Gene, Eigenschaften und Mendels Segregationsgesetz
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Wie werden Eigenschaften von den Eltern an die Nachkommen weitergegeben? Die Antwort ist die Genübertragung. Gene befinden sich auf Chromosomen und bestehen aus DNS . Diese sindvon den Eltern an ihre Nachkommen weitergegebendurchReproduktion.
Die Prinzipien, die die Vererbung regeln, wurden in den 1860er Jahren von einem Mönch namens Gregor Mendel entdeckt. Eines dieser Prinzipien heißt jetzt Mendels Gesetz der Segregation , die besagt, dass sich Allelpaare während der Gametenbildung trennen oder trennen und sich bei der Befruchtung zufällig vereinigen.
Es gibt vier Hauptkonzepte, die sich auf dieses Prinzip beziehen:
- Ein Gen kann in mehr als einer Form oder einem Allel existieren.
- Organismen erben zwei Allele für jedes Merkmal.
- Wenn Geschlechtszellen durch Meiose produziert werden, trennen sich Allelpaare und verlassen jedes Zelle mit einem einzigen Allel für jedes Merkmal.
- Wenn die beiden Allele eines Paares unterschiedlich sind, ist eines dominant und das andere rezessiv.
Mendels Experimente mit Erbsenpflanzen
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Evelyn Bailey - HD-Bild basierend auf dem Originalbild von Steve Berg
Mendel arbeitete mit Erbsenpflanzen und wählte sieben Merkmale aus, um sie zu untersuchen, die jeweils in zwei verschiedenen Formen auftraten. Ein Merkmal, das er untersuchte, war zum Beispiel die Schotenfarbe; Einige Erbsenpflanzen haben grüne Hülsen und andere gelbe Hülsen.
Da Erbsenpflanzen zur Selbstbefruchtung fähig sind, konnte Mendel produzieren wahre Zucht Pflanzen. Eine reinrassige Gelbschotenpflanze würde zum Beispiel nur Nachkommen der Gelbschoten hervorbringen.
Mendel begann dann zu experimentieren, um herauszufinden, was passieren würde, wenn er eine reinrassige gelbe Schotenpflanze mit einer reinrassigen grünen Schotenpflanze kreuzen würde. Er bezeichnete die beiden Elternpflanzen als Elterngeneration (P-Generation) und die daraus resultierenden Nachkommen wurden als erste Filial- oder F1-Generation bezeichnet.
Als Mendel eine Kreuzbestäubung zwischen einer reinrassigen gelben Schotenpflanze und einer reinrassigen grünen Schotenpflanze durchführte, bemerkte er, dass alle daraus resultierenden Nachkommen, die F1-Generation, grün waren.
Die F2-Generation
Evelyn Bailey - HD-Bild basierend auf dem Originalbild von Steve Berg' id='mntl-sc-block-image_2-0-7' /> Evelyn Bailey - HD-Bild basierend auf dem Originalbild von Steve Berg
Mendel ließ dann alle grünen F1-Pflanzen sich selbst bestäuben. Er bezeichnete diese Nachkommen als F2-Generation.
Mendel bemerkte a 3:1 Verhältnis in Schotenfarbe. Um 3/4 der F2-Pflanzen hatten grüne Schoten und ungefähr 1/4 hatte gelbe Hülsen. Aus diesen Experimenten formulierte Mendel das, was heute als Mendels Gesetz der Segregation bekannt ist.
Die vier Begriffe im Segregationsgesetz
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Wie bereits erwähnt, besagt Mendels Segregationsgesetz, dass Allelpaare sich während der Gametenbildung trennen oder trennen und sich zufällig vereinigenDüngung. Während wir die vier Hauptkonzepte dieser Idee kurz erwähnt haben, wollen wir sie genauer untersuchen.
#1: Ein Gen kann mehrere Formen haben
EIN Gen kann in mehr als einer Form existieren. Beispielsweise kann das Gen, das die Schotenfarbe bestimmt, beides sein (G) für grüne Schotenfarbe bzw (g) für gelbe Hülsenfarbe.
#2: Organismen erben zwei Allele für jede Eigenschaft
Für jedes Merkmal oder Merkmal erben Organismen zwei alternative Formen dieses Gens, eine von jedem Elternteil. Diese alternativen Formen eines Gens heißen Allele .
Die F1-Pflanzen in Mendels Experiment erhielten jeweils ein Allel von der grünen Schoten-Elternpflanze und ein Allel von der gelben Schoten-Elternpflanze. Echte grüne Hülsenpflanzen haben (GG) Allele für die Schotenfarbe, die reinrassige gelbe Schotenpflanzen haben (gg) Allele und die resultierenden F1-Pflanzen haben (gg) Allele.
Das Gesetz der Segregationskonzepte Fortsetzung
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#3: Allelpaare können sich in einzelne Allele trennen
Wann Gameten (Geschlechtszellen) produziert werden, Allelpaare trennen oder segregieren und lassen sie mit einem einzigen Allel für jedes Merkmal zurück. Das bedeutet, dassGeschlechtszellennur die Hälfte der Gene enthalten. Wenn Gameten während der Befruchtung zusammenkommen, enthalten die resultierenden Nachkommen zwei Sätze von Allelen, einen Satz von Allelen von jedem Elternteil.
Zum Beispiel hatte die Geschlechtszelle für die grüne Hülsenpflanze eine einzige (G) Allel und die Geschlechtszelle für die gelbe Hülsenpflanze hatten ein einzelnes (g) Allel. Nach der Befruchtung hatten die resultierenden F1-Pflanzen zwei Allele (gg) .
#4: Die verschiedenen Allele in einem Paar sind entweder dominant oder rezessiv
Wenn die beiden Allele eines Paares unterschiedlich sind, ist eines dominant und das andere rezessiv. Das bedeutet, dass ein Merkmal ausgedrückt oder gezeigt wird, während das andere verborgen wird. Dies wird als vollständige Dominanz bezeichnet.
Zum Beispiel die F1-Anlagen (gg) waren alle grün, weil das Allel für die grüne Schotenfarbe (G) gegenüber dem Allel für die gelbe Schotenfarbe dominant war (g) . Als die F1-Pflanzen sich selbst bestäuben durften, 1/4 der Pflanzenhülsen der F2-Generation waren gelb. Dieses Merkmal wurde maskiert, da es rezessiv ist. Die Allele für die grüne Schotenfarbe sind (GG) und (gg) . Die Allele für die gelbe Schotenfarbe sind (gg) .
Genotyp und Phänotyp
Evelyn Bailey - HD-Bild basierend auf dem Originalbild von Steve Berg' id='mntl-sc-block-image_2-0-27' /> (Abbildung A) Genetische Kreuzung zwischen reinrassigen grünen und gelben Erbsenschoten. Evelyn Bailey - HD-Bild basierend auf dem Originalbild von Steve Berg
Aus Mendels Gesetz der Segregation sehen wir, dass sich die Allele für ein Merkmal trennen, wenn Gameten gebildet werden (durch eine Art Zellteilung, die als Zellteilung bezeichnet wird Meiose ). Diese Allelpaare werden dann zufällig bei der Befruchtung vereint. Wenn ein Allelpaar für ein Merkmal gleich ist, werden sie aufgerufen homozygot . Wenn sie anders sind, sind sie es heterozygot .
Die Pflanzen der F1-Generation (Abbildung A) sind alle heterozygot für das Schotenfarbmerkmal. Ihre genetische Ausstattung bzw Genotyp ist (gg) . Ihr Phänotyp (ausgedrücktes körperliches Merkmal) ist die grüne Schotenfarbe.
Die Erbsenpflanzen der F2-Generation zeigen zwei verschiedene Phänotypen (grün oder gelb) und drei verschiedene Genotypen (GG, Gg oder gg) . Der Genotyp bestimmt, welcher Phänotyp exprimiert wird.
Die F2-Pflanzen, die einen der beiden Genotypen haben (GG) oder (gg) sind grün. Die F2-Pflanzen mit einem Genotyp von (gg) sind gelb. Das phänotypische Verhältnis, das Mendel beobachtete, war 3:1 (3/4 grüne Pflanzen bis 1/4 gelbe Pflanzen). Das genotypische Verhältnis war jedoch 1:2:1 . Die Genotypen für die F2-Pflanzen waren zu 1/4 homozygot (GG) , 2/4 heterozygot (gg) , und 1/4 homozygot (gg) .
Zusammenfassung
Die zentralen Thesen
- In den 1860er Jahren entdeckte ein Mönch namens Gregor Mendel die Prinzipien der Vererbung, die durch Mendels Segregationsgesetz beschrieben wurden.
- Mendel verwendete Erbsenpflanzen für seine Experimente, da sie Merkmale aufweisen, die in zwei verschiedenen Formen auftreten. In seinen Experimenten untersuchte er sieben dieser Merkmale, wie die Schotenfarbe.
- Wir wissen heute, dass Gene in mehr als einer Form oder in mehr als einem Allel existieren können und dass die Nachkommen für jedes unterschiedliche Merkmal zwei Sätze von Allelen erben, einen Satz von jedem Elternteil.
- In einem Allelpaar ist eines dominant, während das andere rezessiv ist, wenn jedes Allel unterschiedlich ist.
Quellen
- Reece, Jane B. und Neil A. Campbell. Campbell-Biologie . Benjamin Cummings, 2011.