Взаимодействие генов
Вы уже знаете о том, что гены могут взаимодействовать друг с другом по типу полного и неполного доминирования. Однако, в генетике встречается масса других примеров взаимодействия генов. В этой статье мы затронем те, которые ранее не обсуждались.
Кодоминирование
Кодоминирование — взаимодействия аллельных генов, при котором в гетерозиготном состоянии могут оказаться два доминантных гена одновременно, при этом каждый ген отвечает за свой признак.
Наиболее распространенным примером кодоминирования является наследование групп крови у человека.
Решим пару задач, которые укрепят понимание темы.
Пример решения задачи №1
«Родители имеют II и III группы крови, гетерозиготны. Какие группы крови можно ожидать у их детей?»
Гетерозиготный генотип матери — I A i 0 и генотип отца — I B i 0 . Составим схему решения для такого случая.
Итак, в результате такого брака может получиться ребенок с любой группой крови, в чем мы убедились.
Пример решения задачи №2
«Дигетерозиготная по B (III) группе и положительному резус-фактору вступила в брак с таким же мужчиной. Какое расщепление по фенотипу можно ожидать у детей?»
Сходу понятно, что гетерозиготы по III (B) группе крови будут записаны I B i 0 . Резус-фактор для нас новое понятие — это белок, находящийся на поверхности эритроцита (тогда говорят, что резус-фактор положителен), или отсутствующий (тогда у человека резус-фактор считается отрицательным). Генотипы записываются так:
- Резус-фактор положителен: Rh + Rh + , Rh + rh —
- Резус-фактор отрицателен: rh — rh —
В данной задаче сказано, что «дигетерозиготна по . и положительному резус-фактору» — значит, резус фактор будет записывать в генотипе — Rh + rh — .
Обратите внимание, что ошибкой является записать рецессивный ген перед доминантным. За такое могут снять балл на экзамене: aA, bB, i 0 I A , rh — Rh + . Правильный вариант записи: Aa, Bb, I A i 0 , Rh + rh — .
Каждая особь образует 4 гаметы, поэтому потомков получается 16. Подсчитает расщепление по фенотипу:
- 9 потомков : положительный резус-фактор, III (B) группа крови
- 3 потомка : положительный резус-фактор, I (0) группа крови
- 3 потомка : отрицательный резус-фактор, III (B) группа крови
- 1 потомок : отрицательный резус-фактор, I (0) группа крови
Расщепление по фенотипу в данном случае получилось: 9:3:3:1. Здесь проявляется III закон Менделя — закон независимого наследования, так как гены, отвечающие за группу крови и резус-фактор, находятся в разных хромосомах.
Комплементарность
Комплементарность — тип взаимодействия неаллельных генов, при котором развитие признака определяется не одной, а двумя или более парами неаллельных генов, располагающихся в разных хромосомах.
Неаллельные гены — это гены, расположенные в разных локусах хромосом, которые отвечают за разные признаки. В генетике случается такое, что один неаллельный ген может влиять на другой (ген a подавляет действие гена B). В этом разделе статьи мы подробно разберемся с подобным взаимодействием и рассмотрим задачи, которые могут встретиться.
Таким образом, развитие признака определяется именно сочетанием генов друг с другом. Здесь логичнее подчеркнуть совместное действие генов, нежели чем сказать, что доминантный ген подавляет рецессивный — при комплементарности это не совсем так.
В каждой задаче свой случай комплементарного взаимодействия генов. Чтобы успешно их решать, надо помнить, что такое явление, как комплементарность, в принципе, возможно, и быть внимательным при написании генотипов особей и их гамет.
Пример решения задачи №3
Наследование слуха у человека определяется двумя доминантными генами из разных аллельных пар, один из которых детерминирует развитие слухового нерва, а другой – улитки. Определить вероятность рождения глухих детей, если оба родителя глухие, но по разным генетическим причинам (у одного отсутствует слуховой нерв, у другого улитка). По генотипу оба родителя являются дигомозиготными.
