5. Множественный аллелизм и наследование групп крови Множественный аллелизм

Множественный аллелизм — наличие более двух аллелей для одного гена в популяции. Это увеличивает разнообразие генотипов и фенотипов.

Биологическая сущность и значение: Множественный аллелизм способствует большей генетической вариабельности, что важно для адаптации популяции к изменяющимся условиям окружающей среды.

Пример множественного аллелизма у человека: система крови abo

Система крови ABO контролируется множественным аллелизмом одного гена с тремя аллелями: IA, IB и i.

• IA: Аллель, кодирующий антиген A.

• IB: Аллель, кодирующий антиген B.

• i: Рецессивный аллель, не кодирующий антигены A и B.

Наследование групп крови по системе ABO:

• Генотипы и фенотипы:

• IAIA или IAi: Группа крови A

• IBIB или IBi: Группа крови B

• IAIB: Группа крови AB (кодоминирование)

• ii: Группа крови O

• Примеры наследования:

• Если один родитель имеет группу крови A (IAi), а другой — группу крови B (IBi), их потомство может иметь группы крови A, B, AB или O с вероятностями 25% каждая.

• Если оба родителя имеют группу крови AB, все потомки будут иметь группы крови A или B.

6. Типы взаимодействия неаллельных генов для качественных признаков Комплементарность

Комплементарность происходит, когда два различных гена взаимодействуют для проявления одного признака. Каждый ген кодирует разные компоненты одного биохимического пути, и наличие доминантных аллелей обоих генов необходимо для фенотипа.

• Пример: У растения растения с двумя генами, каждый из которых необходим для образования полноценного фермента. Если хотя бы один из генов рецессивен, фермент не функционирует, и фенотип отсутствует.

Эпистаз

Эпистаз — взаимодействие между генами, при котором один ген подавляет или изменяет экспрессию другого гена.

• Доминантный эпистаз: Доминантный аллель одного гена подавляет проявление аллеля другого гена.

• Пример у мышей: Ген, определяющий цвет шерсти, может иметь доминантный аллель, который маскирует проявление другого гена, определяющего рисунок.

• Рецессивный эпистаз: Рецессивный аллель одного гена подавляет проявление аллеля другого гена.

• Пример: У человека наличие двух рецессивных аллелей гена, ответственного за производство фермента, может подавлять проявление других признаков.

Примеры:

• Растения: У гороха ген, отвечающий за цвет лепестков, может быть эпистатическим по отношению к гену, отвечающему за форму лепестков.

• Животные: У собак ген, контролирующий цвет носа, может подавлять проявление гена, отвечающего за цвет шерсти.

7. Тип взаимодействия неаллельных генов для количественных и качественных признаков

Полимерия

Полимерия — наследование признаков, контролируемых несколькими генами. Полимерные признаки могут быть количественными (количественные изменения) или качественными.

Кукумулятивная полимерия

Каждый дополнительный доминантный аллель увеличивает интенсивность или величину признака.

• Пример у растений: Высота растения может контролироваться несколькими генами, каждый из которых вносит вклад в общую высоту.

Некукумулятивная полимерия

Взаимодействие генов не приводит к простому суммированию эффектов; возможны перекрёстные влияния генов.

• Пример у человека: Окрас глаз контролируется несколькими генами, взаимодействие которых приводит к разнообразным оттенкам.

Примеры полимерии у различных организмов

• Растения: Количество семян на плоде, размер листьев, высота растений.

• Животные: Масса тела, длина крыльев у насекомых, окрас шерсти у млекопитающих.

• Человек: Рост, вес, сложные признаки, такие как интеллект или предрасположенность к заболеваниям.

8. Плейотропия как свойство гена

Плейотропия

Плейотропия — способность одного гена влиять на несколько фенотипических признаков или биологических процессов. Это свойство подтверждает целостность генотипа, где один ген может участвовать в различных биохимических путях.

Относительная (зависимая) плейотропия

Плейотропные эффекты зависят от других генов или факторов окружающей среды. Проявление одного эффекта может зависеть от наличия или отсутствия других генов.

• Пример у человека: Ген, отвечающий за метаболизм, может влиять на множество физиологических процессов, включая рост и иммунитет.

Прямая (истинная) плейотропия

Плейотропные эффекты одного гена проявляются независимо от других генов и факторов.

• Пример у растений: Ген, контролирующий фотосинтез, влияет на энергообеспечение всей клетки, влияя на различные аспекты роста и развития.

Примеры плейотропии

• Человек: Ген CFTR, отвечающий за муковисцидоз, влияет не только на функцию легких, но и на пищеварительную систему, кожу и другие органы.

• Растения: Ген, отвечающий за цветение, может также влиять на рост стебля и форму листьев.

• Животные: Ген HOX, контролирующий развитие сегментов тела, влияет на формирование конечностей, органов и нервной системы.

9. ДНК как биоинформационный материал

Структура ДНК

Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) представляет собой полимер, состоящий из двух цепей, спирально закрученных в двойную спираль. Каждая цепь состоит из нуклеотидов, включающих:

• Фосфатную группу

• Дезоксирибозу (сахар)

• Азотистое основание (аденин, тимин, гуанин, цитозин)

Азотистые основания соединяются водородными связями: аденин (A) с тимином (T), гуанин (G) с цитозином (C), формируя комплементарные пары.

Функции ДНК

1. Хранение генетической информации: ДНК содержит инструкции для синтеза всех белков организма.

2. Репликация: ДНК способна самостоятельно копироваться, обеспечивая передачу генетической информации при делении клеток.

3. Транскрипция и трансляция: ДНК используется для синтеза РНК, которая затем переводится в белки.

Биоинформационная роль ДНК

ДНК хранит последовательность нуклеотидов, кодирующую информацию о структуре и функции клеток. Эта информация определяет наследственные признаки, биохимические пути и регуляцию генов.

10. Репликация и репарация генетического материала

Репликация ДНК

Репликация — процесс удвоения ДНК перед делением клетки. Основные этапы:

1. Развитие двойной спирали: Разрыв водородных связей между комплементарными основаниями.

2. Синтез новых цепей: Использование каждой из оригинальных цепей как шаблона для синтеза новой комплементарной цепи с участием ДНК-полимераз.

3. Формирование двух идентичных молекул ДНК: Каждая из которых состоит из оригинальной и новой цепи.