Пример проявления аллельных генов это урожайность и процент белка

Обновлено: 05.10.2024

Аллельные гены - это гены, которые занимают одинаковое положение в локусах гомологичных хромосом и отвечают за развитие одного и того же признака.

Какие свойства есть у аллельных генов

Если рассмотреть генотип любого живого организма, то можно обнаружить, что он состоит из большого числа различных генов. Все вместе они образуют органическую совокупность и, являясь одним целым, выполняют общие функции.

Г. Менделем, которого считают основателем генетики, описана лишь одна возможность взаимодействия аллельных генов: когда одна полностью доминирует над другой. Аллель, которая подавляется, называют рецессивной.

Менделя считают отцом генетики как науки еще и потому, что он сформулировал все возможные закономерности наследования признаков. Сделал он это с помощью генетического метода, который и сегодня является наиболее перспективным. В основе метода лежит скрещивание организмов с определенными признаками и анализ проявлений этих признаков у потомства.

В этом месте нужно уточнить, что гены не всегда могут проявляться в виде признаков: при одинаковом генотипе у организмов могут быть фенотипические различия. Это объясняется тем, что на фенотип оказывает влияние то, как взаимодействуют генотип и окружающая среда.

Кроме того, фенотипическое проявление генов обусловлено не только одной парой генов: как минимум потому, что оно является результатом взаимодействия генотипической системы в целом.

Аллельное генотипическое взаимодействие — контакты белков и ферментов, а не генов.

Если принять и понять этот принцип, то можно избежать ошибок, проводя генетические исследования взаимодействия аллельных генов.

У методов Менделя есть определенные преимущества:

обеспечение точного количественного учета проявления признаков. В качестве доказательства сам ученый приводил математические расчеты, что уже тогда позволило назвать такую работу синтезом биологии и математики;
обращение внимания на каждый признак в отдельности. Исследуя аллельный ген, и сегодня придерживаются этого пункта;
использование чистых линий растений. Случайные растения не рассматривались.

Чистая линия — это совокупность организмов, которые при длительном, на протяжении нескольких поколений, скрещивании друг с другом проявляют одинаковые признаки (расщепление отсутствует).

Ученый сформулировал 3 закона наследственности:

Первый закон — правило единообразия.
Второй закон — закон расщепления признаков.
Третий закон — закон о независимости наследования признаков.

Эти законы позволяют описывать различные закономерности изменчивости и наследственности. Принципы, лежащие в основе этих законов, применяются в биологии и сегодня.

Способы взаимодействия аллельных генов

Согласно основам генетики, есть 2 варианта генотипического взаимодействия:

Взаимодействие аллельных генов.
Неаллельное взаимодействие.

Исходя из этого, все живые организмы обладают парными аллельными генами. Внутри организма гены взаимодействуют 3 различными способами:

кодоминирование;
сверхдоминирование;
полное и неполное доминирование.

Кодоминирование

В случае такого взаимодействия аллельные гены проявляют свое действие независимо друг от друга.

Для варианта кодоминирования аллельных генов пример — это система групп крови ABO. Здесь гены A и B функционируют независимо.

Сверхдоминирование

В этой ситуации качество фенотипический проявлений доминантного гена увеличивается только тогда, когда он тесно связан с рецессивным.

В случае если в одной аллели находится два доминантных гена, то, как правило, их действие и проявление сильно хуже, чем в предыдущем варианте с одним доминантным и одним рецессивным геном.

Полное и неполное доминирование

При полном перекрытии доминантным геном рецессивного говорят о полном доминировании.

Неполное доминирование — вариант взаимодействия генов, когда рецессивный ген не подавляется полностью и может оказывать влияние (хотя бы минимальное) на фенотипическое проявление признака. В таком случае фенотипическое проявление признака является промежуточным — между родительскими формами.

Пример неполного доминирования — наследование окраски венчика цветка ночной красавицы. Здесь родительские формы имеют белый и красный цвета, а промежуточным будет розовый.

Множественный аллелизм

При множественном аллелизме формы взаимодействия генов могут быть различными. Даже несмотря на то, что они отвечают за один и тот же признак. Дело в том, что проявляют они этот признак по-разному и при помощи различных способов (описанных выше).

Самый простой пример — окраска шерсти кролика. Здесь могут быть следующие варианты: белая, гималайская, шиншилловая, черная и коричневая. И это при том, что есть целая серия разных аллелей генов, ответственных за окрас. И таких примеров в биологии достаточно.

Несмотря на всю парадоксальность множественного аллелизма, в половую клетку живого существа проникает только одна пара гомологичных аллелей, и какая именно — вопрос случая. Так обеспечивается изменчивость каждого отдельного вида, играющая важнейшую роль в эволюции.

Благодаря изучению аллельных генов, становятся понятными закономерности наследования признаков. А еще это помогает исключить негативные последствия изменения наследственного набора организма.

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ИЛЛЮСТРАТИВНАЯ ЛЕКЦИЯ ПО ТЕМЕ

педагог дополнительного образования

Люминарская Наталья Александровна

Программа является модифицированной с углублённым уровнем изучения биологии.

Новизна и отличительная особенность данной программы состоит в том, что её содержание соответствует прогаммам курсов подготовки по биологии, организуемыми высшими и средними профессиональными учебными заведениями для абитуриентов. Кроме того, в процессе реализации данной программы для закрепления знаний учащихся используется множество тестов, что помогает им приобрести практические навыки, необходимые для успешной сдачи экзаменов в форме ЕГЭ.

Цель занятия : Изучить основные типы взаимодействия генов, приобрести знания и практические навыки, необходимых для успешного прохождения тестирования по биологии в школе.

- углубить знания о закономерностях наследственности;

- расширить представление о взаимодействии генов;

- продолжить формирование навыков составления схемы скрещивания;

- сформировать представление о системном характере генотипа.

Оборудование и материалы : интерактивная доска, рисунки, задачи по генетике – раздаточный материал, тетради, ручки, карандаши.

Методы обучения : лекционный, наглядно-демонстрационный, беседа.

План занятия :

Проверка домашнего задания.

Актуализация знаний по новой теме.

Изучение нового материала. Объяснение с использованием презентации.

Закрепление изученного материала (решение задач).

Подведение итогов. Домашнее задание.

Ход занятия :

1.Организационный момент.

2. Проверка домашнего задания.

Актуализация знаний.

Давайте вспомним определение генетических терминов, необходимых для изучения сегодняшней темы занятия.

Что такое ген? (Участок хромосомы, несущий информацию о первичной структуре одного белка)

Что какое локус? (место положения гена в хромосоме)

Что такое аллели? ( различные формы одного и того же гена, располагающиеся в одинаковых участках гомологичных хромосом и определяющие развитие одного признака).

Что такое аллельные гены? ( гены, расположенные в одних и тех же участках (локусах) гомологичных хромосом и определяющие развитие одного признака ).

Что такое неаллельные гены? (гены, расположенные в разных участках гомологичных хромосом или в негомологичных хромосомах и определяющие развитие разных признаков).

Что такое множественный аллелизм? ( явление существования более двух аллельных форм гена, имеющих различные проявления в фенотипе ( трёхаллельный ген, определяющий у человека группу крови А, В, О) .

Освоение нового материала.

Тема даётся в форме иллюстративной лекции. Материал объясняется частями с использованием презентации, проектора, подборки распечатанных рисунков, которые раздаются каждому ученику перед началом занятия. Изученный материал записывается в тетради под диктовку.

В он тогенезе 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 при знаках :

Ген дискретен в своем действии, т. е. обособлен в своей актив ности от других генов.

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

Ген может усиливать степень про явления признака при увеличении числа доминантных алле лей (дозы гена).

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

Разные гены могут оказывать одинаковое действие на разви тие одного и того же признака (часто количественных призна ков) — это множественные гены, или полигены.

Ген может взаимодействовать с другими генами , что приво дит к появлению новых признаков. Такое взаимодействие осу ществляется опосредованно — через синтезированные под их контролем продукты своих реакций.

Действие гена может быть модифицировано изменением его местоположения в хромосоме (эффект положения) или воз действием 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 взаимодей ствия 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 призна ка у гетерозиготной особи (Аа) , чем у любой из гомозигот (АА и аа) . Это явление лежит в основе гетеро зиса.

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 со стоянии контролирует III группу крови – В). Аллели J А и J В ра ботают 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) : J 0 J 0 II группа (А): J А J А , J А J 0 III группа (В): J В J В , J В J 0

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 мно жественных аллелей.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ НЕАЛЛЕЛЬНЫХ ГЕНОВ.

Взаимодействие неаллельных генов приводит к появлению в потомстве дигетерозиготы необычного расщепления по фено типу: 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 ко торого 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 ( F ₂ ) возможно следующее расщепление – 9 : 3 : 3 : 1

Кооперацией является ● наследование формы гребня у кур :

РРгг, Рргг — гороховидный рр RR , рр Rr — розовидный

РР RR , Рр RR , Рр Rr , РР Rr — ореховидный рр rr — простой .

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

Гены, подавляющие действие других генов, называются эпистатическими, ингибиторами или супрессорами.

Различают ● доминантный эпистаз , когда действие одного доминантного гена подавляется другим доминантным геном (А > В) , и ● рецессивный эпистаз , когда рецессивные гены в го мозиготном состоянии оказывают подавляющее действие на доминантный ген или рецессивные гены из другой пары ал лелей (аа > В, аа> вв).

Примером • доминантного эпистаза служит наследование окраски оперения у кур, где ген С контролирует наличие пиг мента, с — отсутствие его; ген I (ингибитор) из другой пары хромосом подавляет действие гена С, ген i не оказывает тако го действия:

• 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 (А ₁ , А ₂ , А ₃ ).

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 .

У зёрен пшеницы красный цвет (наиболее интенсивный) определяется генами А ₁ А ₂ А ₃ .

Чем больше доминантных аллелей присутствуют в генотипе растения, тем более тёмная окраска зерна:

А ₁ А ₁ А ₂ А ₂ А ₃ Аз — тёмно-красная окраска зерна

А ₁ а ₁ А ₂ а ₂ А ₃ а ₃ — насыщенно-красная

А ₁ А ₁ а ₂ а ₂ А ₃ а ₃ — умеренно-красная

А ₁ а ₁ а ₂ а ₂ а ₃ а ₃ — бледно-красная (самая светлая)

а ₁ а ₁ а ₂ а ₂ а ₃ а ₃ ─ белая.

● Некумулятивная (ненакопительная) полимерия .

Гены с однозначным действием могут определять и качественные признаки. Примером может служить наследование форм стручочков с семенами у пастушьей сумки:

Р: а ₁ а ₁ а ₂ а ₂ х А ₁ А ₁ А ₂ А ₂

овальная треугольная

G : а ₁ а ₂ , А ₁ А ₂

F ₁ (Р): А ₁ а ₁ А ₂ а ₂

треугольная

F _2: А- : а ₁ а ₁ а ₂ а ₂

15/16 треугольная 1/16 овальная

► Плейотропия (множественный аллелизм) — влияние одного гена на формирование нескольких признаков.

► Модифицирующее действие генов — предполагается наличие генов в генотипах организмов, которые сами не определяют развитие признаков, но изменяют проявление других генов , т. е. в зависимости от присутствия в генотипе тех или иных генов-модификаторов основной ген, определяющий какой-либо признак, проявится различным образом.

● Доминантные гены не всегда проявляются в виде признаков или свойств организма . При этом в случае проявления доминантного гена, признак может быть развит в различной степени.

Вероятность реализации гена в фенотипе Н. В. Тимофеев-Ресовский (в 1927 г.) предложил называть пенетрантностью , а степень его влияния на признак — экспрессивностью .

Пенетрантность измеряется процентом особей, у которых данный ген проявился в виде признака или свойства.

Экспрессивность измеряется степенью выраженности признака, на который влияет данный ген.

Гены обладают • полной пенетрантностью , если у 100% особей признак проявляется. Доминантный ген полидактилии проявляется не у каждого его обладател (• неполная пенетрантность ).

При этом проявляется он у разных людей в различной степени (экспрессивность): могут развиваться дополнительные пальцы у одних людей на руках, у других — на ногах, или только на одной руке или ноге.

Обычно гены с неполной пенетрантностью обладают и различной экспрессивностью.

ЛИТЕРАТУРА .

ПЕРЕЧЕНЬ ПРИЛОЖЕНИЙ

Приложение 1. Рисунки по теме.

Приложение 2. Задачи.

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 - .

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).

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.

Главные закономерности наследования признаков у живых организмов были установлены Грегором Менделем. Как известно, все живые существа обладают большим количеством признаков (цвет семян и их форма у растений, тёмный или светлый окрас у животных и так далее), которые определённым образом наследуются от родительских особей. Взаимодействие аллельных генов определяет, какие признаки проявятся у потомка.

Полное доминирование

Одним из главных понятий в генетике является понятие признака — некоторой определённой особенности организма или его части, по которой особь отличается от другой. Признаком в генетическом понимании можно считать любую характеристику на уровне внешних черт, физиологических или биохимических особенностей:

вес;
цвет;
рост;
набор веществ определённого типа в органах и клетках;
совокупность определённых белков и так далее.

Все признаки одного организма называются фенотипом. Мендель осознал, что все характеристики, которые можно использовать в генетическом анализе, должны выявляться постоянно (независимо от возраста, внешних условий и другого) и должны иметь два или более альтернативных проявлений.

Аллельные гены (аллели) — это гены, отвечающие за один признак, но в разных его проявлениях (например, цвет семян — это один признак, который кодирует один ген, но проявляться может или жёлтый, или зелёный в зависимости от того, какой аллель является доминирующим).

Доминантные и рецессивные аллели одного гена обозначают, как правило, одинаковыми большой и маленькой буквой соответственно. Потомство от скрещивания двух особей с разными альтернативными проявлениями называют гибридным, а отдельного представителя такого потомства — гибридом.

