Informatie

4.2.1: Monohybride kruisen en segregatie - biologie


Echte foklijnen

Genetici maken gebruik van echte foklijnen net zoals Mendel deed. Dit zijn inteeltpopulaties van planten of dieren waarin alle ouders en hun nakomelingen (over vele generaties) dezelfde fenotypes hebben met betrekking tot een bepaalde eigenschap. Echte foklijnen zijn nuttig, omdat doorgaans wordt aangenomen dat ze homozygoot zijn voor de allelen die de betreffende eigenschap beïnvloeden. Wanneer twee individuen die homozygoot zijn voor dezelfde allelen worden gekruist, zullen al hun nakomelingen ook allemaal homozygoot zijn. De voortzetting van dergelijke kruisingen vormt een echte kweeklijn of stam. Een grote verscheidenheid aan verschillende soorten, elk met een ander, echt kweekkarakter, kan worden verzameld en onderhouden voor genetisch onderzoek.

Monohybride kruisen

EEN monohybride kruising is er een waarin beide ouders heterozygoot (of een hybride) zijn voor een enkele (mono) eigenschap. Het kenmerk kan de kleur van de bloembladen zijn in erwtenplanten. Bij het uitvoeren van kruisen wordt de eerste generatie P genoemd (of P0), de tweede generatie is F1 (F is voor kinderlijk), en de volgende generatie is F2.

Met behulp van monohybride kruisingen merkte Mendel op dat hoewel verschillende allelen een enkele eigenschap konden beïnvloeden, ze ondeelbaar bleven en afzonderlijk konden worden geërfd. Dit is de basis van De eerste wet van Mendel, ook wel genoemd De wet van segregatie, waarin staat: tijdens de vorming van gameten scheiden de twee allelen op een genlocus van elkaar; elke gameet heeft een gelijke kans om een ​​van beide allelen te bevatten.

Punnett-pleinen

Gezien de genotypen van twee ouders, kunnen we de genotypen van gameten voorspellen die tijdens meiose zullen worden geproduceerd. Met die informatie kunnen we alle mogelijke genotypen van het nageslacht voorspellen. Als we bovendien de dominantierelaties voor alle allelen kennen, kunnen we de fenotypes van de nakomelingen voorspellen. Een handige methode voor het berekenen van de verwachte genotypische en fenotypische verhoudingen van een kruising is uitgevonden door Reginald Punnett. EEN Punnett vierkant is een matrix waarin alle mogelijke gameten die door één ouder worden geproduceerd langs één as worden weergegeven, en de gameten van de andere ouder langs de andere as. Elke mogelijke combinatie van gameten wordt vermeld op de kruising van elke rij en kolom. Punnett-vierkanten kunnen ook worden gebruikt om de frequentie van nakomelingen te berekenen.

Bekijk de video om te zien hoe dit plein werd voltooid:

Test kruisen

Het kennen van de genotypen van een individu is meestal een belangrijk onderdeel van een genetisch experiment. Genotypen kunnen echter niet direct worden waargenomen; ze moeten worden afgeleid op basis van fenotypes. Vanwege dominantie is het vaak niet mogelijk om op basis van fenotype alleen onderscheid te maken tussen een heterozygoot en een homozygoot. Om het genotype van een specifiek individu te bepalen, test kruis kan worden uitgevoerd, waarbij het individu met een onzeker genotype wordt gekruist met een individu dat homozygoot recessief is voor alle loci die worden getest.

Als je bijvoorbeeld een erwtenplant met paarse bloemen hebt gekregen, kan het een homozygoot zijn (AA) of een heterozygoot (Aa). Je zou deze paarsbloemige plant kunnen kruisen naar een witbloemige plant als a tester, omdat je weet dat het genotype van de tester is aa. Afhankelijk van het genotype van de paarsbloemige ouder, zie je verschillende fenotypische verhoudingen in de F1 generatie. Als de paarsbloemige ouder een homozygoot was, waren alle F1 nakomelingen zullen paars zijn. Als de paarsbloemige ouder een heterozygoot was, was de F1 nakomelingen moeten paarsbloemige en witbloemige planten scheiden in een verhouding van 1: 1.

Bekijk de video om te begrijpen waarom de uitkomst van een testkruis nuttig is om te bepalen of een persoon heterozygoot of homozygoot is.

Moleculaire basis van dominante en recessieve allelen

Oefening (PageIndex{1})

Wat bepaalt of allelen dominant of recessief zijn?

Antwoord geven

De allelen hebben verschillende DNA-sequenties. Omdat de sequentie van DNA informatie bevat om producten te maken, kunnen verschillende sequenties leiden tot verschillende producten. Een voordeel van diploïde soorten is dat er van elke reeks twee exemplaren zijn. Als een reeks een "defect" of niet-functioneel product maakt, zou het een worden genoemd verlies van functie allel. Er is echter waarschijnlijk een andere volgorde die een "juist" of functioneel product oplevert. Voor de meeste genen is een enkel wildtype (of normaal, functioneel) allel in staat om voldoende product voor de cel te produceren, wat resulteert in een dominant fenotype. Als beide kopieën van het gen echter functieverlies-allelen zijn, zal er geen functioneel eiwit zijn en de recessief fenotype zal worden waargenomen.

In latere paragrafen zullen we enkele uitzonderingen op deze regel zien!


Er zijn vier hoofdconcepten die verband houden met dit principe:

  1. Een gen kan in meer dan één vorm of allel voorkomen.
  2. Organismen erven twee allelen voor elke eigenschap.
  3. Wanneer geslachtscellen worden geproduceerd (door meiose), scheiden allelenparen, waardoor elke cel een enkel allel krijgt voor elke eigenschap.
  4. Wanneer de twee allelen van een paar verschillend zijn, is de ene dominant en de andere recessief.

Het gen voor zaadkleur in erwtenplanten bestaat bijvoorbeeld in twee vormen. Er is één vorm of allel voor gele zaadkleur (Y) en een andere voor groene zaadkleur (y). In dit voorbeeld is het allel voor gele zaadkleur dominant en het allel voor groene zaadkleur recessief. Wanneer de allelen van een paar verschillend zijn (heterozygoot), wordt het dominante allelkenmerk uitgedrukt en wordt het recessieve allelkenmerk gemaskeerd. Zaden met het genotype (YY) of (Yy) zijn geel, terwijl zaden met (yy) groen zijn.


Mendel's principes van overerving &ndash uitgelegd!

Mendelisme of Mendeliaanse principes zijn regels van overerving die voor het eerst werden ontdekt door Mendel.

Afbeelding met dank aan: img.docstoccdn.com/thumb/orig/126954860.png

Er zijn vier principes of wetten van overerving gebaseerd op monohybride en polyhybride kruisingen.

Eén genovererving:

Elk karakter wordt gecontroleerd door een gen dat ten minste twee allelen heeft (monogene overerving). Studie van overerving van een enkel paar allelen (factoren) van een karakter tegelijk (monohybride kruising) wordt één genovererving genoemd. Op basis van zijn observaties over monohybride kruisingen stelde Mendel een reeks generalisaties (postulaten) voor die resulteerden in de formulering van de volgende drie erfelijkheidswetten.

1. Principe van gepaarde factoren:

Een personage wordt in een organisme (diploïde) weergegeven door ten minste twee factoren. De twee factoren liggen op de twee homologe chromosomen op dezelfde locus. Ze kunnen dezelfde (homozygoot, bijv. TT in het geval van zuivere hoge erwtenplanten, tt in het geval van dwergerwtenplanten) of alternatieve expressies (heterozygoot, bijv. Tt in het geval van hybride hoge erwtenplanten) van hetzelfde karakter vertegenwoordigen.

Factoren die de alternatieve of dezelfde vorm van een karakter vertegenwoordigen, worden allelen of allelomorfen genoemd.

2. Wet of principe van dominantie:

Bij heterozygote individuen of hybriden wordt een karakter weergegeven door twee contrasterende factoren die allelen of allelomorfen worden genoemd. Van de twee contrasterende allelen is er maar één in staat om het effect ervan in het individu tot uitdrukking te brengen. Het wordt dominante factor of dominant allel genoemd. Het andere allel dat zijn effect niet laat zien bij het heterozygote individu, wordt recessieve factor of recessief allel genoemd. Mendel gebruikte lettersymbolen om factoren aan te duiden.

Het lettersymbool verwijst naar de dominante factor. Het krijgt een hoofdletter of hoofdletter van het alfabet. Een overeenkomstige kleine letter of kleine letter wordt toegewezen aan de recessieve factor, bijvoorbeeld T (lengte) en t (dwergheid).

Mendel experimenteerde slechts voor zeven tekens met Pisuin sativum. In elk van de gevallen ontdekte hij dat de ene uitdrukking of eigenschap van het personage (bijvoorbeeld T of lengte in het geval van lengte) dominant is over de andere uitdrukking of eigenschap van het personage. Dit kan ook experimenteel worden aangetoond.

Neem twee Erwtenplanten, de ene pure of homozygote hoge (hoogte 1,2-2,0 m) en de andere pure of homozygote dwerg (hoogte 0,25-0,5 m Fig. 5.4). Kruis de twee en voed hun nageslacht op dat eerste kind of F, generatie wordt genoemd. Alle planten van F, generatie zijn hoog (hoogte 1,2-2,0 m), hoewel ze ook een factor voor dwerggroei hebben gekregen.

Dat de factor voor dwerggroei aanwezig is in F1 planten kunnen worden getest door ze zelf te kweken wanneer individuen van F2 generatie zal zowel lang als dwerg zijn in de verhouding van 3: 1. Daarom is in F1 planten zijn zowel de factoren voor lengte als voor dwerggroei aanwezig. De factor voor dwerggroei kan zich echter niet uitdrukken in aanwezigheid van factor voor lengte. De factor voor langheid is dus dominant over de factor voor dwerggroei. De factor voor dwerggroei is recessief.

(i) Het verklaart waarom individuen van F, generatie, de eigenschap van slechts één ouder uitdrukken, (ii) De wet van dominantie kan het optreden van een 3: 1-verhouding in F verklaren2 individuen, (iii) Het geeft aan waarom een ​​gemengde populatie superieur is omdat het veel van de defecte recessieve allelen verbergt.

3. Principe of wet van scheiding:

De twee factoren van een personage die in een persoon aanwezig zijn, houden hun identiteit verschillend, gescheiden op het moment van gametogenese of sporogenese, worden willekeurig verdeeld over verschillende gameten en worden vervolgens opnieuw gekoppeld in verschillende nakomelingen volgens het waarschijnlijkheidsprincipe.

Het principe van segregatie (de eerste wet van het mendelisme) kan worden afgeleid uit een wederzijdse monohybride kruising, zeg maar tussen een pure erwtenplant (hoogte 1,2-2,0 m) en dwergerwtenplant (hoogte 0,25-0,5 m). De hybriden of planten van de eerste filial (F1) generatie zijn allemaal lang, hoewel ze ook de factor voor dwerggroei hebben gekregen.

Het is omdat de factor voor langheid dominant is, terwijl de factoren voor dwerggroei recessief zijn. Als de hybriden zichzelf mogen voortplanten, worden de planten van de tweede filial of F2 generatie lijkt zowel lang als dwerg te zijn in de fenotypische verhouding van 3:1 (Fig. 5.5).

Verdere zelfveredeling van deze planten laat zien dat de dwergplanten true (tt) kweken, d.w.z. alleen dwergplanten produceren. Van de hoge planten kweekt 1/3 waar, dat wil zeggen dat ze alleen hoge planten opleveren. De resterende 2/3 van de F2 hoge planten of 50% van de totale F2 planten gedragen zich als hybride planten en produceren zowel hoge als dwergplanten in de verhouding 3:1.

Daarom is de F2 fenotypische verhouding van 3: 1 is genotypisch 1 puur groot: 2 hybride lang: 1 dwerg. Het bovenstaande kruis laat zien dat:

(i) Hoewel F1 planten vertonen slechts één alternatieve of dominante eigenschap van een karakter, het draagt ​​eigenlijk factoren of allelen van beide eigenschappen van het karakter omdat de tweede alternatieve of recessieve eigenschap voorkomt in de F2 generatie. Daarom, F1 planten zijn genetisch hybride, in het bovenstaande geval Tt.

(ii) F, planten zijn een product van fusie van mannelijke en vrouwelijke gameten. Omdat ze het gencomplement van Tt dragen, moeten de fuserende gameten elk slechts één factor binnenbrengen (T van TT en t van tt-ouder).

mannelijke gameet Vrouwelijke gameet Nakomelingen
Kruis ik t t Tt
Wederzijds kruis t t Tt

(iii) F2 generatie wordt geproduceerd door zelfkweek van de F1 planten. F2 generatie bestaat uit drie soorten planten: puur hoog, hybride hoog en dwerg. Dit is alleen mogelijk als (a) De twee mendeliaanse factoren die aanwezig zijn in de F1, planten segregeren tijdens de vorming van gameten, (b) Gameten dragen een enkele factor of allel voor een personage, 50% van het ene type en 50% van het tweede type, (c) De factoren worden willekeurig verdeeld in het nageslacht als gevolg van willekeur of toeval fusie van gameten tijdens de bevruchting.

Aangezien slechts één van de twee factoren overgaat in een gameet, wordt 50% van de mannelijke en vrouwelijke gameten gevormd door F1 plant bezit de factor voor lengte, terwijl de overige 50% de factor voor dwerggroei heeft. Hun willekeurige fusie resulteert in het volgende:

Het principe van segregatie is het meest fundamentele principe van erfelijkheid dat zonder uitzondering universeel toepasbaar is. Sommige werkers zoals Bateson noemen het principe van segregatie het principe van zuiverheid van gameten omdat segregatie van de twee mendeliaanse factoren van een eigenschap ertoe leidt dat gameten slechts één factor uit een paar krijgen. Daardoor zijn gameten altijd puur voor een personage. Het is ook bekend als de wet van niet-vermenging van allelen.

Overerving van twee genen:

Om zijn resultaten van monohybride kruisingen te verifiëren, kruiste Mendel ook erwtenplanten die in twee karakters verschilden (di-hybride kruising). Dit hielp hem de overerving van twee genen (d.w.z. twee paren allelen) tegelijk te begrijpen. Er werd gevonden dat de overerving van één paar allelen (één teken) niet interfereert met de overerving van een ander paar allelen (tweede teken). Op basis daarvan stelde Mendel een tweede reeks generalisaties (postulaat) voor die nu de wet van onafhankelijk assortiment wordt genoemd.

4. Principe of wet van onafhankelijk assortiment:

Het is door Correns de tweede wet van het mendelisme genoemd. Volgens dit principe of deze wet sorteren of scheiden de twee factoren van elk karakter zich onafhankelijk van de factoren van andere karakters op het moment van gameetvorming en worden willekeurig herschikt in de nakomelingen die zowel ouderlijke als nieuwe combinaties van eigenschappen produceren.

Het principe of de wet van onafhankelijke sortering kan worden bestudeerd door middel van dihybride kruising, bijvoorbeeld tussen pure veredeling Erwtenplanten met gele ronde zaden (YYRR) en zuivere veredeling Erwtenplanten met groen gerimpelde zaden (yyrr).

De planten van de eerste filial of F1 generatie hebben allemaal gele en ronde zaden (YyRr) omdat gele en ronde eigenschappen respectievelijk dominant zijn over groene en gerimpelde eigenschappen. Bij zelfkweek, de resulterende tweede filial of F2 generatie toont vier soorten planten (Fig. 5.6). De door Mendel verkregen gegevens zijn als volgt:

Geel en rond = 315/556 = 9/16

Geel en gerimpeld = 101/556 = 3/16

Groen en Rond = 108/556 = 3/16

Groen en gerimpeld = 32/556 = 1/16

Zo is de fenotypische verhouding van een dihybride kruising 9: 3: 3: 1. Het voorkomen van vier soorten planten (twee meer dan oudersoorten) in de F2 generatie van dihybride kruisingen laat zien dat de factoren van elk van de twee karakters onafhankelijk van de anderen assorteren alsof het andere paar factoren niet aanwezig is. Het kan ook worden bewezen door de afzonderlijke karakters van zaadkleur en zaadtextuur afzonderlijk te bestuderen.

Geel (9 + 3=12): Groen (3 + 1 = 4) of 3: 1

Ronde (9 + 3 = 12): Gerimpeld (3 + 1 = 4) of 3: 1

Het resultaat van elk teken is vergelijkbaar met de monohybride verhouding. Dat de factoren van de twee karakters onafhankelijk van elkaar sorteren, kan verder worden bewezen door de verschillende kansen te vermenigvuldigen.

