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

Егер веб фильтрлерін қолдансаң, *.kastatic.org мен *.kasandbox.org домендері бұғатталмағанын тексер.

Негізгі бет

Тәуелсіз тұқым қуалау заңы

Мендельдің тәуелсіз тұқым қуалау заңы. Дигибридті будандар. 4 x 4 Пеннет торлары.

Кіріспе

Белгілердің ажырау заңы белгілі бір генмен байланысты белгінің қалай тұқым қуалайтынын болжауға мүмкіндік береді. Алайда, кейбір жағдайларда бізді екі әртүрлі генге байланысты екі бөлек белгінің қалай тұқым қуалайтындығы қызықтыруы мүмкін. Сонымен біз мұны қайдан білеміз?
Нақты болжам жасау үшін алдымен осы гендер дербес тұқым қуалайды ма деген сұраққа жауап беруіміз керек. Яғни, біз гаметалар бойынша сұрыпталған кезде олардың бір-бірін "елемейтінін" немесе "біріктіріліп" біртұтас бірлік ретінде тұқым қуалайтынын білуіміз керек.
Грегор Мендель бұл сұраққа қызығушылық танытқан кезде, белгілердің тәуелсіз тұқым қуалау заңы бойынша әр түрлі гендер бір-біріне тәуелсіз тұқым қуалайтындығын анықтады. Осы мақалада біз белгілердің тәуелсіз тұқымқуалау заңы және болжамдар жасау үшін осы заңды қалай қолдануға болатындығы туралы білеміз. Заңның қандай жағдайларда дұрыс (немесе бұрыс!) болатынын қарастырамыз.
Ескерту: Егер сіз жеке гендердің қалай тұқым қуалайтынымен таныс болмасаңыз, мақаланы оқымас бұрын белгілердің ажырау заңы мақаласын оқыңыз не тұқымқуалаушылыққа кіріспе бейнесін қараңыз.

Белгілердің тәуелсіз тұқымқуалау заңы

Мендельдің белгілердің тәуелсіз тұқымқуалау заңы бойынша екі (немесе одан да көп) түрлі геннің аллельдері гаметаларға бір-бірінен тәуелсіз таралады. Басқаша айтқанда, гаметаның бір геннің аллелі басқа генінің аллеліне әсер етпейді.

Мысалы: бұршақ тұқымының түсі мен пішінін анықтайтын гендер

Белгілердің тәуелсіз тұқымқуалау заңының нақты мысалын қарастырыйық. Екі гомозиготалы бұршақ өсімдігі будандастырылды делік: бірі сары, тегіс тұқымды (YYRR), ал екіншісі жасыл, кедір-бұдыр (yyrr). Ата-аналардың екеуі де гомозиготалы болғандықтан, белгілердің ажырау заңына сәйкес жасыл кедір-бұдыр өсімдіктің барлық гаметалары ry, ал сары тегіс RY болады. Нәтижесінде F1 ұрпағының генотипі RrYy болып шығады.
Тұқым түсінің сарғыштығын анықтайтын аллель жасыл түсті анықтайтын аллельге қарағанда, ал тегіс тұқым пішіні кедір-бұдырға қарағанда доминантты екенін көреміз. Бұл бас және кіші әріптермен белгіленген. Яғни F1 барлық өсімдіктері сары және тегіс пішінді. Олар екі ген бойынша гетерозиготалы болғандықтан, F1 өсімдіктер дигибридтер (di- = екі, -hybrid = гетерозиготалы) деп аталады.
Екі дигибрид (немесе өзін-өзі ұрықтандыратын бір дигибрид) өсімдігінің будандастырылуы дигибридті будандастыру деп аталады. Будандастырудан кейін, Мендель келесі ұрпақтағы бұршақ тұқымдарының төрт түрін анықтады: сары әрі тегіс, сары әрі кедір-бұдыр, жасыл әрі тегіс, және жасыл әрі кедір-бұдыр. Бұл фенотип категориялары (сыртқа көрінетін белгілер бойынша анықталған категориялары) 9:3:3:1 қатынасында пайда болды.
Сурет: "Laws of inheritance: Figure 2," by OpenStax College, Biology, CC BY 4.0 алынған.
Бұл қатынастың Мендельдің белгілердің тәуелсіз тұқымқуалау заңының ашылуында маңызы зор болды. F1 ұрпағы бірдей ықтималдықпен төрт түрлі гаметаны (сперматозоидтар мен жұмыртқа), YR, Yr, yR және yr, шығаруы нәтижесінде біз күткен 9:3:3:1 қатынасы пайда болды. Басқаша айтқанда, әрбір гамета Y немесе y аллелін және R немесе r аллелін кездейсоқ түрде қабылдайды (нәтижесінде төрт бірдей ықтимал комбинация пайда болады).
Біз төрт түрлі гамета және 9:3:3:1 қатынасы арасындағы байланысты Пеннет торы арқылы оңай көрсете аламыз. Алдымен әр осьтің бойына түзілу ықтималдығы бірдей 4 түрлі гаметаларды жазып, ұяшықтар қалыптастырамыз. Содан кейін гаметаларды біріктіру арқылы әр ұрықтану жағдайын сәйкес ұяшыққа түсіреміз. Гаметалар арасында пайда болу ықтималдығы бірдей 16 ұрықтандыру оқиғалары 16 ұяшықта көрсетіледі. Мендель тапқандай, пайда болатын ұрпақтың генотиптері 9:3:3:1 фенотипінің қатынасына сәйкес келеді.

Тәуелсіз тұқымқуалау және гендер тіркесі

Жоғарыдағы бөлімде біз Мендельдің тәуелсіз тұқымқуалаушылық заңын және осы заңның 9:3:3:1 арақатынасына қалай әкелетінін қысқаша қарастырдық. Бірақ бұнын басқа нұсқалары болуы мүмкін бе? Егер екі ген белгілердің тәуелсіз тұқым қуалау заңына бағынбаса, не болар еді?
Елестетіп көрейік: тұқым пішіні мен түсін білдіретін гендер үнемі жұптасып тұқым қуалауы мүмкін. Нәтижесінде, сары мен тегіс және жасыл мен кедір-бұдыр белгілерін анықтайтын аллельдер әрдайым бірге қалар еді.
Мұның қалай болатынын көру үшін, төмендегі диаграммаға назар аударыңыз. Түс пен пішінді анықтайтын гендер аллельдерінің айналасындағы ұяшықтар олардың бір-бірімен байланысқанын және бір-бірінен бөлінбейтінін көрсетеді. Гендердің бұндай байланысы хромосомада екі ген бір-біріне өте жақын орналасқан кезде болуы мүмкін (мақала соңында бұл жайлы көбірек сөз қозғаймыз).
Түс пен пішінді анықтайтын аллельдер гаметаларға бөлек таратылуының орнына, F1 дигибридті өсімдігі әр гаметаға “бір тұтас бірлікті” беретін еді: YR әлде yr аллель жұбын.
Бұл жағдайда біз Пеннет торын өздігінен ұрықтану нәтижесін болжау үшін де қолдана аламыз. Егер тұқым пішіні мен түсі бірге немесе толықтай тіркескен күйде тұқым қуалайтын болса, тек екі түрлі сары/тегіс және жасыл/кедір-бұдыр ұрпақ 3:1 қатынасында түзіледі. Мендельдің белгілердің тәуелсіз тұқым қуалау заңына сәйкес нәтижелері (жоғарыда 9:3:3:1) сәл өзгеше болды, сондықтан Мендель гендер дербес бөлініп таратылды деген қорытындыға келді.

Белгілердің тәуелсіз тұқымқуалау себебі

Тәуелсіз тұқымқуалаушылық неліктен пайда болатындығын түсіну үшін біз жарты ғасырға озып, гендердің хромосомада орналасатынын білуіміз керек. Нақтырақ айтсақ, денеде геннің екі көшірмесі (Y және y аллельдері) әр гомологты жұп хромосомаларының бірдей жерінде орналасады. Гомологты хромосомалар бір-біріне ұқсағанымен, олар бірдей емес. Жұптың әрқайсысын ағза ата-анасынан алады: бірін анадан, екіншіден әкеден делік.
Белгілердің тәуелсіз тұқым қуалау заңының физикалық негізі гаметалар түзілуінің I мейозына жатады. Бұл процесте бөлінуге дайындалу үшін гомологты хромосомалар жасуша орталығында кездейсоқ орындарында жұптасады. Әрбір хромосома жұбының орналасуы кездейсоқ болғандықтан, гаметалар «әкеден» және «анадан» алған әр түрлі гомологты хромосомалар комбинациясына ие.
Бұны түсіну үшін I метафазаны көрсететін төмендегі диаграммада хромосоманың бірінші орналасу тәртібін (жоғарыда) екінші орналасу тәртібімен (төменде) салыстырыңыз. Бірінші жағдайда қызыл «ана» хромосомалары бірге болады, ал екінші жағдайда олар бөлініп, көк «әке» хромосомаларымен араласады. Бұршақ өсімдігі жағдайындағыдай, егер мейоз бірнеше рет қайталанса, біз хромосомалардың жоғарыда аталған екі орналасу тәртібін, және осылайша RY, Ry, rY және ry гаметалар кластарын, бірдей ықтималдықпен ала аламыз.
"The laws of inheritance: Figure 5," by OpenStax College, Concepts of Biology, CC BY 4.0 суретінің өзгертілген нұсқасы
Әр түрлі хромосомалардағы гендер (мысалы, Y және R гендері) тәуелсіз тұқым қуалайды. Шын өмірде тұқым пішіні мен түсін анықтайтын гендер бұршақ геномының 1 және 7 хромосомаларында орналасқан1. Бір хромосомада бірақ бір-бірінен алыс орналасқан гендер де кроссенговер нәтижесінде, яғни мейоздың алғашқы сатысындағы гомологты хромосома бөліктерімен алмасуы кезінде, тәуелсіз тұқым қуалайды.
Алайда, тәуелсіз тұқым қуаламайтын гендер жұбы бар. Егер гендер хромосомада бір-біріне жақын орналасса, сол хромосомадағы аллельдер тәуелсіз түрде емес, біріктірілген күйінде тұқым қуалау ықтималдығы жоғары. Мұндай гендер тәуелсіз тұқым қуалаушылық заңына бағынбайды және тіркескен деп аталады. Біз генетикалық тіркесу туралы толығырақ кейінірек басқа мақалалар мен бейнелерде білетін боламыз.

Тақырып бойынша біліміңді тексер

  1. Айталық, сіз асыл тұқымды қара, бұйра жүнді итті асыл тұқымды басқа сары, түзу жүнді итпен шағылыстырдыңыз. F1 кезінде барлық күшіктер қара және түзу шашты болды. Келесіде сіз F1 ұрпағын бір-бірімен шғылыстыру арқылы F2 ұрпағын аласыз.
Егер жүннің түсі мен түрін тәуелсіз тұқым қуалайтын екі ген анықтаса, F2 ішінде сары, түзу шашты күшіктердің үлесі қандай болмақ?
Дұрыс жауапты таңдаңыз: