Genen, eigenschappen en de scheidingswet van Mendel
Print Collector / Hulton Archief / Getty Images
Hoe worden eigenschappen doorgegeven van ouders op nakomelingen? Het antwoord is door genoverdracht. Genen bevinden zich op chromosomen en bestaan uit DNA . Dit zijndoorgegeven van ouders op hun nakomelingendoorreproductie.
De principes die erfelijkheid beheersen, werden ontdekt door een monnik genaamd Gregor Mendel in de jaren 1860. Een van deze principes heet nu De segregatiewet van Mendel , waarin staat dat allelparen scheiden of segregeren tijdens gametenvorming en willekeurig verenigen bij bevruchting.
Er zijn vier hoofdconcepten die verband houden met dit principe:
- Een gen kan in meer dan één vorm of allel voorkomen.
- Organismen erven twee allelen voor elke eigenschap.
- Wanneer geslachtscellen worden geproduceerd door meiose, scheiden allelenparen en verlaten ze elkaar cel met een enkel allel voor elke eigenschap.
- Wanneer de twee allelen van een paar verschillend zijn, is de ene dominant en de andere recessief.
Mendels experimenten met erwtenplanten
Evelyn Bailey - HD-afbeelding gebaseerd op originele afbeelding door Steve Berg ' id='mntl-sc-block-image_2-0-1' />
Evelyn Bailey - HD-afbeelding gebaseerd op originele afbeelding door Steve Berg
Mendel werkte met erwtenplanten en selecteerde zeven eigenschappen om te bestuderen die elk in twee verschillende vormen voorkomen. Een eigenschap die hij bijvoorbeeld bestudeerde, was de kleur van de peul; sommige erwtenplanten hebben groene peulen en andere hebben gele peulen.
Omdat erwtenplanten in staat zijn tot zelfbevruchting, kon Mendel produceren: waargebeurd planten. Een waarachtige plant met gele peul, bijvoorbeeld, zou alleen nakomelingen met gele peul produceren.
Mendel begon toen te experimenteren om erachter te komen wat er zou gebeuren als hij een rasechte gele peulplant zou kruisbestuiven met een rasechte groene peulplant. Hij verwees naar de twee ouderplanten als de oudergeneratie (P-generatie) en de resulterende nakomelingen werden de eerste kinderlijke of F1-generatie genoemd.
Toen Mendel een kruisbestuiving uitvoerde tussen een rasechte gele peulplant en een rasechte groene peulplant, merkte hij dat alle resulterende nakomelingen, de F1-generatie, groen waren.
De F2-generatie
Evelyn Bailey - HD-afbeelding gebaseerd op originele afbeelding door Steve Berg' id='mntl-sc-block-image_2-0-7' /> Evelyn Bailey - HD-afbeelding gebaseerd op originele afbeelding door Steve Berg
Mendel liet vervolgens alle groene F1-planten zelfbestuiven. Hij noemde deze nakomelingen de F2-generatie.
Mendel merkte een 3:1 verhouding in podkleur. Over 3/4 van de F2-planten had groene peulen en ongeveer 1/4 gele peulen hadden. Op basis van deze experimenten formuleerde Mendel wat nu bekend staat als de segregatiewet van Mendel.
De vier concepten in de wet van segregatie
Evelyn Bailey - HD-afbeelding gebaseerd op originele afbeelding door Steve Berg' id='mntl-sc-block-image_2-0-11' /> Evelyn Bailey - HD-afbeelding gebaseerd op originele afbeelding door Steve Berg
Zoals vermeld, stelt de segregatiewet van Mendel dat allelparen scheiden of segregeren tijdens de vorming van gameten, en zich willekeurig verenigen opbevruchting. Hoewel we kort de vier primaire concepten hebben genoemd die bij dit idee betrokken zijn, laten we ze in meer detail onderzoeken.
#1: Een gen kan meerdere vormen hebben
EEN gen kan in meer dan één vorm voorkomen. Het gen dat de kleur van de pod bepaalt, kan bijvoorbeeld zijn: (G) voor groene pod kleur of (g) voor gele pod kleur.
#2: Organismen erven twee allelen voor elke eigenschap
Voor elke eigenschap of eigenschap erven organismen twee alternatieve vormen van dat gen, één van elke ouder. Deze alternatieve vormen van een gen worden allelen .
De F1-planten in het experiment van Mendel kregen elk één allel van de groene peul-ouderplant en één allel van de gele peul-ouderplant. True-breeding groene peulplanten hebben (GG) allelen voor peulkleur, waarachtige gele peulplanten hebben (gg) allelen, en de resulterende F1-planten hebben (Gg) allelen.
De Wet van Segregatie Concepten Vervolg
Evelyn Bailey - HD-afbeelding gebaseerd op originele afbeelding door Steve Berg' id='mntl-sc-block-image_2-0-19' /> Evelyn Bailey - HD-afbeelding gebaseerd op originele afbeelding door Steve Berg
# 3: Allelenparen kunnen scheiden in enkele allelen
Wanneer gameten (geslachtscellen) worden geproduceerd, allelparen scheiden of segregeren waardoor ze met een enkel allel voor elke eigenschap achterblijven. Dit betekent datgeslachtscellenslechts de helft van het complement van genen bevatten. Wanneer gameten tijdens de bevruchting samenkomen, bevatten de resulterende nakomelingen twee sets allelen, één set allelen van elke ouder.
De geslachtscel voor de groene peulplant had bijvoorbeeld een single (G) allel en de geslachtscel voor de gele podplant hadden een single (g) allel. Na de bevruchting hadden de resulterende F1-planten twee allelen (Gg) .
#4: De verschillende allelen in een paar zijn ofwel dominant ofwel recessief
Wanneer de twee allelen van een paar verschillend zijn, is de ene dominant en de andere recessief. Dit betekent dat de ene eigenschap wordt uitgedrukt of getoond, terwijl de andere wordt verborgen. Dit staat bekend als volledige dominantie.
Bijvoorbeeld de F1-fabrieken (Gg) waren allemaal groen omdat het allel voor groene podkleur (G) was dominant over het allel voor gele podkleur (g) . Toen de F1-planten zichzelf mochten bestuiven, 1/4 van de F2-generatie waren de peulen geel. Deze eigenschap was gemaskeerd omdat het recessief is. De allelen voor groene podkleur zijn: (GG) en (Gg) . De allelen voor gele podkleur zijn: (gg) .
Genotype en fenotype
Evelyn Bailey - HD-afbeelding gebaseerd op originele afbeelding door Steve Berg' id='mntl-sc-block-image_2-0-27' /> (Figuur A) Genetica Kruising tussen True-Breeding Green en Yellow Pea Pods. Evelyn Bailey - HD-afbeelding gebaseerd op originele afbeelding door Steve Berg
Uit de segregatiewet van Mendel zien we dat de allelen voor een eigenschap scheiden wanneer gameten worden gevormd (via een type celdeling genaamd meiosis ). Deze allelparen worden vervolgens willekeurig verenigd bij de bevruchting. Als een paar allelen voor een eigenschap hetzelfde zijn, worden ze genoemd homozygoot . Als ze anders zijn, zijn ze heterozygoot .
De planten van de F1-generatie (Figuur A) zijn allemaal heterozygoot voor de kleureigenschap van de peul. Hun genetische samenstelling of genotype is (Gg) . Hun fenotype (uitgedrukte fysieke eigenschap) is de kleur van de groene peul.
De erwtenplanten van de F2-generatie vertonen twee verschillende fenotypen (groen of geel) en drie verschillende genotypen (GG, Gg of gg) . Het genotype bepaalt welk fenotype tot uiting komt.
De F2-planten die een genotype hebben van: (GG) of (Gg) zijn groen. De F2-planten met het genotype (gg) zijn geel. De fenotypische verhouding die Mendel waarnam was: 3:1 (3/4 groene planten tot 1/4 gele planten). De genotypische verhouding was echter 1:2:1 . De genotypen voor de F2-planten waren 1/4 homozygoot (GG) , 2/4 heterozygoot (Gg) , en 1/4 homozygoot (gg) .
Overzicht
Belangrijkste leerpunten
- In de jaren 1860 ontdekte een monnik genaamd Gregor Mendel de principes van erfelijkheid beschreven door Mendel's Wet van Segregatie.
- Mendel gebruikte erwtenplanten voor zijn experimenten omdat ze eigenschappen hebben die in twee verschillende vormen voorkomen. Hij bestudeerde zeven van deze eigenschappen, zoals de kleur van de peul, in zijn experimenten.
- We weten nu dat genen in meer dan één vorm of allel kunnen voorkomen en dat nageslacht twee sets allelen erft, één set van elke ouder, voor elke afzonderlijke eigenschap.
- In een allelpaar, wanneer elk allel anders is, is de ene dominant en de andere recessief.
bronnen
- Reece, Jane B. en Neil A. Campbell. Campbell Biologie . Benjamin Cummings, 2011.