2020-05-21
39Взаимодействие генов
I. Взаимодействие аллельных генов
Доминирование – взаимодействие аллельных генов, при котором доминантный ген скрывает присутствие рецессивного гена.
Механизм – оба гена функционально активны, но доминантный ген кодирует более активный продукт (в основном фермент) по сравнению с продуктом, кодируемым рецессивным геном.
Доминирование как категория не является абсолютным: некоторые гены могут проявлять себя как доминантные и как рецессивные в зависимости от определенных внутренних факторов, в частности от генного окружения, от гормонального статуса организма и так далее. Так, ген «третье веко» ведет себя как доминантный у монголоидов и как рецессивный у европеоидов, ген облысения доминантный у мужчин и рецессивный у женщин.
Полное доминирование (один из аллельных генов подавляет другой).
Неполное доминирование (один из аллельных генов не полностью подавляет другой и возникает промежуточный признак).
Кодоминирование – взаимодействие аллельных генов, при котором каждый из них проявляет свое действие, а в результате чего формируется некий вариант признака, новый по сравнению с вариантом признака, определяемого каждой аллелью самостоятельно.
|
|
|
Пример: формирование четвертой группы крови у человека.
ІІ. Взаимодействие неаллельных генов
Гены, определяющие качественные признаки
Компленментация (взаимодополняемость) – такой способ взаимодействия между неаллельными генами, когда кодируемые ими продукты взаимно дополняют друг друга и таким образом обеспечивают развитие признака.
Примеры:
Эксперимент 1.
Объект: душистый горошек
Исходные условия: ген А кодирует синтез пропигмента (бесцветный), ген В кодирует фермент, превращающий пропигмент в пигмент (пурпурный).
Участники скрещивания: гомозиготные растения с белыми цветками, имеющие генотипы ааВВ и ААвв; причины отсутствия окраски у родительских форм: у ааВВ – есть фермент, нет пропигмента, у ААвв – есть пропигмент, нет фермента.
Схема скрещивания
Эксперимент 2.
Объект: кролики
Исходные условия: ген С кодирует синтез пигмента волос (черный); ген с – отсутствие синтеза пигмента; ген А – кодирует неравномерное распределение пигмента вдоль волос (таким образом развивается серая окраска шерсти); ген а – кодирует равномерное распределение пигмента вдоль волос (черная окраска шерсти).
Участники скрещивания: гомозиготные кролики серого (ССАА) и белого (ссаа) цвета и их гибриды первого поколения – кролики с серой шерстью (СсАа).
Эпистаз – явление, при котором один ген (эпистатический) подавляет проявление другого неаллельного ему гена (гипостатического).
|
|
|
Варианты: доминантный эпистаз – развитие окраски плода у тыквы
- ген В – желтая окраска плода
- ген в – зеленая окраска плода
- ген А- подавляет развитие окраски
- у организмов с генотипами АА или Аа плоды бесцветны вне зависимости от генотипа Вв или ВВ.
Еще один пример – альбинизм у человека:
- серия генов А (А1, А2, А3 …) обеспечивает развитие окраски волос
- ген В – обеспечивает благоприятные условия для работы генов серии А
- ген в подавляет работу генов серии А
- если в генотипе вв, то развивается альбинизм.
Гены, определяющие количественные признаки.
Количественными называют признаки, степень выраженности которых плавно изменяется в определенных границах (вес, длина тела, рост, яйценоскость, жирность молока, содержание хлорофилла в зеленых растениях и т.д.)
Полимерия (полигенное наследование).
· Количественные признаки определяются несколькими аллельными генами (семейством генов)
· Степень выраженности количественного признака зависит от соотношения общего числа доминантных и рецессивных генов в соответствующем семействе генов.
Биологическое значение полимерии:
· Генетический механизм наследования количественных признаков;
· Позволяет плавно варьировать степень выраженности признака и таким образом обеспечивать более тонкое приспособление генетической программы вида к условиям окружающей среды.
Пример: пигментация кожи человека контролируется четырьмя парами генов; если все восемь доминантные, то кожа имеет черную окраску, если рецессивные – белую; между этими крайними случаями находятся люди с промежуточным вариантом окраски кожи.
ІІІ Множественное действие гена (плейотропия)
Множественное действие гена (плейотропия) – явление, когда один ген кодирует несколько признаков.
Примеры:
у мышей один ген определяет развитие двух признаков – желтая окраска шерсти и сниженная продолжительность жизни;
у человека один ген определяет развитие трех признаков – светлая кожа, веснушки, рыжие волосы.
Генетика пола.
Аутосомы – неполовые хромосомы. Аутосомы материнские и отцовские морфологически и физиологически равноценны.
Половые хромосомы у разных полов имеют морфологические и физиологические отличия. Х-хромосома представлена в двойном числе, а Y-хромосома - в одном экземпляре.
Пол, содержащий в своих клетках две Х-хромосомы, называется гомогаметным, а содержащий Х- и Y-хромосомы – гетерогаметным. Гомогаметный организм образует гаметы одного вида, а гетерогаметный – двух видов (с Х- и Y-хромосомами).
Гомогаметный (ХХ) женский пол и гетерогаметный (ХY) мужской имеют: двукрылые, клопы, жуки, прямокрылые, многие рыбы, бесхвостые амфибии и все млекопитающие.
Гомогаметный (ХХ) мужской пол и гетерогаметный женский пол (ХY) у бабочек, рептилий, хвостатых амфибий, птиц.
Механизм формирования пола
В зависимости от того или иного соотношения половых и неполовых хромосом запускаются различные группы генов, определяющие развитие женского или мужского организма.
Гены, контролирующие развитие пола и сопряженных с ни половых признаков, локализуются как в половых так и в неполовых хромосомах
Количественное соотношение полов у большинства видов 1:1, однако в ряде случаев оно значительно отличается от такового; для поддержания неравновесного отношения полов выработался специальный механизм (у пчел и муравьев из оплодотворенных яиц развиваются самки, из неоплодотворенных – самцы).
Определение пола условиями внешней среды:
У морских черепах при достаточно высокой температуре окружающей среды из яиц вылупляются самки, при низкой – самцы.
У морского червя Боннелия виридис личинки индифферентны по полу, их судьба зависит от образа жизни: если личинка ведет свободный образ жизни, она превратится в самок, если прикрепится к телу женского организма, то станет самцом.
|
|
|
Сцепление генов с полом – локализация генов в половых Х- и Y-хромосомах.
Наследование, сцепленное с полом – наследование признаков, гены которых находятся в Х- и Y-хромосомах.
В половых хромосомах могут находиться и гены, не участвующие в развитии половых
признаков.
Х-хромосома человека содержит гены, определяющие:
· заболевание, называемое цветовой слепотой (дальтонизм), при котором люди не распознают зеленый и красный цвет;
· склонность к облысению;
· форму и объем зубов;
· синтез ряда ферментов;
· свертываемость крови (гемофилию Н)
· несахарный диабет
· мышечную дистрофию
· атрофию зрительного нерва и др.
Известны аномалии, сцепленные с Y-хромосомой, которые от отца передаются всем сыновьям:
· чешуйчатость кожи,
· перепончатые пальцы,
· сильное оволосение на ушах
· дифференцировка семенников и др.
Цитоплазматическая наследственность.
Цитоплазматическая наследственность – явление передачи признаков в ряду поколений, зависящее от передачи определенных цитоплазматических структур.
Плазмагены – отдельные цитоплазматические гены.
Плазмон – вся совокупность цитоплазматических генов (составляет около 10 % от всех генов клетки).
Материальная основа цитоплазматической наследственности:
ДНК митохондрий и хлоропластов;
ДНК инфекционных агентов;
ДНК плазмид
Цитоплазматическая наследственность лежит в основе биологического явления, называемого наследованием по материнской линии (по митохондриальной ДНК); оно обусловлено тем, что вклад яйцеклетки в геном зиготы приблизительно на 10 % больше, чем вклад сперматозоида.
Примеры:
У растений – полосатость у арбуза и пестролистность у львиного зева
У животных – направление закручивания раковины у некоторых брюхоногих моллюсков
У человека – незаращение позвоночника (результат мутации одного из генов митохондриальной ДНК).
|
|
|
