Мендель Грегор Йоганн

Мендель Грегор Иоганн

Австрийский священик і ботанік Грегор Йоганн Мендель заклав підвалини такий науки, як генетика. Він математично вивів закони генетики, які називаються зараз його ім'ям.

Иоганн Мендель народився 22 липня 1822 року у Хайзендорфе, Австрія. Ще дитинстві він почав виявляти інтерес до вивчення рослин i довкілля. Після два роки навчання у Інституті Філософії в Ольмютце Мендель вирішив піти у монастир в Брюнне. Це сталося 1843 року. При обряді постригу в ченці і було дано ім'я Грегор. Вже 1847 року він став священником.

Жизнь священнослужителя не тільки з молитов. Мендель встигав чимало часу присвячувати навчанні й науці. У 1850 року вирішив скласти іспити на диплом вчителя, проте провалився, отримавши «два «по біології і геології. 1851−1853 роки Мендель провів у Університеті Відня, де він вивчав фізику, хімію, зоологію, ботаніку і математику. Після повернення Брюнн батько Грегор почав все-таки викладати у школі, хоча так ніколи й не здав іспит на диплом вчителя. У 1868 року Йоганн Мендель став аббатом.

Свои експерименти, які, зрештою, сприяли сенсаційного відкриття законів генетики, Мендель провів у своєму парафіяльному саду з 1856 року. Треба відзначити, що оточення Святого Отця сприяло науковим здобутків. Річ у тому, деякі його друзі мали дуже добре освіту у області природознавства. Вони часто відвідували різні наукові семінари, у яких брав участь і Мендель. З іншого боку, монастир мав дуже багату бібліотеку, завсідником якої було, природно, Мендель. Його комуністичність дуже надихнула книга Дарвіна «Походження видів », але достеменно відомо, що досліди Менделя почалися набагато раніше публікації цієї работы.

8 лютого 8 березня 1865 року Грегор (Йоганн) Мендель виступав на засіданнях Товариства Природознавства в Брюнне, де розповів про своє незвичайних відкриттях в невідомої поки області (яка згодом став зватися генетикою). Досліди Грегор Мендель ставив на простих горошинах, проте, пізніше спектр об'єктів експерименту було набагато розширено. Через війну, Мендель дійшов висновку, що різні властивості конкретного рослини або тварини з’являються непросто з повітря, а залежить від «батьків ». Інформація про ці спадкових властивості передається через гени (термін, запроваджений Менделем, від якого стався термін «генетика »). Вже 1866 року вийшов книга Менделя «Versuche uber Pflanzenhybriden «(«Експерименти з рослинними гібридами »). Проте сучасники не оцінили революційність відкриттів скромного священика з Брюнна.

Научные пошуки Менделя не відволікали його від повсякденних обов’язків. У 1868 року він став абатом, наставником цілого монастиря. На цій посаді він відмінно відстоював інтереси церкви загалом і монастиря Брюнна, зокрема. Йому добре вдавалося уникати конфліктів з владою та відійти від надлишкового оподаткування. Його комуністичність дуже любили парафіяни та їхніх учнів, молоді монахи.

6 січня 1884 року батька Грегора (Йоганна Менделя) Герасимчука. Він похований у рідному Брюнне. Слава як вченого дійшла Менделю вже по смерті, коли такі його експериментам досліди в 1900 року було незалежно проведено трьома європейськими ботаніків, які прийшли до аналогічних з Менделем результатам.

Грегор Мендельвчитель чи монах?

Судьба Менделя після Богословського інституту вже влаштована. Рукоположенный в священики двадцатисемилетний канонік отримав чудовий прихід до Старому Брюнне. Вона цілий рік готується складати іспити на ступінь доктора богослов’я, як у його життя відбуваються серйозні зміни. Георг Мендель вирішує досить різко покращити своє долі й цурається несення релігійної служби. Він просто хотів б вивчати природу і що цього своєї пристрасті вирішує зайняти його місце в Цнаймской гімназії, де на той час відкривається 7 клас. Він просить місце «супплента-профессора».

