Hvordan kan jeg knække koden med Mendels ærter?
Nedenfor kan du finde en introvideo om, hvad du kommer til at møde i dette afsnit. God fornøjelse!
Nedenfor kan du finde en introvideo om, hvad du kommer til at møde i dette afsnit. God fornøjelse!
Her kan du se Biostribens video om DNA, kromosomer & gener og her kan du læse det forrige afsnit Hvad gemmer sig i mine gener?.
Hvis du er i tvivl, om du er klar til at tage rejsen videre, så prøv opsamlings-kahoot 3.1.
Her kan du finde forklaringer på, hvorfor svar i Kahooten er rigtige eller forkerte:
3.1 Kahoot – opsamling – del 1
For over 150 år siden, levede en østrigsk munk som hed Gregor Mendel (1822-1884). Mendel var ikke en helt ordinær munk. Han havde smag for naturvidenskab og interesserede sig for arvelighed. Mendel har faktisk banet vejen for den viden, vi har i dag om, hvordan gener går i arv. Det betyder, at Mendels resultater muligvis rummer en del af forklaringen på, hvorfor du ligner både din far og mor. I det følgende skal du udforske Mendels ærteplanteeksperimenter. Måske kan ærteplanter fortælle mere om dig, end du lige går og tror.
For at undersøge arvelighed lavede Mendel eksperimenter med over 28.000 ærteplanter i klosterets køkkenhave. Mendel valgte lige netop ærteplanter, da de er lette at bestøve. Når han udførte sine eksperimenter, holdt han øje med to ting – nemlig ærteplantens karakter og træk. Her snakker vi ikke om de karakterer du får i skolen, men om ting som du kan observere, der kan komme til udtryk på forskellig vis som f.eks. hårfarve. Et karaktertræk Mendel observerede, var ærteplantens højde. Han så, at ærteplanten enten var høj eller lav. Høj og lav var altså de to træk, han observerede for denne karakter. Mendel observerede karakterer med tydelige forskellige træk, når han bestøvede og plantede ærter generation efter generation. Du kan se andre eksempler på karakterer og træk i Figur 6 Mendel lavede mange gentagelser af sine eksperimenter, som igen og igen viste de samme resultater. Han formulerede ud fra sine eksperimenter det, som vi i dag kalder for Mendels arvelove.
Figur 6. Mendel kiggede på ærteplantens karakter og træk, når han lavede sine ærteplanteeksperimenter. Der var to træk for hver karakter.
Du tænker måske, at du og Mendels ærteplanter er meget forskellige. Det er nok sjældent, man går og sammenligner sig selv med ærteplanter, men det kan faktisk betale sig. For det som Mendel fandt ud af i sine eksperimenter om arvelighed, kan du overføre til dine egne gener. Du kan for eksempel bruge Mendels eksperimenter til at forstå hvorfor du ingen fregner har, selvom begge dine forældre har fregner. Du kan også bruge Mendels resultater, til at forudsige sandsynligheden for, at du giver et af dine træk videre, hvis du får børn. Det kunne eksempelvis være, at rulle med tungen.
Mendel opstillede en række eksperimenter for at undersøge arveligheden. Det simpleste af disse kaldte han for det monohybride eksperiment. Mono betyder, at han kun undersøgte én karakter (f.eks ærteform). Hybrid betyder, at han krydsede to ærteplanter ved at bestøve den ene med den anden. Mendel sørgede altså for, at han havde to ærteplanter, som havde alle de samme træk for hver karakter på nær én. Dette kunne eksempelvis være karakteren: Ærtefarve. Derudover sørgede han for, at ærteplanterne var rene stammer. Det betyder, at han bestøvede hver plante med sig selv, indtil han kunne gro planter, der viste samme træk hver gang. Mendel tog sine to rene stammer, som han kaldte forælderstammen (P) – en med grønne ærter og en med gule ærter (Figur 7). Han krydsede så de to (P) ærteplanter, der havde forskellige farvede ærter. Mendel så, at de nye ærteplanter alle fik gule ærter. Disse nye ærteplanter kaldte han for første generation (F1). Her så han ingen grønne ærter. I næste skridt af eksperimentet bestøvede han første generation med sig selv. Disse nye ærteplanter kaldte han for anden generation (F2). Mendel så nu at det grønne træk viste sig ved nogle af planterne i anden generation. Han så, at langt størstedelen havde gule ærter, mens hver fjerde ærteplante havde grønne ærter. Tre ud af 4 af ærteplanterne havde altså gule ærter, imens en ud af fire havde grønne ærter. Nu havde Mendel nogle ret klare resultater; nu skulle han bare tyde dem.
Figur 7. I Mendels monohybride eksperiment krydsede han to ærteplanter Ærteplanterne havde alle de samme træk på nær ét. Dette var eksempelvis ærtefarven. Disse to planter kaldte han for forælderstammen. Ved at krydse forælderstammen fik Mendel sin første generation (F1), som alle var gule. Ved at krydse F1 med sig selv fik han anden generation (F2). I F2 var tre ud af fire gule og én ud af fire grønne.
Hvad var det nu lige de forskellige begreber betød?
Tag lige og forklar kernebegreberne til din sidemakker:
En karakter kan for eksempel være højde, form eller farve.
En plante med en ren stamme, er en plante, hvis genpar er homozygot. Altså et genpar hvor begge alleler man interesserer sig for, er ens.
Homozygot og alleler vil du læse kunne læse mere om i dette afsnit.
Et træk er beskrivelsen af en karakter. Hvis du har en ærteplante med gule ærter, er gul et træk for karakteren ærtefarve.
Det monohybride eksperiment lavede Mendel ved at bestøve en ren stamme med en anden ren stamme med kun ét varierende træk.
Du undrer dig måske over, hvordan to krydsede ærteplanter med gule ærter kan give grønne ærter, ligesom du måske undrer dig over, hvorfor to mennesker med fregner kan få børn uden fregner. Det var lige netop dette, som Mendel også undrede sig over. Ud fra sit monohybride eksperiment kunne Mendel altså konkludere, at genet som kodede for de grønne ærter ikke blev væk. Han konkluderede, at der altså må være to gener for hver karakter, hvor kun det ene kommer til udtryk. Gener der koder for samme karakter, men som kan føre til forskellige træk, kaldes for alleler. Ligesom ærteplanten har to alleler for karakteren ærtefarve, så findes der to alleler for karakteren fregner, som du kan se på Figur 8.
Figur 8. Alleler er gener, der koder for en karakter som f.eks. fregner. En allel for karakteren fregner kan enten resulterer i trækket fregner eller trækket ingen fregner.
I Mendels eksperiment havde forælderstammen to ens alleler for karakteren ærtefarve. Den ene ærteplante havde to alleler for gul, og den anden havde to alleler for grøn. Når to alleler er ens, kalder man genparret for homozygot. Homo stammer fra det græske ord homos, der betyder ”ens”, og zygot betyder celle. I første generation havde ærteplanterne en allel for gul, som var synlig, og en allel for grøn, som var skjult. Når to alleler er forskellige, kalder man genparret for heterozygot. Hetero kommer fra det græske ord heteros, der betyder ”uens”. På Figur 9 kan du se forskellen på homozygot og heterozygot. Mendel kaldte det synlige træk for dominant (dominerende), imens han kaldte det skjulte træk for recessivt (vigende). Første generation havde altså fået en allel for det dominante træk gul fra den ene forælderstamme og en allel for det recessive træk grøn fra den anden. Han kunne også konkludere, at kun ét gen fra hver ærteplante blev givet videre.
Figur 9. Det træk der er stærkest og bliver synligt kaldes dominant (dominerende). Det træk der er svagest kaldes recessivt (vigende). Hvis et genpar har ens alleler, kaldes det homozygot, og hvis det har uens alleler, kaldes det heterozygot. Kun en allel fra hver forældre bliver givet videre.
Hint: Prøv at tænk på hvad Mendel gjorde for at få rene stammer?
Hvis du stadig synes det er svært at tyde Mendels ærteplanteeksperiment, så tjek Biostribens video om Gregor Mendel og arvelighed ud.
Ud fra sit eksperiment opstillede Mendel en hypotese om, at gener fordeles ligeligt under kønscelledeling (meiosen). Dine kønsceller deler sig anderledes end dine kropsceller. Ved meiosen fordobler en kønscelle først sit antal kromosomer, som du kan se på Figur 10. Derefter deler kønscellen sig første gang til to celler med lige mange kromosomer. De to celler deler sig derefter begge endnu engang, så der skabes fire kønsceller med det halve antal kromosomer sammenlignet med normale celler. På den måde kan to kønsceller skabe én celle med det fulde antal kromosomer, når de tilfældigt støder sammen under befrugtning. Vi går ikke i dybden med meiosen i dette afsnit, men hvis du har lyst, kan du tjekke Biostribens video om meiosen ud eller følge begrebsbeskrivelsen af meiosen.
Figur 10. Når der bliver skabt nye kønsceller under meiosen, så fordeler generne sig ligeligt. Først fordobler kønscellen antallet af kromosomer og deler sig i to. Hver nye celle får lige mange kromosomer. Derefter deler de to celler sig igen, og kromosomer og gener fordeles ligeligt til hver ny kønscelle. På den måde skabes der fire forskellige kønsceller med én af hver type kromosom og dermed kun én af hver allel.
Hvad var det nu lige de forskellige begreber betød?
Tag lige og forklar kernebegreberne til din sidemakker:
Et træk kaldes recessivt, når det taber til et dominerende træk. Trækket grøn er reccesiv over for trækket gul for karakteren ærtefarve.
Meiose er kønscelledeling. Meiosen sker ved at en celle fordobler sit antal kromosomer for derefter at dele sig i fire kønsceller. Hver kønscelle har ét af hvert kromosom og ikke to som i kropsceller.
Et træk kaldes dominant, hvis det er stærkt og vinder over et andet træk. Trækket gul er dominant over for trækket grøn for karakteren ærtefarve.
Alleler er varianter af det samme gen. Dette kan eksempelvis være genet, der koder for højde, hvor en allel kan kode for høj, mens en anden allel kan kode for lav.
Et genpar er homozygot, når dets alleler er ens.
Et genpar er heterozygot, når dets alleler er forskellige.
Nu havde Mendel altså fundet ud af, at gener fordeles ligeligt under meiosen, så hver kønscelle har én allel for hvert gen. Denne viden om nedarvning af alleler har blandt andet banet vejen for at du kan forudsige sandsynligheden for, at du giver dine fregner videre, hvis du en dag får børn. En smart måde at undersøge sandsynligheden for at videregive et træk, er ved at opstille et såkaldt krydsningsskema. For at lave et krydsningsskema skal du kende allelsammensætningen og vide hvilken allel, der er dominerende. Du kan se på Figur 11, hvordan du forudsiger sandsynligheden for et træk med et krydsningsskema.
Figur 11. Du kan bruge krydsningsskemaer til at udregne sandsynligheden for at afkom med bestemte træk. Du skal kende allelsammensætningen for den karakter, du kigger på hos de to organismer, som du krydser. Du skal også vide hvilken allel der er dominerende og hvilken der er recessiv. Organismerne kan være alt fra planter til mennesker til din hamster. Dog skal plante krydses med plante og hamster med hamster.
Sammensætningen af alleler kalder man også for cellens genotype. Geno kommer af det græske ord genos, der betyder ”slægt”. Genotypen er ikke synlig med det blotte øje. Du kan nogle gange gætte dig til en genotype, eller du kan bruge bioteknologiske værktøjer til at læse genotypen på et mikroskopisk plan. De træk som du kan observere med det blotte øje, kaldes for cellens fænotype. Fæno kommer af det græske ord phaino, som betyder ”vise sig”. Fænotypen er altså det synlige resultat af genotypen.
Mendel opstillede et krydsningsskema, for at undersøge sin hypotese om at alleler fordeles ligeligt under meiosen. Det teoretiske resultat fra krydsningsskemaet sammenlignede han med sine resultater fra det monohybride eksperiment. Han opstillede altså et krydsningsskema for de to forælderstammer, hvor den ene ærteplante var homozygot for trækket grønne ærter og den anden for trækket gule ærter. Allelen for det dominerende træk gul kaldte han store G. Allelen for det recessive træk grøn kaldte han for lille g. Du kan se resultatet af Mendels krydsningsskema på Figur 12.
Figur 12. Et krydsningsskema for forælderstammen i det monohybride eksperiment for karakteren ærtefarve.
Mendel kunne ud fra sit krydsningsskema forudsige, at alle ærteplanterne i første generation ville få samme fænotype for karakteren ærtefarve. De ville alle få gule ærter. Hver ærteplante ville nemlig få en gul allel fra den ene forælderstamme og en grøn fra den anden. Fordi den gule allel er dominerende, måtte trækket være gult for alt afkommet. Dette måtte gælde, lige meget hvor mange gange han krydsede de to forældrestammer. Forudsigelserne passede med Mendels monohybride eksperiment, hvor planterne i første generation alle havde gule ærter (Figur 7).
Mendel lavede igen et krydsningsskema, for at forudsige fænotypen, når han krydsede første generation med sig selv. Du kan se resultatet af Mendels krydsningsskema på Figur 13.
Figur 13. Et krydsningsskema for første generation i det monohybride eksperiment for karakteren ærtefarve.
Nu så Mendel, at det grønne træk kom igen. Han kunne altså forudsige, at genotypen en ud af fire gange ville have to recessive alleler for grøn. Dette stemte igen overens med det monohybride eksperiment, hvor en ud af fire planter fik grønne ærter.
Hvad var det nu lige de forskellige begreber betød?
Tag lige og forklar kernebegreberne til din sidemakker:
Genotypen er sammensætningen af alleler
Fænotypen er det træk som en genotype udtrykker
Find et papir og en blyant frem eller det ark, din lærer har delt ud, og hjælp Mendel med at udfylde krydsningsskemaet:
Ligesom Mendel med hans gule og grønnne ærter, så kan du bruge krydsningsskemaer til at forstå hvorfor du ser ud som du gør. Mendels nye viden om at alleler fordeler sig ligeligt under meiosen, kan nemlig overføres til dig og dine gener. Du kan blandt andet bruge krydsningsskemaer til at finde ud af, hvad sandsynligheden var for at du fik evnen til at rulle med tungen. Eller du kan bruge krydsningsskemaer til at forudsige sandsynligheden for, at dig og din sidemakkers børn får fregner.
Med et krydsningsskema kan du undersøge sandsynligheden for at få afkom med en bestemt fænotype. Du skal vide to ting. Du skal vide, at den karakter du kigger på KUN bestemmes af ét gen. Dette gælder for karakteren fregner/ikke fregner og evnen til at rulle med tungen. De fleste karakterer bestemmes af flere gener, og her kan man ikke bruge Mendels teori. Dette kan for eksempel være din højde eller farven på din hud. Nummer to ting du skal vide er sammensætningen af allelerne for den karakter du undersøger, nemlig genotypen.
Gå sammen med din sidemakker, og undersøg sandsynligheden for, at jeres afkom får fregner. Find en blyant og papir eller det udleverede ark frem. Vi ved fra tidligere, at fregner kun bestemmes af ét gen, og derfor er første forudsætning opfyldt. Dernæst skal du kende din allelsammensætning. Dette må du gætte dig frem til. Da fregner er et dominant træk, så kalder vi dette for store F. Det er et recessivt træk, ikke at have fregner, og vi kalder det for lille f. Du kan gætte allelsammensætningen ud fra følgende regler:
Prøv nu at udfylde krydsningsskemaet:
At din øjenfarve ikke KUN bestemmes af ét gen men af flere gener? I mange år har man troet, at øjenfarven blev bestemt af et gen med to forskellige alleler, en allel for blå og en allel for brun. Man har dog senere fundet ud af, at dette ikke er korrekt.
Hvis du vil teste din viden om, hvordan du kan knække koden med Mendels ærter, så forsøg dig med opsamlings-kahoot 3.3.
Her kan du finde forklaringer på, hvorfor svar i Kahooten er rigtige eller forkerte:
3.1 Kahoot – opsamling – del 1 (pdf)
Som det sidste får du mulige svar på de spørgsmål, som du har mødt igennem teksten: