§ 35. Взаимодействие генов

Вопрос 1. Почему многие признаки наследуются на первый взгляд не в соответствии с законами Менделя? Какой возникает вопрос?

Взаимодействие аллельных или неаллельных генов по-разному влияют на процесс наследования признаков, поэтому на первый взгляд нарушаются законы Менделя.

Какие факторы способны изменять проявление генетических задатков?

Вопрос 2. Какие закономерности обнаружены Менделем при дигибридном скрещивании сортов гороха? (§ 33)

Изучая расщепления при дигибридном скрещивании, Мендель обратил внимание на следующее обстоятельство. При скрещивании растений с желтыми гладкими (ААВВ) и зелеными морщинистыми (ааbb) семенами во втором поколении появлялись новые комбинации признаков: желтые морщинистое (Ааbb) и зеленые гладкие (ааВb), которые не встречались в исходных формах. Из этого наблюдения Мендель сделал вывод, что расщепление по каждой признаку происходит независимо от второго признака. В этом примере форма семян наследовалась независимо от их окраски. Эта закономерность получила название третьего закона Менделя, или закона независимого распределения генов.

В каком случае гены наследуются независимо? (§ 33)

Неаллельные гены, лежащие в различных хромосомах, наследуются независимо друг от друга.

Как наследуются половые хромосомы и признаки, сцепленные с полом? (§ 34)

Механизм наследования половых хромосом:

У человека, как у большинства других организмов, женщина продуцирует гаметы, содержащие только Х-хромосомы (гомогаметные). Мужчины являются гетерогаметными и производят два типа гамет (с Х- и с Y-хромосомой). У некоторых организмов: птиц, бабочек, отдельных видов рыб и растений (например, земляники) гетерогаметными являются женские особи, а мужские – гомогаметными.

Половые хромосомы Х и Y не являются полностью гомологичными друг другу. Поэтому наследование признаков, гены которых находятся в негомологичных участках половых хромосом, имеет свои особенности:

1. Отец всегда передает свою Х-хромосому дочери, а Y-хромосому – сыну. Мать передает Х-хромосому или сыну, или дочери.

2. Признаки, развитие которых определяется генами, расположенными в негомологичных участках Y-хромосомы, всегда встречаются у мужчин и никогда не встречаются у женщин.

3. Рецессивные гены, расположенные в Х-хромосомах, всегда проявляются у мужчин, а у женщин – только в гомозиготном состоянии.

4. Доминантные гены в Х-хромосомах у женщин могут быть в гомозиготном или гетерозиготном состоянии, а у мужчин – только в гомозиготном.

Но в X- хромосоме есть большой участок, которому нет гомологичного в Y-хромосоме (В). Признаки, развитие которых детерминируют гены, расположенные в негомологичном участке X- хромосомы, называются сцепленными с X- хромосомой. Таких признаков для человека описано около 200 (дальтонизм, гемофилия - рецессивные и доминантные - рахит, темная эмаль зубов и др.). т.е эти признаки передаются с Х-хромосомой.

Какие изменения в наследование сцепленных признаков вносит кроссинговер? (§ 33)

Сцепленное наследование — феномен скоррелированного наследования определённых состояний генов, расположенных в одной хромосоме.

Полной корреляции не бывает из-за мейотического кроссинговера, так как сцепленные гены могут разойтись по разным гаметам. Кроссинговер наблюдается в виде расцепления у потомства тех аллелей генов и, соответственно, состояний признаков, которые были сцеплены у родителей.

Вопрос 3. Какой ген определяет признак Е?

Результатом взаимодействия генов является полигенное наследование признаков, то есть зависимость каждого признака от многих генов. В данном случае признак Е определяют гены 2, 4, 5, 7 и 8.

Вопрос 4. Сколько признаков контролирует этот ген?

7.

Вопрос 5. Можно ли сказать, глядя на эти схемы, что между геном и признаком фенотипа есть однозначное соответствие?

Нет, нельзя так сказать.

Вопрос 6. В чём выражается взаимодействие аллельных генов?

При взаимодействии аллельных генов возможны разные варианты проявления признака. Если аллели находятся в гомозиготном состоянии, то развивается соответствующий аллелю вариант признака. В случае гетерозиготности развитие признака будет зависеть от конкретного вида взаимодействия аллельных генов.

Вопрос 7. Какие механизмы лежат в основе комплементарного действия генов? Поясните на примере волнистых попугайчиков.

В основе комплементарного действия генов лежит механизм взаимодействия неаллельных генов, а именно, когда два гена влияют на один признак.

Скрещиваем голубого попугайчика с жёлтым. Первое поколение гибридов всё зелёное: восстанавливается окраска дикого типа, которой не имели родители. Во втором гибридном поколении обнаруживаются четыре цветовые формы: зелёные, голубые, жёлтые и белые. Численные соотношения приближаются к знакомому 9:3:3:1. Получается, что при наложении голубого цвета на жёлтый получается зелёный. Вот как генотип определяет окраску попугайчиков трёх поколений.

Вопрос 8. Как дискретный генотип обеспечивает целостность организма?

Признаки организма – это не только его форма и окраска, но и особенности физиологии, включая нервную систему, уровень секреции гормонов и другие механизмы регуляции, вплоть до поведения. Все эти признаки в конечном счёте обусловлены химическими свойствами организма и его клеток, которые контролируются ферментами, а синтез ферментов совершается по матрице ДНК. Поскольку для образования каждого признака должно произойти, как правило, несколько химических реакций, значит не только каждый признак зависит от многих генов и каждый ген влияет на проявление многих признаков.

Вопрос 9. Означает ли дискретное строение генов столь же дискретное строение признаков организма?

Да, правда. Каждый ген влияет на проявление многих признаков.

Вопрос 10. Чернокожий человек имеет генотип ААВВ, мулат – АаВв, белый – аавв. Предположите, как наследуется цвет кожи.

Наследование цвета кожи у человека определяется такой формой взаимодействия генов, как полимерия. Полимерия – это такое взаимодействие генов, при котором несколько генов из разных аллельных пар отвечают за наследование одного и того же признака, то есть, это взаимодействие множественных генов или полигенов. Действие полигенов обычно чаще всего является суммирующим, то есть, степень проявления данного признака зависит от числа доминантных аллелей этих генов. Значит, в нашем случае тёмный цвет кожи у человека зависит от двух пар доминантных генов, рецессивные аллели этих генов обуславливают светлый цвет кожи, значит, чем больше в генотипе доминант, тем темнее кожа и наоборот.