Лабораторная работа

Лабораторная работа

ТЕМА: Популяция и ее генетическая характеристика

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: ознакомить учащихся с типами популяций, перекрестноразмножающихся организмов, изучить закон Харди-Вайнберга.

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ:

На всех уровнях организации живой материи (молекулярном, хромосомном, клеточном, организменном) действуют одинаковые, механизмы и законы наследственности и есть факторы, нарушающие эти закономерности и приводящие к изменениям признаков и свойств организмов. Но все виды на Земле существуют в форме не разрозненных особей, а их совокупностей. Группа, или совокупность особей, относящихся к одному виду, заселяющих определенное пространство и имеющих сходные

Первые исследования структуры популяций были проведены еще в 1903 г. В.Иоганнсеном.

Будучи целостной живой системой, популяция обладает такими свойствами, как наследственность и изменчивость. Наследственность популяции проявляется определенными закономерностями распределения в ней фенотипов, генотипов и аллелей. Генетический состав популяции относительно постоянен и может изменяться под действием факторов среды. Популяции свойственны два типа изменчивости: групповая (различия между популяциями) и индивидуальная (различия между особями одной популяции). И групповая и индивидуальная изменчивости могут носить экологический, модификационный, характер. Модификационная изменчивость в ряде случаев оказывается приспособительной, но преимущественно для отдельных особей. В основе приспособления к экологическим условиям популяции в целом лежит генотипическая изменчивость (мутации, комбинации).

Генетическая информация популяции, т. е. совокупность генов всех

временным носителем части ее генофонда. Она может привнести один или несколько новых генов вследствие мутации, но в целом этот вклад невелик.

Исходя из характера и способа размножения особей, различают три группы популяций: апомиктически размножающихся организмов, самоопылителей и перекрестно-размножающихся организмов.

К популяциям перекрестноразмножающихся организмов относятся популяции большинства видов животных и растений, размножающихся половым путем посредством свободного скрещивания особей друг с другом. Предполагается, что в такой популяции все особи обладают одинаковой вероятностью к случайному свободному скрещиванию, которое

называется панмиксией. Особенности и закономерности наследственности и изменчивости в популяции перекрестноразмножающихся организмов обычно исследуются на примере панмиктической популяции, где случайное свободное скрещивание особей протекает при отсутствии отбора.

При перекрестном размножении в популяции идет постоянная, непрерывная гибридизация, результатом которой является максимальная гетерозиготность ее по многим генам.

В 1904 г. К. Пирсон установил закон стабилизирующего скрещивания, который в 1908г. подтвердили математик Г. Харди и врач В. Вайнберг, предложив независимо друг от друга формулу (формула ХардиВайнберга), отражающую характер распределения аллелей, генотипов и фенотипов в популяции. Обозначив частоту гена А буквой р, а гена а - q.

Закон Харди-Вайнберга формулируется следующим образом: в идеальной популяции соотношение частот аллелей генов и генотипов из поколения в поколение является величиной постоянной и соответствует уравнению:

p2 +2pq + q2 = 1

где p2 — доля гомозигот по одному из аллелей; p — частота этого аллеля; q2 — доля гомозигот по альтернативному аллелю; q — частота соответствующего аллеля; 2pq — доля гетерозигот.

Положения закона Харди-Вайнберга применимы и к множественным аллелям. Так, если аутосомный ген представлен тремя аллелями (А, а1 и а2), то формулы закона приобретают следующий вид:

рА + qа1 + ra2 = 1;

р2АА+ q2а1а1 + r2а2а2 + 2рqАа1 + 2рrАа2 + 2qrа1а2 = 1.

ХОД РАБОТЫ:

Задание 1. Решите следующие задачи:

Задача 1. В популяции человека количество индивидуумов с карим цветом глаз составляет 51%, а с голубым – 49%. Определите процент доминантных гомозигот в данной популяции.

Задача 2. У клевера лугового поздняя спелость доминирует над скороспелостью и наследуется моногено. При апробации установлено, что 4% растений относятся к раннеспелому типу клевера, какую часть от позднеспелых растений составляют гетерозиготы?

Задача 3. При обследовании популяции каракульских овец было выявлено 729 длинноухих особей (АА), 111 короткоухих (Аа) и 4 безухих (аа). Вычислите наблюдаемые частоты фенотипов, частоты аллелей, ожидаемые частоты генотипов по формуле Харди-Вайнберга.

Задача 4. В выборке, состоящей из 84 000 растений ржи, 210 растений оказались альбиносами, т.к. у них рецессивные гены находятся в

гомозиготном состоянии. Определите частоты аллелей А и а, а также частоту гетерозиготных растений

Задача 5.У кроликов окраска волосяного покрова “шиншилла” (ген Cch) доминирует над альбинизмом (ген Ca). Гетерозиготы CchCa имеют светло-серую окраску. На кролиководческой ферме среди молодняка кроликов шиншилл появились альбиносы. Из 5400 крольчат 17 оказались альбиносами. Пользуясь формулой Харди-Вайнберга, определите, сколько было получено гомозиготных крольчат с окраской шиншилла.

Задача 6.Одна из форм глюкозурии наследуется как аутосомнорецессивный признак и встречается с частотой 7:1000000. Определить частоту встречаемости гетерозигот в популяции.

Задача 7.Альбинизм общий (молочно-белая окраска кожи, отсутствие меланина в коже, волосяных луковицах и эпителии сетчатки) наследуется как рецессивный аутосомный признак. Заболевание встречается с частотой 1 : 20 000 (К. Штерн, 1965). Определите процент гетерозиготных носителей гена.

Задача 8. Популяция европейцев по системе групп крови резус содержит 85% резус положительных индивидуумов. Определите насыщенность популяции рецессивным аллелем.

Задача 9. Врожденный вывих бедра наследуется доминантно. Средняя пенетрантность составляет 25%. Заболевание встречаются с частотой 6:10000. Определите число гомозиготных особей в популяции по рецессивному признаку.

Задача 10. Подагра встречается у 2% людей и обусловлена аутосомным доминантным геном. У женщин ген подагры не проявляется, у мужчин пенетрантность его равна 20% (В.П. Эфроимсон, 1968). Определите генетическую структуру популяции по анализируемому признаку, исходя из этих данных.

Задача 11. Устойчивость к ВИЧ-инфекции связана с наличием в генотипе некоторых рецессивных генов, например, ССR и SRF. Частота рецессивного аллеля ССR-5 в русской популяции составляет 0,25%, а аллеля SRF – 0,05%. В казахской популяции частота этих аллелей соответственно – 0,12% и 0,1%. Рассчитайте частоты организмов, имеющих повышенную устойчивость к ВИЧ-инфекции, в каждой из популяций.

Контрольные вопросы:

1.Что такое популяция и какая наука занимается ее изучением?

2.Какие группы популяций Вам известны?

3.Что такое панмиксия?

4.Сформулируйте закон Харди-Вайнберга.