Меню
Видеоучебник

Взаимодействие генов

Урок 26. Введение в общую биологию и экологию 9 класс ФГОС

Из данного видеоурока вы узнаете о том, что взаимодействие между генами происходит путём взаимодействия продуктов, которые эти гены кодируют. Познакомитесь с видами взаимодействия генов в генотипе, взаимодействием аллельных генов и неаллельных генов а также с множественным действием одного гена. В данном уроке приводятся следующие понятия: взаимодействие аллельных генов, полное доминирование, неполное доминирование, кодоминирование, аллельное исключение, взаимодействие неаллельных генов, комплементарность, эпистаз, полимерия, плейтропность

Конспект урока "Взаимодействие генов"

Ген — это участок ДНК хромосом. Различные формы одного и того же гена, расположенные в одинаковых участках (локусах) гомологичных хромосом и определяющие альтернативные варианты развития одного и того же признака называются аллелями.

Аллельные гены бываю и доминантными, и рецессивными. Мы говорили о том, что доминантные гены подавляют рецессивные в большинстве случаев. Однако это бывает не всегда.

Взаимоотношения между генами и признаками носят сложный характер.

Выяснилось: что один и тот же ген может оказывать влияние на развитие нескольких признаков. А один и тот же признак может развиваться под влиянием многих генов.

Различают две основных группы взаимодействия генов: взаимодействие между аллельными генами и взаимодействие между неаллельнимы генами.

Однако следует понимать, что это не физическое взаимодействие самих генов, а взаимодействие продуктов, которые эти гены кодируют.

В цитоплазме происходит взаимодействие между белками – ферментами или между веществами, которые образовываются под влиянием этих ферментов.

Рассмотрим виды взаимодействия генов в генотипе.

К взаимодействиям аллельных генов относят: полное доминирование, неполное доминирование, кодоминирование и аллельное исключение.

К взаимодействиям неаллельных генов относят: комплементарность, эпистаз, полимерию.

К множественному действию одного гена относят ─ плейотроплость.

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 у человека, резус-фактора и многое другое.

Наличие резус-фактора эритроцитов обусловливается доминантным геном Rh (эр аш).

То есть генотип резус-положительного человека может быть двух видов: или Эр-большое аш-малое Эр-большое аш-малое (RhRh), или Эр-большое аш-малое эр-малое аш-малое (Rhrh); а генотип резус-отрицательного человека только эр-малое аш-малое эр-малое аш-малое (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 ребёнок.

Неполное доминирование

Это 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.

В одном из предыдущих уроков мы говорили о неполном доминировании. Когда при скрещивании растений ночной красавицы с пурпурной окраской цветков и белой… в первом поколении получались розовые цветки. То есть возникал промежуточный признак.

Так как у одного родительского растения оба аллеля (AA) кодируют ферменты, ответственные за синтез красного пигмента. А у второго с белыми цветками аллели (аа) содержат мутацию в результате которой фермент теряет активность, и окраска цветков получается белой.

Поэтому у растений с розовыми цветками с генотипом A а только один из аллелей кодирует фермент, который ответственный за красный цвет.

Кодоминирование

Это 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.

Кодоминирование наблюдается при формировании, например, IV группы крови системы (а бэ ноль) (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

Аллельное исключение наблюдается при отсутствии одного из пары генов. В этом случае в фенотипе присутствует продукт другого гена. Например, при гемизиготности, делеции, гетерохроматизации участка хромосомы, в котором находится нужный ген.

Перейдём к изучению взаимодействия неаллельных генов.

Комплементарность или дополнительное взаимодействие

Это такой тип взаимодействия неаллельних генов, когда один доминантный ген дополняет действие другого неаллельного доминантного гена, и они вместе определяют новый признак, который отсутствует у родителей. Причём соответственный признак развивается только в присутствии обоих неаллельних генов.

Например, при скрещивании двух чистых линий душистого горошка, которые имеют белые цветки у гибридов первого поколения все цветки будут иметь пурпурную окраску.

Почему так происходит? Дело в том, что в данном случае доминантные неаллельные гены А-большое и В-большое, каждые в отдельности кодируют недостаточное количество красного пигмента антоциана для окраски цветка.

И только при наличии обоих неаллельных доминантных генов А-большое и Бэ-большое, которые кодируют достаточное количество пигмента цветки окрашиваются в красный цвет.  

По принципу комплементарности наследуется окраска плодов у перца. Цвет плодов обеспечивается двумя типами пигментов – хлорофиллом и пигментами красного и жёлтого цвета.

В зависимости от их сочетания плоды могут иметь четыре различных варианта окраски: красные, коричневые (бурые), жёлтые и зелёные.

Доминантный аллель А-большое контролирует образование красного пигмента, тогда как рецессивный аллель а-малое жёлтого пигмента. Доминантный аллель Бэ-большое блокирует синтез хлорофилла, не влияя на образование пигментов, тогда как рецессивный аллель бэ-малое не влияет на его синтез и такие растения синтезируют хлорофилл нормально.

При скрещивании растений с коричневыми плодами и растений с жёлтыми плодами в первом поколении все потомство будет иметь красные плоды. А при скрещивании

Гетерозиготных растений перца из первого поколения во втором поколении будет наблюдаться расщепление 9 к 3 к 3 к 1.

Эпистаз

Это вид взаимодействия неаллельных генов, при котором одна пара генов подавляет (не даёт проявиться в фенотипе) другую пару генов.

Угнетение могут вызывать как доминантные, так и рецессивные гены, и в зависимости от этого розличают эпистаз доминантный и рецессивный.

Ген-подавитель называют эпистатичным, подавляемый ген — гипостатичным.

Доминантный эпистаз характерен для окраски плодов у тыквы. У этого растения известно три цвета плодов: белая, жёлтая и зелёная. Доминантный аллель гена А определяет жёлтую окраску тыквы, рецессивный аллель а-малое – зелёный цвет. Второй ген Бэ-большое проявляет эпистатическое действие – подавляет образование пигмента как жёлтого, так и зелёного цвета, делая их белыми. Рецессивный аллель бэ-малое – не влияет на проявление окраски плодов тыквы.

При скрещивании растений с белыми и зелёными плодами, все потомство первого поколения будет белым. А во втором поколении расщепление признаков будет соответствовать формуле 12 к 3 к 1.

В этом случае рецессивная гомозигота (a-малое a-малое бэ-малое бэ-малое) фенотипически отличима от одного из гетерозиготных классов.

Таким образом растения, имеющие в своём генотипе хотя бы один доминантный ген Бэ-большое, будут образовывать белые плоды независимо от того, какие аллели гена А-большое будут присутствовать в их генотипах.

Полимерное действие генов

Часто признаки в организмах могут быть выражены слабее или сильнее – например вес, удойность, плодовитость.

Эти признаки определяются несколькими генами, действие которых суммируется.

Полимерия ─ это вид взаимодействия двух и более пар неаллельных генов, доминантные аллели которых однозначно влияют на развитие одного и того же признака.

Полимерные гены обозначаются одной буквой, аллели одного локуса имеют одинаковый цифровой индекс.

Полимерное действие генов может быть кумулятивным и некумулятивным.

При кумулятивной полимерии интенсивность значения признака зависит от суммирующего действия генов: чем больше доминантных аллелей, тем больше степень выраженности признака.

При некумулятивной полимерии количество доминантных аллелей на степень выраженности признака не влияет, и признак проявляется при наличии хотя бы одного из доминантных аллелей.

Приведём пример кумулятивной полимерии.

Бурый цвет зерна пшеницы обусловлен доминантными генами из двух пар аллелей – А1 и А2.

Поэтому самые яркие семена имеют растения, у которых четыре доминантных гена А1 А1 А2 А2.  У растений с генотипом А1 а1 а2 а 2 или а 1 а 1А 2 а2 – зерно окрашено слабо.  У растений с генотипом а 1 а 1 а 2 а 2 − зерно не окрашено.

Например, при скрещивании растений с ярко бурыми семенами и растения с неокрашенными семенами в первом поколении все организмы получаются со слабо окрашенными семенами, так как им досталась половина доминантных генов от первого родителя.

При скрещивании гетерозиготных растений из первого поколения происходит вот такое расщепление.

Помимо двух групп взаимодействия генов: между аллельными генами и между неаллельными генами. Существует множественное действие одного гена − плейотропность.

Плейотропия — это множественное действие генов. То есть когда 1 ген влияет на несколько признаков.

Например, у дрозофилы ген белого цвета глаз одновременно влияет на цвет тела, длины крыльев и снижение плодовитости.

Плейотропное действие генов впервые было обнаружено Грегором Менделем, который установил, что у растений с пурпурными цветками всегда имелись красные пятна в пазухах листьев, а семенная кожура была серого цвета. То есть развитие этих признаков определяется действием одного наследственного фактора (гена).

У человека встречается рецессивная наследственная болезнь — серповидно-клеточная анемия. Первичным дефектом этой болезни является замена одной из аминокислот в молекуле гемоглобина, что приводит к изменению формы эритроцитов.

Одновременно с этим возникают нарушения в сердечно-сосудистой, нервной, пищеварительной и выделительной системах. Это приводит к тому, что гомозиготный по этому заболеванию ребёнок погибает в детстве.

Плейотропия широко распространена. Изучение действия генов показало, что плейотропным эффектом, очевидно, обладают многие, если не все, гены.

Таким образом, выражение «ген определяет развитие признака» в значительной степени условно, так как действие гена зависит от других генов — от генотипической среды.

На проявление действия генов влияют и условия окружающей внешней среды. Следовательно, генотип является системой взаимодействующих генов.

 

0
7585

Комментарии 0

Чтобы добавить комментарий зарегистрируйтесь или на сайт