Примеры взаимодействия аллельных и неаллельных генов доклад

Аллельные взаимодействия

Среди аллельных взаимодействий выделяют:

• доминирование и неполное доминирование;
• сверхдоминирование и кодоминирование;
• плейотропия.

Доминирование – это такой тип контакта двух аллелей гена, при котором один из них полностью исключает фенотипическое проявление действия другого гена. Для появления такого взаимодействия необходимо наличие нескольких факторов. Доминантный аллель в гетерозиготном состоянии обеспечивает синтез продуктов, достаточных для проявления признака аналогичного качества, как и у гомозиготного родителя. Также необходимо, чтобы рецессивный аллель был полностью неактивен, а продукты его жизнедеятельности взаимодействовали с доминантными аллелями.

Примером вышеописанного взаимодействия может служить доминирование пурпурной окраски цветов гороха над белой, гладкой формы семени над морщинистой и пр. Этот список не является исчерпывающим.

Неполное доминирование отражает промежуточный характер наследования признаков. При этом фенотип гибрида отличается от фенотипа родителей и имеет так называемый промежуточный характер. Механизм такого явления состоит в том, чтобы рецессивный аллель потерял собственную активность, а активность доминантного аллеля не может обеспечить должный уровень проявления доминирующего признака.

Считается, что в природе преобладает неполное доминирование. Оно наблюдается при наследовании курчавости волос у человека, различной масти крупного рогатого скота, окраски оперения кур, а также многочисленных физиологических признаков у животных, а также растений.

Также выделяют сверхдоминирование или самое сильное проявление признака у гетерозигот, чем у любой гомозиготы, как рецессивные, так и доминантные. Это явление лежит в основе гетерозиса.

Готовые работы на аналогичную тему

Кодоминирование – это процесс участия обоех аллелей в определении признака гетерозисных особей.

Ярким примером кодоминирования служит наследование четвертой группы крови.

Плейотропия отражает множественное действие одного гена на несколько признаков. Примером плейотропии является наследование синдрома Марфана, который детерминируется доминантным геном, отвечающим за развитие патологических признаков.

Взаимодействие неаллельных генов

Между неаллельными генами происходит взаимодействие, которое также имеет несколько условный характер. Это происходит потому, что взаимодействуют даже не сами гены, а те продукты, которые ими контролируются. При этом закономерность наследования признаков может иметь значительные отклонения от законов Менделя, которые считаются фундаментальными.

Что касается взаимодействия неаллельных генов, то к ним относят:

• комплиментарность;
• эпистаз;
• полимерию.

Комплементарность представляет собой взаимодействие неаллельных генов, которые обуславливают появление новых признаков, отсутствующего у родителей. Примером такого взаимодействия генов может служить рождение ребенка с нормальным слухом у глухих родителей. Что вызывает некоторую степень сомнений в системе наследования генов.

Эпистаз – это взаимодействие неаллельных генов, в результате которого наблюдается проявление одного гена под действием другого гена, неаллельного первому.

В этом случае подавляющий ген называется геном – супрессором, а тот ген, который подавляется, имеет название гипостатического гена. Существенное различие в данном случае заключается в том, что данные гены не являются аллельными, и они расположены в негомологичных хромосомах или занимают противоположные локусы в гомологичных хромосомах под действие неаллельного гена.

Эпистаз может быть как доминантным, так и рецессивным. Доминантный эпистаз отличается тем, что доминантная аллель гена – супрессора подавляет проявление доминантной аллели гипостатического гена. Криптометрия или рецессивный эпистаз характеризуется тем, что рецессивная аллель гена – супрессора в гомозиготном состоянии не дает проявиться доминантным и рецессивным аллелям другого гена. Примером этого явления можно назвать формирование бомбейского фенотипа, когда человек с третьей или четвертой группой крови с помощью реакции агглютинации идентифицируется, как человек с первой группой, согласно системе АВ0.

Полимерия представляет собой такой вид взаимодействия, когда эффекты нескольких неаллельных генов, определяющих один признак, являются одинаковыми. Эти признаки получили название количественных полимерных признаков. Степень проявления этих признаков зависит от количества доминантных генов.

Примером полимерного наследования генов является наследование окраски кожных покровов. Если в брак вступают представители негроидной и европеоидной расы, то рождаются дети промежуточного цвета кожи или мулаты. Если в брак вступают мулаты, то от их брака могут родиться дети с различным цветом кожи. Это происходит потому, что наследование окраски кожи зависит от действия нескольких (трех и четырех) неаллельных генов. Причем влияние этих генов на цвет кожных покровов на самом деле примерно одинаково.

