KRZYŻE MONOHYBRYDOWE: Z CZEGO SKŁADAJĄ SIĘ I PRZYKŁADY - BIOLOGIA - 2026

Krzyż monohybrid w genetyce, odnosi się do skrzyżowania dwóch osób, które różnią się w jednym znaku lub cechy. Mówiąc dokładniej, osoby posiadają dwie odmiany lub „allele” badanej cechy.

Prawa, które przewidują proporcje tego krzyża, zostały ogłoszone przez austriackiego przyrodnika i mnicha, Gregora Mendla, znanego również jako ojciec genetyki.

Źródło: Alejandro Porto, za pośrednictwem Wikimedia Commons

Wyniki pierwszego pokolenia krzyżówki monohybrydowej dostarczają informacji niezbędnych do wnioskowania o genotypie organizmów rodzicielskich.

Perspektywa historyczna

Reguły dziedziczenia ustalił Gregor Mendel dzięki swoim znanym eksperymentom z wykorzystaniem grochu (Pisum sativum) jako organizmu modelowego. Mendel przeprowadzał swoje eksperymenty między 1858 a 1866 rokiem, ale zostały one ponownie odkryte po latach.

Przed Mendlem

Przed Mendlem ówcześni naukowcy sądzili, że cząstki (teraz wiemy, że są genami) dziedziczności zachowywały się jak ciecze, a zatem miały właściwość mieszania się. Na przykład, jeśli weźmiemy kieliszek czerwonego wina i zmieszamy go z białym winem, otrzymamy wino różowe.

Gdybyśmy jednak chcieli odzyskać kolory rodzicielskie (czerwony i biały), nie mogliśmy. Jedną z nieodłącznych konsekwencji tego modelu jest utrata zmienności.

Po Mendelu

Ten błędny pogląd na dziedziczność został odrzucony po odkryciu dzieł Mendla, podzielonych na dwa lub trzy prawa. Pierwsze prawo lub prawo segregacji opiera się na krzyżach monohybrydowych.

W eksperymentach z groszkiem Mendel wykonał serię krzyżówek monohybrydowych, uwzględniając między innymi siedem różnych cech: kolor nasion, fakturę strąka, wielkość łodygi, położenie kwiatów.

Proporcje uzyskane w tych krzyżówkach skłoniły Mendla do postawienia następującej hipotezy: w organizmach istnieje kilka „czynników” (obecnie geny), które kontrolują pojawianie się pewnych cech. Ciało jest w stanie dyskretnie przekazywać ten pierwiastek z pokolenia na pokolenie.

Przykłady

W poniższych przykładach użyjemy typowej nomenklatury genetyki, w której dominujące allele są reprezentowane przez wielkie litery, a recesywne przez małe litery.

Allel jest alternatywnym wariantem genu. Znajdują się one w ustalonych pozycjach na chromosomach, zwanych loci.

Tak więc organizm z dwoma allelami oznaczonymi wielkimi literami jest homozygotą dominującą (na przykład AA), podczas gdy dwie małe litery oznaczają homozygotę recesywną. W przeciwieństwie do heterozygoty jest reprezentowana przez wielką literę, po której następuje mała litera: Aa.

U heterozygot cecha, którą widzimy (fenotyp) odpowiada dominującemu genowi. Istnieją jednak pewne zjawiska, które nie podlegają tej zasadzie, znane jako kodominacja i niepełna dominacja.

Rośliny o kwiatach biało-fioletowych: pierwsze pokolenie potomne

Krzyż monohybrydowy zaczyna się od rozmnażania się osobników różniących się jedną cechą. Jeśli są to warzywa, może nastąpić poprzez samozapłodnienie.

Innymi słowy, krzyżowanie obejmuje organizmy, które mają dwie alternatywne formy cechy (na przykład czerwony kontra biały, wysoki lub niski). Osobom uczestniczącym w pierwszym skrzyżowaniu przypisuje się imię „rodzicielskie”.

W naszym hipotetycznym przykładzie użyjemy dwóch roślin różniących się kolorem płatków. Genotyp PP (dominujący homozygotyczny) przekłada się na fenotyp purpurowy, podczas gdy pp (homozygotyczny recesywny) reprezentuje fenotyp białego kwiatu.

Rodzic z genotypem PP będzie wytwarzał gamety P. Podobnie, gamety osobnika pp będą wytwarzać gamety p.

Samo skrzyżowanie wiąże się z połączeniem tych dwóch gamet, których jedyną możliwością potomstwa będzie genotyp Pp. Dlatego fenotypem potomstwa będą fioletowe kwiaty.

Potomstwo pierwszego krzyża znane jest jako pierwsze pokolenie synowskie. W tym przypadku pierwsze pokolenie potomne składa się wyłącznie z organizmów heterozygotycznych o fioletowych kwiatach.

Wyniki są zwykle przedstawiane graficznie za pomocą specjalnego diagramu zwanego kwadratem Punnetta, na którym obserwuje się każdą możliwą kombinację alleli.

Rośliny o kwiatach biało-fioletowych: synowskie drugiego pokolenia

Potomkowie wytwarzają dwa rodzaje gamet: P i p. Dlatego zygota może zostać utworzona zgodnie z następującymi zdarzeniami: Że plemnik P spotyka się z jajkiem P. Zygota będzie dominować homozygotycznie PP, a fenotypem będą fioletowe kwiaty.

Innym możliwym scenariuszem jest to, że plemnik P. spotyka się z jajkiem P. Wynik tego skrzyżowania byłby taki sam, gdyby plemnik P. napotkał zalążek P. W obu przypadkach uzyskanym genotypem jest heterozygota Pp z fenotypem fioletowego kwiatu.

Wreszcie jest możliwe, że plemniki p napotykają komórkę jajową p. Ta ostatnia możliwość dotyczy homozygotycznej recesywnej zygoty pp i będzie wykazywać fenotyp białego kwiatu.

Oznacza to, że w skrzyżowaniu dwóch heterozygotycznych kwiatów trzy z czterech możliwych opisanych zdarzeń obejmują co najmniej jedną kopię dominującego allelu. Dlatego przy każdym zapłodnieniu istnieje prawdopodobieństwo 3 do 4, że potomstwo zdobędzie allel P. A ponieważ jest on dominujący, kwiaty będą fioletowe.

W przeciwieństwie do tego, w procesach zapłodnienia istnieje 1 do 4 szans, że zygota odziedziczy dwa allele p, które wytwarzają białe kwiaty.

Użyteczność w genetyce

Krzyżówki monohybrydowe są często używane do ustalenia relacji dominacji między dwoma allelami interesującego genu.

Na przykład, jeśli biolog chce zbadać związek dominacji między dwoma allelami kodującymi czarne lub białe futro w stadzie królików, prawdopodobnie użyje krzyżówki monohybrydowej jako narzędzia.

Metodologia obejmuje krzyżowanie między rodzicami, gdzie każdy osobnik jest homozygotyczny pod względem każdej badanej cechy - na przykład królika AA i innego aa.

Jeżeli potomstwo uzyskane w tym krzyżu jest jednorodne i wyraża tylko jeden charakter, to można wywnioskować, że cecha ta jest dominująca. Jeśli krzyżowanie będzie kontynuowane, osobniki drugiego pokolenia pojawią się w proporcjach 3: 1, czyli 3 osobniki wykazujące dominację vs. 1 z cechą recesywną.

Ten stosunek fenotypowy 3: 1 jest znany jako „mendlowski” na cześć jego odkrywcy.

Bibliografia

1. Elston, RC, Olson, JM i Palmer, L. (2002). Genetyka biostatystyczna i epidemiologia genetyczna. John Wiley & Sons.
2. Hedrick, P. (2005). Genetyka populacji. Trzecia edycja. Jones and Bartlett Publishers.
3. Czarnogóra, R. (2001). Biologia ewolucyjna człowieka. Narodowy Uniwersytet w Kordobie.
4. Subirana, JC (1983). Dydaktyka genetyki. Wydania Universitat Barcelona.
5. Thomas, A. (2015). Wprowadzenie do genetyki. Druga edycja. Garland Science, Taylor & Francis Group.