3 principes importants d'héritage: formulés par Mendel

Les trois principes importants de l'héritage formulés par Mendel sont: (a) le principe de domination, (b) le principe de ségrégation ou la pureté des gamètes et (c) le principe d'assortiment indépendant:

(A) Principe (loi) de domination:

Sur deux facteurs allélomorphes opposés, un seul s'exprime chez un individu. Le facteur qui s’exprime s’appelle dominant, alors que l’autre qui n’a pas montré son effet est qualifié de récessif. Lorsque des plantes de pois de grande taille homozygotes (de race vraie) sont croisées avec des plantes naines homozygotes (Fig. 5.7), les plantes apparues dans la première génération filiale sont grandes, bien qu'elles aient reçu un facteur de la plante naine. Cependant, ce caractère caché récessif est réapparu, inchangé dans la deuxième génération filiale.

Cette découverte de Mendel a désapprouvé la théorie de la fusion des héritages et a confirmé l’opinion sur l’héritage particulier des caractères. Le botaniste danois Johanssen a introduit le terme gène pour le facteur de Mendel en 1909.

Les conclusions suivantes peuvent être tirées de la loi de domination:

(i) Les caractères sont contrôlés par des unités discrètes appelées facteurs.

(ii) Les facteurs apparaissent par paires.

(iii) Dans un couple de facteurs dissemblables, l'un des membres du groupe domine (dominant), l'autre ne s'affiche pas (récessif).

Explication du concept de domination:

Un gène est responsable de l'apparition d'un trait spécifique. Dans les organismes diploïdes, un gène est représenté par une paire d'allèles. Lorsque ces deux allèles ne sont pas identiques, l'un des allèles est différent avec des informations modifiées. L'allèle normal formera une enzyme normale. L'allèle modifié ou modifié peut former trois types d'enzymes, à savoir:

(i) enzyme normale.

(ii) Enzyme non fonctionnelle.

(iii) Aucune enzyme du tout.

Enzyme est toujours nécessaire pour la formation du substrat dit «S».

Dans le cas (i), l'allèle modifié est presque similaire à l'allèle normal et forme le même enzyme et produit le même trait phénotypique, c'est-à-dire qu'il conduit à la formation du substrat 'S'. Mais dans les cas (ii) et (iii), où l'allèle forme une enzyme non fonctionnelle ou aucune enzyme, le trait phénotypique dépendra du fonctionnement de l'allèle non modifié. L'allèle fonctionnel ou non modifié formera le trait phénotypique normal d'origine (dû à l'allèle dominant) et l'allèle modifié sera appelé allèle récessif.

Importance du droit de domination:

Le phénomène de dominance a une importance pratique, car les caractères récessifs nuisibles restent cachés par les caractères dominants normaux chez les hybrides. Chez l'homme, l'idiotie, le diabète et l'hémophilie sont des caractères récessifs.

Tableau 5.7. Dominance dans sept paires de traits de pois de jardin.

B) Principe (loi) de la ségrégation (pureté des gamètes):

La loi sur la ségrégation stipule que, lorsque deux facteurs contrastants ou allélomorphes ou gènes sont réunis dans un hybride (hétérozygote), ces facteurs ne se mélangent pas ou ne se mélangent pas, ils s'associent simplement et restent ensemble et se séparent au moment de la formation de gamètes . Pour comprendre l'idée de loi de ségrégation, on prend un croisement monohybride.

Par exemple, un croisement monohybride entre un plant de pois portant des fleurs axiales (AA) et un plant de pois portant des fleurs terminales (aa). Si deux variétés pures sont croisées ensemble, dans la première génération filiale (F ₁ ), un hétérozygote ou un hybride est produit avec le génotype Aa. Les plantes apparaissent avec des fleurs axiales. Dans la génération F ₂, les deux variétés apparaissent dans un rapport de 3: 1, soit trois plantes à fleurs axiales et une plante à fleurs terminales (figure 5.9).

