Закон Харди – Вайнберга

 

б) Студенты изучают генетические процессы в популяциях на основании За­кона Харди-Вайнберга, который гласит, что если популяция находится в равнове­сии, то частота генотипов и генов у родителей и потомства не меняется. Под "равновесием" понимается отсутствие изменений частот генотипов в последователь­ных поколениях одной популяции.

Особое состояние равновесия описывается с помощью закона или правила Г. Харди-Вайнберга (математик Г. Харди и немецкий врач Н. Вайнберг)  которому подчиняется частота распределения гетерозигот в свободно скрещивающейся популяции, и выразили его в виде алгебраической формулы. Оказалось, что час­тота членов пары аллельных генов в популяции распределяется в соответствии с коэффициентом разложения бинома Ньютона (P+g)².

Закон Харди – Вайнберга выражает вероятностные распределения геноти­пов в любой свободно скрещивающейся популяции. Но действие этого закона предполагает выполнение ряда обязательных условий:

1) популяция имеет неограниченно большую численность;

2) все особи в популяции могут совершенно свободно скрещиваться;

3) гомозиготные и гетерозиготные по данной паре аллелей особи одинаково плодовиты, жизнеспособны и не подвергаются отбору;

4) прямые и обратные мутации происходят с одинаковой частотой или они так редки, что ими можно пренебречь.

Совершенно очевидно, что все эти условия в реально существующих попу­ля­циях не выполнимы, и закономерности, установленные Харди и Вайнбергом, правди­вы только для идеальной популяции. Но этот закон является основой для анализа динамики генетических преобразований, совершающихся в реальных естественных популяциях при нарушениях, вызванных действием эволюционных факторов: отбора при возникновении мутаций; ограничений численности особей и т.д.

 

Комбинации гамет в популяции при свободном скрещивании

 

в) Зная генетические процессы, происходящие в популяциях, студенты опре­деляют возможные комбинации гамет при свободном скрещивании. При этом, расп­реде­ле­ние аллелей в неограниченно большой популяции при свободном скрещи­ва­нии, от­сутствии отбора и без возникновения мутаций устанавливается на основе кон­цент­рации генов, имеющихся в популяции. Концентрация генов – относительная час­тота их в популяции.

Например, рассмотрим соотношение генотипов в популяции по одной па­ре аллельных генов А и а. Выразим частоту гена А величиной р, а частоту его рецессивного аллеля, а - через g. Поскольку каждый ген одной аллельной пары может быть либо А, либо а, их частота P+g = 1.

Следовательно, зная частоту одного гена, можно легко вычислить частоту другого. Так, если частота гена А равна р, то частота гена а, будет равна 1 – р. В связи с равномерным распределением генов между особями у них образуется р яйцеклеток с геном А и g спермиев с геномом а. Так как скрещивание проис­ходит свободно, равновероятно сочетание между собой всех указанных женских и мужских гамет и определение их возможных комбинаций на основании таб­лицы 8.

Из таблицы 8 следует, что р²(АА): 2рg (Аа): g² (аа) = 1, где:

р, g – частота генотипов в популяции для одного моногенного признака. И это соотношение сохраняется в популяции из поколения в поколение. Это алгеб­раи­ческое выражение и представляет собой формулу закона Харди-Вайнтберга, из которой следует, что:

 

Таблица 8 - Возможные комбинации гамет в популяции при свободном

cкрещивании

 

Спермии	Яйцеклетки
	рА	А
р А	р2 АА	р g Аа
g а	р g Аа	g2 а а

 

1. число гомозиготных доминантных особей равно квадрату частоты доми­нантного гена (р²);

2. число гомозиготных рецессивных особей равно квадрату частоты рецес­сивного гена (g²);

3. число гетерозиготных особей равно удвоенному произведению частот обеих аллелей (2рg).

По закону Харди – Вайнберга в свободно скрещивающейся популяции исходное соотношение в потомстве гомозигот (доминантных и рецессивных) и гетерозигот ос­таётся постоянным.

 

ГЕНОФОНД ЛЕСНЫХ ФИТОЦЕНОЗОВ, ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АДАПТАЦИИ РАСТЕНИЙ

 

Цель работы: изучить генофонд лесных фитонцидов, изучить генетические основы адаптации растений.

Задачи: дать определение генофонду и его характеристикам; знать лесные ге­нетические объекты генофонда; изучить методы консервации генетических ресур­сов и формы их сохранения, дать определения понятиям адаптация, адаптивность и адаптивные признаки; изучить виды адаптации; знать адаптивные свойства отдельных генотипов и экологические факторы, влияющие на них.

Материалы и оборудование: таблица площадей лесных резерватов и ви­ды деятельности в них, литература, плакат-схема реакции культур сосны обыкно­венной на засуху 197-73 г.г. в республике Марий Эл, литература.