В Росії «професор" — звання суто університетську, а Австрії та Німеччини так величали навіть наставника першокласників. Гімназійний суплент — то радше, можна перекласти, як «звичайний вчитель», «помічник вчителя». Це міг стати людина, чудово володіє предметом, але оскільки не мав диплома, вважали його на роботу скоріше временно.

Сохранился і документ, поясняющий настільки незвичне рішення пастора Менделя. Це офіційне лист єпископу графу Шафготчу від настоятеля монастиря Святого Томаша прелата Наппа." Ваша Милостиве Єпископське Преосвященство! Високий Императорско-Королевский Земельний Президія декретом від 28 вересня 1849 року за № Z 35 338 почел за благо призначити каноніка Грегора Менделя супплентом в Цнаймскую гімназію. «…Той канонік спосіб життя має богобоязлива, помірністю і доброчесним поведінкою, його сану повністю відповідним, сочетающимся з великий відданістю наук… До піклуванню ж кажуть про душах мирян він, проте, придатний трішки менше, бо варто їй опинитися у одру хворого, як від виду страждань він буває, охоплюємо нездоланним сум’яттям і від цього стає небезпечно хворим, як і спонукає мене скласти від нього обов’язки духівника «.

Итак, восени 1849 року канонік і супплент Мендель прибуває в Цнайм, щоб приступити до нових обов’язків. Мендель отримує на 40 відсотків менше своїх колег, мали дипломи. Він поважають в своїх колег, його люблять учні. Проте викладає він у гімназії не предмети природничого циклу, а класичну літературу, стародавні мови і математику. Потрібен диплом. Це дозволить викладати ботаніку і фізику, минералогию і нормальну історію. До диплома було 2 шляху. Один — закінчити університет, інший шлях — більш короткий — здати в Відні перед спеціальної комісією імператорського міністерства культів і освіти іспити на право викладати такі-то предмети в таких-то класах.

Законы Менделя

Цитологические основи законів Менделя базуються на:

• парності хромосом (парності генів, що обумовлюють можливість розвиватися будь-якого признака).

• особливостях мейоза (процесах, які у мейозе, що забезпечують незалежне розбіжність хромосом з які перебувають ними генами до найрізноманітніших плюсів клітини, та був й у різні гамети).

• особливостях процесу запліднення (випадкового комбінування хромосом, несучих за одним гену з кожної аллельной пари).

Научный метод Менделя

Основные закономірності передачі спадкових ознак від своїх батьків до нащадків були встановлено Р. Менделем у другій половині ХІХ ст. Він схрещував рослини гороху, різняться щодо окремих ознаками, на основі отриманих результатів обгрунтував ідею існуванні спадкових задатків, відповідальних за прояв ознак. У працях Мендель застосував метод гибридологического аналізу, став універсальним до вивчення закономірностей наслідування ознак рослин, тварин і звинувачують человека.

В на відміну від своїх попередників, намагалися простежити успадкування багатьох ознак організму разом, Мендель досліджував цей складний кризовий явище аналітично. Він спостерігав успадкування лише одного пари чи невеликого числа альтернативних (взаємовиключних) пар ознак у сортів садового гороху, саме: білі і червоні квіти; низький і високе зростання; жовті і зелені, гладкі і зморшкуваті насіння гороху тощо. п. Такі контрастні ознаки називаються аллелями, а термін «аллель» і «ген» вживають як синонимы.

Для схрещувань Мендель використовував чисті лінії, т. е. потомство одного самоопыляющегося рослини, у якому зберігається подібна сукупність генів. Кожна з цих ліній не давала розщеплення ознак. Істотним у комунікативній методиці гибридологического аналізу й те, що Мендель вперше точно підрахував число нащадків — гібридів з різними ознаками, т. е. математично обробив отримані результати і ввів для записи різних варіантів схрещування прийняту у математиці символіку: А, У, З, D тощо. буд. Цими літерами він позначав відповідні спадкові факторы.

В сучасної генетиці прийнято такі умовні позначення при схрещуванні: батьківські форми — Р; одержані від схрещування гібриди першого покоління — F1; гібриди другого покоління — F2, третього — F3 тощо. буд. Саме схрещування двох особин позначають знаком x (наприклад: АА x aа).

Из безлічі різноманітних ознак скрещиваемых рослин гороху першому досвіді Мендель враховував успадкування лише одним пари: жовті і зелені насіння, червоні і білі квіти тощо. буд. Таке схрещування називається моногибридным. Якщо простежують успадкування двох пар ознак, наприклад жовті гладкі насіння гороху одного сорти і зелені зморшкуваті іншого, то схрещування називають дигибридным. Якщо ж враховують три й більше число пар ознак, схрещування називають полигибридным.

Закономерности наслідування ознак

Аллели — позначають літерами латинського алфавіту, у своїй одні ознаки Мендель назвав домінуючими (переважати) виявив їх заголовними літерами — А, У, З повагою та т. буд., інші - рецессивными (поступалися, придушуваними), які позначив рядковими літерами — а, сек. і т. буд. Оскільки кожна хромосома (носій алелів чи генів) утримує лише жодну з двох алелів, а гомологичные хромосоми завжди парні (одна батьківська, інша материнська), в диплоидных клітинах завжди є пара алелів: АА, аа, Аа, ВР, bb. Bb тощо. буд. Особи та його клітини, які мають у своїх гомологичных хромосомах пару однакових алелів (АА чи аа), називаються гомозиготными. Вони можуть утворювати лише одне тип статевих клітин: або гамети з аллелью А, або гамети з аллелью а. Особи, у гомологичных хромосомах їх клітин є і домінантний, і рецессивный гени Аа, називаються гетерозиготными; при дозріванні статевих клітин вони утворюють гамети двох типів: гамети з аллелем Проте й гамети з аллелем а. У гетерозиготних організмів домінантна аллель А, що виявляється фенотипічно, перебуває у однієї хромосомі, а рецессивная аллель а, подавляемая доминантом, — у відповідній ділянці (локусі) інший гомологичной хромосоми. Що стосується гомозиготности кожна гілка пари алелів відбиває або доминантное (АА), або рецессивное (аа) стан генів, які у обох випадках проявлять свою дію. Поняття домінантних і рецесивних спадкових чинниках, вперше застосоване Менделем, міцно утвердилось у сучасній генетиці. Згодом були запроваджені поняття генотип і фенотип. Генотип — сукупність всіх генів, що має даного організму. Фенотип — сукупність всіх ознак і властивостей організму, які виявляються у процесі індивідуального розвитку виданих умовах. Поняття фенотип поширюється на прикмети організму: особливості зовнішнього будівлі, фізіологічних процесів, поведінки й т. буд. Фенотипическое прояв ознак завжди реалізується з урахуванням взаємодії генотипу з комплексом чинників внутрішньої і до зовнішньої середовища.

Три закону Менделя

Г. Мендель сформулював з урахуванням аналізу результатів моногибридного схрещування і назвав їх правилами (пізніше вони почали називатися законами). Як виявилося, при схрещуванні рослин двох чистих ліній гороху з жовтими і зеленими насінням в першому поколінні (F1) все гібридні насіння мали ж жовтий колір. Отже, ознака жовтої забарвлення насіння домінував. У буквеному вираженні це записується так: Р АА x аа; все гамети одного батька А, А, іншого — а, а, можливе поєднання цих гамет в зиготах дорівнює чотирьом: Аа, Аа, Аа, Аа, т. е. у всіх гібридів F1 спостерігається повне переважання одного ознаки над іншим — все насіння у своїй жовтого кольору. Аналогічні результати отримано Менделем і під час аналізу наслідування інших шести пар вивчених ознак. Виходячи з цього, Мендель сформулював правило домінування, чи перший закон: при моногибридном схрещуванні все потомство у першому поколінні характеризується однаковістю по фенотипу і генотипу — колір насіння жовтий, поєднання алелів у всіх гібридів Аа. Ця закономірність підтверджено і тоді, коли немає повного домінування: наприклад, при схрещуванні рослини нічний красуні, має червоні квіти (АА), з рослиною, у яких білі квіти (аа), в усіх гібридів fi (Аа) квіти виявляються не червоними, а рожевими — їх забарвлення має проміжний колір, але однаковість повністю зберігається. Після робіт Менделя проміжний характер наслідування у гібридів F1 було виявлено у рослин, а й в тварин, тому закон доминирования—первый закон Менделя—принято називати також законом однаковості гібридів першого покоління. З насіння, отримані від гібридів F1, Мендель вирощував рослини, що або схрещував між собою, або давав можливість самоопыляться. Серед нащадків F2, виявилося розщеплення: у другому поколінні виявилися як жовті, і зелені насіння. Усього Мендель одержав у свої досліди 6022 жовтих і 2001 зелених насіння, їх чисельна співвідношення приблизно 3:1. Такі самі чисельні співвідношення отримали і на інших шести парам вивчених Менделем ознак рослин гороху. У результаті другий закон Менделя формулюється так: при схрещуванні гібридів першого покоління їх потомство дає розщеплення у відсотковому співвідношенні 3:1 при повному домінуванні й у відсотковому співвідношенні 1:2:1 при проміжному успадкування (неповне домінування). Схема цього, досвіду в буквеному вираженні виглядає так: Р Аа x Аа, їх гамети Проте й я, можливе поєднання гамет дорівнює чотирьом: АА, 2Аа, аа, т. е. 75% всіх насіння F2 маючи одну чи дві домінантних аллеля, мали жовтої забарвленням і 25% - зеленої. Факт появи у рецесивних ознак (обидва аллеля вони рецессивны-аа) свідчить у тому, що це ознаки, як і контролюючі їх гени, не зникають, не змішуються з домінантними ознаками в гибридном організму, їх активність пригнічена дією домінантних генів. Якщо ж у організмі присутні обидва рецесивних за цією ознакою гена, їх дію не придушується, і вони проявляються в фенотипе. Генотип гібридів у F2 має співвідношення 1:2:1.

При наступних скрещиваниях потомство F2 поводиться по-різному: 1) з 75% рослин з домінантними ознаками (з генотипами АА і Аа) 50% гетерозиготны (Аа) і у Fз вони дадуть розщеплення 3:1, 2) 25% рослин гомозиготны по доминантному ознакою (АА) і за самоопылении в Fз не дають розщеплення; 3) 25% насіння гомозиготны по рецессивному ознакою (аа), мають зелену забарвлення і за самоопылении в F3 не дають розщеплення признаков.

Для пояснення істоти явищ однаковості гібридів першого покоління і розщеплення ознак у гібридів другого покоління Мендель висунув гіпотезу чистоти гамет: всякий гетерозиготный гібрид (Аа, Bb тощо. буд.) формує «чисті» гамети, які мають тільки один аллель: або А, або що згодом повністю знайшло підтвердження і в цитологічних дослідженнях. Як відомо, при дозріванні статевих клітин у гетерозигот гомологичные хромосоми будуть у різних гаметах і, отже, в гаметах буде за одним гену з кожної пари.

Анализирующее схрещування використовується для з’ясування гетерозиготности гібрида у тій чи іншого парі ознак. У цьому гібрид першого покоління схрещується з батьком, гомозиготным по рецессивному гену (аа). Таке схрещування необхідно тому, що у вона найчастіше гомозиготные особини (АА) фенотипічно немає від гетерозиготних (Аа) (насіння гороху від АА і Аа мають ж жовтий колір). Тим більше що на практиці виведення нових порід тварин і звинувачують сортів рослин гетерозиготные особини як вихідних не годяться, бо за схрещуванні їх потомство дасть розщеплення. Потрібні лише гомозиготные особини. Схему аналізує схрещування в буквеному вираженні можна показати двома вариантами:

гибридная особина гетерозиготная (Аа), фенотипічно неотличимая від гомозиготной, схрещується з гомозиготной рецессивной особиною (аа): Р Аа x аа: їх гамети — А, чи а, а, розподіл в F1: Аа, Аа, аа, аа, т. е. в прийдешнім спостерігається розщеплення 2:2 чи 1:1, що підтверджує гетерозиготность испытуемой особини;

гибридная особина гомозиготна по домінантним ознаками (АА): Р АА x аа; їх гамети, А A і а, а; в прийдешнім F1 розщеплення немає.

Цель дигибридного схрещування — простежити успадкування двох пар ознак одночасно. У цьому схрещуванні Мендель встановив одну важливу закономірність: незалежне розбіжність алелів так і вільний, чи незалежне, їх комбінування, згодом що його третім законом Менделя. Вихідним матеріалом були сорти гороху з жовтими гладенькими насінням (ААВВ) і зеленими зморшкуватими (аавв); перші домінантні, другі рецессивные. Гібридні рослини з f1 зберігали однаковість: мали жовті гладкі насіння, були гетерозиготными, їх генотип — АаВв. Кожна з цих рослин, у мейозе утворює гамети чотирьох типів: АВ, Ав, аВ, аа. Для визначення поєднань цих типів гамет і врахування результатів розщеплення тепер користуються гратами Пеннета. При цьому генотипи гамет одного батька мають над гратами за горизонталлю, а генотипи гамет іншого батька — у лівого краю грати за вертикаллю (рис. 20). Чотири поєднання те й інше типу гамет в F2 можуть дати 16 варіантів зигот, аналіз яких підтверджує випадкове комбінування генотипів кожної з гамет те й інше батька, дає розщеплення ознак по фенотипу у відсотковому співвідношенні 9:3:3:1.

Важно підкреслити, що заодно було виявлено як ознаки батьківських форм, а й нові комбінації: жовті зморшкуваті (ААвв) і зелені гладкі {aaBB). Жовті гладкі насіння гороху фенотипічно подібні нащадкам першого покоління від дигибридного схрещування, та їх генотип може мати різні варіанти: ААВВ, АаВВ, ААВв, АаВв; новими поєднаннями генотипів виявилися фенотипічно зелені гладкі — ааВВ, ааВв і фенотипічно жовті зморшкуваті — ААвв, Аавв; фенотипічно зелені зморшкуваті мають єдиний генотип аавв. У цьому вся схрещуванні форма насіння наслідується незалежно від своїх забарвлення. Розглянуті 16 варіантів поєднань алелів в зиготах ілюструють комбинативную мінливість і незалежне, розщеплення пар алелів, т. е. (3:1)2.

Независимое комбінування генів і заснований у ньому розщеплення в F2 у відсотковому співвідношенні. 9:3:3:1 надалі було підтверджено для значної частини тварин і звинувачують рослин, але за дотриманні двох условий:

1) домінування має бути повним (при неповному домінуванні й інших форм взаємодії генів числові співвідношення мають інше вираз); 2) незалежне розщеплення застосовно для генів, локалізованих у різних хромосомах.

Третий закон Менделя можна сформулювати так: члени однієї пари алелів відокремлюються в мейозе незалежно від інших членів інших пар, комбінуючи в гаметах випадок, а й у всіх можливих поєднаннях (при моногибридном схрещуванні таких поєднань було 4, при дагибрид-ном — 16, при тригибридном схрещуванні гетерозиготы утворюють по 8 типів гамет, котрим можливі 64 поєднання, тощо. д.).

Список литературы

Для підготовки даної роботи було використані матеріали із російського сайту internet.