Αλληλεπίδραση μη-αλλυλικών γονιδίων: τύποι και μορφές

Η μετάδοση χαρακτηριστικών από γενιά σε γενιά οφείλεται στην αλληλεπίδραση μεταξύ διαφορετικών γονιδίων. Τι είναι ένα γονίδιο και ποιες είναι οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ τους;

Τι είναι ένα γονίδιο;

Κάτω από το γονίδιο επί του παρόντος, σημαίνειμονάδα μεταφοράς κληρονομικών πληροφοριών. Τα γονίδια βρίσκονται στο DNA και σχηματίζουν τις δομικές του περιοχές. Κάθε γονίδιο είναι υπεύθυνο για τη σύνθεση ενός συγκεκριμένου μορίου πρωτεΐνης, το οποίο καθορίζει την εκδήλωση ενός συγκεκριμένου χαρακτηριστικού στους ανθρώπους.

Κάθε γονίδιο έχει διάφορα υποείδη ή αλληλόμορφα,που προκαλούν μια ποικιλία συμπτωμάτων (για παράδειγμα, το χρώμα των καφέ ματιών προκαλείται από το κυρίαρχο αλληλόμορφο του γονιδίου, ενώ το μπλε χρώμα είναι υπολειπόμενο σημείο). Τα αλλήλια βρίσκονται στις ίδιες περιοχές των ομόλογων χρωμοσωμάτων και η μετάδοση ενός συγκεκριμένου χρωμοσώματος προκαλεί την εκδήλωση ενός συγκεκριμένου χαρακτηριστικού.

Όλα τα γονίδια αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Υπάρχουν διάφοροι τύποι αλληλεπίδρασής τους - αλληλόμορφα και μη αλληλόμορφα. Συνεπώς, η αλληλεπίδραση των αλληλικών και των μη-αλλυλικών γονιδίων είναι ξεχωριστή. Ποια είναι τα διαφορετικά μεταξύ τους και πώς εκδηλώνονται;

Ιστορία της ανακάλυψης

Πριν από την ανακάλυψη των τύπων αλληλεπίδρασηςμη-αλληλόμορφα γονίδια, θεωρήθηκε ότι είναι δυνατή μόνο η πλήρης κυριαρχία (εάν υπάρχει ένα κυρίαρχο γονίδιο, τότε το σύμπτωμα θα εκδηλωθεί, αλλά αν όχι, τότε δεν θα υπάρξει κανένα σημάδι). Η κυριαρχία του δόγματος αλληλεπίδρασης αλληλεπίδρασης, η οποία εδώ και πολύ καιρό ήταν το κύριο δόγμα της γενετικής. Η κυριαρχία διερευνήθηκε διεξοδικά και οι τύποι της ανακαλύφθηκαν, όπως η πλήρης και ατελής κυριαρχία, η κωδικοποίηση και η υπεκφυγή.

Όλες αυτές οι αρχές υπόκειντο στον πρώτο νόμο Mendelian, ο οποίος αναφέρεται στην ομοιομορφία των υβριδίων της πρώτης γενιάς.

Με περαιτέρω παρατήρηση και έρευνα,Παρατηρείται ότι δεν προσαρμόστηκαν όλα τα σημάδια στη θεωρία της κυριαρχίας. Με μια βαθύτερη μελέτη, αποδείχθηκε ότι όχι μόνο τα ίδια γονίδια επηρεάζουν την εκδήλωση του χαρακτηριστικού ή της ομάδας ιδιοτήτων. Έτσι, ανακαλύφθηκαν οι μορφές αλληλεπίδρασης των μη-αλλυλικών γονιδίων.

Αντιδράσεις μεταξύ γονιδίων

Όπως ειπώθηκε, το δόγμα επικράτησε για μεγάλο χρονικό διάστημαγια κυρίαρχη κληρονομιά. Σε αυτή την περίπτωση, υπήρχε μια αλληλόμορφη αλληλεπίδραση, στην οποία το σύμπτωμα εκδηλώθηκε μόνο στην ετεροζυγική κατάσταση. Μετά από διάφορες μορφές μη αλληλομόρφων αλληλεπίδραση των γονιδίων ανακαλύφθηκαν, οι επιστήμονες ήταν σε θέση να εξηγήσει τις μέχρι τώρα ανεξήγητη τύπους κληρονομικότητας και να πάρει απαντήσεις σε πολλά ερωτήματα.

Διαπιστώθηκε ότι η γονιδιακή ρύθμιση κατευθείανεξαρτάται από τα ένζυμα. Αυτά τα ένζυμα επέτρεψαν στα γονίδια να αντιδρούν διαφορετικά. Η αλληλεπίδραση των αλληλικών και των μη-αλλυλικών γονιδίων προχώρησε σύμφωνα με τις ίδιες αρχές και τα ίδια σχήματα. Αυτό οδήγησε στο συμπέρασμα ότι η κληρονομικότητα δεν εξαρτάται από τις συνθήκες στις οποίες αλληλεπιδρούν τα γονίδια και ο λόγος για την άτυπη μετάδοση των χαρακτηριστικών έγκειται στα ίδια τα γονίδια.

Η μη αλληλλυμική αλληλεπίδραση είναι μοναδική, η οποία μας επιτρέπει να αποκτήσουμε νέους συνδυασμούς χαρακτηριστικών που προκαλούν ένα νέο βαθμό επιβίωσης και ανάπτυξης οργανισμών.

Μη-αλληλόμορφα γονίδια

Τα μη-αλλήλια είναι εκείνα τα γονίδια που εντοπίζονται στοδιαφορετικές περιοχές μη ομόλογων χρωμοσωμάτων. Λειτουργία σύνθεσης έχουν ένα, αλλά κωδικοποιούν το σχηματισμό διαφόρων πρωτεϊνών, προκαλώντας διαφορετικά σημάδια. Τέτοια γονίδια, που αντιδρούν μεταξύ τους, μπορούν να προκαλέσουν την εμφάνιση συμπτωμάτων σε διάφορους συνδυασμούς:

• Ένα σημείο θα οφείλεται στην αλληλεπίδραση αρκετών, εντελώς διαφορετικών στη δομή των γονιδίων.
• Μερικά συμπτώματα θα εξαρτηθούν από ένα γονίδιο.

Οι αντιδράσεις μεταξύ αυτών των γονιδίων προχωρούν κάπως πιο περίπλοκα από ό, τι στην περίπτωση της αλληλόμορφης αλληλεπίδρασης. Ωστόσο, κάθε ένα από αυτά τα είδη αντιδράσεων έχει τα δικά του χαρακτηριστικά και ιδιαιτερότητες.

Ποιοι είναι οι τύποι αλληλεπίδρασης των μη-αλλυλικών γονιδίων;

• Επιστάση.
• Πολυμερή.
• Συμπληρωματικότητα.
• Η δράση της τροποποίησης των γονιδίων.
• Πλειοτροπική αλληλεπίδραση.

Κάθε ένας από αυτούς τους τύπους αλληλεπιδράσεων έχει τις δικές του μοναδικές ιδιότητες και εκδηλώνεται με τον δικό του τρόπο.

Είναι αναγκαίο να μιλάμε λεπτομερέστερα σε καθένα από αυτά.

Επιστάση

Αυτή η αλληλεπίδραση των μη-αλλυλικών γονιδίων είναι μια επιστάση- παρατηρείται στην περίπτωση που ένα γονίδιο καταστέλλει τη δραστηριότητα του άλλου (το γονίδιο καταστολής ονομάζεται επιστατικό και το κατασταλμένο γονίδιο ονομάζεται υποστατικό γονίδιο).

Η αντίδραση μεταξύ αυτών των γονιδίων μπορεί να είναικυρίαρχη και υποχωρητική. Κυρίαρχη επιστάθεια παρατηρείται όταν το επισπατικό γονίδιο (συνήθως χαρακτηρίζεται από το γράμμα Ι, εάν δεν έχει εξωτερική, φαινοτυπική εκδήλωση) καταστέλλει το υποστατικό γονίδιο (συνήθως χαρακτηρίζεται ως Β ή β). Υπερβολική επιστάθεια παρατηρείται όταν το υπολειπόμενο αλληλόμορφο του επιστατικού γονιδίου αναστέλλει την εκδήλωση οποιουδήποτε από τα αλληλόμορφα των υποστατικών του γονιδίου.

Διαχωρισμός με φαινοτυπικό χαρακτηριστικό, μεκάθε ένας από τους τύπους αυτών των αλληλεπιδράσεων, είναι επίσης διαφορετικός. Με κυρίαρχη επιστολή παρατηρείται πιο συχνά το ακόλουθο πρότυπο: στη δεύτερη γενιά οι φαινότυποι χωρίζονται στα εξής: 13: 3, 7: 6: 3 ή 12: 3: 1. Όλα εξαρτώνται από το ποια γονίδια συγκλίνουν.

Με μια επαναλαμβανόμενη επιστολή, η διαίρεση είναι 9: 3: 4, 9: 7, 13: 3.

Συμπληρωματικότητα

Αλληλεπίδραση των μη αλληλόμορφα γονίδια, όπου όταν συνδυάζοντας διάφορα χαρακτηριστικά επικρατή αλληλόμορφα που σχηματίζονται νέα, μέχρι σήμερα φαινότυπος δεν συναντώνται, καλείται η συμπληρωματικότητα.

Για παράδειγμα, πιο συχνά αυτός ο τύπος αντίδρασης μεταξύ των γονιδίων εμφανίζεται στα φυτά (ειδικά στις κολοκύθες).

Αν υπάρχει κυρίαρχο αλληλόμορφο Α ή Β στον γονότυπο του φυτού, το λαχανικό παίρνει ένα σφαιρικό σχήμα. Εάν ο γονότυπος είναι αμοιβαίος, το σχήμα του εμβρύου συνήθως επιμηκύνεται.

Αν υπάρχουν δύοεπικρατή αλληλόμορφα (Α και Β) κολοκύθα αποκτά σχήμα δισκοειδές. Εάν περαιτέρω η συμπεριφορά υβριδοποίησης (δηλ, να συνεχίσει αυτή η αλληλεπίδραση μη αλληλικές γονιδίων κολοκύθες καθαρή γραμμή), η δεύτερη γενιά μπορεί να ληφθεί από 9 ζώα δισκοειδές σχήμα 6 - σφαιρικό και ένα επίμηκες σχήμα κολοκύθας.

Αυτή η διασταύρωση επιτρέπει την απόκτηση νέων, υβριδικών μορφών φυτών με μοναδικές ιδιότητες.

Στον άνθρωπο, αυτός ο τύπος αλληλεπίδρασης προκαλεί την κανονική ανάπτυξη της ακοής (ένα γονίδιο είναι η ανάπτυξη του κοχλία, το άλλο είναι το ακουστικό νεύρο) και με την παρουσία μόνο ενός κυρίαρχου χαρακτηριστικού, η κώφωση εκδηλώνεται.

Πολυμερή

Συχνά, η βάση για την εκδήλωση ενός σημείου δεν είναι η παρουσία κυρίαρχου ή υπολειπόμενου αλληλόμορφου γονιδίου, αλλά ο αριθμός τους. Η αλληλεπίδραση των μη-αλλυλικών γονιδίων - το πολυμερές - είναι ένα παράδειγμα μιας τέτοιας εκδήλωσης.

Η πολυμερική δράση των γονιδίων μπορεί να προχωρήσεισυσσωρευτικό (σωρευτικό) αποτέλεσμα ή χωρίς αυτό. Όταν ο βαθμός συσσώρευσης των συμπτωμάτων χαρακτηριστικού εξαρτάται από το συνολικό αλληλεπίδραση του γονιδίου (περισσότερα γονίδια, η πιο έντονη ένδειξη). Απόγονοι με τέτοιο αποτέλεσμα διαιρείται ως εξής: - 1: 4: 6: 4: 1 (βαθμός χαρακτηριστική μειώνεται, δηλαδή σε ένα άτομο χαρακτηριστικό μέγιστο που εκφράζεται, σε άλλες παρατηρείται εξαφάνιση μέχρι πλήρους εξαφάνισης).

Αν δεν παρατηρηθεί σωρευτική επίδραση, τότεΗ εκδήλωση του σημείου εξαρτάται από τα κυρίαρχα αλληλόμορφα. Εάν υπάρχει τουλάχιστον ένα τέτοιο αλληλόμορφο, το σύμπτωμα θα λάβει χώρα. Με αυτό το αποτέλεσμα, η διάσπαση των απογόνων προχωρά σε αναλογία 15: 1.

Δράση των τροποποιημένων γονιδίων

Η αλληλεπίδραση των μη-αλλυλικών γονιδίων, που ελέγχεται από τη δράση των τροποποιητών, είναι σχετικά σπάνια. Ένα παράδειγμα μιας τέτοιας αλληλεπίδρασης έχει ως εξής:

• Για παράδειγμα, υπάρχει ένα γονίδιο D υπεύθυνο γιαένταση του χρώματος. Το κυρίαρχο κατάσταση, το γονίδιο ρυθμίζει την εμφάνιση του χρώματος, ενώ στο σχηματισμό της retsissivnogo γονότυπο αυτού του γονιδίου, ακόμη και αν υπάρχουν άλλα γονίδια που ελέγχουν απευθείας στο χρώμα θα εμφανιστεί «επίδραση αραίωσης του χρώματος» που συχνά παρατηρείται σε ποντικούς το γαλακτώδες-λευκό χρώμα.
• Ένα άλλο παράδειγμα μιας τέτοιας αντίδρασης είναιεμφάνιση κηλίδων στο σώμα των ζώων. Για παράδειγμα, υπάρχει ένα γονίδιο F, η κύρια λειτουργία του οποίου είναι η ομοιομορφία της βαφής του μαλλιού. Όταν σχηματίζεται ένας υπολειπόμενος γονότυπος, το μαλλί θα χρωματιστεί ανομοιόμορφα, με την εμφάνιση, για παράδειγμα, λευκών κηλίδων σε μία ή άλλη περιοχή του σώματος.

Αυτή η αλληλεπίδραση των μη-αλληλικών γονιδίων στους ανθρώπους είναι αρκετά σπάνια.

Πλειοτροπία

Σε αυτόν τον τύπο αλληλεπίδρασης, ένα γονίδιο ρυθμίζει την εκδήλωση ή επηρεάζει τον βαθμό έκφρασης ενός άλλου γονιδίου.

Στα ζώα, η πλειοτροπία εκδηλώθηκε ως εξής:

• Σε ποντίκια, το παράδειγμα της πλειοτροπίας είναινάντσο. Σημειώθηκε ότι όταν ζευγαρώθηκαν φαινοτυπικά φυσιολογικά ποντίκια στην πρώτη γενιά, όλα τα ποντίκια αποδείχθηκαν νάνοι. Το συμπέρασμα ήταν ότι ο νανισμός προκαλείται από ένα υπολειπόμενο γονίδιο. Οι υπολειπόμενες ομόζυγοι έπαψαν να αναπτύσσονται και τα εσωτερικά τους όργανα και οι αδένες ήταν υποανάπτυκτες. Αυτό το γονίδιο νανισμού επηρέασε την ανάπτυξη της υπόφυσης στους ποντικούς, γεγονός που οδήγησε σε μείωση της σύνθεσης των ορμονών και προκάλεσε όλες τις συνέπειες.
• Χρώμα λευκόχρυσου σε αλεπούδες. Η πλειοτροπία σε αυτή την περίπτωση εκδηλώθηκε με ένα θανατηφόρο γονίδιο, το οποίο κατά τη διάρκεια του σχηματισμού ενός κυρίαρχου ομοζυγώτη προκάλεσε το θάνατο των εμβρύων.
• Στον άνθρωπο η πλειοτροπική αλληλεπίδραση εμφανίζεται στο παράδειγμα της φαινυλοκετονουρίας, καθώς και του συνδρόμου Marfan.

Ο ρόλος της μη αλληλόμορφης αλληλεπίδρασης

Στο εξελικτικό σχέδιο, όλα τα παραπάνω είδηοι αλληλεπιδράσεις μη-αλλυλικών γονιδίων παίζουν σημαντικό ρόλο. Οι νέοι συνδυασμοί γονιδίων προκαλούν την εμφάνιση νέων σημείων και ιδιοτήτων ζωντανών οργανισμών. Σε ορισμένες περιπτώσεις, τα σημάδια αυτά συμβάλλουν στην επιβίωση του οργανισμού, σε άλλα - αντίθετα, προκαλούν το θάνατο αυτών των ατόμων που θα διαχωριστούν σημαντικά από το είδος τους.

Η μη-αλλεπική αλληλεπίδραση των γονιδίων ευρέωςπου χρησιμοποιούνται στην γενετική αναπαραγωγής. Ορισμένα είδη ζωντανών οργανισμών επιβιώνουν εξαιτίας ενός παρόμοιου γονιδιακού ανασυνδυασμού. Άλλα είδη αποκτούν ιδιότητες που εκτιμώνται ιδιαίτερα στον σύγχρονο κόσμο (για παράδειγμα, η αναπαραγωγή μιας νέας φυλής ζώων με μεγαλύτερη αντοχή και φυσική δύναμη από τον γονέα της).

Έχουν ξεκινήσει οι εργασίες για τη χρήση αυτών των τύπων κληρονομιάς στους ανθρώπους προκειμένου να εξαλειφθούν τα αρνητικά σημάδια από το ανθρώπινο γονιδίωμα και να δημιουργηθεί ένας νέος γονότυπος χωρίς ελαττώματα.