Mendelova kontrolirana križanja
Mendel je radio kontrolirana križanja i pratio što se događa s pojedinom karakteristikom graška kroz nekoliko generacija; grašak ima 7 varijeteta kod kojih se svaka karakteristika javlja sa dva morfološka oblika (npr. ljubičasti cvijet i bijeli cvijet, slika 2.6.). Prije nego je započeo s kontroliranim križanjima Mendel je utvrdio da su roditelji kontroliranog križanja čiste linije što znači da se neko svojstvo (npr. ljubičasta boja cvijeta) nasljeđuje nepromijenjeno kroz više generacija samooprašivanja.
Slika 2.8. Monohibridno križanje (crtež Renata Horvat).
Slika 2.6. Križanje čistih linija graška ljubičastog i bijelog cvijeta te samooplodnja F1 generacije (crtež Renata Horvat).
P (Parentalna ili roditeljska generacija) Ljubičasti cvijet (samooprašivanje)
F1 (1. Filijalna ili sinovljeva generacija) Ljubičasti cvijet (samooprašivanje)
F2 (2. Filijalna generacija) Ljubičasti cvijet
Mendel je smatrao da je svako svojstvo graška pod kontrolom dva stanična elementa koje je još nazivao i nasljedni faktori ili jedinice nasljeđivanja. Mendelovi nasljedni faktori ili jedinice nasljeđivanja su geni.
Gen kontrolira jedno ili više svojstava organizma. Gen čine dva alternativna oblika koje nazivamo alelima od kojih se svaki alel nalazi na određenom mjestu tzv. lokusu homolognog para kromosoma (slika 2.7.).
Važno!
Organizam za svaku osobinu nasljeđuje dva alela, po jedan od svakog roditelja, što znači da je svaki genski lokus u diploidnom organizmu zastupljen dvostruko. Homozigotni lokus ima identični par alela (npr. AA ili aa), heterozigotni lokus ima dva različita alela (npr. Aa) od kojih je jedan alel dominantan (vidljiv je), a drugi recesivan (nema vidljivi učinak).
Par alela za svaku osobinu segregira (razdvaja se) tijekom mejoze; homozigot stvara uvijek samo jednu vrstu gameta jer nosi identične alele za neko svojstvo; heterozigot stvara dvije vrste gameta s jednakom učestalošću (1:1).
Samooprašivanje F1 generacija nazivamo još i monohibridno križanje. To je križanje dva heterozigota za jedan par alela. Fenotipski omjer monohibridnog križanja je 3 (dominantni fenotip) : 1 (recesivni fenotip) (slika 2.8.).
Slika 2.7. Lokus gena za boju cvijeta nosi dva različita alela: alel za ljubičastu boju cvijeta na jednom homolognom kromosomu (majčin kromosom) i alel za bijelu boju cvijeta na drugom homolognom kromosomu (očev kromosom) (crtež Renata Horvat).
Važno!
FENOTIP je skup uočljivih svojstava (morfološka karakteristika ili funkcija) pojedinoga organizma koji nastaje interakcijom genotipa i okoliša.
MENDELOV I ZAKON ili ZAKON SEGREGACIJE
Par alela jednoga gena razdvaja se ili segregira u anafazi I ili anafazi II mejoze. Zakon segregacije proizašao je iz rezultata monohibridnog križanja analizom F2 generacije potomaka. Fizička osnova segregacije je razdvajanje homolognih kromosoma u anafazi I ili sestrinskih kromatida u anafazi II mejoze.
Mendel je svoje rezultate prezentirao u okviru društva “Natural History Society of Brünn” pod naslovom “Experiments in Plant Hybridization” (Eksperimenti hibridizacije biljaka) u veljači i ožujku 1865. godine. Članak od 48 stranica napisan na njemačkom jeziku objavljen je u “Proceedings of the Society” (Izvještaji Društva) 1866. godine. Nažalost Mendel je nakon predavanja i objavljivanja rada doživio potpuni neuspjeh zbog nerazumijevanja znanstvene zajednice. Tek nakon 35 godina (šest godina nakon Mendelove smrti, 1900.) ponavljanjem Mendelovih eksperimenata na drugim vrstama i stjecanjem novih znanja u citologiji započinje razvitak nove grane biologije – genetike.
Test-križanje
Slika 2.9. Test križanje (crtež Renata Horvat).
Mendel je zaslužan i za otkriće test-križanja kojim je moguće otkriti genotip jedinke dominantnog fenotipa. To je križanje jedinke dominantnoga fenotipa s recesivnim homozigotom za isti fenotip kako bi se odredio njegov genotip na temelju učestalosti fenotipova potomaka.
Ako je jedinka dominantnog fenotipa homozigot tada će svi potomci test-križanja biti istog (dominantnog) fenotipa; ako je jedinka dominantnog fenotipa heterozigot tada će test-križanje dati dvije fenotipske klase potomaka (dominantne i recesivne) u omjeru 1:1 (slika 2.9.). Razlog je taj što heterozigot mejozom stvara dvije vrste gameta s jednakom učestalošću: 1/2 A i 1/2 a.
U genetici je važno i povratno križanje, što je križanje s jednim od roditelja kod biljaka ili križanje s jedinkom koja je genotipski identična jednom roditelju.