If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Եթե գտնվում ես վեբ զտիչի հետևում, խնդրում ենք համոզվել, որ *.kastatic.org և *.kasandbox.org տիրույթները հանված են արգելափակումից։

Հիմնական նյութ

Ճեղքավորման օրենքը

Մենդելի ճեղքավորման օրենքը։ Գենոտիպ, ֆենոտիպ և ալելներ։ Հետերոզիգոտներ/հոմոզիգոտներ։ 2 x 2 Պանետի աղյուսակներ։

Հիմնական դրույթներ

  • Գրեգոր Մենդելը ոլոռի բույսերում ուսումնասիրեց հատկանիշների ժառանգումը։ Նա առաջարկեց մի մոդել, որում <<ժառանգական հատկանիշների>> կամ գեների զույգը պայմանավորում էր ժառանգվող հատկանիշը։
  • Կան գեների այլընտրանքային ձևեր կամ ալելներ։ Դոմինանտ ալելը թաքցնում է ռեցեսիվ ալելին և պայմանավորում է օրգանիզմի տեսքը։
  • Երբ օրգանիզմում առաջանում են գամետներ, դրանցից յուրաքանչյուրը ստանում է գենի միայն մեկ պատճեն, որը ընտրվում է պատահական կերպով։ Սա հայտնի է որպես ճեղքավորման օրենք։
  • Պանետի աղյուսակը կիրառվում է խաչասերումների արդյունքում առաջացած սերնդի առանձնյակների գենոտիպերն (ալելների զուգակցումներ) ու ֆենոտիպերը (տեսանելի հատկանիշ) կանխատեսելու համար։
  • Փորձնական խաչասերման եղանակով որոշվում է արդյոք դոմինանտ ֆենոտիպով օրգանիզմը հոմոզիգոտ է թե հետերոզիգոտ։

Ներածություն

Այսօր մենք գիտենք, որ մարդկանց մի շարք հատկանիշներ, սկսած մազերի գույնից, հասակից մինչև շաքարային դիաբետի առաջացման ռիսկը պայմանավորված են գեներով։ Նաև գիտենք, որ ծնողները փոխանցում են հատկանիշները իրենց երեխաներին գեների միջոցով։ Վերջին հարյուր տարիների ընթացքում բացահայտվել է, որ գեները իրականում ԴՆԹ-ի մասնիկներ են, որոնք տեղակայված են քրոմոսոմների վրա և կոդավորում են սպիտակուցի վերաբերյալ տեղեկատվություն։
Բայց արդյո՞ք մարդիկ միշտ տեղյալ էին այս երևույթների մասին։ Բնավ ոչ։ Մոտավորապես 150 տարի առաջ Գրեգոր Մենդել անունով մի վանական հրապարակեց մի փաստաթուղթ, որում պատմության մեջ առաջին անգամ ներկայացվում էր գեների և դրանց ժառանգման օրինաչափությունների մասին։ Մենդելի աշխատանքը երկար ուսումնասիրությունների միայն սկիզբն էր։ Վերջինիս և մի շարք աշխատասեր գիտնականների աշխատանքները հանգեցրեցին գեների և դրանց դերի մասին մեր այժմյա պատկերացումների ձևավորմանը։
Այս հոդվածում միասին կբացահայտենք այն փորձերը և բացատրությունը, որոնց միջոցով Մենդելը կազմեց առանձին գեների ժառանգման վերաբերյալ իր մոդելը։

