Реферати » Реферати з біології » Генетика популяцій

Генетика популяцій

Реферат з дисципліни «Біологія»

на тему:

Генетика популяцій

Виконала: уч-ца 11 «б» класу СР шк. № 14

Александрова Е.А.

Прийняла: Савілова Р.А.

Пенза

1998

Зміст

1. Популяційна генетика 2
1.1 Генофонд 2
1.2 Частоти алелів 3
1.3 Частота генотипів 3
1.4 Рівняння Харді-Вайнберга 4
1.5 Слідство рівняння Харді-Вайнберга 7
2. Чинники, що викликають зміни в популяціях 7
2.1 Невипадкове схрещування 8
2.2 Дрейф генів 8
2.3 Генетичний вантаж 9
2.4 Потік генів 10

Додаток А ... ... 11

Література ... ... 12


У своїх працях Дарвін дійшов висновку про існування у рослин і тварин спадкової мінливості, як при штучному розведенні, так і в природних популяціях. Він розумів, що спадкові зміни повинні грати важливу роль в еволюції, але не міг запропонувати механізм, який пояснював би їх виникнення при збереженні дискретності ознак. Лише після того, як були вдруге відкриті роботи Менделя про спадковість і оцінений їх значення для еволюційної теорії, з'явилася можливість вирішити багато з цих проблем. Сучасне пояснення мінливості живих організмів - це результат синтезу еволюційної теорії, заснованої на напрацюваннях Дарвіна і Уоллеса, і теорії спадковості, заснованої на законах Менделя. Сутність мінливості, спадковості і еволюції можна тепер пояснити за допомогою даних, отриманих в одній з областей біології, відомої під назвою популяційної генетики.

Популяційна генетика

Популяція - це група організмів, які належать до одного й того ж виду і займають зазвичай чітко обмежену географічну область. Дарвіна цікавило, яким чином природний відбір, діючи на рівні окремого організму, викликає еволюційні зміни. Після повторного відкриття робіт Менделя, довели корпускулярну природу спадковості, велику увагу при вивченні мінливості, спадковості і еволюційних змін стали приділяти генотипу. Бетсон, який в 1905 р. ввів термін
«генетика» , бачив завдання цієї науки в «висвітленні явищ спадковості і мінливості» .

Основу сучасної еволюційної теорії, яку називають неодарвінізмом або синтетичної теорією еволюції становить вивчення популяційної генетики. Гени, діючи незалежно або спільно з чинниками середовища, визначають фенотипічні ознаки організмів і зумовлюють мінливість в популяціях. Фенотипи, пристосовані до умов даного середовища або «екологічним рамкам» , зберігаються відбором, тоді як неадаптівние фенотипи придушуються і зрештою елімінуються.
Природний відбір, впливаючи на виживання окремих особин з даними фенотипом, тим самим визначає долю їх генотипу, проте лише загальна генетична реакція всієї популяції визначає виживання даного виду, а також утворення нових видів. Тільки ті організми, які, перш ніж загинути, успішно зробили потомство, вносять внесок у майбутнє свого виду.
Для історії даного виду доля окремого організму не має істотного значення.


1 Генофонд

Генофонд складається з усього розмаїття генів і алелів, наявних у популяції, що розмножується статевим шляхом; в кожній даній популяції склад генофонду з покоління в покоління може постійно змінюватися. Нові поєднання генів утворюють унікальні генотипи, які у своєму фізичному вираженні, тобто у формі фенотипів, піддаються тиску факторів середовища, виробляють безперервний відбір і визначальним, які гени будуть передані наступному поколінню.

Популяція, генофонд якої безперервно змінюється з покоління в покоління, зазнає еволюційний зміна. Статичний генофонд відбиває відсутність генетичної мінливості серед особин цього виду і відсутність еволюційного зміни.


2 Частоти алелей

Будь-який фізичний ознака, наприклад забарвлення шерсті у мишей, визначається одним або кількома генами. Кожен ген може існувати в кількох різних формах, які називаються алелями (див. Додаток
А). Число організмів у даної популяції, несучих певний аллель, визначає частоту даного алелі (яку іноді називають частотою гена, що менш точно). Наприклад, у людини частота домінантного алелі, що визначає нормальну пігментацію шкіри, волосся і очей, дорівнює 99%.
Рецесивний аллель, детерминирующий відсутність пігментації - так званий альбінізм, - зустрічається з частотою 1%. У популяційної генетики частоту алелів або генів часто висловлюють не у відсотках або в простих дробах, а в десяткових дробах. Таким чином, в даному випадку частота домінантного алелі дорівнює 0.99, а частота рецесивним алелі альбінізму - 0.01. Загальна частота алелів в популяції становить 100%, або 1.0, тому

| Частота | + | Частота | = 1 |
| домінантного | | рецесивного | |
| алелі | | алелі | |
| | | | |
| 0.99 | + | 0.01 | = 1 |

Як це прийнято в класичній генетиці, аллели можна позначити буквами, наприклад, домінантний аллель (нормальна пігментація) - буквою N, а рецесивний (альбінізм) - літерою n. Для наведеного вище прикладу частота
N = 0.99, а частота n = 0.01.

Популяційна генетика запозичила у математичної теорії ймовірності два символу, p і q, для вираження частоти, з якою два алелі, домінантний і рецесивний, зустрічаються в генофонді даної популяції. Таким чином, p + q = 1, де p - частота домінантного, а q - частота рецесивним алелі.

У прикладі з пігментацією у людини p = 0.99, а q = 0.01; p + q = 1

0.99 + 0.01 = 1

Значення цього рівняння полягає в тому, що, знаючи частоту одного з алелей, можна визначити частоту іншого. Нехай, наприклад, частота рецесивним алелі = 25%, або 0.25. Тоді p + q = 1 p + 0.25 = 1 p = 1 - 0.25 p = 0.75

Таким чином, частота домінантного алелі дорівнює 0.75, або 75%


3 Частота генотипів

Частоти окремих алелей в генофонді дозволяють обчислювати генетичні зміни в даній популяції і визначати частоту генотипів. Оскільки генотип даного організму - головний чинник, що визначає його фенотип, обчислення частоти генотипу використовують для передбачення можливих результатів тих чи інших схрещувань. Це має важливе практичне значення в сільському господарстві та медицині.

Математична залежність між частотами алелів і генотипів в популяціях була встановлена ??в 1908 р. незалежно один від одного англійським математиком Дж. Харді і німецьким лікарем В. Вайнбергом. Цю залежність, відому під назвою рівноваги Харді-Вайнберга, можна сформулювати так: частоти домінантного і рецесивного алелів у цій популяції будуть залишатися постійними з покоління в покоління за наявності певних умов. Умови ці наступні:

1) розміри популяції великі;

2) спарювання відбувається випадковим чином;

3) нових мутацій не виникає;

4) все генотипи однаково плідні, тобто відбору не відбувається;

5) покоління не перекриваються;

6) не відбувається ні еміграції, ні імміграції, тобто відсутня обмін генами з іншими популяціями.

Тому будь-які зміни частоти алелів повинні бути обумовлені порушенням одного або декількох з перерахованих вище умов. Всі ці порушення здатні викликати еволюційне зміна; і якщо такі зміни відбуваються, то вивчати їх і вимірювати їх швидкість можна за допомогою рівняння
Харді-Вайнберга.


4 Рівняння Харди-Вайнберга

Це рівняння дає просту математичну модель, яка пояснює, яким чином в генофонді зберігається генетичне рівновагу; але головне застосування його в популяційної генетики - обчислення частот алелей і генотипів.

Якщо є два організму, один гомозиготний за домінантним аллели
А, а інший - по рецесивним аллели а, то всі нащадки будуть гетерозиготними (Аа):

А = домінантний аллель а = рецесивний аллель

| Фенотипи батьків | Домінантний | x | Рецесивний |
| Генотипи батьків (2n) | AA | x | aa |
| Мейоз | | | |
| Гамети (n) | AA | x | aa |
| Випадкове запліднення | | | |
| Генотипи F1 (2n) | Aa Aa | | Aa Aa |
| Фенотипи F1 | Всі домінантні |

Якщо наявність домінантного алеля А позначити символом p, а рецесивним алелі а - символом q, то картину схрещування між особинами
F1, що виникають при цьому генотипи та їх частоти можна представити таким чином:

| Фенотипи F1 | Домінантний | x | Домінантний |
| Генотипи F1 (2n) | Aa | x | Aa |
| Мейоз | | | |
| Гамети (n) | A а | x | А a |
| Випадкове | | A | | a |
| запліднення | | | | |
| | | (p) | | (q) |
| | A | AA | | Aa |
| | (p) | (p2) | | (pq) |
| | a | Aa | | aa |
| | (q) | (pq) | | (q2) |
| Генотипи F2 (2n) | AA | 2Aa | aa |
| | (p2) | (2pq) | (q2) |
| Фенотипи F2 | Домінантні | Домінантні | Рецесивні |
| | (гомозиготи) | (гетерозиготи) | (гомозиготи) |

Оскільки аллель А домінантний, ставлення домінантних генотипів до рецесивних становить 3:1 - це відношення Менделя при моногібрідномсхрещуванні. Використовуючи символи p і q, результати наведеного вище схрещування можна представити таким чином:

p2 - домінантні гомозиготи;

2pq - гетерозиготи; q2 - рецесивні гомозиготи.

Такий розподіл можливих генотипів носить статистичний характер і засновано на ймовірностях. Три можливих генотипу, що утворюються при такому схрещуванні, представлені з наступними частотами:

| AA | 2Aa | aa |
| 0.25 | 0.50 | 0.25 |

Сума частот трьох генотипів, представлених в даної популяції, дорівнює 1; користуючись символами p і q, можна сказати, що ймовірності генотипів такі: p2 + 2pq + q2 = 1,

На математичній мові p + q = 1 являє собою рівняння ймовірності, тоді як p2 + 2pq + q2 = 1 є квадратом цього рівняння
[тобто (P + q) 2].

Оскільки p - частота домінантного алелі; q -

Сторінки: 1 2 3