Les lois fondamentales de l'héritage ont été développées pour la première fois par Gregor Mendel. Tout organisme possède de nombreuses caractéristiques héréditaires. G. Mendel a proposé d'étudier l'héritage de chacun d'eux indépendamment de ce qui est hérité des autres. Ayant prouvé la possibilité d'hériter d'un trait indépendamment des autres, il a ainsi montré que l'hérédité est divisible et que le génotype est constitué d'unités distinctes qui déterminent des traits individuels et sont relativement indépendants les uns des autres. Il s’est avéré que, d’une part, le même gène peut influencer plusieurs traits différents et, d’autre part, que les gènes interagissent les uns avec les autres. Cette découverte est devenue la base du développement théorie moderne, qui considère le génotype comme l'ensemble du système gènes en interaction. Selon cette théorie, l’influence de chaque gène individuel sur un trait dépend toujours du reste de la constitution génétique (génotype) et le développement de chaque organisme est le résultat de l’influence du génotype entier. Les idées modernes sur l'interaction des gènes sont présentées dans la Fig. 1.
Riz. 1. Schéma d'interaction génique ()
Gènes alléliques- des gènes qui déterminent le développement du même trait et sont situés dans des régions identiques de chromosomes homologues.
À domination totale le gène dominant supprime complètement la manifestation du gène récessif.
Dominance incomplète est de nature intermédiaire. Avec cette forme d’interaction génétique, tous les homozygotes et hétérozygotes sont très différents les uns des autres en termes de phénotype.
Codominance- un phénomène dans lequel les hétérozygotes présentent les deux traits parentaux, c'est-à-dire que le gène dominant ne supprime pas complètement l'effet du trait récessif. Un exemple est la couleur du pelage des vaches Shorthorn, la couleur dominante est le rouge, la couleur récessive est le blanc et l'hétérozygote a une couleur rouan - une partie des poils est rouge et une partie des poils est blanche (Fig. 2).
Riz. 2. Couleur du pelage des vaches Shorthorn ()
Ceci est un exemple de l’interaction de deux gènes.
D'autres formes d'interaction sont également connues, lorsque trois gènes ou plus interagissent - ce type d'interaction est appelé allélisme multiple. Plusieurs gènes sont responsables de la manifestation de ces traits, dont deux peuvent être localisés dans les loci chromosomiques correspondants. L'héritage des groupes sanguins chez l'homme est un exemple d'allélisme multiple. Le groupe sanguin d'une personne est contrôlé par un gène autosomique, son locus est désigné par I, ses trois allèles sont désignés par A, B, 0. A et B sont codominants, O est récessif pour les deux. Sachant que sur trois allèles dans un génotype, il ne peut y en avoir que deux, on peut supposer que les combinaisons peuvent correspondre aux quatre groupes sanguins (Fig. 3).
Riz. 3. Groupes sanguins humains ()
Pour consolider le matériel, résolvez le problème suivant.
Déterminez quels groupes sanguins un enfant né d'un mariage entre un homme du premier groupe sanguin - I (0) et une femme du quatrième groupe sanguin - IV (AB) peut avoir.
Gènes non alléliques- ce sont des gènes situés dans différentes parties des chromosomes et codant pour différentes protéines. Les gènes non alléliques peuvent interagir les uns avec les autres. Dans tous les cas d'interaction génétique, les schémas mendéliens sont strictement observés, soit un gène déterminant le développement de plusieurs traits, soit, à l'inverse, un trait se manifestant sous l'influence d'une combinaison de plusieurs gènes. L'interaction des gènes non alléliques se manifeste sous quatre formes principales : l'épistasie, la complémentarité, la polymérisation et la pléiotropie.
Complémentarité- un type d'interaction génétique dans lequel un trait peut se manifester si deux gènes ou plus sont trouvés dans le génotype. Ainsi, deux enzymes participent à la formation de la chlorophylle dans l'orge ; si elles sont présentes ensemble dans le génotype, la chlorophylle développera une couleur verte ; si un seul gène est présent, la plante aura une couleur jaune. Si les deux gènes manquent, la plante aura une couleur blanche et ne sera pas viable.
Épistase- interaction de gènes, dans laquelle un gène non allélique supprime les manifestations d'un autre gène non allélique. Un exemple est la couleur du plumage des poulets Leghorn blancs, qui est contrôlée par deux groupes de gènes :
gène dominant - A, responsable de la couleur blanche ;
gène récessif - a, pour la couleur ;
gène dominant - B, responsable de la couleur noire ;
gène récessif - in, pour la couleur brune.
Dans ce cas, la couleur blanche supprime l’apparence du noir (Fig. 4).
Riz. 4. Exemple d'épistase des leghorns blanches ()
En croisant l'esprit d'hétérozygotes, une poule blanche et un coq blanc, on voit dans le réseau de Punnett les résultats du croisement : répartition par phénotype dans le rapport
12 poulets blancs : 3 poulets noirs : 1 poulet brun.
Polymérisme- un phénomène dans lequel le développement des traits est contrôlé par plusieurs gènes non alléliques situés sur des chromosomes différents.
Plus les allèles d’un gène donné sont dominants, plus ce trait est grave. Un exemple de polymérisation est l’héritage de la couleur de la peau chez l’homme. Deux paires de gènes sont responsables de la couleur de la peau humaine :
si les quatre allèles de ces gènes sont dominants, alors une couleur de peau de type négroïde apparaîtra ;
si l’un de leurs gènes est récessif, la couleur de la peau sera mulâtre foncée ;
si deux allèles sont récessifs, la couleur correspondra au mulâtre moyen ; s'il ne reste qu'un seul allèle dominant, la couleur sera mulâtre clair ; si les quatre allèles sont récessifs, la couleur correspondra au type de peau caucasienne (Fig. 5).
Riz. 5. Polymeria, héritage de la couleur de la peau par l'homme ()
Pour consolider le matériel, résolvez le problème.
Le fils d’une femme blanche et d’un homme noir a épousé une femme blanche. Un fils né d'un tel mariage peut-il s'avérer plus sombre que son père ?
Pléiotropie- une interaction dans laquelle un gène contrôle le développement de plusieurs traits, c'est-à-dire qu'un gène est responsable de la formation d'une enzyme qui affecte non seulement sa propre réaction, mais affecte également les réactions secondaires de biosynthèse.
Un exemple est le syndrome de Marfan (Fig. 6), qui est provoqué par un gène mutant entraînant un développement altéré du tissu conjonctif.
Riz. 6. Syndrome de Marfan ()
Ce trouble conduit une personne à développer une luxation du cristallin, des anomalies valvulaires cardiaques, des doigts longs et fins, des malformations vasculaires et des luxations fréquentes des articulations.
Aujourd’hui, nous avons appris qu’un génotype n’est pas un simple ensemble de gènes, mais un système d’interactions complexes entre eux. La formation d’un trait est le résultat de l’action combinée de plusieurs gènes.
Bibliographie
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- Volna.org ().
- Bannikov.narod.ru ().
- Studopedia.ru ().
Devoirs
- Définir les gènes alléliques et nommer leurs formes d’interaction.
- Définir les gènes non alléliques et nommer leurs formes d’interaction.
- Résolvez les problèmes proposés pour le sujet.
Les gènes non alléliques peuvent également interagir les uns avec les autres. De plus, leur principe d'interaction est quelque peu différent de la relation dominant-récessif comme dans le cas des gènes alléliques.
Il est plus correct de parler non pas de l'interaction des gènes, mais de l'interaction de leurs produits, c'est-à-dire de l'interaction des protéines synthétisées sur la base des gènes.
Complémentaire- c'est leur interaction dans laquelle leurs produits se complètent mutuellement.
Un exemple d’interaction génétique complémentaire est la couleur des yeux de la mouche drosophile. Chez les mouches avec le génotype SB - régulier yeux rouges, ssbb - blanc, S-bb - marron, ssB- - écarlate brillant. Ainsi, si les deux gènes non alléliques sont récessifs, alors aucun pigment n’est synthétisé et les yeux deviennent blancs. Si seul le gène S dominant est présent, un pigment brun apparaît et seul le gène B dominant apparaît écarlate brillant. S’il existe deux gènes dominants, leurs produits interagissent les uns avec les autres pour former la couleur rouge.
Avec une interaction complémentaire des gènes lors du croisement d'hétérozygotes (AaBb), différentes divisions phénotypiques sont possibles (9:6:1, 9:3:3:1, 9:3:4, 9:7).
Épistase- il s'agit de l'interaction de gènes non alléliques, lorsque l'action d'un gène supprime l'action d'un autre. Un allèle dominant et récessif d'un gène donné peut avoir un effet épistatique (suppresseur) sur un autre gène. Le clivage phénotypique dans l'épistasie dominante diffère de l'épistasie récessive. Un gène épistatique est généralement désigné par la lettre I.
Un exemple d'épistasie est l'apparition d'un plumage coloré à la deuxième génération lors du croisement de poulets blancs de différentes races. Certains ont le génotype IIAA, d’autres le génotype iiaa. F1-IaAa. En F2, la division habituelle du génotype se produit : 9I-A- : 3I-aa : 3iiA- : 1iicc. Dans ce cas, les oiseaux de génotype iiA- sont colorés, ce qui détermine le gène dominant A, qui chez un parent a été supprimé par le gène inhibiteur dominant I, et chez l'autre n'était présent que sous une forme récessive.
À interaction polymère de gènes non alléliques le degré d'expression du trait (sa quantité) dépend du nombre de gènes alléliques et non alléliques dominants. Plus il y a de gènes impliqués dans l’interaction des polymères, plus il existe de degrés d’expression différents du trait. Cela se produit lors de la polymérisation cumulative, lorsque tous les gènes participent à l'accumulation d'un trait. Avec la polymérisation non cumulative, le nombre de gènes dominants n'affecte pas le degré d'expression du trait, au moins un suffit ; et une forme phénotypiquement distincte n'est observée que chez les individus chez lesquels tous les gènes polymères sont récessifs.
Le polymérisme, par exemple, détermine la couleur de la peau humaine. Quatre gènes (ou quatre paires d'allèles selon d'autres sources) ont un effet. Considérons une situation avec deux paires. Ensuite, A1A1A2A2 déterminera le plus couleur sombre, a1a1a2a2 - le plus léger. La couleur de peau moyenne apparaîtra si deux gènes sont dominants (A1a1A2a2, A1A1a2a2, a1a1A2A2). La présence d'un gène dominant se traduira par une couleur de peau proche du clair, mais plus foncée, et de trois gènes dominants - proche du foncé, mais plus clair.
Il arrive qu'un gène détermine plusieurs traits. Cette action génétique est appelée pléiotropie. Il est clair qu'il ne s'agit pas ici de l'interaction des gènes, mais des actions multiples d'un gène.
Vous vous êtes familiarisé avec les modèles de base de transmission des traits dans les organismes. Les connaissances sur les bases cytologiques de l'hérédité se sont développées progressivement. Ainsi, G. Mendel, ne connaissant rien aux gènes et aux chromosomes, a brillamment formulé les principes suivants :
- chaque trait d'un organisme est contrôlé par une paire de tendances héréditaires, ou facteurs (maintenant appelés gènes) ;
- les facteurs héréditaires (gènes) peuvent exister sous deux états : dominant et récessif ;
- les gamètes sont génétiquement purs, c'est-à-dire qu'ils contiennent un facteur héréditaire (gène) de chaque paire allélique ;
- Lorsqu'un zygote se forme, les facteurs héréditaires (gènes) ne se mélangent pas et restent sous une forme « pure ».
Johansen a remplacé le terme « facteur » par le terme « gène ».
En 1910-1920 Le scientifique américain Thomas Morgan a formulé la théorie chromosomique de l'hérédité, selon laquelle les gènes sont situés sur les chromosomes dans un ordre linéaire, chaque gène occupe une certaine place dans le chromosome et influence la formation d'un certain trait.
Des recherches ultérieures ont apporté des modifications et des ajouts importants à la théorie chromosomique de l'hérédité et ont approfondi les connaissances sur le gène.
La plupart des gènes n’affectent pas un seul caractère de l’organisme, mais plusieurs, c’est-à-dire qu’ils ont de multiples effets.
Par exemple, l’un des gènes récessifs de la mouche drosophile provoque des yeux blancs, une faible fertilité et une espérance de vie courte. Chez les souris, sous l'influence d'un gène récessif, des individus nains apparaissent dans la progéniture, qui diffèrent des souris normales par un museau plus arrondi, des antennes et des queues courtes et une espérance de vie plus courte.
Le génotype de nombreux organismes contient des gènes létaux récessifs, dont l'une des manifestations est la mort de l'organisme avant la fin de son développement, si gène mortel est dans un état homozygote.
Par exemple, un gène qui provoque l’absence de chlorophylle entraîne la mort des plants de maïs homozygotes récessifs.
Il est désormais établi que les gènes du génotype sont étroitement liés et interagissent. Le génotype n’est donc pas considéré comme somme arithmétique gènes, mais comme un système intégral de gènes en interaction. La dominance complète et incomplète est causée par l'interaction de deux allèles d'un gène (A et a ou B et b), qui déterminent la manifestation d'un seul trait dans un organisme.
Il s’agit d’une interaction allélique de 1000 gènes.
Il existe également diverses autres interactions génétiques. Ainsi, les gènes modificateurs affaiblissent ou renforcent l’effet d’autres gènes.
Interaction des gènes non alléliques
Par exemple, la couleur du pelage tacheté des animaux dépend de leur interaction : chez certains individus, les taches sont plus prononcées, chez d'autres moins.
Certains gènes non alléliques, présents simultanément dans le génotype, déterminent le développement d'un nouveau trait dans l'organisme. Par exemple, lors du croisement de lapins noirs et blancs, des descendants apparaissent avec un pelage gris.
Lorsque des individus hybrides sont croisés entre eux, une division inhabituelle du phénotype se produit dans la progéniture : 9 gris : 3 noirs : 4 blancs.
Pourquoi, lors du croisement de lapins noirs et blancs, un nouveau trait apparaît-il dans la progéniture : la couleur du pelage gris ? Le fait est que chez le lapin, la paire allélique de gènes Aa (A est noir, a est la couleur du pelage blanc) est responsable de la couleur des poils, et la paire allélique de gènes Bb est responsable de la distribution du pigment sur toute la longueur du poil. les cheveux (B - le pigment est situé à la racine du cheveu, b - le pigment est réparti uniformément sur toute la longueur du cheveu).
Il est désormais clair que les lapins noirs seront ceux dont le génotype combine le gène A avec le gène b (Aabb, Aabb).
Les lapins de génotypes aaBb, aaBB, aabb seront blancs, car ils manquent de pigment. La couleur du pelage gris n'apparaît que si deux gènes dominants non alléliques sont combinés dans le génotype - A et B. Cela signifie que le pigment se forme dans les cellules (il y a le gène A), mais il s'accumule à la base du poil (AaBb, AABb, AaBB, AABB).
La plupart des caractéristiques d’un organisme sont formées par l’interaction de plusieurs gènes responsables du même trait, mais ne sont pas alléliques.
Ces caractéristiques comprennent la taille, le poids corporel des animaux, la teneur en matières grasses et la production laitière des vaches, ainsi que la production d'œufs des poules. Ces gènes sont généralement désignés par la même lettre avec les symboles 1, 2, 3, etc. La couleur de la peau humaine, par exemple, est déterminée par deux gènes non alléliques A1 et A2. Cela dépend du nombre de gènes dominants dans le génotype : plus il y en a, plus la peau est foncée. Les personnes dont le génotype est A1A1A2A2 auront la peau foncée, tandis que les personnes ayant le génotype A1A1A2A2 auront la peau claire.
Les personnes porteuses des génotypes A1a1A2a2, A1a1a2a2 ont des tons de peau différents, du plus foncé au presque clair.
Interaction entre les gènes alléliques
Génotype et phénotype. Interaction des gènes alléliques.
Phénotype- c'est l'ensemble des signes externes et internes du corps. Par exemple, taille, couleur, comportement, activité enzymatique.
Génotype est un système de gènes dans un organisme qui interagissent les uns avec les autres. Les interactions génétiques peuvent modifier l'héritage de certains traits.
Les gènes interagissent à différents niveaux :
1. Au niveau du génome (matériel héréditaire).
2. Au niveau des produits de l'activité fonctionnelle des gènes (protéines-enzymes, ARN...).
Interaction entre les gènes alléliques.
1. Dominance et récessivité. Le gène dominant se manifeste comme un trait dans les états homozygotes et hétérozygotes.
Un gène récessif ne se manifeste comme un trait qu'à l'état homozygote. Par exemple : chez l'homme, le gène de la couleur des yeux marron domine sur le bleu ; chez la mouche drosophile, le gène responsable des longues ailes domine le gène
ailes courtes.
3. Codominance- il s'agit d'une forme d'interaction lorsque les deux allèles d'un gène se manifestent phénotypiquement indépendamment l'un de l'autre.
Par exemple : héritage du groupe sanguin IV (AB) chez une personne, lorsque les allèles IA et IB se manifestent simultanément comme un trait.
L'allèle HLA est responsable de l'hémoglobine dans le sang humain. Si une mutation se produit et que l’allèle HbS apparaît dans le corps, des globules rouges normaux et des globules rouges en forme de faucille sont simultanément présents dans le corps.
Maison relative n irovanie- il s'agit d'une interaction lorsque la manifestation d'un gène dépend de conditions, c'est-à-dire que dans certaines conditions le gène se comporte comme dominant et dans d'autres comme récessif. Par exemple, le gène responsable de la calvitie dans le corps masculin, dans le contexte des hormones sexuelles mâles, se comporte comme dominant, et dans le corps féminin, dans le contexte des hormones sexuelles féminines, il se comporte comme récessif.
4. Dominance incomplète- cette forme d'interaction lorsqu'à l'état hétérozygote (Aa) se manifeste la valeur moyenne du trait entre dominant et récessif.
Par exemple, héritage de la couleur des fleurs de muflier :
Gène A responsable de la couleur rouge des fleurs
a - pour la couleur blanche
Aa est le génotype d'une plante à fleurs roses.
R AA x aa
F1 Aa toutes les plantes ont des fleurs roses
Par exemple : chez l'homme, la maladie phénylcétonurie est associée à un gène mutant récessif.
A l'état homozygote (aa), l'activité de l'enzyme qui convertit la phénylalanine en tyrosine est de 0 %. A l'état homozygote (AA), l'activité enzymatique est de 100 %. Et à l'état hétérozygote (Aa), l'activité enzymatique est de 50 %.
Allèles multiples. Héritage des groupes sanguins ABO.
Les gènes peuvent muter dans plusieurs états :
A → A1 → A2 → A3…
Les mutations d'un gène dans plusieurs conditions sont appelées une série d'allèles multiples.
Il existe 3 gènes ou plus dans une série d’allèles multiples.
14. Interaction des gènes dans la détermination des traits. Types d'interactions génétiques.
Mais dans un organisme diploïde, il ne peut y avoir que 2 membres de la série.
Chez l’homme, l’hérédité des groupes sanguins est associée à une série d’allèles multiples. Le gène 1A est responsable de la production d'agglutinogène A dans les érythrocytes.
Le gène 1B est responsable de la production d'agglutinogène B dans les érythrocytes.
Gène I – ni A ni B ne sont produits.
I (O) - génotype I0 I0
II (A)- IAIA ; IAI0
III (B) - I B I B ; Je B I0
IV (AB) - I A I B ;
L'hérédité des groupes sanguins doit être connue afin de déterminer le groupe sanguin probable de la progéniture, en connaissant le groupe sanguin des parents ; pour une transfusion sanguine adéquate.
Interaction des gènes non alléliques.
Épistase - il s'agit d'une interaction entre gènes non alléliques lorsqu'un gène non allélique supprime l'action d'un autre gène non allélique. Le gène supprimé est appelé épistatique, et le gène qui est supprimé est hypostatique.
Distinguer épistase dominante : L'allèle dominant d'un gène supprime l'effet de l'allèle dominant et récessif d'un autre gène.
Par exemple : héritage de couleur dans les fruits de citrouille.
A - le gène responsable de la coloration jaune,
a est le gène responsable de la coloration verte.
Avec génotype Aa et citrouille AA couleur jaune, de génotype aa-vert.
Si un allèle dominant (épistatique) spécial d'un autre gène B apparaît dans le génotype de la plante, à l'état homo ou hétérozygote, il supprime alors l'effet de « A » et « a » et la couleur blanche des fruits de citrouille se développe.
Génotypes de plantes à fruits blancs :
AABB, AaBB, AAVv, AaBB, aaBB, aaBB
Épistase récessive : l'allèle récessif du gène épistatique, s'il est dans un état homozygote, supprime l'action de l'allèle dominant et récessif du gène hypostatique.
Par exemple : chez une personne de génotype I BI0, qui correspond au groupe sanguin III (B), le groupe I (O) se manifeste phénotypiquement.
Cela se produit parce que le génotype contient un gène épistatique récessif à l'état homozygote, qui supprime l'action du gène IB.
Complémentarité - il s'agit d'une interaction entre gènes non alléliques lorsqu'un trait n'apparaît que lorsque deux allèles dominants de gènes non alléliques sont simultanément présents dans le génotype.
A-B- avec ce génotype, le trait se manifestera.
aaB- Le signe n'apparaîtra pas.
Par exemple : l'héritage de la couleur grise chez la souris se produit si le génotype contient simultanément un allèle dominant du gène responsable de la synthèse du pigment (A) et un allèle dominant du gène responsable de la répartition de ce pigment à la base du cheveu et à son extrémité (B).
Polymérisme est un phénomène lorsqu'un trait est déterminé par plusieurs gènes non alléliques.
La polymère régule le développement quantitatif panneaux. Par exemple, chez l’homme, l’intensité de la pigmentation cutanée est déterminée par 4 gènes non alléliques.
Avec le génotype A1A1A2A2A3A3A4A4, la couleur de la peau est très foncée, avec le génotype a1a1a2a2a3a3a4a4, elle est claire et avec le génotype A1a1A2 a 2A3 a3A4a4, la couleur de la peau est d'intensité moyenne.
Expressivité — indicateur qualitatif manifestation phénotypique du gène.
Pénétrance - un indicateur quantitatif de la manifestation phénotypique d'un gène.
Il est exprimé en % et indique combien d’individus ce trait se manifeste phénotypiquement.
1 gène peut être responsable du développement d'1 trait - monogénicité. Si un gène est responsable du développement de plusieurs traits, alors celui-ci pléiotropie, ceux. action de plusieurs gènes.
Par exemple : chez l'homme, 1 gène mutant dominant est responsable du développement du syndrome de Marfan : doigts longs, subluxation du cristallin, dilatation de l'aorte.
Informations connexes :
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Un génotype n’est pas seulement un ensemble mécanique de gènes, c’est un système historiquement établi de gènes interagissant les uns avec les autres.
Plus précisément, ce ne sont pas les gènes eux-mêmes (sections de molécules d'ADN) qui interagissent, mais les produits qui en sont formés (ARN et protéines).
Les gènes alléliques et non alléliques peuvent interagir.
| Domination totale | L'allèle dominant A supprime l'allèle récessif a | 3:1 | 3A- : 1aa | Héritage de la couleur des graines de pois | |
| Dominance incomplète | Le trait sous la forme hétérozygote est moins prononcé que sous la forme homozygote | 1:2:1 | 1AA : 2Aa : 1aa | Héritage de la couleur des fleurs de beauté nocturne | |
| Codominance | À l’état hétérozygote, chacun des gènes alléliques provoque le développement du trait qu’il contrôle | 1:2:1 | 1IAIA : 2IAIB : 1IBIB | Héritage des groupes sanguins chez l'homme | |
| Interaction des gènes non alléliques | |||||
| Coopération | Les gènes dominants de différentes paires (A, B), présents ensemble dans le génotype, provoquent la formation d'un nouveau trait. Étant chacun présents séparément, les gènes A et B provoquent le développement de leurs caractéristiques |
9:3:3:1 | 9A-B- : 3A-bb : 3aaB- : 1aabb | Héritage de la forme du peigne à poulet | |
| Complémentarité | Les gènes dominants de différentes paires (A, B), présents ensemble dans le génotype, provoquent la formation d'un nouveau trait. Étant chacun présents séparément, les gènes A et B ne provoquent pas le développement du trait | 9:7 | (9A-B-) : (3A-BB + 3aaB- + 1aabb) | Héritage de la couleur des fleurs de pois de senteur | |
| Épistase | dominant | Les gènes d’une paire allélique suppriment l’action des gènes de l’autre | 13:3 | (9I-C- + 3I-cc + 1iicc) : (3cci-) | Héritage de la couleur du plumage du poulet |
| récessif | 9:3:4 | 9A-C- : 3aaC- : (3A-cc + 1aacc) | Héritage de la couleur du pelage chez la souris domestique | ||
| Polymérisme | Action simultanée de plusieurs gènes non alléliques | 15:1 | (9A1-A2 + 3A1-a2a2 + 3a1a1A2-) : 1a1a1a2a2 | Héritage de la couleur de la peau chez l'homme |
Interaction des gènes alléliques
Il existe trois types d'interactions de gènes alléliques : dominance complète, dominance incomplète, codominance.
- Domination totale- un phénomène lorsqu'un gène dominant supprime complètement le travail d'un gène récessif, entraînant le développement d'un trait dominant.
- Dominance incomplète- un phénomène lorsqu'un gène dominant ne supprime pas complètement le travail d'un gène récessif, à la suite duquel un trait intermédiaire se développe.
- Codominance (manifestation indépendante)- un phénomène où les deux allèles participent à la formation d'un trait dans un organisme hétérozygote.
Conférence n°20. Interaction des gènes
Une personne possédant une série d’allèles multiples possède un gène qui détermine son groupe sanguin. Dans ce cas, les gènes qui déterminent les groupes sanguins A et B sont codominants l'un par rapport à l'autre et tous deux sont dominants par rapport au gène qui détermine le groupe sanguin 0.
Interaction des gènes non alléliques
Il existe quatre types d'interaction de gènes non alléliques : coopération, complémentarité, épistasie et polymérisation.
Coopération- un phénomène où, en raison de l'action mutuelle de deux gènes dominants non alléliques, dont chacun a sa propre manifestation phénotypique, un nouveau trait se forme.
Complémentarité- un phénomène lorsqu'un trait se développe uniquement par l'action mutuelle de deux gènes dominants non alléliques, dont chacun ne provoque pas individuellement le développement du trait.
Épistase- un phénomène lorsqu'un gène (à la fois dominant et récessif) supprime l'action d'un autre gène (non allélique) (à la fois dominant et récessif).
Le gène suppresseur peut être dominant (épistasie dominante) ou récessif (épistasie récessive).
Polymérisme- un phénomène où plusieurs gènes dominants non alléliques sont responsables d'effets similaires sur le développement d'un même trait.
Plus ces gènes sont présents dans le génotype, plus le caractère est prononcé. Le phénomène de polymérisation s'observe lors de la transmission de caractères quantitatifs (couleur de peau, poids corporel, rendement laitier des vaches).
Contrairement à la polymérisation, il existe un phénomène tel que pléiotropie- l'action de plusieurs gènes, lorsqu'un gène est responsable du développement de plusieurs caractères.
Mécanismes moléculaires des interactions génétiques
Interaction des gènes alléliques :
* Domination totale: Phénomène dans lequel un gène dominant supprime complètement un gène récessif. Les organismes hétérozygotes correspondent toujours exactement en termes de phénotype au parent homozygote pour le gène dominant.
* Dominance incomplète: Phénomène dans lequel un gène dominant ne supprime pas complètement le gène récessif, entraînant le développement d'un trait intermédiaire.
Un exemple est la couleur de la fleur de la plante de beauté nocturne.
Qui, en croisant des fleurs rouges et blanches parmi les hybrides de première génération, toutes les fleurs sont roses.
* Allélisme multiple: Phénomène dans lequel un gène est représenté non pas par deux allèles (comme dans les cas de dominance complète ou incomplète), mais par un nombre beaucoup plus grand.
Un exemple est une série d'allèles à trois membres qui déterminent la couleur de la fourrure des chats. La couleur de fourrure noire B est dominante sur la couleur de fourrure chocolat b, qui à son tour est dominante sur la couleur de fourrure marron clair b1. (B>b>b1).
* Codominance: Le phénomène de manifestation indépendante des deux allèles dans le phénotype d'un hétérozygote, c'est-à-dire l'absence de relations dominantes-récessives entre allèles.
Un exemple est l'interaction des allèles (IA et IB) qui déterminent le quatrième groupe sanguin humain.
* Surdominance: manifestation plus forte d'un trait chez un hétérozygote plutôt que chez un homozygote.
Ainsi, la drosophile possède un gène létal récessif, pour lequel les hétérozygotes ont une plus grande viabilité que les homozygotes dominants.
Interaction des gènes non alléliques :
* Complémentarité(lat.
- "complémentum" - addition) est l'un des types d'interaction de gènes non alléliques, dans lequel ces gènes complètent l'action les uns des autres, et le trait est formé avec l'action simultanée des deux gènes. Les pois de senteur possèdent un gène dominant A, qui provoque la synthèse du propigment, un précurseur incolore du pigment. (Son « a » récessif indique l’absence de pigment).
Un autre gène dominant, B, détermine la synthèse de l'enzyme sous l'action de laquelle le pigment est formé à partir du propigment. (Son "b" récessif précise l'absence de l'enzyme). Considérons maintenant une expérience de croisement de deux plantes avec les génotypes AAbb et aaBB. Dans les deux cas, les plantes portent des fleurs blanches. En F1, se forment des dihétérozygotes, qui possèdent à la fois un propigment et une enzyme.
Par conséquent, en F1, toutes les plantes auront des fleurs roses.
* Épistase- un type d'interaction génétique dans laquelle un gène supprime l'action d'un autre. Exemple : Chez la citrouille, le gène dominant Y fait apparaître le fruit en jaune et son gène récessif y fait apparaître le fruit en vert. De plus, il existe un gène dominant W, qui supprime l'effet de toute couleur. Par conséquent, avec sa présence, les fruits seront blancs, tandis que son w récessif n'empêche pas l'apparition de couleur.
Ainsi, par exemple, les plantes avec les génotypes YyWw, yyWw auront des fruits blancs, et les plantes avec les génotypes yyww YYww auront respectivement des fruits verts et jaunes.
* Polymérisme- un type d'interaction entre la manifestation de gènes, dans laquelle la manifestation d'un trait particulier dépend du nombre de gènes dominants contribuant à son développement.
Par exemple, lors du croisement du blé à grains rouges avec du blé à grains blancs, il a été constaté que les plantes de génotype A1A1A2A2 ont des grains rouges, les plantes a1a1a2a2 ont des grains blancs, les plantes avec trois gènes dominants ont une couleur rougeâtre et les plantes avec deux et un. le gène a une couleur plus pâle.
47.Expression génétique.
Pénétrance et expressivité. Norme de réaction. L'expression du gène est un processus au cours duquel les informations héréditaires d'un gène (séquence nucléotidique de l'ADN) sont converties en un produit fonctionnel - ARN ou protéine. L'expression des gènes peut être régulée à toutes les étapes du processus : pendant la transcription, pendant la traduction et au stade des modifications post-traductionnelles des protéines.
La régulation de l’expression des gènes permet aux cellules de contrôler leur propre structure et fonction et constitue la base de la différenciation, de la morphogenèse et de l’adaptation cellulaires. L'expression des gènes est un substrat du changement évolutif, car le contrôle dans le temps, le lieu et caractéristiques quantitatives l'expression d'un gène peut avoir un impact sur les fonctions d'autres gènes dans tout l'organisme.
Expressivité et pénétrance Sous expressivité comprendre le degré d'expression d'une certaine caractéristique.
L'environnement externe et les gènes modificateurs peuvent modifier l'expression d'un gène, c'est-à-dire l'expression d'un trait. La variabilité de l'expression d'un gène mutant chez différents individus est un phénomène assez courant. Par exemple, chez la progéniture de la drosophile - des mouches mutantes « sans yeux » avec un nombre de facettes considérablement réduit - leur contenu varie d'une absence presque totale à la moitié de la norme. Pénétrance des gènes est la proportion d’individus présentant le phénotype attendu.
Avec une pénétrance complète (100 %), le gène mutant manifeste son effet chez chaque individu. Avec une pénétrance incomplète (inférieure à 100 %), le gène ne se manifeste pas de manière phénotypique chez tous les individus. L'expressivité et la pénétrance du gène dépendent apparemment dans une large mesure de l'influence des gènes modificateurs et des conditions de développement des individus.
La norme de réaction est la capacité d'un génotype à former différents phénotypes au cours de l'ontogenèse, en fonction des conditions environnementales.
Il caractérise la part de participation du milieu dans la mise en œuvre de la caractéristique et détermine variabilité des modifications gentil.
Qu’est-ce que l’interaction génétique ? Types d'interactions génétiques. Interaction des gènes non alléliques
Plus la norme de réaction est large, plus l'influence de l'environnement est grande et moins l'influence du génotype dans l'ontogenèse est importante. Le même gène dans conditions différentes l'environnement peut être réalisé dans plusieurs manifestations du trait (phènes). Dans chaque ontogenèse spécifique, parmi le spectre des manifestations d'un trait, une seule est réalisée.
De même, le même génotype dans différentes conditions environnementales peut être transformé en toute une gamme de phénotypes potentiellement possibles, mais dans chaque ontogenèse spécifique, un seul phénotype est réalisé. La norme de réaction héréditaire s'entend comme la largeur maximale possible de ce spectre : plus elle est large, plus la norme de réaction est large. La valeur phénotypique de tout caractère quantitatif (F) est déterminée, d'une part, par sa valeur génotypique (G), d'autre part, par l'influence de l'environnement (C) : F = G + C.
Interactions de gènes non alléliques.
1. Complémentarité. Ce type d'interaction génétique est qu'en présence de deux allèles dominants de gènes différents, un nouveau trait apparaît, c'est-à-dire que pour l'apparition d'un nouveau trait, l'organisme doit avoir le génotype AB.
Épistase. Dans l’interaction épistatique, une paire de gènes peut supprimer l’action d’une autre paire de gènes.
3. Polymère. De nombreux traits sont déterminés par plusieurs paires de gènes.
Ceci est typique principalement pour les caractères quantitatifs, tels que la production d’œufs chez les poules et la teneur en matière grasse du lait chez les vaches.
4. Pléiotropique action des gènes. Avec l'action des gènes pléiotropes, un gène détermine le développement ou influence la manifestation de plusieurs traits.
HOMOSYGOSITÉ- un état du corps dans lequel les chromosomes homologues portent le même allèle d'un gène particulier.
Les organismes autofécondants sont pratiquement homozygotes.
Hétérozygotie- une condition dans laquelle les chromosomes homologues portent formes différentes(allèles) d’un gène particulier.
Hémizygotie- une condition associée au fait qu'un organisme possède un ou plusieurs gènes qui ne sont pas appariés, c'est-à-dire
e. n'ont pas de partenaires alléliques.
№ 36. Modèles d'hérédité dans les croisements monohybrides.
Croix monohybride- croisement de formes qui diffèrent les unes des autres par une paire de caractéristiques alternatives.
Première loi de Mendel (uniformité des hybrides)– lors du croisement d'individus parentaux homozygotes qui diffèrent par une paire de caractéristiques alléliques, tous les hybrides de première génération sont uniformes en termes de phénotype et de génotype.
Deuxième loi de Mendel (ségrégation des hybrides de deuxième génération)– lors du croisement monohybride d'organismes hétérozygotes, les hybrides de deuxième génération subissent une division par phénotype dans un rapport de 3:1 et par génotype – 1:2:1
№ 37. Croisement dihybride et polyhybride .
Croisement dihybride- croisement d'organismes qui diffèrent par deux paires de caractéristiques alternatives.
La loi se manifeste, en règle générale, pour les paires de traits dont les gènes sont situés sur des chromosomes non homologues.
Si nous désignons par une lettre le nombre de paires alléliques dans les chromosomes non homologues, alors le nombre de classes phénotypiques sera déterminé par la formule 2n et le nombre de classes génotypiques - 3n. En cas de dominance incomplète, le nombre de classes phénotypiques et génotypiques coïncide.
Les fondements cytologiques des lois de Mendel reposent sur :
1) appariement de chromosomes (appariement de gènes qui déterminent la possibilité de développer n'importe quel trait)
2) caractéristiques de la méiose (processus se produisant dans la méiose, qui assurent la divergence indépendante des chromosomes avec les gènes qui s'y trouvent vers différents pôles de la cellule, puis vers différents gamètes)
3) caractéristiques du processus de fécondation (combinaison aléatoire de chromosomes portant un gène de chaque paire allélique)
Formule de répartition selon les deux caractéristiques. 9:3:3:1
Question n° 37.
Croisement dihybride et polyhybride. La loi de la combinaison indépendante des gènes et sa base cytologique.
Le croisement dihybride est le croisement de deux individus qui diffèrent l'un de l'autre par deux paires de traits alternatifs.
Le croisement polyhybride est le croisement de deux individus qui diffèrent l'un de l'autre par deux ou plusieurs paires de caractères alternatifs.
Loi de combinaison indépendante de gènes. Troisième loi de Mendel (héritage indépendant des caractères)– lors du croisement de deux individus homozygotes qui diffèrent l'un de l'autre par deux ou plusieurs paires de traits alternatifs, les gènes et leurs traits correspondants sont hérités indépendamment les uns des autres et sont combinés dans toutes les combinaisons possibles.
La loi se manifeste, en règle générale, pour les paires de traits dont les gènes sont situés sur des chromosomes non homologues.
Base cytologique : combinaison aléatoire de chromosomes lors de la fécondation, portant un gène de chaque paire allélique.
Formule générale de fractionnement en succession indépendante.
Par phénotype : 9 (A-B-):3(A-bb):3(aaB-):1(aabv).
Question n° 38.
Allèles multiples. Héritage des groupes sanguins humains du système AB0.
Allèles multiples – divers états(trois ou plus) du même locus chromosomique résultant de mutations.
L'allélisme multiple est la présence de plusieurs allèles dans un gène. Un exemple d'allélisme multiple est le système de groupe sanguin ABO.
Héritage des groupes sanguins. Au locus du gène ABO, il existe trois variantes possibles (allèles) - 0, A et B, qui sont exprimées de manière autosomique codominante. Cela signifie que les individus qui ont hérité des gènes A et B expriment les produits de ces deux gènes, ce qui donne le phénotype AB (IV). Le phénotype A (II) peut être présent chez une personne ayant hérité soit de deux gènes A, soit des gènes A et 0 de ses parents.
En conséquence, le phénotype B (III) - lorsqu'on hérite soit de deux gènes B, soit de B et 0. Le phénotype 0 (I) se manifeste lorsque deux gènes 0 sont hérités.
Question n° 39.
Interaction de gènes non alléliques : complémentarité, épistasie, polymérisation, effet modificateur.
La plupart des caractéristiques et propriétés d'un organisme sont le résultat de l'action non pas d'une paire de gènes alléliques, mais de plusieurs gènes non alléliques ou de leurs produits.
C'est pourquoi ces signes sont appelés complexe. Une caractéristique complexe peut être la structure quaternaire de la protéine, formée de différentes chaînes peptidiques déterminées par différents gènes (non alléliques).
Polymérisme.
Si les gènes sont situés, chacun dans son propre locus, mais que leur interaction se manifeste dans la même direction, ce sont des polygènes. Un gène présente légèrement ce trait. Les polygènes se complètent et ont un effet puissant - un système polygénique apparaît - c'est-à-dire le système est le résultat de l’action de gènes dirigés de manière identique. L'action combinée des polygènes détermine une expressivité différente - le degré d'expression d'un trait, en fonction de la dose des allèles correspondants.
Selon le type d'interaction du polymère chez l'homme, l'intensité de la coloration de la peau est déterminée en fonction du niveau de dépôt de pigment mélanique dans les cellules.
Complémentarité– un phénomène dans lequel 2 gènes non alléliques, étant dans le génotype, conduisent simultanément à la formation d'un nouveau trait. Si l’un des couples est présent, il se manifeste. Un exemple est celui des groupes sanguins humains.
La complémentarité peut être dominante ou récessive.
Épistase– une telle interaction de gènes lorsque le gène d'une paire allélique est masqué par l'action d'une autre paire allélique.
Cela est dû au fait que les enzymes catalysent différents processus cellulaires lorsque plusieurs gènes agissent sur une seule voie métabolique. Leur action doit être coordonnée dans le temps.
Modification(gènes modificateurs) - renforcement ou affaiblissement de l'action des gènes principaux par l'action d'autres gènes non alléliques. Gène modificateur (1919, Bridges). Théoriquement, n’importe quel gène peut interagir avec d’autres gènes et donc présenter effet modificateur, mais certains gènes sont des modificateurs dans une plus grande mesure.
Souvent, ils n'ont pas leur propre trait, mais sont capables d'améliorer ou d'affaiblir la manifestation d'un trait contrôlé par un autre gène. Dans la formation d'un trait, outre les gènes principaux, des gènes modificateurs exercent également leur effet.
1. coloration des mammifères – blanc, noir + modificateurs ;
2. Phénylcétonurie. Les patients présentent une mutation qui désactive l’enzyme phénylalanine hydrolase.
Interaction des gènes
La phénylalanine n’est donc pas convertie en tyrosine. En conséquence, la quantité de phénylalanine dans le sang augmente.
Question n° 40.
Théorie chromosomique de l'hérédité. Liaison des gènes. Groupes d'embrayage. Le croisement en tant que mécanisme qui détermine les troubles d'un gène lié.
Conférence 22. Interaction des gènes
En étudiant les modèles d'hérédité, G. Mendel est parti de l'hypothèse qu'un gène est responsable du développement d'un seul trait. Par exemple, le gène responsable du développement de la couleur des graines de pois n’affecte pas la forme des graines. De plus, ces gènes sont situés sur des chromosomes différents et leur héritage est indépendant les uns des autres. Par conséquent, il peut sembler qu’un génotype soit une simple collection de gènes d’un organisme. Cependant, Mendel lui-même, dans un certain nombre d'expériences, a été confronté à des phénomènes d'hérédité qui ne pouvaient être expliqués par les lois qu'il a découvertes. Ainsi, en étudiant l’héritage de la couleur du tégument, Mendel a découvert que le gène qui provoque la formation du tégument brun contribue également au développement de pigments dans d’autres parties de la plante. Les plantes à tégument brun avaient des fleurs violettes et les plantes à tégument blanc avaient des fleurs blanches. Dans d'autres expériences, croisant des haricots blancs et violets, il a obtenu dans la deuxième génération une gamme de nuances - du violet au blanc. Mendel a conclu que l'héritage violet ne dépend pas d'un, mais de plusieurs gènes, dont chacun donne une couleur intermédiaire. On peut dire que Mendel a non seulement établi les lois de l'héritage indépendant des paires d'allèles, mais a également jeté les bases de la doctrine de l'interaction des gènes.
Après la redécouverte des lois d'hérédité des traits, de nombreuses expériences ont confirmé l'exactitude des modèles établis par Mendel. Dans le même temps, les faits se sont progressivement accumulés montrant que les relations numériques obtenues par Mendel lors du fractionnement de la génération hybride n'étaient pas toujours respectées. Cela indique que les relations entre les gènes et les traits sont plus complexes. Il s’est avéré qu’un même gène peut influencer le développement de plusieurs traits ; le même trait peut se développer sous l’influence de nombreux gènes.
Interaction des gènes
En règle générale, l'interaction des gènes est de nature biochimique, c'est-à-dire qu'elle repose sur l'interaction de protéines synthétisées sous l'influence de certains gènes. Les gènes alléliques et non alléliques peuvent interagir les uns avec les autres.
Interaction des gènes alléliques. Il existe plusieurs types d'interactions de gènes alléliques : domination totale, dans lequel le trait récessif n'apparaît pas, dominance incomplète, dans lequel les hybrides présentent un modèle d'hérédité intermédiaire, co-dominance , dans ce cas, les deux caractéristiques se manifestent phénotypiquement chez les hybrides. Par exemple, la codominance se manifeste chez les personnes du groupe sanguin 4. Le premier groupe sanguin chez les personnes avec des allèles i 0 i 0, le second - avec des allèles I A I A ou I A í 0 ; troisième - I B I B ou I B í 0 ; le quatrième groupe a les allèles I A I B. Surdominance – une meilleure fitness des hétérozygotes issus d’un croisement monohybride (par exemple Aa) par rapport aux deux types d’homozygotes (AA et aa). La surdominance peut également être définie comme une hétérosis qui se produit lors du croisement monohybride. La plupart exemple célèbre relations entre les allèles normaux (S) et mutants (s) du gène qui contrôle la structure de l'hémoglobine chez l'homme. Les personnes homozygotes pour l'allèle mutant (ss) souffrent d'une grave maladie du sang - la drépanocytose, dont elles meurent généralement enfance(les globules rouges du patient sont en forme de faucille et contiennent de l’hémoglobine dont la structure est légèrement modifiée à la suite d’une mutation). Cependant, en Afrique tropicale et dans d’autres régions où le paludisme est courant, les trois génotypes SS, Ss et ss sont constamment présents dans les populations humaines (20 à 40 % de la population est hétérozygote Ss). Il s'est avéré que la préservation du ou des allèles mortels dans les populations humaines est due au fait que les hétérozygotes (Ss) sont plus résistants au paludisme que les homozygotes pour le gène normal (SS) et ont donc un avantage sélectif.
Interaction des gènes non alléliques . Il existe de nombreux exemples où les gènes influencent la nature de la manifestation d'un certain gène non allélique ou la possibilité même de la manifestation de ce gène.
Interaction complémentaire. Les gènes qui, lorsqu'ils sont combinés dans un génotype à l'état homozygote ou hétérozygote, déterminent une nouvelle manifestation phénotypique d'un trait sont dits complémentaires. Un exemple classique d'interaction génétique complémentaire est l'héritage de la forme des rayons chez les poulets (Fig. 331). Lors du croisement de poulets avec un peigne en forme de rose et en forme de pois, toute la première génération a un peigne en forme de noix.
Lors du croisement des hybrides de première génération, les descendants présentent une répartition selon la forme du rayon : 9 en forme de noix : 3 en forme de rose : 3 en forme de pois : 1 en forme de feuille. Analyse génétique a montré que les poulets avec un peigne en forme de rose ont le génotype A_bb, avec un en forme de pois - aaB_, avec un en forme de noix - A_B_ et avec un en forme de feuille - aabb, c'est-à-dire que le développement d'un peigne en forme de rose se produit si le génotype n'a qu'un seul gène dominant - A, pisiforme - la présence uniquement du gène B, la combinaison des gènes A B provoque l'apparition d'un peigne en forme de noix, et la combinaison d'allèles récessifs de ces gènes provoque l'apparition d'une feuille- peigne en forme.
Avec l'interaction complémentaire des gènes dans un croisement dihybride, les divisions résultantes des descendants sont différentes de celles mendéliennes : 9:7, 9:3:4, 13:3, 12:3:1, 15:1, 10:3 : 3, 9:6:1. Cependant, ce sont toutes des modifications de la formule mendélienne générale 9:3:3:1.
Épistase . L'épistatique est une interaction de gènes dans laquelle un allèle d'un gène supprime l'effet des allèles d'autres gènes. L'interaction épistatique est à l'opposé de la complémentarité. Certaines races de poulets ont un plumage blanc, tandis que d'autres ont un plumage coloré.Le plumage blanc est déterminé par plusieurs gènes différents, par exemple chez les Leghorns blancs - les gènes CCII et chez les Plymouth Rocks blancs - ccii (Fig. 332). L'allèle dominant du gène C détermine la synthèse du précurseur du pigment (le chromogène qui donne la couleur des plumes) et son allèle récessif détermine l'absence du chromogène. Le gène I supprime l’action du gène C et l’allèle i ne supprime pas son action. Ainsi, la coloration blanche chez les poulets n'est pas déterminée par la présence de gènes spéciaux qui déterminent le développement de cette coloration, mais par la présence d'un gène qui supprime son développement.
Lors du croisement, par exemple, de Leghorns (CCII) avec de Plymouth Rocks (CCii), tous les descendants F1 ont une couleur blanche, qui est déterminée par la présence d'un gène suppresseur (CCIi) dans leur génotype. Si les hybrides F1 sont croisés entre eux, alors dans la deuxième génération, une division de couleur se produit dans le rapport 13/16 blanc : 3/16 coloré. La partie de la progéniture qui est colorée est celle dont le génotype contient le gène de couleur et n'a pas son suppresseur (C_ii).
Polymérisme. En croisant des haricots blancs et violets, Mendel a rencontré le phénomène de polymérisation. Le polymérisme est l'influence sans ambiguïté de deux, trois ou plusieurs gènes non alléliques sur le développement du même trait. De tels gènes sont appelés polymères ou multiples et sont désignés par une lettre avec l'index correspondant, par exemple A1, A2, a1, a2. Les gènes polymères contrôlent la plupart des caractéristiques quantitatives des organismes : hauteur des plantes, poids des graines, teneur en huile des graines, teneur en sucre des racines de betterave sucrière, rendement en lait de vache, production d'œufs, poids corporel, etc.
Le phénomène de polymérisation a été découvert en 1908 lors de l'étude de la couleur des grains de blé par Nelson-Ehle (Fig. 333). Il a suggéré que l'héritage de la couleur des grains de blé est dû à deux ou trois paires de gènes polymères. Lors du croisement de blé à grains rouges et blancs en F1, une hérédité intermédiaire du trait a été observée : tous les hybrides de la première génération avaient des grains rouge clair. En F2, il y a eu une scission par rapport à
nii 63 grain rouge à 1 grain blanc.De plus, les grains rouges avaient des intensités de couleur différentes - du rouge foncé au rouge clair. Sur la base d'observations, Nelson-Ehle a déterminé que la couleur des grains est déterminée par trois paires de gènes polymères. Chez l’homme, par exemple, la couleur de la peau est héritée selon le type de polymère.
Pléiotropie. La pléiotropie fait référence aux multiples actions des gènes. L'effet pléiotrope des gènes est de nature biochimique : une protéine-enzyme, formée sous le contrôle d'un gène, détermine non seulement le développement d'un trait donné, mais affecte également les réactions secondaires de la biosynthèse de divers autres traits et propriétés, les faisant changer.
L'effet pléiotrope des gènes a été découvert pour la première fois par G. Mendel, qui a découvert que les plantes à fleurs violettes avaient toujours des taches rouges à l'aisselle des feuilles et que le tégument de la graine était gris ou brun. C'est-à-dire que le développement de ces caractéristiques est déterminé par l'action d'un facteur héréditaire (gène).
Les humains souffrent d’une maladie héréditaire récessive appelée drépanocytose. Le principal défaut de cette maladie est le remplacement d’un des acides aminés de la molécule d’hémoglobine, ce qui entraîne une modification de la forme des globules rouges. Dans le même temps, de profonds troubles surviennent dans les systèmes cardiovasculaire, nerveux, digestif et excréteur. Cela conduit au fait que les personnes homozygotes atteintes de cette maladie meurent dans l'enfance.
La pléiotropie est répandue. L’étude de l’action des gènes a montré que de nombreux gènes, sinon tous, ont évidemment un effet pléiotropique.
Ainsi, l'expression « un gène détermine le développement d'un trait » est largement arbitraire, puisque l'action d'un gène dépend d'autres gènes - de l'environnement génotypique. La manifestation de l'action des gènes est également influencée par les conditions environnementales. environnement externe. Le génotype est donc un système de gènes en interaction.
Un gène est une unité structurelle d’informations héritées. Il représente une section spécifique (parfois ARN). L'interaction des gènes assure la transmission des caractéristiques élémentaires des organismes parents à la progéniture.
Chaque gène détermine un trait spécifique indépendant des autres. Ils sont capables d'interagir. Cela est possible grâce à ce qui se passe dans les gènes. Lorsqu’ils sont combinés en un génotype, ils agissent comme un système. Les principales relations entre eux sont la dominance et la récessivité.
Le génotype humain est composé de milliers de traits (système) qui correspondent à seulement 46 chromosomes. Chacun d'eux contient un grand nombre de gènes (au moins 30 000).
Le degré de développement d'un trait particulier peut être déterminé par l'influence non pas d'un gène, mais de toute une série qui sont librement interconnectées. Cette interaction de gènes est généralement appelée polymère (polycomplexité). Ce mécanisme est utilisé pour hériter de la couleur de la peau, de la couleur des cheveux et de centaines d’autres caractéristiques.
Grâce à ce nombre de gènes, l'activité vitale et le développement d'organismes définitifs, constitués de différents types de cellules différenciées spécialisées, sont assurés. Environ 200 types de cellules ont été identifiés chez l’homme, avec des subdivisions supplémentaires en un certain nombre de types de cellules plus spécialisés sur le plan fonctionnel et morphologique.
La connexion des gènes sur un chromosome est définie par le terme liaison génétique. Tous les gènes appartenant au même groupe de liaison sont hérités ensemble lors de la formation des gamètes.
Le nombre de gènes dans les différents groupes de liaison n'est pas le même. L'interaction dihybride est caractérisée par le fait qu'une telle liaison n'obéit pas. Cependant, une liaison complète est assez rare. En règle générale, les quatre phénotypes sont représentés dans la progéniture.
Les allèles sont distingués et les allèles sont des formes du même gène.
Allélique - l'interaction de gènes inclus dans une paire allélique. La manifestation d'un trait est déterminée non seulement par les relations de dominance, mais également par le nombre de gènes contenus dans le génotype.
Les gènes alléliques sont capables de créer des connexions telles que (lorsque dans le phénotype des hétérozygotes il y a un produit d'un seul gène) et incomplètes (le phénotype des hétérozygotes diffère du phénotype des homozygotes de manière récessive, en prenant une valeur moyenne (intermédiaire) par rapport à eux. La codominance est une telle interaction de gènes alléliques, lorsque les hétérozygotes dans le phénotype ont le produit des deux.
Non allélique - l'influence conjointe de deux (plusieurs) gènes non alléliques. Peut s'exprimer sous forme d'interactions épistatiques, complémentaires, polymériques ou modificatrices.
L'interaction des gènes non alléliques peut se produire de différentes manières, on en distingue donc plusieurs types.
Complémentaire - l'interaction de gènes qui mendelisent indépendamment dans un génotype et provoquent la manifestation d'un trait.
Polymérique est l'influence additive d'un certain nombre de gènes non alléliques sur la formation d'un certain trait, ce qui provoque une série de variations continues en termes quantitatifs. La polymère peut être cumulative ou non cumulative. Dans le premier cas, la manifestation d'un trait est déterminée par le nombre d'allèles dominants des gènes polymères contenus dans le génotype. Dans le second cas, le degré de développement du trait est déterminé uniquement par la présence d'allèles dominants et ne dépend pas de leur nombre.
Epistatique - suppression d'un gène par un allèle dominant d'un autre, non allélique au premier. Ou suppression de l'action d'un allèle dominant et récessif dans un allèle hypostatique d'un allèle épistatique, qui est dans un état homozygote.
Complémentaire - un trait se développe grâce à l'action mutuelle de 2 gènes dominants, qui séparément ne provoquent pas le développement du trait.
Modifier - modifier l'action des gènes principaux par des modificateurs non alléliques par rapport à eux. Un gène peut agir comme gène principal pour contrôler le développement d’un trait particulier et comme modificateur par rapport au développement d’un autre caractère.
L'interaction des gènes est toujours observée lorsque plusieurs gènes influencent la formation d'un certain état d'une caractéristique de l'organisme.
Tâche n°1
Thème 22. Interaction des gènes alléliques et non alléliques
Problèmes de maîtrise de soi
1.Quand s'appliquent les lois de la génétique formulées par G. Mendel ?
2. Dans quel cas la loi de l’adhésion s’applique-t-elle ?
3.Qui a formulé la loi d’adhésion ?
4.Le lien entre les gènes est-il absolu ?
5.Nommez les principales dispositions de la théorie des chromosomes
6. Quelle est la signification de la théorie des chromosomes
1. Lisez le matériel pédagogique ci-dessous.
2.Analyser les tableaux de l'application
3.Répondez aux questions de maîtrise de soi.
Génotype est un système de gènes en interaction. Les gènes alléliques et non alléliques situés dans différents locus du même chromosome et de différents chromosomes interagissent les uns avec les autres.
Les gènes alléliques entrent dans des relations telles que dominance - récessivité ; faire la distinction entre la dominance complète et incomplète, la codominance, la surdominance et les allèles multiples.
Domination totale– l’allèle dominant cache complètement la présence de l’allèle récessif.
Dominance incomplète il y a une manifestation d'une caractéristique intermédiaire.
Codominance– manifestation chez les hétérozygotes de caractères déterminés par deux allèles.
Par exemple, c'est ainsi que les groupes sanguins humains sont hérités (chaque allèle code pour une protéine spécifique, et chez les hétérozygotes, les deux sont synthétisés.
Surdominance– un gène dominant à l’état hétérozygote a une manifestation plus forte qu’à l’état homozygote. Par exemple, une mutation létale récessive est connue chez la drosophile ; les hétérozygotes ont une plus grande viabilité que les homozygotes ;
Plusieurs allèles ; parfois, les allèles peuvent inclure plus de deux gènes. En plus des gènes principaux - dominants et récessifs - apparaissent des gènes intermédiaires, qui se comportent comme récessifs par rapport au dominant, et comme dominants par rapport au récessif.
Types d'interactions.
1. Coopération
2.Complémentarité
3. Épistase
4.Polymère
5. Action multiple (pléotropie)
Coopération– l'apparition de néoplasmes dus à l'action combinée de deux gènes dominants non alléliques, lorsqu'à l'état homozygote ou hétérozygote se développe un nouveau trait absent dans les formes parentales.
Complémentarité- un type d'héritage dans lequel les gènes non alléliques se complètent.
Exemple :
Lors du croisement de perruches jaunes avec des individus bleus, tous les hybrides de première génération sont verts. Lorsque ces hybrides verts sont croisés entre eux, une scission est observée dans leur progéniture - 9 parties sont vertes : 3 parties sont jaunes : parties 3 parties sont bleues ; 1 souvent blanc.
Explication.
Les parents étaient homozygotes puisque tous les hybrides de première génération sont uniformes. L'apparition d'une nouvelle variante du trait (couleur verte) dans la première génération ne peut s'expliquer par une dominance incomplète (puisqu'il y a des individus blancs dans la deuxième génération).
On peut supposer que chez les perruches perruches, la présence de pigment jaune est déterminée par l'allèle dominant A et la présence de pigment bleu par l'allèle dominant B. Si les hybrides de première génération ont les allèles dominants A et B, les pigments jaune et bleu sont tous deux déterminés. synthétisés, qui ensemble donnent une couleur verte. En l'absence d'allèles dominants, certains hybrides de deuxième génération n'ont ni pigments jaunes ni bleus et le plumage devient incolore - blanc.
P : ♀Aaaaaa x ♂aaaaa
Jaune bleu
F 1 : ♀AaBv x ♂AaBv
vert vert
F 2 : 9A-B- : 3A – bb : 3aaB- : 1aavv
vert jaune bleu blanc
Épitasie- un type d'héritage dans lequel l'action d'un gène est supprimée par l'action d'un autre gène non allélique.
Par exemple, considérons l’héritage de la couleur du pelage chez les lapins.
Gène dominant C – assure la synthèse du pigment noir.
Gène récessif c – ne produit pas de pigment.
Il existe une autre paire d'allèles (A-a) qui affecte la distribution du pigment, s'il est déjà présent.
Gène dominant A - provoque une répartition inégale du pigment sur toute la longueur du poil (le pigment s'accumule à sa base, tandis que la pointe du poil est dépourvue de pigment (lapins gris). Le gène récessif (a) n'affecte pas la répartition de pigment.
P : ♀SSAA x ♂SSAA
gris blanc
F 1 ♀СсАа x ♂ СсАа
Gris gris