Główna zawartość

Kurs: Biologia w szkole średniej > Rozdział 5

Lekcja 2: Dziedziczenie niezgodne z prawami Mendla

Allele wielokrotne, niepełna dominacja i kodominacja

W świecie rzeczywistym, geny często występują w wielu wersjach (allele). Allele nie są zwykle w pełni dominujące lub recesywne względem siebie, ale natomiast może występować między nimi kodominacja lub niepełna dominacja. Tłumaczenie na język polski zrealizowane przez Fundację Edukacja dla Przyszłości dzięki wsparciu Fundacji „HASCO-LEK".

Wprowadzenie

Grzegorz Mendel wiedział jak zachować prostotę. Mendel pracował na grochu, w którym każdy gen występował w dwóch różnych wersjach, inaczej allelach, i te allele miały ładną, wyraźną dominację (z dominującym allelem całkowicie przeważającym nad allelem recesywnym, który określał wygląd rośliny).

Dzisiaj wiemy, że nie wszystkie allele zachowują się tak prosto jak te w eksperymentach Mendla. Na przykład, w rzeczywistości:

Pary alleli mogą mieć wiele stosunków dominacji (to znaczy, jeden allel pary może nie całkowicie "zakrywać" ten drugi w heterozygocie).
Istnieje często wiele różnych alleli genu w populacji.

W tych wypadkach genotyp organizmu, inaczej zestaw alleli, nadal określa jego fenotyp, tak również nazywa się obserwowalne cechy. Jednakże wiele alleli może oddziaływać na siebie nawzajem na różne sposoby, aby ukonkretnić fenotyp.

Tak na marginesie, chyba mamy szczęście, że geny grochu Mendla nie wykazywały tej złożoności. Jeśliby tak było, jest możliwe, że Mendel nie zrozumiałby swoich wyników i nie rozgryzłby podstawowych zasad dziedziczenia - które są kluczowe w zrozumieniu szczególnych przypadków!

Niepełna dominacja

Wyniki Mendla były częściowo przełomowe, ponieważ sprzeciwiały się (wtedy popularnej) koncepcji, że cechy rodzicielskie zostają ostatecznie wymieszane u ich potomstwa. W niektórych wypadkach jednakże fenotyp organizmu heterozygotycznego może być mieszanką fenotypów jego homozygotycznych rodziców.

Na przykład u lwiej paszczy, Antirrhinum majus, krzyżówka pomiędzy homozygotyczną rośliną o białych kwiatach (

C^{W} C^{W}

) i homozygotyczną rośliną o czerwonych kwiatach (

C^{R} C^{R}

) daje potomstwo o różowych kwiatach (

C^{R} C^{W}

). Ten rodzaj zależności pomiędzy allelami, z pośrednim między dwoma homozygotami fenotypem heterozygoty, nazywany jest niepełną dominacją.

Nadal możemy wykorzystywać model Mendla do przewidywania rezultatów krzyżówek dla alleli, które wykazują niepełną dominację. Na przykład, samozapłodnienie różowej rośliny dałoby stosunek genotypów

1

C^{R} C^{R}

:

2

C^{R} C^{W}

:

1

C^{W} C^{W}

i fenotypów

1 : 2 : 1

dla kwiatów czerwonych:różowych:białych. Allele są nadal dziedziczone zgodnie z podstawowymi prawami Mendla nawet wtedy, gdy wykazują niepełną dominację.

Kodominacja

Ściśle związana z niepełną dominacją jest kodominacja, w której oba allele równocześnie ulegają ekspresji w heterozygocie.

Możemy zobaczyć przykład kodominacji dla grup krwi człowieka w systemie MN (mniej znanym niż grupy krwi AB0, ale nadal ważnym!). Osoba z grupą krwi MN jest zdeterminowana przez jego lub jej allele w konkretnym genie. Allel

L^{M}

określa produkcję markeru M rozmieszczonego na powierzchni czerwonych krwinek, kiedy allel

L^{N}

określa produkcję trochę innego markera N.

Homozygoty (

L^{M} L^{M}

L^{N} L^{N}

) mają odpowiednio tylko jeden marker M lub N na powierzchni ich krwinek czerwonych. Jednakże heterozygoty (

L^{M} L^{N}

) mają oba typy markerów w tej samej ilości na powierzchni komórek.

Również dla niepełnej dominacji nadal możemy użyć praw Mendla, aby przewidzieć dziedziczenie kodominujących alleli. Na przykład, jeśli dwoje ludzi z genotypami

L^{M} L^{N}

miałoby dzieci, moglibyśmy się spodziewać grup krwi M, MN, i N i genotypów

L^{M} L^{M}

L^{M} L^{N}

, i

L^{N} L^{N}

u ich potomstwa w stosunku

1 : 2 : 1

(jeśli mieliby wystarczająco dużo dzieci abyśmy mogli dokładnie określić ten stosunek!)

Allele wielokrotne

Prace Mendla sugerowały, że są tylko dwa allele dla każdego genu. Obecnie wiemy, że nie jest tak zawsze, a nawet zwykle! Chociaż każdy człowiek (i wszystkie diploidalne organizmy) mogą tylko mieć dwa allele dla danego genu, allele wielokrotne mogą występować na poziomie populacyjnym i różne jednostki w populacji mogą mieć różne pary alleli.

Jako przykład rozważmy gen, który określa kolor sierści królików, nazywany genem

C

. Gen

C

występuje w czterech znanych allelach:

C

c^{c h}

c^{h}

c

Królik $C C$ ‍ ma czarną lub brązową sierść
Królik $c^{c h}$ ‍ $c^{c h}$ ‍ ma umaszczenie jak szynszyla (szarawa sierść).
Królik $c^{h} c^{h}$ ‍ ma himalajski wzór umaszczenia, z całym ciałem białym z czarnymi oczami, twarzą, stopami i ogonem
Królik $c c$ ‍ jest albinosem, z całą białą sierścią.

Allele wielokrotne sprawiają, że jest wiele możliwych relacji dominacji. W tym wypadku, czarny allel

C

jest w pełni dominujący względem innych; allel "szynszylowy"

c^{c h}

jest niepełnej dominacji względem himalajskiego

c^{h}

i albinotycznego

c

; i himalajski allel

c^{h}

jest w pełni dominujący względem allelu albinotycznego

c

Hodowcy królików zorientowali się w temacie tych związków przy krzyżowaniu różnych królików o różnych genotypach i obserwowaniu fenotypów heterozygotycznych króliczków.

Gen

C

u królików koduje enzym, który jest potrzebny do syntezy barwnika nazywanego melaniną w ich włosach

^{1, 2}

Allel $C$ ‍ tego genu koduje w pełni funkcjonalny enzym, który wytwarza dużo pigmentu i skutkuje czarną sierścią.
Allel $c^{c h}$ ‍ koduje enzym, który jest mniej efektywny w wytwarzaniu pigmentu, co skutkuje delikatniejszą, bardziej szarawą sierścią.
Allel $c^{h}$ ‍ koduje uszkodzony enzym, gdzie defekt sprawia, że enzym jest bardzo wrażliwy na temperaturę: działa prawidłowo w niskich temperaturach, ale nie działa wcale w wyższych temperaturach. Końce ciała królika (łapy, uszy itp.) są chłodniejsze, więc enzym tam funkcjonuje i wytwarza barwnik. Reszta ciała jest cieplejsza, więc enzym nie działa i barwnik nie jest wytwarzany.
Allel $c$ ‍ koduje w pełni niefunkcjonujący enzym, prowadząc do albinotycznego królika (tego, który nie produkuje żadnego barwnika w swoich włosach).

Uwaga do hodowców królików: Kolor sierści królika jest określany przez liczbę genów, nie tylko przez gen

C

. Alleliczne zestawy opisane tutaj dla

C

zakłada pewne podłoże genetyczne dla innych genów, jeden z nich o genotypie

C C

daje czarnego królika.

Żródła:

Ten artykuł jest zmodyfikowaną wersją artykułu “Characteristics and traits”,” OpenStax College, Biology (CC BY 3.0). Pobierz oryginalny artykuł za darmo z: http://cnx.org/contents/185cbf87-c72e-48f5-b51e-f14f21b5eabd@9.85.

Zmodyfikowany artykuł może być używany zgodnie z licencją CC BY-NC-SA 4.0.

Cytowane prace:

Coat color in the Himalayan rabbit. (n.d.). W Cengage learning. Źródło: http://www.cengage.com/biology/discipline_content/animations/himalayan_rabbit_m.html.
Hinkle, Amy. (n.d.). Rabbit coat color biochemistry. W Amy's rabbit ranch. Źródło: http://www.amysrabbitranch.com/Color%26Genetics/Biochemistry-CoatColor.pdf.

Dodatkowe źródła

Blumberg, R. B. (1997). Mendel's paper in English. Z MendelWeb. Źródło: http://www.mendelweb.org/Mendel.plain.html.

Coat color photo matrix. (2013, September 29).Na Green barn farm. Źródło: http://www.gbfarm.org/rabbit/holland-colors-matrix.shtml.

Color genetics: The C series. (n.d.) Na The nature trail. Źródło: http://www.thenaturetrail.com/rabbit-genetics/color-c-series-chinchilla-sable-himalayan-rew/.

Cystic fibrosis transmembrane conductance regulator. (2015, November 12). Dostęp November 22, 2015 do Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Cystic_fibrosis_transmembrane_conductance_regulator.

Dominance (genetics). (2015, November 3). Dostęp November 21, 2015 do Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Dominance_%28genetics%29.

Fox, Richard R. (1974). Taxonomy and genetics. W S. H. Weisbroth, R. E. Flatt, A. L. Kraus (Eds.), The biology of the laboratory rabbit (6-22). New York, NY: Academic Press.

Orfano, Finn. (2010, December 15). Codominance in genetics: An overview. Na Bright hub. Źródło: http://www.brighthub.com/science/genetics/articles/99400.aspx.

Purves, W. K., Sadava, D., Orians, G. H., Heller, H. C. (2003). Alleles and their interactions. W Life: The science of biology (7th ed., pp. 197-199). Sunderland, MA: Sinauer Associates.

Rabbit color genotypes chart. (n.d.). Na The nature trail. http://www.thenaturetrail.com/rabbit-genetics/rabbit-color-genotypes-chart/.

Raven, P. H., Johnson, G. B., Mason, K. A., Losos, J. B., Singer, S. R. (2014). Patterns of inheritance. W Biology (10th ed., AP ed., pp. 221-238). New York, NY: McGraw-Hill.

Reece, J. B., Urry, L. A., Cain, M. L., Wasserman, S. A., Minorsky, P. V., Jackson, R. B. (2011). Mendel and the gene idea. W Campbell Biology (10th ed., pp. 267-291). San Francisco, CA: Pearson.

Sweat test. (2015, September 24). Dostęp November 22, 2015 do Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Sweat_test.

Chcesz dołączyć do dyskusji?

Zaloguj się

Sortuj według

Na razie brak głosów w dyskusji

Rozumiesz angielski? Kliknij tutaj, aby zobaczyć więcej dyskusji na angielskiej wersji strony Khan Academy.