Asosiy kontent

Course: Biologiya > Unit 13

Lesson 1: Mendel genetikasi

Segregatsiya qonuni

Mendelning segregatsiya qonuni. Genotip, fenotip va allellar. Geterozigota / gomozigota. 2 x 2 Pennet katakchasi.

Asosiy tushunchalar:

Gregor Mendel belgilarning irsiylanishini noʻxat oʻsimligida oʻrganib, “irsiy elementlar” juftligi yoki genlar deb ataluvchi modelni ishlab chiqqan.
Genlar turli xil koʻrinishlarda yoki allellar sifatida namoyon boʻladi. Dominant allel retsessiv allelni yashiradi va organizmning koʻrinishini belgilab beradi.
Organizm gametalar hosil qilganda, har bir gameta faqat bitta genni tasodifiy tarzda qabul qiladi. Bu belgilarning ajralish qonuni deb ataladi.
Pennet katakchasidan genetik chatishtirishlarda naslning genotip (allellar yigʻindisi) va fenotip (koʻrinib turgan belgi)larini prognoz qilishda foydalaniladi.
Tahliliy chatishtirish usulidan dominant fenotipga ega organizmning gomozigota yoki geterozigota ekanini aniqlashda foydalaniladi.

Kirish

Bugungi kunda odamdagi koʻplab xarakterli belgilar, soch rangidan tortib diabet ehtimolligi ham genlarga bogʻliq ekani bizga maʼlum. Bundan tashqari, genlar ota-onadagi xarakterli belgilar (masalan, kulgich, xol yoki oʻzimdan misol keltirsam, men va otamning xunuk ovozda kuylashimiz kabilar)ning bolaga oʻtish yoʻli hisoblanadi. Oʻtgan yuz yil davomida shu aniqlandiki, genlar bu xromosomalarda joylashgan DNKning maʼlum bir qismi boʻlib, oʻziga xos muayyan oqsillarga toʻgʻri keladi.

Lekin bu maʼlumotlar ilm-fanga har doim ham maʼlum edimi? Unchalik emas! Ilk bora bundan taxminan

150

yil oldin Gregor Mendel ismli rohib genlar mavjudligi toʻgʻrisida fikr bildirdi va ular qanday irsiylanishi toʻgʻrisidagi modelni taqdim etdi. Mendelning ishlari uzoq masofali yoʻlga qoʻyilgan birinchi qadam edi, bu uzoq yoʻl koʻplab mehnatkash olimlarni oʻziga jalb qilgan va u bugungi kunda genlarni, ular nima vazifa bajarishini tushunishimizga yordam berdi.

Bu maqolada Mendelning genlarning irsiylanish modelini yaratishiga turtki boʻlgan tajribalari va mulohazalari haqida gaplashamiz.

Mendel modeli: hammasi $3 : 1$ ‍ nisbatda boshlandi

Mendel noʻxat oʻsimligining genetikasini oʻrgandi va gul rangi, tuzilishi, donining rangi va shakli kabi koʻplab belgilarning qanday qilib irsiylanishini kuzatdi. U tajribani har xil belgili, masalan, oq va binafsharang gulli, toza liniyali oʻsimliklarni chatishtirishdan boshladi. Toza liniyali deganda koʻp avlodlar davomida koʻpayganda oʻziga oʻxshash nasl beruvchi oʻsimliklar tushuniladi.

Mendel oʻsimlik guli rangi ustida oʻtkazgan tajribalaridan qanday natija oldi? Ota-ona, yaʼni

P

avlodda Mendel toza liniyali, guli binafsharang oʻsimlikni toza liniyali, oq ranglisi bilan chatishtirdi. Chatishtirish natijasida olingan urugʻlarni toʻplab, oʻstirganida keyingi

F_{1}

avlodda

100

foiz oʻsimliklarning guli binafsharang boʻldi.

Oʻsha paytdagi qarashlarga koʻra, duragay oʻsimliklar guli och binafsharang boʻlishi kerak edi, chunki ota-ona belgilari farzandda aralashgan holda namoyon boʻlishi kerak. Aksincha, Mendelning natijalari oq rang butunlay yoʻqolganini koʻrsatdi. U

F_{1}

avloddagi (binafsha gullar) koʻringan belgini dominant belgi va yashiringan belgini (oq gullar) esa retsessiv belgi deb atadi.