Dans l'hybride (F ₁ ), deux types de gamètes mâles et femelles sont formés en quantité égale. Au moment de la séparation, ces facteurs sont unis au hasard deux à deux au moment de la fécondation et transférés à la progéniture. Dans les formes homozygotes pures, les deux facteurs étant semblables, un seul type de gamètes est formé. C’est pourquoi la loi de la ségrégation peut également être définie comme des paires d’allèles séparées ou séparées lors de la formation des gamètes et que l’état des paires est rétabli.

Tableau 5.8. Différences entre les allèles facteurs / traits dominants et récessifs.

par fusion aléatoire de gamètes au cours de la fécondation. Un croisement monohybride entre formes lisses et ridées de semences est symbolisé à la Fig. 5.9. Le diagramme visuel s'appelle Punnet square = (Checker board), utilisé pour la première fois par le généticien anglais RC Punnet.

Ratio mendélien 1: 2: 1 expliqué par la probabilité:

Les problèmes les plus simples en génétique sont exactement les mêmes que ceux du calcul des résultats escomptés du lancement de deux pièces ou du lancement de deux dés et du décompte, impair et pair. Rien de nouveau n'est ajouté sauf que nous utilisons des gamètes au lieu de sous ou de dés et nous obtenons des zygotes au lieu de combinaisons de sous ou de dés.

Selon l'hypothèse mendélienne, les gamètes sont combinés par les règles du hasard avec certaines probabilités fixes. L'expérience commune montre que plus le nombre d'essais est grand, plus les résultats sont uniformes.

Si une demi-douzaine de pièces sont lancées, il n’est pas particulièrement improbable de toutes les faire remonter la tête, mais si un grand nombre de pièces est lancé, il est presque certain que les têtes et les queues seront retrouvées dans des proportions approximativement égales. Il en va de même pour les fréquences de classe mendélienne.

Lorsqu'un ratio de 3/4 à 1/4 est attendu dans un groupe d'une demi-douzaine d'animaux, presque tout peut arriver et c'est ce qui se passe dans la pratique. D'autre part, avec un grand nombre de progénitures, les chiffres deviennent de plus en plus prévisibles. Une des raisons du succès de Mendel est qu’il utilisait un grand nombre de plantes expérimentales et obtenait ainsi des ratios facilement reconnaissables.

Discutons du ratio mendélien 1: 2: 1 expliqué par la théorie des probabilités. Ici, l'hybride F ₁ est hétérozygote, cela signifie que les deux parents sont hétérozygotes, c'est-à-dire Aa. Nous commençons par séparer les allèles des gamètes. Une progéniture de F ₁ en auto-pollinisation obtient A ou un facteur du gamète mâle. De même A ou un facteur de la gamète femelle pendant la fécondation. Donc, la probabilité d'avoir A et a de gamètes mâles et femelles est de 1/2 chacun.

Les quatre combinaisons possibles de génotypes sont (Fig. 5.11) = AA, Aa, Aa et aa.

c'est-à-dire A de gamète mâle, A de gamète femelle = AA

A de gamète mâle, a de gamète femelle = Aa

un de gamète mâle, un de gamète femelle = aA

un de gamète mâle, un de gamète femelle = aa

En appliquant la règle de multiplication, le produit des probabilités individuelles dans la génération F ₂ serait:

Les calculs ci-dessus permettent de constater que les hybrides Aa apparaissent dans les rapports 1/4 et 1/4. La somme des probabilités séparées est égale à 1/4 + 1/4 = 1/2.

Le rapport F ₂ est donc 1/4: 1/2: 1/4, ce qui est égal à 1: 2: 1 (un dominant pur: deux hybrides dominants et un pur récessif).

En utilisant des règles de probabilité, Mendel a pu tirer ses conclusions.

Nous pouvons les résumer comme suit:

1. Pour tout trait héréditaire particulier, une plante possède deux gènes (allèles) qui peuvent être semblables ou différents.

2. Il existe des éléments, des facteurs ou des gènes définis qui déterminent la transmission des traits.

Gamètes de parent Aa: 1/2 A + 1/2 a

Gamètes d'un autre parent Aa: 1/2 A + 1/2 a

1 / 4AA + 1/4 Aa

+1/4 Aa +1/4 aa

1/4 AA + 1/2 Aa + 1/4 aa

Fig. 5.11. Détermination des génotypes attendus chez la progéniture, lorsque les parents sont hétérozygotes pour le même trait. En ce qui concerne cette caractéristique, chaque parent ne produit que deux types de gamètes. Les symboles (A et a) des gamètes sont placés le long des deux côtés d’un «damier» et la combinaison indiquée est créée pour chaque carré du plateau. Les résultats: 1/4 AA, 2/2 Aa et 1/4 aa.

3. Lorsque deux allèles sont différents, l'un sera exprimé (dominant) et l'autre restera caché (récessif).

4. Les allèles, de nature inchangée, sont séparés en gamètes et chaque gamète ne porte qu'un allèle de chaque paire (loi de ségrégation de Mendel), le gamète est donc pur pour le trait.

5. Les deux facteurs d'un couple apparaissent à une fréquence égale chez les gamètes mâles et femelles.

6. Lors de la fécondation, les gamètes mâles et femelles sont unifiés de manière aléatoire, ce qui permet d'obtenir un rapport prévisible de caractères alternatifs parmi la progéniture.

Croix d'essai:

La génération F ₁ peut également être croisée avec l’un des deux parents dont elle est issue. Un tel croisement d'individu F ₁ avec l'un ou l'autre des deux parents s'appelle un croisement en arrière. Dans ces croisements en retour lorsque F ₁ est croisé avec le parent dominant, aucun individu récessif n'est reçu dans la descendance. Ici, tous les descendants F ₂ développent un caractère dominant.

En revanche, lorsque les hybrides F ₁ sont croisés avec le parent récessif, les individus présentant les deux phénotypes apparaissent dans des proportions égales. Les deux types de croix constituent une croix arrière, la seconde est appelée croix de test (Fig. 5.12 B).

Le test croisé est donc défini comme un croisement entre l'hybride F hétérozygote et le parent homozygote récessif. Dans le test d’essai monohybride, 50% sont grands et 50% nains, lorsqu’on étudie la transmission du caractère de la hauteur chez le pois. C'est-à-dire que le rapport est égal à 1: 1 (Fig. 5.12 B).

Fig. 5.13. Génétique d'un croisement en arrière entre un F, une progéniture et un parent dominant.

Le test croisé est donc défini comme un croisement entre l'hybride F ₁ hétérozygote et le parent homozygote récessif. Dans le test d’essai monohybride, 50% sont grands et 50% nains, lorsqu’on étudie la transmission du caractère de la hauteur chez le pois. C'est-à-dire que le rapport est égal à 1: 1 (Fig. 5.12 B).

Cependant, un croisement entre des plants de grands pois hybrides F ₁ hauts et homozygotes produit tous les grands descendants. Mais seulement la moitié d'entre eux sont grands homozygotes. La moitié restante est de grande taille hétérozygote (Fig. 5.12 A)

(C) Principe (loi) de l'assortiment indépendant:

La loi stipule que les gènes de différents caractères situés dans différentes paires de chromosomes sont indépendants les uns des autres dans leur ségrégation lors de la formation de gamètes (méiose). Le principe d'assortiment indépendant peut également être défini comme suit: "Si nous considérons l'héritage de deux gènes ou plus à la fois, leur distribution dans les gamètes et dans la descendance des générations suivantes est indépendante l'une de l'autre."

Cela indique que les différents facteurs ou paires allélomorphes chez les gamètes et les zygotes s’assortissent et se séparent indépendamment les uns des autres. Après avoir examiné les paires de caractères séparément, Mendel a commencé ses expériences avec deux paires de caractères simultanément et a ainsi obtenu le ratio de dihybride.

Mendel a croisé une variété à graines rondes et jaunes (cotylédons) et une variété à graines rugueuses et vertes (cotylédons). Suivant la convention pour la notation, ce sont RRYY pour les couleurs rondes et jaunes et rryy pour les rides et vertes.

Pendant la gamétogenèse, l’usine RRYY produira des gamètes avec des allèles RY et rryy produira des gamètes avec des allèles ry qui, après la fertilisation, donneront une plante hybride avec les allèles RrYy. Cette plante produira des graines jaunes et rondes car R domine r et Y domine y allèles. Pour la génération F _2, quatre types de gamètes, à savoir RY, Ry, ry, ry, sont produits (figure 5.15).

Ainsi, quatre types d'allèles sont associés indépendamment dans les quatre types de gamètes. Ces gamètes lors de la fertilisation produisent seize plantes de la génération F _{2, soit} un rapport de 9: 3: 3: 1.

Pour le croisement ci-dessus, Mendel a obtenu 556 graines F ₂ des types suivants:

(une) 315 graines jaunes rondes

(b) 108 graines vertes rondes

(c) 101 graines jaunes ridées

(ré) 32 graines vertes ridées.

En termes de proportion, ces chiffres sont très proches de 9: 3: 3: 1, ce qui serait idéalement de 312, 75: 104, 25: 104, 25: 34, 75 pour 556 personnes.

Tableau 5.9. Proportion relative de quatre combinaisons dans un croisement dihybride dérivant de croisements monohybrides:

Tableau 5.10. Séparation de la couleur des graines parmi différentes classes de formes de graines:

Probabilité des génotypes et phénotypes F ₂ d'un croisement dihybride Dans le rapport 9: 3: 3: 1, nous pouvons les analyser séparément pour chaque caractère (tableaux 5.9 et 5.10).

Tableau 5.11. Séparation pour la forme des graines parmi différentes classes de couleur:

Comme la probabilité de croisement monohybride est égale à 1/4: 2/4: 1/4, les génotypes runiques de la génération F ₂ des deux gènes sont les produits de trois génotypes pour chaque gène, comme indiqué ci-dessous.

Par exemple, dans RrYy x RrYy, nous effectuons R croix en premier en ignorant les Y. Ensuite, nous faisons la croix en Y et ignorons les R.

Résultat de la croix en ignorant les Y:

Gamètes de parent: 1/1 r

Gamètes de parent RR: 1/1 R

1/1 Rr

Résultat de la croix en ignorant les R:

Gamètes de votre parent: 1/1 y

Gamètes de YY parent: 1/1 Y

1/1 Yy

Pour R cross, nous avons Rr x Rr.

Cela donne les résultats comme suit:

1/4 RR + 2/4 Rr + 1/4 rr

Pour Y croix nous avons Yy x Yy.

Cela donne les résultats comme suit:

1 / 4YY + 2 / 4yy + l / 4yy

Phénotypes F ₂ :

Les probabilités des phénotypes F ₂ d'un di-hybride F ₁ auto-calculé sont un produit des probabilités des phénotypes monohybrides F ₁ auto-indépendants, à savoir 3/4: 1/4. Ces ratios de 9: 3: 3: 1 pour les paires de traits sont indépendants les uns des autres et que les combinaisons se présentent comme prévu, selon le hasard.

Croix trihybride:

Mendel a également essayé l'héritage de trois paires de caractères contrastants, à savoir un croisement trihybride.

Il a croisé des plants de pois ayant une tige haute, de couleur jaune et une forme de graine ronde (TTYYRR) avec des plantes ayant une tige naine, une couleur verte et une graine ridée (ttyyrr). La génération F ₁ avait le génotype de TtYyRr avec le phénotype du grand rond jaune.

Dans la génération F ₂, le ratio des trihybrides était le suivant:

1. Grand tour jaune: 27

2. Grand jaune ridé: 9

3. Grand rond vert: 9

4. Rond jaune nain: 9

5. Grand vert froissé: 3

6. Nain jaune ridé: 3

7. Rond vert nain: 3

8. Vert nain ridé: 1

Le rapport phénotypique était donc de 27: 9: 9: 9: 3: 3: 3: 1. Le croisement trihybride représente essentiellement la combinaison de trois croisements monohybrides.