ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ НЕАЛЛЕЛЬНЫХ ГЕНОВ.

Иллюстративная лекция по теме «Взаимодействия аллельных и неаллельных генов».

В он­тогенезе действуют не отдельные гены, а весь генотип.

Генотип — это исторически сложившаяся целостная система из взаимодействующих между собой генов. Точнее, взаимодействуют не сами гены (участки молекул ДНК), а образуемые на их основе про­дукты (РНК и белки).

Свойства генов и особенности их проявления в при­знаках:

1. Ген дискретен в своем действии, т. е. обособлен в своей актив­ности от других генов.

2. Ген специфичен в своем проявлении, т. е. отвечает за строю определённый признак или свойство организма.

3. Ген может усиливать степень про­явления признака при увеличении числа доминантных алле­лей (дозы гена).

4. Один ген может влиять на развитие разных признаков — это множественное, или плейотропное, действие гена.

5. Разные гены могут оказывать одинаковое действие на разви­тие одного и того же признака (часто количественных призна­ков) — это множественные гены, или полигены.

6. Ген может взаимодействовать с другими генами, что приво­дит к появлению новых признаков. Такое взаимодействие осу­ществляется опосредованно — через синтезированные под их контролем продукты своих реакций.

7. Действие гена может быть модифицировано изменением его местоположения в хромосоме (эффект положения) или воз­действием различных факторов внешней среды.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ АЛЛЕЛЬНЫХ ГЕНОВ.

Явление, когда за один признак отвечает несколько генов (аллелей), называется взаи­ модействием генов.

Если это аллели одного и того же гена, то такие взаимодействия называются аллельными, а в случае алле­лей разных генов — неаллельными.

Выделяют следующие основные типы взаимодей­ствия аллельных генов:

● Полное доминирование — явление, когда доминантный ген полностью подавляет работу рецессивного гена, в ре­зультате чего развивается доминантный признак.

Примерами такого взаимодействия аллельных генов может служить доминирование пурпурной окраски цветков гороха над белой, гладкой формы семян над морщинистой, темных волос над светлыми, карих глаз над голубыми у человека и т. д.

● Неполное доминирование — явление, когда доминант­ный ген не полностью подавляет работу рецессивного гена, в результате чего развивается промежуточный признак. Примером неполного доминирования является наследование окраски цветков у растений ночной красавицы Гомозиготные растения имеют либо красные (АА), либо белые (аа) цветки, а гетерозиготные (Аа) — розовые. ● Сверхдоминирование — более сильное проявление призна­ка у гетерозиготной особи (Аа), чем у любой из гомозигот (ААи аа). Это явление лежит в основе гетеро­зиса.

При межпородных или межвидовых скрещиваниях у гибридов первого поколения происходит особенно мощное развитие и повышение жизнеспособности (мул – гибрид кобылы и осла, бройлерные цыплята).

● Кодоминирование (независимое проявление) — явление, когда в формировании признака у гетерозиготного орга­низма участвуют одновременно два аллельных гена.

Наблюдается при наследовании групп крови у человека. Гены, обусловливающие группы крови А и В, являются кодоминантными по отношению друг к дру­гу, и оба доминантны по отношению к гену, определяюще­му группу крови О.

J^А (в гомозиготном состоянии контролирует II группу крови - А), а J^В(в гомозиготном со­стоянии контролирует III группу крови – В). Аллели J^Аи J^В ра­ботают в гетерозиготе как бы независимо друг от друга, что названо кодоминированием

ГЕНЕТИКА КРОВИ.

У человека по генотипу 6 групп крови, а по физиологии — 4.

► I группа (0): J⁰ J⁰ II группа (А): J^А J^А , J^А J⁰ III группа (В): J^В J^В, J^В J⁰

IV группа (АВ): J^А J^В

Кроме того, кровь разных людей может отличать ре­зус-фактором. Кровь может иметь положительный резус-фактор (Rh⁺) или отрицательный резус-фактор (Rh^-). Ре­зус-фактор крови определяет ген R. R⁺ дает информацию о выработке белка (резус положительный белок), а ген R^- — не дает. Первый ген доминирует над вторым. Если Rh⁺ кровь перелить человеку с R^- кровью, то у него образу­ются специфические агглютинины (антитела), и повторное введение такой крови вызовет агглютинацию. Когда у резус отрицательной женщи­ны развивается плод, унаследовавший у отца положитель­ный резус, может возникнуть резус-конфликт.

Пример наследования групп крови иллюстрирует и прояв­ление множественного аллелизма.

Есть гены, имеющие десятки аллелей. Все аллели одного гена получили название серии мно­жественных аллелей.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ НЕАЛЛЕЛЬНЫХ ГЕНОВ.

Взаимодействие неаллельных генов приводит к появлению в потомстве дигетерозиготы необычного расщепления по фенотипу: 9:3:4, 9: 7, 9:6:1, 13:3, 12:3:1, 15:1, т.е. модификации общей менделевской формулы 9:3:3:1.

► Можно выделить следующие основные типы взаимодействия

неаллельных генов:

► Комплементарным, или дополнительным, называется такое взаимодействие неаллельных доминантных генов, в результате ко­торого появляется признак, отсутствующий у обоих родителей.

● Комплементарность можно рассмотреть на примере наследования окраски цветков у душистого горошка: существуют расы душистого горш­ка с пурпурными цветками и расы — с белыми цветками. При скрещивании двух белоцветковых сортов различного происхождения (ААвв и ааВВ) наблюдается необыч­ный характер наследования – появляются пурпурноокрашенные цветки.

Гибрид первого поколения с двумя доминантными генами (А и В) получил биохимическую основу для выработки пурпурного пигмента антоциана, в то время как поодиночке ни ген А, ни ген В не обеспечивали синтез этого пигмента. В остальных случаях (ааВ- и А-вв) цветки у растения белые и фенотипически не отличаются от сорта аавв. Рецессивные гены в гомозиготном состоянии подавляют проявление доми­нантных аллелей, т. е. блокируют синтез пигмента.

► Кооперация – появление новообразований при совместном действии двух доминантных неаллельных генов, когда в гомозиготном или в гетерозиготном состоянии развивается новый признак, отсутствующий у родительских форм. При таком взаимодействии во втором поколении (F₂) возможно следующее расщепление – 9: 3: 3: 1

Кооперацией является ● наследование формы гребня у кур:

РРгг, Рргг — гороховидный ррRR, ррRr — розовидный

РРRR, РрRR, РрRr, РРRr — ореховидный ррrr — простой.

► Эпистаз — это такой тип взаимодействия генов, при котором один ген (как доминантный, так и рецессивный) подавляет действие другого неаллельного.

• Двойной рецессивный эпистаз – взаимное подавление рецессивными генами, нахо­дящимися в гомозиготном состоянии, доминантных ал­лелей рассмотрен на приме­ре комплементарного действия генов при скрещивании белоцветковых (Аавв и ааВВ) растений душистого го­рошка. В данном примере вв > А и аа > В

► Полимерия — формирование при­знака несколькими парами неаллельных генов, обладаю­щих одинаковым действием.

Такие гены называются по­лимерными. Полимерные гены (полигены) обычно обозначают од­ной буквой с нумерацией генов (А₁, А₂, А₃).

Полимерные гены могут действовать по типу

● кумулятивной (накопительной) полимерии: степень выраженности признака зависит от числа доминантных генов, ответственных за его появление. Действие таких генов суммируется, а фенотипическое проявле­ние признака тем сильнее, чем больше доминантных генов участвуют в его контролировании.

Накопительную полимерию можно рассмотреть на примере наследования окраски зерна у пшеницы.