§ 29. Взаємодія неалельних генів. Множинна дія гена

• До змісту відповідей

БІОЛОГІЧНИЙ ДЕТЕКТИВ

Поміркуй, як таке може трапитися.

Така ситуація можлива через рецесивний епістаз, який називають «бомбейським феноменом». У людей із генотипом hh блокується утворення антигена H, який є необхідною основою для синтезу антигенів A та B на еритроцитах. У результаті гени $I^A$ та $I^B$ фенотипово не проявляються, і аналіз крові показує першу групу 0 (I), хоча генетично людина володіє алелями $I^A$ або $I^B$ та може передавати їх своїм дітям.

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 хромосоми 1 і 2, а також хромосоми 3 і 4.

За геном b зображений 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 є гени A (або a) та b, оскільки вони розташовані в одній хромосомі (1 та 2 відповідно).

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

На схемі не вистачає даних про відстань між зчепленими генами A і b та частоту кросинговеру між ними, щоб точно розрахувати відсоткове співвідношення утворених 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?

Гетерозиготні особини з жовтим пір’ям мають генотип Aabb, а з блакитним пір’ям — aaBb. Під час схрещування $Aabb \times aaBb$ утворюються нащадки з чотирма генотипами у рівних пропорціях (по 25%):

• AaBb (зелені);
• Aabb (жовті);
• aaBb (блакитні);
• aabb (білі).

Частка білих папуг ($aabb$) становить $1/4$ (25%) від загальної кількості. Отже, серед 40 отриманих папуг білих буде теоретично 10 птахів ($40 \times \dfrac{1}{4} = 10$).

РОБОТА З ІНФОРМАЦІЄЮ

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

Прикладом повного домінування є успадкування пурпурового забарвлення квіток гороху над білим, де домінантний алель повністю пригнічує рецесивний. Прикладом неповного домінування є успадкування рожевого забарвлення квіток нічної красуні при схрещуванні червоних і білих форм. Прикладом кодомінування є формування IV групи крові (AB) у людини, коли алелі $I^A$ та $I^B$ виявляють свою дію одночасно.

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

Під час схрещування дигетерозигот $AaBb \times AaBb$ у гарбуза спостерігається комплементарна взаємодія генів, унаслідок якої розщеплення за фенотипом становить 9 дископодібних : 6 сферичних : 1 видовжена (генотипи $9\ A\_B\_$ мають дископодібну форму, $3\ A\_bb$ та $3\ aaB\_$ — сферичну, а $1\ aabb$ — видовжену).

ЗАПИТАННЯ І ЗАВДАННЯ

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

Для моногенного успадкування (тип 1) прикладом є форма насіння гороху (гладеньке або зморшкувате) чи група крові людини за системою AB0. Для полігенного успадкування (тип 2) прикладами є колір шкіри людини, зріст чи забарвлення зернівки пшениці. Для множинної (плейотропної) дії гена (тип 3) прикладами є синдром Марфана, альбінізм у людини або коротконогості 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 (генотип AaBb) розщеплення за фенотипом серед нащадків становитиме 9 : 3 : 3 : 1. Теоретичне співвідношення буде наступним: 9 зелених папуг (генотип A_B_), 3 жовтих (генотип A_bb), 3 блакитних (генотип aaB_) та 1 білий папуга (генотип aabb).

3. Відшукай у параграфі приклади домінантного і рецесивного епістазу.

Прикладом домінантного епістазу є успадкування забарвлення хутра у собак, де домінантний алель I пригнічує утворення будь-якого пігменту і спричиняє світле забарвлення незалежно від алелів гена B. Прикладом рецесивного епістазу є «бомбейський феномен» у людини, за якого рецесивний ген h у гомозиготному стані (hh) пригнічує утворення молекули-попередника антигенів А і В.

4. Чим полімерія відрізняється від інших типів взаємодії генів?

Полімерія відрізняється від інших типів взаємодії генів тим, що одна ознака визначається кількома неалельними генами, які діють однаково (однозначно), а ступінь вираженості цієї ознаки залежить від 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 гомозиготою (200 см) становить 60 см, отже, кожен із 6 домінантних алелів додає до висоти рослини 10 см. У рослини з генотипом А1а1А2а2А3а3 наявні 3 домінантні алелі, тому її очікувана висота дорівнює 170 см (140 см + 30 см). У рослини з генотипом А1А1А2а2а3а3 також наявні 3 домінантні алелі, тому її очікувана висота також становить 170 см.

6. Наведи приклади множинної (плейотропної) дії гена.

Прикладами множинної (плейотропної) дії гена є:

• Альбінізм у людини: рецесивний алель гена TYR блокує утворення пігменту меланіну, що одночасно призводить до білого кольору шкіри, світлого волосся та знебарвленої райдужної оболонки очей.
• Синдром Марфана: мутація в гені, який відповідає за синтез білка сполучної тканини фібриліну, спричиняє порушення у розвитку скелета, серцево-судинної системи, легень та очей.
• Коротконогість у курей: ген коротконогості одночасно спричиняє вкорочення дзьоба, а в гомозиготному стані призводить до загибелі ембріона на ранніх стадіях розвитку.

СКЛАДАЄМО БІОЛОГІЧНІ ПАЗЛИ (РЕФЛЕКСІЯ)

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

• Кілька неалельних генів можуть взаємодіяти між собою і разом впливати на формування однієї ознаки організму.
• За епістазу один ген може повністю пригнічувати та блокувати дію іншого неалельного гена.
• Один ген може впливати на розвиток одразу кількох різних ознак організму, що називають плейотропією.

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 складні ознаки тіла людини, такі як зріст і колір шкіри, формуються під сумарним впливом багатьох генів одночасно.

3. З якими перешкодами ти зіткнувся/зіткнулася під час опанування параграфа? Як ти подолав/подолала труднощі?
Найбільшою перешкодою було розрізнити типи взаємодії неалельних генів, зокрема епістаз та комплементарність. Подолати це завдання допомогли детальний аналіз прикладів з папугами та гарбузами й розбір схематичних малюнків підручника.

4. Де і як ти зможеш використати знання і набутий досвід?
Ці знання допоможуть мені краще розуміти спадкові захворювання та особливості зовнішності людини, а також будуть корисними під час розв’язування задач із генетики та підготовки до біологічних олімпіад і контрольних робіт.