Взаимодействие генов

Цель: выяснить закономерности наследования признаков при взаимодействии аллельных и неаллельных генов.

Проблема 1. Каковы причины и результаты взаимодействия аллельных генов? Взаимодействие генов – совместное действие нескольких генов, приводящее к появлению признака, отсутствующего у родителей, или усиливающее проявление уже имеющегося признака. Вступать во взаимодействие могут как аллельные, так и неаллельные гены.

Взаимодействие генов Аллельных 1.Полное доминирование 2.Неполное доминирование 3.Множественный аллелизм 4.Кодоминирование 5.Сверхдоминирование Неаллельных 1.Комплементарность 2.Эпистаз 3.Полимерия 4.Плейотропия

Полное доминирование Наследование признаков окраски и формы семян у гороха

Неполное доминирование Наследование окраски цветка у ночной красавицы

Множественный аллелизм

Кодоминирование Кодоминирование – явление независимого проявления двух доминантных аллелей в фенотипе гетерозиготы, т.е. отсутствие доминантно-рецессивных отношений между аллелями. Например, при наследовании групп крови у человека. Ген I имеет три аллеля: I А и I В кодирует два разных фермента, i 0 – не кодирует никакого. При этом аллель i 0 рецессивен по отношению к I A и I B, а между двумя последними нет доминантно-рецессивных отношений

Варианты взаимодействия трех аллельных генов Аллельные гены i0i0 IAIA IBIB i0i0 IAIA IBIB Фенотипи- ческие группы Генотипы I II III IV Генотипы различных групп крови у человека Фенотипы групп крови у человека

Вывод: Вариант взаимодействия Причина Результат 1. Полное доминирование 2. Неполное доминирование 3. Множественный аллелизм 4. Кодоминирова- ние 5. Сверхдоминиро- вание …………… Нарушение доминантно- рецессивных отношений Проявление ………признаков у гетерозигот Проявление……….признаков у гетерозигот Проявление………..признаков у гетерозигот Проявление ………..аллелей у гетерозигот Большая степень выраженности признака у гетерозигот, явление гетерозиса – гибридной силы

Задачи 1. У матери I группа крови, у отца IV. Могут ли дети унаследовать группу крови одного из родителей? 2. Родители имеют II и III группы крови, а их дочь – I группу. Определите генотипы крови родителей и ребенка. Возможно ли переливание крови родителей их ребенку? 3. В родильном доме перепутали двух мальчиков. У одного ребенка I группа крови, а у другого – II группа. Анализ показал, что одна супружеская пара имеет I и II группы, а другая – II и IV. Определите, какой супружеской паре принадлежит тот или иной ребенок.

Дополнительные задачи 1. Определите возможные генотипы и фенотипы детей, если мать имеет вторую группу крови, не страдает нарушением цветного зрения, но является гетерозиготой по обоим признакам, а у отца третья группа крови и нормальное зрение (гомозигота по обоим признакам). Дальтонизм – рецессивный признак, сцепленный с Х-хромосомой. 2. Определите возможные генотипы и фенотипы детей, если мать имеет четвертую группу крови и гетерозиготна по гену альбинизма, у отца – первая группа крови, он гетерозиготен по гену альбинизма. Альбинизм – рецессивный аутосомный признак.

Проблема 2: Каковы результаты взаимодействия неаллельных генов? Комплементарность. Комплементарность – взаимодействие неаллельных генов, при котором они дополняют действие друг друга, и признак формируется при одновременном действии обоих генов. Например, у душистого горошка ген А обуславливает синтез пропигмента – предшественника пигмента, а ген В определяет синтез фермента, который переводит пропигмент в пигмент, поэтому окрашенные цветки могут быть только при наличии обоих генов. Задача: Каковы фенотипы родителей и потомства при скрещивании растений душистого горошка с генотипами ААвв и ааВВ?

Эпистаз. Эпистаз – взаимодействие неаллельных генов, при котором один из генов полностью подавляет действие другого гена. Ген, подавляющий действие другого гена, называется геном-супрессором (ингибитором, эпистатичным геном). Подавляемый ген называется гипостатичным. Эпистаз может быть как доминантным, так и рецессивным.

Доминантный эпистаз. Например, у тыквы доминантный ген Y вызывает появление желтой окраски плодов, а его рецессивная аллель y – зеленой. Кроме того, имеется доминантный ген W, подавляющий проявление любой окраски, в то время как его рецессив w не мешает окраске проявляться, поэтому растения, имеющие в своем генотипе хотя бы один доминантный ген W, будут образовывать белые плоды независимо от аллели Y – y. Задача: определить фенотипы тыкв с генотипами Y Y W W - Y Y W w - Y Y w w – Y y W W - Y y W w - Y y w w – y y W W - y y W w - y y w w -

Рецессивный эпистаз. Например, у домовых мышей рыжевато-серая окраска шерсти (агути) определяется доминантным геном А, его рецессивная аллель а в гомозиготном состоянии определяет черную окраску. Доминантный ген другой пары С определяет развитие пигмента, а гомозиготы по его рецессивному аллелю с являются альбиносами (отсутствие пигмента в шерсти и радужной оболочке глаз). Задача: определить фенотипы мышей с генотипами ААСС -ААСс -ААсс - АаСС -АаСс -Аасс - ааСС -ааСс -аасс - Если А – ген рыжевато-серой окраски (агути) а – ген черной окраски С – ген наличия пигмента с – ген отсутствия пигмента

Полимерия. Полимерия – взаимодействие неаллельных генов, при котором на проявление одного признака влияет одновременно несколько генов (при этом, чем больше в генотипе доминантных генов, тем более выражен признак). Например, у человека количество меланина в коже определяется тремя неаллельными генами А 1 А 2 А 3. Наибольшее количество меланина характерно для генотипа А 1 А 1 А 2 А 2 А 3 А 3, что обуславливает темно-коричневый цвет кожи представителей негроидной расы. Для европеоидов характерен генотип а 1 а 1 а 2 а 2 а 3 а 3. Промежуточные варианты будут определять различную интенсивность пигментации. При этом чем больше доминантов в генотипе, тем темнее кожа.

Плейотропия. Плейотропия – явление одновременного влияния одного гена на несколько признаков. Существование этого явления не противоречит классической концепции «один ген – один белок – один признак», т.к. в результате считывания информации с гена образуется некий белок, который может участвовать в различных процессах, происходящих в организме, оказывая таким образом множественное действие. Например, у овса окраска чешуи и длина ости контролируется одним геном. У человека ген, определяющий рыжую окраску волос, одновременно обуславливает более светлую окраску кожи и появление веснушек.

Синдром Марфана: длительный рост конечностей, «Паучьи пальцы», деформация лица, дефект хрусталика глаза, порок сердца, прогрессирующая глухота и т.п.