Взаимодействие генов (аллельные, неаллельные). Взаимодействие генов и их множественное действие. Виды взаимодействия генов кратко

Неаллельные гены также могут взаимодействовать между собой. При этом их принцип взаимодействия несколько иной, чем доминантно-рецессивные отношения как в случае аллельных генов.

Правильнее говорить не о взаимодействии генов, а о взаимодействии их продуктов, т. е. взаимодействии белков, которые синтезируются на основе генов.

Комплементарное взаимодействие неаллельных генов - это такое их взаимодействие, при котором их продукты дополняют действие друг друга.

Примером комплиментарного взаимодействия генов является цвет глаз у мушки дрозофилы. У мушек с генотипом S-B- обычные красные глаза, ssbb - белые, S-bb - коричневые, ssB- - ярко-алые. Таким образом, если оба неаллельных гена рецессивны, то никакой пигмент не синтезируется, и глаза становятся белыми. При наличии только доминантного гена S появляется коричневый пигмент, а только доминантного B - ярко-алый. Если же есть два доминантных гена, то их продукты взаимодействуют между собой, образуя красный цвет.

При комплиментарном взаимодействии генов при скрещивании гетерозигот (AaBb) возможны разные расщепления по фенотипу (9:6:1, 9:3:3:1, 9:3:4, 9:7).

Эпистаз - это такое взаимодействие неаллельных генов, когда действие одного гена подавляет действие другого. Эпистатичным (подавляющим) действием на другой ген может обладать как доминантный, так и рецессивный аллель данного гена. Расщепление по фенотипу при доминантном эпистазе, отличается от рецессивного. Эпистатичный ген обычно обозначают буквой I.

Примером эпистаза может служить появление цветного оперения во втором поколении при скрещивании белых кур разных пород. У одних генотип IIAA, у других - iiaa. F 1 - IaAa. В F 2 происходит обычное расщепление по генотипу: 9I-A- : 3I-aa: 3iiA- : 1iicc. При этом птицы с генотипом iiA- оказываются окрашенными, что определяет доминантный ген A, который у одного родителя был подавлен доминантным геном-ингибитором I, а у другого присутствовал только в рецессивной форме.

При полимерном взаимодействии неаллельных генов степень выраженности признака (его количество) зависит от количества доминантных аллельных и неаллельных генов. Чем больше генов участвуют в полимерном взаимодействии, тем больше различных степеней выраженности признака. Это происходит при комулятивной полимерии, когда все гены участвуют в накоплении признака. При некомулятивной полимерии количество доминантных генов не влияет на степень выраженности признака, достаточно хотя бы одного; а отличная по фенотипу форма наблюдается только у особей, у которых все полимерные гены рецессивны.

Полимерией, например, определяется цвет кожи человека. Влияние оказывают четыре гена (или четыре пары аллелей по другим источникам). Рассмотрим ситуацию с двумя парами. Тогда A 1 A 1 A 2 A 2 определит самый темный цвет, a 1 a 1 a 2 a 2 - самый светлый. Средний цвет кожи проявится, если два любых гена будут доминантны (A 1 a 1 A 2 a 2 , A 1 A 1 a 2 a 2 , a 1 a 1 A 2 A 2). Наличие одного доминантного гена приведет к цвету кожи близкому к светлому, но темнее, а трех доминантных - близкого к темному, но светлее.

Бывает, что один ген определяет несколько признаков. Такое действие гена называется плейотропией . Понятно, что здесь речь идет не о взаимодействии генов, а с множественным действием одного гена.

Аллельные гены - парные, определяющие развитие взаимоисключающих признаков (высокий и низкий рост, курчавые и гладкие волосы, голубые и черные глаза у человека).
1. Взаимодействие неаллельных генов: развитие какого-либо признака под контролем нескольких генов - основа новообразования при скрещивании. Пример: появление серых кроликов (АаВЬ) при скрещивании черного (ААЬЪ) и белого (ааВВ). Причина новообразования: за окраску шерсти отвечают гены Аа (А - черная шерсть, а - белая), за распределение пигмента по длине волос - гены ВЬ (В - пигмент скапливается у корня волоса, Ъ - пигмент равномерно распределяется по длине волоса).
2. Множественное действие генов - влияние одного гена на формирование ряда признаков. Пример: ген, отвечающий за образование красного пигмента в цветке, способствует его появлению в стебле, листьях, вызывает удлинение стебля, увеличение массы семян.

28. Генотип - совокупность генов данного организма, которая, в отличие от понятий генома и генофонда, характеризует особь, а не вид.

Фенотип - совокупность характеристик, присущих индивиду на определённой стадии развития. У диплоидных организмов в фенотипе проявляются доминантные гены.

Большинство генов проявляются в фенотипе организма, но фенотип и генотип различны по следующим показателям:

1. По источнику информации (генотип определяется при изучении ДНК особи, фенотип регистрируется при наблюдении внешнего вида организма).

2. Генотип не всегда соответствует одному и тому же фенотипу. Некоторые гены проявляются в фенотипе только в определённых условиях. С другой стороны, некоторые фенотипы, например, окраска шерсти животных, являются результатом взаимодействия нескольких генов по типу комплементарности.

Изменчивость - способность живых организмов приобретать новые признаки и свойства. Благодаря изменчивости, организмы могут приспосабливаться к изменяющимся условиям среды обитания.

Различают две основные формы изменчивости: наследственная и ненаследственная. Наследственная, или генотипическая, изменчивость - изменения признаков организма, обусловленные изменением генотипа. Она, в свою очередь, подразделяется на комбинативную и мутационную. Комбинативная изменчивость возникает вследствие перекомбинации наследственного материала (генов и хромосом) во время гаметогенеза и полового размножения. Мутационная изменчивость возникает в результате изменения структуры наследственного материала. Ненаследственная, или фенотипическая, или модификационная, изменчивость - изменения признаков организма, не обусловленные изменением генотипа.

Норма реакции - способность генотипа формировать в онтогенезе, в зависимости от условий среды, разные фенотипы. Она характеризует долю участия среды в реализации признака и определяет модификационную изменчивость вида.

29. Модификациями называют изменения фенотипа, вызванные влиянием окружающей среды и не связанные с изменениями генотипа. Модификационной изменчивости подвержены все признаки. Возникновение модификаций связано с тем, что такие важнейшие факторы среды, как свет, тепло, влага, химический состав и структура почвы, воздух, воздействуют на активность ферментов и в известной мере изменяют ход биохимических реакций, протекающих в развивающемся организме. Адаптивные модификации дают возможность организму выжить и оставить потомство в изменившихся условиях среды.

Наследственную изменчивость подразделяют на комбинативную и мутационную. Комбинативной называют изменчивость, в основе которой лежит образование рекомбинаций, т. е. таких комбинаций генов, которых не было у родителей. В основе комбинативной изменчивости лежит половое размножение организмов, вследствие которого возникает огромное разнообразие генотипов. Мутационной называется изменчивость самого генотипа. Мутации - это внезапные наследуемые изменения генетического материала, приводящие к изменению тех или иных признаков организма.

30. Комбинативной называют изменчивость, в основе которой лежит образование рекомбинаций, т. е. таких комбинаций генов, которых не было у родителей. В основе комбинативной изменчивости лежит половое размножение организмов, вследствие которого возникает огромное разнообразие генотипов. Практически неограниченными источниками генетической изменчивости служат три процесса:

Независимое расхождение гомологичных хромосом в первом мейотическом делении. (Появление зеленых гладких и желтых морщинистых семян гороха во втором поколении от скрещивания растений с желтыми гладкими и зелеными морщинистыми семенами - пример комбинативной изменчивости.)

Взаимный обмен участками гомологичных хромосом, или кроссинговер. Он создает новые группы сцепления. Рекомбинантные хромосомы, оказавшись в зиготе, способствуют появлению признаков, нетипичных для каждого из родителей.

Случайное сочетание гамет при оплодотворении.

Эти источники комбинативной изменчивости действуют независимо и одновременно, обеспечивая при этом постоянную «перетасовку» генов, что приводит к появлению организмов с другими генотипом и фенотипом.

Биологическое значение: обеспечивает бесконечное разнообразие особей внутри вида и неповторимость каждой из них.

Половой процесс: рекомбинация перераспределение генетического материала родителей, в результате чего у потомков появляются новые сочетания генов, определяющие новые сочетания признаков. Рекомбинация – основа комбинативной изменчивости. У эукариотических организмов, размножающихся половым путём, рекомбинация происходит в мейозе при независимом расхождении хромосом и при обмене гомологичными участками между гомологичными хромосомами (кроссинговере). Рекомбинации бывают и в половых, и, гораздо реже, в соматических клетках. У прокариот (бактерий) и у вирусов существуют специальные механизмы обмена генами. Таким образом, рекомбинации – универсальный способ повышения генотипической изменчивости у всех организмов, создающий материал для естественного отбора.

Мутационной называется изменчивость самого генотипа. Мутации - это внезапные наследуемые изменения генетического материала, приводящие к изменению тех или иных признаков организма.

Генные мутации - изменения структуры генов. Поскольку ген представляет собой участок молекулы ДНК, то генная мутация представляет собой изменения в нуклеотидном составе этого участка. Генные мутации могут происходить в результате: 1) замены одного или нескольких нуклеотидов на другие; 2) вставки нуклеотидов; 3) потери нуклеотидов; 4) удвоения нуклеотидов; 5) изменения порядка чередования нуклеотидов. Эти мутации приводят к изменению аминокислотного состава полипептидной цепи и, следовательно, к изменению функциональной активности белковой молекулы.

Хромосомные мутации - изменения структуры хромосом. Перестройки могут осуществляться как в пределах одной хромосомы - внутрихромосомные мутации, так и между хромосомами - межхромосомные мутации.

Геномной мутацией называется изменение числа хромосом. Геномные мутации возникают в результате нарушения нормального хода митоза или мейоза.

Свойства мутаций: в настоящее время считается, что многие мутации не оказывают существенного влияния на жизнеспособность особей; такие мутации называются нейтральными. Нейтральность мутаций часто обусловлена тем, что большинство мутантных аллелей рецессивно по отношению к исходному аллелю. Однако существуют мутации, приводящие к гибели организма (летальные) или заметно снижающие его жизнеспособность (полулетальные). В определенных условиях мутации могут повышать жизнеспособность организмов (как в примере с серповидноклеточной анемией).

По способности передаваться при половом размножении различают соматические и генеративные мутации. Соматические мутации не затрагивают половые клетки и не передаются потомкам. В результате соматических мутаций возникают генетические мозаики. Генеративные мутации происходят в половых клетках и могут передаваться потомкам. При участии мутантных половых клеток образуются полностью мутантные организмы. Мутантный аллель может возвращаться в исходное состояние. Тогда первоначальная мутация называется прямой (например, переход А → а), а другая – обратной мутацией, или реверсией (например, обратный переход а → А).

Биологическое значение мутаций: прежде всего мутации оказывают влияние на эволюцию. Именно постоянное наличие мутаций имело решающее значение для эволюционного развития видов. В меняющихся условиях окружающей среды возникновение мутации, давшей начало организмам, лучше приспособленным к данным условиям, было одновременно шагом вперед.

Получение мутации: обычно мутагены подразделяют на три группы. Для искусственного получения мутаций используются физические и химические мутагены.

Ø Физические: рентгеновские лучи, гамма лучи, ультрафиолетовое излучение, высокие и низкие температуры и др.

Ø Химические: соли тяжелых металлов, алкалоиды, чужеродные ДНК и РНК, аналоги азотистых оснований нуклеиновых кислот и др.

Ø Биологические: вирусы, бактерии.

Генеративные мутации возникают в половых клетках, не влияют на признаки данного организма, проявляются только в следующем поколении.

Соматические мутации возникают в соматических клетках, проявляются у данного организма и не передаются потомству при половом размножении. Сохранить соматические мутации можно только путем бесполого размножения.

Березиной Галины Анатольевны

Тема урока: Взаимодействие генов и их множественное действие

Цель: сформировать представления о взаимодействии генов, их множественном действии

Задачи урока:

активизировать знания учащихся о полном и неполном доминировании, наследовании групп крови человека;

познакомить учащихся с видами взаимодействия аллельных и неаллельных генов;

дать представление о множественном действии генов;

ввести следующие понятия: «кодоминирование», «комплементарность», «эпистаз», «полимерия», «множественное действие генов»;

закрепить полученные знания в ходе выполнения заданий различного типа;

продолжить практику решения задач по генетике (на неполное доминирование и полимерию).

развитие познавательного интереса к предмету;

способствовать повышению мотивации учения.

Тип урока: комбинированный.

Методы и приемы: иллюстративно-словесный

Оборудование и материалы: презентация «Взаимодействие генов».

Ход урока:

Мендель, изучая закономерности наследования, исходил из предположения, что один ген отвечает за один признак. Например, один ген отвечает за развитие цвета гороха, но не влияет на форму семян. Эти гены располагаются в разных хромосомах, и их наследование идет независимо друг от друга.