Het principe of de wet van onafhankelijk assortiment is alleen van toepassing op die factoren of genen die zich ver op hetzelfde chromosoom bevinden of op verschillende chromosomen voorkomen. Eigenlijk draagt ​​een chromosoom honderden genen.

Alle genen of factoren die op een chromosoom aanwezig zijn, worden samen overgeërfd, behalve wanneer er wordt overgegaan. Het fenomeen van overerving van een aantal genen of factoren vanwege hun samen voorkomen op dezelfde chromosomen wordt koppeling genoemd. Mendel ontdekte zelf dat witbloemige erwtenplanten altijd witte zaden produceerden, terwijl roodbloemige planten altijd grijze zaden produceerden.

Post-Mendeliaanse ontdekkingen (post-Mendeliaanse tijdperk- Andere patronen van overerving):

Geninteractie is de invloed van allelen en niet-allelen op de normale fenotypische expressie van genen. Het is van twee soorten, intragene (inter-allelische) en intergene (niet-allelische).


4.2.1: Monohybride kruisen en segregatie - biologie

Een abonnement op J o VE is vereist om deze inhoud te bekijken. U kunt alleen de eerste 20 seconden zien.

De JoVE-videospeler is compatibel met HTML5 en Adobe Flash. Oudere browsers die HTML5 en de H.264-videocodec niet ondersteunen, gebruiken nog steeds een op Flash gebaseerde videospeler. We raden aan om de nieuwste versie van Flash hier te downloaden, maar we ondersteunen alle versies 10 en hoger.

Mocht dat niet helpen, laat het ons dan weten.

Met behulp van de erwtenplant voerde Gregor Mendel oorspronkelijk monohybride kruisingen uit. Kweekexperimenten tussen organismen die verschillen door een enkele eigenschap, zoals de kleur van de peul.

In de oorspronkelijke oudergeneratie, P nul, heeft één ouder bijvoorbeeld alle groene peulen. Het genotype is homozygoot voor het groene pod-kleur-allel weergegeven als hoofdletter G's. De andere ouder heeft alleen gele peulen en is homozygoot voor het gele peulen, aangegeven met kleine letters g's.

Bij het kruisen van de eerste nakomelingen lijken de kinderlijke of F één generatie identiek en vertonen ze hetzelfde fenotype van groene peulen. Dit resultaat illustreert het principe van uniformiteit en geeft aan dat groen de dominante eigenschap van de twee kleuren is.

Wanneer planten van de F één generatie zichzelf mogen bevruchten, bevatten hun nakomelingen, F twee planten, sommige met groene peulen en andere met gele in een verhouding van drie op één. Wat bevestigt dat geel inderdaad de recessieve eigenschap is, een verborgen vorm die is overgedragen van de oorspronkelijke ouders.

12.3: Monohybride kruisen

Overzicht

In de jaren 1850 en 1860 deed Gregor Mendel onderzoek naar overerving door monohybride kruisingen uit te voeren in erwtenplanten. Hij kruiste twee planten die rasecht waren voor verschillende eigenschappen. Op basis van zijn observaties stelde Mendel voor dat organismen twee exemplaren van elke eigenschap erven, één van elke ouder, en dat dominante eigenschappen recessieve eigenschappen kunnen verbergen. Deze resultaten vormden de basis van twee fundamentele principes in de genetica: het principe van uniformiteit en de wet van segregatie.

Monohybride kruisen onthullen dominante en recessieve eigenschappen

Gedurende acht jaar, verspreid over de jaren 1850 en 1860, voerde een Oostenrijkse monnik genaamd Gregor Mendel baanbrekende veredelingsexperimenten uit met erwtenplanten. Deze experimenten demonstreerden de fundamentele principes van overerving, wat hem de bijnaam "de vader van de moderne genetica" opleverde. De experimenten van Mendel waren gericht op zeven erwtenplantkenmerken, die zich elk manifesteerden als een van de twee eigenschappen die worden bepaald door een enkele genlocus.

Mendel merkte op dat wanneer sommige van zijn erwtenplanten zich voortplantten door zelfbevruchting, hun nageslacht altijd dezelfde eigenschap vertoonde. Met andere woorden, ze waren rasecht. Sommige planten met gele peulen produceerden bijvoorbeeld alleen nakomelingen met gele peulen. Wanneer ze werden gekruist met andere planten die waar voor gele peulen waren gefokt, produceerden deze planten ook alleen nakomelingen met gele peulen. Evenzo observeerde Mendel echte erwtenplanten die alleen nakomelingen produceerden met groene peulen.

In die tijd werd gedacht dat erfelijke eigenschappen een mengeling van ouderlijke kenmerken waren. Mendel observeerde in plaats daarvan discrete fenotypes, zoals groene en gele peulen. Hij stelde voor dat, in plaats van eigenschappen die zich vermengen in het nageslacht, discrete factoren (nu bekend als genen) worden geërfd van ouders en gescheiden blijven in het nageslacht. In gevallen waarin een eigenschap een generatie overslaat, stelde Mendel voor dat de zichtbare eigenschap alleen de aanwezigheid van de andere erfelijke eigenschap maskeert. Met andere woorden, overerving is deeltjesvormig en dominante eigenschappen verbergen recessieve eigenschappen. Om te bepalen welke eigenschap dominant was, voerde Mendel monohybride kruisingen uit. Monohybride kruisingen combineren twee rasechte organismen die verschillen door een enkele eigenschap. Alle nakomelingen van dergelijke kruisingen zijn monohybriden of heterozygoten en vertonen de dominante eigenschap.

Mendel kruiste bijvoorbeeld erwtenplanten die geschikt waren voor gele peulen met planten die geschikt waren voor groene peulen om de dominante peulenkleur te bepalen. Deze oudergeneratie (P0) produceerde nakomelingen, de eerste kindergeneratie (F1), dat waren allemaal monohybriden met groene peulen. Door deze bevindingen herhaaldelijk te observeren, werden groene peulen als de dominante eigenschap vastgesteld en werd het uniformiteitsprincipe van Mendel aangetoond: heterozygoten voor een enkele genkenmerk vertonen hetzelfde fenotype.

Ouderlijke allelen worden willekeurig verdeeld over gameten

Mendel induceerde vervolgens zelfbevruchting in de F1 planten, die de F . produceren2 generatie. F2 erwtenplanten met groene peulen overtroffen die met gele peulen met een verhouding van 3: 1. Mendel observeerde herhaaldelijk dit 3:1-overervingspatroon voor elk van de zeven kenmerken van de erwtenplant.

De segregatiewet van Mendel verklaart deze terugkerende verhouding. De wet van segregatie stelt dat een organisme een van zijn twee genkopieën naar elke gameet (eicel of zaadcel) verdeelt. Belangrijk is dat deze verdeling willekeurig is, zodat een heterozygoot (Gg) zal even waarschijnlijk gameten produceren met dominante (G) en recessief (G) allelen.

Als een heterozygoot zichzelf bevrucht (Gg x Gg), kunnen de ouderlijke allelen op vier mogelijke manieren worden gecombineerd: vaderlijk G met moeder G (GG), vaderlijk G met moeder G (Gg), vaderlijk G met moeder G (Gg), en vaderlijke G met moeder G (gg). Drie uitkomsten produceren groene peulen (de GG en Gg genotypen) en één produceert gele peulen (de gg genotype), een verhouding van 3:1. Dus als alle uitkomsten even waarschijnlijk zijn, zullen zelfbevruchtende heterozygoten drie nakomelingen produceren met groene peulen voor elk met gele peulen. Dit komt opmerkelijk dicht in de buurt van de fenotypische verhouding die Mendel opmerkte, wat zijn voorgestelde wet van segregatie bevestigt.

Dominante eigenschappen zijn niet altijd gebruikelijk

In tegenstelling tot groene peulen zijn groene erwten recessief, terwijl gele erwten dominant zijn. Waarom zijn de erwten die we regelmatig tegenkomen dan groen? Kortom, mensen geven de voorkeur aan groene erwten boven gele. Zoals de experimenten van Mendel aantonen, produceren homozygoten nakomelingen met dezelfde eigenschap of hetzelfde fenotype wanneer ze zichzelf bevruchten of kruisen met andere homozygoten. Als boeren gele erwten blijven uitsluiten van hun gewaskruisingen, zullen ze alleen groene erwten blijven produceren. Dit voorbeeld illustreert een ander belangrijk punt: dominante eigenschappen zijn niet noodzakelijk de meest voorkomende eigenschappen. Er kan bijvoorbeeld op schadelijke dominante eigenschappen worden geselecteerd.

Griffiths, Anthony J.F., Jeffrey H Miller, David T Suzuki, Richard C Lewontin en William M Gelbart. 2000. Inleiding tot genetische analyse. New York: W. H. vrijman. [Bron]

Miko, Ilona. 2008. &ldquoTest Kruisen.&rdquo Natuureducatie 1 (1): 136. [Bron]


Postulaten en erfwetten van Mendel (met diagram) | Plantkunde

Het hieronder genoemde artikel zal u de aandacht vestigen op de vier postulaten en erfwetten van Mendel.

De vier postulaten en erfelijkheidswetten van Mendel zijn: (1) Principes van gepaarde factoren (2) Principe van dominantie (3) Wet van Segregatie of Wet van Zuiverheid van Gameten (Mendels eerste wet van erfelijkheid) en (4) Wet van Onafhankelijk assortiment (de tweede erfwet van Mendel).

Mendel legde de basis voor de wetenschap van de genetica door de ontdekking van de basisprincipes van erfelijkheid. Hij voerde zijn experimenten uit met doperwten (Pisum sativum) gedurende meer dan zeven jaar (1856-1864) en pleitte voor vier postulaten, waaronder twee belangrijke erfelijkheidswetten.

Postulaat-I. Principes van gepaarde factoren:

Een personage wordt in een organisme (diploïde) weergegeven door ten minste twee factoren. De twee factoren liggen op de twee homologe chromosomen op dezelfde locus. Ze kunnen dezelfde (homologe, bijv. TT in het geval van zuivere hoge erwtenplanten) of alternatieve expressie (heterozygoot, bijv. Tt in het geval van hybride hoge erwtenplanten) van hetzelfde karakter vertegenwoordigen. Factoren die de alternatieve of dezelfde vorm van een karakter vertegenwoordigen, worden allelen of allelomorfen genoemd.

Postulaat II. Principe van dominantie:

“Wanneer twee homozygote individuen met een of meer sets van contrasterende karakters worden gekruist, worden de karakters die voorkomen in de hybriden van F1 generatie zijn altijd de dominante karakters en die komen niet voor in F1 nakomelingen'8217's zijn altijd de recessieve karakters'8221.

Tijdens het onderzoek naar de principes van overerving kruiste Mendel planten van een variëteit van Pisum sativum van twee meter hoog met planten van een variëteit van gemiddeld één voet hoog (d.w.z. ouders of P-generatie). Toen de zaden van deze kruising werden geplant, produceerden ze planten die niet tussen de twee ouders in lagen, zoals te verwachten was, maar allemaal groot, zoals de ouder van 1,80 meter (Fig. 5.1).

Mendel maakte kruisingen om de overerving van zes andere reeksen karakters te bestuderen (hieronder weergegeven) en merkte op dat de hybride in alle gevallen leek op een van de ouders met betrekking tot het karakter. Hieruit volgt dat de ene factor of gen in een paar de expressie van de andere maskeert of remt. Dus in het beschreven kruis maskeert of remt de hoge factor de expressie van de dwergfactor in de F1 (eerste kinderlijke generatie) daarom wordt de lange factor de dominante factor genoemd en wordt de dwergfactor de recessieve factor of het gen genoemd.

Andere zes reeksen karakters die Mendel bestudeerde en classificeerde als dominant en recessief waren als volgt:

(1) Ronde vorm van zaden dominant over gerimpeld.

(2) Gele kleur van de zaadlobben die over groen domineren.

(3) Axillaire positie van bloem dominant over terminale positie.

(4) Groene kleur van onrijpe peul dominant over geel.

(5) Opgeblazen toestand van rijpe peul dominant over vernauwd.

(6) Paarse kleur van bloem dominant over wit.

Postulaat III. Wet van Segregatie of Wet van Zuiverheid van Gameten (Mendels eerste wet van overerving):

De twee factoren (allelen) van een eigenschap die bij elkaar blijven in een individu, raken niet verwisseld, maar houden hun identiteit verschillend, gescheiden op het moment van gametogenese (dwz gametenvorming) of sporogenese (dwz sporenvorming), worden willekeurig verdeeld naar verschillende gameten en worden vervolgens opnieuw gekoppeld in verschillende nakomelingen volgens het waarschijnlijkheidsprincipe. Aangezien twee allelen in zuivere vorm bij elkaar blijven zonder elkaar te vermengen, te beïnvloeden of te vermengen, staat de wet van segregatie ook bekend als 'wet van zuiverheid van gameten'8221.

De belangrijkste kenmerken van deze wet zijn als volgt:

1. Wanneer een dominant en een recessief allel van een gen samenkomen in een hybride na kruising tussen twee planten met contrasterende eigenschappen, vermengen of vermengen ze zich niet met elkaar.

2. Ze scheiden in gelijke aantallen in verschillende gameten. Elke gameet heeft slechts één type allel (zeg A of a).

3. Scheiding van twee allelen van een gen tijdens gametenvorming vindt meestal plaats door de scheiding van homologe chromosomen tijdens meiose (anafase I), omdat allelen zich op de chromosomen bevinden.

4. Bij volledige dominantie leidt segregatie tot een fenotypische verhouding van 3: 1 in F2 generatie voor karakters die worden bestuurd door een enkel gen, en 9: 3: 3: 1 verhouding voor karakters die worden bestuurd door twee genen.

5. Als er geen oversteek plaatsvindt, vindt er segregatie van genen plaats tijdens anafase I. Als er wel wordt overgestoken, vindt segregatie van genen plaats tijdens anafase II.

Het principe van de segregatiewet kan worden verklaard aan de hand van een monohybride kruising.

Analyse van monohybride kruising:

Een kruising waarin slechts een enkel paar allelen wordt beschouwd, wordt een monohybride kruising genoemd. Figuur 5.2 is een grafische analyse van de kruising tussen grote en dwergerwten in termen van de interpretatie van Mendel.

Hierin is T het symbool dat staat voor de factor of het gen dat de lengte bepaalt, en is t het symbool dat wordt gebruikt om de factor of het gen aan te duiden dat de dwerggroei controleert. De factoren of genen zoals ook door Mendel gepostuleerd, komen altijd in paren voor. Zowel de hoge als de dwergplanten die worden gekruist, zijn homozygoot (d.w.z. beide genen in een paar zijn identiek). Deze planten zijn 'pure' voor respectievelijk grootheid en dwerggroei, en als ze zelfbestoven zijn, zullen ze altijd waar voortplanten en respectievelijk alleen hoge en dwergplanten produceren.

In de huidige monohybride kruising wordt de lange ouder, die homozygoot is, weergegeven als TT, en de dwergouder wordt weergegeven als tt. Tijdens de seksuele voortplanting produceren beide soorten planten gameten, deze gameten bevatten slechts één factor van elk paar (d.w.z. T of t). De gameten die door de hoge plant worden geproduceerd, bevatten het T-gen, terwijl de gameten van de dwergplant het t-gen bezitten.

De fusie van een gameet van de hoge plant met een gameet van de dwergplant produceert een hoge plant in de F1 generatie, omdat het gen voor lengte (T) dominant is over dat van dwerg (t). De nieuwe fabriek in de F, generatie is in het diagram weergegeven als Tt. Het is een heterozygote plant omdat het een paar homologe chromosomen bezit met één allel voor langheid en één voor dwerggroei.

De heterozygote planten produceren twee soorten gameten of geslachtscellen, mannelijke gameten en vrouwelijke gameten. De helft van de mannelijke gameten bevat het T-gen en de andere helft bezit het t-gen. Evenzo bezit de helft van de vrouwelijke gameten het T-gen en de andere helft het t-gen. Tijdens het bevruchtingsproces dat volgt, verenigen deze twee soorten gameten (d.w.z. mannelijk en vrouwelijk) zich willekeurig en produceren F2 (tweede kinderlijke) generatie.

Als resultaat van deze toevallige combinaties wordt normaal gesproken een geschatte fenotypische verhouding van 3 hoge planten tot 1 dwergplant (d.w.z. 3: 1 verhouding) verkregen. Alle planten met TT- en Tt-genen zullen lang zijn en de planten met tt-genen (beide recessief) zullen dwerg zijn.

Verdere zelfveredeling van deze planten laat zien dat de dwergplanten true (tt) kweken, d.w.z. alleen dwergplanten produceren. Van de hoge planten kweekt 1/3 waar, dat wil zeggen dat ze alleen hoge planten opleveren. De resterende 2/3 van de F2 hoge planten of 50% van de totale F2 planten gedragen zich als hybride planten en produceren zowel hoge als dwergplanten in de verhouding 3: 1. Daarom is de F2 fenotypische verhouding van 3: 1 is genotypisch 1 pure tall: 2 hybride tall: 1 dwerg (1: 2: 1 ratio wordt ook wel Mendel's Monohybrid Genotypische Ratio genoemd).

Postulaat IV. Wet van onafhankelijk assortiment (Mendel's tweede erfrecht):

Nadat hij tevreden was met monohybride kruisingen, nam Mendel twee paar contrasterende karakters in overweging en bestudeerde hun overerving (d.w.z. di-hybride kruising).

Volgens deze wet "sorteren of scheiden de twee factoren (genen) van elk contrasterend karakter (eigenschap) onafhankelijk van de factoren van andere karakters op het moment van gametenvorming en worden willekeurig herschikt in het nageslacht".

Hieronder volgen de belangrijkste kenmerken van deze wet:

1. Deze wet verklaart gelijktijdige overerving van twee plantenkarakters.

2. In F1 wanneer twee genen die twee verschillende karakters beheersen, samenkomen, vertoont elk gen onafhankelijk dominant gedrag zonder het effect van een ander gen te beïnvloeden of te wijzigen.

3. Deze genenparen segregeren onafhankelijk van elkaar tijdens de vorming van gameten.

4. De allelen van het ene gen kunnen vrij combineren met de allelen van een ander gen. Elk allel van een gen heeft dus een gelijke kans om te combineren met elk allel van een ander gen.

5. Elk van de twee genenparen, afzonderlijk beschouwd, vertoont een typische 3: 1 segregatieverhouding in F2 generatie. Dit is een typische dihybride segregatieverhouding.

6. Willekeurig of vrij assortiment van allelen van twee genen leidt tot vorming van nieuwe gencombinaties.

Het principe of de wet van onafhankelijk assortiment kan worden bestudeerd door middel van di-hybride kruising.

Analyse van di-hybride kruising:

In de di-hybride kruising kruiste Mendel zuivere (d.w.z. homozygote) planten van ronde zaden en gele zaadlobben van erwten met die met gerimpeld zaad en groene zaadlobben. Hij had deze karakters al bestudeerd en had opgemerkt dat rondheid dominant was over rimpelloos, en de gele kleur van de zaadlobben was dominant over groene kleur. Zoals getoond in figuur 5.3 wordt één homozygote ouder uitgedrukt als RRYY (Ronde zaad en gele zaadlobben) en de andere wordt uitgedrukt als rryy (gerimpeld zaad en groene zaadlobben).

De eerste zal, zoals verwacht, gameten produceren met YR-genen, en de laatste zal gameten produceren met ry-genen. De twee soorten gameten versmelten om F . te produceren1 individu met genetische constitutie RrYy. Fenotypisch bezitten deze individuen ronde zaden met gele zaadlobben omdat rondheid dominant is over rimpelloos en gele kleur dominant is over groen. F1 individuen zijn dus heterozygoot rond en heterozygoot geel.

Toen Mendel de F . zelf bevruchtte1 individuen, in F2 generatie observeerde hij planten van vier soorten in de volgende fenotypische frequenties:

Zo verschenen de vier categorieën planten in een geschatte fenotypische verhouding van 9: 3: 3: 1. (genaamd Mendel's Di-hybride fenotypische verhouding) (Fig. 5.3). The most noteworthy feature of this di-hybrid cross that struck Mendel was the appearance of two new categories of plants besides the parental-ones i.e., Round Green, and wrinkled yellow. These two new categories were in fact the re-combinations of the parental characters. This led Mendel to postulate the law of independent assortment.

It can also be proved by studying the individual character of seed colour and seed shape separately:

Seed colour:

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.

Shortcomings of the Law of Independent Assortment:

The principle or law of independent assortment is applicable to only those factors or genes which 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 together due to their occurrence on the same chromosome is called linkage. Mended himself found that white-flowered pea plants always produced white seeds, while red-flowered plants always yielded grey seeds.


Procedure of Monohybrid Cross

Ø Mendel selected two pea plants- one a true-breeding (homozygous) tall and the other a true-breeding dwarf.

Ø He generated these true-breeding parent plants by repeated selfing for several generations.

Ø In his experiment, Mendel crossed a homozygous Tall (TT) plant with a homozygous dwarf (tt) plant.

Ø The progenies of the first cross were called as the F1 generation (First filial generation).

Ø All the progenies of the F1 were tall (no dwarf individual).

Gregor Johann Mendel (Father of Genetics)

Ø Then he selfed the F1 plants to produce the next generation called F2.

Ø In the F2 generation, both tall and dwarf progenies were produced.

Ø Even though in the F2 generation, both tall and dwarf progenies were there, their number was NOT equal.

Ø Mendel observed that the progenies of F2 were in a ratio of 3 : 1 (3 tall : 1 dwarf).

Ø The F2 dwarf plant on selfing produced all dwarf progenies (F3 generation).

Ø The F2 tall plant on selfing, only 1/3 breed true (produce only tall plants).

Ø The 2/3 of the tall F2 on selfing produce tall and dwarf plants in 3 : 1 ratio (F3 generation).

Ø The details of the monohybrid cross are summarized in the following figure:

Ø Based on these observations, Mendel derived the following assumptions:

o The F2 generation actually consists of three types of plants. (Instead of the apparent two types). They were:

1. Tall homozygous (pure) : TT – 25%

2. Tall heterozygous (hybrid) : Tt – 50%

3. Dwarf homozygous (pure) : tt – 25%

Phenotypic ratio of monohybrid cross: 3 : 1 (3 tall : 1 dwarf)

Genotypic ratio of monohybrid cross: 1 : 2 : 1 (1 homozygous tall : 2 heterozygous tall : 1 homozygous dwarf)

Mendel’s explanations for his monohybrid cross:

Ø The Tall and Dwarf traits in plants are determined by a pair of contrasting factors (of determinants). These determinants or factors are now known as Genes.

Ø If a plant possesses the determinant for tallness (t) the plant will be tall in its phenotype.

Ø Similarly, if a plant possesses the determinant for dwarfness (t) the plant will be phenotypically dwarfed.

Ø The determinants for each character will occur in a pair and are received from their parents.

Ø If two alternatively expressing traits are brought tougher by sexual reproduction, only one will express in its heterozygous (Tt) condition.

Ø The one which expresses in its heterozygous condition is called Dominant trait (T).

Ø The other whose expression is suppressed or masked is called Recessive trait (t).

Ø In the case of plant height, from monohybrid cross, Mendel concluded that Tall is dominant and Dwarf is recessive.

Ø As we said earlier, the determinants will be in pairs in an individual.

Ø Even though they stay together (such as Tt) they never mix each other (or contaminate each other).

Ø When the individuals produce gamete the determinants will segregate and each enters to a different gamete.

Ø The factor ‘t’ (for tallness) and ‘t’ (for dwarfness) are thus two separate entities.

Ø Furthermore, in a gamete, there will be either ‘T’ of ‘t’ will be present.

Ø When the F1 hybrid (Tt) is selfed, the two entities separate or segregate out and unite independently produce tall and dwarf parts.

Mendel’s Laws of Inheritance

Ø Mendel postulated three laws based on his results from hybridization experiments in pea plants. They were:

(1). Law of Dominance

(2). Law of Segregation

(3). Law of Independent Assortment

Ø These laws were now known as Mendelian Laws of Inheritance.

Ø Among these three laws, the first two (Law of Dominance and Law of Segregation) were based on his results of monohybride kruising.

(1). Law of Dominance

This is the first law of Mendelian inheritance.

Definition : When two homozygous individuals with one or more sets of contrasting characters are crossed, the character that appears in the F1 is the DOMINANT character and those do not appear in the F1 is the RECESSIVE character.

Ø In Mendel’s monohybrid cross, tall (represented by ‘t’) is dominant and Dwarf (represented by ‘t’) is recessive characters.

Ø The law of dominance explains the reason for the nonappearance of recessive character in the F1 generation.

Ø In the F1, the genotype of the progeny will be ‘Tt’. Since ‘t’ is dominant over ‘t’, the recessive condition is suppressed and the dominant condition is expressed.

(2). Law of Segregation

Ø This is the second law of Mendelian inheritance.

Ø Law of segregation is also called as Law of Purity of Gametes.

Definition : When a pair of contrasting allele is brought together in a hybrid, the two members of the allelic pair remain together without any mixing and when gametes are formed from the hybrid, the two separate and segregate out from each other and moves to different gametes.

Ø Pure tall plants (TT) will produce gametes only with ‘T’ allele.

Ø Similarly, pure dwarf plants (tt) will produce only gametes with ‘t’ allele.

Ø The hybrid tall (Tt) will produce two types of gametes, 50% will be with ‘t’ and the rest 50% will be with ‘t’ allele.

Ø The gametes are always pure for its tallness or dwarfness. Dit heet purity of gametes.

Key questions:

1. Mendel’s Monohybrid cross.
2. Explain the inheritance of plant height in Pea plants.
3. Define law of dominance.
4. Define law of segregation.
5. Why the law of segregation is known as law of purity of gametes.
6. Write an essay on Mendelian laws on inheritance with examples.


Mendel Study on Genetics | Mendelian Inheritance

In this article we will discuss about :- 1. Introduction to Gregor Johann Mendel 2. Mendel’s Experimental Material & Chosen Characters 3. Monohybrid Cross 4. Di-Hybrid Cross 5. Tri-hybrid and Poly-Hybrid Cross 6. Chromosomal Basis.

  1. Introduction to Gregor Johann Mendel
  2. Mendel’s Experimental Material & Chosen Characters
  3. Mendel’s Assumption on Monohybrid Cross
  4. Mendel’s Assumption on Di-Hybrid Cross
  5. Mendel’s Assumption on Tri-Hybrid and Poly-Hybrid Cross
  6. Chromosomal Basis of Mendel’s Laws

1. Introduction to Gregor Johann Mendel:

Gregor Johann Mendel (Fig. 6.1), known as father of Genetics was born in a farmer family near Brunn in Austria in 1822. He graduated in Philosophy in 1840 and became a priest in St. Augustinian Monastery in 1847. Later he went to University of Vienna for studying natural science.

After return, he was engaged in school teaching. He started his experiment with garden pea, and in 1865, presented a paper entitled “Experiments in plant hybridization” before the Natural History Society of Brunn. He died in 1884.

The implication of his work, which forms the basis of genetics, was realized in 1900 when Derives in Holland, Correns in Germany and Tschermak in Austria, working independently, obtained similar findings.

2. Mendel’s Experimental Material & Chosen Characters:

Mendel took garden pea (Pisum sativum) as his experimental material due to certain suitable reasons:

3. Convenience in handling

4. Existence of detectable variations

6. Short life cycle (annual)

7. Large number of offspring’s

9. True-breeding lines available

10. Fertile hybrids are produced.

Mendel selected seven pairs of characters for his experiments (Fig. 6.2):

1. Seed shape – smooth and wrinkled

2. Seed colour – yellow and green

3. Flower colour – violet-red and white

4. Pod shape – inflated and constricted

5. Pod colour – green and yellow

6. Flower position – axial and terminal

7. Stem height – tall and dwarf.

3. Mendel’s Assumption on Monohybrid Cross:

A cross between two parents differing in one trait/character or in which only one trait is con­sidered is called monohybrid cross. Mendel raised separately two varieties of garden peas, tall and dwarf. When the flowers of the tall variety were allowed to be fertilized with their own pollen, the offspring’s were all tall the dwarf variety on self-fertilization produced only dwarfs.

He crossed these two varieties of garden peas. From the cross between the tall and dwarf parental (P) generation plants, the offspring’s in the first generation (F1-First filial generation, Latin word filial meaning progeny) were all tall.

There was no dwarf plant in the F1 generatie. When these F1 tall plants were fertilized by their own pollen (selfed), the offspring’s of second generation (F2) were both tall and dwarf. About three-fourths of the plants were tall and one- fourth were dwarfs.

This showed him that the character of dwarfness which disappeared in F1, reappeared in F2. Mendel planted the F2 seeds to raise F3 progeny. About one-third of the tall F2 plants produced only tall progeny, whereas two- third produced both tall and dwarf plants. The dwarf F2 plants produced all dwarfs. Mendel carried out monohybrid experi­ments with other chosen characters and got the similar results.

1. Soil and moisture conditions might have an effect on growth of the plants, but heredity was the main limiting factor under the con­ditions of his experiments.

2. Since the results from reciprocal crosses were identical (♀Tall x ♂ Dwarf = ♀ Dwarf x ♂Tall), both male and female parents make equal contribution to the development of characters in the progeny.

3. Each character (phenotype) of an organism is controlled by a specific factor (presently known as gene) each factor has two alter­native forms called alleles or allelomorphs.

4. Of the two alleles for a trait, one is dominant and the other is recessive. The parental cha­racter which is expressed in F1 is the domi­nant character controlled by dominant allele and the character of the other parent, which is not expressed, is referred to as recessive, controlled by recessive allele.

5. Each somatic cell of the organism has two doses of each factor (genotype), either simi­lar alleles (homozygous, pure) or dissimilar alleles (heterozygous, hybrid). The organism gets these factors from its parents, one from each.

6. Two different alleles for a trait do not mix or modify during their stay together. Each of these factors transmitted to the progeny as a discrete, unchanged unit through gametes. Gametes contain only one dose of each factor.

7. The two alleles of a character separate from each other and transmitted to two different gametes. A random union between the male and female gametes occurs.

Explanation of Monohybrid Cross:

On the basis of above assumptions, Mendel explained the result of monohybrid cross. The tall and dwarf plants of P generation were both pure breeding and genotypically homozygous-TT and tt respectively. The gametes produced by the tall parent carry only T allele and dwarf parent carry only t allele.

Therefore, after fertilization, the zygote must have the genotype Tt and F1 plant will be phenotypically tall because of domi­nance of T allele. As the t allele is recessive, expression of dwarf character will not occur.

When the F, tall (Tt) plants were selfed, separa­tion of the alleles T and t occurred during the for­mation of gametes. Half of the gametes will carry T allele and half t allele in both male and female organs. Two types of male gametes are free to unite with two types of female gametes. Therefore, both tall and dwarf phenotypes will appear-in F2.

As the male gamete and female gamete, both with t allele, unite to produce the genotype tt, the reappearance of dwarf plant will occur in F2 generatie. Thus the F2 plants pro­duced will be of three types of genotypes-TT,. Tt and tt in the ratio 1:2:1. Both TT and Tt plants will be tall and tt plants will be dwarf in the ratio 3:1 (Fig. 6.3). On selfing of F2 plants – TT tall plants will breed true, Tt tall plants will segregate in the ratio 3:1 and tt plants will also breed true.

Mendel’s Conclusion: Law of Segregation:

Mendel formulated his first law, the law of segre­gation, from the conclusion drawn out of his monohybrid experiments.

The law of Segregation States:

The alleles for each character existing in pairs in an organism do never blend, they segregate from each other and pass into different gametes in their original form. Thus each gamete contains only one allele for each character. A F1 mono- hybrid will thus produce two different types of gametes in equal frequencies. The law of segrega­tion is thus also called as law of purity of gametes.

4. Mendel’s Assumption on Di-Hybrid Cross:

A cross between two parents differing in two traits or in which only two traits are considered called di-hybrid cross. Mendel raised separately two pure varieties of garden peas, one with yellow cotyledon, round seed and another with green cotyledon, wrinkled seed. From the cross between these two parental (P) generation plants, the offspring’s in the F1 generation were all with yellow cotyledon and round seed.

When these F1 plants were self-fertilized, the offspring’s of F2 generation were of four types in the ratio 9:3:3:1 –

(a) Yellow coty­ledon, round seed

(b) Yellow cotyledon, wrinkled seed

(c) Green cotyledon, round seed and

(d) Green cotyledon, wrinkled seed.

The offspring’s showed that two pairs of contrasting characters combined in every possible way.

Mendel carried out di-hybrid experiments with all the chosen characters in different com­binations and got the similar results.

Explanation of Di-hybrid Cross: Mendel explained the di-hybrid cross as follows:

1. As the parental plants were pure, so their genotypes will be homozygous – YYRR and yyrr producing YR and yr gametes respec­tively.

2. The F1 di-hybrid will be heterozygous for both the traits (YyRr).

3. As all the F1 plants were with yellow coty­ledon and round seed, so allele Y for yellow cotyledon is dominant over allele y for green cotyledon and allele R for round seed is dominant over allele r for wrinkled seed.

4. The appearance of all the four possible phe­notypic combinations in F1 in the ratio 9:3: 3 :1 is possible if the two pairs of characters are believed to behave independent of each other. Each pair of contrasting characters bear no permanent association with particu­lar other character.

5. If the F1 plant (YyRr) produces only parental gametes (YR, yr), then in F2 only two types of phenotypes (parental) are expected. But the appearance of four types of phenotypes in F2 (two parental and two new types) confirms the production of four types of gametes (YR, Yr, yR, yr) in equal frequency.

The appea­rance of two new types of phenotypic com­binations – yellow cotyledon, wrinkled seed and green cotyledon, round seed in addition to parental phenotypic combinations requires the production of Yr and yR gametes in addition to YR, yr gametes by F2 planten.

6. Thus the allele Y may be associated with the allele R as well as r in equal frequency, giv­ing rise to YR and Yr gametes respectively. Similarly, the allele y may be associated with the allele R as well as r in equal fre­quency giving rise to yR and yr gametes respectively. Thus four types of gametes viz.’, YR, Yr, yR and yr will be produced in the ratio 1 : 1 : 1 : 1.

7. These four types of gametes (both male and female) will unite in sixteen possible combi­nations to produce nine types of genotypes in the ratio 1 : 2 : 1 : 2 : 4 : 2 : 1 : 2 : 1 and four types of phenotypes in the ratio 9:3: 3 : 1 (Fig. 6.4).

8. The similar ratios will result even if the characters are present in different parental combinations: yellow cotyledon, wrinkled seed X green cotyledon, round seed. This further proves that the inheritance of indi­vidual character is independent of the other characteristics.

Mendel was fortunate in selecting his experi­mental material. It is self-fertilizing species but fertile hybrids can be produced and all the seven characters chosen by him showed independent assortment without any linkage.

Law of Independent Assortment:

Mendel formulated his second law from the conclusions drawn out of his di-hybrid experiments.

The law of Independent Assortment states:

When the two parents differ from each other in two or more pairs of contrasting char­acters or factors, then the assortment of alleles of one character is independent of assortment of alleles of other characters. Each member of an allelic pair may combine randomly with either of another pair during the formation of gametes.

5. Mendel’s Assumption on Tri-hybrid and Poly-Hybrid Cross:

In tri-hybrid cross, three pairs of characters are involved, such as round and wrinkled seed yellow and green cotyledon gray-brown and white seed coat. de F1 hybrid presents with three dominant and three recessive genes and thus will be heterozygous.

The gametes will be eight different types both on female and male sides and the progeny would show 64 (8 x 8) combinations, in the phenotypic ratio of 27: 9: 9: 3: 9: 3: 3: 1 (Fig. 6.5).

A cross between two organisms differing in more than three pairs of contrasting characters is called poly-hybrid cross. In case of genes increasing beyond three, the numbers of possible phenotypes and genotypes show expo­nential increase. In such cases, the rules of probability are to be applied.

Probability implies the likelihood of the occurrence of event. The probability of simultaneous occur­rence of two or more independent events is summation of the probability of their occur­rence as independent events. The types of gametes of F1 and kinds of genotypes, pheno­types in F2 and their ratios may be predicted in poly-hybrid cross according to the Table 6.1.

Back Cross & Test Cross:

Crossing of F1 organism with either of the parents is called back cross (Fig. 6.6). When an organism is crossed with other organism having recessive phenotypic trait (recessive homozygous genotype) is called test cross. This is called test cross because it helps to test the genotype of an organism. In monohybrid cross, tall pea plant of F2 may be homozygous (TT) or heterozygous (Tt). Test cross results confirm it (Fig. 6.7).

In monohybrid test cross, the ratio is 1:1. In di-hybrid test cross, the expected ratio is (1 : 1) (1 : 1) = 1 : 1 : 1 : 1 (Fig. 6.8).

Terms Related to Mendelian Genetics:

Alleles: Each trait of an organism is con­trolled by a specific factor (presently known as gene) each factor has two alternative forms called alleles. T and t are the alleles for height of pea plant.

Allelic constitution for a particular trait or character is called geno­type expressed character (outward physical manifestation) is called phenotype e.g., TT is the genotype for the phenotype tall of pea plant.

Dominant Allele & Recessive Allele:

Of the two alleles of a trait in a hybrid, which expresses its phenotype is called dominant allele and whose phenotypic expression is suppressed called recessive allele. In tall hybrid (Tt) pea plant T allele is dominant and t allele, is recessive.

Homozygous & Heterozygous:

When the two alleles for a trait are of one type is called homozygous genotype when the two alleles are of different kinds is called heterozygous geno­type e.g., TT or tt are homozygous genotypes and Tt is a heterozygous genotype for height of pea plant.

When an organism breeds true (on selfing the phenotype remains unchanged) is called pure but when the orga­nism on selfing produces new phenotype in addition to parental phenotype is called hybrid e.g., in pea plant tall with homozygous TT geno­type is pure while tall with heterozygous Tt geno­type is hybrid.

Monohybrid & Di-hybrid Cross:

A cross between two parents differing in one trait/ character or in which only one trait is consi­dered, is called monohybrid cross, e.g., Tall (TT) pea plant when crossed with dwarf (tt) plant. A cross between two parents differing in two traits/ characters or in which only two traits are considered is called di-hybrid cross e.g., yellow round (YYRR) pea plant when crossed with green wrinkled (yyrr) plant.

Fertilization within a plant or the cross between the same genotypes is called selfing, e.g. Tall (Tt) x Tall (Tt). When the fertilization occurs between the plants differing in one or more trait(s) or the cross between the different genotypes is called crossing, e.g.. Tall (TT) X Dwarf (tt).

It is the probability diagram illustrating the possible offspring of a mating.

Definition of alleles and determina­tion of dominance.

Determination of alleles present in all different types of gametes.

Construction of the square.

Recombination of alleles into each small square.

Determination of genotype and phenotype ratios in the next gene­ration.

Labelling of generations P, F1, F2, etc.

Parental Generations (P1 en P2)

Second Filial Generation F2 = F1 x F1

6. Chromosomal Basis of Mendel’s Laws:

Sutton and Boveri (1902-1904) formulated Chromosome Theory of Mendelian inheritance in which they showed clearly that, the chromo­somes exhibit a behaviour during meiosis and fertilization which is exactly parallel to the behaviour of Mendelian factors in segregation and recombination (Table 6.2 and Fig. 6.9).

In view of the existence of a complete parallelism between the behaviour of Mendelian factors and the behaviour of chromosomes in cell division, it is confirmed that Mendelian factors are located on chromosomes and chromo­somes are the bearer of hereditary factors (Figs. 6.10, 6.11).


Monohybrid Cross: F2 generation

Should the F1 generation be allowed to self-pollinate, the potential allele combinations will be different in the next generation (F2 generation). de F2 generation would have genotypes of (GG, Gg, and gg) and a genotypic ratio of 1:2:1. One-fourth of the F2 generation would be homozygous dominant (GG), one-half would be heterozygous (Gg), and one-fourth would be homozygous recessive (gg). The phenotypic ratio would be 3:1, with three-fourths having green pod color (GG and Gg) and one-fourth having yellow pod color (gg).

F2 Generation


Mendel’s laws, monohybrid and dihybrid crosses

Mendel’s Laws, Monohybrid and dihybrid crosses. Mrs. Stewart Honors Biology. Bell work. Describe the relationship between genotype and phenotype. Standards. CLE 3210.4.1Investigate how genetic information is encoded in nucleic acids. - PowerPoint PPT Presentation

Mendels Laws, Monohybrid and dihybrid crossesMrs. StewartHonors BiologyBell workDescribe the relationship between genotype and phenotypeStandardsCLE 3210.4.1Investigate how genetic information is encoded in nucleic acids.

CLE 3210.4.3 Predict the outcome of monohybrid and dihybrid crosses.

objectivesAnalyze the law of segregationCreate a punnett square using the genotypes of parentsPredict the outcome and probability of monohybrid crosses

Review: What is Heredity?Why do children look like their parents?Why do brothers and sisters resemble each other?

We inherit traits from our parents

Heredity = the passing of genetic traits from parents to offspring

6Traits and genesGenes carry the instructions that define our traitsGenes = segments of the DNA sequence that code for a particular traitTraits = genetically determined variations of characteristics (qualities)Example: natural hair color, eye color, skin tone, etc.

The environment we live in can also help define our traitsExample: a persons genes may code for a certain hair color, but exposure to dyes, chemicals, sunlight, etc can change that colorCharacteristic = can be altered by the environmentNumber of limbs (an accident causes loss of leg), plastic surgery to change original nose shape, etc. 7DogsTell your CAT how to differentiate between a characteristic and a trait

Number of limbs (an accident causes loss of leg), plastic surgery to change original nose shape, etc. 8How do we inherit traits from our parents?Remember Meiosis?

Chromosomes carry the genes (alleles). Chromosomes duplicate and homologous pairs line up and make tetrads. One may carry a dominant allele and the other may carry a recessive allele. In meiosis I, the homologous pairs (tetrads) separate. In Meiosis II, the sister chromatids (duplicates) separate. Giving each of the 4 gametes an allele. Whichever gamete fertilizes is the allele baby will receive. 9How do we inherit traits from our parents?

Human body cells (somatic cells) have 2 complete sets of 23 chromosomes 2 x 23 = 46 chromosomesOne set of 23 comes from sperm (Dad)One set of 23 comes from egg (Mom)Each parent contributes one complete set to the child, giving the child a mix of genesFertilizationFertilization one sperm fuses with an egg to form a zygoteThe zygote now has 2 sets of 23 chromosomes (46 total)This cell will begin dividing and will ultimately become a child.

ZygotecatsTell your DOG how we inherit traits from our parents

12Parents contribute one of each chromosome pair to the childOn a karyotype, there are 2 chromosomes at each site.These represents the 2 chromosomes received from the parents. One from mom, one from dad.During meiosis, these will separate into different gametes (sex cells).

Mendel proposed two lawsThese laws explain how the homologous chromosome pairs for each parent will separate into the gametes during meiosis.

Law of Independent AssortmentLaw of segregationHomologous chromosomes separate during the formation of gametes

DogsExplain the law of segregation to your CAT

Law of Independent AssortmentAllele pairs separate independently during gamete formation -which means that the transmission of traits to offspring are independent to one another.

CatsExplain the law of independent assortment to your DOG

SiblingsSince parents contribute chromosomes randomly, every child inherits a unique combination of traits.Some may resemble mom some may resemble dad others will be completely uniqueThey may be resemble each other or be totally different.

Think pair shareCats and DogsHow can we predict the inheritance of traits?

Punnett SquaresPunnett Squares?Punnett Squares use genotypes to predict inheritancePunnett Squares show the law of segregation in action

MomDadWhat do the letters on the outside of the punnett square represent?

What do each of the squares inside the punnett square represent?

Does it matter which side you put the parents genotype on?

No, the results are the same.Monohybrid CrossMonohybrid = a cross between two organisms that predicts the inheritance pattern/probability of only one characteristic at a timePractice Togetherfur color B = brown fur b = white furWhich trait is dominant?Cross a homozygous dominant with a heterozygous dominantWhat are the genotypes of the parents?What percentage of the offspring will have white fur?

BB and BbBbBBBBBBBbBb0Check for understandingA one-eyed purple people eater is crossed with a two-eyed purple people eater. All of their offspring have two eyes. Which trait is dominant?Use the letter E or e to represent the alleles (variations) for this gene. What is the genotype of the offspring if you cross a purebred one-eyed purple people eater with a homozygous two-eyed purple people eater?What generation are the offspring of this cross part of?If you crossed the offspring with each other, how many of the resulting offspring would have two eyes?Two-eyedEeF 13 out of 4 or 75 %

RatiosRatio how much of one thing there is in comparison to another

Genotypic ratio = ratio of possible genotypes in offspring of a cross

Phenotypic ratio = ration of possible phenotypes in offspring of a cross

Known ShortcutsHomozygous dominant crossed with a homozygous recessive100% of offspring will be heterozygous4:0 ratio of heterozygous to other genotypes100% of offspring will show dominant trait4:0 ratio of dominant to recessiveExample: Cross a BB x bb B = black fur b = white fur

BHeterozygous x heterozygousComplete this cross - Bb x Bb

Genotypic ratio:BB : Bb: bb = 1:2:1 Always!

Phenotypic ratio:Dominant trait shown: Recessive Trait shown = 3:1 Always!

b BbBbBbBBbbTest CrossGuinea Pig Fur ColorB = Black fur b = White fur

What are the possible genotypes for a Guinea Pig with black fur?

How can we determine which genotype is correct?

Test Cross = cross an individual that expresses the dominant trait with a homozygous recessive individual to determine the genotypeTest CrossIf a black guinea pig is crossed with a homozgous recessive white guinea pig and even one of the offspring is white, what is the only possible genotype for the black guinea pig?

bThree types of dominant relationships for allelesComplete dominance

CodominanceComplete DominanceStandard dominant vs recessive relationship

Incomplete dominanceOne is not completely dominant over the otherInstead, heterozygotes will have a blending of the dominant and recessive traits

CodominanceBoth alleles for a gene are expressed in the heterozygotes simultaneouslyNeither allele is dominant or recessive, nor do they blend together

Dihybrid CrossesA cross in which TWO characteristics are tracked

Use f.o.i.l. method to determine gametes

F pair the first two alleles of each characteristicO pair the outer two allelesI pair the inner two allelesL Pair the last two alleles for each characteristic

You do the next one on your worksheet

Heterozygous x heterozygousWhat are the gamete combinations for each guinea pig?Offspring Shortcut:9:3:3:1 phenotypic ratio Always!

9 Two dominant traits3 One dominant one recessive trait3 The other dominant and recessive combo1 both recessive traits


4.2.1: Monohybrid Crosses and Segregation - Biology


Mendel's explanation of the monohybrid cross:
The Laws of Dominance & Segregation

Mendel hypothesized that seed colour and other phenotypic traits are controlled by alternative forms of an inherited " element " (which we now call a gene ) in the parental plants. Mendel started with two true-breeding lines of plants in the P (Parental) generation, with either yellow of groente seed coats. Each plant receives one factor (now called an allele ) from each parent. The yellow plants have two copies of the " yellow " factor ( Y ) and the green plants two copies of the " green " factor ( y ). Their offspring (the first filial or F1 generation of plants) receive one Y or one y factor from either parent, and are thus uniformly yy . Since these yy plants are yellow like the YY parent, the Y factor can be said to dominate the y facto r in determining the appearance of the seeds. That is, the heterozygoot yy combination resembles the homozygous YY combination, rather than the homozygous yy combination . Classically, Y "masks" ja.

In gamete formation, the factors segregate (separate), so that each gamete carries only one or the other. One-half (1/2) of the female gametes are Y , 1/2 are y , and the same is true for the male gametes.

The probability of two independent events occurring together is the product of their independent occurrence (the " and " rule). Then, when two F1 yy plants are crossed, the probability that any second-generation F2 plant will receive a Y from the female and a Y from the male is (1/2) x (1/2) = 1/4, and the probability of a y from both parents is also (1/2) x (1/2) = 1/4.

The probability of two alternative events occurring together is the sum of their separate occurrence (the " or " rule). Then, there are two ways of obtaining a Yy plant: either Y from the female parent and y from the male parent , or y from the female and Y from the male: (1/2) x (1/2) + (1/2) x (1/2) = 1/2

Finally, the probability of a plant being either YY or Yy is 1/4 + 1/2 = 3/4, and the probability of yy remains 1/4. The expected ratio of yellow (" Y- ") to green (" yy ") plants is 3/4 : 1/4 or 3:1 , as observed.

Mendel showed that these results and ratios were obtained for seven separate traits in peas, including seed colour and shape, pod shape, and plant form.


Bekijk de video: Il codice genetico (Januari- 2022).