Muhimi, Mendel tajribani shu yerda toʻxtatmadi va

F_{1}

avlodni oʻz-oʻzidan changlanishiga qoʻyib berdi. U

F_{2}

avloddagi nasllar orasida esa

705

ta oʻsimlik binafsha gulga,

224

ta oʻsimlik esa oq gulga ega ekanini koʻrdi. Bunda bitta oq rangli gulga binafsharang gul

3,15

ta yoki taxminan

3 : 1

nisbatda boʻldi.

Ushbu

3 : 1

nisbat tasodif emas edi. Mendel tahlil qilgan boshqa oltita xarakterli belgida ham

F_{1}

F_{2}

avlodlar xuddi gul rangida boʻlganidek natijani berdi.

F_{1}

avlodda ikkita belgidan bittasi butunlay yoʻqolib, faqat

F_{2}

avlodda

3 : 1

nisbatda qaytadan paydo boʻldi.

Belgilar	Dominant belgi	Retsessiv belgi	$F_{2}$ ‍ avlod	$F_{2}$ ‍ nisbati
Don rangi	Sariq	Yashil	$6022$ ‍ ta sariq, $2001$ ‍ ta yashil	$3.01 : 1$ ‍
Don shakli	Silliq	Burushgan	$5474$ ‍ ta silliq, $1850$ ‍ ta burushgan	$2.96 : 1$ ‍
Dukkak rangi	Yashil	Sariq	$428$ ‍ ta yashil, $152$ ‍ ta sariq	$2.82 : 1$ ‍
Dukkak tuzilishi	Boʻgʻimlarga boʻlinmagan	Boʻgʻimli	$882$ ‍ ta boʻgʻimlarga boʻlinmagan, $299$ ‍ ta boʻgʻimli	$2.95 : 1$ ‍
Oʻsimlik boʻyi	Uzun	Kalta (pakana)	$787$ ‍ ta uzun, $277$ ‍ ta kalta	$2.84 : 1$ ‍
Gul rangi	Binafsharang	Oq	$705$ ‍ ta binafsharang, $224$ ‍ ta oq	$3.15 : 1$ ‍
Gulining joylashuvi	Poya oʻrtasida	Poya uchida	$651$ ‍ ta poyaning oʻrtasida, $207$ ‍ ta poyaning uchida	$3.14 : 1$ ‍

“The results of Mendel's garden pea hybridizations” (Mendelning noʻxatlarni duragaylash tajribalaridan olgan natijalari) / OpenStax College, Biology (CC BY 3.0)ʼdan moslashtirib olindi.

Olingan

3 : 1

nisbat Mendelga irsiyat jumbogʻini yechishga yordam bergan hal qiluvchi javob boʻldi. Quyida Mendel aniqlagan jihatlarni batafsil koʻrib chiqamiz.

Mendelning irsiyat modeli

Mendel olingan natijalar (shuningdek, moʻjizaviy

3 : 1

nisbati)ga tayanib, gul rangi kabi individual xususiyatlarning irsiylanish modelini yaratdi.

Mendel modeliga koʻra, ota-onadan oʻtadigan, biz hozir genlar deb ataydigan “irsiy omillar” nasldagi belgilarni aniqlaydi. Har bir individ ota-onadan olingan genning ikki nusxasiga ega boʻladi, masalan, quyida koʻrsatilgan don rangini belgilovchi gen (Y geni) kabi. Agar bu nusxalar genning turli xil koʻrinishlarida – alellarda namoyon boʻladi desak, bir dominant allel boshqa bir allel – retsessiv alelni yashiradi. Don rangi boʻyicha aytsak, dominant sariq allel Y retsessiv yashil allel y ni yashiradi.

Robert Bear va boshqalar – OpenStax, CC BY 4.0ʼga tegishli “Laws of inheritance: Figure 1” (Irsiyat qonunlari: 1-rasm) nomli grafik material oʻzgartirib olindi.

Organizmdagi barcha alellar yigʻindisi genotip deb ataladi. Genotip fenotip – organizmning koʻrish mumkin boʻlgan belgilarini belgilab beradi. Agar organizm ikkita bir xil allelga ega boʻlsa (YY yoki yy), organizm ushbu gen uchun gomozigota deyiladi. Aksincha, ikki xil allelga ( Yy kabi) ega boʻlsa, u geterozigota organizm deyiladi. Koʻplab real-hayotiy vaziyatlarda fenotipga tashqi muhit omillari ham taʼsir qilishi mumkin, lekin buning Mendel ishlariga aloqasi yoʻq.

