Аллели это кратко и понятно самое

Обновлено: 16.05.2024

Аллели (аллельные гены) — это различные формы одного и того же гена. Аллель — это одна из форм определенного гена. У разных генов может быть разное количество аллелей. Если аллелей гена существует больше двух, то говорят о множественном аллелизме.

В диплоидных (содержащего двойной набор хромосом) клетках организма присутствует по два аллеля каждого гена. Аллели одного и того же гена находятся в одинаковых локусах (местах) гомологичных хромосом.

Если два аллеля одного гена в клетках организма одинаковы, то такой организм (или клетка) называется гомозиготным по данному признаку. Если аллели разные, то организм называется гетерозиготным.

Взаимодействие аллельных генов

Аллели одного гена, находясь в одном организме, взаимодействуют между собой, и от этого взаимодействия зависит, как проявит себя признак, обусловленный соответствующим геном.

Полное доминирование

Чаще всего встречается такой тип взаимодействия как полное доминирование, при котором один аллельный ген проявляется и полностью подавляет проявление другого аллельного гена. В данном случае первый называется доминантным, а второй — рецессивным.

В генетике принято доминантный ген обозначать большой латинской буквой (например, A ), а рецессивный — малой ( a ). Если особь гетерозиготна, то ее генотип будет Aa . Если гомозиготна, то AA или aa .

В случае полного доминирования генотипы AA и Aa будут иметь одинаковый фенотип.

Полное доминирование наблюдается при проявлении, например, цвета семян гороха. У гетерозиготных ( Aa ) растений по этому признаку семена всегда желтые, как и у гомозиготных по доминантному аллелю ( AA ). Зеленый цвет определяется рецессивным аллелем и поэтому подавляется.

При множественном аллелизме отношения между аллелями могут быть неоднозначными. Если имеет место быть исключительно полное доминирование, то один ген может быть доминантным по отношению ко второму, но рецессивным по отношению к третьему. В таком случае строят ряды ( A > a' > a'' > …), в которых отражают отношения доминирования. Так, например, наследуется окраска шерсти у многих животных, цвет глаз.

Кроме полного доминирования встречаются и другие типы взаимодействия аллелей: неполное доминирование, кодоминирование, сверхдоминирование, комплементация аллелей и некоторые другие.

Неполное доминирование

В случае неполного доминирования гетерозиготный генотип будет иметь промежуточное значение признака. В этом случае доминантный аллель лишь частично подавляет рецессивный. В результате в фенотипе проявляется некое промежуточное значение признака.

Например, цвет цветков ночной красавицы с генотипом AA красный, aa — белый, Aa — розовый.

Кодоминирование

При кодоминировании два аллельных гена, оказавшись в одном организме, полностью проявляют себя. Ни один из них никак не подавляет другой. В случае кодоминирования отсутствуют доминантно-рецессивные отношения между аллелями. В итоге в организме синтезируется два разных белка, определяющих один и тот же признак. Нечто похожее происходит при сверхдоминировании и межаллельной комплиментации.

При множественном аллелизме в одной паре аллелей может быть отношение полного доминирования, а в другой - кодоминирования. Так, например, обстоит дело с группами крови человека. Аллель 0 является рецессивным и подавляется доминантными аллелями A и B . Если организм 00 , то у него первая группа крови. Если A0 или AA — вторая, B0 или BB — третья. Если же человек имеет аллели A и B , то есть генотип AB , то у него четвертая группа крови, при которой в крови присутствуют два антигена (за наличие одного отвечает аллель A , за наличие другого — B ).

Сверхдоминирование

Сверхдоминирование — это такой тип взаимодействия аллельных генов, когда у гетерозиготных особей ( Aa ) признак сильнее проявляется, чем у обеих гомозиготных ( AA и aa ). Причина подобного явления лежит в достаточно сложных биохимических процессах, связанных с тем, что аллели кодируют несколько разные, но аналогичные по своим функциям полипептиды. В итоге признак как бы накапливается. Сверхдоминирование лежит в основе такого явления как гетерозис, когда дочерние организмы более жизнеспособны, чем родительские.

Помимо перечисленных существуют и другие более редкие типы взаимодействия аллелей.

Частота аллелей

Частота встречаемости аллельных генов в популяции может быть различной. Обычно рецессивные гены редки и по-сути являются мутациями доминантного аллеля. Многие мутации являются вредными. Однако именно мутантные гены создают материал для действия естественного отбора и как следствие процесса эволюции.

В гипотетической идеальной популяции (в которой не действует естественный отбор, которая имеет неограниченно большой размер, изолирована от других популяций и так далее) частота генотипов (по тому или иному гену) не меняется и подчиняется закону Харди-Вайнберга. Согласно этому закону распределение генотипов в популяции будет укладываться в уравнение: p 2 + 2pq + q 2 = 1. Здесь p и q — частоты (выраженные в долях единицы) аллелей в популяции, p 2 и q 2 — частоты соответствующих гомозигот, а 2pq — частота гетерозигот.

Аллельные гены - это гены, которые занимают одинаковое положение в локусах гомологичных хромосом и отвечают за развитие одного и того же признака.

Какие свойства есть у аллельных генов

Если рассмотреть генотип любого живого организма, то можно обнаружить, что он состоит из большого числа различных генов. Все вместе они образуют органическую совокупность и, являясь одним целым, выполняют общие функции.

Г. Менделем, которого считают основателем генетики, описана лишь одна возможность взаимодействия аллельных генов: когда одна полностью доминирует над другой. Аллель, которая подавляется, называют рецессивной.

Менделя считают отцом генетики как науки еще и потому, что он сформулировал все возможные закономерности наследования признаков. Сделал он это с помощью генетического метода, который и сегодня является наиболее перспективным. В основе метода лежит скрещивание организмов с определенными признаками и анализ проявлений этих признаков у потомства.

В этом месте нужно уточнить, что гены не всегда могут проявляться в виде признаков: при одинаковом генотипе у организмов могут быть фенотипические различия. Это объясняется тем, что на фенотип оказывает влияние то, как взаимодействуют генотип и окружающая среда.

Кроме того, фенотипическое проявление генов обусловлено не только одной парой генов: как минимум потому, что оно является результатом взаимодействия генотипической системы в целом.

Аллельное генотипическое взаимодействие — контакты белков и ферментов, а не генов.

Если принять и понять этот принцип, то можно избежать ошибок, проводя генетические исследования взаимодействия аллельных генов.

У методов Менделя есть определенные преимущества:

обеспечение точного количественного учета проявления признаков. В качестве доказательства сам ученый приводил математические расчеты, что уже тогда позволило назвать такую работу синтезом биологии и математики;
обращение внимания на каждый признак в отдельности. Исследуя аллельный ген, и сегодня придерживаются этого пункта;
использование чистых линий растений. Случайные растения не рассматривались.

Чистая линия — это совокупность организмов, которые при длительном, на протяжении нескольких поколений, скрещивании друг с другом проявляют одинаковые признаки (расщепление отсутствует).

Ученый сформулировал 3 закона наследственности:

Первый закон — правило единообразия.
Второй закон — закон расщепления признаков.
Третий закон — закон о независимости наследования признаков.

Эти законы позволяют описывать различные закономерности изменчивости и наследственности. Принципы, лежащие в основе этих законов, применяются в биологии и сегодня.

Способы взаимодействия аллельных генов

Согласно основам генетики, есть 2 варианта генотипического взаимодействия:

Взаимодействие аллельных генов.
Неаллельное взаимодействие.

Исходя из этого, все живые организмы обладают парными аллельными генами. Внутри организма гены взаимодействуют 3 различными способами:

кодоминирование;
сверхдоминирование;
полное и неполное доминирование.

Кодоминирование

В случае такого взаимодействия аллельные гены проявляют свое действие независимо друг от друга.

Для варианта кодоминирования аллельных генов пример — это система групп крови ABO. Здесь гены A и B функционируют независимо.

Сверхдоминирование

В этой ситуации качество фенотипический проявлений доминантного гена увеличивается только тогда, когда он тесно связан с рецессивным.

В случае если в одной аллели находится два доминантных гена, то, как правило, их действие и проявление сильно хуже, чем в предыдущем варианте с одним доминантным и одним рецессивным геном.

Полное и неполное доминирование

При полном перекрытии доминантным геном рецессивного говорят о полном доминировании.

Неполное доминирование — вариант взаимодействия генов, когда рецессивный ген не подавляется полностью и может оказывать влияние (хотя бы минимальное) на фенотипическое проявление признака. В таком случае фенотипическое проявление признака является промежуточным — между родительскими формами.

Пример неполного доминирования — наследование окраски венчика цветка ночной красавицы. Здесь родительские формы имеют белый и красный цвета, а промежуточным будет розовый.

Множественный аллелизм

При множественном аллелизме формы взаимодействия генов могут быть различными. Даже несмотря на то, что они отвечают за один и тот же признак. Дело в том, что проявляют они этот признак по-разному и при помощи различных способов (описанных выше).

Самый простой пример — окраска шерсти кролика. Здесь могут быть следующие варианты: белая, гималайская, шиншилловая, черная и коричневая. И это при том, что есть целая серия разных аллелей генов, ответственных за окрас. И таких примеров в биологии достаточно.

Несмотря на всю парадоксальность множественного аллелизма, в половую клетку живого существа проникает только одна пара гомологичных аллелей, и какая именно — вопрос случая. Так обеспечивается изменчивость каждого отдельного вида, играющая важнейшую роль в эволюции.

Благодаря изучению аллельных генов, становятся понятными закономерности наследования признаков. А еще это помогает исключить негативные последствия изменения наследственного набора организма.

Одним из ключевых понятий в области генетики является термин “аллели”, или “аллельные гены”. Так называют формы генов, что влияют на развитие тех или иных конкретных признаков у живых организмов. Аллели могут возникать в одном гене у того или иного организма. Так, у диплоидных организмов (у которых в клеточных ядрах парные хромосомы) у генов встречаются пары одинаковых аллелей, и эти организмы называют гомозиготными. Если же встречающиеся в генах аллели отличаются друг от друга, то тогда организм называется гетерозиготным.

Само слово “аллель” в переводе с греческого означает “взаимно”. Такой термин вошёл в оборот в 1920-х годах, и автором является немецкий учёный Вильгельм Иогенсен. В оборот на русском языке термин был введён К.А. Фляксбергером в переводе трудов основателя генетики Грегора Менделя. В некотором смысле это показывает, насколько понятие аллелей является фундаментальным для всей генетики.

У диплоидных организмов в соматических клетках преимущественно содержится по две аллельные формы каких-либо отдельных генов, а в гаплоидных гаметах (то есть, в тех половых клетках, что содержится одинарный набор хромосом, являющихся непарными), в свою очередь, встречаются в генах лишь по одной аллельной форме. Также важно знать, что все аллели подчинены одному из основополагающих законов генетики, коим является первый закон Менделя, который гласит, что всё гибридное потомство первого поколения, появляющееся в результате скрещивания гомозиготных организмов, а эти организмы различаются альтернативными проявлениями признаков каждого из родителей, будет единообразным и будет проявлять признак одного из родителей.

Типы аллелей

Основных типов аллелей два: это доминантный и рецессивный. Определяются эти типы при обращении внимания на то, как проявляют себя признаки аллельных генов в соответствии с законами Менделя. Доминантный тип аллелей определяет признак как у гомозиготных, так и у гетерозиготных особей, рецессивный определяет признак исключительно у гомозиготных особей, а также при отсутствии доминантных аллелей. Также важно знать, что доминантный аллель проявляется в случае, если пара разных аллелей содержится в генотипе организма, а рецессивный может влиять на фенотип, при условии, что находится не в одной хромосоме, а в обеих. Характер взаимодействия понятен из названия этих типов: рецессивные аллели подавляются доминантными.

И данный вид взаимодействия является первым среди описанных, о существовании подобного взаимодействия писал ещё Мендель. Обозначаются аллели латинскими буквами a и b, причём заглавными буквами (A и B, либо AA и BB) обозначают доминантные аллели, а прописными (a и b, либо aa и bb), соответственно, рецессивные.

Если кратко перечислять другие виды аллелей, то можно вспомнить про то, что есть так называемые аллели дикого типа, характерные для одной конкретной популяции живых организмов, и чаще всего такие аллели являются доминантными. Если фенотип живого организма подвергается изменениям, или мутации, то возникают новые аллели, и часто изменённые наборы генов кодируются мутантными аллелями. Кстати, мутация генов приводит к тому, что те функции, которые кодируются аллелями дикого типа, пропадают.

Отдельно стоит сказать о летальных аллелях. Такие аллели могут привести организмы-носители к гибели, причём гибель может произойти вследствие сбоев в развитии организма, либо болезней, возникающих вследствие работы генов, в которых находятся эти аллели. Спровоцировать появление летальных аллелей может мутация каких-то отдельных аллелей, и возникнуть это может как во время формирования и жизнедеятельности эмбриона, так и в постэмбриональной жизни организма.

Свойства аллельных генов

Интересно, что рецессивные аллели могут передаваться по наследству, но они не могут проявляться у гетерозиготных особей. Доминантные же аллели напрямую влияют на то, какой именно признак может проявиться в фенотипе организма. При этом, в зависимости от генотипа, проявление может осуществиться не только как признаки (это невозможно в случае, если генотип одинаковый), но и в форме различий на фенотипическом уровне. Дело в том, что взаимодействие генотипа с окружающей средой может оказывать значительное влияние на фенотип организма. Проявляться гены на фенотипическом уровне могут ещё и по той причине, что взаимодействия в генотипе происходит не только между двумя генами, а между всеми генами, входящими в генотип.

Взаимодействие аллельных генов

Важно уточнить, что взаимодействие аллельных генов на генотипическом уровне осуществляется не потому, что происходит именно контакт генов, а в результате контактов ферментов и белков.

Что же касается форм взаимодействия, то нужно отметить, что с момента написания трудов Грегора Менделя прошли столетия, и за это время генетика как наука сделала значительные шаги вперёд, в том числе в вопросах форм взаимодействия, поскольку в организмах может происходить не только подавление доминантными аллелями рецессивных. Основными формами являются полное доминирование, неполное доминирование, кодоминирование и сверхдоминирование, а также доминирование на половом уровне (когда одинаковые аллели у особей мужского пола доминантные, а у особей женского пола – рецессивные, и это, к примеру, может приводить к отдельным видам полового диморфизма у тех или иных живых видов).

Также среди форм взаимодействия можно выделить аллельное исключение и межаллельную комплементацию.

Первое связано с тем, что у организмов, относящихся к гомогаметному полу (организмам этого пола свойственно образовывать идентичные друг другу гаметы с одинаковыми же половыми хромосомами), одна из X-хромосом инактивируется, и присутствовавшие в инактивированной хромосоме аллели, не могут быть проявлены на фенотипическом уровне, а проявиться могут лишь аллели в активных хромосомах. И то, какая X-хромосома оказалась инактивированной, влияет на то, какой из аллелей окажется экспрессированным в клетках организма. Аллельное исключение также присутствует в клетках крови, и это влияет на уровень реагирования B-лимфоцитов на антигены, на то, какие иммуноглобулины следует синтезировать в ответ на конкретные антигены.

Второе же встречается намного реже, и возможно это лишь тогда, когда возможно проявить нормальный признак у гетерозиготных по двум мутантным аллелям организмов.

Множественный аллелизм

Если в популяции живого вида присутствует более, чем два аллеля конкретного гена, то тогда имеет место быть множественный аллелизм. В таком случае взаимодействие может быть совершенно разным. К примеру, одни аллели доминируют над другой или другими, но если какие-то из них одновременно проявлены на генотипическом уровне, то они могут взаимодействовать друг с другом по принципу кодоминирования, не пытаясь подавлять друг друга.

По принципу множественного аллелизма наследуются группы крови у человека, определяется совместимость высших растений в процессе опыления, по этому же принципу возможно определить то, какой может быть тип спаривания у тех или иных видов грибов, какой окраски окажется шерсть у млекопитающих, какого цвета будут глаза у мух-дрозофил, какой рисунок возникнет на листьях некоторых видов растений (в частности, у белого клевера). Поэтому можно смело говорить о том, что в природе множественный аллелизм представлен достаточно широко.

Есть также крупные молекулы белка, встречающиеся среди бактерий и микроорганизмов, а также у животных и растений, и различаются они за счёт аллелей конкретного гена. Подобные молекулы называются аллозимами.

Полное доминирование

Одним из наиболее известных видов аллельного взаимодействия является полное доминирование. Если давать краткое определение этой форме взаимодействия, то это форма, при которой доминантные аллели полностью подавляют рецессивные, до такой степени, что проявление действия других аллелей, не являющихся доминантными, становится невозможным, и на фенотипическом уровне проявляется только тот признак, что задаётся доминантным аллелем. При этом, однако, в данной форме взаимодействия гетерозиготный фенотип похож на фенотип доминантных гомозигот по конкретному аллелю, поэтому в чистом виде полное доминирование может встречаться реже, чем может показаться.

Неполное доминирование

При неполном доминировании, как понятно из названия термина, рецессивный аллель у гетерозиготных организмов подавляется не полностью, а характер проявляемого признака промежуточный. Соответственно, и фенотип тоже является промежуточным между фенотипом доминантных гомозигот и фенотипом гомозигот рецессивных. Отчасти такой вид взаимодействия может исключать доминирование как таковое.

Те или иные признаки по-разному могут проявиться в потомстве скрещиваемых организмов и их чистых линий (так называется совокупность особей, которые при многократном скрещивании в каждом последующем поколении демонстрируют проявление одних и тех же признаков). Визуально эти признаки можно сравнить со смешением красок, только в потомстве между двумя живыми организмами, а на молекулярном уровне объяснить механизм неполного доминирования возможно за счёт того, что ферменты или белки от одного из родителей снижают активность, функциональные белки отвечают за появление доминантных аллелей, дефектные же – за появление рецессивных аллелей.

Но это лишь пример того, как может на практике проявляться механизм неполного доминирования, на самом деле таких примеров намного больше. В случае, если осуществляется моногибридное скрещивание, то неполное доминирование во втором поколении гибридов проявляется в расщеплении как по фенотипу, так и по генотипу (соотношение составляет 1:2:1), и это расщепление одинаковое.

Кодоминирование

Третий вид аллельного взаимодействия называется кодоминированием. Оно характеризуется тем, что в результате взаимодействия разных аллелей в одном гене у гибридного потомства гомозиготных организмов возникает совершенно новый вариант признака, а те признаки, за который отвечают эти же аллели, не просто остаются, а способны полноценно и одновременно проявляться. Такой вариант взаимодействия чаще всего и предполагает отсутствие доминирование одних аллелей над других, подавления одних аллелей другими, ведь каждый из аллелей оказывает одинаковое воздействие на фенотипическом уровне. На уровне молекул белков и РНК большинство форм взаимодействия аллелей является именно кодоминированием, поскольку у гетерозиготных организмов каждый аллель кодирует белки и РНК, и они же будут присутствовать в организме гибрида. Ещё тем аллелям, вступающим в кодоминирование с другими, можно дать название аллелей с частичной доминантностью.

Сверхдоминирование

Наконец, сверхдоминирование. Так называют ту форму аллельного взаимодействия, в которой у гетерозиготных особей признак проявляется намного сильнее, нежели у гомозиготных. Иными словами, гетерозиготные организмы имеют преимущество над гомозиготными.

Внешне признаки, характерные для сверхдоминирования, обычно не проявляются, поскольку не проявляются на фенотпическом уровне, но проявление происходит именно на биохимическом уровне. Однако за счёт этого возникает то, что называется гетерозисом, то есть, явление превосходства гибридного потомства над родительскими организмами, проявляющееся в том, что потомство более жизнеспособно, лучше развивается, более плодовито и более продуктивно в своих действиях. Также сверхдоминирование, к примеру, может позволить популяции гетерозиготных живых организмов, подверженной тем или иным рискам, выработать устойчивость перед этими рисками, которые обычно приводят к гибели гомозиготных.

В отдельных случаях аллели, с которыми связано всё, что имеет отношение к сверхдоминированию, могут быть рецессивно летальными, и лишь благодаря гетерозиготному преимуществу они остаются в популяции и не оказываются подавленными.

Частота аллелей

То, как относится количество конкретных аллелей у всех представителей живого вида к общему количеству аллелей в отдельной популяции, называют частотой аллелей. Для доминантных аллелей за частоту берут букву p, а для рецессивных – q, и при условии, что в каком-либо гене есть два аллеля, можно составить равенство, где сложение p и q равно 1. При знании частоты одного аллеля получится узнать значение частоты другого.

Частоты аллелей подчинены закону Харди – Вайнберга. То есть, есть некоторые условия, при которых получится сохранить неизменное состояние частот доминантных и рецессивных аллелей.

Во-первых, популяция особей какого-либо вида должна быть крупной.

Во-вторых, размножение представителей вида в пределах популяции происходит в случайном порядке.

В-третьих, генотипы всех представителей вида в популяции в равной степени приспособлены к окружающей среде и её особенностям, и нет предпосылок для естественного отбора (когда выживает сильнейший и наиболее приспособленный).

В-четвёртых, скрещивания между собой представителей разных поколений не допускается.

В-пятых, в пределах популяции у представителей вида не появляются новые мутации.

В-шестых, не происходит обмена генами с другими популяциями этого же вида, то есть, все процессы происходят только внутри одной конкретной популяции.

И если хотя бы одно из условий нарушено, то частота аллелей изменяется, и это влечёт эволюционные изменения в популяции вида.

Если следовать закону Харди – Вайнберга, то можно обновить вид равенства с частотами доминантных и рецессивных аллелей в составе одного гена. Такое равенство тогда станет уравнением и получит название уравнения Харди – Вайнберга. Однако в результате применения уравнения часто сильно превышают количество организмов с рецессивными аллелями в генотипе в сравнении с количеством организмов с такими же рецессивными аллелями, но в фенотипе, а за счёт популяционного преимущества гетерозиготных организмов во всех поколениях лишь незначительное количество рецессивных аллельных генов может быть исключено из генотипа.

Вообще, рецессивные аллели могут нести риски для развития организма, поэтому из популяционного генотипа их исключают. Но далеко не все рецессивные аллели настолько опасны, некоторые могут быть достаточно полезными, в том числе и в той степени, что позволяет стабилизировать частоту генотипа гетерозиготных организмов.

Объясните простыми словами. Мне не понятно почему у гетерозиготных ген отвечает за тот же признак но аллель разный. В чем она эта разность заключается?

Аллели, аллеломорфы (alleles, allelomorphs) [греч. allelon — друг друга, взаимно] — формы состояния одного и того же гена, занимающие идентичные локусы в гомологичных хромосомах и обусловливающие фенотипически различия одного и того же признака. Каждый ген может находиться по крайней мере в двух состояниях (определяемых его структурой), одно из которых обычно обеспечивает максимальное развитие признака — доминантный аллель, другое приводит к частичной или полной утрате его проявления или к изменению в его проявлении — рецессивный аллель. Доминантные и рецессивные аллели могут присутствовать в состоянии гомозиготности или гетерозиготности. Часто встречаются множественные аллели), которые обусловливают от 3 до 20 и более фенотипов.

Таким образом, аллели - альтернативные варианты гена в каждом локусе. У диплоидных и полиплоидных особей в генотипе представлено несколько гомологичных генов - генов, контролирующих один и тот же белок. Различают рецессивные и доминантные аллели: рецессивные аллели не проявляются в фенотипе гетерозиготных особей, а доминантные проявляются. Аллели имеют идентичную локализацию в гомологичных хромосомах. Большинство генов в каждом организме представлено двумя аллелями, один из которых унаследован от отца, а другой - от матери. Если оба аллеля идентичны, то организм считается гомозиготным, если разные - гетерозиготным .

Это разные формы одного и того же гена, расположенные в одинаковых участках (локусах) гомологичных хромосом и определяющие альтернативные варианты развития одного и того же признака.

Разные состояния одного и того же гена. Ген -то один, но в разных состояниях. Например. Ген кодирует цвет глаз -это один признак. А вот варианты этого цвета могут быть разными. Это аллель

Читайте также: