Взаимодействие генов, Биология

Взаимодействие генов

Ген является структурной единицей наследственной информации. Материально ген представлен участком молекулы ДНК (в редких случаях – РНК). Гены контролируют элементарные признаки в процессе индивидуального развития организма. Первые исследования природы гена, проводившиеся в начале XX в.

, в основном были направлены на выяснение роли гена в передаче наследственных признаков. Не менее важной задачей стала расшифровка закономерностей действия генов.

Ее решение имеет не только теоретическое, но и практическое значение, поскольку позволит предотвратить возможные вредные последствия этого действия.

Исследования генетиков установили дискретный характер генов, что подтверждается их независимым друг от друга наследованием: каждый из генов определяет развитие какого–то признака, независимого от других.

Однако между различными генами существуют разные типы взаимодействия, обусловленные сложными отношениями как между аллельными, так и между неаллельными генами.

Объединяясь в генотипе, они все вместе выступают как система взаимодействующих между собой генов особи.

Среди взаимодействий генов следует назвать прежде всего отношения доминантности и рецессивности, когда рецессивная аллель гена под влиянием доминантной аллели не проявляется в фенотипе.

Кроме того, имеются факты, показывающие, что гены влияют на проявление действий других, неаллельных генов. Описаны также случаи, когда развитие того или иного признака организма находится под контролем не одного, а многих генов.

Например, у человека не менее четырех генов определяют различие в цвете кожи представителей негроидной и европеоидной рас.

Взаимодействие   аллельных генов	Полное доминирование – одна аллель гена (рецессивная) под влиянием доминантной аллели не проявляется в фенотипе
Неполное доминирование наблюдается промежуточный характер наследования признаков у гетерозиготной особи с большим или меньшим отклонением в сторону доминантного или рецессивного состояния
Кодоминирование – совместное участие обоих аллелей в определении признака у гетерозиготной особи
Взаимодействие   неаллельных генов	Комплементарное взаимодействие – доминантные или рецессивные аллели обусловливают развитие нового, отличного от родительских вариантов, признака
Множественное действие генов – действие одного гена влияет на развитие нескольких признаков
Полимерия – степень развития одного и того же признака обусловлена влиянием целого ряда генов
Эпистаз – аллели одного гена подавляют проявление аллелей других генов

Комплемертансть. У душистого горошка есть ген А, обусловливающий синтез бесцветного предшественника пигмента, вызывающего окраску цветка. Ген В определяет синтез фермента, под действием которого образуется пигмент. Поэтому, например, цветки душистого горошка с генотипом ааВB и АAbb имеют белый цвет: в первом случае вырабатывается фермент, но не вырабатывается вещество, на которое он действует; во втором — есть предшественник пигмента, но нет фермента, переводящего его в пурпурный пигмент.

При скрещивании двух таких растений с белыми цветками в первом поколении все растения имеют пурпурный венчик, а во втором поколении наблюдается расщепление 9 (пурпурные цветки) : 7 (белые цветки).

При скрещивании петуха с розовидным гребнем с курицей, имеющей гороховидный гребень, в F1 следует ожидать доминирования одного из признаков, а в F2 — расщепления 3:1. 

В действительности результаты скрещивания оказываются резко отличными от ожидаемых. В F1 все птицы имеют гребни, не похожие ни на одного из родителей, — эти гребни называются ореховидными.

В F2, полученном от скрещивания петухов и кур с ореховидными гребнями, обнаруживаются четыре фенотипических класса: два с проявлением родительских признаков (розовидный и гороховидный гребни) — по 3 части от всего потомства, 9 частей с ореховидным гребнем и 1 часть с новым типом гребня (простым, или листовидным). 

Наблюдаемое расщепление по фенотипу 9:3:3:1 ясно указывает, что имеет место дигибридное скрещивание.

Для объяснения необычного характера наследования формы гребня была предложена гипотеза, согласно которой неаллельные гены R и Р, определяющие развитие гребня определенной формы, взаимодействуют друг с другом, причем результаты взаимодействия зависят от того, в какой форме находится каждый из генов — в доминантной или в рецессивной.

R — розовидный гребень, r — отсутствие розовидного гребня, P — гороховидный гребень, p — отсутствие гороховидного гребня.

Если в обеих парах генов присутствуют доминантные аллели R_P_, то возникает новая форма гребня — ореховидный гребень, при генотипе rrpp у кур развивается листовидный гребень.

Комплементарным называется взаимодействие, при котором действие генов из одной пары дополняется действием генов из другой пары таким образом, что в результате появляется новый признак.

Отличительная особенность комплементарного взаимодействия от закона независимого наследования признаков заключается в количестве учтённых признаков: в третьем законе рассматривается комбинирование двух признаков, а в комплементарном взаимодействии четыре вариации одного признака.

Рецессивный эпистаз. Скрещивание лука с красными и белыми луковицами даёт в F1 растения только с красными луковицами, а в F2 — расщепление: 9/16 — с красными, 3/16 — с жёлтыми и 4/16 — с белыми луковицами. 

Обозначим ген, определяющий красный цвет луковиц, через Y; ген, определяющий жёлтый цвет, — через y. Рецессивный ген с (от англ. colorless — бесцветный) в гомозиготном состоянии определяет образование белых луковиц, а доминантный С — окрашенных. 

Взаимодействие генов, при котором один ген подавляет действие другого, называется эпистазом (от греч. эпи — над и стазис — стоять).

Если эпистатический ген проявляется в рецессивной форме, то такое взаимодействие называют рецессивным эпистазом. Расщепление по фенотипу при такой форме взаимодействия генов 9:3:4.

Доминантный эпистаз. В некоторых случаях наличие одного доминантного гена подавляет проявление другого неаллельного гена. Например, ген Y обуславливает жёлтый цвет плодов тыквы, а его рецессивная аллель y — зелёный цвет плодов.

При наличии в генотипе доминантной аллели особого гена W действие гена Y (или y) не проявляется и плоды имеют серовато-белую окраску. При генотипе wwY_ плоды тыквы имеют жёлтый цвет.

Наконец, если оба гена представлены рецессивными аллелями (wwyy), плоды тыквы имеют зелёный цвет.

При скрещивании тыкв с белыми (WWYY) и зелёными (wwyy) плодами все гибриды первого поколения будут иметь белые плоды (WwYy), а во втором поколении наблюдается расщепление по фенотипу 12 (белая кожура): 2 (жёлтая кожура): 1 (зелёная кожура). 

Если эпистатический ген проявляется в доминантной форме, то такое взаимодействие называют доминантным эпистазом.

Полимерия. У пшеницы красный цвет зёрен определяется двумя генами: А1 и А2. Неаллельные гены обозначаются одной буквой алфавита потому, что определяют развитие одного признака. При генотипе А1А1А2А2 окраска зёрен наиболее интенсивная. При генотипе а1а1а2а2 зёрна имеют белый цвет. В зависимости от числа доминантных генов в генотипе можно получить все переходы между интенсивно красной и белой окраской.

Такая обусловленность определённого признака несколькими парами неаллельных генов, обладающих одинаковым действием, носит название полимерии (от греч. поли — много и мерос — часть).

При кумулятивной (от лат. кумуло — собираю, накапливаю), или накопительной, полимерии, как в случае с окраской зёрен пшеницы, степень проявления признака зависит от суммирующего проявления генов.

У человека интенсивность окраски кожи определяется несколькими парами генов. Учёные предполагают, что цвет кожи зависит от трёх пар генов. Самая тёмная кожа (у представителей негроидной расы) будет определяться генотипом А1А1А2А2А3А3; у мулатов будут присутствовать несколько рецессивных аллелей, а у коренного населения Европы генотип не будет иметь доминантных генов — а1а1а2а2а3а3. 

• В зависимости от числа доминантных генов в генотипе может формироваться более светлый или более тёмный цвет кожи.

Взаимодействие генов

Средняя оценка: 4.7

Всего получено оценок: 356.

Средняя оценка: 4.7

Всего получено оценок: 356.

Проявление признаков организма зависит не только от унаследованных генов, но и от того, как гены взаимодействуют между собой. Генотип содержит информацию об определённых признаках, но они могут не проявляться в фенотипе, а также проявляться различным образом, в зависимости от того, как взаимодействуют гены.

Каждая хромосома имеет гомологичную хромосому, полученную от другого родителя. В этих хромосомах симметрично расположены аллельные гены, определяющие альтернативные признаки.

Рис. 1. Гомологичные хромосомы.

Как в фенотипе проявится тот или иной унаследованный признак – зависит от типа взаимодействия генов.

Доминирование бывает полным и неполным.

В случае полного доминирования проявляется признак аллельного гена, называемого доминантным (А). Альтернативный признак называется рецессивным (а) и проявляется только при отсутствии доминантного.

При неполном доминировании появляется новый, промежуточный признак. Например, у некоторых растений красный цвет (А) лепестков доминирует над белым (а).

• Если при полном доминировании лепестки либо красные (АА и Аа), либо белые (аа), то при неполном гетерозигота Аа будет иметь розовые лепестки.
• При наследовании 4 группы крови работает принцип кодоминирования – когда аллельные гены Iᵇ и Iᵃ действуют совместно и ни один не является доминантным или рецессивным.
• Если у гетерозигот признак проявляется сильней, чем у любой гомозиготы, то такой тип генного взаимодействия называют сверхдоминированием.
• АА ˂ Аа ˃ аа
• К примеру, у дрозофилы есть гены, определяющие продолжительность жизни. Признак проявляется таким образом:

• аа – нежизнеспособные особи;
• АА – особи с нормальной продолжительностью жизни;
• Аа – повышенная продолжительность жизни.

В некоторых популяциях признаки кодируются не парой аллельных генов, а несколькими аллелями, возникшими в результате мутаций. Таких аллелей может быть несколько десятков.

При этом возможны разные типы взаимодействия генов. Гены могут находиться в отношениях полного и неполного доминирования.

С ˃ сᵃ ˃ сᵇ ˃ с

Ген С доминирует над любым геном, ген сᵃ доминирует над всеми, кроме С и т. д. Ген с проявляется только в гомозиготном состоянии (сс).

Рис. 2. Множественный аллелизм у кроликов.

Неаллельные гены также влияют друг на друга.

Примерами таких воздействий является:

• плейотропия;
• эпистаз;
• полимерия;
• комплементарность.

Плейотропное действие заключается во влиянии одного гена на несколько признаков. Например, у душистого горошка один и тот же ген определяет:

• пурпурную окраску лепестков;
• пигментацию прилистников;
• тёмную окраску плодов.

Плейотропный эффект широко распространён в природе.

Эпистатическое взаимодействие – это подавление генов одной аллельной пары генами другой аллельной пары.
Оно бывает:

• доминантное (А ˃ В);
• рецессивное (аа ˃ В).

При полимерном наследовании несколько неаллельных генов контролируют один признак, причём степень его выраженности может зависеть от числа доминантных генов (кумулятивный эффект), либо не зависеть.

Комплементарное взаимодействие называют также дополнительным, т. к. при нём неаллельные гены совместно определяют признак. Это может происходить даже если один из них или оба по отдельности не кодируют такой признак.

При неаллельном взаимодействии работают те же принципы доминирования и кодоминирования. Так, комплементарное взаимодействие по сути является кодоминированием, а эпистаз – неаллельным доминированием.

Рис. 3. Неаллельное взаимодействие генов.

Мы рассказали кратко о взаимодействии генов. На проявление признака влияют и аллельные, и неаллельные гены. Разнообразие типов влияния генов друг на друга определяет многообразие возможных наследуемых признаков.

Чтобы попасть сюда – пройдите тест.

Средняя оценка: 4.7

Всего получено оценок: 356.

А какая ваша оценка?

Гость завершил

Тест на тему “Речной рак”с результатом 3/10

Гость завершил

Тест «Портрет»с результатом 13/14

Гость завершил

Тест «Отцы и дети»с результатом 11/15

Гость завершил

Тест «Мцыри»с результатом 12/18

Гость завершил

Тест «Отцы и дети»с результатом 14/15

Гость завершил

Тест на тему “Двоевластие”с результатом 5/5

Гость завершил

Тест «Швабрин»с результатом 3/5

Гость завершил

Тест «Метель»с результатом 11/13

Гость завершил

Тест «Биография Байрона»с результатом 6/10

Не подошло? Напиши в х, чего не хватает!

Лекция № 20. Взаимодействие генов

Многочисленные опыты подтвердили правильность установленных Менделем закономерностей. Вместе с тем, появились факты, показывающие, что полученные Менделем числовые соотношения при расщеплении гибридного поколения соблюдались не всегда.

Это указывало на то, что взаимоотношения между генами и признаками носят более сложный характер.

Выяснилось: один и тот же ген может оказывать влияние на развитие нескольких признаков; один и тот же признак может развиваться под влиянием многих генов.

Следует отметить, что взаимодействие генов имеет биохимическую природу, то есть взаимодействуют друг с другом не гены, а их продукты. Продуктом эукариотического гена может быть или полипептид, или тРНК, или рРНК.

Виды взаимодействия аллельных генов

Различают полное доминирование, неполное доминирование, кодоминирование, аллельное исключение.

Аллельными генами называются гены, расположенные в идентичных локусах гомологичных хромосом. Ген может иметь одну, две и более молекулярных форм.

Появление второй и последующих молекулярных форм является следствием мутации гена. Если ген имеет три и более молекулярных форм, говорят о множественном аллелизме.

Из всего множества молекулярных форм у одного организма могут присутствовать только две, что объясняется парностью хромосом.

Полное доминирование

Полное доминирование — это вид взаимодействия аллельных генов, при котором фенотип гетерозигот не отличается от фенотипа гомозигот по доминанте, то есть в фенотипе гетерозигот присутствует продукт доминантного гена. Полное доминирование широко распространено в природе, имеет место при наследовании, например, окраски и формы семян гороха, цвета глаз и цвета волос у человека, резус-антигена и мн. др.

Наличие резус-антигена (резус-фактора) эритроцитов обусловливается доминантным геном . То есть генотип резус-положительного человека может быть двух видов: или , или ; генотип резус-отрицательного человека — .

Если, например, мать — резус-отрицательная, а отец резус-положительный и гетерозиготен по этому признаку, то при данном типе брака с одинаковой вероятностью может родиться как резус-положительный, так и резус-отрицательный ребенок.

Р	♀ резус-отрицательная	×	♂ резус-положительный
Типы гамет
F	резус-положительный50%	резус-отрицательный50%

Между резус-положительным плодом и резус-отрицательной матерью может возникнуть резус-конфликт.

Неполное доминирование

Так называется вид взаимодействия аллельных генов, при котором фенотип гетерозигот отличается как от фенотипа гомозигот по доминанте, так и от фенотипа гомозигот по рецессиву и имеет среднее (промежуточное) значение между ними. Имеет место при наследовании окраски околоцветника ночной красавицы, львиного зева, окраски шерсти морских свинок и пр.

Сам Мендель столкнулся с неполным доминированием, когда скрещивал крупнолистный сорт гороха с мелколистным. Гибриды первого поколения не повторяли признак ни одного из родительских растений, они имели листья средней величины.

При скрещивании гомозиготных красноплодных и белоплодных сортов земляники все первое поколение гибридов имеет розовые плоды.

При скрещивании этих гибридов друг с другом получаем: по фенотипу — 1/4 красноплодных, 2/4 розовоплодных и 1/4 белоплодных растений, по генотипу — 1/4 , 1/2 , 1/4 (и по фенотипу, и по генотипу соотношение 1:2:1).

Соответствие расщепления по генотипу расщеплению по фенотипу является характерным при неполном доминировании, так как гетерозиготы фенотипически отличаются от гомозигот.

Кодоминирование

Кодоминирование — вид взаимодействия аллельных генов, при котором фенотип гетерозигот отличается как от фенотипа гомозигот по доминанте, так и от фенотипа гомозигот по рецессиву, и в фенотипе гетерозигот присутствуют продукты обоих генов. Имеет место при формировании, например, IV группы крови системы (АВ0) у человека.

Для того чтобы представить, как происходит наследование групп крови у человека, можно посмотреть, рождение детей с какой группой крови возможно у родителей, имеющих один — вторую, другой — третью группы крови и являющихся гетерозиготными по этому признаку.

Р	♀ II (A)	×	♂ III (B)
Типы гамет
F	I (0) 25%	II (A) 25%	III (B) 25%	IV (AB) 25%

Аллельное исключение

Аллельным исключением называется отсутствие или инактивация одного из пары генов; в этом случае в фенотипе присутствует продукт другого гена (гемизиготность, делеция, гетерохроматизация участка хромосомы, в котором находится нужный ген).

Виды взаимодействия неаллельных генов

Комплементарность, эпистаз, полимерия.

Неаллельные гены — гены, расположенные или в неидентичных локусах гомологичных хромосом, или в разных парах гомологичных хромосом.

Комплементарность

Комплементарность — вид взаимодействия неаллельных генов, при котором признак формируется в результате суммарного сочетания продуктов их доминантных аллелей. Имеет место при наследовании ореховидной формы гребня у кур, синей окраски баклажанов, зеленого оперения у волнистых попугайчиков и пр.

Ореховидная форма гребня у кур обусловливается взаимодействием двух доминантных аллелей комплементарных генов и (). Сочетание одного из этих генов в доминантном, а другого в рецессивном состоянии вызывает формирование либо розовидного (), либо гороховидного гребня (). У особей с генотипом — листовидный гребень.

P	♀ ореховидный	×	♂ ореховидный
Типы гамет

Ореховидная форма гребня — 9/16, розовидная форма гребня — 3/16, гороховидная форма гребня — 3/16, листовидная форма гребня — 1/16. Расщепление по фенотипу 9:3:3:1.

Темно-синяя окраска плодов баклажанов формируется в результате взаимодействия продуктов двух неаллельных доминантных генов и . Растения, гомозиготные по любому из соответствующих рецессивных аллелей и или по ним обоим, имеют белые плоды.

Синяя окраска плодов у баклажанов — 9/16, белая окраска плодов у баклажанов — 7/16. Расщепление по фенотипу 9:7. При комплементарном действии генов расщепление по фенотипу может быть не только 9:3:3:1 и 9:7, как в приведенных выше примерах, но и 9:6:1 и 9:3:4.

Эпистаз

• Эпистаз — вид взаимодействия неаллельных генов, при котором одна пара генов подавляет (не дает проявиться в фенотипе) другую пару генов.
• Ген-подавитель называют эпистатичным (эпистатическим), подавляемый ген — гипостатичным (гипостатическим).
• Если эпистатичный ген не имеет собственного фенотипического проявления, то он называется ингибитором и обозначается буквой ().

Если эпистатичный ген — доминантный, то эпистаз также называется доминантным. Расщепление по фенотипу при доминантном эпистазе может идти в отношении 12:3:1, 13:3, 7:6:3.

Если эпистатичный ген — рецессивный, то эпистаз называется рецессивным, и в этом случае расщепление по фенотипу может быть 9:3:4, 9:7, 13:3.

Примером доминантного эпистаза является наследование белой окраски плодов тыквы. При этом ген отвечает за желтую окраску плодов тыквы, — зеленую окраску; — эпистатичный ген, подавляет и , вызывая белую окраску; ген на формирование окраски влияния не оказывает.

P	♀ белая	×	♂ белая
Типы гамет

Белая окраска плодов тыквы — 12/16, желтая окраска плодов тыквы — 3/16, зеленая окраска плодов тыквы — 1/16. Расщепление по фенотипу 12:3:1.

Примером рецессивного эпистаза является наследование белой окраски шерсти у мышей. При этом ген отвечает за серую окраску шерсти, — за черную окраску, — не оказывает влияния на проявление признака, — эпистатичный ген, подавляющий гены и и вызывающий белую окраску.

P	♀ серая	×	♂ серая
Типы гамет

Серая окраска шерсти у мышей — 9/16, черная окраска шерсти у мышей — 3/16, белая окраска шерсти у мышей — 4/16. Расщепление по фенотипу 9:3:4.

Полимерия

Это вид взаимодействия двух и более пар неаллельных генов, доминантные аллели которых однозначно влияют на развитие одного и того же признака. Полимерное действие генов может быть кумулятивным и некумулятивным.

При кумулятивной полимерии интенсивность значения признака зависит от суммирующего действия генов: чем больше доминантных аллелей, тем больше степень выраженности признака. При некумулятивной полимерии количество доминантных аллелей на степень выраженности признака не влияет, и признак проявляется при наличии хотя бы одного из доминантных аллелей.

Полимерные гены обозначаются одной буквой, аллели одного локуса имеют одинаковый цифровой индекс, например .

Кумулятивная полимерия имеет место при наследовании окраски зерновок пшеницы, чешуек семян овса, роста и цвета кожи человека и т.д.

P	♀ черные чешуйки	×	♂ белые чешуйки
Типы гамет
F1	серые чешуйки, 100%
P	♀ серые чешуйки	×	♂ серые чешуйки
Типы гамет

Черные чешуйки семян у овса — 1/16, темно-серые чешуйки семян у овса — 4/16, серые чешуйки семян у овса — 6/16, светло-серые чешуйки семян у овса — 4/16, желтые чешуйки семян у овса — 1/16. Расщепление по фенотипу 1:4:6:4:1.

Некумулятивная полимерия имеет место при наследовании формы плодов пастушьей сумки.

P	♀ треугольные	×	♂ овальные
Типы гамет
F1	треугольные, 100%
P	♀ треугольные	×	♂ треугольные
Типы гамет

Треугольная форма плодов у пастушьей сумки — 15/16, овальная форма плодов у пастушьей сумки — 1/16.

Плейотропия — множественное действие генов. Плейотропное действие генов имеет биохимическую природу: один белок-фермент, образующийся под контролем одного гена, определяет не только развитие данного признака, но и воздействует на вторичные реакции биосинтеза других признаков и свойств, вызывая их изменение.

Плейотропное действие генов впервые было обнаружено Г. Менделем, который установил, что у растений с пурпурными цветками всегда имелись красные пятна в пазухах листьев, а семенная кожура была серого или бурого цвета. То есть развитие этих признаков определяется действием одного наследственного фактора (гена).

У человека встречается рецессивная наследственная болезнь — серповидно-клеточная анемия. Первичным дефектом этой болезни является замена одной из аминокислот в молекуле гемоглобина, что приводит к изменению формы эритроцитов. Одновременно с этим возникают нарушения в сердечно-сосудистой, нервной, пищеварительной, выделительной системах.

Это приводит к тому, что гомозиготный по этому заболеванию ребенок погибает в детстве. Причиной синдрома Марфана является доминантная мутация гена, контролирующего одновременно рост, длину пальцев, формирование интеллекта и форму хрусталика.

Для человека с этим синдромом характерен комплекс следующих признаков — высокий рост, очень длинные гибкие («паучьи») пальцы, повышенный интеллект, близорукость.

Плейотропия широко распространена. Изучение действия генов показало, что плейотропным эффектом, очевидно, обладают многие, если не все, гены.

Таким образом, выражение «ген определяет развитие признака» в значительной степени условно, так как действие гена зависит от других генов — от генотипической среды. На проявление действия генов влияют и условия окружающей внешней среды. Следовательно, генотип является системой взаимодействующих генов.

Смотрите также примеры решения задач по теме “Взаимодействие аллельных и неаллельных генов” в книге “Сборник задач по генетике с решениями”

Взаимодействие генов

Взаимодействие генов – это одновременное действие нескольких генов. Различают две основные группы взаимодействия генов: взаимодействие между аллельными генами и между неаллельные генами. Однако следует понимать, что это не физическое взаимодействие самих генов, а взаимодействие первичных и вторичных продуктов, которые вызывают тот или иной признак.

В цитоплазме происходит взаимодействие между белками-ферментами, синтез которых определяется генами, или между веществами, которые образуются под влиянием этих ферментов. Возможны следующие типы взаимодействия генов:

1. для образования определенного признака необходимо взаимодействие двух ферментов, синтез которых определяется двумя неаллельные генами;
2. фермент, который синтезировался с участием одного гена, полностью подавляет или инактивирует действие фермента, образованного другим неаллельные геном;
3. два фермента, образование которых контролируется двумя неаллельные генами, влияющими на один признак или на один процесс так, что их совместное действие приводит к возникновению и усилению проявления признака.

Известны такие формы взаимодействия между аллельными генами: полное, неполное доминирование, кодоминирование и сверхдоминирования. Основная форма взаимодействия – полное доминирование, которое впервые описано Г. Менделем. Суть его заключается в том, что в гетерозиготного организма (см.

Гетерозигота) проявление одного из аллелей доминирует над проявлением другого. В медицинской практике с 2 тыс. моногенных наследственных болезней (см. Наследственные болезни) почти у половины отмечают доминирование проявления патологических генов над нормальными.

Неполное доминирование – такая форма взаимодействия, когда в гетерозиготного организма (Аа) доминантный ген (А) полностью не подавляет рецессивный ген (а), вследствие чего проявляется промежуточный между родительскими признак.

При Кодоминирование в гетерозиготных организмов каждый из аллельных генов вызывает формирование зависимого от него продукта, то есть оказываются продукты обеих аллелей.

Классическим примером такого проявления является система группы крови АВ0, когда эритроциты человека несут на поверхности антигены, которые контролируются двумя аллелями. При Сверхдоминирование доминантный ген в гетерозиготном состоянии проявляется сильнее, чем в гомозиготном (см. Гомозигота).

Различают 4 основных типа взаимодействия неаллельных генов:

1. комплементарность
2. эпистаз
3. полимерия
4. модифицирующее действие (плейотропии)

Комплементарность – такой тип взаимодействия неаллельных генов, когда один доминантный ген дополняет действие другого неаллельные доминантного гена, и они вместе определяют новый признак, которая отсутствует у родителей. Причем соответствующая признак развивается только в присутствии обоих неаллельных генов. Примером комплементарной взаимодействия генов у человека может быть синтез защитного белка интерферона.

Его образование в организме связано с комплементарной взаимодействием двух неаллельных генов, расположенных в разных хромосомах. Эпистаз – это такое взаимодействие неаллельных генов, при которой один ген подавляет действие другого неаллельные гена.

Угнетение могут вызывать как доминантные, так и рецессивные гены, в зависимости от этого различают эпистаз доминантный и рецессивный. Угнетающее ген получил название ингибитора или супрессора. Гены-ингибиторы в основном не детерминируют развитие определенного признака, а лишь подавляют действие другого гена. У человека примером может быть «бомбейский фенотип».

В этом случае редкий рецессивный аллель в гомозиготном состоянии подавляет активность гена, который определяет группу крови системы АВ0. Большинство количественных признаков организмов определяется несколькими неаллельные генами (полигенами). Взаимодействие таких генов в процессе формирования признака называется полимерной.

В этом случае два или более доминантных аллеля одинаковой степени влияют на развитие одной и той же признаки. Так, пигментация кожи у человека определяется 5 или 6 полимерными генами.

У коренных жителей Африки (негроидной расы) преобладают доминантные аллели, у представителей европеоидной расы – рецессивные. Поэтому мулаты имеют промежуточную пигментацию, но в браках мулатов возможно появление как более, так и менее интенсивно пигментированных детей.

Многие морфологических, физиологических и патологических особенностей человека определяются полимерными генами: рост, масса тела, уровень АД и др. Развитие таких признаков у человека подчиняется общим законам полигенного наследования и зависит от условий среды.

В этих случаях наблюдается, например, cклонность к гипертонической болезни, ожирения и тому подобное. Эти признаки при благоприятных условиях среды могут не проявиться или проявиться незначительно.

Плейотропия – это зависимость нескольких признаков от одного гена, то есть множественное действие одного гена.

У человека известна наследственная болезнь – арахнодактилия ( «паучьи пальцы» – очень тонкие и длинные пальцы), или болезнь Марфана. Ген, отвечающий за эту болезнь, вызывает нарушение развития соединительной ткани и одновременно влияет на возникновение нескольких признаков: нарушение строения хрусталика глаза, аномалии в сердечно-сосудистой системе.

Литература по взаимодействию генов

1. Жегунов Г.Ф., Жегунов П. Цитогенетические основы жизни. – Х., 2004;
2. Пешка В.П., Мажора Ю.И. Медицинская биология. – Винница, 2004.

^Наверх

Взаимодействие генов

Генотип — не просто механический набор генов, это исторически сложившаяся система из взаимодействующих между собой генов. Точнее, взаимодействуют не сами гены (участки молекул ДНК), а образуемые на их основе продукты (РНК и белки).

Взаимодействовать могут как аллельные гены, так и неаллельные.

Типы взаимодействия генов

Тип взаимодействия генов
Характер взаимодействия
Расщепление по фенотипу в F2
Генотипический состав фенотипических классов
Пример

Взаимодействие аллельных генов
Полное доминирование	Доминантный аллель A подавляет рецессивный аллель a	3:1	3A- : 1aa	Наследование цвета семян гороха
Неполное доминирование	Признак у гетерозиготной формы выражен слабее, чем у гомозиготной	1:2:1	1AA : 2Aa : 1aa	Наследование окраски цветков ночной красавицы
Кодоминирование	В гетерозиготном состоянии каждый из аллельных генов вызывает развитие контролируемого им признака	1:2:1	1IAIA : 2IAIB : 1IBIB	Наследование групп крови у человека
Взаимодействие неаллельных генов
Кооперация	Доминантные гены из разных пар (A, B), присутствуя в генотипе вместе, вызывают формирование нового признака. Присутствуя каждый по отдельности, гены А и В вызывают развитие своих признаков	9:3:3:1	9A-B- : 3A-bb : 3aaB- : 1aabb	Наследование формы гребня кур
Комплементарность	Доминантные гены из разных пар (A, B), присутствуя в генотипе вместе, вызывают формирование нового признака. Присутствуя каждый по отдельности, гены A и B развитие признака не вызывают	9:7	(9A-B-) : (3A-BB + 3aaB- + 1aabb)	Наследование цвета цветков душистого горошка
Эпистаз	доминантный	Гены одной аллельной пары подавляют действие генов другой	13:3	(9I-C- + 3I-cc + 1iicc) : (3cci-)	Наследование окраски оперения кур
рецессивный	9:3:4	9A-C- : 3aaC- : (3A-cc + 1aacc)	Наследование окраски шерсти у домовых мышей
Полимерия	Одновременное действие нескольких неаллельных генов	15:1	(9A1-A2 + 3A1-a2a2 + 3a1a1A2-) : 1a1a1a2a2	Наследование цвета кожи у человека

Взаимодействие аллельных генов

Различают три типа взаимодействия аллельных генов: полное доминирование, неполное доминирование, кодоминирование.

1. Полное доминирование — явление, когда доминантный ген полностью подавляет работу рецессивного гена, в результате чего развивается доминантный признак.
2. Неполное доминирование — явление, когда доминантный ген не полностью подавляет работу рецессивного гена, в результате чего развивается промежуточный признак.
3. Кодоминирование (независимое проявление) — явление, когда в формировании признака у гетерозиготного организма участвуют оба аллеля. У человека с серией множественных аллелей представлен ген, определяющий группу крови. При этом гены, обусловливающие группы крови A и B, являются кодоминантными по отношению друг к другу и оба доминантны по отношению к гену, определяющему группу крови 0.

Взаимодействие неаллельных генов

• Различают четыре типа взаимодействия неалльлельных генов: кооперацию, комплементарность, эпистаз и полимерию.
• Кооперация — явление, когда при взаимном действии двух доминантных неаллельных генов, каждый из которых имеет свое собственное фенотипическое проявление, происходит формирование нового признака.
• Комплементарность — явление, когда признак развивается только при взаимном действии двух доминантных неаллельных генов, каждый из которых в отдельности не вызывает развитие признака.

Эпистаз — явление, когда один ген (как доминантный, так и рецессивный) подавляет действие другого (неаллельного) гена (как доминантного, так и рецессивного). Ген-подавитель (супрессор) может быть доминантным (доминантный эпистаз) или рецессивным (рецессивный эпистаз).

Полимерия — явление, когда несколько неаллельных доминантных генов отвечают за сходное воздействие на развитие одного и того же признака. Чем больше таких генов присутствуют в генотипе, тем ярче проявляется признак. Явление полимерии наблюдается при наследовании количественных признаков (цвет кожи, масса тела, удой коров).

В противоположность полимерии наблюдается такое явление, как плейотропия — множественное действие гена, когда один ген отвечает за развитие нескольких признаков.