§ 27. Взаємодія алельних генів. Явище зчепленого успадкування

• До змісту відповідей

БІОЛОГІЧНИЙ ДЕТЕКТИВ

Запропонуй кілька причин, які пояснюють такі порушення.

Відхилення від законів Менделя пояснюються такими біологічними причинами:

1. Взаємодія алельних генів, відмінна від повного домінування, а саме неповне домінування (проміжний прояв ознаки) або кодомінування (одночасний прояв двох алелів).
2. Наявність множинного алелізму, коли ген існує у вигляді трьох або більше алелів у популяції.
3. Зчеплене успадкування генів, якщо досліджувані гени розташовані в одній хромосомі й успадковуються разом.
4. Взаємодія неалельних генів, така як епістаз, полімерія або комплементарність.
5. Зчеплення генів зі статтю, коли гени розміщені в статевих хромосомах (X або Y).

ТРЕНУЙСЯ ДУМАТИ

1. Деякі гени існують у більш ніж двох алелях (явище множинного алелізму). У голубів чотири алеля визначають візерунок крила. Алель Wt домінує над усіма іншими, Wc над Wb і Wl (рецесивний відносно усіх інших (мал. 27.1). Якими можуть бути нащадки голубів внаслідок схрещування WtWl x WcWb?

Співвідношення домінування алелів: $Wt > Wc > Wb > Wl$.

Батьківські генотипи: $WtWl \times WcWb$.

Гамети першого батька: $Wt$ та $Wl$.
Гамети другого батька: $Wc$ та $Wb$.

У результаті запліднення утворюються 4 генотипи нащадків у рівному співвідношенні (по 25% кожного):

1. $WtWc$ — птахи зі щільним Т-візерунком крил ($Wt$ пригнічує $Wc$).
2. $WtWb$ — птахи зі щільним Т-візерунком крил ($Wt$ пригнічує $Wb$).
3. $WcWl$ — птахи з нещільним Т-візерунком (картаті) ($Wc$ пригнічує $Wl$).
4. $WbWl$ — птахи з крилами з двома смужками ($Wb$ пригнічує $Wl$).

Фенотипове розщеплення серед нащадків становитиме:

• 50% (2/4) — зі щільним Т-візерунком крил;
• 25% (1/4) — з нещільним Т-візерунком (картаті);
• 25% (1/4) — з крилами з двома смужками.

2. Гени А і В розміщені в одній хромосомі на близькій відстані і завжди успадковуються разом (зчеплено). Ген D розміщений в іншій негомологічній хромосомі. Які типи гамет і в якому співвідношенні може утворити тригетерозиготний генотип АаBbDd? Якби відстань між генами А і В складала 10 сантиморганів, як би змінилася відповідь у задачі?

При абсолютному (повному) зчепленні генів $A$ та $B$ (генотип $AB/ab Dd$) утворюються 4 типи гамет у рівних частках (по 25% кожна):

• $AB D$ — 25%
• $AB d$ — 25%
• $ab D$ — 25%
• $ab d$ — 25%

Співвідношення гамет становить 1 : 1 : 1 : 1.

Якщо відстань між генами $A$ та $B$ становить 10 сантиморганів, це означає, що частота кросинговеру між ними дорівнює 10%.
У такому разі утвориться 8 типів гамет:

• 4 типи некросоверних (батьківських) гамет утвориться із сукупною частотою 90% (по 22,5% кожна): $AB D$ (22,5%), $AB d$ (22,5%), $ab D$ (22,5%), $ab d$ (22,5%).
• 4 типи кросоверних (рекомбінантних) гамет утвориться із сукупною частотою 10% (по 2,5% кожна): $Ab D$ (2,5%), $Ab d$ (2,5%), $aB D$ (2,5%), $aB d$ (2,5%).

РОБОТА З ІНФОРМАЦІЄЮ

Виконай в e-ДОДАТКУ задачі на успадкування груп крові (завдання 27.1).

Групи крові за системою AB0 успадковуються за допомогою трьох алелів одного гена: $I^A$, $I^B$ та $i^0$. Алелі $I^A$ та $I^B$ є кодомінантними між собою і домінують над рецесивним алелем $i^0$.

Залежність генотипів і груп крові:

• I група (0): генотип $i^0i^0$.
• II група (A): генотипи $I^AI^A$ (гомозиготний) або $I^Ai^0$ (гетерозиготний).
• III група (B): генотипи $I^BI^B$ (гомозиготний) або $I^Bi^0$ (гетерозиготний).
• IV група (AB): генотип $I^AI^B$.

Приклад розв’язання задачі: якщо обоє батьків мають гетерозиготні II ($I^Ai^0$) та III ($I^Bi^0$) групи крові, у їхніх дітей можливі всі 4 групи крові із шансом 25% для кожної (генотипи: $I^AI^B$ — IV група, $I^Ai^0$ — II група, $I^Bi^0$ — III група, $i^0i^0$ — I група).

ЗАПИТАННЯ І ЗАВДАННЯ

1. Алель хвилястого волосся (В) неповністю домінує над алелем прямого волосся (b). В обох батьків хвилясте волосся (Вb). Яке волосся може бути у їхніх дітей?

Батьківські генотипи: $Bb \times Bb$.

Кожен з батьків утворює гамети двох типів: $B$ та $b$.

У результаті запліднення можливі такі генотипи та фенотипи дітей:

• $BB$ (25%) — кучеряве волосся (гомозигота за домінантним алелем).
• $Bb$ (50%) — хвилясте волосся (гетерозигота з проміжним виявом ознаки).
• $bb$ (25%) — пряме волосся (гомозигота за рецесивним алелем).

У дітей може бути кучеряве, хвилясте або пряме волосся у співвідношенні 1 : 2 : 1 (25% кучеряве, 50% хвилясте, 25% пряме).

2. Скільки алелей у гена, що визначає групи крові (система АВ0)? Які з них кодомінантні?

Ген, що визначає групи крові людини за системою АВ0, має три алелі: I^A, I^B та i^0. Кодомінантними між собою є алелі I^A та I^B, оскільки у гетерозиготному стані (генотип I^A I^B) вони обидва рівноцінно проявляються у фенотипі та зумовлюють утворення двох типів антигенів на еритроцитах (IV група крові).

3. Скільки існує фенотипів і генотипів груп крові? Запиши в зошиті гетерозиготні і гомозиготні генотипи.

Існує 4 фенотипи груп крові: 0 (I), A (II), B (III) та AB (IV), які визначаються 6 різними генотипами.

Гомозиготні генотипи:

• i^0 i^0 — I група крові;
• I^A I^A — II група крові;
• I^B I^B — III група крові.

Гетерозиготні генотипи:

• I^A i^0 — II група крові;
• I^B i^0 — III група крові;
• I^A I^B — IV група крові.

4. Як можуть розміщуватися у хромосомах дві пари неалельних генів? Зобрази схематично.

Дві пари неалельних генів можуть розміщуватися у хромосомах у різних негомологічних хромосомах або в одній хромосомі (на близькій або більшій відстані один від одного).

5. Поясни, як будують генетичні карти хромосом. Виконай в e-ДОДАТКУ завдання 27.2.

Генетичні карти хромосом будують на основі частоти кросинговеру між генами однієї групи зчеплення. Оскільки частота кросинговеру прямо пропорційна відстані між генами, її вимірюють у сантиморганах (сМ), де 1 сМ відповідає 1 % кросинговеру. Досліджуючи відсоток кросинговеру між різними парами генів, науковці визначають їхній взаємний порядок та відстані між ними, після чого позначають гени у вигляді лінійної схеми на карті хромосоми.

6. Гени А (а) і В (b) розміщені в одній хромосомі на відстані 20 сантиморганів. Які типи гамет і в якому співвідношенні утворює генотип АВ/ab?

Відстань у 20 сантиморганів означає, що частота кросинговеру становить 20 %. Це означає, що 20 % утворених гамет будуть кросоверними, а 80 % — некросоверними.

Некросоверні гамети:

• AB — 40 %
• ab — 40 %

Кросоверні гамети:

• Ab — 10 %
• aB — 10 %

Співвідношення утворених гамет становить 40 % AB : 40 % ab : 10 % Ab : 10 % aB (або 4 : 4 : 1 : 1).

СКЛАДАЄМО БІОЛОГІЧНІ ПАЗЛИ (РЕФЛЕКСІЯ)

1. Назви три факти, які ти дізнався/дізналася після опанування параграфа.

• Групи крові за системою АВ0 визначаються трьома алелями одного гена, з яких алелі I^A та I^B є кодомінантними.
• Гени, розташовані в одній хромосомі, успадковуються зчеплено та утворюють одну групу зчеплення.
• Частота кросинговеру залежить від відстані між генами в хромосомі та вимірюється у сантиморганах.

2. Закінчи одне з речень: Я став/стала більш обізнаним/обізнаною щодо… Мене здивувало… Я побачив/побачила зв’язок…
Я став більш обізнаним щодо того, як успадковуються групи крові у людини і чому дитина може мати групу крові, відмінну від батьківської.

3. З якими перешкодами ти зіткнувся/зіткнулася під час опанування параграфа? Як ти подолав/подолала труднощі?
Спочатку було складно розібратися з розрахунком відсотків кросоверних та некросоверних гамет, але повторне читання висновків та аналіз прикладу аналізуючого схрещування у підручнику допомогли зрозуміти це правило.

4. Де і як ти зможеш використати знання і набутий досвід?
Ці знання допоможуть мені розуміти правила сумісності крові під час переливання, а також пояснювати закономірності успадкування ознак у моїй родині.