Մենդելի մոդելը․ այն սկսվեց 3:1 հարաբերությամբ

Մենդելը ուսումնասիրեց ոլոռի բույսերի գենետիկան և հետևեց բազում հատկանիշների ժառանգմանը՝ ներառյալ նաև ծաղկի գույնը, դիրքը, սերմի գույնը և սերմի ձևը պայմանավորող գեների։ Այս ամենն իրականացնելու համար, նա սկզբում խաչասերեց մաքուր գծերով ծնողական բույսերին, որոնք ունեին միևնույն հատկանիշի տարբեր տարբերակները, ինչպես օրինակ՝ մանուշակագույն և սպիտակ ծաղիկներ։ Մաքուր գծերի առկայությունը պարզապես նշանակում է, որ տվյալ բույսը սերնդեսերունդ ինքնաբեղմնավորվելիս կառաջացնի ավելի շատ իր նման առանձնյակներ։
Ծաղկի ի՞նչ գույներ ստացավ Մենդելը այս խաչասերումների արդյունքում։ Որպես ծնողական կամ P սերունդ Մենդելը խաչասերեց մաքուր գեներով մանուշակագույն ծաղկով բույսին մաքուր գեներով սպիտակ ծաղկով բույսի հետ։ Երբ նա հավաքեց և ցանեց այս խաչասերման արդյունքում առաջացած սերմերը, հայտնաբերեց, որ մյուս՝ F1 սերնդում բույսերի 100 տոկոսը ունեին մանուշակագույն ծաղիկներ։
Հասարակության կողմից ընդունելի տեսակետի համաձայն հիբրիդային ծաղիկները պետք է բաց մանուշակագույն լինեին, ինչը նշանակում է, որ ծնողների հատկանիշները պետք է միախառնվեին սերնդի առանձնյակներում։ Փոխարենը, Մենդելի փորձերի արդյունքները ցույց տվեցին, որ սպիտակ ծաղիկը պայմանավորող հատկանիշը ամբողջովին անհետացավ։ Այն հատկանիշը (մանուշակագույն ծաղիկ), որը տեսանելի էր F1 սերնդում Մենդելը կոչեց դոմինանտ հատկանիշ և այն հատկանիշը (սպիտակ ծաղիկ), որը թաքնվեց կամ անհետացավ ստացավ ռեցեսիվ հատկանիշ անվանումը։
Նկարի աղբյուր՝ "Mendel's experiments: Figure 2," ըստ Robert Bear et al., OpenStax, CC BY 4.0
Կարևոր է նշել, որ Մեդնելը այս փուլում չկանգնեցրեց իր փորձերը։ Փոխարենը՝ նա թողեց, որպեսզի F1 սերնդի բույսերը ինքնախաչասերվեն։ Արդյունքում առաջացավ F2 սերունդը, որում 705 բույսեր ունեին մանուշակագույն ծաղիկներ և 224 բույսեր՝ սպիտակ ծաղիկներ։ Հարաբերելիս ստացվում է՝ <<3.15 մանուշակագույն ծաղիկը 224 սպիտակ ծաղկի>> կամ մոտավորապես 3:1 հարաբերություն։
3:1 հարաբերությունը երջանիկ պատահականություն չէր։ Մենդելի ուսումնասիրած մյուս 6 հատկանիշները և՛ F1, և՛ F2 սերունդներում իրենց դրսևորեցին ճիշտ նույն կերպ, ինչպես ծաղկի գույնի հատկանիշը։ Երկու հատկանիշներից մեկը ամբողջովին անհետանում էր F1 սերնդում, և հայտնվում F2 սերնդում բացառապես 3:1 հարաբերությամբ։
Նկարի աղբյուր՝ "Mendel's experiments: Figure 3," ըստ Robert Bear et al., OpenStax, CC BY 4.0
Ինչպես պարզվեց, 3:1 հարաբերությունը շատ կարևոր հուշում էր, որի օգնությամբ Մենդելը ի վերջո ամբողջացրեց ժառանգականության գլուխկոտրուկը։ Արի՛ ավելի մանրամասն ուսումնասիրենք՝ ինչ էր հայտնաբերել Մենդելը։

Մենդելի ժառանգականության մոդելը

Հիմնվելով իր արդյունքների վրա (ներառյալ նաև կախարդական 3:1 հարաբերությունը)՝ Մենդելը կազմեց առանձնյակի հատկանիշների (ինչպես օրինակ՝ ծաղկի գույնի) ժառանգման մոդելը։
Ըստ Մենդելի մոդելի ծնողները սերնդին փոխանցում են <<ժառանգական գործոններ>>, որոնք մենք հիմա կոչում ենք գեներ։ Դրանք պայմանավորում են սերնդի առանձնյակների հատկանիշները։ Յուրաքանչյուր առանձնյակ ունի գեների երկու պատճեններ, ինչպես օրինակ՝ սերմնի գույնը պայմանավորող գենը (Y գենը), որը ցուցադրված է ստորև։ Այս պատճենները ներկայացնում են գենի այլընտրանքային ձևերը կամ ալելները, ընդ որում դոմինանտ ալելը կարող է քողարկել մյուս՝ ռեցեսիվ ալելին։ Սերմի գույնի պարագայում դոմինանտ դեղին գույնը պայմանավորող Y ալելը քողարկում է ռեցեսիվ կանաչ գույնը պայմանավորող y ալելին։
Նկարի աղբյուր՝ "Laws of inheritance: Figure 1," ըստ Robert Bear et al., OpenStax, CC BY 4.0
Օրգանիզմի ալելների աբողջությունը հայտնի է որպես գենոտիպ։ Գենոտիպը ապահովում է ֆենոտիպը, օրգանիզմի տեսանելի հատկանիշները։ Երբ օրգանիզմը կրում է տվյալ գենի միևնույն երկու ալելները (օրինակ՝ YY or yy), ապա ասում ենք, որ օրգանիզմը տվյալ գենի նկատմամբ հոմոզիգոտ է։ Իսկ եթե կրում է երկու տարբեր ալելներ (օրինակ՝ Yy), ապա ասում ենք, որ այն հետերոզիգոտ է։ Ֆենոտիպի վրա իրական կյանքում ազդում են նաև արտաքին միջավայրի գործոնները, սակայն Մենդելի աշխատանքում այս ազդեցությունը տեսանելի չէ։

Մենդելի մոդելը․ ճեղքավորման օրենք

Դեռևս ամեն ինչ լավ է ընթանում։ Բայց այս մոդելը միայնակ չի կարող բացատրել՝ ինչու Մենդելը տեսավ ժառանգության հենց այդ օրինաչափությունները։ Մասնավորապես այն հաշվի չի առնում 3:1 հարաբերությունը։ Դրա համար մեզ պետք է Մենդելի ճեղքավորման օրենքը։
Ըստ ճեղքավորման օրենքի, օրգանիզմում առաջացած գամետներից (սերմնաբջիջ կամ ձվաբջիջ) յուրաքանչյուրում տեղաբաշխվում է գենի երկու պատճեններից միայն մեկը։ Գենի պատճենների տեղակայումը գամետներից յուրաքանչյուրում լրիվ պատահական է։ Երբ ձվաբջիջն ու սերմնաբջիջը բեղմնավորման ժամանակ միաձուլվում են առաջանում է նոր օրգանիզմ, որի գենոտիպը պարունակում է այն ալելները, որոնք տեղակայված են եղել գամետներում։ Ստորև աղյուսակը ներկայացնում է այս գաղափարը։
Նկարի աղբյուր՝ Laws of inheritance: Figure 5," ըստ Robert Bear et al., OpenStax, CC BY 4.0
F2 սերունդը ներկայացնելու համար կիրառված 4 քառակուսիներից կազմված աղյուսակը հայտնի է որպես Պանետի աղյուսակ։ Պանետի աղյուսակ ստանալու համար պետք է աղյուսակի վերին հորիզոնական հատվածում գրել ծնողներից մեկի (հայր) օրգանիզմում առաջացող բոլոր հնարավոր գամետները, իսկ ուղղահայաց առաջին սյունակում՝ մյուս ծնողի (մայր) գամետները։ Մեր օրինակում քանի որ տեղի է ունենում ինքնաբեղմնավորում միևնույն բույսը հանդես է գալիս և՛ որպես մայր, և՛ որպես հայր։
Աղյուսակի մյուս վանդակներում գրում ենք ձվաբջջի և սերմնաբջջի միաձուլման արդյունքում ստացված գենոտիպերը, որոնք ներկայացնում են բեղմնավորման արդյունքում առաջացած նոր առանձնյակներին։ Եվ քանի որ վանդակներից յուրաքանչյուրում ներկայացված գենոտիպերը կարող են հանդիպել նույն հավանականությամբ, մենք կարող ենք այս վանդակների քանակը հաշվելով որոշել գենոտիպերի և ֆենոտիպերի հարաբերությունները։

Փորձնական խաչասերում

Մենդելը նաև մտածեց՝ ինչպես հասկանալ դոմինանտ ֆենոտիպով (ինչպես օրինակ՝ դեղին սերմերով ոլոռի բույսը) հետերոզիգոտ է (Yy) թե հոմոզիգոտ (YY)։ Այս եղանակը կոչվում է փորձնական խաչասերում , որը մինչ օրս կիրառվում է բույսերի և կենդանիների բուծման ոլորտում։
Փորձնական խաչասերման ժամանակ դոմինանտ ֆենոտիպով օրգանիզմը խաչասերվում է հոմոզիգոտ ռեցեսիվ օրգանիզմի հետ (ինչպես օրինակ՝ կանաչ սերմերով ոլոռի բույսի)․
Նկարի աղբյուր՝ "Laws of inheritance: Figure 4," ըստ Robert Bear et al., OpenStax, CC BY 4.0
Եթե դոմինանտ ֆենոտիպով օրգանիզմի գենոտիպը հոմոզիգոտ դոմինատ է, ապա F1 սերնդի բոլոր առանձնյակները այդ ծնողից կստանան միայն դոմինանտ ալել՝ ունենալով հետերոզիգոտ գենոտիպ և դոմինանտ ֆենոտիպ։ Եթե դոմինանատ ֆենոտիպով օրգանիզմը հետերոզիգոտ է, ապա F1 սերնդի առանձնյակների կեսը կլինեն հետերոզիգոտ (դոմինանտ ֆենոտիպ), իսկ մյուս կեսը՝ հոմոզիգոտ ռեցեսիվ (ռեցեսիվ ֆենոտիպ)։
Այն փաստը, որ ներկայացված երկրորդ իրավիճակում մենք ստանում ենք 1:1 հարաբերությունը Մենդելի ճեղքավորման օրենքի ևս մեկ հաստատումն է։

Սա Մենդելի ժառանգականության մոդելի ամբողջակա՞ն տարբերակն է

Այդքան էլ չէ։ Մենք տեսանք Մենդելի մոդելը միայն մեկ գենի ժառանգման համար։ Իրականում Մենդելի ամբողջական մոդելը ներկայացնում է՝ արդյոք տարբեր հատկանիշներ պայմանավորող գեները (ինչպես օրինակ՝ ծաղկի գույն կամ սերմի ձև) ունեն որոշակի ազդեցություն միմյանց ժառանգման վրա։ Դու կարող ես ավելին սովորել բազմակի գեների ժառանգման Մենդելի մոդելի մասին անկախ բաշխման օրենք հոդվածում։
Մի բան իսկապես զարմանահրաշ է․ Մենդելը կազմել է ժառանգականության իր ողջ մոդելը պարզապես ոլոռի բույսերի վերաբերյալ իր դիտակումների շնորհիվ։ Սա նրա մոտ ստացվեց ոչ թե որովհետև նա խելագառ կամ աննկարագրելի խելացի էր, այլ որովհետև շատ զգույշ, ուշադիր, համբերատար և հետաքրքրասեր էր և վերլուծում էր իր ստացած արդյունքները մաթեմատիկորեն (օրինակ՝ 3:1 հարաբերությունը)։ Նկարագրվածները հիանալի գիտնականի հատկանիշներ են։ Հատկանիշներ, որոնք կարող է զարգացնել յուրաքանչյուրը։

Ստուգիր գիտելիքներդ

  1. Պատկերացրու, որ դու ճագարներ բուծող ես և ունես երկու մաքուր ցեղատեսակի ճագարներ՝ սև մորթիով որձ և թուխ մորթիով էգ։ Խաչասերման արդյունքում F1 սերնդի բոլոր փոքրիկ ճագարիկները ունեն թուխ մորթի։
Ո՞ր հատկանիշն է դոմինանտ և որը՝ ռեցեսիվ
Ընտրիր ճիշտ պատասխանը։
  1. Ո՞ր պնդումն է լավագույնս նկարագրում գենոտիպի և ֆենոտիպի մեջ հարաբերությունը
    Ընտրիր ճիշտ պատասխանը։

Ուզո՞ւմ ես միանալ խոսակցությանը։

Առայժմ հրապարակումներ չկան։
Անգլերեն հասկանո՞ւմ ես: Սեղմիր այստեղ և ավելի շատ քննարկումներ կգտնես «Քան» ակադեմիայի անգլերեն կայքում: