معلومة

15.6: قوانين الميراث - علم الأحياء

15.6: قوانين الميراث - 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.

أهداف التعلم

بنهاية هذا القسم ، ستكون قادرًا على:

  • شرح قانون مندل للفصل والتشكيلة المستقلة من حيث علم الوراثة وأحداث الانقسام الاختزالي
  • استخدم طريقة الخط المتشعب وقواعد الاحتمال لحساب احتمال الأنماط الجينية والأنماط الظاهرية من تهجينات جينية متعددة
  • اشرح تأثير الارتباط وإعادة التركيب على الأنماط الجينية المشيمية
  • اشرح النتائج المظهرية للتأثيرات المعرفية بين الجينات

عمم مندل نتائج تجاربه في نبات البازلاء في أربعة افتراضات ، يُطلق على بعضها أحيانًا "القوانين" ، التي تصف أساس الوراثة السائدة والمتنحية في الكائنات ثنائية الصبغيات. كما تعلمت ، توجد امتدادات أكثر تعقيدًا لـ Mendelism والتي لا تظهر نفس F2 النسب المظهرية (3: 1). ومع ذلك ، تلخص هذه القوانين أساسيات علم الوراثة الكلاسيكي.

أزواج من عوامل الوحدة أو الجينات

اقترح مندل أولاً أن عوامل الوراثة المقترنة بالوراثة تنتقل بأمانة من جيل إلى جيل عن طريق التفكك وإعادة الفصل بين العوامل المقترنة أثناء التولد الجامبي والإخصاب ، على التوالي. بعد أن عبر البازلاء بصفات متناقضة ووجد أن السمة المتنحية عادت إلى الظهور في F2 جيل ، استنتج مندل أن العوامل الوراثية يجب أن تكون موروثة كوحدات منفصلة. تناقض هذا الاستنتاج مع الاعتقاد السائد في ذلك الوقت بأن السمات الأبوية قد اختلطت في النسل.

يمكن أن تكون الأليلات مهيمنة أو متنحية

مندل قانون الهيمنة ينص على أنه في الزيجوت المتغاير ، ستخفي إحدى السمات وجود سمة أخرى لنفس الخاصية. بدلاً من كلا الأليلين اللذين يساهمان في النمط الظاهري ، سيتم التعبير عن الأليل السائد حصريًا. سيبقى الأليل المتنحي "كامنًا" ولكنه سينتقل إلى النسل بنفس الطريقة التي ينتقل بها الأليل السائد. سيتم التعبير عن الصفة المتنحية فقط من خلال ذرية لديها نسختين من هذا الأليل (الشكل 1) ، وسوف تتكاثر هذه النسل بشكل صحيح عند التهجين الذاتي.

منذ تجارب مندل مع نباتات البازلاء ، وجد باحثون آخرون أن قانون السيادة لا يصح دائمًا. بدلاً من ذلك ، تم العثور على عدة أنماط مختلفة من الميراث.

الفصل المتساوي من الأليلات

مع ملاحظة أن نباتات البازلاء حقيقية التكاثر ذات الصفات المتناقضة أدت إلى ظهور F1 الأجيال التي عبرت جميعها عن السمة الغالبة و F.2 الأجيال التي عبرت عن السمات السائدة والمتنحية بنسبة 3: 1 ، اقترح مندل قانون الفصل العنصري. ينص هذا القانون على أن عوامل الوحدة المزدوجة (الجينات) يجب أن تنفصل بالتساوي في الأمشاج بحيث يكون للنسل احتمال متساوٍ لوراثة أي من العاملين. بالنسبة إلى F2 توليد صليب أحادي الهجين ، يمكن أن ينتج عن التوليفات الثلاثة المحتملة التالية من الأنماط الجينية: سائد متماثل الزيجوت ، متغاير الزيجوت ، أو متنحي متماثل الزيجوت. نظرًا لأن الزيجوت المتغايرة يمكن أن تنشأ من مسارين مختلفين (تلقي أليل واحد مهيمن والآليل متنحي واحد من أي من الوالدين) ، ولأن الزيجوت المتغايرة والأفراد المسيطرين متماثل الزيجوت متطابقين ظاهريًا ، فإن القانون يدعم نسبة مندل الملحوظة 3: 1. إن الفصل المتساوي بين الأليلات هو السبب في أنه يمكننا تطبيق مربع Punnett للتنبؤ بدقة بنسل الآباء ذوي الأنماط الجينية المعروفة. الأساس المادي لقانون مندل للفصل العنصري هو التقسيم الأول للانقسام الاختزالي ، حيث يتم فصل الكروموسومات المتماثلة بإصداراتها المختلفة من كل جين في نوى ابنة. لم يفهم المجتمع العلمي دور الفصل الانتصافي للكروموسومات في التكاثر الجنسي خلال حياة مندل.

تشكيلة مستقلة

مندل قانون تشكيلة مستقلة تنص على أن الجينات لا تؤثر على بعضها البعض فيما يتعلق بفرز الأليلات في الأمشاج ، ومن المرجح أن تحدث كل مجموعة محتملة من الأليلات لكل جين. يمكن توضيح المجموعة المستقلة للجينات من خلال ثنائي الهجين صليب ، تهجين بين أبوين متكاثرين حقيقيين يعبران عن سمات مختلفة لخاصيتين. ضع في اعتبارك خصائص لون البذور وملمس البذور لنبتين من البازلاء ، أحدهما يحتوي على بذور خضراء مجعدة (سنة) وآخر يحتوي على بذور صفراء مستديرة (سنة). نظرًا لأن كل والد متماثل ، فإن قانون الفصل يشير إلى أن الأمشاج للنبات الأخضر / المجعد كلها سنة، والأمشاج للنبات الأصفر / المستدير كلها ريال. لذلك ، فإن F1 جيل من ذرية كلها سنة (الشكل 2).

جربها

في نباتات البازلاء ، تسود الزهور الأرجوانية (P) للزهور البيضاء (p) والبازلاء الصفراء (Y) هي المهيمنة على البازلاء الخضراء (y). ما هي الأنماط الجينية والأنماط الظاهرية المحتملة للتهجين بين نباتات البازلاء PpYY و ppYy؟ كم عدد المربعات التي تحتاجها لتحليل مربع بونيت لهذا الصليب؟

بالنسبة إلى F2 الجيل ، يتطلب قانون الفصل أن يتلقى كل مشيج إما ص أليل أو ص أليل مع أي من أ ص أليل أو أ ذ أليل. ينص قانون التشكيلة المستقلة على أن الأمشاج التي يكون فيها ص من المرجح أن يحتوي الأليل المصنف على أي من أ ص أليل أو أ ذ أليل. وبالتالي ، هناك أربعة أمشاج متساوية الاحتمال يمكن تشكيلها عند سنة الزيجوت متغاير الزيجوت الذاتي ، على النحو التالي: ريال, سنة, سنة، و سنة. إن ترتيب هذه الأمشاج على طول الجزء العلوي واليسار من مربع بونت 4 × 4 (الشكل) يعطينا 16 توليفة وراثية متساوية الاحتمال. من هذه الأنماط الجينية ، نستنتج أن نسبة النمط الظاهري 9 دائرية / صفراء: 3 دائرية / خضراء: 3 مجعدة / صفراء: 1 مجعدة / خضراء (الشكل 2). هذه هي نسب النسل التي نتوقعها ، بافتراض أننا أجرينا عمليات التهجين بحجم عينة كبير بما يكفي.

نظرًا للتشكيلة المستقلة والهيمنة ، يمكن أن تنهار النسبة 9: 3: 3: 1 النمط الظاهري ثنائي الهجين إلى نسبتين 3: 1 ، وهي خاصية مميزة لأي تهجين أحادي الهجين يتبع نمطًا سائدًا ومتنحيًا. تجاهل لون البذور والنظر في نسيج البذور فقط في التهجين ثنائي الهجين أعلاه ، نتوقع أن ثلاثة أرباع F2 سيكون النسل مستديرًا ، وسيتجعد ربعه. وبالمثل ، بعزل لون البذور فقط ، سنفترض أن ثلاثة أرباع F2 سيكون النسل أصفر والربع سيكون أخضر. يعتبر فرز الأليلات للنسيج واللون أحداثًا مستقلة ، لذا يمكننا تطبيق قاعدة المنتج. لذلك فإن نسبة مستدير و أصفر2 يتوقع أن يكون النسل (3/4) × (3/4) = 9/16 ، ونسبة النسل المتجعد والأخضر المتوقع أن تكون (1/4) × (1/4) = 1/16. هذه النسب مطابقة لتلك التي تم الحصول عليها باستخدام مربع Punnett. يمكن أيضًا حساب النسل المستدير والأخضر والمتجعد والأصفر باستخدام قاعدة المنتج ، حيث يشتمل كل من هذه الطرز الوراثية على نمط ظاهري مهيمن وواحد متنحي. لذلك ، يتم حساب نسبة كل منها على أنها (3/4) × (1/4) = 3/16.