Здесь проявляется I закон Менделя — закон единообразия гибридов первого поколения. Возможен только один вариант генотипа ребенка от такого брака. У ребенка будет развит и слуховой нерв, и улитка — ребенок не будет глухим, в отличие от родителей.
Эпистаз
Эпистаз (противоположное действие генов) — явление, при котором один ген аллельной пары (супрессор) в доминантном (доминантный эпистаз) или рецессивном (рецессивный эпистаз) состоянии может подавлять развитие признака, за развитие которого отвечает другая пара генов.
Широко известным примером рецессивного эпистаза является Бомбейский феномен, названный так в результате зафиксированного случая в индийском городе Бомбеи. Доктор Бхенде обнаружил, что у людей рецессивных по гену h (hh) на поверхности эритроцитов не синтезируются агглютиногены — в результате этого они могут быть универсальными донорами.
Говоря проще о Бомбейском феномене: у людей с генотипом hh всегда обнаруживается первая группа крови при любом генотипе — I A I A , I B I B , I A I B . Ген h подавляет гены I A и I B — на поверхности эритроцитов не образуются агглютиногены A и B.
Пример решения задачи №4
«Редкий рецессивный ген (h) в гомозиготном состоянии обладает эпистатическим действием по отношению к генам I A , I B и изменяет их действие до I группы крови (бомбейский феномен). Определите возможные группы крови у детей, если у мужа II гомозиготная, у жены IV и оба родителя гетерозиготны по эпистатическому гену»
Вероятность рождения детей с i(0) группой крови в данном случае равна 2/8, или 1/4 (25%). Генотипами, у которых будет i(0) группа крови являются: I A I A hh и I A I B hh. Эпистатический рецессивный ген hh в гомозиготном состоянии всегда приводит к i(0) группе крови.
Полимерия
Полимерией называют зависимость определенного признака организма от нескольких пар аллельных генов, обладающих схожим действием. Такие гены называются полимерными. Часто выраженность признака зависит от соотношения доминантных и рецессивных аллелей — то есть чем больше доминантных генов, тем более выражен признак.
У человека полимерное действие генов заложено в наследовании количественных признаков (вес, рост, цвет кожи, давление).
Пример решения задачи №5
«Цвет кожи у мулатов наследуется по типу полимерии. При этом данный признак контролируется 2 аутосомными несцепленными генами. Сын белой женщины и негра женился на белой женщине. Может ли этот ребенок быть темнее своего отца?»
В данном случае полимерия проявляется в том, что чем больше доминантных генов в генотипе (A и B), тем более темный цвет кожи имеет человек. Это правило мы и применим для решения.
В результате первого брака (вспоминаем закон единообразия Менделя) получается AaBb — средний мулат. По условиям задачи он берет в жены белую женщину aabb. Очевидно, что в этой семье ребенок не может быть темнее своего отца: дети могут быть средними мулатами (AaBb), как отец, светлыми мулатами (aaBb, Aabb), либо белыми, как мать (aabb).
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Источник
Взаимодействие аллельных и неаллельных генов. Явление плейотропии
Аллельны е гены — это гены, расположенные в одинаковых местах (локусах) гомологичных хромосом, отвечающие за развитие альтернативных признаков. Взаимодействие аллельных генов происходит только в гетерозиготном состоянии (Аа).
Варианты взаимодействия аллельных генов:
а) полное доминирование,
б) неполное доминирование,
д) плейотропное действие гена.
1. Полное доминирование . Проявляется в тех случаях, когда один аллель
гена (доминантный) полностью скрывает присутствие другого (рецессивного)
аллеля. Например:
а — голубые глаза
Человек с генотипом Аа имеет карие глаза.
2. Неполное доминирование . При неполном доминировании фенотип
гибридов первого поколения (Аа) внешне отличаются от родительских особей
(АА) и (аа). Проявление признака является промежуточным по сравнению с
родительскими формами.