Но в дальнейшем ученые выяснили, что между генами и признаками имеются сложные взаимоотношения. В хромосомах есть не один, а много генов и они могут взаимодействовать между собой.

Записываем тему урока «Взаимодействие генов и их множественное действие».

3. Изучение нового материала

Сегодня мы рассмотрим два вида взаимодействия генов – взаимодействие аллельных генов и взаимодействие неаллельных генов.

Давайте для начала еще раз вспомним, что значат аллельные гены, а что значат, соответственно, неаллельные гены?

И начнем с взаимодействия аллельных генов, тем более что это нам знакомо, хотя и несколько в иной плоскости.

Предлагаются 2 генетические схемы (с рисунками растений).

Полное доминирование Неполное доминирование

А – желтые семена А – красные цветки

а – зеленые семена а – белые цветки

Р ♀ АА × ♂ аа Р ♀ АА × ♂ аа

желтые зеленые красные белые

F 1 Аа F 1 Аа

желтые розовые

F 2 АА: 2Аа: аа F 2 АА: 2Аа: аа

желтые желтые зеленые красные розовые белые

Расщепление по фенотипу: 3:1 Расщепление по фенотипу: 1:2:1

В том и в другом случае скрещиваются две гомозиготы (доминантная и рецессивная).

Объясните, почему в случае с «горохом» гибриды первого поколения по фенотипу точно соответствуют одному из родителей. А в случае с «ночной красавицей» у гибридов первого поколения проявился совершенно другой признак, не соответствующий ни одному из родителей.

Дополнительный вопрос (по необходимости). Как ведут себя в гетерозиготе аллели «А» и «а» по отношению друг к другу?

Записываем в тетради:

I

1. Полное доминирование - проявляется только доминантный признак, а рецессивный нет.

Пример: окраска семян гороха.

2. Неполное доминирование - у гибридов наблюдается промежуточный характер наследования.

Пример: окраска цветков ночной красавицы. В гетерозиготе (Аа) доминантная аллель (А) подавляет проявление рецессивной (а) полностью при полном доминировании и неполностью – при неполном доминировании. (Вторую часть определения сначала прошу учащихся подробно сформулировать устно, а затем кратко записать).

Как ещё называется неполное доминирование?

Действительно, другое название «неполного доминирования» - «промежуточный характер наследования» и многие воспринимают это буквально как в случае с ночной красавицей (белые × красные → розовые). Но это далеко не так. Например, андалузские куры (АА – черное оперение, аа – белое, а Аа – голубое); норка (АА – темный мех, аа – белый, а Аа – светлая окраска с темным крестом); лошадь (АА – белая масть, аа – гнедая, а Аа – золотисто – желтая).

Давайте сделаем вывод: у гибридов F1 появляется новый признак, не характерный для родителей.

3. Кодоминирование - у гибридов проявляются два признака. Так наследуется группа крови. Определяется наличием на поверхности эритроцитов молекул антигена. Ген существует в 3 аллелях – А, В, О.

Комбинируясь по два, эти гены дают шесть генотипов: АА, ОО, АВ, АО, ВВ, ВО.

Аллели 00 – 1 группа, антигена нет.

АА,АО- 2 группа, антиген А.

ВВ,ВО – 3 группа, антиген В.

АВ- 4 группа, антиген А, В.

Ген О – рецессивный. Гены А и В доминируют над геном О, но друг друга не подавляют.

«В суде слушается дело по взысканию алиментов. Мать имеет I группу крови, дети – II, III. Может ли быть отцом детей мужчина с IV группой крови?»

Вопросы к рисунку.

1. Сколько аллелей, определяющих группы крови, известно у иммуногенетического гена « I»? Назовите их.

2. Какое сочетание аллелей дает четвертую группу крови?

3. Дайте характеристику данному генотипу.

В данном случае наблюдается совместное участие обоих доминантных аллелей (А и В) в определении признака, то есть четвертой группы крови. Такое проявление взаимодействия аллельных генов называется кодоминированием (от латинского «со» - «с», «вместе»).

II . Взаимодействие аллельных генов:

1. Комплементарность – А) 2 неаллельных гена, находясь одновременно в генотипе, приводят к формированию нового фенотипического признака. Ни один ген не обладает самостоятельным проявлением.

Пример 1: родители глухие – ребенок слышащий.

РААbb * aaBB

G Ab аВ

F1 A аВb - слышащий

F2 9A-B-: 3 ааB-: 3A-bb: 1aabb

Слышащий глухие глухие глухие

9:7

Б) один ген обладает самостоятельным фенотипическим проявлением, а другой нет. При взаимодействии этих генов возникает новый фенотипический эффект 9:3:4

Пример 2: окраска мышей, кроликов

А – наличие пигмента

В – распределение пигмента у основания волоса

9 (А-В-) серые:3 (А-вв) черные: 4 (ааВ-) белые

Окраска чешуи лука

9 (А-В-) красные:3 (А-вв) желтые: 4 (ааВ-; аавв) белые

В) каждый ген контролирует свой признак, но при объединении доминантных аллелей возникает новый фенотипический эффект 9:3:3:1

Наследование гребня у кур:

R – розовидный;

N – гороховидный;

R -N - - ореховидный

r r n n – листовидный

Г) два гена одинакового действия при взаимодействии дают новый фенотип 9:6:1

Пример: форма плодов у тыквы: А- и В- по отдельности – шаровидная (ААвв, ааВВ), дисковидная (А-В-), удлиненная (аавв).

2. Эпистаз – один ген подавляет действие другого гена

Ген подавитель – ингибитор, супрессор, эпистатический

Ген подавляемый – гипостатический

Пример: форма лепестков льна. А – ингибитор. 13 нормальных (А-В-, А-вв, аавв) : 3 гофрированных (aaB -)

Окраска кур: белые леггорны + белые плимутроки

13 белых: 3 окрашенных

13:3

Окраска лошадей: 12 серых (С-В-) : 3 (вороные): 1 рыжая (ссвв)

У душицы ген мужской стерильности по типу эпистаза АаВ- А-В- цветки обоеполые, А-вв мужские стерильны, аавв – летальны.

3. Полимерия - на примере кожи человека.

Альбинизм (от латинского «albus» - белый) – это отсутствие нормальной пигментации (окраски) покровов. Он встречается у представителей различных царств живой природы (привожу примеры).

Среди людей также встречаются альбиносы, но довольно редко (приблизительно 1/20, а то и на 40000 человек). У них белые волосы, очень светлая кожа, розовая или светло – голубая радужка глаз. Эти люди гомозиготны по рецессивному гену «а», доминантная аллель которого «А» отвечает за выработку в организме пигмента меланина. С помощью меланина кожа, волосы и глаза у человека приобретают окраску.

Но оказывается, что у человека образование и распределение меланина зависят и от ряда других генов. Например, доминантный ген «F» вызывает пятнистое скопление меланина, то есть то, что мы называем веснушками. А другой доминантный ген «Р» вызывает нарушение пигментации, из-за чего отдельные участки кожи (иногда довольно большие) остаются светлыми, непигментированными.

Ряд других генов влияет на количество меланина в организме человека, обеспечивая различные оттенки цвета кожи, волос, глаз.

Различия в цвете кожи представителей негроидной и европеоидной рас определяются двумя парами генов (т.е. всего 4), влияющих на количество меланина. Такое взаимодействие генов называют полимерией (однозначное действие генов).

Полимерия – чем больше доминантных генов, тем ярче выражен признак.

Например, две пары генов определяют различия в цвете кожи человека (семья М. Джексона); рост человека определяется 10 парами генов (чем больше доминантных генов в генотипе, тем ниже человек).

Чей рост больше? Ответ поясните.

ссСсссССсс… и ССссСсСсСс…

Вопросы для класса:

1. Определить цвет кожи (фенотип) по генотипу. Ответ поясните.

а) ААвв, АаВВ, ааВв;

2. Чья кожа темнее. Ответ поясните.

б) ААВВ, АаВв, ааВв, аавв;

в) ААвв, АаВв, ааВВ (вопрос с подвохом).

Схема «Взаимодействие генов»

Ген 2 Ген 2

Взаимодействие генов ↓

↓ ↓ Ген 1→ один признак

аллельных неаллельных

Ген 3 Ген 3

1.Полное доминирование 1.Полимерия (однозначное действие генов)

2.Неполное доминирование 2.Комплементарное взаимодействие генов -

3.КОдоминирование – совместное участие для развития нового признака необходимо обеих доминантных аллелей в определении одновременное присутствие двух

признака (4 группа крови – АВ) в доминантных неаллельных генов.

гетерозиготе. 3.Эпистаз – подавление действия одного

гена другим, неаллельным (доминантным

или рецессивным).

Множественное действие генов.

→ Ген 1 → признак

Один ген → Ген 2 → признак

→ Ген 3 → признак

ФЕНОТИП = ГЕНОТИП + СРЕДА

Конечно, типов взаимодействия генов больше, чем мы рассмотрели сегодня на уроке. Смело можно прибавить ещё как минимум два: комплементарное взаимодействие генов и эпистаз. Но это подробно вы будете проходить в старших классах. Обобщённую схему, отражающую суть взаимодействия генов, вы видите справа вверху. Поясните ее (несколько генов – аллельных и неаллельных – определяют развитие какого-то одного признака организма).

III . Множественное действие генов:

А теперь ещё об одном любопытном явлении в генетике – множественном действии генов. Начнем с примера.

У человека есть ген, который определяет рыжую окраску волос. Этот же ген обусловливает ещё два признака. Попробуйте их назвать (более светлая окраска кожи и веснушки).

В данном случае один и тот же ген может влиять на формирование целого ряда признаков организма, что характерно для большинства генов (продукты транскрипции любого гена могут быть использованы в различных переплетающихся друг с другом процессах развития и роста).

Подписываем в схеме «Множественное действие генов» конкретный пример с рыжими волосами, светлой кожей и веснушками.

Аллельные гены- располагаются в разных хромосомах и отвечают за один и тот же признак. Наследование аллельных генов идет независимо друг от друга (как цвет и форма семян гороха)

4. Закрепление изученного материала

Открываем надпись на доске: «Ген определяет развитие признака»

Знакомая формулировка. Как бы вы отнеслись к этому выражению сейчас? Лично мне оно кажется достаточно условным. Подтвердите или опровергните его (выслушать несколько мнений учащихся).

Отношения между генами и проявлением признака гораздо сложнее, чем это кажется на первый взгляд. Они зависят от расположения генов в хромосоме и от их поведения в мутациях, от взаимосочетания аллельных и неаллельных генов и, наконец, от воздействия окружающей среды (об этом мы ещё будем говорить на последующих уроках). Например, в темноте клубень картофеля не образует хлорофилл, несмотря на наличие соответствующих генов. Однако стоит вынести клубень картофеля на свет, и гены проявят себя. И последнее. Посмотрите на схему «Фенотип = генотип + среда». Как вы ее понимаете?

Верно. Фенотип, то есть проявление признака – это результат взаимодействия генотипа, то есть совокупности всех генов организма и окружающей среды (данной, конкретной, возможно меняющейся). Генотип в разнообразных условиях способен реализовываться различным образом, что повышает шансы организма на выживание.

6. Домашнее задание

§ 22; составить и решить генетическую задачу на наследование группы крови в своей семье

Многочисленные опыты подтвердили правильность установленных Менделем закономерностей. Вместе с тем, появились факты, показывающие, что полученные Менделем числовые соотношения при расщеплении гибридного поколения соблюдались не всегда. Это указывало на то, что взаимоотношения между генами и признаками носят более сложный характер. Выяснилось: один и тот же ген может оказывать влияние на развитие нескольких признаков; один и тот же признак может развиваться под влиянием многих генов .

Следует отметить, что взаимодействие генов имеет биохимическую природу, то есть взаимодействуют друг с другом не гены, а их продукты. Продуктом эукариотического гена может быть или полипептид, или тРНК, или рРНК.

ВИДЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ АЛЛЕЛЬНЫХ ГЕНОВ

Различают полное доминирование, неполное доминирование, кодоминирование, аллельное исключение.

Аллельными генами называются гены, расположенные в идентичных локусах гомологичных хромосом. Ген может иметь одну, две и более молекулярных форм. Появление второй и последующих молекулярных форм является следствием мутации гена. Если ген имеет три и более молекулярных форм, говорят о множественном аллелизме . Из всего множества молекулярных форм у одного организма могут присутствовать только две, что объясняется парностью хромосом.

Полное доминирование

Полное доминирование — это вид взаимодействия аллельных генов, при котором фенотип гетерозигот не отличается от фенотипа гомозигот по доминанте, то есть в фенотипе гетерозигот присутствует продукт доминантного гена. Полное доминирование широко распространено в природе, имеет место при наследовании, например, окраски и формы семян гороха, цвета глаз и цвета волос у человека, резус-антигена и мн. др.

