Legile lui Mendel

Problemele care vizează legile mendeliene ale eredității, abaterile de la legile lui Mendel, genotipul sau fenotipul unor organisme, se regăsesc în partea a doua a subiectului II la Bacalaureatul de Biologie vegetală și animală. Aceste probleme îți vor solicita cunoștiințe de Biologie de clasa a IX-a, iar pentru a fi sigur că stăpânești aceste noțiuni, va trebui să exersezi pe cât mai multe modele de subiecte.

Nu mai știi exact unde să cauți informații despre ereditate? Tocmai în acest scop profesorii noștri ți-au pregătit mai jos toate noțiunile de teorie pe care trebuie să le știi pentru a putea rezolva acest tip de cerințe. La fiecare subiect de teorie din lista de mai jos vei găsi probleme rezolvate în care îți explicăm cum să aplici ce ai învățat.

După ce treci prin lucrările noastre, te invităm să exersezi pe cât mai multe subiecte de Bacalaureat din cadrul modelelor de subiecte rezolvate de profesorii noștri aici.  Spor la învățat! :)

Noțiuni generale

Ereditatea reprezintă capacitatea organismelor vii de a le transmite urmașilor caractere morfologice, fiziologice, biochimice și comportamentale specifice. Aceste trăsaturi poartă numele de caractere ereditare și se transmit de la parinți la descendenți cu mare fidelitate.
Variabilitatea reprezintă capacitatea ființelor vii de a se deosebii între ele prin însușirile lor morfologice, fiziologice, biochimice și comportamentale. Deși există foarte multe asemănări între părinți și descendenții lor sau între organismele acelorași specii, totuși în natură nu există două organisme perfect identice.
Gena este un segment al moleculei de ADN format dintr-o secvență specifică de nucleotide, grupate în codoni, care determină transmiterea și manifestarea unor caractere ereditare. O genă codifică o proteină sau un ARN funcțional, spre deosebire de codon care codifica un singur aminoacid. Dacă codonii reprezintă “alfabetul” codului genetic atunci genele sunt cuvintele care rezultă prin alăturarea acestora.  
Diferitele forme pe care le poate avea o genă se numesc alele. Alele diferite determină trăsături diferite. În alte cuvinte, alelele reprezintă diferitele versiuni ale genelor.
Stuctura genetică pe care o au organismele se numește genotip, iar caracterele care rezultă din interacțiunea dintre factorii de mediu și genotip reprezintă fenotipul; sau mai bine zis fenotipul reprezintă manifestarea genotipului sub forma tuturor caracteristicilor observabile la un organism.
Cromozomul este forma de organizare a ADN-ului în timpul diviziunii celulare și are rolul de a asigura distribuirea egala a materialului genetic între cele două celule fiice.
Totalitatea genelor prezente în setul complet de cromozomi al unui organism se numește genom.
În mod normal fiecare organism diploid (adică cu numar dublu de cromozomi, notat 2n) are o pereche de alele pentru fiecare caracter (AA sau aa sau Aa). Dacă aceste două alele sunt de același fel, atunci organismul este homozigot (AA, aa), dacă aceste doua alele sunt diferite atunci organismul se numește heterozigot (Aa).
În cazul organismelor heterozigote cele două alele diferite vor dicta trăsături diferite, dar nu se va manifesta decât unul dintre cele două caractere și anume caracterul dominant (A). Cel care nu se manifestă se numeste caracter recesiv (a). Caracterele recesive nu se manifestă decât atunci când sunt în dublu exemplar, adica la un organism homozigot cu ambele gene recesive (aa). 
Excepțiile de la această regulă sunt: 

  • dominanța incompletă, sau semidominanța, adică atunci când fenotipul organismului heterozigot este intermediar între cele două forme homozigote.  
  • codominanța, adică situația când cele două alele se manifestă împreună. 

Exemple:  

  1. Forma boabelor de mazăre
    Gena pentru forma boabelor de mazăre are două versiuni :
  • alela pentru bob rotund notată R
  • alela pentru bob zbârcit notată r

Din punct de vedere genotipic există trei versiuni posibile:

  • RR  (homozigot)
  • Rr (heterozigot)
  • rr (homozigot)

Din punct de vedere fenotipic există doar doua versiuni :

  • mazăre care are boabele rotunde (RR, Rr)
  • ​mazăre care are boabele zbârcite (rr)
Motivul pentru care există doar două forme fenotipice în ciuda faptului ca sunt trei forme genotipice este faptul că alela pentru bob rotund este dominantă față de cea pentru bob zbârcit. Fie ca sunt homozigote (RR) sau heterozigote (Rr), toate plantele cu alela dominantă R în formula genotipică vor avea boabe rotunde și doar plantele homozigote cu alelă recesivă dublă (rr) vor avea boabe zbârcite.
  1. Culoarea florilor de gura-leului
    Gena pentru culoarea florilor de gura-leului are două versiuni:
  • alela pentru culoarea roșie (r)
  • alela pentru culoarea albă (a)

Din punct de vedere genotipic există trei versiuni:

  • rr (homozigot)
  • ra (heterozigot)
  • aa (homozigot)

Din punct de vedere fenotipic există tot trei versiuni:

  • flori roșii (rr)
  • flori roz (ra)
  • flori albe (aa)
Motivul pentru care există trei forme genotipice și tot trei forme fenotipice este faptul că alela pentru cluloarea roșie este incomplet dominantă față de alela pentru culoarea albă. Prin urmare, florile homozigote (ra) au dobândit o culoare intermediară între roșu și alb: roz.
  1. Grupele de sânge
    Gena de grup sangvin are trei versiuni:
  • alela pentru prezența aglutinogenului/antigenului A pe suprafața hematiilor (IA)
  • alela pentru prezența aglutinogenului i/antigenului B pe suprafața hematiilor (IB)
  • alela pentru lipsa aglutinogenelor/antigenelor (i)

Din punct de vedere genotipic există șase versiuni:

  • IAIA (homozigot)
  • IAi (heterozigot)
  • IBIB (homozigot)
  • IBi (heterozigot)
  • ii (homozigot)
  • IAIB (heterozigot)

Din punct de vedere fenotipic există doar patru versiuni , adică cele patru grupe sangvine:

  • gropa 0 (ii) care nu prezintă aglutinogene 
  • grupa A (IAIA sau IAi)
  • grupa B (IBIB sau IBi)
  • grupa AB (IAIB)
Motivul pentru care există șase forme genotipice și doar patru forme fenotipice este faptul că alele pentru aglutinogen A și B sunt codominante între ele și dominante fața de alela pentru lipsa aglutinogenelor. Prin urmare, hematiile persoanelor heterozigote IAIB vor avea prezente pe suprafața hematiilor atât aglutinogene de tip A cât si aglutinogene de tip B, hematiile persoanelor homozigote IAIA sau heterozigote IAi vor avea în ambele cazuri aglutinogene de tip A si hematiile persoanelor homozigote IBIB sau heterozigote IAIB vor avea în ambele cazuri aglutinogene de tip B.

Organismele plantelor si ale animalelor au două tipuri de celule:

  1. celulele corpului - denumite celule somatice;
  2. celulele sexuale - denumite gameți, sunt acele celule care iau parte la procesul de fecundație. Fecundația este procesul unirii celor două celule sexuale: gametul femel și gametul mascul, cu scopul de a forma o singură celula-ou - zigotul, din care se va dezvolta un organism nou.

Celulele somatice sunt diploide (2n) ceea ce înseamnă că au setul complet de cromozomi. La om acest set este reprezentat de 46 de cromozomi sau 23 de perechi de cromozomi omologi.
Cromozomii omologi sunt sunt acei cromozomi care conțin informația genetică pentru aceleași trăsături, unul fiind de origine maternă, iar celălalt de origine paternă.
Gameții sunt celule haploide (n) care conțin doar jumătate din setul complet de cromozomi. În urma fecundației, cromozomii gametului femel (n) se vor însuma cu cromozomii gametului mascul (n), va rezulta zigotul și se revine la formula completă: n + n = 2n. 

Cerințe la Bac: 

Subiectul II, subpunctul B, are de obicei cerințe legate de dihibridizarea a două soiuri diferite de plante. Sunt necesare cunoasterea notiunilor de genotip și fenotip, caracter dominant/recesiv, gamet și a legilor mendeliene. Se cer genotipurile părinților, tipurile de gameți pe care îi formează unul sau ambii părinți/generețiile F1, genotipul descendenților din F1 care au un anumit fenotip dat, raportul de segregare al generației F2 numărul combinaţiilor din F2 dublu homozigote sau de alt fel și completarea problemei cu o cerință proprie urmată de rezolvarea ei.

Exemplu:

  1. Se încrucişează un soi de prun cu fructe alungite (A), de culoare galbenă (G), fiind heterozigot pentru ambele caractere, cu un soi de prun cu fructe rotunde (a), de culoare roşie (g).
    Stabiliţi următoarele:
    - genotipurile celor doi părinţi;
    - tipurile de gameţi formaţi de părintele heterozigot pentru ambele caractere;
    - genotipul descendenţilor din F1 care au fructe alungite şi de culoare roşie.
    Completaţi această problemă cu o altă cerinţă pe care o formulaţi voi; rezolvaţi cerinţa pe care aţi propus-o. Scrieţi toate etapele rezolvării problemei.
Rezolvare:
- genotipurile celor doi părinți sunt : 
AaGg, deoarece prunul, fiind heterozigot pentru ambele caractere, trebuie sa aibe cele două alele ale fiecărei perechi diferite una de cealaltă, adică una dominantă și celaltă recesivă (Aa și Gg)
aagg, deoarece pentru a avea carectere recesive precum sunt fructele rotunde și culoarea roșie  era necesar ca alelele recesive să fie în dublu exemplar (aa, gg)Părintele heterozigot este AaGg . aagg este homozigot 
- cele 4  tipuri de gameți sunt: AG, Ag, aG, ag
- Genotipul descendenţilor din F1 care au fructe alungite, de culoare roşie este Aagg, deoarece genotipurile care se exprimă fenotipic prin fructe alungite de culoare roșie sunt AAgg și Aagg, dar soiul homozigot recesiv nu putea transmite decât alele recesive ag descendenților. 
- Genotipul descendenților din F1 cu fructe rotunde de culoare galbenă.
Răspuns: aaGg, deoarece pentru a avea fructe rotunde trebuie ca ambele alele pentru formă să fie recesive, iar pentru a avea culoarea galbenă este necesară alela dominantă a soiului heterozigot, cel homozigot având toți gameții cu gene recesive.