Взаимодействие генов Цель Используя знания основных генетических закономерностей

Взаимодействие генов Цель. Используя знания основных генетических закономерностей, разобраться в видах взаимодействия генов для понимания, что генотип – целостная система и для применения этих знаний при решении задач.

Генотип организмов – это целостная, эволюционно сложившаяся система взаимодействующих генов. Между множеством генов и множеством признаков существует сложное неоднозначное соответствие. Наследование Моногенное один ген отвечает за один признак. Полигенное один ген оказывает влияние на целый комплекс признаков

Взаимодействие генов неаллельное полное доминирование неполное доминирование кодоминирование (проявление двух аллелей одного гена в равной мере – группы крови) комплементарность (новообразование) плейотропное гены-модификаторы (множественное (усиление-ослабление действие) летальное действия других генов) действие генов полимерия эпистаз

Комплементарность. Новообразования при скрещивании это такой тип полигенного наследования, при котором неаллельные гены взаимно дополняют друга. При скрещивании желтых волнистых попугайчиков с голубыми особями все гибриды первого поколения – зеленые. При скрещивании этих зеленых гибридов между собой в их потомстве наблюдается расщепление – 9 частей зеленые : 3 части желтые : 3 части голубые : 1 часть белые. доминантный аллель А – желтый пигмент доминантный аллель В – голубой пигмент А_В_ - зеленая окраска А_ вв – желтый цвет аа. В_ - голубой цвет аавв – бесцветное оперение

P : ♀ AAbb´♂ aa. BB желтые голубые F 1 : ♀ Aa. Bb´♂ Aa. Bb Р♀ зеленые ААвв x ♂аа. ВВ Г. Ав а. В F 2 : 9 A_B_ зеленые: 3 A_bb желтые: F 1 Аа. Вв 3 aa. B_голубые: 1 aabb-белые пурпурн. 9: 3: 3: 1 ААВВ пген А, обусловливающийпсинтез бесцветного ААВв п Аа. Вв ААВв ппредшественника пигмента — пропигмента ААвв б Аа. ВВ п Аавв б Аа. ВВ п Ген В определяет синтез б Аа. Вв п аа. ВВ б аа. Вв фермента, под действием которого из пропигмента образуется пигмент Аа. Вв п 9: 7 Аавв б аа. Вв б Аавв б Цветки душистого горошка с генотипом аа. ВВ и ААbb имеют белый цвет: в первом случае есть фермент, но нет пропигмента, во втором -есть пропигмент, но нет фермента, переводящего пропиг-мент в пигмент.

Скрещиваются два сорта тыквы, каждый из которых характеризуется плодами сферической формы. Все F 1 имеют дисковидные плоды, а в F 2 наблюдается расщепление – 9 частей с дисковидными плодами : 6 частей со сферическими плодами : 1 часть с удлиненными плодами. 9: 6: 1 генотип материнского сорта AAbb, - сферическая форма отцовского сорта – aa. BB, - сферическая гибридов– Aa. Bb – дисковидная аавв - удлиненная ААВВ тк ААВв тк Аа. Вв тк ААвв кр Аа. ВВ тк Аа. Вв тк аа. ВВ кор аа. Вв кор Аа. Вв тк Аавв кр аа. Вв кор аавв кор ААВВ д ААВв д Аа. Вв д ААвв с Аа. ВВ д Аа. Вв д аа. ВВ с аа. Вв с Аа. Вв д Аавв с аа. Вв с аавв уд первая линия характеризуется темно-красными глазами, а вторая – белыми. Все F 1 имели темно-красные глаза. При наличии у гибридов первого поколения A_B_ двух доминантных аллелей неаллельных генов A и B яркокрасный и коричневый пигмент вместе дают темнокрасную окраску. При генотипе A_bb глаза ярко-красные, а при генотипе aa _ _ коричневые 9: 3: 4

Выводы по комплементарному взаимодействию генов а) при комплементарном действии доминантных аллелей двух генов (Aa. Bb × Aa. Bb), не имеющих самостоятельного проявления, - в соотношении 9: 7 б) если доминантный аллель одного из комплементарных генов (A) действует самостоятельно, а другой ген (B) - лишь в присутствии первого гена - в соотношении 9: 3: 4 (9 A-B- : 3 A-bb : 4 aa--); в) если каждый комплементарный неаллельный ген в отдельности вызывает развитие одного и того же признака, их взаимодействие - другого, а у дигомозиготы по рецессивным аллелям этих генов развивается третий признак - в соотношении 9: 6: 1 [9 A-B- : 6(A-bb и aa. B-) : 1 aabb].

Эпистаз – это такой способ взаимодействия генов, при котором действие одного гена подавляется действием другого, неаллельного гена. При этом ген-подавитель называется эпистатическим геном, а подавляемый ген – гипостатическим. Различают рецессивный и доминантный эпистаз. При рецессивном эпистазе в F 2 наблюдаются расщепления 9 : 3 : 4 или 9 : 7, а при доминантном эпистазе – 13: 3 или 12: 3: 1. Рецессивный эпистаз При рецессивном эпистазе происходит подавление признаков, если эпистатический ген находится в рецессивногомозиготном состоянии. Доминантный эпистаз При доминантном эпистазе происходит подавление признаков, если эпистатический ген представлен хотя бы одним доминантным аллелем.

Кур окраска оперения определяется двумя генами: ген С контролирует образование основных пигментов, а ген I подавляет действие гена С. Скрещиваются две породы кур с белым оперением: белый леггорн и белый виандот. Известно, что у леггорнов гены С и I представлены доминантными аллелями, а у виандотов – рецессивными. Все F 1 имели белое оперение, а в F 2 наблюдалось расщепление – 13 частей с белой окраской : 3 части окрашенные. P : ♀ IIСС r♂ iiсс белые F 1 : ♀ Ii. Сс r♂ Ii. Сс белые F 2 : 9 I–С– : 3 I–сс: 3 ii. С– : 1 iiсс белые окрашенные белые 13: 3 Таким образом, генотип I–С– дает белую окраску, поскольку доминантный аллель С обеспечивает синтез пигментов, но доминантный аллель I блокирует этот синтез. Генотип I–сс дает белую окраску, поскольку рецессивный аллель сс в гомозиготе не обеспечивает синтеза пигментов, а доминантный аллель I дополнительно подавляет синтез пигментов. Генотип iiсс дает белую окраску, поскольку рецессивный аллель сс в гомозиготе не обеспечивает синтеза пигментов. Лишь особи с генотипом ii. С– окрашенные, так как доминантный аллель С обеспечивает синтез пигментов, а рецессивный аллель ii в гомозиготе не подавляет действие гена С.

У тыквы окраска плодов определяется двумя генами: А и I. Ген А контролирует образование основных пигментов, аллель А определяет желтую окраску, рецессивный аллель а – зеленую. Ген I подавляет действие гена А: в присутствии доминантного аллеля I пигменты не образуются. Скрещиваются два сорта тыквы: белая и зеленая. P : ♀ IIAA r♂ iiaa белые зеленые плоды F 1 : ♀ Ii. Аа r♂ Ii. Аа белые плоды F 2 : 9 I–А– : 3 I–аа: 3 ii. А 1– iiаа б 12: 3: 1 б ж з Доминантный эпистаз

Рецессивный эпистаз При рецессивном эпистазе происходит подавление признаков, если эпистатический ген находится в рецессивно-гомозиготном состоянии аллель гена С обеспечивает синтез черного пигмента, рецессивный – не обеспечивает этот синтез. При наличии аллеля А в составе волоса чередуются участки, окрашенные и в черный, и в желтый цвет (такая окраска называется «агути» ). аллель а не обеспечивает перехода черного пигмента в желтый, и окраска шерсти становится черной. С–А– – окраска «агути» – доминантный аллель С обеспечивает синтез черного пигмента, а доминантный аллель А обеспечивает переход части черного пигмента в желтый ; С–аа - черная окраска – доминантный аллель С обеспечивает синтез черного пигмента, но отсутствие доминантного аллеля А не позволяет черному пигменту перейти в желтый; сс. А– – альбинизм – отсутствие доминантного аллеля С не обеспечивает синтез исходного черного пигмента, тогда и доминантный аллель А не может проявиться в фенотипе; ссаа – альбинизм – отсутствие доминантного аллеля С не обеспечивает синтез исходного черного пигмента, тогда и отсутствие доминантного аллеля А не может повлиять на фенотип. Таким образом, ген С является главным, или сильным геном. В доминантном состоянии он позволяет проявиться в фенотипе второстепенным генам (или генам–модификаторам), а в гомозиготно– рецессивном состоянии он подавляет действие всех остальных генов, не позволяя им проявиться в фенотипе.

P : ♀ CCaa´♂cc. AA 9: 3 : 4 черные альбиносы F 1 : ♀ Cc. Aa´♂ Cc. Aa агути F 2 : 9 C–A–: 3 C–aa: 3 cc. A–: 1 ccaa агути черные альбиносы

Полимерия это такой тип полигенного наследования, при котором признак определяется взаимодействием нескольких пар неаллельных генов со сходным действием. Такие гены называют гомологичными и обозначают сходными символами, например, А 1, А 2, А 3 и т. д Некумулятивная полимерия. Кумулятивная полимерия. Для качественных признаков характерна некумулятивная полимерия с полным доминированием и расщеплением 15 : 1 (в случае действия двух пар аллелей). Для количественных признаков характерна кумулятивная полимерия с неполным доминированием и расщеплением 1 : 4 : 6 : 4 : 1 (в случае действия двух пар аллелей).

Скрещиваются две породы кур: одна порода с оперенными ногами, другая – с неоперенными. Все гибриды F 1 имели оперенные ноги. При скрещивании этих гибридов между собой в их потомстве наблюдалось расщепление – 15 частей особей с оперенными ногами : 1 часть особей с неоперенными ногами. За оперенность ног у кур отвечают два гомологичных гена А 1 и А 2, рецессивные – а 1 и а 2. Генотип 1 – А 1 а 1 А 2 а 2 Генотип 2– а 1 а 1 а 2 а 2. с оперенными ногами с неоперенными ногами F 1 А 1 а 1 А 2 а 2. для появления оперенных ног у кур достаточно хотя бы одного доминантного аллеля: А 1 или А 2.

Кумулятивная полимерия. Подобным образом наследуются многие признаки, например, цвет кожи при межрасовых браках у человека. Потомки от смешанных браков негроидов и европеоидов называются мулаты и характеризуются промежуточным цветом кожи. В потомстве мулатов наблюдается расщепление: 1 часть негроиды : 4 части темные квартероны : 6 частей мулаты : 4 части светлые квартероны : 1 часть европеоиды. Квартероны имеют промежуточный цвет кожи – между мулатами и представителями одной из чистых рас. Чем меньше в генотипе доминантных генов, тем слабее выражен признак

i – I группа Кодоминирование Установлено, что четыре группы крови человека обусловлены наследованием трех аллелей одного гена IA, IB, i. Явление, при котором имеется более чем два аллеля данного гена, называется множественным аллелизмом. Эти разнообразные аллельные состояния возникают путем мутаций одного локуса хромосомы, различающихся по своему фенотипическому проявлению. Комбинируясь в диплоидных клетках по два, могут образовывать 6 генотипов (00, АА, ВВ, А 0, В 0, АВ). Соответственно: 00 – I группа А 0, АА – II группа В 0, ВВ – III группа АВ – IV группа проявление у гетерозиготы признаков, характерных для обеих форм (аллелей) гена. IAIB – IV группа Определить: F 1

Неполное доминирование есть два аллеля гена, один – доминантный, другой – рецессивный, доминантные гомозиготы и гетерозиготы отличаются по фенотипу - промежуточный характер наследования : наследование окраски цветов у ночной красавицы, ген А определяет красную окраску цветов, ген a определяет белую окраску цветов, у генотипа АА цветы красные, у генотипа аа цветы белые, у генотипа Аа цвет розовый Тенор определяется геном А 1, а бас - А 2. Люди, гомозиготные по этим признакам, имеют либо бас, либо баритон, а гетерозиготные люди - баритон. Для женщин ситуация аналогична: гомозигота могут быть альтами или сопрано, а гетерозигота - меццо-сопрано.

Сверхдоминирование. При сверхдоминировании сильнее, чем у гомозигот. у гетерозигот признак проявляется значительно Было замечено, что при скрещивании чистых линий разных сортов кукурузы, потомство было более выносливо, более продуктивно, имело более крупные початки, чем родительские формы. Это явление было названо гибридной силой или гетерозисом. Оно проявляется и при скрещивании неродственных организмов: при скрещивании лошади и осла получаются лошаки и мулы, более выносливые и сильные, чем их родители. Пример сверхдоминирования у человека серповидноклеточная анемия (у людей, больных серповидноклеточной анемией, эритроциты имеют форму серпа). Заболевание проявляется у людей, гомозиготных по гену Аs, а здоровые люди - по An. Гомозиготные больные люди заболевают тяжелой формой заболевания, как правило, смертельной. Гетерозиготы - внешне здоровые люди, у которых наблюдается небольшие отклонения в форме эритроцитов. Зато такая комбинация генов делает практически невозможным проникновение в эритроциты протозойного малярийного паразита. Такая комбинация генов было выгодна для выживания вида, поэтому гетерозиготы широко распространены в популяциях Африки, где проблема малярии наиболее актуальна.

Плейотропное действие гена. При плейотропном действии гена один ген определяет развитие или влияет на проявление нескольких признаков. Это свойство генов было хорошо исследовано на мышах Синдром Марфана - наследственное заболевание соединительной ткани , проявляющееся изменениями скелета: высоким ростом с относительно коротким туловищем , длинными паукообразными пальцами ( арахнодактилия ), разболтаннностью суставов , часто сколиозом , кифозом , деформациями грудной клетки , аркообразным небом. Характерны также поражения глаз. В связи с аномалиями сердечнососудистой системы средняя продолжительность жизни сокращена.

Гены Субвитальные Летальные Полулетальные Ген, определяющий смертельное нарушение развития в эмбриональный период, называется летальным. гены, которые вызывают врожденные заболевания, ведущие к смерти в детстве до наступления половозрелости

Домашнее задание • Прописать все взаимодействия решетки на каждый вид • Знать теорию • Готовиться к зачету по теме Основы генетики