Закон Харди-Вайнберга

Генетическое равновесие популяций. Закон Харди-Вайнберга.

УЧИТЕЛЬ: ЕГОРОВА Т.В.

ГБОУ ШКОЛЫ № 578

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2014 Г.

Содержание

Введение ………………………………………………………………………… .. ……. … .. 2-3

1. Личности ученых…………………………………………… ..... ........ . 4-5

2. Условия выполнения закона Харди-Вайнберга… . ...... .6-7

3. Закон Харди-Вайнберга ― основной закон популяционной генетики……………………………… . ...……. 8-14

4. Основные положения………………………………… … … .. . … … .. ... 15

5. Практическое значение

закона Харди Вайнберга……………………………………..... 14-18

Заключение…………………………………………………………………………………… 19

Список использованной литературы...........................................21

1

Введение.

Популяция  — совокупность особей одного вида, занимающих определенный ареал обитания, свободно скрещивающихся друг с другом и производящих полноценное потомство, имеющих общее происхождение.

Генетическая структура популяций определяется соотношением аллелей и генов, естественным отбором и факторами эволюции, влияющих на это соотношение.

2

Выявление задачи.

С помощью закона Харди-Вайнберга можно вычислить степень отклонения фактических частот генотипов от ожидаемых результатов на основе вычислений, используя метод идеальной популяции, и установить эффект действия экологических факторов.

3

Личности ученых.

Годфри Харолд Харди (1877–1947) – английский математик, известный своими работами в теории чисел и математическом анализе. Изучал математику в Кембриджском и Оксфордском университете.

Самую большую известность Харди принесли совместные работы с Джоном Идензором Литлвудом и с индийским математиком Cриниваса Рамануджаном.

4

Личности ученых.

Вильгельм Вайнберг (1862–1937) – немецкий врач. Изучал медицину в Тюбингене и Мюнхене. В Штутгарде имел обширную общую и акушерскую практику.

Большую часть жизни провел в изучении медицинской статистики и генетики человека , включая проблемы изучения близнецов, мутаций, и приложения законов наследования в популяциях.

5

Условия выполнения закона Харди-Вайнберга.

• Не должно быть миграций как в популяцию, так и из нее.
• Популяция должна иметь большую численность.

• Скрещивание в популяции случайно.
• Не должно быть естественного отбора.
• Не должно быть мутаций.

6

Эти положения в

естественных условиях

нарушаются:

• Мутации происходят всегда.
• Существуют миграции – поток генов.
• Популяция состоит из конечного числа особей.

• В популяции существует избирательность при образовании

брачных пар, при встрече гамет и образования зигот.

• Всегда существуют различия в приспособленностях и способности к выживанию.

7

Закон Харди-Вайнберга ― основной закон популяционной генетики.

Закон Харди-Вайнберга гласит, что в идеальной популяции существует постоянное соотношение относительных частот аллелей и генотипов:

(p A + q a ) 2 = р 2 АА + 2 р q Aa + q 2 aa   =  1

где буквам обозначены :

р – частота встречаемости аллеля А;

q – частота встречаемости аллеля а;

q 2 – частота встречаемости генотипа аа;

р 2 – частота встречаемости генотипа АА;

р q – частота встречаемости генотипа Аа.

8

Пересчет на число особей.

Если известны относительные частоты аллелей p и q и общая численность популяции N общ , то можно рассчитать ожидаемую абсолютную частоту (численность особей) каждого генотипа:

p 2 AA · N общ + 2 pq Aa · N общ + q 2 aa · N общ = N общ

В данном уравнении:

p 2 AA · N общ – ожидаемая абсолютная частота (численность) доминантных гомозигот АА

2 · p · q Aa · N общ – ожидаемая абсолютная частота (численность) гетерозигот Аа

q 2 aa · N общ – ожидаемая абсолютная частота (численность) рецессивных гомозигот а

9

Пример применения закона.

• Предположим, что в популяции лисов частота встречаемости аллелей А , обуславливающих рыжую окраску шкурок равна
• рА = 0,9 ,
• а частота встречаемости аллелей а , обуславливающих черно-бурую окраску равна
• q а = 0,1 .

Решетка Пеннета.

Гаметы самок

Гаметы самцов

А

рА = 0,9

А

рА = 0,9

АА

(рыжие)

р 2 АА = 0,81

а

q а = 0,1

А

q а = 0,1

Аа (сиводушки)

р q Аа = 0,09

Аа

(сиводушки)

р q Аа = 0,09

аа

(черно-бурые)

q 2 АА = 0,01

11

12

Генотипы и фенотипы

Относительные частоты

р 2 АА рыжие

0,81

Абсолютные частоты

р q Аа сиводушки

q 2 АА черно-бурые

0,18

Сумма

81

0,01

18

1

1

100

Те же самые расчеты можно произвести, не составляя таблицы, по закону Харди-Вайнберга:

( 0,9 + 0,1 ) 2 = 0,81 + 0,18 +  0,01 =  1

или в пересчете на число особей:

( 0,9 · 100 + 0,1· 100 ) 2 = 81 + 18 +  1 =  1 00

14

Основные положения.

• Частоты аллелей не изменяются от поколения к поколению.
• Равновесные частоты генотипов задаются возведением в квадрат суммы частот аллелей и не изменяются от поколения к поколению.
• Равновесные частоты генотипов достигаются за одно поколение. Какими бы они не были, частоты генотипов потомков будут р 2 , 2р q , q 2 .

15

Практическое значение закона Харди-Вайнберга.

• В здравоохранении – позволяет оценить популяционный риск генетических заболеваний. [ 17 ]
• В селекции – позволяет выявить генетический потенциал исходного материала (популяций, сортов и пород селекции). [ 18 ]
• В экологии – позволяет выявить влияние факторов на популяции по отклонениям фактических частот генотипов от расчетных величин. (При этом нужно соблюдать принцип единственного различия ).

16

Альбинизм – это аутосомно-рецессивное заболевание.

В большинстве европейских популяций 1 человек из 10 тыс является альбиносом.

Частота рецессивных гомозигот составляет q 2 = 0,0001 .

Люди с генотипом 2 pq - скрытые носители альбинизма.

17

18

Заключение.

С помощью формулы Харди-Вайнберга можно определить ожидаемые частоты генотипов и фенотипов в поколениях свободно скрещивающейся популяции. Численные значения р и q, вычисленные по формуле ,как правило, бывают близкими к фактическим.

Расчеты показывают, что в последующих поколениях в популяции сохраняется равновесное распределение частот генов.

Правило Харди-Вайнберга указывает на существующие в популяции возможности для ее стабильности, которая нарушается факторами природной среды.

19

Список использованной литературы.

• 1.       Айала Ф., Кайгер Дж. Современная генетика: В 3-х т. Т.3. – М.: Мир, 1987.
• 2.       География и мониторинг биоразнообразия. Коллектив авторов. М.: Издательство Научного и учебно-методического центра, 2002. – 432 с.
• 3.       Грант Верн. Эволюционный процесс. – М.: Мир, 1989.
• 4.       Равич-Щербо И.В., Марютина Т.М., Григоренко Е.Л. Психогенетика: Уч. Для вузов. – М.: Аспект Пресс, 2000. – 447 с.
• 5.       Словарь терминов по генетике. http://www.glossary.ru
• 6.       Фогель Ф., Мотульски А. Генетика человека: В 3-х т. Т.1: Пер. с англ. – М.: Мир, 1989. – 312 с.

7. Афонин А. А. , Доктор с.-х. наук, профессор Брянского государственного

университета ,Зав. лабораторией популяционной цитогенетики НИИ ФиПИ БГУ

:Общая и теоретическая биология: генетика, эволюция, цитология, экология

учебно-методический комплекс (УМК)

• 8. Т. Л. Богданова  "Пособие для поступающих в вузы"
• 9. http://bono-esse.ru/blizzard/A/Posobie/Ecol/Genetik/zakon_HV.html
• 10. http://www.kazedu.kz/referat/141652
• 11. http://afonin-59-bio.narod.ru/2_heredity/2_heredity_lec/her_lec_11.htm

21