يشير قانون التشكيلة المستقلة أيضًا إلى وجود تقاطع بين اللون الأصفر المتجعد (سنة) والأخضر ، مستدير (سنة) سيحقق الوالدان نفس القيمة F1 و F2 النسل كما في سنة x سنة تعبر.

يكمن الأساس المادي لقانون التشكيلة المستقلة أيضًا في الانقسام الاختزالي الأول ، حيث تصطف الأزواج المتماثلة المختلفة في اتجاهات عشوائية. يمكن أن تحتوي كل مشيج على أي مجموعة من الكروموسومات الأبوية والأمومية (وبالتالي الجينات الموجودة عليها) لأن اتجاه الرباعي على مستوى الطور الطوري عشوائي.

طريقة الخط المتشعب

عندما يتم النظر في أكثر من جينين ، تصبح طريقة Punnett-square غير عملية. على سبيل المثال ، يتطلب فحص تقاطع يتضمن أربعة جينات شبكة 16 × 16 تحتوي على 256 صندوقًا. سيكون من المرهق للغاية إدخال كل نمط وراثي يدويًا. بالنسبة إلى التقاطعات الأكثر تعقيدًا ، يُفضل استخدام الخط المتشعب وطرق الاحتمال.

لتحضير رسم تخطيطي ذو خط متشعب للتقاطع بين F1 متغايرة الزيجوت الناتجة عن تقاطع بين AABBCC و aabbcc الآباء ، نقوم أولاً بإنشاء صفوف مساوية لعدد الجينات التي يتم النظر فيها ، ثم فصل الأليلات في كل صف على خطوط متشعبة وفقًا لاحتمالات التهجين الفردي أحادي الهجين (الشكل 3). ثم نضرب القيم على طول كل مسار متشعب للحصول على F2 احتمالات النسل. لاحظ أن هذه العملية عبارة عن إصدار تخطيطي لقاعدة المنتج. يمكن مضاعفة القيم على طول كل مسار متشعب لأن كل جين يصنف بشكل مستقل. للحصول على صليب ثلاثي الهجين ، فإن الحرف F.2 النسبة المظهرية هي 27: 9: 9: 9: 3: 3: 3: 1.

طريقة الاحتمالية

في حين أن طريقة الخط المتشعب هي نهج تخطيطي لتتبع الاحتمالات في تقاطع ، فإن طريقة الاحتمال تعطي نسب النسل المتوقع أن يظهر كل نمط ظاهري (أو نمط وراثي) بدون مساعدة بصرية إضافية. تستفيد كلتا الطريقتين من قاعدة المنتج والنظر في الأليلات لكل جين على حدة. في وقت سابق ، قمنا بفحص النسب المظهرية لتهجين ثلاثي الهجين باستخدام طريقة الخط المتشعب ؛ الآن سوف نستخدم طريقة الاحتمال لفحص النسب الوراثية لتهجين مع المزيد من الجينات.

بالنسبة للصليب ثلاثي الهجين ، فإن كتابة طريقة الخط المتشعب أمر شاق ، وإن لم يكن مملاً مثل استخدام طريقة مربع بونت. لإثبات قوة طريقة الاحتمال بشكل كامل ، ومع ذلك ، يمكننا النظر في حسابات جينية محددة. على سبيل المثال ، بالنسبة إلى التهجين الرباعي الهجين بين الأفراد الذين هم متغاير الزيجوت لجميع الجينات الأربعة ، وفيه يتم فرز جميع الجينات الأربعة بشكل مستقل وفي نمط سائد ومتنحي ، ما هي نسبة النسل المتوقع أن تكون متنحية متماثلة اللواقح لجميع الأليلات الأربعة ؟ بدلاً من كتابة كل التركيب الوراثي المحتمل ، يمكننا استخدام طريقة الاحتمال. نحن نعلم أنه بالنسبة لكل جين ، سيكون جزء النسل المتنحي متماثل اللواقح 1/4. لذلك ، بضرب هذا الكسر لكل من الجينات الأربعة ، (1/4) × (1/4) × (1/4) × (1/4) ، نحدد أن 1/256 من النسل سيكون رباعي الزيجوت متنحي .

بالنسبة لنفس التهجين الرباعي الهجين ، ما هي النسبة المتوقعة من النسل الذي له النمط الظاهري السائد في جميع المواقع الأربعة؟ يمكننا الإجابة على هذا السؤال باستخدام النسب المظهرية ، ولكن دعونا نفعل ذلك بالطريقة الصعبة - باستخدام النسب الوراثية. يسأل السؤال عن نسبة النسل التي تكون 1) متماثلة اللواقح في أ أو متغاير الزيجوت في أ، و 2) متماثل الزيجوت في ب أو متغاير الزيجوت في ب، وما إلى ذلك وهلم جرا. تدوين "أو" و "و" في كل ظرف يوضح مكان تطبيق قواعد المجموع والمنتج. احتمال وجود سائد متماثل الزيجوت عند أ هو 1/4 واحتمال الزيجوت المتغاير عند أ هو 1/2. احتمالية الزيجوت المتماثل أو الزيجوت المتغاير هي 1/4 + 1/2 = 3/4 باستخدام قاعدة الجمع. يمكن الحصول على نفس الاحتمال بنفس الطريقة لكل من الجينات الأخرى ، بحيث يكون احتمال النمط الظاهري السائد عند أ و ب و ج و د هو ، باستخدام قاعدة الضرب ، يساوي 3/4 × 3/4 × 3/4 × 3/4 ، أو 27/64. إذا لم تكن متأكدًا من كيفية الجمع بين الاحتمالات ، فيجب أن توضح لك العودة إلى طريقة الخط المتشعب الأمر.

قواعد الإخصاب متعدد الهجين

إن التنبؤ بالأنماط الجينية والأنماط الظاهرية للنسل من تهجينات معينة هو أفضل طريقة لاختبار معرفتك بعلم الوراثة المندلية. بالنظر إلى التهجين متعدد الهجين الذي يخضع لتشكيلة مستقلة ويتبع نمطًا سائدًا ومتنحيًا ، توجد العديد من القواعد المعممة ؛ يمكنك استخدام هذه القواعد للتحقق من نتائجك أثناء العمل من خلال حسابات الجينات (الجدول 1). لتطبيق هذه القواعد ، يجب عليك أولاً تحديد ن، عدد أزواج الجينات غير المتجانسة (عدد الجينات التي تفصل بين أليلين لكل منهما). على سبيل المثال ، تقاطع بين AaBb و AaBb الزيجوت متغايرة الزيجوت له ن من 2. في المقابل ، تقاطع بين ع ب و ع ب لديه ن من 1 لأن أ ليس متغاير الزيجوت.

الجدول 1. القواعد العامة للهجين متعدد الهجين
قاعدة عامةعدد أزواج الجينات غير المتجانسة
عدد مختلف F1 الأمشاج2ن
عدد مختلف F2 الأنماط الجينية3ن
بالنظر إلى الميراث السائد والمتنحي ، فإن عدد F المختلفة2 الأنماط الظاهرية2ن

الجينات المرتبطة تنتهك قانون التشكيلة المستقلة

على الرغم من أن جميع خصائص البازلاء لمندل تصرفت وفقًا لقانون التشكيلة المستقلة ، فإننا نعلم الآن أن بعض مجموعات الأليلات لا يتم توريثها بشكل مستقل عن بعضها البعض. الجينات الموجودة في كروموسومات منفصلة غير متجانسة ستفرز دائمًا بشكل مستقل. ومع ذلك ، يحتوي كل كروموسوم على مئات أو آلاف الجينات ، منظمة خطيًا على الكروموسومات مثل الخرز على سلسلة. يمكن أن يتأثر عزل الأليلات في الأمشاج بالارتباط ، حيث من المرجح أن يتم توريث الجينات الموجودة فعليًا بالقرب من بعضها البعض على نفس الكروموسوم كزوج. ومع ذلك ، بسبب عملية إعادة التركيب ، أو "التقاطع" ، فمن الممكن لجينين على نفس الكروموسوم أن يتصرفوا بشكل مستقل ، أو كما لو أنهما غير مرتبطين. لفهم هذا ، دعونا ننظر في الأساس البيولوجي لربط الجينات وإعادة التركيب.

تمتلك الكروموسومات المتجانسة نفس الجينات بنفس الترتيب الخطي. قد تختلف الأليلات في أزواج الكروموسومات المتجانسة ، لكن الجينات التي تتوافق معها لا تختلف. استعدادًا للقسم الأول للانقسام الاختزالي ، تتكاثر الكروموسومات المتجانسة وتتشابك. مثل الجينات الموجودة على المتماثلات تتماشى مع بعضها البعض. في هذه المرحلة ، تتبادل أجزاء من الكروموسومات المتجانسة شرائح خطية من المادة الوراثية (الشكل 4). تسمى هذه العملية إعادة التركيب ، أو التقاطع ، وهي عملية وراثية شائعة. نظرًا لأن الجينات تتماشى أثناء إعادة التركيب ، فإن ترتيب الجينات لا يتغير. وبدلاً من ذلك ، فإن نتيجة إعادة التركيب هي أن الأليلات الأم والأب يتم دمجها في نفس الكروموسوم. عبر كروموسوم معين ، قد تحدث العديد من أحداث إعادة التركيب ، مما يسبب خلطًا واسعًا للأليلات.

عندما يقع جينان على مقربة من نفس الكروموسوم ، فإنهما يعتبران مرتبطين ، وتميل الأليلات الخاصة بهما إلى الانتقال معًا من خلال الانقسام الاختزالي. لتوضيح ذلك ، تخيل تهجينًا ثنائي الهجين يتضمن لون الزهرة وارتفاع النبات حيث تكون الجينات بجوار بعضها البعض على الكروموسوم. إذا كان أحد الكروموسوم المتماثل يحتوي على أليلات للنباتات الطويلة والزهور الحمراء ، وكان للكروموسوم الآخر جينات للنباتات القصيرة والزهور الصفراء ، فعند تكوين الأمشاج ، ستندمج الأليلات الطويلة والحمراء معًا في الأمشاج والأليلات القصيرة والصفراء سوف تذهب إلى الأمشاج الأخرى. وتسمى هذه الأنماط الجينية الأبوية لأنها ورثت سليمة من والدي الفرد الذي ينتج الأمشاج. ولكن على عكس ما إذا كانت الجينات موجودة على كروموسومات مختلفة ، فلن يكون هناك أمشاج بأليلات طويلة وصفراء ولا أمشاج بأليلات قصيرة وحمراء. إذا قمت بإنشاء مربع Punnett باستخدام هذه الأمشاج ، فسترى أن التنبؤ الكلاسيكي Mendelian لنتيجة 9: 3: 3: 1 لتقاطع ثنائي الهجين لن ينطبق. مع زيادة المسافة بين جينين ، يزداد احتمال حدوث تقاطع أو أكثر بينهما ، وتتصرف الجينات كما لو كانت على كروموسومات منفصلة. استخدم علماء الوراثة نسبة الأمشاج المؤتلفة (تلك التي ليست مثل الوالدين) كمقياس لمدى تباعد الجينات في الكروموسوم. باستخدام هذه المعلومات ، قاموا ببناء خرائط تفصيلية للجينات على الكروموسومات للكائنات المدروسة جيدًا ، بما في ذلك البشر.

لم يذكر منشور مندل الأساسي أي إشارة إلى الارتباط ، وقد تساءل العديد من الباحثين عما إذا كان قد واجه ارتباطًا لكنه اختار عدم نشر هذه الكلمات المتقاطعة بدافع القلق من أنها ستبطل فرضيته المستقلة. تحتوي حبة البازلاء على سبعة كروموسومات ، وقد اقترح البعض أن اختياره لسبع خصائص لم يكن مصادفة. ومع ذلك ، حتى لو لم تكن الجينات التي فحصها موجودة في كروموسومات منفصلة ، فمن الممكن أنه ببساطة لم يلاحظ الارتباط بسبب تأثيرات الخلط واسعة النطاق لإعادة التركيب.

جربها

اختبار فرضية التشكيلة المستقلة

لتقدير مقدار العمل والإبداع اللذين تم إجراؤهما في تجارب مندل بشكل أفضل ، تابع أحد تقاطعات مندل ثنائية الهجين.

سؤال: ماذا سيكون نسل صليب ثنائي الهجين؟

خلفية: ضع في اعتبارك أن نباتات البازلاء تنضج في موسم نمو واحد ، ولديك إمكانية الوصول إلى حديقة كبيرة يمكنك فيها زراعة الآلاف من نباتات البازلاء. هناك العديد من النباتات صادقة التكاثر مع الأزواج التالية من الصفات: نباتات طويلة ذات قرون منتفخة ، ونباتات قزمة ذات قرون ضيقة. قبل أن تنضج النباتات ، تقوم بإزالة الأعضاء المنتجة لحبوب اللقاح من النباتات الطويلة / المنتفخة في الصلبان لمنع الإخصاب الذاتي. عند نضوج النبات ، يتم عبور النباتات يدويًا عن طريق نقل حبوب اللقاح من النباتات القزمة / الضيقة إلى الندبات الخاصة بالنباتات الطويلة / المتضخمة.

فرضية: سيتم فرز أزواج السمات بشكل مستقل وفقًا لقوانين مندلية. عندما يتم عبور الوالدين الحقيقيين ، فإن كل من F1 النسل طويل القامة وله قرون منتفخة ، مما يشير إلى أن الصفات الطويلة والمضخمة هي السائدة على الصفات القزمة والمضيقة ، على التوالي. تقاطع ذاتي لـ F1 ينتج عن الزيجوت غير المتجانسة 2000 فهرنهايت2 ذرية.

اختبر الفرضية: نظرًا لأن كل زوج من السمات يفرز بشكل مستقل ، فمن المتوقع أن تكون نسب كل من الطول: القزم والمضخم: الضيق 3: 1. يسمى زوج السمة الطويل / القزم تي / تي، ويتم تعيين زوج السمات المتضخمة / الضيقة أنا / أنا. كل عضو من أعضاء فريق F1 جيل لذلك لديه نمط وراثي من TtIi. أنشئ شبكة مماثلة للشكل 5 ، حيث تتقاطع مع اثنين TtIi فرادى. يمكن لكل فرد التبرع بأربع مجموعات من سمتين: TI, تي, تي، أو تي، مما يعني أن هناك 16 احتمالًا للأنماط الجينية للذرية. بسبب ال تي و أنا الأليلات هي السائدة ، أي فرد لديه واحد أو اثنين من هذه الأليلات سيعبر عن الأنماط الظاهرية الطويلة أو المتضخمة ، على التوالي ، بغض النظر عما إذا كان لديهم أيضًا ر أو أنا أليل. فقط الأفراد ر أو ثانيا سيعبر عن الأليلات القزمة والمضيقة ، على التوالي. كما هو مبين في الشكل 5 ، تتوقع أنك ستلاحظ نسب النسل التالية: طويل / منتفخ: طويل / ضيق: قزم / منتفخ: قزم / مقيد بنسبة 9: 3: 3: 1. لاحظ من الشبكة أنه عند النظر في أزواج السمات الطويلة / القزمة والمتضخمة / المقيدة بمعزل عن بعضها البعض ، يتم توريث كل منها بنسب 3: 1.

اختبر الفرضية: أنت تعبر القزم والنباتات الطويلة ثم تعبر ذاتك النسل. للحصول على أفضل النتائج ، يتكرر هذا مع مئات أو حتى آلاف نباتات البازلاء. ما هي الاحتياطات الخاصة التي يجب اتخاذها في الصلبان وفي زراعة النباتات؟

حلل بياناتك: لاحظت الأنماط الظاهرية للنباتات التالية في F2 الجيل: 2706 طويل القامة / منتفخ ، 930 طويل / ضيق ، 888 قزم / منتفخ ، 300 قزم / ضيق. قلل هذه النتائج إلى نسبة وحدد ما إذا كانت متوافقة مع قوانين مندلية.

تشكيل استنتاجهل كانت النتائج قريبة من النسبة المتوقعة 9: 3: 3: 1؟ هل النتائج تدعم التنبؤ؟ ما الذي يمكن ملاحظته إذا تم استخدام عدد أقل بكثير من النباتات ، بالنظر إلى أن الأليلات تنفصل عشوائيًا في الأمشاج؟ حاول أن تتخيل نمو العديد من نباتات البازلاء ، وفكر في احتمال حدوث خطأ تجريبي. على سبيل المثال ، ماذا سيحدث إذا كان الجو عاصفًا للغاية في يوم من الأيام؟

رعاف

أشارت دراسات مندل في نباتات البازلاء إلى أن مجموع النمط الظاهري للفرد يتحكم فيه الجينات (أو كما أطلق عليها ، عوامل الوحدة) ، بحيث يتم التحكم في كل خاصية بشكل واضح وكامل بواسطة جين واحد. في الواقع ، تكون الخصائص الفردية التي يمكن ملاحظتها دائمًا تقريبًا تحت تأثير جينات متعددة (لكل منها أليلين أو أكثر) تعمل في انسجام تام. على سبيل المثال ، تساهم ثمانية جينات على الأقل في لون العين عند البشر.

ارتباط بالتعلم

يتم تحديد لون العين عند البشر من خلال جينات متعددة. استخدم حاسبة لون العين للتنبؤ بلون عيون الأطفال من لون عين الوالدين.

في بعض الحالات ، يمكن أن تساهم عدة جينات في جوانب نمط ظاهري مشترك دون أن تتفاعل منتجاتها الجينية بشكل مباشر. في حالة تطور العضو ، على سبيل المثال ، يمكن التعبير عن الجينات بالتتابع ، مع إضافة كل جين إلى تعقيد وخصوصية العضو. قد تعمل الجينات في الموضات التكميلية أو التآزرية ، بحيث يلزم التعبير عن جينين أو أكثر في وقت واحد للتأثير على النمط الظاهري. قد تتعارض الجينات أيضًا مع بعضها البعض ، حيث يعدل جين واحد تعبير الآخر.

في حالة الإبستاسيس ، يكون التفاعل بين الجينات عدائيًا ، مثل أن أحد الجينات يخفي أو يتداخل مع تعبير آخر. "Epistasis" هي كلمة تتكون من جذور يونانية وتعني "الوقوف". يقال إن الأليلات التي يتم حجبها أو إسكاتها تكون أقنومية بالنسبة للأليلات المعرفية التي تقوم بالإخفاء. غالبًا ما يكون الأساس الكيميائي الحيوي للإبستاس هو مسار جيني يعتمد فيه التعبير عن جين واحد على وظيفة الجين الذي يسبقه أو يتبعه في المسار.

مثال على النزف هو التصبغ في الفئران. لون المعطف من النوع البري ، agouti (AA) ، يهيمن على الفراء ذو ​​اللون الصلب (أأ). ومع ذلك ، فإن جينًا منفصلاً (ج) ضروري لإنتاج الصباغ. الفأر المتنحي ج الأليل في هذا الموضع غير قادر على إنتاج الصباغ وهو ألبينو بغض النظر عن الأليل الموجود في الموضع أ (الشكل 6). لذلك ، فإن الأنماط الجينية AAcc, أك، و aacc كلها تنتج نفس النمط الظاهري ألبينو. تقاطع بين الزيجوت متغايرة الزيجوت لكلا الجينين (AaCc x AaCc) من شأنه أن يولد نسلًا بنسبة نمطية 9 أغوتي: 3 لون صلب: 4 ألبينو (الشكل 6). في هذه الحالة ، فإن ج الجين المعرفي ل أ الجين.

يمكن أن يحدث النزف أيضًا عندما يخفي الأليل السائد تعبيرًا في جين منفصل. يتم التعبير عن لون الفاكهة في القرع الصيفي بهذه الطريقة. التعبير المتنحي متماثل الزيجوت عن دبليو الجين (رطب) مقترنًا بالتعبير السائد أو المتغاير الزيجوت عن ص الجين (YY أو ص) يولد فاكهة صفراء ، و wwyy ينتج النمط الجيني الفاكهة الخضراء. ومع ذلك ، إذا كانت النسخة السائدة من دبليو الجين موجود في شكل متماثل الزيجوت أو متغاير الزيجوت ، سينتج القرع الصيفي فاكهة بيضاء بغض النظر عن ص الأليلات. تقاطع بين الزيجوت الأبيض المتغاير لكلا الجينين (WwYy × WwYy) نسل بنسبة مظهرية 12 أبيض: 3 أصفر: 1 أخضر.

أخيرًا ، يمكن أن يكون النزف متبادلًا بحيث يعبر الجين ، عندما يكون موجودًا في الشكل السائد (أو المتنحي) ، عن نفس النمط الظاهري. في نبات كيس الراعي (كابسيلا بورصا باستوريس) ، يتم التحكم في خصائص شكل البذور بواسطة جينين في علاقة معرفية سائدة. عندما الجينات أ و ب كلاهما متنحي متماثل (عاب) ، البذور بيضاوية الشكل. إذا كان الأليل السائد لأي من هذه الجينات موجودًا ، تكون النتيجة بذور مثلثة. وهذا هو ، كل التركيب الوراثي ممكن بخلاف عاب ينتج عنه بذور مثلثة ، وتهجين بين الزيجوت المتغاير لكلا الجينين (AaBb x AaBb) نسل بنسبة مظهرية 15 مثلث: 1 بيضاوي.

أثناء عملك من خلال المشكلات الوراثية ، ضع في اعتبارك أن أي خاصية فردية تؤدي إلى نسبة نمط ظاهري يبلغ إجماليها 16 هي سمة نموذجية للتفاعل ثنائي الجين. تذكر نمط وراثة النمط الظاهري لتهجين مندل ثنائي الهجين ، والذي يعتبر جينين غير متفاعلين — 9: 3: 3: 1. وبالمثل ، نتوقع أن تظهر أزواج الجينات المتفاعلة أيضًا النسب المعبر عنها بـ 16 جزءًا. لاحظ أننا نفترض أن الجينات المتفاعلة ليست مرتبطة ؛ لا يزالون يصنفون بشكل مستقل في الأمشاج.

ارتباط بالتعلم

للحصول على مراجعة ممتازة لتجارب مندل ولإجراء عمليات التهجين الخاصة بك وتحديد أنماط الميراث ، تفضل بزيارة مختبر Mendel’s Peas على الويب.

ملخص القسم

افترض مندل أن الجينات (الخصائص) موروثة كأزواج من الأليلات (الصفات) التي تتصرف في نمط سائد ومتنحي. تنفصل الأليلات في الأمشاج بحيث يكون من المرجح أن يتلقى كل مشيج أيًا من الأليلين الموجودين في فرد ثنائي الصبغة. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تصنيف الجينات إلى أمشاج بشكل مستقل عن بعضها البعض. أي أنه من غير المرجح عمومًا أن تنفصل الأليلات في مشيج مع أليل معين من جين آخر. يوضح التهجين ثنائي الهجين تشكيلة مستقلة عندما تكون الجينات المعنية على كروموسومات مختلفة أو بعيدة عن بعضها البعض على نفس الكروموسوم. بالنسبة إلى التهجينات التي تتضمن أكثر من جينين ، استخدم الخط المتشعب أو طرق الاحتمال للتنبؤ بالأنماط الجينية للنسل والأنماط الظاهرية بدلاً من مربع Punnett.

على الرغم من أن الكروموسومات تفرز بشكل مستقل إلى أمشاج أثناء الانقسام الاختزالي ، فإن قانون مندل للتشكيلة المستقلة يشير إلى الجينات ، وليس الكروموسومات ، وقد يحمل كروموسوم واحد أكثر من 1000 جين. عندما تقع الجينات على مقربة شديدة من نفس الكروموسوم ، فإن الأليلات تميل إلى أن تكون موروثة معًا. ينتج عن هذا نسب النسل التي تنتهك قانون مندل للتشكيلة المستقلة. ومع ذلك ، فإن إعادة التركيب تعمل على تبادل المواد الجينية على الكروموسومات المتماثلة بحيث يمكن إعادة تجميع الأليلات الأم والأب على نفس الكروموسوم. هذا هو السبب في أن الأليلات الموجودة على كروموسوم معين لا يتم توارثها دائمًا معًا. إعادة التركيب هو حدث عشوائي يحدث في أي مكان على الكروموسوم. لذلك ، من المحتمل أن تستمر الجينات المتباعدة على نفس الكروموسوم في التصنيف بشكل مستقل بسبب أحداث إعادة التركيب التي حدثت في الفضاء الكروموسومي المتداخل.

سواء كانت تقوم بالفرز بشكل مستقل أم لا ، فقد تتفاعل الجينات على مستوى المنتجات الجينية مثل أن تعبير الأليل لجين واحد يخفي أو يعدل تعبير الأليل لجين مختلف. هذا يسمى epistasis.

تم استبعاد عنصر التقييمات المفتوحة من هذا الإصدار من النص. يمكنك مشاهدته عبر الإنترنت هنا: pb.libretexts.org/fob2/؟p=222

أسئلة إضافية للتحقق الذاتي

  1. في نباتات البازلاء ، تسود الزهور الأرجوانية (P) للزهور البيضاء (p) والبازلاء الصفراء (Y) هي المهيمنة على البازلاء الخضراء (y). ما هي الأنماط الجينية والأنماط الظاهرية الممكنة للتهجين بين نباتات البازلاء PpYY و ppYy؟ كم عدد المربعات التي تحتاجها لتحليل مربع بونيت لهذا الصليب؟
  2. استخدم طريقة الاحتمالية لحساب الأنماط الجينية والنسب الوراثية للصليب بين AABBCc و عابك الآباء.
  3. اشرح المعرفة من حيث جذورها في اللغة اليونانية "الوقوف على".
  4. في "قوانين الميراث" ، تم إعطاء مثال على الإبستاسيس للاسكواش الصيفي. عبر الأبيض WwYy الزيجوت غير المتجانسة لإثبات النسبة الظاهرية 12 أبيض: 3 أصفر: 1 أخضر تم ذكره في النص.

الإجابات

  1. الأنماط الجينية المحتملة هي PpYY و PpYy و ppYY و ppYy. سينتج عن الطريقتين الوراثية السابقتين نباتات ذات أزهار أرجوانية وبازلاء صفراء ، بينما سينتج عن النسختين الوراثية الأخيرين نباتات ذات أزهار بيضاء مع بازلاء صفراء ، بنسبة 1: 1 من كل نمط ظاهري. تحتاج فقط إلى مربع بونت 2 × 2 (إجمالي أربعة مربعات) لإجراء هذا التحليل لأن اثنين من الأليلين متماثلان.
  2. النظر في كل جين على حدة ، والصليب في أ ستنتج ذرية نصفها AA ونصف أأ; ب ستنتج كل شيء ب; ج ستنتج نصف نسخة ونصف نسخة. النسب إذن هي (1/2) × (1) × (1/2) ، أو 1/4 AABbCc؛ الاستمرار في الاحتمالات الأخرى ينتج 1/4 AABbcc, 1/4 AaBbCcو 1/4 AaBbcc. وبالتالي فإن النسب هي 1: 1: 1: 1.
  3. يصف epistasis تفاعلًا عدائيًا بين الجينات حيث يقنع جين ما أو يتداخل مع تعبير آخر. يشار إلى الجين الذي يتدخل على أنه المعرفي ، كما لو كان "يقف" على الجين الآخر (الوضعي) لمنع التعبير عنه.
  4. يمكن تمثيل الصليب كمربع بونت 4 × 4 ، مع الأمشاج التالية لكل من الوالدين: واي, واي, واي، و واي. لجميع 12 من النسل الذي يعبر عن المهيمن دبليو الجين ، سيكون النسل أبيض. النسل الثلاثة المتنحي متماثل الزيجوت ث ولكن تعبر عن المهيمن ص سيكون الجين أصفر. المتبقي wwyy سيكون النسل أخضر.

قانون الفصل

لاحظ مندل أن نباتات البازلاء الحقيقية التكاثر ذات الصفات المتناقضة أدت إلى ظهور أجيال من الجيل الأول التي عبرت جميعها عن السمة السائدة وأجيال F2 التي عبرت عن الصفات السائدة والمتنحية بنسبة 3: 1 ، اقترح مندل: قانون الفصل. ينص هذا القانون على أن عوامل الوحدة المزدوجة (الجينات) يجب أن تنفصل بالتساوي في الأمشاج بحيث يكون للنسل احتمال متساوٍ لوراثة أي من العاملين. بالنسبة للجيل F2 من التهجين أحادي الهجين ، ينتج عن التركيبات الثلاثة المحتملة التالية للأنماط الجينية: سائد متماثل الزيجوت ، متغاير الزيجوت ، أو متنحي متماثل الزيجوت. نظرًا لأن الزيجوت المتغايرة يمكن أن تنشأ من مسارين مختلفين (تلقي أليل واحد مهيمن والآليل متنحي واحد من أي من الوالدين) ، ولأن الزيجوت المتغايرة والأفراد المسيطرين متماثل الزيجوت متطابقين ظاهريًا ، فإن القانون يدعم نسبة مندل الملحوظة 3: 1. إن الفصل المتساوي بين الأليلات هو السبب في أنه يمكننا تطبيق مربع Punnett للتنبؤ بدقة بنسل الآباء ذوي الأنماط الجينية المعروفة. الأساس المادي لقانون مندل للفصل العنصري هو التقسيم الأول للانقسام الاختزالي الذي يتم فيه فصل الكروموسومات المتجانسة بإصداراتها المختلفة من كل جين في نوى ابنة. لم يفهم المجتمع العلمي هذه العملية خلال حياة مندل (الشكل 8).

الشكل 8: يظهر القسم الأول في الانقسام الاختزالي.


اتصال المنهج العلمي

اختبار فرضية التشكيلة المستقلةلتقدير مقدار العمل والإبداع اللذين تم إجراؤهما في تجارب مندل بشكل أفضل ، تابع أحد تقاطعات مندل ثنائية الهجين.

سؤال: ماذا سيكون نسل صليب ثنائي الهجين؟

خلفية: ضع في اعتبارك أن نباتات البازلاء تنضج في موسم نمو واحد ، ولديك إمكانية الوصول إلى حديقة كبيرة يمكنك فيها زراعة الآلاف من نباتات البازلاء. هناك العديد من النباتات صادقة التكاثر مع الأزواج التالية من الصفات: نباتات طويلة ذات قرون منتفخة ، ونباتات قزمة ذات قرون ضيقة. قبل أن تنضج النباتات ، تقوم بإزالة الأعضاء المنتجة لحبوب اللقاح من النباتات الطويلة / المنتفخة في الصلبان لمنع الإخصاب الذاتي. عند نضوج النبات ، يتم عبور النباتات يدويًا عن طريق نقل حبوب اللقاح من النباتات القزمة / الضيقة إلى الندبات الخاصة بالنباتات الطويلة / المتضخمة.

فرضية: سيتم فرز أزواج السمات بشكل مستقل وفقًا لقوانين مندلية. عندما يتم عبور الوالدين الحقيقيين ، فإن كل من F1 النسل طويل القامة وله قرون منتفخة ، مما يشير إلى أن الصفات الطويلة والمضخمة هي السائدة على الصفات القزمة والمضيقة ، على التوالي. تقاطع ذاتي لـ F1 ينتج عن الزيجوت غير المتجانسة 2000 فهرنهايت2 ذرية.

اختبر الفرضية: نظرًا لأن كل زوج من السمات يفرز بشكل مستقل ، فمن المتوقع أن تكون نسب كل من الطول: القزم والمضخم: الضيق 3: 1. يسمى زوج السمة الطويل / القزم تي / تي، ويتم تعيين زوج السمات المتضخمة / الضيقة أنا / أنا. كل عضو من أعضاء فريق F1 جيل لذلك لديه نمط وراثي من TtIi. أنشئ شبكة مماثلة للشكل ، بحيث تتقاطع مع اثنين TtIi فرادى. يمكن لكل فرد التبرع بأربع مجموعات من سمتين: TI, تي, تي، أو تي، مما يعني أن هناك 16 احتمالًا للأنماط الجينية للذرية. بسبب ال تي و أنا الأليلات هي السائدة ، أي فرد لديه واحد أو اثنين من هذه الأليلات سيعبر عن الأنماط الظاهرية الطويلة أو المتضخمة ، على التوالي ، بغض النظر عما إذا كان لديهم أيضًا ر أو أنا أليل. فقط الأفراد ر أو ثانيا سيعبر عن الأليلات القزمة والمضيقة ، على التوالي. كما هو مبين في الشكل ، تتوقع أنك ستلاحظ النسب التالية للنسل: طويل / منتفخ: طويل / مقيد: قزم / منتفخ: قزم / مقيد بنسبة 9: 3: 3: 1. لاحظ من الشبكة أنه عند النظر في أزواج السمات الطويلة / القزمة والمتضخمة / المقيدة بمعزل عن بعضها البعض ، يتم توريث كل منها بنسب 3: 1.

يوضح هذا الشكل جميع التوليفات الممكنة للنسل الناتج عن تهجين ثنائي الهجين لنباتات البازلاء المتغايرة الزيجوت للأليلات الطويلة / القزمة والمتضخمة / الضيقة.

اختبر الفرضية: أنت تعبر القزم والنباتات الطويلة ثم تعبر ذاتك النسل. للحصول على أفضل النتائج ، يتكرر هذا مع مئات أو حتى آلاف نباتات البازلاء. ما هي الاحتياطات الخاصة التي يجب اتخاذها في الصلبان وفي زراعة النباتات؟

حلل بياناتك: لاحظت الأنماط الظاهرية للنباتات التالية في F2 الجيل: 2706 طويل القامة / منتفخ ، 930 طويل / ضيق ، 888 قزم / منتفخ ، 300 قزم / ضيق. قلل هذه النتائج إلى نسبة وحدد ما إذا كانت متوافقة مع قوانين مندلية.

تشكيل استنتاجهل كانت النتائج قريبة من النسبة المتوقعة 9: 3: 3: 1؟ هل النتائج تدعم التنبؤ؟ ما الذي يمكن ملاحظته إذا تم استخدام عدد أقل بكثير من النباتات ، بالنظر إلى أن الأليلات تنفصل عشوائيًا في الأمشاج؟ حاول أن تتخيل نمو العديد من نباتات البازلاء ، وفكر في احتمال حدوث خطأ تجريبي. على سبيل المثال ، ماذا سيحدث إذا كان الجو عاصفًا للغاية في يوم من الأيام؟


يمكن أن تكون الأليلات مهيمنة أو متنحية

الشكل 1. الطفل في الصورة يعبر عن المهق ، وهي سمة متنحية.

مندل قانون الهيمنة ينص على أنه في الزيجوت المتغاير ، ستخفي إحدى السمات وجود سمة أخرى لنفس الخاصية. بدلاً من كلا الأليلين اللذين يساهمان في النمط الظاهري ، سيتم التعبير عن الأليل السائد حصريًا. سيبقى الأليل المتنحي "كامنًا" ولكنه سينتقل إلى النسل بنفس الطريقة التي ينتقل بها الأليل السائد. لن يتم التعبير عن الصفة المتنحية إلا من خلال ذرية لديها نسختين من هذا الأليل (الشكل 1) ، وسوف تتكاثر هذه النسل بشكل صحيح عند التهجين الذاتي.

منذ تجارب مندل مع نباتات البازلاء ، وجد باحثون آخرون أن قانون السيادة لا يصح دائمًا. بدلاً من ذلك ، تم العثور على عدة أنماط مختلفة من الميراث.


إستجابة مجانية

استخدم طريقة الاحتمالية لحساب الأنماط الجينية والنسب الوراثية للصليب بين AABBCc و عابك الآباء.

النظر في كل جين على حدة ، والصليب في أ ستنتج ذرية نصفها AA ونصف أأ ب ستنتج كل شيء ب ج ستنتج نصف نسخة ونصف نسخة. ثم تكون النسب (1/2) × (1) × (1/2) أو 1/4 AABbCc الاستمرار في الاحتمالات الأخرى ينتج 1/4 AABbcc, 1/4 AaBbCcو 1/4 AaBbcc. وبالتالي فإن النسب هي 1: 1: 1: 1.

اشرح المعرفة من حيث جذورها في اللغة اليونانية "الوقوف على".

يصف epistasis تفاعلًا عدائيًا بين الجينات حيث يقنع جين ما أو يتداخل مع تعبير آخر. يشار إلى الجين الذي يتدخل على أنه المعرفي ، كما لو أنه "يقف" على الجين الآخر (الوضعي) لمنع التعبير عنه.

في القسم 12.3 ، "قوانين الميراث" ، تم تقديم مثال على الإبستاسيس للاسكواش الصيفي. عبر الأبيض WwYy الزيجوت غير المتجانسة لإثبات النسبة الظاهرية 12 أبيض: 3 أصفر: 1 أخضر تم ذكره في النص.

يمكن تمثيل الصليب كمربع بونت 4 × 4 ، مع الأمشاج التالية لكل من الوالدين: واي, وي, واي، و واي. لجميع 12 من النسل الذي يعبر عن المهيمن دبليو الجين ، سيكون النسل أبيض. النسل الثلاثة المتنحي متماثل الزيجوت ث ولكن تعبر عن المهيمن ص سيكون الجين أصفر. المتبقي wwyy سيكون النسل أخضر.

يصاب الأشخاص المصابون بالتثلث الصبغي 21 بمتلازمة داون. ما هو قانون الميراث المندلي الذي ينتهك في هذا المرض؟ ما هي الطريقة الأكثر احتمالا لحدوث هذا؟

في أي اضطراب تثلث الصبغي ، يرث المريض 3 نسخ من الكروموسوم بدلاً من الزوج الطبيعي. هذا ينتهك قانون الفصل ، وعادة ما يحدث عندما تفشل الكروموسومات في الانفصال خلال الجولة الأولى من الانقسام الاختزالي.

ينتج نبات البازلاء متغاير الزيجوت أزهارًا بنفسجية وبذورًا صفراء مستديرة. وصف الأنماط الجينية المتوقعة للأمشاج الناتجة عن الوراثة المندلية. إذا تم العثور على الجينات الثلاثة على نفس ذراع كروموسوم واحد ، فهل يجب على العالم أن يتنبأ بأن أنماط الوراثة ستتبع علم الوراثة المندلي؟

يتنبأ الوراثة المندلية بأن الجينات الثلاثة جميعها موروثة بشكل مستقل. لذلك هناك 8 احتمالات مختلفة للنمط الجيني المشيج: VYR و VYr و VyR و Vyr و vYR و vYr و vyR و vyr. إذا تم العثور على جميع الجينات الثلاثة على نفس ذراع الكروموسوم ، فمن غير المرجح أن تحدث تشكيلة مستقلة لأن الجينات قريبة من بعضها (مرتبطة).


قانون الفصل

مع ملاحظة أن نباتات البازلاء حقيقية التكاثر ذات الصفات المتناقضة أدت إلى ظهور F1 الأجيال التي عبرت جميعها عن السمة السائدة و F.2 الأجيال التي عبرت عن السمات السائدة والمتنحية بنسبة 3: 1 ، اقترح مندل قانون الفصل العنصري. ينص هذا القانون على أن عوامل الوحدة المزدوجة (الجينات) يجب أن تنفصل بالتساوي في الأمشاج بحيث يكون للنسل احتمال متساوٍ لوراثة أي من العاملين. بالنسبة إلى F2 توليد صليب أحادي الهجين ، ينتج عن التوليفات الثلاثة المحتملة التالية من الأنماط الجينية: سائد متماثل الزيجوت ، متغاير الزيجوت ، أو متنحي متماثل الزيجوت. نظرًا لأن الزيجوت المتغايرة يمكن أن تنشأ من مسارين مختلفين (تلقي أليل واحد مهيمن والآليل متنحي واحد من أي من الوالدين) ، ولأن الزيجوت غير المتجانسة والأفراد المسيطرين متماثل الزيجوت متطابقين ظاهريًا ، فإن القانون يدعم نسبة مندل الملحوظة 3: 1. إن الفصل المتساوي بين الأليلات هو السبب في أنه يمكننا تطبيق مربع Punnett للتنبؤ بدقة بنسل الآباء ذوي الأنماط الجينية المعروفة. الأساس المادي لقانون مندل للفصل العنصري هو التقسيم الأول للانقسام الاختزالي الذي يتم فيه فصل الكروموسومات المتجانسة بإصداراتها المختلفة من كل جين في نوى ابنة. لم يفهم المجتمع العلمي هذه العملية خلال حياة مندل ([الشكل 3]).

الشكل 3: يظهر القسم الأول في الانقسام الاختزالي.


رعاف

أشار مندل إلى أن مجموع النمط الظاهري للفرد يتحكم فيه الجينات ، بحيث يتم التحكم في كل خاصية بشكل واضح وكامل بواسطة جين واحد. نحن نعلم أن هذا ليس هو الحال دائمًا.

ارتباط بالتعلم

يتم تحديد لون العين عند البشر من خلال جينات متعددة. استخدم حاسبة لون العين للتنبؤ بلون عيون الأطفال من لون عين الوالدين.

في حالة الإبستاسيس ، يكون التفاعل بين الجينات عدائيًا. أحد الجينات يخفي أو يتداخل مع تعبير آخر. "Epistasis" هي كلمة تتكون من جذور يونانية وتعني "الوقوف". يقال إن الأليلات التي يتم إخفاءها أو إسكاتها تكون أقنومية بالنسبة للأليلات المعرفية التي تقوم بالإخفاء.

مثال على النزف هو التصبغ في الفئران. لون المعطف من النوع البري ، agouti (AA) ، يهيمن على الفراء ذو ​​اللون الصلب (أأ). جين منفصل (ج) ضروري لإنتاج الصباغ. الفأر المتنحي ج الأليل غير قادر على إنتاج الصباغ وهو ألبينو ، بغض النظر عن الأليل الموجود في الموضع أ (الشكل 6). لذلك ، فإن الأنماط الجينية AAcc, أك، و aacc كلها تنتج نفس النمط الظاهري ألبينو. تقاطع بين الزيجوت متغايرة الزيجوت لكلا الجينين (AaCc x AaCc) من شأنه أن يولد نسلًا بنسبة نمطية 9 أغوتي: 3 لون صلب: 4 ألبينو (الشكل 6). في هذه الحالة ، فإن ج الجين المعرفي ل أ الجين.

الشكل 6. في الفئران ، لون معطف agouti (A) هو المسيطر على التلوين الصلب ، مثل الأسود أو الرمادي. الجين الموجود في موضع منفصل (C) مسؤول عن إنتاج الصباغ. لا ينتج أليل c المتنحي صبغة ، والفأر الذي يحمل النمط الوراثي المتنحي cc متماثل الزيجوت هو ألبينو بغض النظر عن الأليل الموجود في الموضع A. وهكذا ، فإن الجين C هو إبستاتيكي للجين A.

يمكن أن يحدث النزف أيضًا عندما يخفي الأليل السائد تعبيرًا في جين منفصل. يتم التعبير عن لون الفاكهة في القرع الصيفي بهذه الطريقة. التعبير المتنحي متماثل الزيجوت عن دبليو الجين (رطب) مقترنًا بالتعبير السائد أو المتغاير الزيجوت عن ص الجين (YY أو ص) يولد فاكهة صفراء ، و wwyy ينتج النمط الجيني الفاكهة الخضراء. ومع ذلك ، إذا كانت النسخة السائدة من دبليو الجين موجود في شكل متماثل الزيجوت أو متغاير الزيجوت ، سينتج القرع الصيفي فاكهة بيضاء بغض النظر عن ص الأليلات. تقاطع بين الزيجوت الأبيض المتغاير لكلا الجينين (WwYy × WwYy) نسل بنسبة مظهرية 12 أبيض: 3 أصفر: 1 أخضر.

يمكن أن يكون الترهل متبادلًا بحيث أن أيًا من الجين ، عندما يكون موجودًا في أي من الشكلين ، يعبر عن نفس النمط الظاهري. في نبات كيس الراعي ، يتحكم جينان في شكل البذرة في علاقة معرفية سائدة. عندما الجينات أ و ب كلاهما متنحي متماثل (عاب) ، البذور بيضاوية الشكل. إذا كان الأليل السائد لأي من هذه الجينات موجودًا ، تكون النتيجة بذور مثلثة. كل التركيب الوراثي ممكن ، بخلاف عاب ينتج عنه بذور مثلثة. تقاطع بين الزيجوت متغايرة الزيجوت لكلا الجينين (AaBb x AaBb) نسل بنسبة مظهرية 15 مثلث: 1 بيضاوي.

عند العمل في مشاكل الوراثة ، ضع في اعتبارك أن أي خاصية فردية تؤدي إلى نسبة نمط ظاهري يبلغ إجماليها 16 هي نموذجية للتفاعل ثنائي الجين. تذكر نمط وراثة النمط الظاهري لتهجين مندل ثنائي الهجين ، والذي يعتبر جينين غير متفاعلين — 9: 3: 3: 1. وبالمثل ، نتوقع أن تظهر أزواج الجينات المتفاعلة أيضًا النسب المعبر عنها بـ 16 جزءًا. نحن نفترض أن الجينات المتفاعلة ليست مرتبطة ولكنها لا تزال تصنف بشكل مستقل في الأمشاج.

ارتباط بالتعلم

للحصول على مراجعة ممتازة لتجارب مندل ولإجراء عمليات التهجين الخاصة بك وتحديد أنماط الميراث ، تفضل بزيارة مختبر Mendel’s Peas على الويب.


الجينات المرتبطة تنتهك قانون التشكيلة المستقلة

على الرغم من أن جميع خصائص البازلاء لمندل تصرفت وفقًا لقانون التشكيلة المستقلة ، فإننا نعلم الآن أن بعض مجموعات الأليلات لا يتم توريثها بشكل مستقل عن بعضها البعض. الجينات الموجودة في كروموسومات منفصلة غير متجانسة ستفرز دائمًا بشكل مستقل. ومع ذلك ، يحتوي كل كروموسوم على مئات أو آلاف الجينات ، منظمة خطيًا على الكروموسومات مثل الخرز على سلسلة. يمكن أن يتأثر عزل الأليلات في الأمشاج بالارتباط ، حيث من المرجح أن يتم توريث الجينات الموجودة فعليًا بالقرب من بعضها البعض على نفس الكروموسوم كزوج. ومع ذلك ، بسبب عملية إعادة التركيب ، أو "التقاطع" ، فمن الممكن لجينين على نفس الكروموسوم أن يتصرفوا بشكل مستقل ، أو كما لو أنهما غير مرتبطين. لفهم هذا ، دعونا ننظر في الأساس البيولوجي لربط الجينات وإعادة التركيب.

تمتلك الكروموسومات المتجانسة نفس الجينات بنفس الترتيب الخطي. قد تختلف الأليلات في أزواج الكروموسومات المتجانسة ، لكن الجينات التي تتوافق معها لا تختلف. استعدادًا للقسم الأول للانقسام الاختزالي ، تتكاثر الكروموسومات المتجانسة وتتشابك. مثل الجينات الموجودة على المتماثلات تتماشى مع بعضها البعض. في هذه المرحلة ، تتبادل أجزاء من الكروموسومات المتجانسة شرائح خطية من المادة الوراثية ([رابط]). تسمى هذه العملية إعادة التركيب ، أو التقاطع ، وهي عملية وراثية شائعة. نظرًا لأن الجينات تتماشى أثناء إعادة التركيب ، فإن ترتيب الجينات لا يتغير. وبدلاً من ذلك ، فإن نتيجة إعادة التركيب هي أن الأليلات الأم والأب يتم دمجها في نفس الكروموسوم. عبر كروموسوم معين ، قد تحدث العديد من أحداث إعادة التركيب ، مما يسبب خلطًا واسعًا للأليلات.


عندما يقع جينان على مقربة من نفس الكروموسوم ، فإنهما يعتبران مرتبطين ، وتميل الأليلات الخاصة بهما إلى الانتقال معًا من خلال الانقسام الاختزالي. لتوضيح ذلك ، تخيل تهجينًا ثنائي الهجين يتضمن لون الزهرة وارتفاع النبات حيث تكون الجينات بجوار بعضها البعض على الكروموسوم. إذا كان أحد الكروموسوم المتماثل يحتوي على أليلات للنباتات الطويلة والزهور الحمراء ، وكان للكروموسوم الآخر جينات للنباتات القصيرة والزهور الصفراء ، فعند تكوين الأمشاج ، ستندمج الأليلات الطويلة والحمراء معًا في الأمشاج والأليلات القصيرة والصفراء سوف تذهب إلى الأمشاج الأخرى. وتسمى هذه الأنماط الجينية الأبوية لأنها ورثت سليمة من والدي الفرد الذي ينتج الأمشاج. ولكن على عكس ما إذا كانت الجينات موجودة على كروموسومات مختلفة ، فلن يكون هناك أمشاج بأليلات طويلة وصفراء ولا أمشاج بأليلات قصيرة وحمراء. إذا قمت بإنشاء مربع Punnett باستخدام هذه الأمشاج ، فسترى أن التنبؤ الكلاسيكي Mendelian لنتيجة 9: 3: 3: 1 لتقاطع ثنائي الهجين لن ينطبق. مع زيادة المسافة بين جينين ، يزداد احتمال حدوث تقاطع أو أكثر بينهما ، وتتصرف الجينات كما لو كانت على كروموسومات منفصلة. استخدم علماء الوراثة نسبة الأمشاج المؤتلفة (تلك التي ليست مثل الوالدين) كمقياس لمدى تباعد الجينات في الكروموسوم. باستخدام هذه المعلومات ، قاموا ببناء خرائط تفصيلية للجينات على الكروموسومات للكائنات المدروسة جيدًا ، بما في ذلك البشر.

لم يذكر منشور مندل الأساسي أي إشارة إلى الارتباط ، وقد تساءل العديد من الباحثين عما إذا كان قد واجه ارتباطًا لكنه اختار عدم نشر هذه الكلمات المتقاطعة بدافع القلق من أنها ستبطل فرضيته المستقلة. تحتوي حبة البازلاء على سبعة كروموسومات ، وقد اقترح البعض أن اختياره لسبع خصائص لم يكن مصادفة. ومع ذلك ، حتى لو لم تكن الجينات التي فحصها موجودة في كروموسومات منفصلة ، فمن الممكن أنه ببساطة لم يلاحظ الارتباط بسبب تأثيرات الخلط واسعة النطاق لإعادة التركيب.

اختبار فرضية التشكيلة المستقلة لتقدير مقدار العمل والإبداع اللذين تم إجراؤهما في تجارب مندل بشكل أفضل ، تابع أحد تقاطعات مندل ثنائية الهجين.

سؤال: ماذا سيكون نسل صليب ثنائي الهجين؟

خلفية: ضع في اعتبارك أن نباتات البازلاء تنضج في موسم نمو واحد ، ولديك إمكانية الوصول إلى حديقة كبيرة يمكنك فيها زراعة الآلاف من نباتات البازلاء. هناك العديد من النباتات صادقة التكاثر مع الأزواج التالية من الصفات: نباتات طويلة ذات قرون منتفخة ، ونباتات قزمة ذات قرون ضيقة. قبل أن تنضج النباتات ، تقوم بإزالة الأعضاء المنتجة لحبوب اللقاح من النباتات الطويلة / المنتفخة في الصلبان لمنع الإخصاب الذاتي. عند نضوج النبات ، يتم عبور النباتات يدويًا عن طريق نقل حبوب اللقاح من النباتات القزمة / الضيقة إلى الندبات الخاصة بالنباتات الطويلة / المتضخمة.

فرضية: سيتم فرز أزواج السمات بشكل مستقل وفقًا لقوانين مندلية. عندما يتم عبور الوالدين الحقيقيين ، فإن كل من F1 النسل طويل القامة وله قرون منتفخة ، مما يشير إلى أن الصفات الطويلة والمضخمة هي السائدة على الصفات القزمة والمضيقة ، على التوالي. تقاطع ذاتي لـ F1 ينتج عن الزيجوت غير المتجانسة 2000 فهرنهايت2 ذرية.

اختبر الفرضية: نظرًا لأن كل زوج من السمات يفرز بشكل مستقل ، فمن المتوقع أن تكون نسب كل من الطول: القزم والمضخم: الضيق 3: 1. يسمى زوج السمة الطويل / القزم تي / تي، ويتم تعيين زوج السمات المتضخمة / الضيقة أنا / أنا. كل عضو من أعضاء فريق F1 جيل لذلك لديه نمط وراثي من TtIi. أنشئ شبكة مماثلة لـ [link] ، بحيث تتقاطع مع اثنين TtIi فرادى. يمكن لكل فرد التبرع بأربع مجموعات من سمتين: TI, تي, تي، أو تي، مما يعني أن هناك 16 احتمالًا للأنماط الجينية للذرية. بسبب ال تي و أنا الأليلات هي السائدة ، أي فرد لديه واحد أو اثنين من هذه الأليلات سيعبر عن الأنماط الظاهرية الطويلة أو المتضخمة ، على التوالي ، بغض النظر عما إذا كان لديهم أيضًا ر أو أنا أليل. فقط الأفراد ر أو ثانيا سيعبر عن الأليلات القزمة والمضيقة ، على التوالي. كما هو موضح في [الرابط] ، فإنك تتوقع أنك ستلاحظ النسب التالية للنسل: طويل / منتفخ: طويل / مقيد: قزم / منتفخ: قزم / مقيد بنسبة 9: 3: 3: 1. لاحظ من الشبكة أنه عند النظر في أزواج السمات الطويلة / القزمة والمتضخمة / المقيدة بمعزل عن بعضها البعض ، يتم توريث كل منها بنسب 3: 1.


اختبر الفرضية: أنت تعبر القزم والنباتات الطويلة ثم تعبر ذاتك النسل. للحصول على أفضل النتائج ، يتكرر هذا مع مئات أو حتى آلاف نباتات البازلاء. ما هي الاحتياطات الخاصة التي يجب اتخاذها في الصلبان وفي زراعة النباتات؟

حلل بياناتك: لاحظت الأنماط الظاهرية للنباتات التالية في F2 الجيل: 2706 طويل القامة / منتفخ ، 930 طويل / ضيق ، 888 قزم / منتفخ ، 300 قزم / ضيق. قلل هذه النتائج إلى نسبة وحدد ما إذا كانت متوافقة مع قوانين مندلية.

تشكيل استنتاجهل كانت النتائج قريبة من النسبة المتوقعة 9: 3: 3: 1؟ هل النتائج تدعم التنبؤ؟ ما الذي يمكن ملاحظته إذا تم استخدام عدد أقل بكثير من النباتات ، بالنظر إلى أن الأليلات تنفصل عشوائيًا في الأمشاج؟ حاول أن تتخيل نمو العديد من نباتات البازلاء ، وفكر في احتمال حدوث خطأ تجريبي. على سبيل المثال ، ماذا سيحدث إذا كان الجو عاصفًا للغاية في يوم من الأيام؟


جريجور مندل

كان جريجور مندل راهبًا وعالمًا ويشار إليه عمومًا بأب علم الوراثة الحديث. أكمل سلسلة من التجارب التي تبحث في وراثة عدد من الخصائص في نباتات البازلاء. نشر مندل عمله في عام 1865 (قبل 24 عامًا من استخدام كلمة & # 8216gene & # 8217) ولم يتم تقدير أهمية بحثه حتى عام 1900 ، أي بعد 16 عامًا من وفاته.

تم اعتماد مندل كأول شخص يفهم بشكل صحيح عملية كيفية توريث الخصائص من قبل الأبناء من الوالدين. قبل مندل ، حاولت العديد من الفرضيات غير الصحيحة شرح كيفية انتقال الخصائص والسمات من جيل إلى جيل. كانت النظرية الأكثر شيوعًا هي & # 8216 blending theory & # 8217 التي اقترحت أن سمات الوالدين قد اختلطت معًا وتم التعبير عن سمة وسيطة في النسل. أثبت عمل Mendel & # 8217s على نبات البازلاء الشائع أن الأمر لم يكن كذلك.

تجارب Mendel & # 8217s

أجرى مندل سلسلة من التجارب الصارمة التي نظرت في 7 خصائص مختلفة (مثل لون الزهرة ولون البذرة وشكل البذرة) ، ولكل منها سمتان مختلفتان (مثل الزهرة الأرجوانية والزهور البيضاء).

أسس سلالات تربية حقيقية لكل خاصية. على سبيل المثال ، ينتج سطر واحد من النباتات زهور أرجوانية فقط وآخر أبيض فقط. ثم عبر الأفراد بسمتين مختلفتين ليرى السمة الناتجة للنسل على مدى ثلاثة أجيال.

في ملاحظاته ، وجد مندل أنه في الجيل الأول من النسل ، تم التعبير عن واحدة فقط من السمات (مثل الزهور الأرجوانية). بعد تهجين الجيل الأول من النسل مع بعضهم البعض ، وجد مندل أن ما يقرب من 75٪ من الجيل الثاني ورثوا نفس الصفة مثل آبائهم (أي الزهور الأرجوانية للجيل الأول من النسل). عبرت نسبة 25٪ المتبقية عن السمة الثانية للوالدين الأصليين (مثل الزهور البيضاء) ، وهي السمة التي بدت وكأنها فقدت في الجيل الأول من النسل.

استنتاجات مندل & # 8217s

بعد ثلاثة أجيال من التربية الخليطة ، أنتج مندل ثلاثة استنتاجات مهمة بشأن الوراثة الجينية. كان استنتاجه الأول هو أن كل سمة يتم نقلها دون تغيير إلى النسل عبر & # 8216 وحدة الميراث & # 8217. تُعرف هذه الوحدات الآن باسم & # 8216alleles & # 8217.

الاستنتاج الثاني لمندل & # 8217 ، يرث النسل أليلًا واحدًا من كل والد لكل خاصية. كان استنتاجه الثالث والأخير هو أن بعض الأليلات قد لا يتم التعبير عنها في الفرد ولكن لا يزال من الممكن نقلها إلى الجيل التالي.

Mendel & # 8217s قوانين الميراث

  • قانون الفصل & # 8211 يتم فصل الأليلات لكل حرف أثناء إنتاج الأمشاج بحيث يكون لكل مشيج واحد فقط من الأليلين لكل جين.
  • قانون التشكيلة المستقلة & # 8211 أزواج من الأليلات لكل خاصية / جين منفصلة عن بعضها البعض.

تم بناء عمل Mendel & # 8217 بشكل كبير على مدار الـ 150 عامًا الماضية ، وقد قطع مجال علم الوراثة شوطًا طويلاً منذ تجاربه على البازلاء. وضع عمله الأساس لفهمنا للوراثة الجينية في الحيوانات والنباتات والكائنات الحية المعقدة الأخرى.

تعتبر عملية الوراثة مهمة للغاية لفهم تعقيد الحياة على الأرض ، ولا سيما لدورها في التكاثر الجنسي والتطور. لهذا ، لا تزال مساهمات Mendel & # 8217 في العلوم وعلم الأحياء وعلم الوراثة معترف بها على نطاق واسع ومثنية على المجتمع العلمي.


ما هو قانون الميراث؟

ميراث يمكن تعريفها على أنها عملية كيفية تلقي الطفل للمعلومات الجينية من الوالد. تعتمد عملية الوراثة برمتها على الميراث وهذا هو السبب في أن النسل يشبه الوالدين. هذا يعني ببساطة أنه بسبب الميراث ، يمتلك أفراد نفس العائلة خصائص متشابهة. أصبح هذا الفهم للميراث ممكنًا بفضل عالم اسمه جريجور مندل، الذي صاغ قوانين معينة لفهم الميراث المعروفة باسم قوانين مندل للميراث.

يُعرف مندل باسم والد علم الوراثة. قوانين مندل هي قانون الهيمنة وقانون الفصل وقانون التشكيلة المستقلة. ظهرت هذه القوانين من التجارب على نباتات البازلاء مع مجموعة متنوعة من السمات.

في التجربة الأولى ، تم النظر في حرف واحد فقط (ارتفاع النبات) وكان معروفًا باسم أحادي الهجين. استندت تجربة أخرى إلى حرفين (شكل ولون البذرة) ، وبالتالي تسمى الميراث ثنائي الهجين.


شاهد الفيديو: المواريث من الألف للياء مع مسائل واقعية و بالأرقام. الدكتور علي منصور كيالي (ديسمبر 2022).