MENDEL'S 3 WETTEN EN DE ERWTENEXPERIMENTEN - BIOLOGIE - 2025

De drie Mendeliaanse of Mendeliaanse genetica zijn de belangrijkste verklaringen van erfelijkheid. Gregory Mendel, een Oostenrijkse monnik en natuuronderzoeker, wordt beschouwd als de vader van de genetica. Door zijn experimenten met planten ontdekte Mendel dat bepaalde eigenschappen in specifieke patronen werden geërfd.

Mendel bestudeerde erfelijkheid door te experimenteren met erwten van een Pisum sativum-plant die hij in zijn tuin had. Deze plant was een uitstekend testmodel omdat ze zichzelf kon bestuiven of kruisbestuiven, en omdat ze verschillende eigenschappen had die maar twee vormen hebben.

Bijvoorbeeld: het kenmerk "kleur" kan alleen groen of geel zijn, het kenmerk "textuur" kan alleen glad of ruw zijn, enzovoort met de andere 5 kenmerken met elk twee vormen.

Gregor Mendel formuleerde zijn drie wetten in zijn werk gepubliceerd als Experiments on plant hybridization (1865), dat hij presenteerde aan de Brünn Natural History Society, hoewel ze werden genegeerd en pas in 1900 in aanmerking werden genomen.

Gregor Mendel-verhaal

Gregor Mendel wordt beschouwd als de vader van de genetica, vanwege de bijdragen die hij heeft geleverd door middel van zijn drie wetten. Hij werd geboren op 22 juli 1822 en er wordt gezegd dat hij van jongs af aan in direct contact stond met de natuur, een situatie die hem ertoe bracht geïnteresseerd te raken in de plantkunde.

In 1843 trad hij toe tot het klooster van Brünn en drie jaar later werd hij tot priester gewijd. Later, in 1851, besloot hij plantkunde, natuurkunde, scheikunde en geschiedenis te studeren aan de universiteit van Wenen.

Na zijn studie keerde Mendel terug naar het klooster en het was daar dat hij de experimenten uitvoerde die hem in staat stelden de zogenaamde wetten van Mendel te formuleren.

Helaas bleef het bij de presentatie van zijn werk onopgemerkt en zou Mendel de experimenten met erfelijkheid hebben opgegeven.

Aan het begin van de 20e eeuw begon zijn werk echter erkenning te krijgen, toen verschillende wetenschappers en botanici soortgelijke experimenten uitvoerden en zijn studies tegenkwamen.

Mendel's experimenten

Mendel bestudeerde zeven kenmerken van de erwtenplant: zaadkleur, zaadvorm, bloempositie, bloemkleur, peulvorm, peulkleur en steellengte.

Er waren drie belangrijke stappen in de experimenten van Mendel:

1- Door zelfbevruchting produceerde het een generatie pure planten (homozygoot). Dat wil zeggen, planten met paarse bloemen produceerden altijd zaden die paarse bloemen produceerden. Hij noemde deze planten de P-generatie (van ouders).

2-Vervolgens kruiste hij paren van pure planten met verschillende eigenschappen en noemde de afstammelingen van deze tweede generatie filialen (F1).

3- Ten slotte verkreeg hij een derde generatie planten (F2) door zelfbestuivende twee F1 generatie planten, dat wil zeggen twee F1 generatie planten met dezelfde eigenschappen te kruisen.

Experimenteer resultaten

Mendel ontdekte ongelooflijke resultaten uit zijn experimenten.

Generatie F1

Mendel ontdekte dat de F1-generatie altijd dezelfde eigenschap produceerde, ook al hadden de twee ouders verschillende kenmerken. Als je bijvoorbeeld een paars bloeiende plant kruiste met een wit bloeiende plant, hadden alle nakomelingen (F1) paarse bloemen.

Dit komt omdat de paarse bloem de dominante eigenschap is. Daarom is de witte bloem de recessieve eigenschap.

Deze resultaten kunnen worden weergegeven in een diagram dat een Punnett-vierkant wordt genoemd. Het dominante gen voor kleur wordt weergegeven met een hoofdletter en het recessieve gen met een kleine letter. Hier is paars het dominante gen dat wordt weergegeven met een "M" en wit is het recessieve gen dat wordt weergegeven met een "b".

Generatie F2

In de F2-generatie ontdekte Mendel dat 75% van de bloemen paars was en 25% wit. Hij vond het interessant dat hoewel beide ouders paarse bloemen hadden, 25% van de nakomelingen witte bloemen had.

Het uiterlijk van de witte bloemen is te wijten aan een recessief gen of kenmerk dat bij beide ouders aanwezig is. Hier is het Punnett-vierkant dat laat zien dat 25% van de nakomelingen twee 'b'-genen had die de witte bloemen produceerden:

Hoe werden de experimenten van Mendel uitgevoerd?

Mendel's experimenten werden uitgevoerd met erwtenplanten, een ietwat complexe situatie aangezien elke bloem een ​​mannelijk en een vrouwelijk deel heeft, dat wil zeggen dat het zichzelf bevrucht.

Dus hoe kon Mendel de nakomelingen van planten beheersen? Hoe kon ik ze oversteken?

Het antwoord is simpel: om de nakomelingen van de erwtenplanten onder controle te houden, bedacht Mendel een procedure waarmee hij kon voorkomen dat de planten zichzelf bevruchten.

De procedure bestond uit het afsnijden van de meeldraden (mannelijke organen van de bloemen, die de stuifmeelzakjes bevatten, dat wil zeggen de zakjes die stuifmeel produceren) van de bloemen van de eerste plant (BB genaamd) en het stuifmeel van de tweede plant op de stamper (vrouwelijk orgaan van bloemen, gelegen in het midden ervan) van de eerste.

Met deze actie controleerde Mendel het bevruchtingsproces, een situatie die hem in staat stelde elk experiment keer op keer uit te voeren om ervoor te zorgen dat altijd hetzelfde nageslacht werd verkregen.

Dit is hoe hij tot de formulering kwam van wat nu bekend staat als de wetten van Mendel.

Waarom koos Mendel voor de erwtenplanten?

Gregor Mendel koos voor erwtenplanten voor zijn genetische experimenten, omdat ze goedkoper waren dan welke andere plant dan ook en omdat de generatietijd daarvan erg kort is en een groot aantal nakomelingen heeft.

Het nageslacht was belangrijk, omdat het nodig was om veel experimenten uit te voeren om zijn wetten te kunnen formuleren.

Hij koos ze ook vanwege de grote variëteit die er bestond, namelijk die met groene erwten, die met gele erwten, die met ronde peulen, onder anderen.

Afwisseling was belangrijk omdat het nodig was om te weten welke eigenschappen konden worden geërfd. Vandaar dat de term Mendeliaanse overerving ontstaat.

De 3 wetten van Mendel samengevat

Mendel's eerste wet

Opgemerkt wordt dat in ouderlijke generatie 1 (vader ww, moeder RR) alle nakomelingen het dominante R-gen hebben.

Mendel's eerste wet of de wet van uniformiteit stelt dat wanneer twee zuivere individuen (homozygoot) kruisen, alle nakomelingen gelijk (uniform) in hun kenmerken zullen zijn.

Dit komt door de dominantie van sommige karakters, een simpele kopie hiervan is voldoende om het effect van een recessief karakter te maskeren. Daarom zullen zowel homozygote als heterozygote nakomelingen hetzelfde fenotype (zichtbare eigenschap) vertonen.

Mendel's tweede wet

De tweede wet van Mendel, ook wel de wet van karaktersegregatie genoemd, stelt dat tijdens de vorming van gameten allelen (erfelijke factoren) scheiden (segregeren), zodanig dat de nakomelingen van elk familielid één allel krijgen.

Dit genetische principe veranderde de aanvankelijke overtuiging dat overerving een puur 'combinatie'-proces is waarbij de nakomelingen tussenliggende eigenschappen vertonen tussen de twee ouders.

Mendel's derde wet

De derde wet van Mendel staat ook bekend als de wet van onafhankelijke scheiding. Tijdens de vorming van gameten worden de karakters voor de verschillende eigenschappen onafhankelijk van elkaar overgeërfd.

Het is momenteel bekend dat deze wet niet van toepassing is op genen op hetzelfde chromosoom, die samen zouden worden overgeërfd. Chromosomen scheiden zich echter onafhankelijk tijdens meiose.

Termen geïntroduceerd door Mendel

Mendel bedacht een aantal van de termen die momenteel worden gebruikt op het gebied van genetica, waaronder: dominant, recessief, hybride.

Dominant

Toen Mendel het dominante woord in zijn experimenten gebruikte, verwees hij naar het karakter dat zich extern manifesteerde in het individu, of er nu maar één werd gevonden of twee ervan.

Recessief

Met recessief bedoelde Mendel dat het een personage is dat zich niet buiten het individu manifesteert, omdat een dominant karakter dit verhindert. Om dit te laten zegevieren, moet het individu daarom twee recessieve karakters hebben.

Hybride

Mendel gebruikte het woord hybride om te verwijzen naar het resultaat van een kruising tussen twee organismen van verschillende soorten of met verschillende kenmerken.

Op dezelfde manier was hij degene die het gebruik van de hoofdletter voor de dominante allelen en de kleine letters voor de recessieve allelen vaststelde.

Vervolgens hebben andere onderzoekers hun werk voltooid en de rest van de termen gebruikt die tegenwoordig worden gebruikt: gen, allel, fenotype, homozygoot, heterozygoot.

Mendeliaanse overerving toegepast op mensen

De eigenschappen van menselijke wezens kunnen worden verklaard door Mendeliaanse overerving, zolang de familiegeschiedenis bekend is.

Het is noodzakelijk om de familiegeschiedenis te kennen, omdat met hen de nodige informatie over een bepaald kenmerk kan worden verzameld.

Hiervoor wordt een genealogische stamboom gemaakt waarin elk van de eigenschappen van de gezinsleden wordt beschreven en zo kan worden bepaald van wie ze zijn geërfd.

Voorbeeld van overerving bij katten

In dit voorbeeld wordt de vachtkleur aangegeven met B (bruin, dominant) of b (wit), terwijl de staartlengte wordt aangegeven met S (kort, dominant) of os (lang).

Wanneer de ouders homozygoot zijn voor elk kenmerk (SSbb en ssBB), zijn hun kinderen in de F1-generatie heterozygoot voor beide allelen en vertonen ze alleen de dominante fenotypes (SsbB).

Als de pups met elkaar paren, komen alle combinaties van vachtkleur en staartlengte in de F2-generatie voor: 9 zijn bruin / kort (paarse dozen), 3 zijn wit / kort (roze dozen), 3 zijn bruin / lang (blauwe dozen) en 1 is wit / lang (groene doos).

4 Voorbeelden van Mendeliaanse eigenschappen

- Albinisme : het is een erfelijke eigenschap die bestaat uit de verandering van de productie van melanine (een pigment dat mensen hebben en verantwoordelijk is voor de kleur van huid, haar en ogen), daarom bestaat het in veel gevallen de totale afwezigheid ervan. Deze eigenschap is recessief.

- Gratis oorlellen : het is een dominante eigenschap.

- Verenigde oorlellen : het is een recessieve eigenschap.

- Haar- of weduwespiek : dit kenmerk verwijst naar de manier waarop de haarlijn op het voorhoofd eindigt. In dit geval zou het eindigen met een piek in het midden. Degenen met deze eigenschap hebben de vorm van de letter "w" naar achteren. Het is een dominante eigenschap.

Factoren die de Mendeliaanse segregatie veranderen

Geslachtsgebonden overerving

Erfelijkheid gekoppeld aan seks verwijst naar dat wat gerelateerd is aan het paar geslachtschromosomen, dat wil zeggen degene die het geslacht van het individu bepalen.

Mensen hebben X-chromosomen en Y-chromosomen. Vrouwen hebben XX chromosomen, terwijl mannen XY hebben.

Enkele voorbeelden van geslachtsgebonden overerving zijn:

–Daltonisme: het is een genetische wijziging waardoor kleuren niet te onderscheiden zijn. Meestal kun je geen onderscheid maken tussen rood en groen, maar dat hangt af van de mate van kleurenblindheid die de persoon vertoont.

Kleurenblindheid wordt overgedragen via het recessieve allel dat is gekoppeld aan het X-chromosoom, dus als een man een X-chromosoom erft dat dit recessieve allel vertoont, zal hij kleurenblind zijn.

Hoewel vrouwen deze genetische verandering willen presenteren, is het noodzakelijk dat ze allebei veranderde X-chromosomen hebben. Om deze reden is het aantal vrouwen met kleurenblindheid lager dan dat van mannen.

- Hemofilie : het is een erfelijke ziekte die, net als kleurenblindheid, is gekoppeld aan chromosoom X. Hemofilie is een ziekte die ervoor zorgt dat het bloed van mensen niet goed stolt.

Om deze reden, als een persoon met hemofilie zichzelf snijdt, zal zijn bloeding veel langer duren dan die van een andere persoon die het niet heeft. Dit gebeurt omdat u niet genoeg eiwitten in uw bloed heeft om bloedingen onder controle te houden.

–Duchenne spierdystrofie: het is een recessieve erfelijke ziekte die verband houdt met chromosoom X. Het is een neuromusculaire aandoening die wordt gekenmerkt door de aanwezigheid van aanzienlijke spierzwakte, die zich op een gegeneraliseerde en progressieve manier ontwikkelt.

- Hypertrichose : het is een erfelijke ziekte die aanwezig is op het Y-chromosoom, waarvoor het alleen wordt overgedragen van een vader op een mannelijk kind. Dit type overerving wordt hollandic genoemd.

Hypertrichose bestaat uit de overmatige groei van haar, zodat degenen die eraan lijden, delen van hun lichaam overmatig behaard hebben. Deze ziekte wordt ook wel weerwolfssyndroom genoemd, omdat veel van degenen die eraan lijden bijna volledig bedekt zijn met haar.

Referenties

1. Brooker, R. (2012). Concepts of Genetics (1st ed.). De McGraw-Hill Companies, Inc.
2. Griffiths, A., Wessler, S., Carroll, S. & Doebley, J. (2015). Inleiding tot genetische analyse (11e ed.). WH Freeman
3. Hasan, H. (2005). Mendel en de wetten van de genetica (1st ed.). De Rosen Publishing Group, Inc.
4. Lewis, R. (2015). Menselijke genetica: concepten en toepassingen (11e ed.). McGraw-Hill Education.
5. Snustad, D. & Simmons, M. (2011). Principles of Genetics (6e ed.). John Wiley and Sons.
6. Trefil, J. (2003). The Nature of Science (1st ed.). Houghton Mifflin Harcourt.