1-lekcija-vzaimodeistvie-neallelnyh

1
Урок 29. Взаимодействие неаллельных генов
§ 43
1. Дополнительное (комплементарное) взаимодействие.
Взаимодействие неаллельных генов. При знакомстве с правилами наследования различных признаков
на примере гороха создается впечатление, что каждый ген в генотипе действует сам по себе, независимо от
других неаллельных ему генов. На самом деле любой организм представляет собой сложную
скоординированную систему, в которой все процессы взаимосвязаны. Связь процессов друг с другом в
организме в значительной мере определяется взаимодействием генов между собой. Такие взаимодействия,
не все виды из которых мы сейчас знаем и понимаем, делают генотип каждой особи единой целостной
системой.
Известно несколько различных видов взаимодействия неаллельных генов.
Некоторые признаки развиваются только в результате
взаимодействия нескольких неаллельных генов. Например,
при скрещивании двух чистых линий душистого горошка,
имеющих белые цветки, у гибридов первого поколения все
цветки будут иметь пурпурную окраску (рис. 61).
Оказывается, доминантные гены Аи В каждый в отдельности
не могут обеспечить синтез красного пигмента антоциана для
окраски цветка. И только при наличии двух этих генов в
одной клетке там начинает синтезироваться антоциан, и
цветки окрашиваются в пурпурный цвет.
Другой возможный механизм дополнительного взаимодействия может заключаться в том, что ген А
кодирует структуру одной части (субъединицы) белка, необходимого для проявления какого-либо
признака, а ген В — структуру другой субъединицы этого же белка. И только при наличии генов А и В,
вместе взятых, синтезируется полноценный белок с четвертичной структурой, способной обеспечить
проявление данного признака.
Итак, дополнительным называют такой вид взаимодействия генов, когда для проявления признака
необходимо присутствие неаллельных генов А и В. Эти гены называют дополнительными или
комплементарными.
2. Эпистаз.
Взаимодействие генов, при котором один из них подавляет
проявление другого, неаллельного ему, называют эпистазом.
Эпистаз противоположен комплементарному взаимодействию.
Гены, которые подавляют действие других генов, называются
генами-ингибиторами. Такие гены бывают и доминантными,
и рецессивными, поэтому различают доминантный и
рецессивный эпистаз.
Приведем пример. Доминантный ген W определяет у
тыквы белую окраску, а рецессивный ген w — окрашенные
плоды. В другой аллели доминантный ген Y определяет
желтую окраску, а рецессивный ген у — зеленую окраску
плода.
При скрещивании тыкв с белыми (WWYY) и зелеными (wwyy) плодами все гибриды первого
поколения будут иметь белые плоды (WwYy), так как ген W подавляет действие гена Y.
У человека встречаются тяжелые генетические заболевания, связанные с отсутствием в организме
какого-либо фермента. Иногда такие болезни связаны с эпистазом, при котором вещества, возникающие
при деятельности гена-ингибитора, препятствуют образованию жизненно важных ферментов,
закодированных в другом гене.
3. Полимерное действие генов, полимерия.
Многие признаки в организме могут быть выражены слабее или сильнее — рост, вес, плодовитость,
интенсивность окраски, урожайность и т. п. Такие признаки называют количественными; они
определяются несколькими генами. Действие их суммируется, и чем больше в генотипе доминантных пар
генов, которые влияют на этот количественный признак, тем сильнее он проявляется. Например, красный
цвет зерна пшеницы обусловлен доминантными генами из двух пар аллелей —А1 иА2.
У растений с генотипом а1а1а2а2 зерна не окрашены; очень слабую окраску имеют зерна растений с
генотипом А1а1а2а2 и а1а1А2а2. Самый яркий цвет будут иметь зерна растений с четырьмя доминантными
2
генами: А1А1А2А2.
Другой пример полимерного действия генов —
наследование окраски кожи человека. Цвет кожи
определяется четырьмя генами, расположенными в
четырех различных хромосомах. Эти гены отвечают за
синтез темного пигмента кожи — меланина. У
европейцев чаще всего встречается набор генов
а1а1а2а2а3а3а4а4, а у самых темных африканцев —
А1А1А2А2А3А3А4А4 Судите сами, какое большое
разнообразие наборов этих генов, а следовательно, и
окраски кожи может возникать при различных
смешанных браках.
4. Плейотропность, плейотропия.
Зависимость нескольких признаков от одного гена
На рисунке за окраску кожи отвечают две
получила название плейотропности. Это явление было
пары неаллельных генов.
обнаружено еще Менделем, заметившим, что у растений
гороха с красными цветками стебли всегда темнее, чем у
особей с белыми цветками.
У человека мутация в одном определенном гене приводит к развитию так называемого синдрома
Марфана. У таких людей очень длинные и тонкие («паучьи») пальцы, вывих хрусталика глаза,
пороки клапанов сердца, нарушения деятельности сосудов. Дело в том, что этот ген контролирует
развитие соединительной ткани и его мутация отрицательно сказывается на работе сразу многих систем
организма человека. Механизм множественного (плейотропного) действия гена заключается в том,
что белок, кодируемый этим геном, может в большей или меньшей степени участвовать в различных,
мало связанных между собой процессах жизнедеятельности. Типичным представителем людей,
страдающих синдромом Марфана, был великий композитор и скрипач Н. Паганини.
Карточка у доски:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Какие взаимодействия генов относятся к неаллельным взаимодействиям?
Душистый горошек с какими генотипами будет иметь пурпурную окраску цветов?
Доминантный ген W определяет у тыквы белую окраску, а рецессивный ген w — окрашенные плоды. В другой
аллели доминантный ген Y определяет желтую окраску, а рецессивный ген у — зеленую окраску плода. Какие
генотипы могут быть у тыквы с зелеными плодами? У тыквы с белыми плодами? У тыквы с желтыми плодами?
Какие генотипы могут быть у пшеницы с красными зерновками?
Приведите пример полимерии, когда за один признак отвечает несколько генов.
Приведите пример множественного действия генов.
Письменная работа с карточками:
1.
2.
3.
4.
Задача 1. Какое потомство будет получено от скрещивания растений душистого горошка с генотипами СсРр и ССРр?
Ген С отвечает за синтез бесцветного пропигмента (сс – пропигмент не образуется), ген Р – за синтез фермента,
превращающего пропигмент в пурпурный пигмент (рр – фермент не образуется).
Задача 2. Какое потомство будет получено от скрещивания растений душистого горошка с генотипами СсРр и ссРр?
Ген С отвечает за синтез бесцветного пропигмента (сс – пропигмент не образуется), ген Р – за синтез фермента,
превращающего пропигмент в пурпурный пигмент (рр – фермент не образуется).
Задача 3. Доминантный ген W определяет у плодов тыквы отсутствие окраски, а рецессивный ген этой аллели w —
окрашенные плоды. В другой аллели доминантный ген Y определяет желтую окраску, а рецессивный ген у зеленую
окраску плода. Какое потомство ожидается от скрещивании тыкв с белыми (WwYy) плодами?
Дайте определение или раскройте сущность термина: 1. Комплементарность. 2. Кодоминирование. 3. Эпистаз. 4.
Плейотропия, множественное действие гена. 5. Полимерное действие генов.
Тестовое задание:
**Тест 1. Белая окраска цветов душистого горошка будет у растений с генотипом:
1. ССРР.
5. ССРр.
2. ссРР.
6. ССрр.
3. СсРр.
4. ссРр.
**Тест 2. Пурпурная окраска цветов душистого горошка будет у растений с генотипом:
1. ССРР.
5. ССРр.
2. ссРР.
6. ССрр.
3. СсРр.
4. ссРр.
3
Тест 3. В потомстве от скрещивания дигетерозиготных растений (СсРр х СсРр) душистого горошка с пурпурными цветками:
1. 9/16 растений будут иметь белые цветы, 7/16 — фиолетовые.
2. 9/16 растений будут иметь фиолетовые цветы, 7/16 — белые
3. Все растения будут иметь фиолетовые цветы.
4. Все растения будут иметь белые цветы.
Тест 7. Доминантный ген W определяет у плодов тыквы отсутствие окраски, а рецессивный ген этой аллели w —
окрашенные плоды. В другой аллели доминантный ген Y определяет желтую окраску, а рецессивный ген у зеленую
окраску плода. При скрещивании тыкв с белыми (WwYy) и зелеными (wwyy) плодами гибриды первого поколения
будут иметь:
1. 1/2 белые плоды, 1/4 желтые, 1/4 зеленые.
2. 1/4 белые плоды, 1/2 желтые, 1/4 зеленые.
3. 1/2 белые плоды, 1/2 желтые.
4. 1/4 белые плоды, 1/4 желтые, 1/2 зеленые.
Тест 8. Доминантный ген W определяет у плодов тыквы отсутствие окраски, а рецессивный ген этой аллели w —
окрашенные плоды. В другой аллели доминантный ген Y определяет желтую окраску, а рецессивный ген у зеленую
окраску плода. При скрещивании тыкв с белыми (WwYy) и желтыми (wwYY) плодами гибриды первого поколения
будут иметь:
1. 1/2 белые плоды, 1/4 желтые, 1/4 зеленые.
2. 1/4 белые плоды, 1/2 желтые, 1/4 зеленые.
3. 1/2 белые плоды, 1/2 желтые.
4. 1/4 белые плоды, 1/4 желтые, 1/2 зеленые.
Тест 9. Доминантный ген W определяет у плодов тыквы отсутствие окраски, а рецессивный ген этой аллели w —
окрашенные плоды. В другой аллели доминантный ген Y определяет желтую окраску, а рецессивный ген у зеленую
окраску плода. При скрещивании тыкв с белыми (WwYy) плодами гибриды первого поколения будут иметь:
1. 12/16 белые плоды, 3/16 желтые, 1/16 зеленые.
2. 9/16 белые плоды, 3/16 зеленые, 4/16 желтые.
3. 9/16 белые плоды, 3/16 желтые, 4/16 зеленые.
4. 12/16 белые плоды, 3/16 зеленые, 1/16 желтые.
Тест 10. От брака афроамериканца (А1А1А2А2) и белой девушки (а1а1а2а2) дети по цвету кожи могут быть:
1. Афроамериканцами.
2. Белыми.
3. Средними мулатами.
4. Светлыми мулатами.
5. Темными мулатами.