Aantekeningen over het experiment van Gregor Mendel

Lees dit artikel om meer te weten te komen over Gregor Johann Mendel, zijn wok, redenen voor succes, zijn experiment en resultaten!

Gregor Johann Mendel (1822-1884) staat bekend als de vader van de genetica, omdat hij de eerste was die het mechanisme van de overdracht van personages van de ene generatie op de andere demonstreerde. Hij gaf ook generalisaties waarvan sommige later werden verheven tot de status van principes of wetten van overerving.

Afbeelding Courtesy: 2.bp.blogspot.com/-jv9yNAYtgtA/TicwKYC0jHI/AAAAAAAAATw/RA0AcorwjmA/s1600/S11072012330.jpg

Ze vormen de basis van de genetica. Mendel werd geboren in Silisian, een dorp in Heinzendorf (Oostenrijk, nu onderdeel van de Tsjechische Republiek) op 22 juli, in 1822, aan een boerenfamilie. Hij was een briljante student en studeerde filosofie voor meerdere jaren. Na zijn opleiding trad Mendel in dienst bij een Augustijns klooster van St. Thomas in Brunn (toen in Oostenrijk, nu Brno in Tsjechoslowakije) in 1843 op 21-jarige leeftijd.

Op 25-jarige leeftijd (1847) werd hij priester in het klooster. In 1851 werd Mendel naar de universiteit van Wenen gestuurd voor studie van de plantkunde en natuurkunde. Hij keerde terug naar Brunn als docent natuur- en natuurwetenschappen. Mendel diende 14 jaar als leraar. Later werd hij abt van het klooster. Gregor werd aan zijn naam toegevoegd toen hij bij het klooster in Brunn kwam. In 1856 observeerde Mendel het voorkomen van twee soorten zaden in erwtenplanten die in zijn klooster groeiden.

Daardoor raakte hij geïnteresseerd in hen. Mendel voerde gedurende 18 jaar vanaf 1856-1863 hybridisatie-experimenten uit op Garden Pea. Hij bevestigde de zuiverheid van zijn experimentele materialen door inteelt. Aanvankelijk nam hij 34 paar variëteiten van erwtenplanten, vervolgens 22 maar werkte uiteindelijk met slechts 7 paar variëteiten.

De laatste verschilden in tekens als bloemkleur, bloempositie, hoogte, podvorm, padkleur, zaadvorm, zaadkleur, enz. Alle geselecteerde variëteiten waren zuivere lijnen of echte veredeling, dat wil zeggen, ze waren zuiver en gefokt als waar of gaf nakomelingen die op de ouders leken. Mendel voerde verschillende soorten kruisingen uit en liet de nakomelingen vervolgens zelf broeden.

Zijn experimenten hadden een grote steekproefomvang, ongeveer 10000 erwtenplanten. Dit geeft meer geloofwaardigheid aan zijn gegevens. Verder was hij de eerste die statistische analyse en wiskundige logica gebruikte bij het oplossen van problemen in de biologie. Hij formuleerde generalisaties die werden voorgelezen tijdens twee bijeenkomsten van Natural History Society of Brunn in 1865. Zijn paper 'Experiments on Plant Hybridisation' werd gepubliceerd in de 'Proceedings of Brunn Natural Science Society' in 1866. Mendel stierf in 1884 zonder erkenning te krijgen voor zijn werk.

Het werk van Mendel bleef ongeveer 34 jaar onopgemerkt en werd niet gewaardeerd, vanwege:

(i) Beperkte verspreiding van de "Proceedings of Brunn Natural Science Society" waarin deze werd gepubliceerd,

(ii) Hij kon zichzelf er niet van overtuigen dat zijn conclusies universeel waren, aangezien Mendel de resultaten op Havikskruid (Hieracium), uitgevoerd op voorstel van Naegeli, niet kon reproduceren. Het was te wijten aan het niet beschikbaar zijn van pure lijnen,

(iii) Gebrek aan agressiviteit in zijn persoonlijkheid,

(iv) De wetenschappelijke wereld werd in die tijd opgeschud door de evolutietheorie van Darwin (Origin of Species, 1859).

(v) Mendel's concept van stabiele, niet-mengende, discrete eenheden of factoren voor verschillende eigenschappen vond geen acceptatie van de tijdgenoten,

(vi) Mendel's conclusies over erfelijkheid waren zijn tijd vooruit. Hij gebruikte statistische methoden en wiskundige logica die in die tijd onbekend waren bij andere biologen,

(vii) Er was geen fysiek bewijs voor het bestaan ​​van factoren of het materiaal waarvan ze waren gemaakt.

Herontdekking van het werk van Mendel:

Mendel stierf in 1884 lang voordat zijn werk erkend werd. Het was in 1900 dat drie arbeiders zelfstandig de principes van erfelijkheid ontdekten die al door Mendel waren uitgewerkt. Het waren Hugo de Vries van Holland, Carl Correns uit Duitsland en Erich von Tschermak-Seysenegg uit Oostenrijk.

Correns heeft de status van twee van Mendel's generalisaties verhoogd tot het niveau van erfelijkheidswetten - segregatiewet en recht van onafhankelijk assortiment. De anderen zijn variabele principes. Hugo de Vries kwam ook het papier van Mendel te weten en liet het in 1901 in 'Flora' publiceren. Bateson, Punnet en andere latere arbeiders vonden dat het werk van Mendel universeel toepasbaar was, inclusief dieren.

Redenen voor het succes van Mendel:

1. Mendel selecteerde alleen pure kweekvariëteiten van Pea (Pisum sativum) voor zijn experimenten. Hij nam twee jaar (1857-1859) om te controleren of zijn experimentele materialen puur fokken zijn.

2. Mendel nam alleen die eigenschappen voor zijn studies die geen koppeling, interactie of onvolledige dominantie vertoonden.

3. Personages gekozen door Mendel hadden onderscheidende contrasterende eigenschappen zoals lang en dwerg of groen en geel.

4. Mendel nam één of twee karakters tegelijkertijd voor zijn kweekexperimenten, terwijl zijn voorgangers vaak alle eigenschappen tegelijkertijd bestudeerden.

5. Mendel bestudeerde de overerving van een personage gedurende drie of meer generaties.

6. Hij deed wederkerige kruisen en bracht grote nageslacht groot.

7. Mendel's experimentele plant Pea (Pisutn sativum) is ideaal voor gecontroleerd fokken. Het wordt handmatig gekruist, terwijl het normaal gesproken zelf wordt gefokt.

8. Hij zorgde ervoor dat besmetting met vreemde stuifmeelkorrels door insecten werd voorkomen.

9. Mendel hield een volledig verslag bij van elke kruising, daaropvolgende zelfveredeling en het aantal geproduceerde zaden.

10. Mendel experimenteerde met een aantal planten voor hetzelfde kenmerk en verkreeg honderden nakomelingen. Een grote steekproefomvang gaf geloofwaardigheid aan zijn resultaten.

11. Hij formuleerde theoretische verklaringen voor het interpreteren van zijn resultaten. Zijn verklaringen werden verder door hem getest op hun geldigheid.

12. Mendel gebruikte statistische methoden en kans op waarschijnlijkheid voor het analyseren van zijn resultaten.

13. Mendel had geluk met het selecteren van die eigenschappen, waarvan de genen geen interactie hadden. Ze waren aanwezig op verschillende chromosomen of vertoonden complete recombinatie. Hij combineerde de vorm van de pod en planthoogte niet in een van zijn dihybride kruisen waarvan de genen dicht bij elkaar op chromosoom 4 liggen en geen frequente recombinatie vertonen.

14. Hij probeerde niet alle variaties uit zijn resultaten te verklaren, maar liet ze als zodanig over, bijvoorbeeld koppeling van bloem- en zaadkleur.

Mendel's Experiments:

Mendel's experimenteel materiaal:

Mendel selecteerde Garden pea (= Edible Pea, Pisum sativum; 2n = 14) voor zijn experimenten.

Voordelen van het selecteren van Pea Plant:

(i) Er waren zuivere variëteiten van Erwt beschikbaar (ii) Erwtenfabrieken vertoonden een aantal gemakkelijk detecteerbare contrasterende karakters, (iii) De bloemstructuur van Pea is zodanig dat gecontroleerd fokken mogelijk is. Hoewel plant zelfbestuivend is, maar het kan handmatig worden gekruist, (iv) Erwtenbloem blijft normaal gesproken gesloten en ondergaat zelfbestuiving. (v) Het is een eenjarige plant met een korte levensduur en geeft resultaten binnen 3 maanden, (vi) Een groot aantal zaden wordt per plant geproduceerd, (vii) De plant wordt gemakkelijk gekweekt en vereist geen nazorg, behalve bij de tijd van bestuiving, (viii) F ₁ hybriden zijn vruchtbaar.

Mendel's experimenten werden uitgevoerd in drie fasen (i) Selectie van zuivere of echte kweekouders, (ii) Hybridisatie en verkrijgen van F1-generatie van planten, (iii) Zelfbestuiving van hybride planten en opkweken van volgende generaties zoals F2, F ₃, F ₄, etc.

(a) Selectie van ouders:

Mendel selecteerde 7 paar zuivere of echte kweekvariëteiten van erwt als uitgangspunt voor zijn experimenten. Bij zelfbestuiving of zelfveredeling leidt een zuivere variëteit tot nakomelingen met een vergelijkbare eigenschap, bijvoorbeeld een grote variëteit met hoge nakomelingen, een variëteit met rode bloemen met roodbloemige nakomelingen, enz.

Alle karakters van geselecteerde variëteiten hadden gemakkelijk te onderscheiden afwisselende eigenschappen, bijvoorbeeld grote en dwerggroei, voilet of rode bloemen en witte bloemen (tabel 5.1). Mendel stelde zichzelf tevreden met betrekking tot de echt-fokkende aard van de variëteit door zelfbestuiving. Alle nakomelingen die niet trouw waren aan de vorm van het kenmerk, werden geëlimineerd. Echte kweekplanten werden vervolgens gebruikt voor de volgende stap. Ze vormden de ouder (P) -generatie.

Tabel 5.1 Karakters van Garden Pea opgepikt door Mendel

(b) Hybridisatie voor F _1- generatie:

Mendel verrichtte wederzijdse kruisen tussen planten met afwisselende vormen van een karakter, lang en dwerg, roodbloemig en witbloemig. In wederzijdse (R) kruisen stuifmeel van een vorm werden bestrooid over het stigma van de andere vorm en vice versa, bijv. Stuifmeel van bloemen van hoge planten tot ontplofte bloemen van dwergplanten en stuifmeel van bloemen van dwergplanten tot ontplofte bloemen van hoge planten .

De met de hand bestoven bloemen waren bedekt met papieren zakken (zakken) om verontreiniging door vreemd stuifmeel te voorkomen. Het kruis waarin slechts twee alternatieve vormen van een enkel teken in overweging worden genomen, wordt monohybride kruising genoemd. Mendel voerde ook kruisen uit met twee personages. Ze worden dihybride kruisen genoemd. Trihybride en polyhybride kruisen werden ook uitgevoerd.

De zaden van het kruis of kruisen werden verzameld en gezaaid volgend jaar. De hybride nakomelingen, inclusief de zaden, vormen de volgende generatie die de eerste kindersterfte of F1-generatie wordt genoemd.

(c) Zelf fokken voor F ₂ en F ₃ generaties:

De planten van de F1-generatie mochten zelfbestuiving uitvoeren (sibcrossing of selfing). Om besmetting door vreemde pollen te voorkomen, werden de bloemen vanaf het begin bedekt met papieren zakken. Mendel heeft de zaden verzameld en een nieuwe generatie planten grootgebracht. De zaden en planten die daaruit zijn opgeheven, vormen de tweede generatie van het kind of F2. Verdere zelfbestuiving produceerde F3 of derde generatie van de kindergenote. Mendel hield elke generatie bij en observeerde ze als volgt:

Resultaten van de experimenten:

1. F ₁ planten met wederzijdse kruisen waren vergelijkbaar.

2. F1-planten waren niet intermediair tussen de twee alternatieve kenmerken van een karakter. In plaats daarvan leken ze op een ouder met een enkele alternatieve eigenschap van het personage. Dus in een kruising tussen hoge en dwergplanten waren de hybriden allemaal lang (Fig. 5.2). Evenzo waren in een kruising tussen gele en groene geënte ouders, de F, zaden allemaal geel gekleurd (tabel 5.2).

3. In F2-generatie worden beide ouderlijke kenmerken van het karakter uitgedrukt.

4. Eén eigenschap van het personage dat niet in F _1- generatie voorkomt, moet daarin verborgen of onuitgesproken zijn.

5. Het organisme moet twee factoren of determinanten van elk karakter bezitten (principe van gepaarde factoren). De twee factoren zijn vergelijkbaar in die organismen die fokken waar. Ze zijn ongelijk in organismen verkregen van een kruis.

6. Van de twee factoren of allelen die de alternatieve eigenschappen van een personage vertegenwoordigen, is de ene dominant en drukt deze zichzelf uit in de hybride of F1-generatie. De andere factor of allel is recessief en toont niet het effect (dominantieprincipe).

Tabel 5.2. Mendel's Monohybrid Crosses in Pisum sativum:

7. Er is geen vermenging van de twee factoren in de hybride.

8. Op het moment van gameetvorming scheiden de twee factoren zich af of scheiden ze zich af en gaan ze over in verschillende gameten. Een gameet heeft één factor van een paar. Aldus voorspelde Mendel het vóórkomen van meiose lang voordat het werd ontdekt. De gameten smelten willekeurig samen tijdens de bevruchting zodat factoren bij elkaar komen in de nieuwe generatie en zich vrijuit kunnen uitdrukken.

9. De twee eigenschappen van het personage verschijnen in F2-generatie in verhouding van drie dominante tot één recessieve, 3: 1. Het wordt ook monohybride ratio genoemd (tabel 5.2). In het karakter van de hoogte (kruis hoog x dwerg) verkreeg Mendel bijvoorbeeld 787 hoge en 277 dwergplanten (verhouding 2, 84: 1). Een vergelijkbaar resultaat voor bloemkleur was 705 rood tot 224 wit (verhouding 3, 15: 1).

10. In F _3- generatie produceren recessieve (bijv. Dwerg- of witbloemige planten) vergelijkbare soorten. Van de overgebleven of dominante ouders (F ₂ planten), een derde ras waar terwijl twee derde zich gedragen als planten van de F1-generatie (Fig. 5.2). Dit is alleen mogelijk als de twee factoren van een personage gescheiden zijn tijdens gametevorming (principe van segregatie) en bij de nakomelingen willekeurig samenkomen volgens de wet of het waarschijnlijkheidsbeginsel.

11. In een dihybride kruising (waarbij twee eigenschappen samen worden beschouwd), worden vier soorten planten gevormd in de F2-generatie, twee ouderlijke en twee recombinante. De verhouding is 9 (beide dominant): 3 (een dominant tweede recessief): 3 (een recessieve tweede dominant): 1 (beide recessief). Het staat bekend als de di-hybride verhouding.

12. De vorming van vier soorten individuen in de F2-generatie van een di-hybride kruis laat zien dat de factoren of allelen van de twee karakters onafhankelijk van elkaar zijn samengesteld (principe van onafhankelijk assortiment).

13. Mendel gebruikte de wet van kans- en statistische methoden om zijn resultaten te analyseren. Door pooling en vergelijking van de resultaten kwam hij tot bepaalde conclusies, de postulaten van Mendel genoemd.

14. Formulering van postulaten door Mendel omvatte het proces van het ontwikkelen van een werkhypothese en het testen ervan door middel van experimenten.

15. De postulaten van Mendel kregen de status van wetten van Correns.