Mendel modeli: belgilarning ajralish qonuni

Hozircha hammasi zoʻr. Lekin bu modelning bir oʻzigina Mendel kuzatgan irsiyat qonuniyatlarini toʻliq tushuntirib berolmaydi. Jumladan, u

3 : 1

nisbatini ham tushuntirib berolmaydi. Shuning uchun bizga Mendelning belgilarning ajralish qonuni kerak.

Belgilarning ajralish qonuniga koʻra, har bir gameta (tuxum yoki urugʻ hujayra)ga organizmda mavjud ikkita gen nusxasidan faqat bittasi beriladi va gen nusxalarining taqsimoti tasodifiy ravishda sodir boʻladi. Tuxum hujayra va sperma urugʻlanish jarayonida qoʻshilganida ular gametalardagi allellardan tashkil topgan genotipga ega yangi organizm hosil qiladi. Bu fikrni quyidagi diagramma ifodalaydi:

Robert Bear va boshqalar – OpenStax, CC BY 4.0ʼga tegishli “Laws of inheritance: Figure 5” (Irsiyat qonunlari: 5-rasm) nomli grafik material oʻzgartirib olindi.

F_{2}

avlod uchun koʻrsatilgan toʻrt katakli jadval Pennet katakchasi deyiladi. Pennet katakchasini hosil qilish uchun ota-onaning barcha ehtimoliy gametalari katakning yuqorisidan ota uchun va yonidan ona uchun yozib chiqiladi. Bu yerda ota ham, ona ham bitta oʻsimlik boʻlgani bois oʻz-oʻzidan changlanish tasvirlangan.

Tuxum hujayra va sperma hosil qilgan kombinatsiyalar katak ichiga yoziladi. Har bir katakdagi organizm hosil boʻlish ehtimoli teng boʻlgani uchun biz genotip va fenotip nisbatini kataklardagi koʻrsatkichlarni sanash orqali aniqlashimiz mumkin.

Belgilarning ajralish qonunining muhim nuqtasi shundaki, ota-onadagi juft gen nusxalari gametalarga tasodifiy ravishda taqsimlanadi. Shunga koʻra Yy geterozigota organizm uchun Y va y gametalar teng miqdorda hosil boʻladi, tuxum hujayralarning 50% i Y allelga, qolgan 50% i y allelga ega boʻladi va xuddi shunday holat (50% Y va 50% y) spermada ham kuzatiladi.

Har bir gameta teng miqdorda boʻlgani uchun har bir urugʻlanish jarayoni (jadvaldagi kataklarga belgilangan gametalar uchrashuvi) bir xil sodir boʻlish ehtimolligiga ega. Shunga koʻra quyida berilgan jadvaldagi kataklarda toʻrtta bir xil ehtimolli hodisalar ifodalangan.

Jadvalda

1

ta katakda YY genotip,

2

ta katakda Yy genotip va

1

ta katakda yy genotip boʻlgani uchun

F_{2}

avloddagi YY , Yy va yy oʻsimliklar nisbati

1 : 2 : 1

kabi boʻlishini koʻrishimiz mumkin. YY va Yy genotipli oʻsimliklar bir xil sariq fenotip boʻlgani uchun ushbu genotipdagi nisbat fenotipda (Mendel sariq donli oʻsimlikning yashil donli oʻsimlikka nisbatida kuzatganidek)

3 : 1

kabi namoyon boʻladi.

YY va yy genotipli oʻsimlik jadvalimizda bir marta, Yy genotiplisi esa ikki marta uchraydi. Bunga sabab har xil gametalarning qoʻshilib, bir xil genotip Yy hosil qilishidir: Y tuxum hujayra va y spermaning qoʻshilishi yoki Y sperma va y tuxum hujayraning qoʻshilishi. Ikkala urugʻlanish ham oʻxshash va ushbu hodisalarning amalga oshish ehtimoli YY va yy larniki bilan bir xildir.

Tahliliy chatishtirish

Mendel dominant fenotipli organizm (masalan, sariq donli noʻxat) geterozigota (Yy) yoki gomozigota (YY) ekanini aniqlash usulini ham yaratdi. Bu usul tahliliy chatishtirish deb atalib, undan oʻsimlik va hayvon koʻpaytiruvchilari haligacha foydalanishadi.

Tahliliy chatishtirishda dominant fenotipli organizm gomozigota retsessiv (yashil donli) organizm bilan chatishtiriladi.

