): RrYy (4): Rryy (2): rrYY (1): rrYy (2): rryy (1).

After performing such a dihybrid cross, Mendel concluded that the segregation of the seed colour is independent of the seed shape. It results in the evolution of new characters and some parental characters in the offsprings.

استنتاج

Initially, Mendel’s theory faced many controversies and rejections and not accepted by many scientists. The Mendel experiment became successful when T.H. Morgan and his co-workers compared the Mendelian model with the chromosomal model of inheritance.

They concluded that the الكروموسومات are the actual carriers of such discrete factors, what we now call الجينات. Mendelism is one of the popular theory in genetic science that explain the factors of inheritance.


How Punnett Squares Let Us Predict Results From Crosses

Long after Mendel a simple tool came along called a Punnett Square. This tool uses Mendel’s law of segregation to predict what might happen when you cross two individuals.

To create a Punnett square, draw a square and divide it into quarters. Along the left edge, write a possible allele from one of the parents. Along the top edge, write another possible allele from the other parent. It looks like this:

Now let’s find out what might happen if you cross these two parents. Fill in each box with its possible allele combination from its parent:

You can see from this cross between a plant with green peas and a plant with yellow peas how each offspring ended up with the exact same genetic combination: Yy. This is why the entire F1 generation had yellow peas.


Post-Mendelian Era – Other Patterns of Inheritance | مادة الاحياء

After the re-establishment of Mendel’s laws of inheritance in 1900, geneticists were used to repeat Mendel’s experiments using other organisms and different phenotypes. Mendel explained inheritance in terms of separate hereditary determinants or factors now called genes. What Mendel discovered in peas for the first time that was later shown to be generally true for a variety of traits in many plants and animals.

Image Courtesy : upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/36/Gregor_Mendel_Monk.jpg

However, not all patterns of inheritance could be explained exclusively on the basis of Mendel’s original principles alone and complexities were observed by later workers. However, many such complex situations could be resolved within the framework of his principles with suitable modifications and extensions.

1. Incomplete dominance:

In many cases, however, dominance is absent, and the hybrid individuals resemble neither parent exactly but are more or less intermediate between the two. For example, in the snapdragon or four’ O clock (Mirabilis Jalapa) a red flowered plant crossed with a white one gives first generation hybrids that possess flowers of pink colour. In certain other cases the hybrid offspring resembles one parent much more closely than the other but does not resemble it exactly, so that dominance is incomplete. This is termed as incomplete dominance.

يقع طراز F1 when Selfed gives F2 progenies which are red, pink and white in the ratio of 1: 2: 1. Pink is therefore the heterozygous phenotype. The phenotypic and the genotypic ratio are the same in the case of incomplete dominance.

From the F2 generation it becomes clear that there is no blending of genes. If blending had occurred, the original pure traits would have appeared. This explains that both the red flower allele and the white flower allele express themselves when present together. The alleles of the gene are therefore discrete or particulate.

2. Multiple alleles:

In the examples studied so far, we have considered genes having only two distinct alleles. If mutation occurs at different sides of a gene in different individuals, the population as a whole will have many different alleles of that gene. Thus when three or more alleles are responsible for a single characteristic, they are known as multiple alleles.

All these alleles occupy the same specific locus on the chromosomes. In a diploid cell, only two alleles can be present at a time on the homologous chromosomes. A well-known example is the ABO blood type in humans. Here, the inheritance is based on three alleles, i.e., I A , I B , i, I A and I B are dominant and I B is recessive.

3. Other allelic interactions:

Besides incomplete dominance, alleles could also show codominance. Here in a heterozygote both alleles express themselves. This phenomenon has been observed in blood groups in humans.


Mendel&rsquos Principles of Inheritance &ndash Explained!

Mendelism or Mendelian principles are rules of inheritance first discovered by Mendel.

Image Courtesy : img.docstoccdn.com/thumb/orig/126954860.png

There are four principles or laws of inheritance based on monohybrid and Poly-hybrid crosses.

One Gene Inheritance:

Every character is controlled by a gene that has at least two alleles (monogenic inher­itance). Study of inheritance of a single pair of alleles (factors) of a character at a time (monohybrid cross) is called one gene inheritance. On the basis of his observations on monohybrid cross, Mendel proposed a set of generalisations (postulates) which resulted into the formulation of following three laws of inheritance.

1. Principle of Paired Factors:

A character is represented in an organism (diploid) by at least two factors. The two factors lie on the two homologous chromosomes at the same locus. They may represent the same (homozygous, e.g., TT in case of pure tall Pea plants, tt in case of dwarf Pea plants) or alternate expressions (heterozygous, e.g., Tt in case of hybrid tall Pea plants) of the same character.

Factors representing the alternate or same form of a character are called alleles or allelomorphs.

2. Law or Principle of Dominance:

In heterozygous individuals or hybrids, a character is represented by two contrasting factors called alleles or allelomorphs. Out of the two contrasting alleles, only one is able to express its effect in the individual. It is called dominant factor or dominant allele. The other allele which does not show its effect in the heterozygous individual is called recessive factor or recessive allele. Mendel used letter symbols to denote factors.

The letter symbol refers to the dominant factor. It is given a capital or upper case letter of the alphabet. A corresponding small or lower case letter is assigned to the recessive factor, e.g., T (tallness) and t (dwarfness).

Mendel experimented with Pisuin sativum for seven characters only. In each case he found that one expression or trait of the character, (e.g., T or tallness in case of height) is dominant over the other expression or trait of the character. This can also be proved experimentally.

Take two Pea plants, one pure or homozygous tall (height 1.2-2.0 m) and the other pure or homozygous dwarf (height 0.25-0.5m Fig. 5.4). Cross the two and raise their progeny called first filial or F, generation. All plants of F, generation are tall (height 1.2-2.0 m) though they have also received a factor for dwarfness.

That the factor for dwarfness is present in F1 plants can be tested by self breeding them when individuals of F2 generation will be both tall and dwarf in the ratio of 3: 1. Therefore, in F1 plants both the factors for tallness and dwarfness are present. However, the factor for dwarfness is unable to express itself in the presence of factor for tallness. Hence, the factor for tallness is dominant over the factor for dwarfness. The factor for dwarfness is recessive.

(i) It explains why individuals of F, generation express trait of only one parent, (ii) Law of dominance is able to explain the occurrence of 3: 1 ratio in F2 individuals, (iii) It indicates why mixed population is superior as it hides many of the defective recessive alleles.

3. Principle or Law of Segregation:

The two factors of a character present in an individual keep their identity distinct, separate at the time of gametogenesis or sporogenesis, get randomly distributed to different gametes and then get paired again in different offspring as per the principle of probability.

The principle of segregation (the first law of Mendelism) can be deduced from a reciprocal monohybrid cross, say between a pure tall pea plant (height 1.2-2.0 m) and dwarf Pea plant (height 0.25-0.5 m). The hybrids or plants of first filial (F1) generation are all tall though they have also received the factor for dwarfness.

It is because the factor for tallness is dominant while the factors for dwarfness is recessive. If the hybrids are allowed to self breed, the plants of the second filial or F2 generation appear to be both tall and dwarf in the phenotypic ratio of 3:1 (Fig. 5.5).

Further self breeding of these plants shows that the dwarf plants breed true (tt), i.e., produce only dwarf plants. Amongst tall plants, 1/3 breed true, that is, yield only tall plants. The remaining 2/3 of the F2 tall plants or 50% of the total F2 plants behave as hybrid plants and produce both tall and dwarf plants in the ratio 3:1.

لذلك ، فإن F2 phenotypic ratio of 3: 1 is genotypically 1 pure tall: 2 hybrid tall: 1 dwarf. The above cross shows that

(i) Though F1 plants show only one alternative or dominant trait of a character, it actually carries factors or alleles of both the traits of the character because the second alternative or recessive trait appears in the F2 توليد. Therefore, F1 plants are genetically hybrid, in the above case Tt.

(ii) F, plants are a product of fusion of male and female gametes. As they carry the gene complement of Tt, the fusing gametes must bring in only one factor each (T from TT and t from tt parent).

Male Gamete Female Gamete Offspring
Cross I تي ر Tt
Reciprocal Cross ر تي Tt

(iii) F2 generation is produced by self breeding of the F1 النباتات. F2 generation consists of three types of plants— pure tall, hybrid tall and dwarf. This is possible only when (a) The two mendelian factors present in the F1, plants segregate during gamete formation, (b) Gametes carry a single factor or allele for a character, 50% of one type and 50% of the second type, (c) The factors get distributed randomly in the offspring due to random or chance fusion of gametes during fertilization.

Since, only one of the two factors passes into a gamete, 50% of the male and female gametes formed by F1 plant possess the factor for tallness while the remaining 50% carry the factor for dwarfness. Their random fusion results in the following:

The principle of segregation is the most fundamental principle of heredity that has uni­versal application with no exception. Some workers like Bateson call the principle of seg­regation as the principle of purity of gametes because segregation of the two mendelian factors of a trait results in gametes receiving only one factor out of a pair. As a result gametes are always pure for a character. It is also known as law of non-mixing of alleles.

Inheritance of Two Genes:

To verify his results of monohybrid crosses, Mendel also crossed pea plants differing in two characters (di-hybrid cross). This helped him to understand inheritance of two genes (i.e., two pairs of alleles) at a time. It was found that inheritance of one pair of alleles (one character) does not interfere in the inheritance of other pair of alleles (second character). Based upon it, Mendel proposed a second set of generalisations (postulate) which is now called law of independent assortment.

4. Principle or Law of Independent Assortment:

It has been called Second Law of Mendelism by Correns. According to this principle or law the two factors of each character assort or separate independent of the factors of other characters at the time of gamete formation and get randomly re-arranged in the offspring producing both parental and new combinations of traits.

The principle or law of independent assortment can be studied by means of dihybrid cross, e.g., between pure breeding Pea plants having yellow round seeds (YYRR) and pure breeding Pea plants having green wrinkled seeds (yyrr).

The plants of the first filial or F1 generation have all yellow and round seeds (YyRr) because yellow and round traits are respectively dominant over green and wrinkled traits. On self breeding, the resultant second filial or F2 generation shows four types of plants (Fig. 5.6). The data obtained by Mendel is as follows:

Yellow and Round = 315/556 = 9/16

Yellow and Wrinkled = 101/556 = 3/16

Green and Round = 108/556 = 3/16

Green and Wrinkled = 32/556 = 1/16

Thus the phenotypic ratio of a dihybrid cross is 9: 3: 3: 1. The occurrence of four types of plants (two more than parental types) in the F2 generation of dihybrid cross shows that the factors of each of the two characters assort independent of the others as if the other pair of factors are not present. It can also be proved by studying the individual characters of seed colour and seed texture separately.

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. That the factors of the two characters assort independently, can further be proved by multiplying the different probables.

The principle or law of independent assortment is applicable to only those factors or genes which are either located distantly on the same chromosome or 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 due to their occur­rence together on the same chromosomes is called linkage. Mendel himself found that white flowered Pea plants always produced white seeds while red flowered plants always yielded grey seeds.

Post-Mendelian Discoveries (Post-Mendelian Era- Other Patterns of Inheritance):

Gene interaction is the influence of alleles and non-alleles on the normal phenotypic expression of genes. It is of two types, intragenic (inter-allelic) and inter-genic (non-allelic).


Mendel’s Crosses

Mendel’s seminal work was accomplished using the garden pea, بيسوم ساتيفوم, to study inheritance.

This species naturally self-fertilizes, meaning that pollen encounters ova within the same flower. The flower petals remain sealed tightly until pollination is completed to prevent the pollination of other plants. The result is highly inbred, or “true-breeding,” pea plants. These are plants that always produce offspring that look like the parent. By experimenting with true-breeding pea plants, Mendel avoided the appearance of unexpected traits in offspring that might occur if the plants were not true breeding. The garden pea also grows to maturity within one season, meaning that several generations could be evaluated over a relatively short time. Finally, large quantities of garden peas could be cultivated simultaneously, allowing Mendel to conclude that his results did not come about simply by chance.

Mendel performed hybridizations, which involve mating two true-breeding individuals that have different traits. In the pea, which is naturally self-pollinating, this is done by manually transferring pollen from the anther of a mature pea plant of one variety to the stigma of a separate mature pea plant of the second variety.

Plants used in first-generation crosses were called ص, or parental generation, plants (Figure 8.3). Mendel collected the seeds produced by the P plants that resulted from each cross and grew them the following season. These offspring were called the F1, or the first filial (filial = daughter or son), generation. Once Mendel examined the characteristics in the F1 generation of plants, he allowed them to self-fertilize naturally. He then collected and grew the seeds from the F1 plants to produce the F2, or second filial, generation. Mendel’s experiments extended beyond the F2 generation to the F3 generation, F4 generation, and so on, but it was the ratio of characteristics in the P, F1, and F2 generations that were the most intriguing and became the basis of Mendel’s postulates.

الشكل 3: Mendel’s process for performing crosses included examining flower color.


شاهد الفيديو: الوراثة المندلية- درس مهم جدا بوحدة الوراثة- الأستاذ:احمد الشياب (أغسطس 2022).