Interacțiunea genelor genomului uman. Interacțiunea genelor nonalelice. Interacțiunea dintre genele alelice

Curs 5. Tipuri de interacțiune între genele alele și non-alelice

Genele alelice sunt atunci când fiecare genă determină o trăsătură.

Interacțiunea genelor alelice include: dominanța incompletă, moștenirea intermediară, codominanța și supradominanța.

Cu dominanță incompletă, trăsăturile individuale contrastante controlate de o pereche de gene alelice ocupă o poziție intermediară la părinții homozigoți din prima generație; toți indivizii heterozigoți sunt de același tip. În a doua generație, când indivizii din prima generație sunt încrucișați unul cu celălalt, are loc o divizare 1:2:1 atât în ​​genotip, cât și în fenotip. De exemplu, încrucișarea vacilor cu pete albe pe corp, burtă albă și picioare cu tauri cu colorare solidă produce descendenți cu colorare solidă, dar cu pete mici pe picioare sau alte părți ale corpului.

Cu un caracter intermediar al moștenirii, descendenții din prima generație păstrează uniformitatea, dar nu se aseamănă complet cu niciunul dintre părinți, așa cum a fost cazul dominației complete, dar au un semn de natură intermediară. De exemplu, se știe că în rândul oilor, alături de oile cu urechi normale, cu o lungime a urechii de aproximativ 10 cm, prima generație produce urmași exclusiv cu urechi scurte - aproximativ 5 cm lungime.

Codominanța este atunci când un individ hibrid are in aceeasi masura Apar ambele caracteristici parentale. După tipul de codominanță, majoritatea factorilor antigenici ai numeroaselor sisteme sanguine sunt moșteniți tipuri diferite animale domestice și oameni. De asemenea, moștenit tipuri diferite proteine ​​și enzime: hemoglobină, transferină, amilază, ceruloplasmină.

Cu supradominare, heteroza apare la hibrizii de prima generație. Heteroza este fenomenul de superioritate a descendenților asupra formelor parentale în vitalitate, energie de creștere, fertilitate și productivitate. Supradominanța este interacțiunea dintre gene care sunt alelice, ca urmare a căreia indivizii heterozigoți sunt fenotipic superiori ambilor homozigoți. Ca exemplu, pot fi utilizate trei genotipuri diferite, cum ar fi A1A1, A1A2 și A2A2. Prin interacțiune se înțelege fenomenul când, cu prezența simultană a lui A1 și A2 (în genotipul A1A2). ele sintetizează un produs sau produc un rezultat care nu este prezent atunci când aceste gene apar separat, ca în genotipurile A1A1 și A2A2. Pentru a ilustra acest tip de interacțiune (acțiune între alele), se poate folosi o singură grupă de sânge la iepuri. Animalele cu genotipul A1A1 produc antigenul 1 (primul antigen), iar genotipul A2A2 are antigenul 2. Iepurii genotipului A1A2 sintetizează nu numai antigenul 1 și 2, ci și al treilea antigen (antigenul 3). Astfel, genele A1 și A2 produc împreună un antigen pe care nu îl produc separat.

Cu supradominanță, heterozigoții se dovedesc a fi mai viabili, dar când se împerechează unul cu celălalt, se despart și produc doar aproximativ 50% heterozigoți.

Genele care influențează dezvoltarea unei trăsături, localizate în diferite perechi de cromozomi omologi, sunt numite non-alelice. Există mai multe tipuri de interacțiuni ale genelor non-alelice (formare nouă, complementară, epistază, modificări, polimerizare).

Uneori, două sau mai multe perechi de gene non-alelice influențează aceeași trăsătură. Formarea unei trăsături în acest caz depinde de natura interacțiunii lor în timpul procesului de dezvoltare.

Un neoplasm este un tip de interacțiune a genelor când, atunci când sunt combinate într-un singur organism, se dezvoltă o formă complet nouă de trăsătură. Se știe că la găini genele pentru pieptene în formă de trandafir și în formă de păstaie nu sunt alelice, iar pieptene în formă de păstaie și în formă de trandafir este dominant asupra celui în formă de frunză. Atunci când încrucișează puii Wyandotte cu un pieptene în formă de trandafir (PPcc) cu cocoși Brahma cu un pieptene în formă de păstaie (PPCC), descendenții primei generații (PPCc) ca urmare a interacțiunii a două gene dominante P și C dezvoltă un formă nouă de pieptene - în formă de nucă. Încrucișarea descendenților primei generații între ei duce la producerea a patru fenotipuri diferite în a doua generație în raport: 9 cu genele P și C cu un pieptene în formă de nucă, 3 Pcc - cu un pieptene în formă de trandafir, 3 ppC - cu un pieptene în formă de păstaie și 1 ppcc - cu un pieptene în formă de frunză. Diviziunea fenotipului este 9:3:3:1. În acest caz, interacțiunea genelor non-alelice P și C determină formarea unei noi forme de creste, în timp ce fiecare dintre aceste gene prezintă separat propriul efect. Un individ cu un pieptene în formă de frunză este un dublu recesiv.

Interacțiunea complementară (complementară) a genelor. În cazul în care o trăsătură se formează în prezența a două gene non-alelice dominante, fiecare dintre acestea neavând o expresie fenotipică independentă, genele sunt desemnate ca fiind complementare. De exemplu, atunci când se încrucișează pui Minor albi cu pui albi mătăsos, prima generație este colorată. Pentru dezvoltarea culorii este necesar ca organismul sa sintetizeze o substanta (proteina) care determina culoarea si o enzima care transforma aceasta substanta in pigment. De obicei, capacitatea de a sintetiza o substanță domină incapacitatea de a o forma. Pisicile minore albe au genotipul CCoo. Ei sunt capabili să sintetizeze substanța necesară formării pigmentului, dar sunt incapabili să sintetizeze enzima care transformă această substanță în pigment. Puii albi mătăsos au genotipul CCOO. Ei nu sunt capabili să sintetizeze substanța necesară pigmentului, dar au capacitatea de a sintetiza enzima. Când astfel de găini se împerechează între ei (CCoo x CCOO), descendenții primei generații sunt colorați (CCOO). În acest caz, pigmentul s-a format ca urmare a includerii în genotipul păsărilor din prima generație a ambelor gene dominante - C (determinând sinteza substanței) și O (determinând sinteza enzimei). La a doua generație de păsări colorate sunt așteptate 9 părți (S..O..), iar păsările albe - 7 părți (C..oo - 3, ssO.. - 3 și ssoo - 1).

Interacțiunea complementară a genelor este aparent responsabilă pentru un tip special de paralizie a membrelor posterioare la câinii încrucișați, obținute din încrucișarea unui mare danez cu un Sf. Bernard. Analiza genetică efectuată de Stockard a arătat că, la reproducerea de rasă pură, paralizia nu este observată atât la Marii Danezi, cât și la Sf. Bernard. Totodată, din 57 de încrucișări de prima generație obținute în urma încrucișărilor reciproce ale acestor rase și care au supraviețuit până la vârsta de 3 luni, doar 3 sau 4 nu au avut un astfel de defect. Dintre încrucișările din a doua generație, din 66 de căței care au trăit până la 3 luni, aproape o treime au fost paralizați. Boala apare brusc la vârsta de aproximativ 3 luni. Severitatea bolii poate varia: de la paralizie ușoară până la pierderea completă a capacității de a se mișca independent. O boală similară apare la unii câini sniffer încrucișați.

Epistazis. În acest tip de interacțiune, o genă dominantă, de exemplu gena C, suprimă acțiunea altei gene dominante non-alelice B. Cu genotipul SSBB apar trăsături cauzate de gena C. Gena care suprimă dezvoltarea unei alte trăsături este numită epistatică, iar gena suprimată este numită ipostatică. De exemplu, la un cal, culoarea dominantă gri, asociată cu grinzirea timpurie, umbrește toate celelalte culori. La încrucișarea unui cal gri din genotipul CCBB cu un cal roșu din genotipul CCBB, toți descendenții din prima generație vor fi gri cu genotipul CCBB. Când descendenții primei generații sunt încrucișați între ei în a doua generație, se observă o scindare a fenotipului: 12 gri, 3 negre și 1 roșu. Alela gri (C) anulează acțiunea altor gene de culoare independente. Toți caii cu alela C în genotipul lor vor fi gri. Dacă alela C este absentă, dacă alela B este prezentă în genotip, calul va fi negru (ssBB, ssBv) iar un cal cu genotipul ssBB, dublu recesiv, va fi de culoare roșie.

Polimerismul. Cu polimerizarea sau moștenirea polimerică (poligenică), aceeași trăsătură este influențată de mai multe gene non-alelice diferite, dar care acționează în mod similar. Fiecare dintre aceste gene îmbunătățește dezvoltarea unei trăsături. Astfel de gene cu acțiune unică sunt numite aditive. Acest tip de interacțiune a fost stabilit pentru prima dată de Nilsson-Ehle în timp ce studia moștenirea culorii solzilor de ovăz și a boabelor de grâu. Genele polimerice sunt desemnate printr-o literă cu indici numerici: A1, A2, A3, A4 etc.

Când se încrucișează indivizi care diferă prin caracteristici cantitative, în prima generație nu există o dominație completă a trăsăturii unuia dintre părinți, iar în a doua generație nu există o divizare clară, dar există nuanțe ale acesteia. Raportul fenotipic este de 15:1.

De exemplu, la încrucișarea găinilor homozigote pentru două perechi de alele recesive diferite (a1a1a2a2), provocând picioare fără pene, cu cocoși homozigoți pentru alelele dominante (A1A1A2A2), toți puii din prima generație au picioare cu pene. În a doua generație, clasele fenotipice pot fi doar conturate aproximativ. Toți descendenții reprezintă o serie continuă, de la cu pene în grade diferite până la fără pene. Raportul dintre cu pene și fără pene este de 15:1.

La pui, conceptul de „culoare maro” combină o gamă largă de nuanțe ale acestei culori, de la foarte deschis la roșu-maro închis. Rasele acestui grup sunt răspândite și au o mare importanță industrială. Caracteristica lor genetică este că culoarea penajului este determinată de predominanța feomelaninei, motiv pentru care aceste rase sunt numite grupul feomelaninei. Nu există nicio genă specifică pentru culoarea maro sau altă culoare a penajului la puii din acest grup. Varietatea nuanțelor și intensitatea tonurilor maro este controlată de un număr mare de gene (A1A1A2A2 A3A3A4A4), dintre care multe au un efect aditiv. Moștenirea culorilor feomelaninei în penajul găinilor este supusă legilor generale de moștenire a trăsăturilor.

La oaie sunt cunoscute genele polimerice și alelele lor recesive, provocând diverse modificări de culoare (de la alb la maro sau negru).

Gene modificatoare. Genele care nu prezintă propriile efecte, dar sporesc sau slăbesc efectul altor gene, sunt numite gene modificatoare. Studiul colorației la mamifere a arătat că, alături de formele extreme cu dezvoltarea completă a pigmentului sau absența acestuia, se observă o serie de forme de tranziție determinate genotipic. Există cel puțin trei perechi de gene modificatoare care afectează cantitatea de pigment roșu din părul de bovine. Ca urmare, la animalele homozigote pentru gena roșie recesivă, intensitatea culorii variază de la cireș, ca la bovinele din rasa Gorbatov roșu, până la căpriu și aproape alb cu o nuanță gălbuie la vacile din rasa Simmental. Genele modificatoare joacă un anumit rol în formarea rezistenței la infecții și boli necontagioase. Vitele Hereford au capul alb, iar atunci când sunt ținute pe pășune în condiții de insolație solară puternică, animalele cu pleoape nepigmentate și slab pigmentate suferă de cancer ocular. Odată cu pigmentarea pleoapelor, frecvența bolii scade, iar cu pigmentarea intensă în aceleași condiții, boala nu apare. S-a dovedit că intensitatea pigmentării pielii din jurul ochilor la animalele cu cap alb este ereditară. Aceasta indică existența genelor modificatoare ale genei principale care determină colorarea albă a capului. Astfel, prin selecție, cancerul ocular poate fi eliminat.

La pui, genele cunoscute că slăbesc culoarea penajului sunt Bl, Sd, pk, ig, mi, Li, lav. Într-un număr de rase de pui (negru spaniol, Orpington, polonez etc.), sub influența genelor care slăbesc pigmentarea neagră, culoarea standard a penajului este slăbită și perturbată. Gena Li, un atenuator al penajului maro legat de sex, transformă toate zonele de penaj maro în galben pal. Gena lavandă mutantă autozomal recesiv transformă penele negre în gri și roșii în cerb.

La iepuri, este cunoscută gena modificatoare H, care sporește culoarea albastră la rasa Vienna Blue.

La bovine, genele modificatoare controlează colorația variată în grupul de rase alb-negru.

La oile Karakul, gena dominantă O este o slăbire a culorii - negru (Arabi) și maro (Kambar).

Sarcina nr. 1

Tema 22. Interacțiunea genelor alelice și non-alelice

Probleme de autocontrol

1. Când se aplică legile geneticii formulate de G. Mendel?

2. În ce caz se aplică legea aderenței?

3.Cine a formulat legea adeziunii?

4.Legătura dintre gene este absolută?

5.Numiți principalele prevederi ale teoriei cromozomilor

6. Care este semnificația teoriei cromozomilor

1. Citiți materialul educațional de mai jos.

2.Analizați tabelele din aplicație

3.Răspundeți la întrebările de autocontrol.

Genotip este un sistem de gene care interacționează. Ambele gene alelice și non-alelice situate în loci diferiți ai aceluiași și diferiți cromozomi interacționează între ele.

Genele alelice intră în relații precum dominanță - recesivitate; distinge între dominanță completă și incompletă, codominanță, supradominanță și alele multiple.

Dominație completă– alela dominantă ascunde complet prezența celei recesive.

Dominanță incompletă are loc o manifestare a unei caracteristici intermediare.

Codominanța– manifestarea la heterozigoţi a unor caracteristici determinate de două alele.

De exemplu, așa sunt moștenite tipurile de sânge uman (fiecare alelă codifică o proteină specifică, iar la heterozigoți ambele sunt sintetizate.

Supradominare– o genă dominantă în stare heterozigotă are o manifestare mai puternică decât în ​​stare homozigotă. De exemplu, o mutație letală recesivă este cunoscută la Drosophila; heterozigoții au o viabilitate mai mare decât homozigoții

Alele multiple; uneori alelele pot include mai mult de două gene. Pe lângă genele principale - dominante și recesive, apar gene intermediare, care se comportă ca recesive în raport cu cea dominantă, și ca dominante în raport cu cea recesivă.

Tipuri de interacțiune.

1. Cooperare

2.Complementaritate

3.Epistaza

4.Polymeria

5. Acțiune multiplă (pleotropie)

Cooperare– apariţia neoplasmelor datorită acţiunii combinate a două gene dominante non-alelice, când în stare homozigotă sau heterozigotă se dezvoltă o nouă trăsătură care este absentă în formele parentale.

Complementaritatea- un tip de moștenire în care genele non-alelice se completează reciproc.

Exemplu :

Când se încrucișează budgi galbeni cu indivizi albaștri, toți hibrizii din prima generație sunt verzi. Când acești hibrizi verzi sunt încrucișați între ei, se observă o scindare la descendenții lor - 9 părți sunt verzi: 3 părți sunt galbene: părți 3 părți sunt albastre; 1 adesea alb.

Explicaţie.

Părinții au fost homozigoți, deoarece toți hibrizii din prima generație sunt uniformi. Apariția unei noi variante a trăsăturii (culoarea verde) în prima generație nu poate fi explicată prin dominanță incompletă (întrucât există indivizi albi în a doua generație).

Se poate presupune că la budgerigars prezența pigmentului galben este determinată de alela dominantă A, iar prezența pigmentului albastru de alela dominantă B. Dacă hibrizii din prima generație au alele dominante A și B, atât pigmenții galbeni, cât și albastrui sunt sintetizate, care împreună dau o culoare verde. În absența alelelor dominante, unii dintre hibrizii din a doua generație nu au pigmenți nici galbeni, nici albaștri, iar penajul devine incolor - alb.

P: ♀Aaaaaa x ♂aaaaa

galben albastru

F 1: ♀AaBv x ♂AaBv

verde verde

F 2: 9A-B-: 3A – bb: 3aaB-: 1aavv

verde galben albastru alb

Epitaza- un tip de moștenire în care acțiunea unei gene este suprimată de acțiunea altei gene non-alelice.

De exemplu, luați în considerare moștenirea culorii blanii la iepuri.

Gena dominantă C – asigură sinteza pigmentului negru.

Gena recesivă c – nu produce pigment.

Există o altă pereche de alele (A-a) care afectează distribuția pigmentului, dacă este deja prezentă.

Gena dominantă A - determină o distribuție neuniformă a pigmentului pe lungimea părului (pigmentul se acumulează la baza acestuia, în timp ce vârful părului este lipsit de pigment (iepuri cenușii). Gena recesivă (a) nu afectează distribuția de pigment.

P: ♀SSAA x ♂SSAA

alb gri

F 1 ♀СсАа x ♂ СсАа

Gri gri

Interacțiunea genelor alelice și tipurile sale

În timp ce studiem legile lui G. Mendel, ne-am familiarizat deja cu principalele tipuri de interacțiuni ale genelor alelice. Pe baza materialului studiat anterior, completați tabelul.

Masa. Tipuri de interacțiune între genele unei perechi alelice

Interacțiunea genelor nonalelice

Pe baza legilor lui G. Mendel, putem ajunge la concluzia că există o legătură destul de puternică între o genă și o trăsătură, că genotipul este alcătuit din suma de gene care acționează independent, iar fenotipul este o combinație mecanică. a trăsăturilor individuale. Cu toate acestea, conexiunile directe și lipsite de ambiguitate între o genă și o trăsătură sunt mai degrabă excepția decât regula. Dezvoltarea unei trăsături într-un organism este de obicei sub controlul multor gene, iar trăsătura este rezultatul interacțiunii genelor non-alelice.

Cel mai simplu caz de interacțiune a genelor non-alelice este atunci când o trăsătură este controlată de două perechi de alele. Să ne uităm la câteva exemple de astfel de interacțiuni.

Interacțiunea genică complementară

Fenomenul de interacțiune a genelor, în care prezența a două gene non-alelice este necesară pentru manifestarea unei trăsături, se numește complementaritatea(din lat. complementum- adaos), iar genele necesare pentru manifestarea trăsăturii sunt complementar, sau suplimentar.

Să luăm în considerare diferite opțiuni pentru interacțiunea complementară a genelor.

Alelele celei de-a doua gene apar numai în prezența unei alele dominante a geneiA. Colorarea șoarecilor depinde, în cel mai simplu caz, de două gene. Șoareci cu genotip ahh lipsit de pigment și sunt de culoare albă. În prezenţa unei alele dominante A se produce pigmentul și șoarecele se colorează cumva. Culoarea specifică este determinată de a doua genă. Alela sa dominantă CU provoacă culoarea gri a șoarecelui și alela recesivă Cu- culoare neagră. Astfel, dacă luăm în considerare variantele homozigote, genotipul șoarecilor gri este AASS, negru - AAAss, alb - aaSS sau măgar. Când traversezi un mouse gri AASS cu alb măgarîn prima generație totul se dovedește conform lui Mendel: toți hibrizii sunt de culoare gri (aceștia sunt heterozigoți cu genotipul AaSs). În F2, așa cum este ușor de verificat, obținem șoareci gri 9/16, negru 3/16 și alb 4/16.

Pentru ca o trăsătură să se manifeste, alelele dominante ale două gene diferite trebuie să fie prezente în genotip. Un exemplu de astfel de interacțiune genică complementară este moștenirea formei fructelor în dovleci. În prezența ambelor alele dominante, fructele au formă de disc, în prezența unei (orice!) alele dominante - sferică, iar în absența alelelor dominante - alungite.

Pentru ca o trăsătură să se manifeste, alelele dominante a două gene diferite trebuie să fie prezente în genotip, dar fiecare alelă dominantă, în combinație cu alelele recesive ale celeilalte perechi, are o manifestare fenotipică independentă. De exemplu, la găini, creasta în formă de mazăre este determinată de o genă dominantă, în timp ce creasta în formă de trandafir este determinată de o altă genă non-alelica, dar și dominantă. Când aceste gene sunt în același genotip, se dezvoltă o creastă în formă de nucă. Dacă organismul este homozigot pentru ambele gene recesive, se dezvoltă un pieptene simplu în formă de frunză. La încrucișarea dihibrizilor (toți cu un pieptene în formă de nucă), în a doua generație are loc o despicare într-un raport de 9: 3: 3: 1. Dar aici este imposibil să se găsească o segregare independentă a fiecărei alele într-un raport de 3:1, deoarece în toate cazurile de coincidență în genotipul ambelor gene dominante, efectul lor direct nu este detectat.

Astfel, vorbim de interacțiune complementară a genelor non-alelice în cazul în care două gene non-alelice dau o nouă trăsătură, adică apare o nouă formațiune.

Interacțiunea genelor epistatice

Interacțiunea genelor, în care o genă suprimă acțiunea alteia, non-alelice față de prima, se numește epistaza(din greaca epi– deasupra și stază- stand), și se numesc gene care suprimă acțiunea altor gene gene supresoare, sau gene inhibitoare(din lat. inhiber– țineți), sau genele epistatice. Gena care este suprimată se numește ipostatic.

Există epistaze dominante și recesive.

Epistas dominant asociat cu o genă inhibitoare dominantă. De exemplu, gena eu determină culoarea albă a fructelor de dovleac; dacă este prezent, efectul genei ÎN nu apare. Cu genotip iiBB sau iiB fructele de dovleac au galben. În cele din urmă, dacă ambele gene sunt reprezentate de alele recesive, fructul de dovleac este verde. Același tip poate fi folosit pentru a moșteni culoarea blanii câinilor, oilor și altor animale.

Epistas recesiv este detectată atunci când expresia unei gene este suprimată de alelele recesive ale altei gene. Acest tip de epistasis este ilustrat de moștenirea culorii blănii la șoarecii de casă. Culoarea agouti (cenusiu-roscat) este determinata de gena dominanta A, alela sa recesivă A dă o culoare neagră. Genă dintr-o pereche non-alelice ÎN promovează manifestarea culorii și a genei b este un supresor și suprimă efectul alelei dominante Aşi recesiv A. Șoareci cu genotip Аbb care nu se pot distinge în fenotip de indivizii cu genotipul aabb- totul alb.

Interacțiunea genelor polimerice

Polimerismul– un tip de interacțiune a genelor non-alelice în care mai multe perechi de gene non-alelice acționează asupra dezvoltării unei trăsături. Astfel de gene sunt numite polimer(din greaca politică– mult și meros- Parte). Ele sunt notate cu aceeași literă, dar cu indici diferiți, care indică numărul de perechi alelice din genotip care determină dezvoltarea unei anumite trăsături ( A 1 A 1 A 2 A 2).

Există două variante de polimerizare: cu efectul de însumare al genelor și fără amplificarea genelor între ele.

Efectul cumulativ al genelor polimerice.În acest caz, gradul de manifestare a trăsăturii depinde de numărul de alele dominante din genotipul individului. Astfel, culoarea roșie a boabelor de grâu este determinată de două sau mai multe perechi de gene. Fiecare dintre genele dominante ale acestor alele determină culoarea roșie, în timp ce genele recesive determină culoarea albă a boabelor. O alela dominanta produce boabe care nu sunt foarte colorate. Dacă în genotip sunt prezente două alele dominante, intensitatea culorii crește. Numai atunci când organismul este homozigot pentru toate perechile de gene recesive, boabele nu sunt colorate. Astfel, la încrucișarea dihibrizilor, apare o scindare în raport de 15 colorați la unul alb. Dar din 15 vopsite, unul va avea o culoare roșie intensă, pentru că... conține patru alele dominante, patru vor fi puțin mai deschise la culoare, deoarece conțin trei alele dominante și una recesivă în genotipuri, șase sunt și mai ușoare cu două alele dominante și două recesive în genotipuri, patru sunt și mai ușoare, deoarece au doar o genă dominantă și trei gene recesive, adică adevărata divizare va fi 1: 4: 6: 4: 1.

Conform acestei versiuni a polimerului, culoarea pielii, înălțimea și greutatea sunt moștenite la oameni. Un mecanism similar de moștenire este caracteristic multor trăsături cantitative, inclusiv valoroase din punct de vedere economic: conținutul de zahăr în rădăcinile de sfeclă, conținutul de vitamine din fructe și legume, lungimea spicului de cereale, lungimea spicului de porumb, fertilitatea animalelor, producția de lapte a animalelor. , producția de ouă a găinilor etc.

Genele polimerice nu se îmbunătățesc reciproc.În acest caz, împărțirea în F 2 va fi 15:1. Astfel, fructele traista ciobanului pot fi triunghiulare ( trăsătură dominantă) și oval (recesiv). Trăsătura este controlată de două perechi de gene polimerice. Dacă genotipul unei plante are cel puțin o alelă dominantă din prima sau a doua pereche de gene polimerice, atunci forma fructului va fi triunghiulară ( A 1 A 2; A 1 la 2; a 1 A 2 ). Numai acele plante care nu au o singură alelă dominantă în genotipul lor vor avea o formă de fruct oval - a 1 a 1 a 2 a 2.

Astfel, acumularea anumitor alele în genotip poate duce la modificări ale expresiei trăsăturilor.

Acțiunea genelor multiple

Adesea, o genă afectează nu una, ci o serie de trăsături ale unui organism. Se numește fenomenul în care o genă poate influența formarea mai multor caracteristici ale unui organism pleiotropie(din greaca pleon– mai numeroase şi tropos- întoarce).

Existența acestui fenomen nu contrazice deloc conceptul clasic de „o genă – o proteină – o trăsătură”. Într-un mod simplificat, influența unei gene asupra mai multor trăsături simultan poate fi reprezentată după cum urmează. Ca urmare a citirii informațiilor de la o genă, se formează o anumită proteină, la care poate participa apoi diverse procese, care apar în organism, exercitând astfel efecte multiple. De exemplu, la mazăre, culoarea maro a învelișului semințelor și dezvoltarea pigmentului în alte părți ale plantei și culoarea florilor depind de o genă; la Drosophila, gena care determină culoarea albă a ochilor afectează luminarea culorii corpului și modificări în unele organe interne; La om, gena responsabilă pentru părul roșu determină și culoarea mai deschisă a pielii și apariția pistruilor. Sindromul Marfan este cauzat de o genă pleiotropă autosomal dominantă și se manifestă prin creștere mare, alungire a oaselor de la mâini și de la picioare (degete de păianjen), hipermobilitate articulară, subluxație a cristalinului ochiului și boli de inimă.

Această acțiune multiplă este tipică pentru majoritatea genelor. Cu toate acestea, nu ar trebui să ne imaginăm că o genă pleiotropă influențează fiecare trăsătură în mod egal. Marea majoritate a genelor cu grade diferite de pleiotropie se caracterizează printr-un efect mai puternic asupra unei trăsături și un efect mult mai slab asupra alteia.

Genotipul ca sistem integral

Faptul de împărțire a hibrizilor la descendenți ne permite să afirmăm că genotipul este compus din elemente individuale - gene care pot fi moștenite independent ( discretitatea genotipului). În același timp, genotipul nu poate fi considerat ca o simplă sumă mecanică a genelor individuale. Un genotip este un sistem de gene care interacționează. Mai precis, nu genele în sine (secțiuni de ADN) interacționează, ci produsele genice formate pe baza lor (ARN și apoi proteine). Prin urmare, în unele cazuri, acțiunea diferitelor gene este relativ independentă, dar, de regulă, manifestarea unei trăsături este rezultatul interacțiunii produselor diferitelor gene.

Genotipul oricărui organism este un sistem integral complex de gene care interacționează. Această integritate a genotipului a apărut istoric în procesul de evoluție a speciei. Ca urmare a mutațiilor, apar în mod constant noi gene, se formează noi cromozomi și chiar noi genomi. Genele nou apărute pot interacționa imediat cu genele existente sau pot modifica natura muncii acestora din urmă, chiar fiind recesive, adică fără a se manifesta.

În consecință, la fiecare specie de plante și animale genotipul se manifestă ca un sistem integral care s-a dezvoltat istoric la un moment dat.

II. Consolidarea cunoștințelor

Rezumarea conversației în timp ce învățați material nou.

III. Teme pentru acasă

Studiați paragraful manual (relația dintre gene și trăsături, tipuri de interacțiune a genelor alele și non-alelice, pleiotropia, genotipul ca sistem integral).

Rezolvați problemele de la sfârșitul paragrafului manualului.

1. Dominanță completă

2. Dominanță incompletă - slăbirea efectului unei gene dominante în prezența uneia recesive (în acest caz, heterozigoții prezintă un caracter intermediar al trăsăturii)

3. Supradominare - o genă dominantă în stare heterozigotă este mai pronunțată decât în ​​stare homozigotă

4. co-dominanță - genele unei perechi alelice sunt echivalente și dacă ambele sunt prezente în genotip, atunci ambele își exercită efectul (grupa sanguină IV)

5. complementare interalelica - o trasatura normala se formeaza ca urmare a combinarii a doua gene mutante la un heterozigot. Motivul este că produsele genelor recesive, interacționând și completându-se reciproc, formează o trăsătură identică cu activitatea alelei dominante.

6. Excluderea alelică este un tip de interacțiune în care una dintre alelele unei gene este inactivată, ceea ce duce la manifestarea diferitelor alele în celule.

10. Caracteristicile principalelor tipuri de interacțiuni ale genelor non-alelice.

1. Complementaritatea- un tip de interacțiune în care o nouă trăsătură ia naștere din interacțiunea a două gene dominante non-alelice situate în același genotip, în timp ce, fiind prezente separat în genotip, ele afectează trăsătura într-un mod diferit.

Se împarte în F 2

2. Epistazis– suprimarea alelelor unei gene prin acțiunea alelelor altor gene.

Gena supresoare se numește epistatică, gena suprimată se numește ipostatică.

Interacțiunea epistatică a genelor non-alelice poate fi dominantă (13:3, 12:3:1) și recesivă (9:3:4).

3. Polimerismul– mai multe gene dominante non-alelice determină aceeași trăsătură. Astfel de gene sunt desemnate prin aceleași litere cu indici diferiți.

Polimeria are loc:

Necumulativ - nu numărul de gene dominante din genotip influențează, ci prezența a cel puțin una (15:1)

Numeroase experimente au confirmat corectitudinea tiparelor stabilite de Mendel. În același timp, au apărut fapte care arată că relațiile numerice obținute de Mendel în timpul divizării generației hibride nu au fost întotdeauna respectate. Acest lucru a indicat că relațiile dintre gene și trăsături erau mai complexe. S-a dovedit că aceeași genă poate influența dezvoltarea mai multor trăsături; aceeaşi trăsătură se poate dezvolta sub influenţa multor gene.

Trebuie remarcat faptul că interacțiunea genelor este de natură biochimică, adică nu genele interacționează între ele, ci produsele lor. Produsul unei gene eucariote poate fi fie o polipeptidă, ARNt, fie ARNr.

TIPURI DE INTERACȚIUNE ALE GENELOR ALELICE

Există dominanță completă, dominanță incompletă, codominanță și excludere alelică.

Genele alelice se numesc gene situate în loci identici ai cromozomilor omologi. O genă poate avea una, două sau mai multe forme moleculare. Apariția formei moleculare a doua și a următoarelor este o consecință a mutației genei. Dacă o genă are trei sau mai multe forme moleculare, se spune că este alelism multiplu. Din multele forme moleculare, doar două pot fi prezente într-un singur organism, ceea ce se explică prin împerecherea cromozomilor.

Dominație completă

Dominație completă- acesta este un tip de interacțiune a genelor alelice în care fenotipul heterozigoților nu diferă de fenotipul homozigoților în ceea ce privește dominanța, adică produsul unei gene dominante este prezent în fenotipul heterozigoților. Dominanța completă este larg răspândită în natură și are loc în timpul moștenirii, de exemplu, a culorii și formei semințelor de mazăre, a culorii ochilor și a părului la om, a antigenului Rh și a multor altele. etc.

Prezența antigenului Rh (factorul Rh) al eritrocitelor este determinată de gena Rh dominantă. Adică genotipul unei persoane Rh pozitiv poate fi de două tipuri: fie RhRh, fie Rhrh; Genotipul unei persoane Rh negativ este rhrh. Dacă, de exemplu, mama este Rh-negativă, iar tatăl este Rh-pozitiv și heterozigot pentru această trăsătură, atunci cu acest tip de căsătorie, atât copii Rh-pozitivi, cât și Rh-negativi se pot naște cu probabilitate egală.

Un conflict Rh poate apărea între un făt Rh pozitiv și o mamă Rh negativ.

Acesta este numele tipului de interacțiune a genelor alelice în care fenotipul heterozigoților diferă atât de fenotipul homozigoților dominanti, cât și de cel al homozigoților recesivi și are o valoare medie (intermediară) între ele. Apare la moștenirea culorii periantului frumuseții nopții, mucus, culoarea blănii porcușoarelor de guineea etc.

Mendel însuși a întâlnit o dominație incompletă când a încrucișat un soi de mazăre cu frunze mari cu unul cu frunze mici. Hibrizii din prima generație nu au repetat trăsătura nici uneia dintre plantele părinte; aveau frunze de dimensiuni medii.

La încrucișarea soiurilor de căpșuni homozigote cu fructe roșii și fructe albe, toată prima generație de hibrizi are fructe roz. La încrucișarea acestor hibrizi între ei obținem: după fenotip - 1/4 plante cu fructe roșii, 2/4 plante cu fructe roz și 1/4 plante cu fructe albe, după genotip - 1/4 AA, 1/2 Aa, 1/ 4 aa (și după fenotip, iar după genotip raportul este de 1:2:1). Corespondența segregării după genotip cu segregarea după fenotip este caracteristică dominanței incomplete, deoarece heterozigoții sunt fenotipic diferiți de homozigoți.

Codominanța

Codominanța- un tip de interacțiune a genelor alelice în care fenotipul heterozigoților diferă atât de fenotipul homozigoților dominanti, cât și de cel al homozigoților recesivi, iar fenotipul heterozigot conține produse ale ambelor gene. Apare în timpul formării, de exemplu, a sistemului IV de grup sanguin (AB0) la o persoană.

Pentru a vă imagina cum se întâmplă moștenirea grupelor de sânge la oameni, puteți privi nașterea copiilor cu ce grupă de sânge este posibilă de la părinți care au o grupă de sânge, cealaltă o treime și sunt heterozigoți pentru această trăsătură.

Excluderea alelică

Excluderea alelică numită absența sau inactivarea uneia dintre o pereche de gene; în acest caz, fenotipul conține produsul unei alte gene (hemizigozitate, deleție, heterocromatizare a regiunii cromozomiale în care se află gena dorită).

TIPURI DE INTERACȚIUNE ALE GENELOR NEALELICE

Complementaritate, epistază, polimerizare.

Gene non-alelice- gene situate fie în loci non-identici de cromozomi omologi, fie în perechi diferite de cromozomi omologi.