§ 27. Взаємодія алельних генів. Явище зчепленого успадкування

• До змісту відповідей

БІОЛОГІЧНИЙ ДЕТЕКТИВ

Запропонуй кілька причин, які пояснюють такі порушення.

Порушення менделівського розщеплення виникають тоді, коли гени розташовані в одній хромосомі й успадковуються зчеплено, через що не діє закон незалежного комбінування ознак. Також причиною є інші форми взаємодії алельних генів — неповне домінування або кодомінування, коли гетерозиготи мають власний окремий фенотип замість звичного домінантного. Крім того, на ознаки впливають множинний алелізм, взаємодія кількох неалельних генів або їхнє розміщення в статевих хромосомах.

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?

Ряд домінування алелів за малюнком 27.1: $Wt > Wc > Wb > Wl$.

Батьківські генотипи: $WtWl \times WcWb$.
Гамети першого птаха: $Wt$, $Wl$.
Гамети другого птаха: $Wc$, $Wb$.

При заплідненні утворюються чотири комбінації нащадків у рівних частках (по 25%):

• $WtWc$ (25%) — щільний Т-візерунок крил ($Wt$ пригнічує $Wc$);
• $WtWb$ (25%) — щільний Т-візерунок крил ($Wt$ пригнічує $Wb$);
• $WcWl$ (25%) — нещільний Т-візерунок, картаті ($Wc$ пригнічує $Wl$);
• $WbWl$ (25%) — крила з двома смужками ($Wb$ пригнічує $Wl$).

У результаті за фенотипом утвориться 50% птахів зі щільним Т-візерунком, 25% картатих та 25% із двома смужками на крилах.

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?

Якщо зчеплення між генами $A$ та $B$ є абсолютним (без кросинговеру), хромосома з алелями $AB$ не обмінюється ділянками з хромосомою $ab$. За незалежного розходження алелів гена D організм утворює 4 типи гамет у рівних частках (по 25%, співвідношення 1 : 1 : 1 : 1):

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

Якщо відстань між генами $A$ та $B$ становить 10 сантиморганів, між ними відбувається кросинговер із частотою 10%. Загальна частка кросоверних хромосом ($Ab$ і $aB$) становитиме 10% (по 5% кожна), а некросоверних ($AB$ і $ab$) — 90% (по 45% кожна).

У цьому разі утвориться 8 типів гамет:

• Некросоверні (по 22,5% кожна): $AB\ D$ (22,5%), $AB\ d$ (22,5%), $ab\ D$ (22,5%), $ab\ d$ (22,5%);
• Кросоверні (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 системи AB0 визначаються трьома алелями: $I^A$, $I^B$ та $i^0$. Алелі $I^A$ та $I^B$ кодомінантні один до одного та повністю домінують над рецесивним алелем $i^0$.

Генотипи за групами крові:

• 0 (I) група: тільки гомозигота $i^0i^0$;
• A (II) група: гомозигота $I^AI^A$ або гетерозигота $I^Ai^0$;
• B (III) група: гомозигота $I^BI^B$ або гетерозигота $I^Bi^0$;
• AB (IV) група: гетерозигота з кодомінуванням $I^AI^B$.

Приклад типової задачі: якщо обоє батьків гетерозиготні за II ($I^Ai^0$) та III ($I^Bi^0$) групами, їхні гамети комбінуються як $I^A$, $i^0$ та $I^B$, $i^0$. У їхніх дітей можливі генотипи $I^AI^B$ (IV група), $I^Ai^0$ (II група), $I^Bi^0$ (III група) та $i^0i^0$ (I група) з однаковою ймовірністю 25% для кожної групи.

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?

Батьки мають генотипи $Bb \times Bb$ і кожен утворює гамети $B$ та $b$. Серед дітей виникають генотипи $BB$, $Bb$ та $bb$ у співвідношенні 1 : 2 : 1. Оскільки гетерозиготи мають проміжний прояв ознаки, 25% дітей матимуть кучеряве волосся ($BB$), 50% — хвилясте ($Bb$) і 25% — пряме волосся ($bb$).

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

Ген має три алелі: $I^A$, $I^B$ та $i^0$. Кодомінантними є алелі $I^A$ та $I^B$, оскільки при їхній спільній присутності в генотипі ($I^AI^B$) обидва повністю синтезують власні білкові антигени А і В на поверхні еритроцитів.

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

Існує 4 фенотипи (групи 0, A, B, AB) та 6 генотипів.

Гомозиготні генотипи:

• $i^0i^0$ — I група;
• $I^AI^A$ — II група;
• $I^BI^B$ — III група.

Гетерозиготні генотипи:

• $I^Ai^0$ — II група;
• $I^Bi^0$ — III група;
• $I^AI^B$ — IV група.

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

Дві пари неалельних генів можуть розміщуватися в негомологічних хромосомах або перебувати в одній гомологічній парі.

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

Генетичні карти будують на основі частоти кросинговеру між генами, які утворюють одну групу зчеплення. Що більша відстань між генами у хромосомі, то частіше між ними відбувається кросинговер. Одиницею виміру відстані є сантиморган (сМ), де 1 сМ дорівнює 1% кросоверних нащадків. Знаючи відсотки кросинговеру між парами генів, їх послідовно наносять на лінійну схему хромосоми у відповідному порядку та масштабі.

Частота кросинговеру між генами А і В – 10 %, а між генами В і С – 15 %. Відомо, що гени А, В і С розміщені послідовно в одній парі хромосом. Уклади карту хромосоми з позначеннями цих трьох генів.

Відстань 10 % кросинговеру дорівнює 10 сантиморганідам (сМ), а 15 % — 15 сантиморганідам (сМ). Оскільки гени розташовані послідовно в порядку A — B — C, сумарна відстань між крайніми генами А і С становить 25 сМ ($10 + 15 = 25$ сМ).

Відповідь: А ───── 10 сМ ───── В ───────── 15 сМ ───────── С

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 20 сантиморганів означає, що загальний відсоток кросинговеру становить 20%. На дві кросоверні гамети ($Ab$ та $aB$) припадає по 10%, а решта 80% порівну ділиться між некросоверними батьківськими гаметами ($AB$ та $ab$). Генотип утворює гамети: 40% $AB$, 40% $ab$, 10% $Ab$ і 10% $aB$ (співвідношення 4 : 4 : 1 : 1).

СКЛАДАЄМО БІОЛОГІЧНІ ПАЗЛИ (РЕФЛЕКСІЯ)

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

• Групи крові людини системи AB0 контролюються трьома алелями одного гена через множинний алелізм і кодомінування.
• Гени однієї хромосоми утворюють групу зчеплення та успадковуються разом, але зчеплення порушується під час кросинговеру.
• Відстань між генами на хромосомних картах вимірюють у сантиморганах, де один сантиморган дорівнює одному відсотку кросинговеру.

2. Закінчи одне з речень: Я став/стала більш обізнаним/обізнаною щодо… Мене здивувало… Я побачив/побачила зв’язок…
Я став більш обізнаним щодо генетичного механізму успадкування груп крові та зрозумів, чому дитина за генотипом може мати відмінну від батьків групу крові.

3. З якими перешкодами ти зіткнувся/зіткнулася під час опанування параграфа? Як ти подолав/подолала труднощі?
Спочатку виникли труднощі з визначенням співвідношення кросоверних і некросоверних гамет, але детальний розгляд дослідів Томаса Моргана з аналізуючого схрещування допоміг усе з’ясувати.

4. Де і як ти зможеш використати знання і набутий досвід?
Отримані знання допоможуть мені краще розуміти питання сумісності крові під час медичних процедур і грамотно розв’язувати задачі з генетики.