§ 29. Взаємодія неалельних генів. Множинна дія гена

• До змісту відповідей

БІОЛОГІЧНИЙ ДЕТЕКТИВ

Поміркуй, як таке може трапитися.

Така ситуація трапляється через рецесивний епістаз, відомий як «бомбейський феномен». У людей із генотипом hh пригнічується утворення антигена H, який слугує хімічною основою для формування антигенів A та B на еритроцитах. У результаті гени $I^A$ та $I^B$ фенотипово не проявляються, тому стандартний аналіз фіксує першу групу крові 0 (I), хоча генетично людина має відповідні алелі та передає їх нащадкам.

ТРЕНУЙСЯ ДУМАТИ

1. На малюнку 29.1 хромосоми позначено цифрами, а гени — буквами. Які хромосоми гомологічні? За якими генами зображений генотип гомозиготний? Гетерозиготний? Наведи приклади пар алельних і неалельних генів для цього генотипу. Які із зображених генів зчеплені? Які типи гамет може утворювати зображений генотип? Яких даних на схемі не вистачає, щоб точно визначити співвідношення типів гамет?

Гомологічними є пари хромосом 1 і 2, а також 3 і 4.

За геном b генотип є гомозиготним (bb), а за генами A та D — гетерозиготним (Aa та Dd).

Прикладами алельних генів є пари A і a, b і b, D і d. Прикладами неалельних генів є пари A і b, A і D, b і D.

Зчепленими між собою є гени A (або a) та b, оскільки вони лежать в одній хромосомі (1 та 2 відповідно).

Зображений генотип Aa bb Dd формує чотири типи гамет: AbD, Abd, abD, abd.

На схемі бракує даних про відстань між зчепленими генами A і b та частоту кросинговеру між ними, щоб точно розрахувати відсоткове співвідношення цих гамет.

2. У папуг (мал. 29.2) домінантний алель гена А кодує синтез жовтого пігменту пір’я, рецесивний алель а не кодує пігментів. Домінантний алель гена В визначає особливу структуру пір’їн, що призводить до специфічного заломлення світла і формування блакитного забарвлення (за генотипів ааВВ, ааBb). В процесі комплементарної взаємодії домінантних алелів генів А і В пір’я набуває зеленого забарвлення. Папуги з генотипом ааbb — білі. Під час схрещування гетерозиготних особин із жовтим пір’ям з блакитно-перими гетерозиготами отримали 40 папуг. Скільки (теоретично) серед них білих?

Гетерозиготи з жовтим пір’ям мають генотип Aabb, а з блакитним пір’ям — aaBb. Під час схрещування Aabb × aaBb утворюються нащадки з чотирма фенотиповими групами у рівних частках (по 25%):

• AaBb — зелені;
• Aabb — жовті;
• aaBb — блакитні;
• aabb — білі.

Частка білих птахів із генотипом aabb становить 1/4 (25%). Від 40 отриманих папуг білих буде теоретично 10 особин.

РОБОТА З ІНФОРМАЦІЄЮ

Пригадай приклади видів взаємодії алельних генів (див. таблицю).

Прикладом повного домінування є успадкування пурпурового забарвлення квіток гороху над білим. Прикладом неповного домінування є поява рожевих квіток у нічної красуні в разі схрещування червоних та білих рослин. Прикладом кодомінування є IV група крові (AB) людини, коли алелі $I^A$ та $I^B$ виявляють свій вплив одночасно.

Визнач, яке співвідношення гарбузів за фенотипом отримують під час схрещування дигетерозигот (виконай в e-ДОДАТКУ завдання 29.1).

Під час схрещування дигетерозигот AaBb × AaBb утворюється розщеплення за фенотипом 9 : 6 : 1. Дев’ять частин нащадків мають дископодібну форму плоду завдяки комплементарній взаємодії двох домінантних алелів (A_B_), шість частин — сферичну форму за наявності лише одного домінантного гена (A_bb та aaB_), а одна частина — видовжену рецесивну форму (aabb).

ЗАПИТАННЯ І ЗАВДАННЯ

1. Наведи приклади ознак, що відповідають кожному з типів успадкування, зображених на малюнку 29.5.

Для моногенного успадкування (схема 1) прикладом є форма насіння гороху (гладенька або зморшкувата). Для полігенного успадкування (схема 2) характерні зріст і колір шкіри людини, а також колір зерен пшениці. Для множинної (плейотропної) дії гена (схема 3) прикладами є синдром Марфана, альбінізм у ссавців або короткопалість і дефекти дзьоба у курей.

2. Чотири варіанти забарвлення у папуг визначаються двома парами генів. Яким буде співвідношення нащадків за фенотипом під час схрещування дигетерозигот? Скористайся інформацією на с. 128 (рубрика «Тренуйся думати», завдання 2).

Під час схрещування дигетерозиготних папуг із генотипом AaBb спостерігається класичне розщеплення 9 : 3 : 3 : 1. У нащадків буде 9 зелених папуг (A_B_), 3 жовтих (A_bb), 3 блакитних (aaB_) та 1 білий папуга (aabb).

3. Відшукай у параграфі приклади домінантного і рецесивного епістазу.

Прикладом домінантного епістазу є забарвлення шерсті у собак, де домінантний алель I блокує синтез будь-якого пігменту і спричиняє світле забарвлення. Прикладом рецесивного епістазу є «бомбейський феномен» у людини, де рецесивний алель h у стані гомозиготи hh пригнічує утворення попередника антигенів і не дає проявитися генам груп крові.

4. Чим полімерія відрізняється від інших типів взаємодії генів?

За полімерії кілька різних неалельних генів діють на одну й ту саму ознаку однаково і в одному напрямку. Ступінь прояву ознаки прямо пропорційно залежить від сумарної кількості домінантних алелів у генотипі.

5. Висота рослин певного виду визначається трьома парами генів. Рослини з генотипом А1А1А2А2А3А3 мають середню висоту 200 см, а рослини з генотипом а1а1а2а2а3а3 — 140 см. Яку висоту можна очікувати у рослин з генотипом А1а1А2а2А3а3? А з генотипом А1А1А2а2а3а3?

Різниця у висоті між рецесивною гомозиготою (140 см) та домінантною (200 см) становить 60 см. Оскільки в генотипі є 6 домінантних алелів, кожен із них додає до базової висоти по 10 см. Рослини з генотипом А1а1А2а2А3а3 мають три домінантні алелі, тому їхня висота становить 170 см (140 + 30). Рослини з генотипом А1А1А2а2а3а3 також несуть три домінантні алелі, тому їхня висота теж дорівнює 170 см.

6. Наведи приклади множинної (плейотропної) дії гена.

Прикладами множинної дії гена є:

• Альбінізм: мутація в гені TYR порушує синтез ферменту для вироблення меланіну, тому одночасно знебарвлюються волосся, шкіра та райдужка очей.
• Синдром Марфана: мутація гена білка фібриліну вражає сполучну тканину й спричиняє вади серця, судин, кришталика ока та зміни в кістках скелета.
• Мутація коротконогості у курей: той самий алель укорочує кінцівки, зменшує дзьоб, а в гомозиготному стані призводить до загибелі зародка.

СКЛАДАЄМО БІОЛОГІЧНІ ПАЗЛИ (РЕФЛЕКСІЯ)

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

• Неалельні гени можуть взаємодіяти між собою у формі комплементарності, епістазу та полімерії.
• За рецесивного епістазу («бомбейського феномену») людина з генами груп крові $I^A$ чи $I^B$ зовні виявляє першу групу крові.
• Один ген здатний впливати на формування відразу кількох різних анатомічних ознак (плейотропія).

2. Закінчи одне з речень: Я став/стала більш обізнаним/обізнаною щодо… Мене здивувало… Я побачил/побачила зв’язок…
Я став більш обізнаним щодо того, як сумарна дія кількох пар неалельних генів визначає кількісні ознаки людини, зокрема зріст та відтінок шкіри.

3. З якими перешкодами ти зіткнувся/зіткнулася під час опанування параграфа? Як ти подолав/подолала труднощі?
Найбільше зусиль потребував розрахунок фенотипів при взаємодії неалельних генів. Подолати це допомогло складання решітки Пеннета для схрещування дигетерозиготних папуг і гарбузів.

4. Де і як ти зможеш використати знання і набутий досвід?
Ці знання допоможуть мені правильно розв’язувати задачі з генетики на контрольних роботах та розуміти складні механізми спадковості в природі й медицині.