Interaktion nicht-allelischer Gene: Arten und Formen

Die Übertragung von Merkmalen von Generation zu Generation ist auf die Interaktion zwischen verschiedenen Genen zurückzuführen. Was ist ein Gen und was sind die Arten der Interaktion zwischen ihnen?

Was ist ein Gen?

Unter dem heutigen Gen, gemeinEinheit der Übertragung von Erbinformationen. Gene werden in der DNA gefunden und bilden ihre strukturellen Regionen. Jedes Gen ist für die Synthese eines bestimmten Proteinmoleküls verantwortlich, das die Manifestation eines bestimmten Merkmals im Menschen bestimmt.

Jedes Gen hat mehrere Unterarten oder Allele,die eine Vielzahl von Symptomen verursachen (zum Beispiel wird die braune Augenfarbe durch das dominante Allel des Gens verursacht, während die blaue Farbe ein rezessives Zeichen ist). Allele befinden sich in den gleichen Bereichen von homologen Chromosomen, und die Übertragung eines bestimmten Chromosoms verursacht die Manifestation eines bestimmten Merkmals.

Alle Gene interagieren miteinander. Es gibt verschiedene Arten ihrer Interaktion - Allele und Allele. Dementsprechend wird die Wechselwirkung von allelen und nicht-allelen Genen hervorgehoben. Was unterscheiden sie voneinander und wie manifestieren sie sich?

Geschichte der Entdeckung

Bevor die Arten der Interaktion entdeckt wurdenNicht-allelische Gene, es wurde angenommen, dass nur vollständige Dominanz möglich ist (wenn es ein dominantes Gen gibt, dann wird sich das Symptom manifestieren, aber wenn nicht, dann wird es kein Zeichen geben). Die Vorherrschaft der Allel-Doktrin, die lange Zeit das wichtigste Dogma der Genetik war. Domination wurde gründlich untersucht, und seine Arten wurden entdeckt, wie vollständige und unvollständige Herrschaft, Kodomination und Überdominanz.

Alle diese Prinzipien unterliegen dem ersten Mendelschen Gesetz, das sich auf die Einheitlichkeit der Hybriden der ersten Generation bezieht.

Mit weiterer Beobachtung und Untersuchung,Es wird bemerkt, dass nicht alle Zeichen an die Theorie der Herrschaft angepasst wurden. Mit einer tieferen Studie wurde nachgewiesen, dass nicht nur die gleichen Gene die Manifestation des Merkmals oder der Gruppe von Eigenschaften beeinflussen. So wurden die Formen der Interaktion von nicht-allelischen Genen entdeckt.

Reaktionen zwischen Genen

Wie schon gesagt, herrschte lange Zeit die Doktrinüber dominante Vererbung. In diesem Fall gab es eine Allelwechselwirkung, bei der sich das Symptom nur im heterozygoten Zustand manifestierte. Nachdem verschiedene Formen der Interaktion von nicht-allelischen Genen entdeckt worden waren, konnten die Wissenschaftler bisher unerklärte Arten der Vererbung erklären und Antworten auf viele Fragen erhalten.

Es wurde festgestellt, dass die Genregulation direkthing von Enzymen ab. Diese Enzyme ließen die Gene unterschiedlich reagieren. Die Interaktion von allelischen und nichtallelischen Genen erfolgte nach den gleichen Prinzipien und Schemata. Dies führte zu der Schlussfolgerung, dass Vererbung nicht von den Bedingungen abhängt, unter denen die Gene interagieren, und der Grund für die atypische Übertragung von Merkmalen in den Genen selbst liegt.

Die nichtallelische Interaktion ist einzigartig, was uns erlaubt, neue Kombinationen von Eigenschaften zu erhalten, die einen neuen Grad des Überlebens und der Entwicklung von Organismen bewirken.

Nicht-allelische Gene

Nicht-allelisch sind jene Gene, in denen lokalisiert sindverschiedene Bereiche nicht-homologer Chromosomen. Synthesefunktion haben sie eine, aber sie kodieren die Bildung verschiedener Proteine, die verschiedene Zeichen verursachen. Solche Gene, die miteinander reagieren, können die Entwicklung von Symptomen in mehreren Kombinationen verursachen:

• Ein Zeichen wird aufgrund der Interaktion mehrerer, völlig unterschiedlicher Struktur von Genen sein.
• Einige Symptome hängen von einem Gen ab.

Die Reaktionen zwischen diesen Genen verlaufen etwas komplizierter als im Fall der Allelwechselwirkung. Jede dieser Arten von Reaktionen hat jedoch ihre eigenen Merkmale und Eigenheiten.

Was sind die Arten der Interaktion von nicht-allelischen Genen?

• Epistase.
• Polymeria.
• Komplementarität.
• Die Wirkung der Veränderung von Genen.
• Pleiotrope Wechselwirkung.

Jede dieser Interaktionsarten hat ihre eigenen einzigartigen Eigenschaften und manifestiert sich auf ihre eigene Art und Weise.

Es ist notwendig, auf jedem von ihnen näher aufzuwarten.

Epistase

Diese Wechselwirkung nicht-allelischer Gene ist eine Epistase- wird in dem Fall beobachtet, wenn ein Gen die Aktivität des anderen unterdrückt (das supprimierende Gen wird epistatisch genannt, und das unterdrückte Gen wird als hypostatisches Gen bezeichnet).

Die Reaktion zwischen diesen Genen kann seindominant und rezessiv. Eine dominante Epistase wird beobachtet, wenn das epistatische Gen (normalerweise wird es mit dem Buchstaben I bezeichnet, wenn es keine äußere, phänotypische Manifestation hat) das hypostatische Gen unterdrückt (es wird üblicherweise als B oder b bezeichnet). Rezessive Epistase wird beobachtet, wenn das rezessive Allel des epistatischen Gens die Manifestation eines der Allele der Hypostatika des Gens inhibiert.

Spaltung nach phänotypischem Merkmal, mitjede der Arten dieser Wechselwirkungen ist auch anders. Bei dominanter Epistase wird häufiger folgendes Muster beobachtet: In der zweiten Generation werden die Phänotypen in die folgenden unterteilt: 13: 3, 7: 6: 3 oder 12: 3: 1. Es kommt darauf an, welche Gene zusammenlaufen.

Bei einer wiederkehrenden Epistase ist die Teilung 9: 3: 4, 9: 7, 13: 3.

Komplementarität

Interaktion von nicht-allelen Genen, wobei, wenn mehrere Merkmale dominante Allele gebildet neue Kombination, bisher Phänotyp nicht angetroffen wurde, wird die Komplementarität bezeichnet.

Zum Beispiel tritt diese Art von Reaktion zwischen Genen meistens in Pflanzen auf (besonders in Kürbissen).

Wenn im Pflanzengenotyp ein dominantes Allel A oder B vorhanden ist, erhält das Gemüse eine sphärische Form. Wenn der Genotyp reziprok ist, ist die Form des Fötus gewöhnlich verlängert.

Wenn es zwei gibtDominante Allele (A und B) erhält der Kürbis eine scheibenartige Form. Wenn wir weiterhin diese Interaktion von nicht-allelischen Genen mit Kürbissen einer klaren Linie fortsetzen, dann ist es in der zweiten Generation möglich, 9 Individuen mit einer scheibenförmigen Form zu erhalten, 6 - mit einem kugelförmigen und einem Kürbis mit einer länglichen Form.

Eine solche Kreuzung ermöglicht es, neue, hybride Formen von Pflanzen mit einzigartigen Eigenschaften zu erhalten.

Beim Menschen bewirkt diese Art von Interaktion die normale Entwicklung des Gehörs (ein Gen ist die Entwicklung der Cochlea, der andere ist der Hörnerv), und in der Gegenwart von nur einem dominanten Merkmal manifestiert sich Taubheit.

Polymeria

Oft ist die Grundlage für die Manifestation eines Zeichens nicht die Anwesenheit eines dominanten oder rezessiven Allels des Gens, sondern deren Anzahl. Die Interaktion nicht allelischer Gene - das Polymer - ist ein Beispiel für eine solche Manifestation.

Die polymere Wirkung von Genen kann vonakkumulativer (kumulativer) Effekt oder ohne es. Bei der Kumulation hängt der Grad der Manifestation eines Zeichens von der gesamten Gen-Interaktion ab (je mehr Gene, desto stärker wird das Zeichen exprimiert). Der Nachwuchs mit diesem Effekt teilt sich wie folgt auf: 1: 4: 6: 4: 1 (der Grad des Vorzeichens ist reduziert, dh in einem Exemplar wird das Vorzeichen maximal ausgedrückt, in anderen wird das Aussterben bis zum vollständigen Verschwinden beobachtet).

Wenn kein kumulativer Effekt beobachtet wird, dannDie Manifestation des Zeichens hängt von den dominanten Allelen ab. Wenn es mindestens ein solches Allel gibt, wird das Symptom auftreten. Mit diesem Effekt erfolgt die Aufspaltung der Nachkommenschaft in einem Verhältnis von 15: 1.

Aktion von Modifikatorgenen

Die Interaktion von nicht-allelischen Genen, gesteuert durch die Wirkung von Modifikatoren, ist relativ selten. Ein Beispiel für eine solche Interaktion ist wie folgt:

• Zum Beispiel gibt es ein Gen D, das dafür verantwortlich istIntensität der Farbe. Im dominierenden Zustand reguliert dieses Gen das Auftreten von Farbe, während bei der Bildung eines wiederkehrenden Genotyps für ein gegebenes Gen, selbst wenn es andere Gene gibt, die direkt die Farbe steuern, ein "Farbverdünnungseffekt" auftreten wird, wie er oft bei milchweißen Mäusen beobachtet wird.
• Ein anderes Beispiel für eine solche Reaktion istAuftreten von Flecken auf dem Körper von Tieren. Zum Beispiel gibt es ein Gen F, dessen Hauptfunktion die Gleichmäßigkeit des Färbens von Wolle ist. Wenn ein rezessiver Genotyp gebildet wird, wird die Wolle ungleichmäßig gefärbt, mit dem Auftreten von beispielsweise weißen Flecken in dem einen oder anderen Bereich des Körpers.

Eine solche Wechselwirkung nicht-allelischer Gene in Menschen ist ziemlich selten.

Pleiotropie

Bei dieser Art von Interaktion reguliert ein Gen die Manifestation oder beeinflusst den Grad der Expression eines anderen Gens.

Bei Tieren zeigte sich Pleiotropie wie folgt:

• Bei Mäusen ist das Beispiel der PleiotropieZwergwuchs. Es wurde festgestellt, dass bei der Paarung phänotypisch normaler Mäuse in der ersten Generation alle Mäuse sich als Zwerg erwiesen. Es wurde gefolgert, dass Zwergwuchs durch ein rezessives Gen verursacht wird. Rezessive Homozygoten hörten auf zu wachsen, und ihre inneren Organe und Drüsen waren unterentwickelt. Dieses Zwergengen beeinflusste die Entwicklung der Hypophyse bei Mäusen, was zu einer Abnahme der Hormonsynthese führte und alle Konsequenzen verursachte.
• Platinfarbe in Füchsen. Pleiotropia zeigte sich in diesem Fall durch ein letales Gen, das bei der Bildung eines dominanten Homozygoten den Tod von Embryonen verursachte.
• Beim Menschen zeigt sich pleiotrope Interaktion am Beispiel der Phenylketonurie sowie des Marfan-Syndroms.

Die Rolle der nichtallelischen Interaktion

Im evolutionären Plan alle oben genannten ArtenWechselwirkungen nicht-allelischer Gene spielen eine wichtige Rolle. Neue Genkombinationen verursachen das Auftreten neuer Anzeichen und Eigenschaften lebender Organismen. In einigen Fällen tragen diese Zeichen zum Überleben des Organismus bei, in anderen Fällen verursachen sie den Tod jener Individuen, die sich signifikant von ihren Arten unterscheiden.

Nichtallionische Interaktion von Genen weit verbreitetin der Zucht Genetik verwendet. Einige Arten lebender Organismen überleben aufgrund einer ähnlichen Genrekombination. Andere Arten erwerben Eigenschaften, die in der modernen Welt hoch geschätzt werden (zum Beispiel die Zucht einer neuen Art von Tieren mit größerer Ausdauer und körperlicher Stärke als ihre Eltern).

Es wird daran gearbeitet, diese Vererbungsarten beim Menschen einzusetzen, um negative Zeichen aus dem menschlichen Genom zu eliminieren und einen neuen, fehlerfreien Genotyp zu erzeugen.