Наличие резус-антигена (резус-фактора) эритроцитов обусловливается доминантным геном Rh . То есть генотип резус-положительного человека может быть двух видов: или RhRh , или Rhrh ; генотип резус-отрицательного человека — rhrh . Если, например, мать — резус-отрицательная, а отец резус-положительный и гетерозиготен по этому признаку, то при данном типе брака с одинаковой вероятностью может родиться как резус-положительный, так и резус-отрицательный ребенок.

Между резус-положительным плодом и резус-отрицательной матерью может возникнуть резус-конфликт.

Так называется вид взаимодействия аллельных генов, при котором фенотип гетерозигот отличается как от фенотипа гомозигот по доминанте, так и от фенотипа гомозигот по рецессиву и имеет среднее (промежуточное) значение между ними. Имеет место при наследовании окраски околоцветника ночной красавицы, львиного зева, окраски шерсти морских свинок и пр.

Сам Мендель столкнулся с неполным доминированием, когда скрещивал крупнолистный сорт гороха с мелколистным. Гибриды первого поколения не повторяли признак ни одного из родительских растений, они имели листья средней величины.

При скрещивании гомозиготных красноплодных и белоплодных сортов земляники все первое поколение гибридов имеет розовые плоды. При скрещивании этих гибридов друг с другом получаем: по фенотипу — 1/4 красноплодных, 2/4 розовоплодных и 1/4 белоплодных растений, по генотипу — 1/4 АА , 1/2 Аа , 1/4 аа (и по фенотипу, и по генотипу соотношение 1:2:1). Соответствие расщепления по генотипу расщеплению по фенотипу является характерным при неполном доминировании, так как гетерозиготы фенотипически отличаются от гомозигот.

Кодоминирование

Кодоминирование — вид взаимодействия аллельных генов, при котором фенотип гетерозигот отличается как от фенотипа гомозигот по доминанте, так и от фенотипа гомозигот по рецессиву, и в фенотипе гетерозигот присутствуют продукты обоих генов. Имеет место при формировании, например, IV группы крови системы (АВ0) у человека.

Для того чтобы представить, как происходит наследование групп крови у человека, можно посмотреть, рождение детей с какой группой крови возможно у родителей, имеющих один — вторую, другой — третью группы крови и являющихся гетерозиготными по этому признаку.

Аллельное исключение

Аллельным исключением называется отсутствие или инактивация одного из пары генов; в этом случае в фенотипе присутствует продукт другого гена (гемизиготность, делеция, гетерохроматизация участка хромосомы, в котором находится нужный ген).

ВИДЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ НЕАЛЛЕЛЬНЫХ ГЕНОВ

Комплементарность, эпистаз, полимерия.

Неаллельные гены — гены, расположенные или в неидентичных локусах гомологичных хромосом, или в разных парах гомологичных хромосом.

С накоплением научного опыта появлялись противоречия третьему закону Менделя о независимом наследовании. Потомство делилось по фенотипу в соотношении 15:1 или 9:7, а не 9:16 по Менделю. Это свидетельствует об определённых взаимоотношениях неаллельных генов.

Механизм

Неаллельные гены располагаются в разных участках хромосом и кодируют разные виды белков. Гены непосредственно не влияют друг на друга, поэтому взаимодействие происходит в цитоплазме на уровне белков, которые кодируются определёнными генами.

Рис. 1. Неаллельные гены.

Механизм взаимодействия может протекать по одному из трёх сценариев:

• одновременное действие двух ферментов, которые кодируют два неаллельных гена;
• один неаллельный ген образует белок, который влияет на работу другого неаллельного гена (подавляет или активирует);
• два белка, закодированные двумя неаллельными генами, действуют на один процесс, усиливая или восстанавливая один и тот же признак.

Один ген может отвечать за несколько фенотипических признаков или несколько генов могут обуславливать один признак.

Виды

Существует несколько видов взаимодействия неаллельных генов, главные из которых подробно описаны в таблице.

Рис. 2. Комплементарность.

Рис. 3. Эпистаз.

Множественное действие генов называется плейотропией. Действие одного гена, как правило, обусловлено взаимодействием с другими генами. Таким эффектом обладает большинство генов, поэтому генотип представляет собой систему взаимодействующих генов.

ТОП-4 статьи которые читают вместе с этой