Например, при скрещивании гомозиготных растений с красными (АА) и белыми (аа) цветками у гибридов первого поколения цветки оказываются розовыми (Аа).
У человека по типу неполного доминирования наследуется признак, определяющий форму волос: ген кучерявых волос (А) неполностью доминирует над геном прямых волос (а), волнистые волосы определяются генотипом — Аа.
3. Кодоминирование — это взаимодействие двух доминантных аллельных генов. Например, каждый из аллельных генов кодирует определенный белок и у гетерозиготного организма синтезируются два вида белка. По типу кодоминирования у человека наследуется четвертая группа крови (I I ).
4. Наддоминир о вание — в гетерозиготном состоянии (Аа) доминантный аллель проявляется в большей степени, чем в гомозиготном (АА). Например, гибриды кукурузы отличаются более высоким ростом, урожайностью зерна по сравнению с гомозиготными растениями Такое явление називается гетерозисом или гибридной силой. У человека но типу наддоминирования проявляется акселерация.
5. Плейотролия — один ген влияет на проявление нескольких признаков, такое явление называется множественным действием одного гена. Например, у человека известная болезнь — синдром Марфана — арахнодактилия («паучьи пальцы») детерминируется доминантным геном, который отвечает за патологическое развитие соединительной ткани, вследствие этого проявляется комплекс патологических признаков — длинные, тонкие («паучьи») пальцы, дефекты развития сердечно-сосудистой системы и подвывих хрусталика (нарушение зрения). В основе таких патологических признаков лежит дефект развития соединительной ткани, обусловленным патологическим геном.
Взаимодействие неаллельных генов
Неаллельные гены — это гены, которые расположены в негомологичных хромосомах. Взаимодействие между неаллельными генами происходит в том случае, если признак проявляется только при их совместном присутствии.
Примерами взаимодействия неаллельных генов могут быть:
1. Комплементарность (или комплементарное взаимодействие генов)
проявляется тогда, когда действие одного гена дополняется действием другого,
т.е. для формирования признака необходимо наличие в генотипе двух
доминантных неаллельных генов.
Например, у душистого горошка красная окраска венчика цветка обусловлена наличием двух доминантных генов А и В (генотип АаВв). В отсутствие одного из них цветки белые (ААвв, ааВВ).
Комплементарное взаимодействие генов у человека проявляется при формировании слуха: развитие нормального слуха обусловлено двумя доминантными неаллельными генами D и Е, из которых Один (D) определяет развитие улитки, а другой (Е)- слухового нерва. Нормальный слух имеют люди с генотипом: DDEE. DdEe, DDEe, DdEE Глухие люди имеют генотипы: Ddee, ddee, ddEE, ddEe.
2. Эпистаз . Явление, противоположное комплементарности. Эпистаз — это
угнетение одним неаллельным геном (эпистаческим) действия другого
неаллельного гена (гипостатического). Если эпистатическим действием
обладает доминантный аллель, говорят о доминантном эпистазе (А > В). При
рецессивном епистазе такое действие проявляют рецессивные аллели в
гомозиготном состоянии (а > В). У человека изучен один вид рецессивного
эпистаза — «бомбейский феномен».
Как известно, группы крови по система АВО обусловлены наследованием трех аллелей одного гена (I A , I B , i). В зависимости от их сочетания формируются четыре группы крови:
III — I B I B l B i
IV — I A 1 B
Однако, существует редкий эпистатический ген ( ) состоянии подавляет все доминантные аллели, определяющие группы крови. Вследствие этого у людей с генотипом — срср, фенотипически проявляется первая только группа крови.
Например, у людей с генотипом \ А 1 А А блокируется геном-супрессором (р, который проявляет свою активность в гомозиготном рецессивном состоянии ( A i
3. Полимерия — проявление одного признака в зависимости от суммарного действия нескольких неаллельных генов. Причем, чем больше доминантных генов, тем сильнее проявляется признак. Полимерные гены принято обозначать одной буквой латинского алфавита с указанием цифрового индекса (Аь А2).
Примером полимерного действия генов у человека является наследование цвета кожи. Несколько пар (около пяти пар) неалельных доминантных генов, отвечающих за синтез пигмента меланина, который обуславливает темный цвет кожи — А|, А2 и т. д. Генотипы людей с соответствующими оттенками цвегов кожи могут быть:
А|А|А А2 — черная кожа А^АгАг — темная aia, A2 A2 — смуглая а!а|А2а2 — светлая а!а,а2а2 — белая.
Кроме наследования цвета кожи, полимерными генами у человека определяются большинство количественных признаков, таких как рост, масса тела, интеллектуальные особенности, склонность к повышению артериального давления, устойчивость к инфекционным заболеваниям и другие.
Признаки, которые определяются несколькими парами неаллельных генов, называются полигенными .
Задание 1. Трансформируйте активные конструкции в пассивные:
что заполняет что что скрывает что /присутствие наличие / что угнетает действие чего что подавляет что что блокирует активность чего.
Задание 2. Напишите предложения, раскрывая скобки:
1. Кодоминирование — это явление, когда (гетерозиготное состояние) проявляются признаки обоих генов.
2. Комплементарность проявляется тогда, когда действие одного гена дополняется (действие другого гена).
3. Существует редкий эпистатический ген (ф), который в гомозиготном рецессивном состоянии подавляет (все доминантные аллели групп крови).
4. Активность генов блокируется (эпистатический ген в гомозиготном состоянии).
что обусловлено чем (тем, что. )
Задание 3. Трансформируйте простые предложения в сложные.
1. Нормальный слух обусловлен присутствием двух неаллельных генов ДиЕ.
2. Окраска венчиков цветка обусловлена наличием двух доминантных генов А и В.
3. Группы крови по системе АВО обусловлены наследованием трех аллелей одного типа (1 А, 1В, Ю).
Задание 4. Прочитайте информацию. Скажите, по каким признакам различаются аллельные и неаллельные гены:
а) аллельные гены — это гены, расположенные в одинаковых местах гомологичных хромосом. Взаимодействие происходит только в гетерозиготном состоянии;
б) неаллельные гены — это гены, которые расположены в негомологичных хромосомах. Взаимодействие между неаллельными генами происходит в том случае, если они отвечают за развитие одного какого-либо признака.
Задание 5. Прочитайте текст 1 «Взаимодействие аллельных генов» и дайте определение каждого из вариантов взаимодействия аллельных генов.
Задание 6. Прочитайте часть текста «Эпистаз» и ответьте на вопрос: «Что понимают под . »
б) доминантным эпистазом;
в) «бомбейским феноменом»?
Задание 7. Расскажите о полимерии по следующему плану.
1. Определение полимерии.
2. Зависимость степени проявления признака от количества доминантных генов.
3. Признаки, определяемые полимерными генами.
4. Пример полимерного действия генов.
Решение типовых задач
Взаимодействие аллельных генов (неполное доминирование)
I. У человека прямые волосы — рецессивный признак, а курчавые -неполностью доминируют над прямыми, у гетерозигот проявляются волнистые волосы. Какие дети могут быть у родителей с волнистыми волосами?
Обозначим гены:
А — курчавые волосы
а — прямые волосы
Аа — генотип человека с волнистыми волосами.
курчавые волнистые прямые волосы волосы волосы
Ответ : 25% детей будут иметь курчавые волосы (ЛА), 25% — прямые волосы (аа) и 50% — волнистые волосы (Аа).
Взаимодействие аллельных генов (кодоминированис)
2. Мужчина со II группой крови (гомозиготный) женился на женщине с III группой крови (гомозигота). Обозначте:
б) генотипы родителей;
в) напишите схему брака;
д) определите, какие группы крови могут быть детей;
е) какое взаимодействие аллельных генов проявилось в данной ситуации?
Обозначим гены, детерминирующие II и III группы крови — 1 А , 1 в . Генотипы родителей:
Источник
