Взаимодействие генов. Цитоплазматическая наследственность. Генетика пола

Взаимодействие генов

Взаимодействие аллельных генов
Полное доминирование (один из аллельных генов подавляет другой).
Неполное доминирование(один из аллельных генов не полностью подавляет другой и возникает промежуточный признак).
Доминирование

Два доминантных аллельных гена (ВВ) у человека определяют нормальное развитие пальцев. Гетерозиготы (Вb) по данному признаку рождаются с укороченными пальцами, а у рецессивных гомозигот (bb) возникают множественные нарушения развития скелета, приводящие к гибели ребёнка в раннем возрасте.
Брахидактилия

Кодоминирование
Кодоминирование – взаимодействие аллельных генов, при котором каждый из них проявляет свое действие, а в результате чего формируется некий вариант признака,
новый по сравнению с вариантом признака, определяемого каждой аллелью самостоятельно.
Пример: формирование группы крови у человека
Ген А в отдельности определяет ІІ группу
Ген В в отдельности определяет ІІІ группу
Гены А и В доминантны по отношению к гену І0, определяющему І группу крови
У гетерозиготного организма АВ формируется ІV группа крови

Взаимодействие неаллельных генов
Гены, определяющие качественные признаки
Компленментарность (взаимодополняемость) – такой способ взаимодействия между неаллельными генами, когда кодируемые ими продукты взаимно дополняют друг друга и таким образом обеспечивают развитие признака
Объект: душистый горошек
Исходные условия: ген А кодирует синтез пропигмента (бесцветный), ген В кодирует фермент, превращающий пропигмент в пигмент (пурпурный).
Участники скрещивания: гомозиготные растения с белыми цветками, имеющие генотипы ааВВ и ААвв; причины отсутствия окраски у родительских форм: у ааВВ – есть фермент, нет пропигмента, у ААвв – есть пропигмент, нет фермента.
Схема скрещивания

AAbb
белый
aaBB
белый
A-B
пурпурный
A-B
пурпурные
Aa-- и --bb
белые
P
F1
F2

Объект: кролики
Исходные условия: ген С кодирует синтез пигмента волос (черный); ген с – отсутствие синтеза пигмента; ген А – кодирует неравномерное распределение пигмента вдоль волос (таким образом развивается серая окраска шерсти); ген а – кодирует равномерное распределение пигмента вдоль волос (черная окраска шерсти).
Участники скрещивания: гомозиготные кролики серого (ССАА) и белого (ссаа) цвета и их гибриды первого поколения – кролики с серой шерстью (СсАа) .

Окрашенность шерсти кроликов определяется доминантным геном. Цвет окраски контролируется другим геном, расположенным в другой хромосоме, причем серый цвет доминирует над черным (у кроликов-альбиносов гены цвета окраски себя не проявляют).
У лука доминантный ген А определяет наличие цвета у луковиц (а – бесцветные луковицы), а ген В (b) окраску луковиц (красный цвет доминирует над желтым).

Эпистаз – явление, при котором один ген (эпистатический) подавляет проявление другого неаллельного ему гена (гипостатического).
Варианты: доминантный эпистаз – развитие окраски плода у тыквы
- ген В – желтая окраска плода
- ген в – зеленая окраска плода
- ген А- подавляет развитие окраски
- у организмов с генотипами АА или Аа плоды бесцветны вне зависимости от генотипа Вв или ВВ.
ААВВ
аавв
АаВв
ААВВ
ааВв
аавв
АаВв

А-вв
При доминантном эпистазе один доминантный ген
подавляет проявление другого доминантного гена
ААВВ, АаВв, ааВв
аавв

ааВВ, ааВЬ, ааbb
А_В_
ААbb, Aabb
При рецессивном эпистазе между доминантными генами наблюдается комплементарность, а рецессивный аллель одного гена подавляет действие неаллельного доминантного гена.

Гены, определяющие количественные признаки.
Количественными называют признаки, степень выраженности которых плавно изменяется в определенных границах (вес, длина тела, рост, яйценоскость, жирность молока, содержание хлорофилла в зеленых растениях и т.д.)
Полимерия (полигенное наследование) .
Количественные признаки определяются несколькими аллельными генами (семейством генов)
Степень выраженности количественного признака зависит от соотношения общего числа доминантных и рецессивных генов в соответствующем семействе генов.
Пример: пигментация кожи человека контролируется четырьмя парами генов; если все восемь доминантные, то кожа имеет черную окраску, если рецессивные – белую; между этими крайними случаями находятся люди с промежуточным вариантом окраски кожи.
а1 а1 а2 а2 а3 а3 а4 а4
А1 А1 А2 А2 А3 А3 А4 А4

Множественное действие гена (плейотропия) – явление, когда один ген кодирует несколько признаков.
Примеры:
у мышей один ген определяет развитие двух признаков – желтая окраска шерсти и сниженная продолжительность жизни;
у человека один ген определяет развитие трех признаков – светлая кожа, веснушки, рыжие волосы.
У человека плейотропность проявляется в случае генетического заболевания — синдрома Марфана, связанного с мутацией в пределах одного гена, контролирующего развитие соединительной ткани.
Микрофотография миксоматозной дегенерации клапана аорты в следствии синдрома Марфана.

Никколо Паганини
1782–1840 гг.
Ганс Кристиан Андерсен
1805–1875 гг.
Авраам Линкольн
1809–1865 гг.

Цитоплазматическая наследственность.
Цитоплазматическая наследственность – явление передачи признаков в ряду поколений, зависящее от передачи определенных цитоплазматических структур.
Плазмагены – отдельные цитоплазматические гены.
Плазмон – вся совокупность цитоплазматических генов (составляет около 10 % от всех генов клетки).
Материальная основа цитоплазматической наследственности:
ДНК митохондрий и хлоропластов;
ДНК инфекционных агентов;
ДНК плазмид
Митохондрии
Пластиды

Моллюск прудовик

Явление пестролистности у растений, которая наследуется через цитоплазму.

Митохондриальные заболевания
Синдром Барта
Рахит

В природе большинство организмов раздельнополы, т.е. имеют два пола — мужской и женский.

Аутосомы – неполовые хромосомы.
Аутосомы материнские и отцовские морфологически и физиологически равноценны.
Генетика пола.
Сцепленное с полом наследование.
Определение (детерминация) пола — совокупность биологических процессов, в результате которых формируются половые признаки организма.

Половые хромосомы
у разных полов имеют морфологические и физиологические отличия.
Кариотип человека:
1-22 – аутосомы,
23 - половые
хромосомы
Х-хромосома представлена в двойном числе, а Y-хромосома - в одном экземпляре.

Половые хромосомы
Пол, содержащий в своих клетках две Х-хромосомы, называется гомогаметным,
а содержащий Х- и Y-хромосомы – гетерогаметным.
XX – гомогаметный пол.
XY – гетерогаметный пол.
Гомогаметный организм образует гаметы одного вида, а гетерогаметный – двух видов (с Х- и Y-хромосомами).

Аутосомы
Половые
хромосомы
Хромосомы дрозофилы

Половые хромосомы
Гомогаметный (ХХ) женский пол и гетерогаметный (ХY) мужской имеют: двукрылые, клопы, жуки, прямокрылые, многие рыбы, бесхвостые амфибии и все млекопитающие.

Половые хромосомы
Гомогаметный (ХХ) мужской пол и гетерогаметный женский пол (ХY) у бабочек, рептилий, хвостатых амфибий, птиц.

Механизм формирования пола
В зависимости от того или иного соотношения половых и неполовых хромосом запускаются различные группы генов, определяющие развитие женского или мужского организма.
Гены, контролирующие развитие пола и сопряженных с ни половых признаков, локализуются как в половых так и в неполовых хромосомах
Количественное соотношение полов у большинства видов 1:1, однако в ряде случаев оно значительно отличается от такового; для поддержания неравновесного отношения полов выработался специальный механизм (у пчел и муравьев из оплодотворенных яиц развиваются самки, из неоплодотворенных – самцы).
Определение пола условиями внешней среды:
У морских черепах при достаточно высокой температуре окружающей среды из яиц вылупляются самки, при низкой – самцы.
У морского червя Боннелия виридис личинки индифферентны по полу, их судьба зависит от образа жизни: если личинка ведет свободный образ жизни, она превратится в самок, если прикрепится к телу женского организма, то станет самцом.

При хромосомном определении пола пол зародыша определяется в момент оплодотворения.

Из неоплодотворённых яиц вылупляются гаплоидные самцы,
а из оплодотворённых — диплоидные самки.

+32–33°C
<31°C, или >33°C
Фенотипическое определение пола

Наследование, сцепленное с полом –
наследование признаков, гены которых находятся в Х- и Y-хромосомах.
Сцепление генов с полом –
локализация генов в половых Х- и Y-хромосомах.

Черепаховая окраска — чередование чёрных, рыжих и белых пятен, характерна исключительно для кошек, черепаховых котов не бывает.

ХВХВ
ХВХb
ХbХb
ХВY
ХbY

В половых хромосомах могут находиться и гены, не участвующие в развитии половых
признаков.
Х-хромосома человека содержит гены, определяющие:
заболевание, называемое цветовой слепотой (дальтонизм), при котором люди не распознают зеленый и красный цвет;
склонность к облысению;
форму и объем зубов;
синтез ряда ферментов;
свертываемость крови (гемофилию Н)
несахарный диабет
мышечную дистрофию
атрофию зрительного нерва и др.

Гемофилия
Генеалогическое древо Виндзорской династии, начиная с королевы Виктории

Гемофилия
H – норма, h – гемофилия.
Р: ХНХh ХHY
G: ХН, Хh ХH, Y
F: ХНХН , ХНY, ХНХh , ХhY
♀ , здор. ♂, здор. ♀ , здор. носит. ♂, гемоф.
Наследование гемофилии при браке матери-носительницы гена гемофилии
и здорового отца. 50% дочерей здоровы и 50% - носительницы гена гемофилии,
50% сыновей здоровы и 50% сыновей больны гемофилией.

Гемофилия
Могут ли родиться девочки, страдающие гемофилией?
Р: ХНХh ХhY
G: ХН, Хh Хh, Y
F: ХНХh , ХНY, Х hХh , ХhY
♀ , здор. носит. ♂, здор. ♀ , гемоф. ♂, гемоф.
Эмбрион с генотипом Х hХh гибнет на ранних стадиях, такое сочетание генов летально

Известны аномалии, сцепленные
с Y-хромосомой, которые от отца передаются всем сыновьям:
чешуйчатость кожи,
перепончатые пальцы,
сильное оволосение на ушах
дифференцировка семенников и др.

Имеются гены, общие для и хромосом:
ген, контролирующий облысение головы и многие другие.
При этом, поскольку Y -хромосома по размерам значительно
меньше Х- хромосомы, факт наличия общих генов рассматривается
как доказательство происхождения Y -хромосомы из Х