Скрещивание, в котором проводится анализ одной пары альтернативных характеристик, называется моногибридным. Например, цвет семян гороха определяется геном sgr. Нормальный (доминантный) аллель этого гена будет обозначаться как А (он даёт функциональный продукт, который обуславливает разрушение хлорофилла и, соответственно, жёлтый цвет семян), а мутантный рецессивный аллель (ген не даёт функционального продукта, и семена остаются зелёными) как а. Именно поэтому такая мутация, когда теряется способность кодировать полноценный продукт, и обуславливает появление рецессивной формы этого гена.

Неполное доминирование

При полном доминировании и сверхдоминировании проявление признака не зависит от количества (два или один) доминантных аллелей в генотипе. Тем не менее в природе часто встречаются ещё и другие типы взаимодействия аллельных генов. Причина может состоять в том, что рецессивный аллель не даёт функционального продукта, но характеристика зависит от количества копий доминантного аллеля в генотипе. Например, окрас цветов в красный цвет у львиного зева Antirrhinum majus зависит от количества красного пигмента, а он образуется вследствие активности фермента, который контролируется определённым геном:

два гена АА обуславливают интенсивный красный окрас;
гомозигота аа (отсутствие фермента и, соответственно, пигмента) характеризуется белым окрасом цветков;
гетерозигота имеет в два раза меньшую интенсивность окраса в отличие от гомозиготы по доминантному аллелю (в два раза меньше фермента и пигмента) — цветы розового цвета.

Аналогично наследуется кучерявость перьев голубей: особь, гетерозиготная по гену кучерявости, имеет волнистые перья. Такой тип взаимодействия аллельных генов называется неполным доминированием. При неполном доминировании гетерозигота характеризуется фенотипом, отличным от обеих гомозигот — с этой поправкой первый закон Менделя остаётся без изменений. Что касается результатов скрещивания гетерозигот, то расщепление по генотипу и фенотипу будут совпадать и составлять 1:2:1.

Кодоминирование и множественный аллелизм

Аналогичные расщепления характерны и для кодоминирования с той разницей, что потомки от скрещивания гомозигот разных типов будут характеризоваться наличием фенотипических признаков обоих родителей одновременно. То есть в этом случае оба аллеля являются доминантными: образуют функциональные продукты, которые немного отличаются по некоторым характеристикам. Такая ситуация довольно часто наблюдается для ферментов, когда два аллеля обуславливают синтез двух белков — изоферментов — с практически одинаковой активностью, но при этом они отличаются молекулярной массой (один из белков имеет дополнительный структурный домен и так далее).

Эти примеры требуют важного уточнения. Поскольку в двух гомологичных хромосомах могут находиться только два разных аллеля одного гена, ещё не означает, что в группе особей ген обязательно имеет два аллеля. На самом деле, в большинстве случаев гены существуют в виде нескольких (теоретически неограниченное количество) разных аллелей. Это явление получило название множественный аллелизм.

Одним из примеров множественного аллелизма является система групп крови АВ0. Хорошо известны четыре группы крови — 0, А, В и АВ — определяются тремя аллелями одного гена: ІА, ІВ, і0. Аллели ІА и ІВ являются кодоминантными (отвечают за формирование на поверхности эритроцитов антигенов двух типов — А и В), но при этом доминируют над аллелем і0, который не продуцирует ни одного антигена.

При наличии трёх аллелей возможно шесть комбинаций между ними, которые можно получить, используя таблицу Пеннета. Но рецессивность і0 сводит количество фенотипов (групп крови) к четырём: группе 0 соответствует генотип і0і0, группе А — генотипы ІАІА и ІАі0, группе В — ІВІВ и ІВі0, группе АВ — генотип ІАІВ.

Причины отклонений от менделевских расщеплений

Менделевские расщепления в принципе могут быть реализованы только для видов живых организмов с нормальным половым процессом, диплоидностью обоих полов и при условии отсутствия нарушений в мейозе. Но и при выполнении указанных условий случаи отклонения от менделевских расщеплений достаточно многочисленны. При этом каких-либо исключений нет, а условия менделирования не нарушаются — просто на них накладываются другие эффекты.

Три таких эффекта — взаимодействие неаллельных генов (комплементация, кумулятивная и некумулятивная полимерия), сцепление групп генов в одной хромосоме и расположение гена в половых хромосомах. Среди других причин выделяются такие:

На самом деле, в биологии все эти эффекты могут быть сведены к взаимодействию генов в сложной системе функционирования генома, хотя не всегда такое взаимодействие можно легко описать: часто нужно брать во внимание слишком много отдельных элементов, которые влияют один на другого.

Читайте также: