§ 64. Генотип і взаємодія генів

Поміркуйте

Чому для формування ознаки зазвичай необхідна взаємодія кількох генів?

Згадайте

Спадковість

Мінливість

Реалізація спадкової інформації

Генотип як цілісна система

Для того щоб в організмі з’явилася певна ознака, частіше за все повинно відбутися кілька різних процесів. Наприклад, у мухи дрозофіли (класичного об’єкта генетичних досліджень) забарвлення очей зумовлене наявністю в них двох пігментів — яскраво-червоного й коричневого. Для вироблення кожного з них має відбутися декілька біохімічних реакцій. Кожну з цих реакцій каталізує окремий фермент, який кодується окремим геном. І порушення будь-якого з них позначається на забарвленні очей дрозофіли (мал. 64.1).

Ознаки, які визначаються одним геном, називають моногенними. Але навіть вони можуть утворюватися внаслідок взаємодії. Ви вже ознайомилися з цим явищем, коли розглядали поняття неповного домінування алелів.

Відомо багато випадків, коли ознака або властивості організму визначаються двома або більше різними генами, які взаємодіють між собою. Але слід пам’ятати, що взаємодіють не самі гени, а молекули білків або РНК, утворення яких вони забезпечують. Під час взаємодії неалельних генів відбувається відхилення від менделівських закономірностей розщеплення за фенотипом у нащадків. Розрізняють такі основні типи взаємодії генів: комплементарність, епістаз і полімерія.

Мал. 64.1. Різноманітність забарвлення очей у дрозофіл

Комплементарність

Під час комплементарної взаємодії генів розвиток ознаки відбувається лише у випадку, коли кожний із неалельних генів має хоча б по одному домінантному алелю. Наприклад, у визначенні форми плода у гарбуза беруть участь два гени — A і B. Якщо певна рослина має в кожному з цих генів хоча б один домінантний алель, то форма її плодів буде дископодібною. А утвориться така форма внаслідок взаємодії домінантних алелів двох генів. Тобто дископодібні плоди мають будь-які особини з генотипом A-B-.

Якщо один із генів буде представлений рецесивною гомозиготою, а інший матиме хоча б один домінантний алель (особини з генотипами aaB- і A-bb), то комплементарна взаємодія не відбудеться і плоди матимуть сферичну форму. Особина з обома генами у стані рецесивної гомозиготи матиме видовжені плоди (мал. 64.2).

Мал. 64.2. Комплементарна взаємодія генів

Епістаз

У разі епістатичної взаємодії генів домінантний або рецесивний алель одного гена пригнічує прояв домінантного алеля іншого гена. Відповідно, розрізняють домінантний і рецесивний епістаз. Наприклад, у собак домінантний алель гена А забезпечує чорне забарвлення, а рецесивний — коричневе. А домінантний алель гена І узагалі блокує синтез відповідних ферментів і спричиняє появу палевого забарвлення. Тому особини з генотипами A-іі будуть мати чорну шерсть, з генотипами A-І- або aal- — палеву, а з генотипом ааіі — коричневу (мал. 64.3).

Мал. 64.3. Епістатична взаємодія генів

Полімерія

У разі полімерної взаємодії генів для прояву ознаки необхідна наявність хоча б одного домінантного алеля в будь-якого з кількох генів. Ці гени виконують одну функцію (наприклад, забезпечують синтез одного пігменту), але можуть розташовуватися в різних хромосомах. Їх називають полімерними генами.

Полімерні гени зазвичай визначають кількісні ознаки (розмір, забарвлення тощо). Діють вони, доповнюючи один одного, тому їх зазвичай позначають однаковими літерами латинського алфавіту, додаючи нижній числовий індекс для того, щоб розрізняти гени між собою. Наприклад, А1А1а2а2 або A1a1А2А2.

За цим механізмом відбувається успадкування кольору насіння у пшениці та кольору шкіри у людини. Так, у разі успадкування кольору насінин пшениці взаємодіють два полімерні гени, кожен з яких має по два алелі. А забарвлення насінин зумовлене кількістю домінантних алелів цих генів. Чим більше домінантних алелів, тим більша інтенсивність червоного забарвлення. У рецесивних гомозигот насіння біле, а в особин із генотипом A1A1A2A2воно темно-червоне (мал. 64.4).

Мал. 64.4. Полімерна взаємодія генів

Ключова ідея

Різні гени в геномі взаємодіють між собою. Поширеними типами взаємодії різних генів є комплементарність, епістаз і полімерія.

Практична робота

Розв'язування типових задач з генетики: успадкування ознак

1. У людини ген, що викликає одну з форм спадкової глухонімоти, рецесивний стосовно гена нормального слуху. Яке потомство можна чекати: а) від шлюбу двох гетерозиготних за даним геном батьків; б) від шлюбу глухонімої жінки з нормальним чоловіком?

2. У матері I група крові, а в батька — III. Чи можуть діти успадкувати групу крові матері?

Запитання та завдання

1. Чи можуть організми з однаковим генотипом мати різний фенотип? Відповідь обґрунтуйте. 2. Розв'яжіть задачу. У рослини ген A визначає забарвлення оцвітини. Домінантний алель A забезпечує червоне забарвлення, а рецесивний алель а — біле. Домінування є неповним, і гетерозиготи мають рожеве забарвлення оцвітини квіток. Які генотипи й фенотипи будуть мати гібриди від схрещування двох гетерозиготних особин? 3. Чому під час взаємодії різних генів відбувається відхилення від менделівських закономірностей розщеплення?

скачать dle 11.0фильмы бесплатно