§ 37. Геном як цілісна інтегрована система

• До змісту відповідей

Чому важливо розглядати не роботу окремих генів, а їхню взаємодію в усьому генотипі?

Генотип є цілісною інтегрованою системою, а не простою сукупністю окремих ізольованих генів. Формування більшості ознак організму залежить від взаємодії як алельних (повне домінування, неповне домінування, кодомінування), так і неалельних генів (комплементарність, епістаз). Крім того, багатьом генам притаманна множинна дія (плейотропія), за якої один ген впливає на формування одразу кількох різних ознак. Отже, функціонування будь-якого гена та ступінь прояву ознаки залежать від загального генетичного середовища всього генотипу.

Знайдіть інформацію, які порушення виникають у разі арахнодактилії. Чому в різних людей, хворих на арахнодактилію, прояви можуть бути різними?

У разі арахнодактилії (яка зазвичай є проявом синдрому Марфана) спостерігаються порушення розвитку сполучної тканини:

• у будові скелета: аномально довгі та тонкі пальці рук і ніг («павучі пальці»), видовжені кінцівки, високий зріст, деформація грудної клітки, викривлення хребта;
• в органах зору: зміщення (вивих або підвивих) кришталика ока, порушення гостроти зору;
• у серцево-судинній системі: вроджені вади серця, розширення та розрив аорти, дисфункція клапанів серця.

Прояви хвороби у різних людей варіюють через:

• різний ступінь вираженості (експресивність) мутантного алеля;
• дію генів-модифікаторів, які в унікальному генотипі кожної людини здатні послаблювати чи посилювати прояв основного гена;
• вплив факторів навколишнього середовища (рівень фізичного навантаження, спосіб життя, якість медичного нагляду).

Поміркуйте, які дочірні клітини утворяться, якщо поділ станеться по осі АВ. А по осі CD (мал. 37.5, Б)?

Якщо поділ відбудеться по осі АВ, утворяться дві клітини зі строкатим (мозаїчним) вмістом пластид, оскільки площина поділу розподілить зелені хлоропласти та безбарвні лейкопласти між обома дочірніми клітинами.

Якщо поділ відбудеться по осі CD, утворяться дві фенотипово різні дочірні клітини: одна клітина міститиме винятково зелені хлоропласти (дасть початок лише зеленим тканинам), а інша — тільки безбарвні лейкопласти (дасть початок безбарвним/білим ділянкам листка).

ПОМІРКУЙТЕ

1. Чому деякі ознаки кодуються не одним, а кількома генами?

Більшість морфологічних і фізіологічних ознак організму є результатом складних багатоетапних біохімічних процесів. Кожен етап ланцюга біохімічних перетворень каталізується власним ферментом, структура якого закодована окремим геном. Тому формування кінцевого продукту й виявлення ознаки залежать від злагодженої роботи та взаємодії кількох неалельних генів.

2. Пригадайте будову клітини бактерій (див. мал. 21.6). Чи спостерігають явище цитоплазматичної спадковості в прокаріотів?

Так, у прокаріотів спостерігається цитоплазматична спадковість завдяки наявності плазмід — позануклеоїдних кільцевих молекул ДНК, що містяться в цитоплазмі. Плазміди здатні самостійно подвоюватися (реплікуватися) і передавати дочірнім клітинам важливі спадкові властивості (наприклад, стійкість до дії антибіотиків).

3. Яке біологічне значення явищ взаємодії неалельних генів та множинної дії генів?

Взаємодія неалельних генів забезпечує формування широкого спектра варіантів ознак, підвищує фенотипову різноманітність популяцій і забезпечує пристосування організмів до мінливих умов середовища. Множинна дія генів (плейотропія) забезпечує цілісність розвитку й функціонування організму як інтегрованої біологічної системи, де зміна одного біохімічного етапу узгоджено впливає на декілька взаємопов’язаних фізіологічних процесів і структур.