Менделизам, Менделови закони

Мендел, Грегор - боемски природњак (Хајнцендорф, Шлеска, 1822 -Брно, Моравска, 1884). Пошто је постао аугустински фратар, ступио је 1843. у брнски самостан; потом је завршио своје научне студије на Универзитету у Бечу. Од 1854. предавао је физику и природне науке у Брну. Између 1857. и 1868. посветио се дугим практичним експериментима о хибридизацији грашка у самостанском врту. Након пажљивог и стрпљивог посматрања резултата, наведен је да са јасноћом и математичком тачношћу изложи важне законе који се зову Менделови закони. Подједнако важећи за биљни свет као и за животињски, ови закони су представљали полазиште за стварање нове гране биолошких наука: генетике. Девет година, анализирајући резултате стотина и стотина вештачких опрашивања, узгајајући и испитујући око 12.000 биљака, Мендел је стрпљиво бележио сва своја запажања чији су резултати представљени у кратким мемоарима Природњачком друштву Брно 1865. године. време, публикација није била цењена у свој својој важности и није изазвала "интерес који је заслужио. Занемарили су је научници више од тридесет" година, законе су поново открила 1900. истовремено и независно три ботаничара: Х. де Вриес у Холандији , Ц. Цурренс у Немачкој, Е. вон Тсцхермак у Аустрији; али у међувремену је проучавање биологије постигло велики напредак, времена су се променила и откриће је одмах имало велики утицај.

Први закон, или закон доминације, такође се правилније назива законом униформности хибрида. Мендел је узео две биљке грашка (које је назвао праотацима) обе чисте пасмине, једна са жутим семенкама, друга зелена, и користио је полен једне за ђубрење друге. Из овог укрштања изведена је прва генерација грашка хибридних биљака, која више није чисто узгајана; све биљке су производиле грашак жутог семена, ниједна није показала карактер зеленог семена. Другим речима, жути фонт је доминирао зеленом бојом; односно жута је била доминантна, зелена, маскирана, рецесивна. Постоји и посебан случај, када постоји непотпуна доминација и прва генерација показује посредни карактер између очинског и мајчинског; али чак и у овом случају хибриди ће бити једнаки један другом. Мендел је дао бриљантно и генијално објашњење феномена; претпоставио је да се заједно са полним ћелијама преносе и фактори одговорни за развој ликова; мислио је да су у сваком организму или датом карактеру регулисана два фактора, један преноси мајка, а други отац, и да су та два фактора исти код чистокрвних јединки, различити у хибрида и да је коначно само један фактор у полним ћелијама. Мендел је означио два фактора антагонистичких знакова словима абецеде, великим словима за доминантно, малим за рецесивно; а будући да сваки родитељ има неколико фактора, означио је на примјер АА грашак који носи доминантни жути знак, са аа онај који носи зелени рецесивни карактер.Хибрид, који прима А од једног родитеља и од другог, биће Аа.

Овде се може истаћи да из изгледа јединке није увек могуће знати да ли припада чистој раси или је хибрид; уместо тога, потребно је испитати њено понашање у укрштању и укрштању. У ствари, чистокрвни жути грашак и хибридни су очигледно идентични; међутим, познато је да је њихов генетски састав различит, један је АА, а други Аа. Док укрштате чистокрвни жути грашак (АА), увек ћете имати само жути грашак, укрштајући жути или полужути, али хибридни грашак (Аа), видећете и биљке са зеленим семеном које се појављују у њиховим потомцима . Жути грашак Аа, иако идентичан, разликује се генотипски, односно у свом генетском саставу. Други важни Менделови закони су: закон сегрегације или дисјункције ликова и закон независности ликова.
У Менделово доба феномени митозе и мејозе још нису били јасни, али данас знамо да у мејози гамете примају само један хромозом сваког пара и да се искључиво оплодњом ти хромозоми насумично паре.
Ако мислимо (ради привременог поједностављења) да је одређени фактор локализован на једном пару хромозома, видимо да су у еукариотском (диплоидном) организму фактори присутни у паровима, а само у гаметама (хаплоидним) постоји један фактор. где су присутни у паровима могу бити исти или различити.
Када су се два једнака фактора (било доминантни или рецесивни, ГГ или гг) спојили у зиготу, за резултирајућу јединку се каже да је хомозиготна за тај карактер, док је хетерозиготна она код које су се спојила два различита фактора (Гг).
Алтернативни фактори који одређују карактер јединке зову се алели, у нашем случају Г и г су доминантни алел и рецесивни алел за карактер боје грашка.
Алели за одређени лик могу бити чак и више од два. Стога ћемо говорити о дијалелним и полиалелним карактерима, односно о генетском диморфизму и полиморфизму.
По договору, генерације експерименталног укрштања означене су симболима П, Ф1 и Ф2, што значи:
П = родитељска генерација;
Ф1 = прва синовска генерација;
Ф2 = синови друге генерације.
У менделском крсту, жута Кс зелена даје све жуте боје; било које две потоње, укрштене једна са другом, дају по једну зелену за свака три жуте боје. Све жуте и зелене генерације П су хомозиготне (што је утврђено дугим избором). увек дају једнаке гамете, па су им потомци подједнако једнаки, сви хетерозиготи Пошто је жута доминантна над зеленом, сви хетерозиготи су жути (Ф1).
Међутим, укрштањем два од ових хетерозигота, видимо да свака може дати једну или другу врсту гамета са једнаком вероватноћом. Такође, унија гамета у зиготама има исту вероватноћу (осим у посебним случајевима), тако да се у Ф2 зиготе четири могућа типа формирају са једнаком вероватноћом: ГГ = хомозиготна, жута; Гг = хетерозиготна, жута; гГ = хетерозиготна, жута; гг = хомозиготна, зелена.
Жута и зелена су стога у омјеру 3: 1 у Ф2, јер се жута ионако јавља све док је присутна, док се зелена јавља само у одсуству жуте.
Да бисмо боље разумели феномен са становишта молекуларне биологије, довољно је претпоставити да одређена основна супстанца, зелена, није модификована ензимом који производи г алел, док алел Г производи ензим који претвара зелену пигмент у жути пигмент. Ако алел Г није присутан ни на једном од два хомологна хромозома који носе тај ген, грашак остаје зелен.
Чињеница да се жути грашак може окарактерисати са две различите генетске структуре, хомозиготни ГГ и хетерозигот Гг, даје нам могућност да дефинишемо фенотип и генотип.
Спољна манифестација генетских карактеристика организма (оно што видимо), мање или више модификована утицајима околине, назива се фенотип, а сам скуп генетских карактеристика, који се може, а и не мора манифестовати у фенотипу, назива се генотип.
Жути грашак Ф2 има исти фенотип, али променљив генотип. У ствари, то су 2/3 хетерозигота (носиоци рецесивне особине) и 1/3 хомозигота.
Уместо тога, на пример, у зеленом грашку генотип и фенотип су међусобно непроменљиви.
Као што ћемо видети, појављивање само једног од родитељских ликова у Ф1, и појављивање оба знака у односу 3: 1 у Ф2, феномени су опште природе који су предмет Менделовог првог и другог закона. Све ово се односи на укрштање појединаца који се разликују по једном пару алела, по једном генетском карактеру.
Ако се направи било који други такав прелаз, понавља се менделски образац; на пример, укрштањем грашка са набораним семеном и глатким семеном, у коме доминира глатки алел, имаћемо ЛЛ Кс 11 у П, сви ЛИ (хетерозиготни, глатки) у Ф1 и три глатка за сваки наборани у Ф2 (25 % ЛЛ, 50% ЛИ, 25% 11). Али ако сада укрстимо хомозиготне парове, то су сорте које се разликују за више од једног карактера (на пример ГГЛЛ, жуте и глатке, са гглл -ом, зеленом и регоси), видимо да у Ф1 ће сви бити хетерозиготни са оба доминантна карактера, фенотипизирани, али у Ф2 ће постојати четири могуће фенотипске комбинације у нумеричком односу 9: 3: 3: 1 који потиче од 16 могућих генотипова који одговарају могућим комбинацијама четири врсте гамета (узете у паровима до две у зиготама).
Очигледно је да се два лика који су били заједно у првој генерацији независно међусобно раздвајају у трећој. Сваки пар хомологних хромозома сегрегира независно један од другог у мејози, и то је оно што Менделов трећи закон утврђује.
Погледајмо сада, у целини, формулацију три Менделова закона:
1а: закон доминације. С обзиром на пар алела, ако потомци укрштања између одговарајућих хомозигота имају само један од родитељских карактера у фенотипу, то се назива доминантним, а друго рецесивним.
2а: закон сегрегације. Укрштање хибрида Ф1 даје три доминације за сваки рецесивни фенонопски однос је дакле 3: 1, док је генотипски однос 1: 2: 1 (25% доминантних хомозигота, 50% хетерозигота, 25% рецесивних хомозигота).
Приликом укрштања појединаца који се разликују по више од једног пара алела, сваки пар се раздваја у потомке, независно од осталих, према 1. и 2. закону.
Ова три закона, иако их Мендел није правилно формулисао, препознати су као темељ еукариотске генетике. Као што је увек случај у великим принципима биологије, општи карактер ових закона не значи да немају изузетака.
Заиста, постоји толико могућих изузетака да је данас уобичајено делити генетику на менделску и неоменделску, укључујући у ове последње све појаве које не потпадају под менделске законе.
Иако су први изузеци бацили сумњу на ваљаност Менделових открића, касније је било могуће показати да су његови закони опћенитог опсега, али се темељни феномени комбинирају с великим бројем других појава које их модулирају. У супротном израз.