Manba: “Laws of inheritance: Figure 4” (Irsiyat qonunlari: 4-rasm) / Robert Bear va boshqalar – OpenStax, CC BY 4.0

Agar dominant fenotipli organizm gomozigota boʻlsa,

F_{1}

dagi barcha avlod dominant fenotipli geterozigota boʻladi. Agar dominant fenotipli organizm geterozigota boʻlsa,

F_{1}

dagi avlodning yarmi geterozigota (dominant fenotipli) va yarmi retsessiv gomozigota (retsessiv fenotipli) boʻladi.

Ushbu ikkinchi holatda biz olgan

1 : 1

nisbat Mendel belgilarning ajralish qonunining yana bir tasdigʻidir.

Bu Mendelning irsiyat boʻyicha toʻliq modelimi?

Unchalik emas! Biz Mendel modelini faqat bir xil genlarning irsiylanishi misolida koʻrib chiqdik. Biroq Mendelning toʻliq modelida (gul rangi va don shakli kabi) turli belgi-xususiyatli genlarning bir-biriga oʻzaro taʼsiri ham koʻrib chiqilgan. Siz bu haqida belgilarning bir-biridan mustaqil holda irsiylanishi maqolasida bilib olishingiz mumkin.

Menga bir narsa juda qiziq tuyuldi: Mendel oʻzining irsiyat modelini shunchaki noʻxat oʻsimligida olib borgan kuzatuvlariga tayangan holda yaratdi. Bu uning telba va yoki super-geniy ekanidan emas, balki ziyrak, sabrli va qiziquvchanligidandir. Shu bilan birga, u natijalar haqida matematik jihatdan xulosa chiqardi (masalan,

3 : 1

nisbat). Bular buyuk olimning shunday fazilatlaridan baʼzilari, bularni har kim oʻzida rivojlantira oladi!

Mavzu boʻyicha bilimingizni tekshiring

Tasavvur qiling, siz toza liniyali, qora yungli erkak quyon bilan sargʻish-jigarrang yungli urgʻochi quyonni chatishtirdingiz. Natijada barcha $F_{1}$ ‍ quyonchalari jigarrang yungli boʻldi.

Qaysi belgi dominant va qaysi belgi retsessiv?

(Tanlov A)
Qora yung dominant, sargʻish-jigarrang yung esa retsessiv
(Tanlov B)
Sargʻish-jigarrang yung dominant, qora yung esa retsessiv
(Tanlov D)
Sargʻish-jigarrang va qora yungning ikkalasi ham dominant
(Tanlov E)
Sargʻish-jigarrang yung ham, qora yung ham dominant emas

Toza liniyali, bir belgining turli koʻrinishlariga ega organizmlar chatishtirilganda, farzandlar belgining faqat bir koʻrinishini namoyon qiladi, boshqa bir koʻrinishi esa namoyon boʻlmaydi.

Chatishtirish natijasida farzandlarda koʻringan belgi dominant belgi, yashiringani esa retsessiv belgi deb ataladi.

Bu misolda sargʻish-jigarrang yung dominant belgi, chunki u chatishtirilgan naslda namoyon boʻldi. Qora yung esa retsessiv belgi, chunki u chatishtirilgan naslda yashiringan hisoblanadi.

Sargʻish-jigarrang yung dominant, qora yung esa retsessiv.

Qaysi izohda genotip va fenotip oʻrtasidagi bogʻliqlik eng toʻgʻri ifodalangan?
Bitta javobni tanlang:
(Tanlov A)
Genotip har doim fenotipni mutlaq belgilab beradi
(Tanlov B)
Fenotip har doim genotipni mutlaq belgilab beradi
(Tanlov D)
Genotip fenotipni belgilaydi, ammo tashqi muhit omillari ham oʻz taʼsirini koʻrsatadi
(Tanlov E)
Fenotip genotipni belgilaydi, ammo tashqi muhit omillari ham oʻz taʼsirini koʻrsatadi
Genotip – organizmdagi barcha allellar yigʻindisi boʻlib, u fenotipni, organizmning tashqi koʻrinishi yoki belgi-xususiyatlarini belgilab beradi. Biroq tashqi muhit omillari ham genotipning qanday qilib fenotipda namoyon boʻlishiga oʻz taʼsirini koʻrsatadi, shuning uchun ham organizm fenotipi odatda genotip va tashqi muhitning birgalikdagi mahsulidir.
Genotip fenotipni belgilaydi, ammo tashqi muhit omillari ham oʻz taʼsirini koʻrsatadi.

Mavzuga oid manbalar:

Ushbu maqola quyidagi maqolalarning oʻzgartirilgan hosilasidir:

“Mendel's experiments in Principles of Biology” (Biologiya tamoyillarida “Mendel tajribalari”) / Robert Bear, Davron Rintoul, Bruce Snyder, Martha Smith-Caldas, Christopher Herren va Eva Horne – OpenStax, CC BY 4.0. Asl maqolani quyidagi manzildan bepul yuklab oling: http://cnx.org/contents/db89c8f8-a27c-4685-ad2a-19d11a2a7e2e@24.18.
“Laws of inheritance” in Principles of Biology (Biologiya tamoyilarida “Irsiyat qonunlari”) / Robert Bear, Davron Rintoul, Bruce Snyder, Martha Smith-Caldas, Christopher Herren va Eva Horne – OpenStax, CC BY 4.0. Asl maqolani maqolani quyidagi manzildan bepul yuklab oling: http://cnx.org/contents/db89c8f8-a27c-4685-ad2a-19d11a2a7e2e@24.18.
“Mendel’s experiments and the laws of probability” (Mendel tajribalari va ehtimollik qonunlari) / OpenStax College, Biology (CC BY 3.0). Asl maqolani quyidagi manzildan bepul yuklab oling: http://cnx.org/contents/185cbf87-c72e-48f5-b51e-f14f21b5eabd@9.85.

Ushbu maqola CC BY-NC-SA 4.0 litsenziyasiga ega.

Qoʻshimcha maʼlumotlar:

Ding, Z. (2009). Eye color. In Stanford at the Tech: Understanding genetics. Retrieved from http://genetics.thetech.org/ask/ask316.

Miko, I. (2008). Gregor Mendel and the principles of inheritance. Nature Education, 11(1):134. Retrieved from http://www.nature.com/scitable/topicpage/gregor-mendel-and-the-principles-of-inheritance-593.

Monohybrid cross. (2015, September 18). Retrieved November 14, 2015 from Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Monohybrid_cross.

Phenotype. (2015, October 17). Retrieved November 14, 2015 from Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Phenotype.

Punnet. (2015, August 9). Retrieved November 18, 2015 from Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Punnet

Pennet square. (2015, November 8). Retrieved November 14, 2015 from Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Pennet_square.

Purves, W. K., Sadava, D. E., Orians, G. H., and Heller, H.C. (2004). Genetics: Mendel and beyond. In Life: The science of biology (7th ed., pp. 187-212). Sunderland, MA: Sinauer Associates.

Raven, P. H., Johnson, G. B., Mason, K. A., Losos, J. B., and Singer, S. R. (2014). Patterns of inheritance. In Biology (10th ed., AP ed., pp. 221-238). New York, NY: McGraw-Hill.

Reece, J. B., Urry, L. A., Cain, M. L., Wasserman, S. A., Minorsky, P. V., and Jackson, R. B. (2011). Mendel and the gene idea. In Campbell biology (10th ed., pp. 267-291). San Francisco, CA: Pearson.

Starr, B. (2006, December 20). Eye color [answer]. In Stanford at the Tech: Understanding genetics. Retrieved from http://genetics.thetech.org/ask/ask203

Strehlow, A. T. (2005, March 9). Other traits [answer]. In Stanford at the Tech: Understanding genetics. Retrieved from http://genetics.thetech.org/ask/ask98.

White, D. and Rabago-Smith, M. (2011). Genotype-phenotype associations and human eye color. Journal of Human Genetics, 56, 5-7. http://dx.doi.org/10.1038/jhg.2010.126.

Muhokamaga qoʻshilmoqchimisiz?

Kirish

Saralash:

Hozircha izohlar yoʻq.

Ingliz tilini tushunasizmi? Khan Academyʼning inglizcha saytida boʻlayotgan muhokamalarni koʻrish uchun shu yerga bosing.

Biologiya

Course: Biologiya > Unit 13

Asosiy tushunchalar:

Kirish

Mendel modeli: hammasi 3:1‍ nisbatda boshlandi

Mendelning irsiyat modeli

Mendel modeli: belgilarning ajralish qonuni

Tahliliy chatishtirish

Bu Mendelning irsiyat boʻyicha toʻliq modelimi?

Mavzu boʻyicha bilimingizni tekshiring

Muhokamaga qoʻshilmoqchimisiz?

Mendel modeli: hammasi $3 : 1$ ‍ nisbatda boshlandi