Полимерное наследование также характерно для различных количественных признаков: роста, веса, скорости протекания биохимических процессов, артериального давления, уровня интеллекта. Эти признаки нельзя классифицировать на четкие фенотипические классы. Чем больше число аллельных генов, которые контролируют развитие количественного признака, тем менее внешне заметными будут переходы между различными фенотипическими классами.

• Основные внешние функции российского государства доклад

    

• Массовая коммуникация как социальный институт доклад

    

• Ответственность ученого перед обществом доклад

    

• Доклад про динозавра 5 класс по биологии игуанодон

    

• Технология предупреждения конфликтов доклад

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.

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:

1. Летальность некоторых комбинаций аллелей. Например, при скрещивании жёлтых (гетерозиготных) мышей, расщепление на жёлтые и чёрные (рецессивные гомозиготы) всегда составляет 2:1. Подобный феномен наблюдается также при скрещивании платиновых лисиц. Если проверить беременных самок, то оказывается, что четверть эмбрионов погибает ещё до рождения: погибают гомозиготы по доминантному аллелю, поэтому и наблюдается отклонение от ожидаемого расщепления 3:1 (отсутствует один из четырёх генотипических классов). Таким образом, в этой задаче доминантный аллель является на самом деле доминантным только по окрасу шерсти. Что касается жизнеспособности, этот самый аллель является рецессивным. Ситуация, когда один ген влияет на несколько признаков одновременно (окрас шерсти и жизнеспособность), является одним из примеров плейотропии.
2. Существуют аллели, которые фенотипически проявляются только у определённой группы организмов, содержащих их в генотипе. Для характеристики такого вариабельного проявления генов используют понятие пенетрантности и экспрессивности. Согласно определению, мерой пенетрантности является группа особей, характеризующихся определённым фенотипом, среди всех особей с одинаковым генотипом. Некоторые наследственные болезни человека, например, подагра, характеризуются неполной пенетрантностью, то есть не все особи, которые несут мутацию, болеют. Экспрессивность отображает силу проявления мутантного гена в фенотипе. Так, дрозофилы, гомозиготные по мутантному аллелю eyeless, могут иметь разное количество фасеток глаз — от нормального количества до полного их отсутствия. Способность генотипа проявляться по-разному в зависимости от внешних условий отражает норму реакции — определённый диапазон проявления (изменчивость), в границах которого признаки могут модифицироваться в ответ на вариации условий развития организма.
3. Некоторые признаки присущи особям в течение не всей жизни, а возникают только в определённый период: характер расщепления может иметь взаимосвязь с возрастом. Например, у человека имеются наследственные синдромы, которые проявляются только в преклонном возрасте (синдром Альцгеймера, болезнь Хантингтона).
4. К отклонениям от ожидаемых менделевских расщеплений приводит также явление импринтинга. Основой его является так называемая эпигенетическая наследственность — может наследоваться от родителей не просто ДНК, а хроматина, который несёт определённые химические маркеры. От них зависит структурное состояние участка и, соответственно, активность некоторых генов. Вследствие такого эффекта проявление определённого гена может быть обусловлено тем, от кого из родителей хромосома была получена.
5. В природе существует много видов полового диморфизма, и пол играет большую роль в проявлении ряда признаков.

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).

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.

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.

https://youtube.com/watch?v=FHkFuzgLBm0

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.

Различают 4 основных типа взаимодействия неаллельных генов:

1. комплементарность
2. эпистаз
3. полимерия
4. модифицирующее действие (плейотропии)

Комплементарность — такой тип взаимодействия неаллельных генов, когда один доминантный ген дополняет действие другого неаллельные доминантного гена, и они вместе определяют новый признак, которая отсутствует у родителей. Причем соответствующая признак развивается только в присутствии обоих неаллельных генов. Примером комплементарной взаимодействия генов у человека может быть синтез защитного белка интерферона.

У коренных жителей Африки (негроидной расы) преобладают доминантные аллели, у представителей европеоидной расы — рецессивные. Поэтому мулаты имеют промежуточную пигментацию, но в браках мулатов возможно появление как более, так и менее интенсивно пигментированных детей. Многие морфологических, физиологических и патологических особенностей человека определяются полимерными генами: рост, масса тела, уровень АД и др. Развитие таких признаков у человека подчиняется общим законам полигенного наследования и зависит от условий среды. В этих случаях наблюдается, например, cклонность к гипертонической болезни, ожирения и тому подобное. Эти признаки при благоприятных условиях среды могут не проявиться или проявиться незначительно. Плейотропия — это зависимость нескольких признаков от одного гена, то есть множественное действие одного гена.

Литература по взаимодействию генов

1. Жегунов Г.Ф., Жегунов П. Цитогенетические основы жизни. — Х., 2004;
2. Пешка В.П., Мажора Ю.И. Медицинская биология. — Винница, 2004.