Основно съдържание

Курс: Биологична библиотека > Раздел 16

Урок 2: Вариации на генетиката на Мендел

Множествeн алелизъм, непълна доминантност и кодоминантност

В реалния живот гените често идват в много версии (алели). Алелите не винаги са напълно доминантни или рецесивни един към друг, но вместо това могат да изявят ко-доминантност или непълна доминантност.

Въведение

Грегор Мендел знаел как да не усложнява нещата. В работата си с граховите растения Мендел приемал, че всеки ген има само две различни версии, или алели, и тези алели имали хубава, ясна доминатнта връзка (като доминантният алел напълно надделявал над рецесивния алел, за да определи външния вид на растението.

Днес знаем, че наследяването на някои алели не е толкова просто, колкото в експериментите на Мендел. Например в реалността:

При алелните двойки се наблюдават различни степени на доминиране (тоест един алел от двойката може да не "скрива" напълно другия в хетерозиготна комбинация).
Често в една популация съществуват голям брой различни алели на един ген.

В тези случаи генотипът, т.е. наборът алели в един организъм, пак определя неговия фенотип, което са неговите наблюдаеми характеристики. Но различните алели може да взаимодействат един с друг по различни начини, за да определят фенотипа.

Като странична забележка – вероятно сме късметлии, че граховите растения, с които работил Мендел, не показвали тези сложни черти. В противен случай може би Мендел нямаше да успее да разтълкува получените от него резултати и да открие основните принципи на унаследяването – които са ключови за това да разберем специалните случаи!

Непълно доминиране

Резултатите, получени от Мендел, били удивителни отчасти защото противоречали на (популярната тогава) идея, че родителските белези неизменно се сливат в поколението. Все пак в някои случаи фенотипът на един хетерозиготен организъм наистина може да е сливане на фенотипите на хомозиготните родители.

Например при растението кученце (Antirrhinum majus) кръстоска между хомозигонто растение с бели цветове (

C^{W} C^{W}

) и хомозиготно растение с червени цветове (

C^{R} C^{R}

) ще даде поколение с розови цветове (

C^{R} C^{W}

). Този вид взаимодействие между алелите, когато хетерозигонтният фенотип е междинен между двата хомозиготни фенотипа, се нарича непълно доминиране.

Все пак можем да изпозваме модела на Мендел, за да прогнозираме резултатите за кръстосвания на алели, които проявяват непълно доминиране. Например самооплождането на розово растение ще произведе генотипно съотношение от

1

C^{R} C^{R}

:

2

C^{R} C^{W}

:

1

C^{W} C^{W}

и фенотипно съотношение от

1 : 2 : 1

червени:розови:бели. Алелите пак се унаследяват според основните правила на Мендел, дори когато проявяват непълно доминиране.

Кодоминантност

Доста сходно с непълното доминиране е кодоминирането, при което и двата алела са едновременно изразени в хетерозиготния организъм.

Можем да видим пример за кодоминиране при кръвните групи на човека, класифицирани съгласно системата MN (по-малко известна от системата за класификация на кръвните групи като АВ0, но все пак важна!). MN кръвната група на човек се определя от неговите алели от определен ген .

L^{M}

определя наличието на М маркер на повърхността на червените кръвни телца, докато

L^{N}

определя малко по-различен N маркер.

Хомозиготните носители (

L^{M} L^{M}

L^{N} L^{N}

) имат само М или N маркери на повърхността на червените си кръвни клетки. Но хетерозиготните носители (

L^{M} L^{N}

) имат и двата вида маркери в равен брой на клетъчната повърхност.

Както при непълното доминиране, пак можем да използваме законите на Мендел, за да прогнозираме унаследяването на кодоминантните алели. Например, ако двама души с генотип

L^{M} L^{N}

имат деца, в децата ще очакваме да видим кръвни групи М, MN и N и генотипи

L^{M} L^{M}

L^{M} L^{N}

L^{N} L^{N}

в съотношение

1 : 2 : 1

(ако имат достатъчно деца, за да определим точно съотношението!)

Множествен алелизъм

Заключенията на Мендел се базират на схващането, че за всеки ген съществуват само два алела. Днес знаем, че това не винаги е така, а даже в повечето случаи не е така! Въпреки че отделните човешки същества (и всички диплоидни организми) могат да имат само два алела за даден ген, множество алели могат да съществуват на ниво популация и различни индивиди от популацията може да имат различни двойки от тези алели.

Като пример нека разгледаме гена, който кодира цвета на кожухчето при зайците, наречен генът

C

. Съществуват четири алела на гена

C

C

c^{c h}

c^{h}

, и

c

Заек с генотип $С С$ ‍ има черна или кафява козина
Заек с генотип $c^{c h}$ ‍ $c^{c h}$ ‍ има чинчилово оцветяване (сивкава козина).
$c^{h} c^{h}$ ‍ заек има хималайска окраска (цветни петна) с бяло тяло и тъмни уши, лице, крака и опашка.
Заек с генотип $с с$ ‍ е албинос, с чисто бяла козина.

При множествения алелизъм са възможни голям брой доминантни зависимости. В този случай алелът

С

за черен цвят е напълно доминантен по отношение на всички други; алелът

c^{c h}

за чинчилова окраска е непълно доминантен над алела

c^{h}

за хималайска окраска и алела

с

за албиноска окраска; а алелът

c^{h}

за хималайска окраска е напълно доминантен по отношение на алела

с

за албиноска окраска.

Хората, които отглеждат зайци, открили тези зависимости чрез кръстосване на различни зайци от различни генотипи и наблюдаване на фенотипите на хетерозиготните зайчета.

Генът

C

при зайците кодира ензим, който е нужен за синтеза на пигмента меланин в козината

^{1, 2}

$C$ ‍ алелът на този ген кодира изцяло функционален ензим, който произвежда много пигмент и води до черна козина.
$c^{c h}$ ‍ алелът кодира ензим, който е по-малко ефективен при производството на пигмент, което води до по-светла, сивкава козина.
$c^{h}$ ‍ алелът кодира дефектен ензим, при който дефектът прави ензима много чувствителен на температура: той работи добре при ниски температури, но не работи изобщо при по-високи температури. Крайниците на заека (лапи, уши и т.н.) са по-хладни, така че ензимът функционира там и произвежда пигмент. Основното тяло на заека е по-топло, така че ензимът не функционира и никакъв пигмент не се произвежда.
$c$ ‍ алелът кодира изцяло нефункционален ензим, водейки до заек албинос (такъв, който не произвежда никакъв пигмент в козината си).

Забележка за любителите на зайци: Цветът на козината на заека се определя от много гени, не само от гена

С

. Алелната поредица, описана тук за

С

, се изявява при определен генетичен фон от страна на другите гени, при който

С С

генотипът води до черен заек.

Източници

Тази статия е производна модификация на “Характеристики и черти”,” by Колеж ОупънСтакс, Биология (CC BY 3,0). Свалете оригиналната статия безплатно на http://cnx.org/contents/185cbf87-c72e-48f5-b51e-f14f21b5eabd@9,85.

Изменената статия е лицензирана под разрешително CC BY-NC-SA 4.0.

Цитирани трудове:

Цвят на кожухчето при Хималайския заек. (n.d.). В Cengage learning. Получено от http://www.cengage.com/biology/discipline_content/animations/himalayan_rabbit_m.html.
Хинкъл, Ейми. (n.d.). Биохимия на цвета на кожухчето на заека. В Amy's rabbit ranch. Получено от http://www.amysrabbitranch.com/Color%26Genetics/Biochemistry-CoatColor.pdf.

Допълнителни източници:

Блумберг, Р. Б. (1997). Докладът на Мендел на английски. В MendelWeb. Получено от http://www.mendelweb.org/Mendel.plain.html.

Цвят на кожухчето фото матрица. (2013, 29 септември). В Green barn farm. Получено от http://www.gbfarm.org/rabbit/holland-colors-matrix.shtml.

Генетика на цвета: C поредицата. (n.d.) В The nature trail. Получено от http://www.thenaturetrail.com/rabbit-genetics/color-c-series-chinchilla-sable-himalayan-rew/.

Муковисцидозен трансмембранен регулатор на проводимостта. (2015, 12 ноември). Получено 22 ноември, 2015 г. от Уикипедия: https://en.wikipedia.org/wiki/Cystic_fibrosis_transmembrane_conductance_regulator.

Dominance (genetics). (2015, November 3). Retrieved November 21, 2015 from Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Dominance_%28genetics%29.

Фокс, Ричард Р. (1974). Таксономия и генетика. В S. H. Weisbroth, R. E. Flatt, and A. L. Kraus (Eds.), The biology of the laboratory rabbit (6-22). Ню Йорк, Ню Йорк: Academic Press.

Орфано, Фин. (2010, 15 декември). Кодоминантност в генетиката: Преглед. В Bright hub. Получено от http://www.brighthub.com/science/genetics/articles/99400.aspx.

Purves, W. K., Sadava, D., Orians, G. H., and Heller, H. C. (2003). Alleles and their interactions. In Life: The science of biology (7th ed., pp. 197-199). Sunderland, MA: Sinauer Associates.

Диаграма на генотипи за цвят на зайци. (n.d.). В The nature trail. http://www.thenaturetrail.com/rabbit-genetics/rabbit-color-genotypes-chart/.

Рейвън, П. Х., Джонсън, Г. Б., Мейсън, К. А., Лосос, Дж. Б. и Сингър, С. Р. (2014). Модели на наследственост. В Биология (10то изд., AP ed., стр. 221-238). Ню Йорк, Ню Йорк: McGraw-Hill.

Рийс, Дж. Б., Юри, Л. А., Кейн, М. Л., Васерман, С. А., Минорски, П. В., и Джаксън, Р. Б. (2011). Мендел и генната идея. В Кампбел биология (10-то издание, стр. 267-291). Сан Франциско, Калифорния: Пиърсън.

Тест с пот. (2015, 24 септември). Получено 22 ноември, 2015 г. от Уикиедия: https://en.wikipedia.org/wiki/Sweat_test.

Искаш ли да се присъединиш към разговора?

Вписване в профила

Сортирай по:

Все още няма публикации.

Разбираш ли английски? Натисни тук, за да видиш още дискусии в английския сайт на Кан Академия.