Приведите известные вам примеры множественного действия генов кратко

Обновлено: 02.07.2024

Многочисленные генетические исследования подтверждают факт взаимодействия генов у живых организмов. Гены оказывают влияние на то, каким образом будут проявляться признаки, кодируемые другими генами (эти признаки могут накладываться один на другой).

Научно сформулированы два варианта: аллельное и неаллельное взаимодействие генов.

Взаимодействие аллельных генов включает явления доминирования, неполного доминирования, кодоминирования, сверхдоминирования и наличия летальных генов. Это основные формы взаимодействия аллельных генов.

Неаллельное взаимодействие генов — это комплементарность, полимерия, эпистаз, а также множественное действие генов.

Типы взаимодействия аллельных генов мы рассмотрим позже. Здесь нас интересуют виды взаимодействия неаллельных генов.

Основные типы взаимодействия неаллельных генов

Эпистаз

Эпистаз удобнее всего рассматривать на примере мухи дрозофилы. У этого насекомого пурпурный цвет глаз является результатом действия рецессивной аллели. Передается такой признак только тем особям, которые являются по нему гомозиготными.

Есть вариант, при котором возможно, что признак не проявится. Это происходит, если другой неаллельный ген, который подавляет действие первого, будет находиться в рецессивном гомозиготном состоянии.

Комплементарность

Простой пример — фиолетовая окраска баклажанов. Ее проявление связано с взаимодействием двух неаллельных доминантных генов. Как итог — образование антоциана, который является характерным пигментом.

Однако если хотя бы один из этих генов находится в гомозиготном рецессивном состоянии, синтез пигмента антоциана не происходит. Поэтому у растения происходит формирование бесцветных плодов.

Еще один пример — формирование темного окраса шерсти животных. Для этого в некоторых случаях нужно наличие двух доминантных неаллельных генов. Один из таких генов отвечает за наличие пигмента, а второй — за распределение этого пигментам по всей длине волоска. Если первый ген находится в гомозиготном рецессивном состоянии, образование темного пигмента не происходит. Поэтому потомство будут составлять белые особи — альбиносы.

О комплементарности генов можно говорить и в отношении человека. К примеру, нормальный слух у людей зависит от взаимодействия двух доминантных неаллельных генов — Б и Е. Один из этих генов отвечает за нормальное развитие улитки внутреннего уха, а второй — за закладку нормального слухового нерва. Гомозиготность по рецессивной аллели любого из генов проявляется рождение глухого ребенка.

Полимерия

Полимерия — это вид взаимодействия неаллельных генов, при котором разные доминантные неаллельные гены оказывают влияние на степень развития определенного состояния признака.

Благодаря этому признаку обеспечивается изменчивость живых организмов. Полимерия важна с точки зрения биологии еще и потому, что признаки, определяющиеся при взаимодействии неаллельных доминантных генов, более устойчивы в сравнении с признаками, обусловленными взаимодействием различных аллелей одного гена. Проявления мутаций и рекомбинаций отдельных генов в этом случае сглаживаются.

Если взять фигурную тыкву, то для нее характерно наличие двух неаллельных доминантных генов, формирующих форму и обуславливающих размеры плодов. В случае содержания в генотипе доминантных аллелей обоих генов, плоды получат дисковидную форму. Если в генотипе будет представлен только один ген, то форма будет шаровидной. Еще интереснее, если оба гена характеризуются гомозиготным рецессивным состоянием: в таком случае форма будет удлиненной.

У животных тоже очень много состояний признаков определяются полимерным взаимодействием неаллельных генов. Среди таких признаков — жирность молока, интенсивность роста, плодовитость и другие. Если речь идет о людях, то это масса тела, рост, уровень артериального давления и прочие.

Множественное действие генов

Влияние взаимодействия нескольких генов на формирование определенных состояний признаков уже рассматривалось. Сейчас ученые открыли явление, свойственное для многих генов. Суть его в том, что состояния различных признаков генов проявляются под влиянием только одной аллели.

Это явление получило название множественного действия генов.

Возьмем горох посевной. У него есть аллель, определяющая бурый цвет кожуры семян, а также фиалковую окраску венчика.

У картофеля такая доминантная аллель определяет розовую окраску клубней и красно-фиалковую окраску венчика. У гомозиготных по рецессивной аллели растений клубни и венчики получат синеватую или белую окраску.

К примеру, у дрозофилы белые глаза (в глазах отсутствует красный пигмент) формируются в результате влияния рецессивной аллели. Она обеспечивает светлую окраску тела, а также негативно сказывается на плодовитости, снижая ее. Также она может стать причиной изменения половых органов и сокращения продолжительности жизни.

Что касается человека, то у него в этом случае может развиться галактоземия. Это заболевание связано с рецессивной мутацией гена, кодирующего образование фермента, играющего важную роль в усвоении клетками молочного сахара или галактозы. Эта же мутация является причиной скудоумия, слепоты, цирроза печени.

Еще одно заболевание — арахнодактилия. Оно является следствием мутации доминантной аллели. У человека оно проявляется удлинением пальцев конечностей (паучьи пальцы), неправильным расположением хрусталика глаза, врожденными пороками сердца.


Взаимодействие и множественное действие генов как основа целостности генотипа.

1. Ген — материальная единица наследственности, относительная самостоятельность его действия (гены окраски семян действуют независимо от генов, определяющих форму семян).

Ошибочность утверждения, что генотип — сумма не связанных между собой генов.

Генотип — целостная система благодаря взаимодействию генов в клетке.

Пример взаимодействия аллельных генов : полное и неполное доминирование.

Аллельные гены — парные, определяющие развитие взаимоисключающих признаков (высокий и низкий рост, курчавые и гладкие волосы, голубые и черные глаза у человека).

2. Взаимодействие неаллельных генов : развитие какого - либо признака под контролем нескольких генов — основа новообразования при скрещивании.

Пример : появление серых кроликов (АаВЬ) при скрещивании черного (ААЬЪ) и белого (ааВВ).

Причина новообразования : за окраску шерсти отвечают гены Аа (А — черная шерсть, а — белая), за распределение пигмента по длине волос — гены ВЬ (В — пигмент скапливается у корня волоса, Ъ — пигмент равномерно распределяется по длине волоса).

3. Множественное действие генов — влияние одного гена на формирование ряда признаков.

Пример : ген, отвечающий за образование красного пигмента в цветке, способствует его появлению в стебле, листьях, вызывает удлинение стебля, увеличение массы семян.

Широкое распространение в природе явления множественного действия генов.

Взаимодействие и множественное действие генов — основа целостности генотипа.

До сих пор мы рассматривали ситуацию, когда разные аллели влия­ли на появление одного альтернативного признака. Оказалось, что очень часто наблюдается влияние гена не на один признак организ­ма, а на несколько. Такое действие гена называется плейотропным.Множественное действие генов связано с тем, что гены и продукты их деятельности находятся в тесной взаимосвязи и одно изменение может повлиять на несколько признаков.

Пример множественного действия гена

Мутация, приводящая к нарушению структуры фермента синтазы ци-статиониона, связана с блокированием одной-единственной реакции в метаболизме аминокислоты метионина. В результате начинается на­копление гомоцистеина и метионина и возникает болезнь гомоцисти-нурия, при которой наблюдается целый ряд симптомов.

► Дефекты органов зрения — развитие множественных катаракт, от­
слоение сетчатки, атрофия зрительного нерва.

► Нарушения структуры соединительной ткани с симптомами, напо-
минающими болезнь Марфана, — паучьи пальцы, деформация ко-­
ленных суставов.

► Нейрологические симптомы — мышечная слабость, судороги, за­держка умственного развития, эмоциональные нарушения по типу
шизофренических.

► Ломкость сосудов и повышенное тромбообразование.

Законы наследования 17

При множественном действии гена (плейотропизме) один ген имеет различные фенотипические эффекты. Те же причины — тес­ная взаимосвязь генов - приводят к тому, что один признак может контролироваться многими генами. Это явление получило название взаимодействия генов.

Взаимодействие генов

18 Глава 1. Введение в генетику человека

лей. Чем больше количество положительных аллелей, тем больше значение признака. У генотипов ААВВ длина початка самая боль­шая, в случае генотипа aabb — самая маленькая. У растений с геноти­пом, содержащим два положительных аллеля, отмечается промежу­точное значение длины початка. Такими генотипами являются АаВb, AAbb, aaBB, причем фенотипически они не различаются.

Пример полигенного признака у человека - пигментация кожи. Существует достаточно большое разнообразие в интенсивности пиг­ментации от белого до черного цвета. Число генов, определяющих пигментацию, по-видимому, не так велико, поскольку в браках меж­ду мулатами нередко наблюдается появление детей, как с белым, так и с черным цветом кожи.

Генетика пола. Наследование, сцепленное с полом 19

Выделяют и другие разновидности взаимодействия генов. Есть гены-модификаторы, которые могут влиять на пенетрантность или экспрессивность другого гена. Один ген может подавлять действие другого, неаллельного, гена (эпистаз).

Пример генов-модификаторов в системе групп крови AB0

Одна пара аллельных генов контролирует несколько признаков при: полигибридном наследовании, полигенном наследовании.

Полное и неполное доминирование.

Вопросы и задания

1. Охарактеризуйте сущность множественного действия гена.

При множественном действии одного гена могут иметь место два варианта расщепления двух признаков. В одном случае оба признака могут проявляться в соотношении 3 (АА, Аа, Аа) : 1 (аа). Во втором случае один признак проявляется в соотношении 3 (АА, Аа, Аа) : 1 (аа), а другой признак в соотношении 1 (АА) : 3 (Аа, Аа, аа).

Это связано с тем, что гены, определяющие морфологические признаки, влияют на физиологические функции (изменяют жизнестойкость, плодовитость особей) или оказываются летальными (вызывают гибель зародыша или организма при его рождении).

2. В чём разница между множественным действием гена и множественным аллелизмом? Приведите примеры того и другого явления.

Множественное, или плейотропное действие гена, это когда один ген может влиять на развитие разных признаков. У дрозофилы рецессивный аллель одного из генов определяет отсутствие пигмента глаз (билоокисть), светлую окраску тела, изменяет строение половых органов, снижает плодовитость и продолжительность жизни. В картофеле доминантный аллель определенного гена определяет розовую окраску клубней и красно — фиолетовый – венчика (у растений, гомозиготных по соответствующим рецессивным геном, клубни и венчики цветков синеватые или белые).

Множественный аллелизм – это существование более чем двух вариантов одного гена. Причиной являются многократные мутации одного и того же гена. Примером является наследование групп крови по системе ABO. Варианты окраски глаз у плодовой мухи.

3. Решите задачи.

1.Составьте схему моногибридного скрещивания двух гетерозигот (Аа) при условии, что генотип АА летален и вызывает гибель эмбрионов. Как летальные гены изменяют соотношение в расщеплении признаков при таком скрещивании?

F1: AA( смерть), Аа,Аа,аа

Расщепление по генотипу: 2Аа:1аа (2:1)

2.Родители имеют II и III группы крови, а их сын – I группу. Определите генотипы крови родителей и ребёнка. Возможно ли переливание крови родителей их ребёнку? Ответ обоснуйте.

F1: ОО ( АО, ВО,АВ это возможные варианты).

От родителей ребенку кровь переливать нельзя. Если у человека вторая группа крови (А (II)), это говорит о том, что в ее составе имеется антиген А. Соответственно, при третьей группе (В (III)) клетки несут в себе антиген В. I группа крови не имеет антигенов.

3.У мексиканского дога ген, вызывающий отсутствие шерсти, в гомозиготном состоянии ведёт к гибели потомства. При скрещивании двух догов с нормальной шерстью часть щенков погибла. При скрещивании того же самца с другой нормальной самкой смертности в потомстве не было. Определите генотипы всех скрещиваемых особей и возможные генотипы потомков. Укажите, какова (в %) вероятность гибели потомков.

Читайте также: