Семинар № 2 Решение задач по генетике – взаимное влияние генов • • • Комплементарность Эпистаз Полимерия Плейотропное действие гена Летальные гены
Законы Менделя Первый закон: при скрещивании гомозиготных аллелей AA и aa потомство генетически гетерозиготно (Aa) и фенотипически однотипно. Второй закон: при скрещивании гетерозиготных аллелей Aa и Aa потомство расщепляется генетически как 1(AA): 2(Aa): 1(aa), а фенотипически – как 3(AA и Аа): 1(аа). Третий закон: при скрещивании наследование разных генов осуществляется независимо друг от друга.
Комплементарность При наличии двух доминантных аллелей разных генов появляется новый признак. Пример: наследование окраски цветков у душистого горошка (для развития окраски необходимо, чтобы в организме синтезировались определенные белки и ферменты, превращающие их в пигмент).
Комплементарность
Комплементарность Решетка Пеннета: AB Ab a. B ab AB AABb Aa. BB Aa. Bb Ab AABb AAbb Aa. Bb Aabb a. B Aa. Bb aa. BB aa. Bb ab Aa. Bb Aabb aa. Bb aabb
Комплементарность • Может ли у растений с белой окраской быть окрашенное потомство? • Какая доля гибридов 2 -го поколения будет иметь окрашенные цветки? • У глухих людей, у которых глухота определяется рецессивными гомозиготами по разным генам, родились нормально слышащие дети. Какова вероятность глухоты у следующего поколения?
Задачи 1. У душистого горошка гены С и Р порознь вызывают белую окраску цветов, пурпурная окраска получается при наличии в генотипе обоих доминантных генов. Растение душистого горошка с пурпурными цветами, скрещенное с растением, имеющим белые цветы, в потомстве дает половину растений с пурпурными и половину с белыми цветами. Как это можно объяснить? Определите возможные генотипы родительских растений. 2. Одна женщина много лет подряд выращивала дома на подоконнике белоплодные баклажаны. Однажды она взяла у знакомого садовода рассаду фиолетовых баклажан и одно из растений скрестила с одним из своих белоплодных. На следующий год из гибридных семян она вырастила 5/8 растений с белыми плодами и 3/8 с фиолетовыми. Какое расщепление по цвету плодов получила бы женщина, если бы она самоопылила принесенное от садовода родительское растение, дававшее фиолетовые плоды? Какой генотип имело ее собственное, взятое для скрещивания растение?
Эпистаз При эпистатическом взаимодействии одна пара генов может подавлять действие другой пары генов. Ген, подавляющий действие неаллельного ему гену, называется эпистатическим или геном-супрессором, а подавляемый - гипостатическим. Пример: доминантный ген серой окраски лошади подавляет проявление другой пары генов, определяющих масть (вороную, рыжую, гнедую), вне зависимости от того, является эта пара рецессивной или доминантной гомозиготой или гетерозиготой - окраска лошади будет только серой (лошади с генотипами ААвв, Аавв, ААВВ, Аа. ВВ или Аа. Вв).
Эпистаз Решетка Пеннета: AB Ab a. B ab AB AABb Aa. BB Aa. Bb Ab AABb AAbb Aa. Bb Aabb a. B Aa. Bb aa. BB aa. Bb ab Aa. Bb Aabb aa. Bb aabb
Задачи 1. Доминантный аллель В определеляет вороную окраску, рецессивный аллель b – рыжую. Аллель А определяет серую окраску и является геном-супрессором гена В. Какое потомство можно ожидать от родителей с серой и вороной окраски, если они являются гетерозиготами по гену В? 2. У рыжего таракана прусака известны две доминантные мутации по окраске тела: Pb (XI группа сцепления) — бледное тело и Bl (VI группа сцепления) — черное тело. При скрещивании двух тараканов с бледным телом в потомстве выщепилась 1/8 часть прусаков дикого типа и 1/8 часть особей с черным телом. Определите характер взаимодействий генов и генотипы обоих родителей.
Полимерия Один признак определяется несколькими парами генов. Пример: окраска семян овса определяется 2 парами генов. Доминантные гомозиготы по обеим парам имют черную окраску, а рецессивные гомозиготы – желтую. Промежуточные формы имели серую окраску, причем было установлена прямая зависимость интенсивности окраски от числа доминантных аллелей. AABB AABb, Aa. BB Aa. Bb, AAbb, aa. BB Aabb, aa. Bb aabb
Полимерия • Какая вероятность для растений овса из семян средне-серого цвета (Aa. Bb) получить потомство с тем же фенотипом? • Существует теория, что цвет кожи человека определяется 5 парами аллелей: темная кожа (у негроидной расы) будет определятся генотипом ААВВССDDЕЕ, у европеоидной расы генотип будет ааввссddее. Сколько всего существует фенотипов по цвету кожи?
Полимерия • Какая вероятность для растений овса из семян средне-серого цвета (Aa. Bb) получить потомство с тем же фенотипом? • Существует теория, что цвет кожи человека определяется 5 парами генов: темная кожа (у негроидной расы) будет определятся генотипом ААВВССDDЕЕ, у европеоидной расы генотип будет ааввссddее. Сколько всего существует фенотипов по цвету кожи?
Задачи 1. Рост человека контролируется несколькими парами несцепленных генов, которые взаимодействуют по типу полимерии. Если пренебречь факторами внешней среды и условно ограничиться лишь тремя парами генов, то можно допустить, что в какой-то популяции самые низкорослые люди имеют все доминантные аллели и рост 150 см, а самые высокие — все рецессивные и рост 180 см. Определите рост людей, гетерозиготных по всем трем парам генов, контролирующих рост. 2. От брака негров и белых рождаются мулаты. Анализ потомства большого числа браков между мулатами дал расщепление 1: 4: 6: 4: 1. Фенотипически это были черные и белые потомки, мулаты, а также темные и светлые мулаты. Определите количество генов, обуславливающих окраску кожи, характер их взаимодействия и генотипы родителей и потомков. Как по-вашему, может ли от брака белой женщины с мулатом или с африканским негром родиться совершенно черный ребенок — негр? Почему?
Плейотропное действие Один ген определяет развитие или влияет на проявление нескольких признаков. Пример: ген карликовости (рецессивная аллель) определяет ненормальное развитие гипофиза. Рецессивные гомозиготы прекращали расти на второй неделе, были неспособны к размножению, внутренние органы, особенно железы внутренней секреции, имели измененную форму, мыши были менее подвижны и плохо переносили перепады температур.
Плейотропное действие • Пигмент радужной оболочки глаза играет определенную роль в защите органа зрения от инфекций. Люди с серой радужкой больше всего подвергаются травмам и осложнением глаз. Меньше подвергаются этим травмам и осложнениям лица с голубыми и карими глазами. Учеными зафиксировано повышение экстравертированности, ригидности и снижение общего индекса интеллекта по мере перехода от светлой пигментации глаз к темной. Чем определяется цвет глаз?
Плейотропное действие Еще примеры: • Доминантный ген, определяющий платиновую окраску у чернобурых лисиц, является рецессивным в отношении жизнеспособности особей. • У крупного рогатого скота и кур известна наследственная коротконогость. Ген основного действия – определяет развитие признака Ген-модицикатор – усиливают или ослабляют проявление действия основного гена (интенсификаторы и супрессоры)
Летальные гены Летальность генов – один ген, определяющий какой-либо признак, влияет так же на жизнеспособность в целом. Примеры: ген платиновости у лисиц является доминантным, однако вывести чистую линию невозможно – гомозигота по доминантному признаку является летальной. A a A AA Aa aa
Летальные гены
Летальные гены Сублетальные гены – вызывают врожденные заболевания, ведущие к смерти в детстве до наступления половозрелости, хотя есть и исключения. Примером доминантного сублетального гена является ген, определяющий заболевание ретинобластомой, при котором в раннем детстве развивается раковая опухоль в глазу. Раньше это заболевание всегда приводило к смерти, а сейчас проводят операции, спасающие от смерти, но приводящие к слепоте на один или на оба глаза.
Летальные гены Еще примеры: • «заячья губа и волчья пасть» - дефект развития верхней челюсти, • гемофилия – отсутствие у крови способности свертываться • мыши с желтой окраской шерсти (гетерозигота)
Плейотропное действие и летальные гены Задача. При скрещивании между собой черных мышей всегда получается черное потомство. При скрещивании между собой желтых мышей одна треть потомства оказывается черной, а две трети — желтой. Как это можно истолковать? Как можно проверить правильность Вашего предположения только генетическими опытами?
Летальные гены Термины в собаководстве: Инбридинг – спаривание близких родственников Лайнбридинг – спариваются родственники в 3 -4 поколении Ауткроссинг (аутбридинг) – это спаривание неродственных производителей.
Летальные гены Признаки наследственного происхождения аномалии: 1. Соответствие данной аномалии описанию наследственных заболеваний. 2. Появление новорожденного с данной аномалией от родственного скрещивания, причем не только при близкой, но и при умеренной степени родства. 3. Проявление подобных аномалий у родственников отца или матери потомка, рожденного с уродством. 4. Проявление той же самой аномалии у нескольких потомков одного родителя.