Czym jest interakcja genów? Rodzaje interakcji genów. Interakcja nieliniowych genów

Skład ludzkiego genotypu obejmuje ogromną liczbę genów, które niosą informacje o właściwościach i właściwościach naszego ciała. Pomimo tak dużej liczby, oddziałują one jako jeden cały system.

Ze szkolnego kursu biologii znamy prawa Mendla, który studiował wzorce dziedziczenia postaci. W trakcie swoich badań naukowiec odkrył geny dominujące i recesywne. Niektórzy są w stanie stłumić manifestację innych.

W rzeczywistości oddziaływanie genów wykracza daleko poza prawa Mendla, chociaż wszystkie zasady dziedziczenia są przestrzegane. Widać różnicę w charakterze podziału fenotypu, ponieważ rodzaj interakcji może się różnić.

Charakterystyka genu

Gen jest jednostką dziedziczności, ma pewne cechy:

1. Gen jest dyskretny. Określa stopień rozwoju danej cechy, w tym charakterystykę reakcji biochemicznych.
2. Ma on stopniowy efekt. Gromadzenie się w komórkach ciała może prowadzić do wzmocnienia lub osłabienia manifestacji cechy.
3. Wszystkie geny są ściśle określone, to znaczy są odpowiedzialne za syntezę określonego białka.
4. Jeden gen może mieć wiele efektów, wpływając jednocześnie na rozwój kilku znaków.
5. Różne geny mogą uczestniczyć w tworzeniu jednej cechy.
6. Wszystkie geny mogą wchodzić ze sobą w interakcje.
7. Na pojawienie się genu wpływa środowisko zewnętrzne.

Geny mogą działać na dwóch różnych poziomach. Pierwszy to sam system genetyczny, w którym określa się stan genów i ich pracę, stabilność i zmienność. Drugi poziom można już rozważyć podczas pracy w komórkach ciała.

Rodzaje interakcji genów allelicznych

Wszystkie komórki naszego ciała mają diploidalny zestaw chromosomów (jest również nazywany podwójnym). 23 chromosomy komórki jajowej są połączone z taką samą liczbą chromosomów plemników. Oznacza to, że każda cecha jest reprezentowana przez dwa allele i są one nazywane genami allelowymi.

Takie pary alleliczne powstają podczas zapłodnienia. Mogą być zarówno homozygotyczne, to znaczy składające się z identycznych alleli, jak i heterozygotyczne, jeśli włączane są różne allele.

Formy interakcji genów allelowych są wyraźnie przedstawione w tabeli.

Pełna i niekompletna dominacja

Możemy mówić o całkowitej dominacji w przypadku, gdy jeden z genów może zapewnić manifestację cechy, podczas gdy drugi nie jest w stanie tego zrobić. Silny gen dostaje nazwę dominującego, a jego przeciwnik - recesywny.

Dziedziczenie w tym przypadku następuje całkowicie zgodnie z prawami Mendla. Na przykład, kolor nasion grochu: w pierwszej generacji widzimy cały zielony groszek, czyli ten kolor jest dominującą cechą.

Jeśli podczas zapłodnienia gen brązowych oczu i niebieskich oczu zbierze się razem, to oczy dziecka będą brązowe, ponieważ ten allel całkowicie niszczy gen, który jest odpowiedzialny za niebieskie oczy.

Przy niepełnej dominacji manifestacja cechy pośredniej może być widoczna w heterozygotach. Na przykład, gdy przechodzimy przez nocną piękność homozygotyczną dla dominującej cechy z czerwonymi kwiatami z tą samą osobą, tylko z białą koroną, można zobaczyć różowe hybrydy w pierwszym pokoleniu. Dominujący czerwony znak nie całkowicie tłumi manifestację recesywnej bieli, więc ostatecznie okazuje się, że jest to średnia.

Współdomena i naddomena

Ta interakcja genów, w której każda z nich ma swoją własną cechę, nazywana jest kodominacją. Wszystkie geny w jednej parze allelicznej są absolutnie równoważne. Ani nie może tłumić działania drugiego. Właśnie to interakcje genów obserwujemy w dziedziczeniu grup krwi u ludzi.

Gen O zapewnia manifestację pierwszej grupy krwi, gen A - drugi, gen B - trzeci, a jeśli geny A i B łączą się, wtedy nikt nie może stłumić manifestacji drugiego, więc powstaje nowa grupa krwi 4.

Overdominating to kolejny przykład interakcji genów allelicznych. W tym przypadku osoby heterozygotyczne pod względem tej cechy mają jaśniejszą manifestację niż homozygotyczne. Ta interakcja genowa leży u podstaw zjawiska heterozydy (zjawiska hybrydowej mocy).

Podczas krzyżowania dwóch odmian pomidorów uzyskuje się na przykład hybrydę, która dziedziczy cechy obu oryginalnych organizmów, ponieważ znaki stają się heterozygotyczne. W następnym pokoleniu rozszczepi się już na znaki, więc nie można uzyskać tego samego potomstwa.

W świecie zwierząt można zaobserwować bezpłodność takich hybrydowych form. Takie przykłady interakcji genów można znaleźć często. Na przykład podczas krzyżowania osła i klaczy rodzi się muł. Odziedziczył wszystkie najlepsze cechy swoich rodziców, ale sam nie może mieć potomstwa.

U ludzi anemia sierpowata jest dziedziczona w tym typie.

Nierównoległe geny i ich interakcje

Geny znajdujące się w różnych parach chromosomów są nazywane nierównoległymi. Jeśli są razem, mogą mieć wpływ na siebie nawzajem.

Interakcję genów nierównoległych można przeprowadzić na różne sposoby:

1. Komplementarność.
2. Epistasis.
3. Działanie polimerów.
4. Pleiotropowy.

Wszystkie te rodzaje interakcji genów mają swoje własne charakterystyczne cechy.

Komplementarność

W tej interakcji jeden dominujący gen uzupełnia drugi, który jest również dominujący, ale nie jest alleliczny. Łącząc się, przyczyniają się do manifestacji zupełnie nowego znaku.

Można podać przykład zabarwienia w kwiatach. słodki groszek. Obecność pigmentu, co oznacza, że ​​kolor kwiatu jest zapewniony przez połączenie dwóch genów - A i B. Jeśli co najmniej jeden z nich jest nieobecny, brzeg będzie biały.

U ludzi takie interakcje nierównoległych genów obserwuje się podczas tworzenia się narządu słuchu. Normalne słyszenie może być tylko wtedy, gdy oba geny są obecne - D i E - w dominującym stanie. Ponieważ tylko jeden dominujący lub oba w stanie recesywnym, nie ma przesłuchania.

Epistasis

Takie interakcje genów nieliniowych jest całkowicie przeciwne do poprzedniej interakcji. W tym przypadku jeden nierównoległy gen jest w stanie tłumić manifestację innego.

Formy interakcji genów w tym wariancie mogą być różne:

• Dominująca epistaza.
• Recesywny.

W pierwszym rodzaju interakcji jeden dominujący gen tłumi manifestację innej dominującej. Geny recesywne biorą udział w epistazie recesywnej.

Według tego rodzaju interakcji, dziedziczenia koloru owocu w dyni, występuje zabarwienie wełny u koni.

Polimerowy efekt genów

Zjawisko to można zaobserwować, gdy kilka dominujących genów jest odpowiedzialnych za manifestację tej samej cechy. Jeśli istnieje co najmniej jeden dominujący allel, to znak musi się pojawić.

Rodzaje interakcji genów w tym przypadku mogą być różne. Jednym z nich jest skumulowany polimer, gdy stopień przejawiania się cechy zależy od liczby dominujących alleli. Jest to dziedziczenie koloru ziaren pszenicy lub koloru skóry u ludzi.

Każdy wie, że wszyscy ludzie mają inny kolor skóry. W niektórych jest całkowicie lekki, niektórzy mają ciemną skórę i przedstawicieli Negroid wyścig - i całkowicie czarne. Naukowcy są zdania, że ​​kolor skóry zależy od obecności trzech różnych genów. Na przykład, jeśli genotyp zawiera wszystkie trzy w dominującym stanie, wtedy skóra jest najciemniejsza, jak u Murzyna.

Sądząc po barwie naszej skóry, nie ma dominujących alleli w rasie rasy kaukaskiej.

Od dawna stwierdzono, że oddziaływanie nieliniowych genów według rodzaju polimeru wpływa na większość cech ilościowych u ludzi. Należą do nich: wzrost, masa ciała, zdolności intelektualne, odporność organizmu na choroby zakaźne i kilka innych.

Można jedynie zauważyć, że rozwój takich znaków zależy od warunków środowiskowych. Osoba może mieć predyspozycje do nadwagi, ale jeśli stosujesz dietę, możesz uniknąć tego problemu.

Plejotropowy wpływ genów

Naukowcy od dawna byli przekonani, że rodzaje interakcji genów są dość niejednoznaczne i bardzo wszechstronne. Czasami niemożliwe jest przewidzenie przejawu pewnych cech fenotypowych, ponieważ nie wiadomo, w jaki sposób geny wchodzą ze sobą w interakcje.

To stwierdzenie podkreśla tylko fakt, że jeden gen może wpływać na powstawanie kilku postaci, to znaczy mieć efekt plejotropowy.

Od dawna zauważono, że obecności czerwonego barwnika w owocach buraka koniecznie towarzyszy obecność tego samego, ale tylko w liściach.

U ludzi choroba jest znana jako Zespół Marfana. Związane jest to z defektem genu odpowiedzialnego za rozwój tkanki łącznej. Rezultat jest taki, że wszędzie tam, gdzie znajduje się ta tkanka w ciele, można zaobserwować problemy.

Tacy pacjenci mają długie palce "pająka", dyslokacja soczewki oka, diagnoza choroby serca.

Wpływ czynników środowiskowych na działanie genów

Nie można zaprzeczyć wpływowi zewnętrznych czynników środowiskowych na rozwój organizmów. Należą do nich:

• Moc.
• Temperatura
• Światło
• Skład chemiczny gleby.
• Wilgotność itp.

Czynniki środowiskowe mają fundamentalne znaczenie w procesach selekcji, dziedziczności i zmienności.

Kiedy rozważamy formy interakcji genów allelicznych lub nieliniowych, musimy zawsze brać pod uwagę wpływ środowiska. Możesz podać przykład: jeśli rośliny pierwiosnka krzyżują się w temperaturze 15-20 stopni, wszystkie hybrydy pierwszej generacji będą miały różowy kolor. W temperaturze 35 stopni wszystkie rośliny są białe. Tutaj masz wpływ czynnika środowiskowego na manifestację znaków, tu nie ma znaczenia, który gen jest dominujący. U królików okazuje się, że kolor sierści zależy również od współczynnika temperatury.

Naukowcy od dawna pracują nad kwestią kontrolowania przejawów znaków, wywierania różnych wpływów zewnętrznych. Może to stanowić okazję do kontrolowania rozwoju objawów wrodzonych, co jest szczególnie ważne dla ludzi. Dlaczego nie wykorzystać swojej wiedzy, aby zapobiec przejawianiu się pewnych chorób dziedzicznych?

Wszystkie rodzaje interakcji genów allelicznych, a nie tylko one, mogą być tak różnorodne i wielopłaszczyznowe, że nie można ich przypisać do żadnego konkretnego typu. Można jedynie powiedzieć, że wszystkie te interakcje są równie złożone, zarówno u ludzi, jak i przedstawicieli wszystkich gatunków roślin i zwierząt.