mozok.click » Podręczniki w języku polskim » Biologia » Wzajemne oddziaływanie genów
Інформація про новину
  • Переглядів: 188
  • Автор: admin
  • Дата: 9-03-2018, 23:32
9-03-2018, 23:32

Wzajemne oddziaływanie genów

Категорія: Podręczniki w języku polskim » Biologia

Cechy mogą powstawać wskutek oddziaływania kilku genów

W poprzednich paragrafach rozpatrzyliśmy wpływ jednego genu na powstanie cechy. Jednak, z reguły, cecha fenotypowa jest skutkiem wzajemnego oddziaływania jednocześnie kilku genów. Dlatego warto rozpatrzyć sytuację, kiedy na powstanie cechy wpływa jednocześnie kilka genów.

Dokonajmy analizy drogi biochemicznej odpowiadającej za syntezę pewnej substancji kolorowej - barwnika (pigmentu), który nadaje kwiatom zabarwienie.

Powstanie barwnika według przytoczonego schematu zachodzi dwoma etapami, które katalizują się enzymami E1 і E2. Załóżmy, że enzym E1 jest kodowany genem A, a enzym E2 - genem B. Przy tym każdy gen posiada dwa allele: dominujący (А і В) i recesywny (a i b). Allel dominujący każdego genu koduje czynny enzym zdolny do dokonania swojej reakcji, a recesywny - nieczynny, nie zdolny do katalizy. Rozpatrzmy, jakie fenotypy będą posiadać rośliny o różnych genotypach (tabela 33.1).

Tabela 33.1. Genotypy i fenotypy roślin (wariant 1)

Jak widzimy, do powstania pigmentu i rozwoju czerwonego koloru kwiatów jest niezbędna obecność jednocześnie dwóch czynnych enzymów E1 і E2, które są kodowane różnymi genami.



 

A teraz rozpatrzmy, jakie będzie rozszczepienie cech linii: AABB i aabb. Przedtem jednak zaznaczmy, że rozpatrujemy niezależne dziedziczenie obydwu genów. Tak więc rozkład genotypów będzie zbieżny z takim rozkładem dla krzyżowania dwugenowego i we wszystkich przypadkach będziemy obserwować jednolitość mieszańców pierwszego pokolenia i rozszczepienie w drugim. Rozszczepienie genotypów w drugim pokoleniu będzie jednakowe we wszystkich przypadkach i będzie przedstawione na szachownicy

Punnetta dla krzyżowania dwugenowego. Twoje zadanie polega na pokolorowaniu szachownicy Punnetta w odpowiednie kolory odpowiadające fenotypom.

Dla drugiego pokolenia zapiszemy szachownicę Punnetta, używając danych z tabeli 33.1.

W taki sposób otrzymamy rozszczepienie w drugim pokoleniu według fenotypu 9 : 7.

Spróbujmy nieco zmodyfikować zaproponowany schemat powstania koloru. Niech produkt pośredni też jest zabarwiony i posiada kolor, który różni się od końcowego barwnika.

Teraz cecha „kolor kwiatów” ma trzy alternatywne przejawy: białe, pomarańczowe i czerwone. Wypełnijmy analogiczną tabelę dla tego schematu biosyntezy barwnika (tab. 33.2).

Tabela 33.2. Genotypy i fenotypy roślin (wariant 2)

Jak widzimy, w obecności enzymu E1, lecz braku E2, synteza ustaje na barwniku pomarańczowym, dlatego powstaje pomarańczowe zabarwienie kwiatów. Przy krzyżowaniu w pierwszym pokoleniu wszystkie osobniki posiadają genotyp AaBb i kwiaty zabarwione są w kolor czerwony. Dla drugiego pokolenia zapiszemy szachownicę Punnetta, używając dane tabeli 33.2. Otóż w drugim pokoleniu mamy rozszczepienie według fenotypu 9:3:4.

Na koniec rozpatrzmy bardziej złożony schemat dziedziczenia zabarwienia owoców papryki rocznej (ryc. 33.1). W powstaniu koloru biorą udział od razu dwie różne drogi biochemiczne.

Otóż enzym E1 odpowiada za syntezę czerwonego barwnika z żółtego, a enzym E2 - za rozszczepienie barwnika zielonego. W obecności jednocześnie zielonego i żółtego barwnika - zielony maskuje żółty. W obecności czerwonego i zielonego barwnika owoce mają kolor brązowy. Wypełnijmy analogiczną tabelę dla tego przypadku (tab. 33.3).


 

Tabela 33.3. Genotypy i fenotypy roślin (wariant 3)

Jeżeli zastosujemy dane tabeli 33.3, to szachownica Punnetta będzie wyglądać tak samo, jak na stronie 185.

W tym przypadku będzie rozszczepienie według fenotypu 9 : 3 : 3 : 1. Bardzo to przypomina rozszczepienie przy krzyżowaniu dwugenowym, tylko z tą różnicą, że analizuje się nie dwie cechy (na przykład kolor i kształt nasion), a jedna (kolor owoców).

Wszystkie rozszczepienia, rozpatrzone wyżej, są modyfikacją schematu 9:3:3: 1. Rzeczywiście, 9 : 7 = 9 : (3 + 3 + 1), a 9 : 3 : 4 = 9 : 3 : (3 + 1). To odzwierciedla charakter dziedziczenia dwugeno-wego. Wariant dziedziczenia dwugenowego, kiedy wyjawienie cechy w organizmie jest uwarunkowane obowiązkową obecnością dwóch genów w określonej postaci (zwykle dominującej) nazywa się wariantem komplementarnym.

Cechy ilościowe dziedziczą się poligenowo

Dla niektórych cech charakterystyczny jest różny stopień przejawiania się w zależności od genotypu. Tak kolor skóry człowieka jest uwarunkowany czteroma podstawowymi genami (tab. 33.4). Każdy gen w postaci allelu dominującego powoduje syntezę ciemnego barwnika (pigmentu) melaniny. Im więcej jest dominujących alleli w genotypie, tym więcej pigmentu w komórkach skóry i skóra jest ciemniejsza: ciemnoskórzy ludzie mają 7-8 alleli dominujących, mulaci - 4-6, a ludzie o jasnej skórze - 1-3. Między allelami jednego genu jest dominacja niezupełna. Inaczej niemożliwa byłaby stopniowa zmiana cechy. Taki wariant dziedziczenia, przy którym stopień przejawienia się cechy zależy od ilości genów w określonej postaci, nazywa się polimerią.

Tabela 33.4. Dziedziczenie koloru skóry u ludzi


 

Zastanów się

Wybierz jedną poprawną odpowiedź

1

Dla rozszczepienia 9:3:4 niezbędna jest obecność A więcej niż dwóch alleli jednego genu В trzy alternatywne przejawy cechy C więcej niż dwóch genów z dwoma allelami każdy D niezupełna dominacja chociażby w jednej parze alleli E niezależne dziedziczenie trzech genów

2

U człowieka jeden gen odpowiada za kształtowanie ucha wewnętrznego (gen R), a drugi - za kształtowanie nerwu słuchowego (gen T), a ich allele recesywne powodują głuchotę. Człowiek o genotypie rrTt będzie mieć następujący fenotyp:

A głuchy, bez wykształconego nerwu słuchowego В słyszy, lecz bez wykształconego ucha wewnętrznego C głuchy, bez wykształconego ucha wewnętrznego D głuchy, bez wykształconego ucha wewnętrznego i bez wykształconego nerwu słuchowego

E słyszy, z normalnym uchem

з

U królików synteza ciemnego barwnika wyznacza się obecnością dominującego allelu C, przy jego nieobecności kolor sierści jest biały. Inny gen niealleliczny decyduje o rozpowszechnieniu barwnika włosem: dominujący allel A warunkuje kolor szary, a recesywny a - czarny. Przy krzyżowaniu dwóch heterozygotycznych według zabarwienia sierści królików można oczekiwać na takie rozszczepienie, jak A 9:33:1 В 9 : 7 C 9:3:4 D1 :1 E 3:1

4

Różnorodność zabarwienia owoców papryki jednorocznej uwarunkowana jest A dominacją niezupełną alleli jednego genu В polimerowym dziedziczeniem zabarwienia C sprzężonym dziedziczeniem zabarwienia D imprintingiem genomowym alleli jednego genu E dziedziczeniem komplementarnym zabarwienia

5

Przy krzyżowaniu czerwonej podwójnie homozygotycznej papryki z zieloną podwójnie homozygotyczną potomkowie będą A wszystkie czerwone В wszystkie zielone

C czerwone i zielone w stosunku 1 : 1 D czerwone i żółte w stosunku 3 : 1 E czerwone, żółte i zielone w stosunku 9:3:4

Sformułuj odpowiedź w postaci kilku zdań

6

Dlaczego w pierwszym przypadku krzyżowania, który był opisany w paragrafie, roślin zabarwionych jest więcej niż bezbarwnych, chociaż w tabeli różnorodności genotypów dla tego przypadku (tab. 33.1) jest ich mniej?

7

Dlaczego u papryki jednorocznej niemożliwe jest pojawienie się pomarańczowego koloru owoców, mieszając żółty i czerwony kolor?

8

Jaka jest przyczyna tego, że rozszczepienie przy komplementarnym wzajemnym oddziaływaniu genów jest pochodne od klasycznego rozszczepienia 9 : 3 : 3 : 1?

9

Słowo „komplement” ma rdzeń łaciński, co oznacza „dodatek”. Wyjaśnij, dlaczego współdziałanie genów nazywa się komplementarnym.

10

Czy ważne jest przy polimerii to, dominujące geny jakich alleli są w genotypie? Podaj charakterystykę biochemicznego mechanizmu polimerii.

Znajdź odpowiedź i postaraj się zrozumieć istotę problemu

11

Dlaczego nie zawsze można wyznaczyć, jaki typ współdziałania jest obecny między genami?

12

Dlaczego jest możliwa sytuacja, kiedy jeden gen określa od razu kilka cech fenotypowych? Przytocz przykłady takich genów.

13

Jakiego rozszczepienia warto oczekiwać od krzyżowania dwóch podwójnych heterozygot, jeżeli dominujące allele genów określają kolejną syntezę pigmentów, jak w pierwszym schemacie dziedziczenia w paragrafie, lecz wszystkie rodzaje pigmentu zabarwione są w różne kolory?

Dowiedz się samodzielnie i opowiedz innym

14

Oprócz komplementarności i polimerii możliwe jest wzajemne oddziaływanie genów w postaci epistazji. Na czym polega podobieństwo i różnica wszystkich trzech typów współdziałania?

15]

Jaki jest sens biologiczny współdziałania genów nieallelicznych?

 

Źródło: Biologia podręcznika dla klasy 9 Szałamow

 






^