2.2: Множинні алелі, неповне домінування та кодомінування

Last updated
Save as PDF

Page ID: 7496

$ \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } $ $ \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} $$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$ $ \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$ $ \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$ $ \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$ $ \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$ $ \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$ $ \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$ $ \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$ $\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$ $ \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$ $ \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$ $ \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$ $ \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$ $ \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$ $ \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$ $ \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

Вступ

Грегор Мендель знав, як тримати речі простими. У роботі Менделя над рослинами гороху кожен ген надходив лише у двох різних версіях, або алелі, і ці алелі мали приємні, чіткі відносини домінування (з домінуючим алелем повністю переважає рецесивний алель для визначення зовнішнього вигляду рослини).

Сьогодні ми знаємо, що не всі алелі поводяться досить прямолінійно, як в експериментах Менделя. Наприклад, в реальному житті:

Пари алелів можуть мати різноманітні відносини домінування (тобто один алель пари може не повністю «ховати» інший в гетерозиготі).
У популяції часто багато різних алелів гена.

У цих випадках генотип організму, або набір алелів, все ще визначає його фенотип, або спостережувані особливості. Однак різноманітні алелі можуть взаємодіяти один з одним по-різному, щоб визначити фенотип.

Як побічна примітка, нам, мабуть, пощастило, що гени гороху Менделя не показали цих складнощів. Якби вони мали, можливо, Мендель не зрозумів би своїх результатів і не зрозумів би основні принципи спадкування - які є ключовими для того, щоб допомогти нам зрозуміти особливі випадки!

Неповне домінування

Результати Менделя були новаторськими частково тому, що вони суперечили (популярній тоді) ідеї про те, що риси батьків постійно змішувалися в їхньому потомстві. Однак у деяких випадках фенотип гетерозиготного організму насправді може бути сумішшю між фенотипами його гомозиготних батьків.

Наприклад, у левиного зів Antirrhinum majus, щось середнє між гомозиготною білоквітковою рослиною ($C^WC^W$) та гомозиготною червоноквітковою рослиною ($C^RC^R$), дасть потомство з рожевими квітками ($C^RC^W$). Цей тип взаємозв'язку між алелями, з фенотипом гетерозиготи, проміжним між двома фенотипами гомозиготи, називається неповним домінуванням.

Діаграма хреста між $C^WC^W$ (білим) та $C^RC^R$ (червоним) рослинами левиного зів. Рослини F1 рожеві та мають генотип $C^RC^W$.

Ми все ще можемо використовувати модель Менделя для прогнозування результатів схрещування для алелів, які показують неповне домінування. Наприклад, самозапліднення рожевої рослини призведе до співвідношення генотипу$1\, C^RC^R : 2\, C^RC^W : 1\, C^WC^W$ та співвідношення фенотипів$1:2:1$ червоний:рожевий: білий. Алелі все ще успадковуються за основними правилами Менделя, навіть коли вони виявляють неповне домінування.

Самозапліднення рожевих рослин $C^RC^W$ дає червоне, рожеве та біле потомство у співвідношенні 1:2:1.

Кодомінантність

Тісно пов'язане з неповним домінуванням є кодомінантність, при якій обидва алелі одночасно виражаються в гетерозиготі.

Ми можемо побачити приклад кодомінантності в МН групах крові людини (менш відомих, ніж групи крові АВО, але все ж важливо!). Група крові МН людини визначається його або її алелями певного гена. $L^M$Алель визначає виробництво маркера М, що відображається на поверхні еритроцитів, тоді$L^N$ як алель визначає виробництво дещо іншого маркера N.

Гомозиготи ($L^ML^M$і$L^NL^N$) мають тільки M або N маркери відповідно на поверхні своїх еритроцитів. Однак гетерозиготи ($L^ML^N$) мають обидва типи маркерів в рівній кількості на поверхні клітини.

Що стосується неповного домінування, ми все ще можемо використовувати правила Менделя для прогнозування спадкування кодомінантних алелів. Наприклад, якби двоє людей з$L^ML^N$ генотипами мали дітей, ми очікували б побачити M, MN та N груп крові та$L^ML^M$$L^ML^N$, і$L^NL^N$ генотипи у своїх дітей у$1:2:1$ співвідношенні (якби у них було достатньо дітей, щоб ми точно визначали співвідношення!)

Множинні алелі

Робота Менделя припускала, що для кожного гена існувало всього два алелі. Сьогодні ми знаємо, що це не завжди, або навіть зазвичай, так! Хоча окремі люди (і всі диплоїдні організми) можуть мати лише два алелі для даного гена, множинні алелі можуть існувати на рівні популяції, і різні особини в популяції можуть мати різні пари цих алелів.

Як приклад розглянемо ген, який визначає забарвлення шерсті у кроликів, який називається$C$ геном. $C$Ген надходить у чотири загальні алелі:$C$,$c^{ch}$,$c^h$, і$c$:

У$CC$ кролика хутро чорного або коричневого кольору.
$c^{ch}c^{ch}$Кролик має забарвлення шиншили (сіруватий хутро).
$c^hc^h$Кролик має гімалайський (color-point) малюнок, з білим тілом і темними вухами, обличчям, лапами і хвостом.
$cc$Кролик - альбінос, з чистою білою шерстю.

Алельний ряд кольорового гена C у кроликів.* A $CC$ кролик має чорне хутро.* A $c^ {ch} $c^ {ch} $ кролик має забарвлення шиншили (сіре хутро) .* Кролик $c^hc^h$ має гімалайський (color-point) малюнок, з білим тілом і темними кінцівками.* A $cc$ кролик - альбінос, з чисто біле пальто. — *Кредит зображення: "Характеристики та риси: Рисунок 5», OpenStax College, біологія (CC BY 3.0).*

Кілька алелів робить для багатьох можливих відносин домінування. При цьому чорний$C$ алель повністю домінує перед усіма іншими; алель шиншили неповністю$c^{ch}$ домінує перед алелями$c$ гімалаїв$c^h$ і альбіноса; а гімалайський$c^h$ алель повністю домінує до аллеля$c$ альбіноса.

Кролівники з'ясували ці відносини шляхом схрещування різних кроликів різних генотипів і спостереження за фенотипами гетерозиготних комплектів (baby baby bunnies).

[Як ці алелі змінюють колір кролика?]

$C$Ген у кроликів кодує фермент, необхідний для створення типу пігменту під назвою меланін у волосках ^1,2.

$C$Алель цього гена кодує повністю функціональний фермент, який робить багато пігменту і призводить до чорного хутра.
$c^{ch}$Алель кодує фермент, який менш ефективний при виготовленні пігменту, в результаті чого світліше, більш сірувате хутро.
$c^h$Алель кодує дефектний фермент, де дефект робить фермент дуже чутливим до температури: він прекрасно працює при низьких температурах, але при більш високих температурах не працює. Кінцівки кролика (лапи, вуха і т.д.) прохолодніші, тому фермент функціонує там і робить пігмент. Основне тіло кролика тепліше, тому фермент не функціонує і не виробляється пігмент.
$c$Алель кодує абсолютно нефункціональний фермент, що призводить до кролика-альбіноса (той, який не виробляє жодного пігменту в волосках).

Примітка любителям кроликів: колір шерсті кролика визначається рядом генів, а не тільки$C$ геном. Описаний тут алельний ряд$C$ передбачає певний генетичний фон для інших генів, один, в якому$CC$ генотип призводить до чорного кролика.

Автори та атрибуція

Template:ContribKhanAcademy

[Атрибуція та посилання]

Зазначення авторства:

Ця стаття є модифікованою похідною від «Характеристики та риси», «Коледж OpenStax, біологія (CC BY 3.0). Завантажити оригінал статті безкоштовно можна за адресою http://cnx.org/contents/185cbf87-c72e-48f5-b51e-f14f21b5eabd@9.85.

Змінена стаття ліцензується за ліцензією CC BY-NC-SA 4.0.

Твори цитуються:

Забарвлення шерсті у гімалайського кролика. (н.д.). У навчанні Ченгаге. Отримано з http://www.cengage.com/biology/discipline_content/animations/himalayan_rabbit_m.html.
Хінкл, Емі. (н.д.). Кроляча шерсть кольору біохімії. У кролячому ранчо Емі. Отримано з http://www.amysrabbitranch.com/Color%26Genetics/Biochemistry-CoatColor.pdf.

Додаткові посилання:

Блумберг, Р.Б. (1997). Документ Менделя англійською мовою. У MendelWeb. Отримано з http://www.mendelweb.org/Mendel.plain.html.

Пальто кольорова фотоматриця. (2013, 29 вересня) .У зеленому сараї ферми. Отримано з http://www.gbfarm.org/rabbit/holland-colors-matrix.shtml.

Генетика кольору: Серія C. (н.д.) У природі стежка. Отримано з http://www.thenaturetrail.com/rabbit-genetics/color-c-series-chinchilla-sable-himalayan-rew/.

Регулятор трансмембранної провідності муковісцидозу. Отримано 22 листопада 2015 року з Вікіпедії: https://en.wikipedia.org/wiki/Cystic_fibrosis_transmembrane_conductance_regulator.

Домінування (генетика). (2015, 3 листопада). Отримано 21 листопада 2015 року з Вікіпедії: https://en.wikipedia.org/wiki/Dominance_%28genetics%29.

Фокс, Річард Р. (1974). Таксономія і генетика. У С.Х. Вайсброт, Р.Е. Флетт, і А.Л. Краус (ред.), Біологія лабораторного кролика (6-22). Нью-Йорк, Нью-Йорк: Академічна преса.

Орфано, Фінн. (2010, 15 грудня). Кодомінантність в генетиці: огляд. У яскравому хабі. Отримано з http://www.brighthub.com/science/genetics/articles/99400.aspx.

Первс, В.К., Садава, Д., Оріанс, Г.Х., і Хеллер, Г.К. (2003). Алелі та їх взаємодії. У житті: Наука біології (7-е изд., с. 197-199). Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates.

Діаграма генотипів кольору кролика. (н.д.). У природі стежка. http://www.thenaturetrail.com/rabbit-genetics/rabbit-color-genotypes-chart/.

Ворон, П.Х., Джонсон, Г.Б., Мейсон, К.А., Лосос, Дж. Б., і Сінгер, С.Р. (2014). Шаблони спадкування. У біології (10-е изд., А.П., с. 221-238). Нью-Йорк, Нью-Йорк: Макграу-Хілл.

Ріс, Дж. Б., Уррі, Л.А., Каїн, М.Л., Вассерман, С.А., Мінорський, П.В., і Джексон, Р.Б. (2011). Мендель і генна ідея. У біології Кемпбелла (10-е видання, стор. 267-291). Сан-Франциско, Каліфорнія: Пірсон.

Тест на піт. (2015, 24 вересня). Отримано 22 листопада 2015 року з Вікіпедії: https://en.wikipedia.org/wiki/Sweat_test.