Klasična genetika

Miha Povšič

Genetika

Izobraževanje odraslih

Klasična genetika

• Je disciplina genetika, ki proučuje načine dedovanja lastnosti in kromosome. Opisuje dedovanje lastnosti. Temelje klasične genetike je v 19. stoletju postavil Gregor Mendel.

Gregor Mendel

• Oče genetike, ki je izvajal eksperimente z grahom. Med seboj je križal rastline, ki so se razlikovale v posamezni lastnosti. Vsaka od teh lastnosti se je izražala v dveh oblikah.

Gregor Mendel

• Eksperimente je izvajal na samostanskem vrtu.

• O strukturi dedne zasnove in genov, mejozi in mitozi ni vedel NIČESAR

• Zanimalo ga je dedovanje določenih lastnosti in pravila povezana s tem.

• Rezultate križanj je spremljal več let in na podlagi le teh je postavil teorijo o dedovanju.

Mendelov eksperiment

• Gregor Mendel je preučeval rastlino Pisum sativum – grah in kako se deduje bava cvetov

Mendelov eksperiment

• Pred eksperimentom je moral narediti čisto linijo graha.

• Čisto linijo predstavljajo osebki, nastali po več samooploditvah in skozi več generacij

Mendelov eksperiment

• Poiskal je dve rastlini graha, ki sta se razlikovala samo v eni vidni lastnosti (fenotipu).

Mendelov eksperiment

• Ker ima grah možnost samooploditve, je rastlinam odstranil prašnike, da se ne bi mogla samooprašiti in tako samooploditi.

• S cvetov druge rastline je nato iz prašnikov prenesel cvetni prah na brazdo pestiča rastline, ki ji je odstranil prašnike in jo tako umetno oplodil.

Mendelov eksperiment

• Po oploditvi so se razvili potomci dveh staršev, ki pripadata različnim linijami (dvema čistima linijama).

• Takšne potomce imenujemo križanci ali hibridi. Križanci nosijo kombinirane lastnosti svojih staršev.

• Mendel je starševsko generacijo poimenoval parentalna generacija (P generacija). Prvo genereacijo potomcev pa je poimenoval prva filialna generacija (F1 generacija).

• Pri svojem eksperimentu je ugotovil, da imajo vsi križanci rastline z belimi cvetovi in rastline z vijoličnimi cvetovi F1 generacije vijolične barve cvetov.

Mendelov eksperiment

• Lastnost, ki se je pri potomcih F1 izrazila je poimenoval dominantna (prevladujoča lastnost).

• Lastnost, ki pa se ni izrazila (se je “izgubila”), pa je poimonoval recesivna (prikrita) lastnost.

Mendelov eksperiment

• Križanje pri katerem opazujemo dedovanje le ene lastnosti, imenujemo monohibridno križanje. V kolikor je pri križanju izraz lastnosti dominanten nad drugim, ga imenujemo dominantno recesivno križanje.

Mendelov eksperiment

• Eksperimente ponovil za več lastnosti, vedno dobil enake rezultate.

1. Mendelov zakon

• Ugotovil je, da je so določene lastnosti dominantne nad drugimi lastnostmi

1. Mendelov zakon

• Ugotovil je, da po vsakem križanju dveh čistih linij (P generacije) nastane F1 generacija, ki je sestavljena iz potomcev z enakimi lastnostmi.

• To njegovo ugotovitev imenujemo 1. Mendlov zakon ali zakon o enakosti križancev v F1 generaciji.

1. Mendelov zakon

1. Mendelov zakon

• Na podlagi rezultatov svojih eksperimentov je Mendel sklepal, da so dedne lastnosti zapisane z dednimi enotami (geni), ki ostajajo nespremenjene in se prenašajo iz generacije v generacijo.

1. Mendelov zakon

1. Mendelov zakon

• Vsaka od dednih lastnosti je določena z dvema neodvisnima enotama, ki se na potomca preneseta s staršev. Ti enoti (alela) sta lahko različni ali enaki.

• Alele za isto lastnost označujemo z isto črko. Dominantne alele označujemo z velikimi tiskanimi črkami, recesivne alele pa z malimi tiskanimi črkami.

• Dominantne alele vedno zapisujemo pred recesivne alele

1. Mendelov zakon

1. Mendelov zakon

• Rastline, ki imajo oba alela za opazovano lastnost enaka je poimenoval homozigoti

1. Mendelov zakon

• Potomci F1 generacije imajo različna alela za barvo cvetov. Enega imajo za belo barvo (b) in enega za vijolično barvo (B). Ker je alel za vijolično dominanten nad belim, se izrazi vijolična barva cvetov. Takšne rastline, ki imajo različna alela za opazovano lastnost, imenujemo heterozigoti.

1. Mendelov zakon

1. Mendelov zakon

• Starševske rastline z dominantno lastnostjo imajo enak fenotip kot njihovi potomci, vendar drugačen genotip.

1. Mendelov zakon

1. Mendelov zakon

• Mendel je predvideval, da spolne celice (gamete) nosijo le en alel za posamezno lastnost, telesne pa po dva – para. Predvideval je, da se ob nastajanju gamet aleli ločijo in se zatem razporedijo v posamezne gamete. To pravilo imenujemo načelo razdvajanja (ločevanja).

1. Mendelov zakon

1. Mendelov zakon

• Mendel je nato potomce F1 generacije pustil, da so se saooprašili in saooplodili.

2. Mendelov zakon

• Potomce F1 generacije je poimenoval druga filialna generacija (F2 generacija)

2. Mendelov zakon

2. Mendelov zakon

• Pri potomcih F2 generacije je opazil, da so vedno v razmerju 3:1 za vijolično barvo.

• Glede na načelo razdvajanja ter, da gre za monohibridno recesivno dominantno križanje, je Mendel predvideval, da se aleli v gamete razporedijo 1:2:1 (1 dominanten homozigot, 2 heterozigota in 1 recesivni homozigot).

2. Mendelov zakon

2. Mendelov zakon

• Razmerje fenotipov pa je vedno 3:1 (3 dominantni, 1 recesivni znak).

• To pravilo imenujemo 2. Mendlov zakon ali zakon o razdvajanju znakov v F2 generaciji.

2. Mendelov zakon

2. Mendelov zakon

2. Mendelov zakon

• Rezultati Mendelovega eksperimenta.

• Po končanih dveh raziskavah, je prišel do zaključka, da se aleli za različne lastnosti v gamete razporejajo neodvisno drug od drugega. Trdil je, da se lahko alel za neko lastnost (v našem primeru za obliko semena) pridruži kateremukoli alelu za neko drugo lastnost (v našem primeru barvo semena). To zakonitost imenujemo 3. Mendlov zakon ali zakon o neodvisnem razporejanju alelov.

3. Mendelov zakon

3. Mendelov zakon

Punnetov kvadrat

• prikazuje možne razporeditve alelov v spolne celice (gamete) med mejozo ter možne načine združitve alelov starševskih osebkov pri oploditvi (fertilizaciji). Je način prikaza nastanka gamet in genotipov posameznih generacij. Omogoča nam določiti genotipe in tako tudi fenotipe osebkov novih generacij.

• Prav tako nam omogoča predvideti pogostost pojavljanja posameznih genotipov in fenotipov osebkov v novih generacijah. Kako pogosto se pojavijo določeni genotipi in fenotipi je preverljivo s poskusi. Večje število testiranih rastlin je vključenih v poskus, bolj so dobljeni rezultati približani napovedim Punnetovega kvadrata. V kolikor se samooplojuje heterotrofna rastlina F1 generacije (Bb), tvori dve vrsti gamet (B in b). V F2 generaciji je mogoč nastanek treh vrst genotipov dominantnega homozigota (BB), heterozigota (Bb) in recesivnega homozigota (bb).

Testno križanje

• Ali lahko za rastlino graha z izraženim dominantnim fenotipom za neko lastnost (v našem primeru vijolična barva cvetov) z zagotovostjo trdimo, kakšen genotip ima? Glede na to, da vemo, da je lahko rastlina graha z vijoličnimi cvetovi genotipsko dominantni homozigot (BB) ali pa je heterozigot (Bb) za opazovano lastnost, je odgovor na zgornje vprašanje, ne. Kako pa ugotoviti, kakšen genotip ima rastlina z vijoličnimi cvetovi?

• Ker vemo, da je organizem, ki navzven kaže recesivni fenotip (beli cvetovi), recesivni homozigot (v našem primeru bb), ga uporabimo pri t.i. testnem križanju. Testno križanje je križanje rastline z neznanim genotipom, ki izraža dominantni fenotip, z rastlino z znanim genotipom, ki izraža recesivni fenotip. Na podlagi rezultatov testnega križanja lahko sklepamo, ali je organizem z neznanim genotipom dominanten homozigot ali je heterozigot za opazovano lastnost.

Dihibridno križanje

• Preočuje prenašanje dveh lastnosti iz generacije v generacijo.

• Pojavili so se štirje fenotipi in sicer dva takšna, kot sta ju kazali starševski rastlini in dva, ki ju v starševski generaciji ni bilo in sta izražala kombinaciji starševskih lastnosti.

• Lastnosti so se pojavile v razmerju 9:3:3:1. Ta pojav je posledica neodvisnega razvrščanja in prekrižanja kromosomov med mejozo (crossing – over).