გენების ურთიერთქმედება. გაკვეთილის გეგმა და პრეზენტაცია ბიოლოგიაში თემაზე „გენების ურთიერთქმედება და მათი მრავალჯერადი მოქმედება“ (მე-9 კლასი)

გენი არის მემკვიდრეობითი ინფორმაციის სტრუქტურული ერთეული. ეს არის სპეციფიკური ტერიტორია (ზოგჯერ რნმ). გენების ურთიერთქმედება უზრუნველყოფს მშობლის ორგანიზმების ელემენტარული თვისებების შთამომავლობაზე გადაცემას.

თითოეული გენი განსაზღვრავს კონკრეტულ მახასიათებელს, რომელიც არ არის დამოკიდებული სხვებზე. მათ შეუძლიათ ურთიერთქმედება. ეს შესაძლებელია იმის გამო, თუ რა ხდება გენები. როდესაც გაერთიანებულია გენოტიპში, ისინი მოქმედებენ როგორც სისტემა. მათ შორის ძირითადი ურთიერთობებია დომინანტობა და რეცესიულობა.

ადამიანის გენოტიპი არის ათასობით თვისება (სისტემა), რომელიც ჯდება მხოლოდ 46 ქრომოსომაში. თითოეული მათგანი შეიცავს გენების უზარმაზარ რაოდენობას (მინიმუმ 30 ათასი).

კონკრეტული ნიშან-თვისების განვითარების ხარისხი შეიძლება განპირობებული იყოს არა ერთი გენის გავლენით, არამედ მათი რიცხვი ერთმანეთთან თავისუფლად არის დაკავშირებული. გენების ამ ურთიერთქმედებას ჩვეულებრივ უწოდებენ პოლიმერიზმს (პოლიკომპლექსურობას). ამ მექანიზმის მიხედვით, კანის ფერი, თმის ფერი და ასობით სხვა თვისება მემკვიდრეობით მიიღება.

ასეთი რაოდენობის გენების წყალობით უზრუნველყოფილია განსაზღვრული ორგანიზმების სასიცოცხლო აქტივობა და განვითარება, რომლებიც შედგება სხვადასხვა ტიპის სპეციალიზებული დიფერენცირებული უჯრედებისგან. ადამიანებში იდენტიფიცირებულია დაახლოებით 200 უჯრედის ტიპი, დამატებითი ქვედანაყოფებით უფრო სპეციალიზებულ ფუნქციურად და მორფოლოგიურ ტიპებად.

გენების კავშირი ერთ ქრომოსომაში განისაზღვრება ტერმინით გენების კავშირი. ყველა გენი, რომელიც მიეკუთვნება ერთსა და იმავე შემაერთებელ ჯგუფს, მემკვიდრეობით მიიღება გამეტების წარმოქმნის დროს.

სხვადასხვა შემაერთებელ ჯგუფში, გენების რაოდენობა არ არის იგივე. დიჰიბრიდული ურთიერთქმედება ხასიათდება იმით, რომ ასეთი შეერთება არ ემორჩილება, თუმცა სრული დაწყვილება საკმაოდ იშვიათია. როგორც წესი, ოთხივე ფენოტიპი გვხვდება შთამომავლობაში.

განასხვავებენ ალელებსა და ალელებს - ეს ერთი და იგივე გენის ფორმებია.

ალელი - ერთ ალელურ წყვილში შემავალი გენების ურთიერთქმედება. თვისების გამოვლინება განისაზღვრება არა მხოლოდ დომინანტური ურთიერთობით, არამედ გენოტიპის გენების რაოდენობით.

ალელურ გენებს შეუძლიათ შექმნან ისეთი კავშირები, როგორიცაა (როდესაც ჰეტეროზიგოტების ფენოტიპში მხოლოდ ერთი გენის პროდუქტია) და არასრული (ჰეტოზიგოტების ფენოტიპი განსხვავდება ჰომოზიგოტების ფენოტიპისგან და რეცესიული, საშუალო (შუალედური) აღებისას. ღირებულება მათთან მიმართებაში.კოდომინანტობა არის ალელური გენების ისეთი ურთიერთქმედება, როდესაც ფენოტიპში ჰეტეროზიგოტები ფლობენ ორივეს პროდუქტს.

არაალელური - ორი (რამდენიმე) არაალელური გენის ერთობლივი გავლენა. ის შეიძლება გამოიხატოს ეპისტაზური, დამატებითი, პოლიმერული ან მოდიფიცირებული ურთიერთქმედების სახით.

არაალელური გენების ურთიერთქმედება შეიძლება მოხდეს სხვადასხვა გზით, შესაბამისად, განასხვავებენ რამდენიმე ტიპს.

კომპლემენტარული - დამოუკიდებლად მენდელის გენების ურთიერთქმედება ერთ გენოტიპში და იწვევს რომელიმე მახასიათებლის გამოვლინებას.

პოლიმერული არის რიგი არაალელური გენების დანამატი გავლენა გარკვეული ნიშან-თვისების ფორმირებაზე, რაც იწვევს ვარიაციის უწყვეტ სერიას რაოდენობრივი გამოხატვის თვალსაზრისით. პოლიმერიზმი არის კუმულაციური და არაკუმულაციური. პირველ შემთხვევაში, თვისების გამოვლინება განისაზღვრება პოლიმერული გენების დომინანტური ალელების რაოდენობით, რომლებიც შეიცავს გენოტიპს. მეორე შემთხვევაში, თვისების განვითარების ხარისხი განისაზღვრება მხოლოდ დომინანტური ალელების არსებობით და არ არის დამოკიდებული მათ რაოდენობაზე.

ეპისტატიკური - ერთი გენის დათრგუნვა მეორის დომინანტური ალელის მიერ, პირველის არაალელური. ან დომინანტური და რეცესიული ალელის მოქმედების დათრგუნვა ეპისტაზური ალელის ჰიპოსტატურ ალელში, რომელიც ჰომოზიგოტურ მდგომარეობაშია.

კომპლემენტარული - ნიშან-თვისება ვითარდება 2 დომინანტური გენის ურთიერთმოქმედებით, რომლებიც ინდივიდუალურად არ იწვევს ნიშან-თვისების განვითარებას.

მოდიფიკაცია - ძირითადი გენების მოქმედების შეცვლა მათთან მიმართებაში არაალელური მოდიფიკატორებით. ერთი გენი შეიძლება იყოს მთავარი რომელიმე მახასიათებლის განვითარების კონტროლში და მოდიფიკატორი სხვა მახასიათებლის განვითარებასთან მიმართებაში.

გენების ურთიერთქმედება ყოველთვის შეინიშნება, როდესაც რამდენიმე გენი გავლენას ახდენს ორგანიზმის რაიმე მახასიათებლის გარკვეული მდგომარეობის ფორმირებაზე.

ალელური გენები დაწყვილებულია, რაც განსაზღვრავს ურთიერთგამომრიცხავი თვისებების განვითარებას (მაღალი და დაბალი სიმაღლე, ხვეული და გლუვი თმა, ლურჯი და შავი თვალები ადამიანებში).
1. არაალელური გენების ურთიერთქმედება: ნიშან-თვისების განვითარება რამდენიმე გენის კონტროლის ქვეშ არის ახალი წარმონაქმნის საფუძველი გადაკვეთისას. მაგალითი: ნაცრისფერი კურდღლების (Aabb) გამოჩენა შავი (Aab) და თეთრი (aaBB) გადაკვეთისას. ნეოპლაზმის გამომწვევი მიზეზი: გენი Aa პასუხისმგებელია ქურთუკის ფერზე (A არის შავი მატყლი, a არის თეთრი), გენები Bb პასუხისმგებელია პიგმენტის განაწილებაზე თმის სიგრძეზე (B - პიგმენტი გროვდება თმის ფესვი, ბ - პიგმენტი თანაბრად ნაწილდება თმის სიგრძეზე).
2. გენების მრავალჯერადი მოქმედება - ერთი გენის გავლენა მთელი რიგი თვისებების ფორმირებაზე. მაგალითი: ყვავილში წითელი პიგმენტის წარმოქმნაზე პასუხისმგებელი გენი ხელს უწყობს მის გამოჩენას ღეროში, ფოთლებში, იწვევს ღეროს გახანგრძლივებას და თესლის მასის ზრდას.

28. გენოტიპი- მოცემული ორგანიზმის გენების ერთობლიობა, რომელიც, გენომისა და გენოფონდის ცნებებისგან განსხვავებით, ახასიათებს ინდივიდს და არა სახეობას.

ფენოტიპი- ინდივიდუალური მახასიათებლების ერთობლიობა განვითარების გარკვეულ ეტაპზე. დიპლოიდურ ორგანიზმებში დომინანტური გენები ჩნდება ფენოტიპში.

გენების უმეტესობა ჩნდება ორგანიზმის ფენოტიპში, მაგრამ ფენოტიპი და გენოტიპი განსხვავებულია შემდეგი გზებით:

1. ინფორმაციის წყაროს მიხედვით (გენოტიპი განისაზღვრება ინდივიდის დნმ-ის შესწავლით, ფენოტიპი აღირიცხება ორგანიზმის იერსახეზე დაკვირვებით).

2. გენოტიპი ყოველთვის არ შეესაბამება იმავე ფენოტიპს. ზოგიერთი გენი ფენოტიპში მხოლოდ გარკვეულ პირობებში ჩნდება. მეორეს მხრივ, ზოგიერთი ფენოტიპი, როგორიცაა ცხოველის ბეწვის ფერი, არის რამდენიმე გენის ურთიერთქმედების შედეგი კომპლემენტარობის სახით.

ცვალებადობა- ცოცხალი ორგანიზმების უნარი შეიძინონ ახალი თვისებები და თვისებები. ცვალებადობის გამო ორგანიზმებს შეუძლიათ შეეგუონ ცვალებად გარემო პირობებს.

არსებობს ცვალებადობის ორი ძირითადი ფორმა: მემკვიდრეობითი და არამემკვიდრეობითი. მემკვიდრეობითი, ანუ გენოტიპური ცვალებადობა - ორგანიზმის მახასიათებლების ცვლილებები გენოტიპის ცვლილების გამო. ის, თავის მხრივ, იყოფა კომბინაციურ და მუტაციურად. კომბინირებული ცვალებადობა წარმოიქმნება მემკვიდრეობითი მასალის (გენებისა და ქრომოსომების) რეკომბინაციის გამო გამეტოგენეზისა და სქესობრივი გამრავლების დროს. მუტაციური ცვალებადობა ხდება მემკვიდრეობითი მასალის სტრუქტურის ცვლილების შედეგად. არამემკვიდრეობითი, ან ფენოტიპური, ან მოდიფიკაცია, ცვალებადობა - ორგანიზმის მახასიათებლების ცვლილებები, რომლებიც არ არის გამოწვეული გენოტიპის ცვლილებით.

რეაქციის სიჩქარე- გენოტიპის უნარი ჩამოყალიბდეს ონტოგენეზში, გარემო პირობებიდან გამომდინარე, სხვადასხვა ფენოტიპები. იგი ახასიათებს გარემოს მონაწილეობის წილს თვისების განხორციელებაში და განსაზღვრავს სახეობის მოდიფიკაციის ცვალებადობას.

29. ცვლილებებიზემოქმედებით გამოწვეული ფენოტიპის ცვლილებებს უწოდებენ გარემოდა არ არის დაკავშირებული გენოტიპის ცვლილებებთან. ყველა ნიშანი ექვემდებარება მოდიფიკაციის ცვალებადობას. ცვლილებების წარმოქმნა განპირობებულია იმით, რომ ისეთი მნიშვნელოვანი გარემო ფაქტორები, როგორიცაა სინათლე, სითბო, ტენიანობა, ქიმიური შემადგენლობადა ნიადაგის სტრუქტურა, ჰაერი, გავლენას ახდენს ფერმენტების აქტივობაზე და გარკვეულწილად ცვლის განვითარებად ორგანიზმში მიმდინარე ბიოქიმიური რეაქციების მიმდინარეობას. ადაპტური მოდიფიკაციები საშუალებას აძლევს ორგანიზმს გადარჩეს და დატოვოს შთამომავლობა გარემო პირობების შეცვლაში.

მემკვიდრეობითიცვალებადობა იყოფა კომბინაციურად და მუტაციურად. ცვალებადობას უწოდებენ კომბინაციურს, რომელიც ემყარება რეკომბინაციების წარმოქმნას, ანუ გენების ისეთი კომბინაციები, რომლებიც მშობლებს არ ჰქონდათ. კომბინირებული ცვალებადობა ეფუძნება სექსუალური რეპროდუქციაორგანიზმები, რაც იწვევს გენოტიპების უზარმაზარ მრავალფეროვნებას. მუტაცია არის თავად გენოტიპის ცვალებადობა. მუტაციები არის მოულოდნელი მემკვიდრეობითი ცვლილებები გენეტიკურ მასალაში, რაც იწვევს ორგანიზმის გარკვეული მახასიათებლების ცვლილებას.

30. კომბინატიურიეწოდება ცვალებადობა, რომელიც ემყარება რეკომბინაციების წარმოქმნას, ანუ გენების ისეთი კომბინაციები, რომლებიც მშობლებს არ ჰქონდათ. კომბინირებული ცვალებადობა ემყარება ორგანიზმების სქესობრივ გამრავლებას, რის შედეგადაც წარმოიქმნება გენოტიპების უზარმაზარი მრავალფეროვნება. სამი პროცესი გენეტიკური ცვალებადობის თითქმის შეუზღუდავი წყაროა:

ჰომოლოგიური ქრომოსომების დამოუკიდებელი განსხვავება პირველ მეიოტურ განყოფილებაში. (მწვანე გლუვი და ყვითელი ნაოჭიანი ბარდის თესლის გამოჩენა მეორე თაობაში მცენარეების ყვითელი გლუვი და მწვანე ნაოჭიანი თესლის შეჯვარების შედეგად კომბინაციური ცვალებადობის მაგალითია.)

ჰომოლოგიური ქრომოსომების მონაკვეთების ურთიერთგაცვლა ან გადაკვეთა. ის ქმნის ახალ დამაკავშირებელ ჯგუფებს. რეკომბინანტული ქრომოსომა, ერთხელ ზიგოტაში, ხელს უწყობს ნიშნების გამოვლენას, რომლებიც ატიპიურია თითოეული მშობლისთვის.

გამეტების შემთხვევითი კომბინაცია განაყოფიერების დროს.

კომბინაციური ცვალებადობის ეს წყაროები მოქმედებენ დამოუკიდებლად და ერთდროულად, ამასთან უზრუნველყოფენ გენების მუდმივ „არევას“, რაც იწვევს სხვადასხვა გენოტიპისა და ფენოტიპის მქონე ორგანიზმების გაჩენას.

ბიოლოგიური მნიშვნელობა: უზრუნველყოფს სახეობის ინდივიდების უსასრულო მრავალფეროვნებას და თითოეული მათგანის უნიკალურობას.

სქესობრივი პროცესი: რეკომბინაცია არის მშობლების გენეტიკური მასალის გადანაწილება, რის შედეგადაც შთამომავლებს აქვთ გენების ახალი კომბინაციები, რომლებიც განსაზღვრავენ თვისებების ახალ კომბინაციებს. რეკომბინაცია არის კომბინაციური ცვალებადობის საფუძველი. ევკარიოტულ ორგანიზმებში, რომლებიც მრავლდებიან სქესობრივად, რეკომბინაცია ხდება მეიოზის დროს ქრომოსომების დამოუკიდებელი დივერგენციით და ჰომოლოგიური უბნების გაცვლით ჰომოლოგიურ ქრომოსომებს შორის (გადაკვეთა). რეკომბინაციები ასევე ხდება სექსში და, უფრო იშვიათად, სომატურ უჯრედებში. პროკარიოტებს (ბაქტერიებს) და ვირუსებს აქვთ გენების გაცვლის სპეციალური მექანიზმები. ამრიგად, რეკომბინაცია არის უნივერსალური გზა ყველა ორგანიზმში გენოტიპური ცვალებადობის გაზრდის მიზნით, რაც ქმნის მასალას ბუნებრივი გადარჩევისთვის.

მუტაციურითავად გენოტიპის ცვალებადობას უწოდებენ. მუტაციები არის მოულოდნელი მემკვიდრეობითი ცვლილებები გენეტიკურ მასალაში, რაც იწვევს ორგანიზმის გარკვეული მახასიათებლების ცვლილებას.

გენური მუტაციები- ცვლილებები გენების სტრუქტურაში. ვინაიდან გენი არის დნმ-ის მოლეკულის განყოფილება, გენის მუტაცია არის ამ მონაკვეთის ნუკლეოტიდის შემადგენლობის ცვლილება. გენური მუტაციები შეიძლება მოხდეს: 1) ერთი ან მეტი ნუკლეოტიდის სხვებით ჩანაცვლების შედეგად; 2) ნუკლეოტიდების შეყვანა; 3) ნუკლეოტიდების დაკარგვა; 4) ნუკლეოტიდის გაორმაგება; 5) ნუკლეოტიდების მონაცვლეობის რიგის ცვლილებები. ეს მუტაციები იწვევს პოლიპეპტიდური ჯაჭვის ამინომჟავური შემადგენლობის ცვლილებას და, შესაბამისად, ცილის მოლეკულის ფუნქციური აქტივობის ცვლილებას.

ქრომოსომული მუტაციები -ცვლილებები ქრომოსომების სტრუქტურაში. გადაწყობა შეიძლება განხორციელდეს როგორც ერთი და იგივე ქრომოსომაში - ინტრაქრომოსომული მუტაციები, ასევე ქრომოსომებს შორის - ინტერქრომოსომული მუტაციები.

გენომური მუტაციაეწოდება ქრომოსომების რაოდენობის ცვლილებას. გენომური მუტაციები მიტოზის ან მეიოზის ნორმალური მიმდინარეობის დარღვევის შედეგია.

მუტაციების თვისებები: ამჟამად ითვლება, რომ ბევრი მუტაცია მნიშვნელოვნად არ მოქმედებს ინდივიდების სიცოცხლისუნარიანობაზე; ასეთ მუტაციებს ნეიტრალური ეწოდება. მუტაციების ნეიტრალიტეტი ხშირად განპირობებულია იმით, რომ მუტანტის ალელების უმეტესობა რეცესიულია თავდაპირველ ალელთან მიმართებაში. თუმცა არის მუტაციები, რომლებიც იწვევს ორგანიზმის სიკვდილს (ლეტალური) ან მნიშვნელოვნად ამცირებს მის სიცოცხლისუნარიანობას (ნახევრად ლეტალური). გარკვეულ პირობებში, მუტაციებმა შეიძლება გაზარდოს ორგანიზმების სიცოცხლისუნარიანობა (როგორც ნამგლისებრუჯრედოვანი ანემიის მაგალითში).

სქესობრივი გამრავლების დროს გადაცემის უნარის მიხედვით განასხვავებენ სომატურ და გენერაციულ მუტაციებს. სომატური მუტაციები არ მოქმედებს ჩანასახოვან უჯრედებზე და არ გადაეცემა შთამომავლებს. სომატური მუტაციები იწვევს გენეტიკურ მოზაიკას. გენერაციული მუტაციები ხდება ჩანასახოვან უჯრედებში და შეიძლება გადაეცეს შთამომავლობას. მუტანტური ჩანასახის უჯრედების მონაწილეობით წარმოიქმნება სრულიად მუტანტური ორგანიზმები. მუტანტის ალელს შეუძლია დაუბრუნდეს პირვანდელ მდგომარეობას. შემდეგ თავდაპირველ მუტაციას ეწოდება პირდაპირი (მაგალითად, გარდამავალი A → a), ხოლო მეორეს ეწოდება საპირისპირო მუტაცია, ან რევერსია (მაგალითად, საპირისპირო გადასვლა a → A).

მუტაციების ბიოლოგიური მნიშვნელობა: პირველ რიგში, მუტაციებს აქვთ გავლენა ევოლუციაზე. სწორედ მუტაციების მუდმივ არსებობას გადამწყვეტი მნიშვნელობა ჰქონდა სახეობების ევოლუციური განვითარებისთვის. გარემო პირობების ცვალებადობისას მუტაციის გაჩენა, რომელმაც წარმოქმნა მოცემულ პირობებთან უკეთ ადაპტირებული ორგანიზმები, ამავე დროს წინგადადგმული ნაბიჯი იყო.

მუტაციების წარმოქმნა: ზოგადად, მუტაგენები იყოფა სამ ჯგუფად. მუტაციების ხელოვნური წარმოებისთვის გამოიყენება ფიზიკური და ქიმიური მუტაგენები.

Ø ფიზიკური: რენტგენი, გამა სხივები, ულტრაიისფერი გამოსხივება, მაღალი და დაბალი ტემპერატურა და ა.შ.

Ø ქიმიური: მძიმე ლითონების მარილები, ალკალოიდები, უცხო დნმ და რნმ, აზოტოვანი ფუძეების ანალოგები. ნუკლეინის მჟავადა ა.შ.

Ø ბიოლოგიური: ვირუსები, ბაქტერიები.

გენერაციული მუტაციებიწარმოიქმნება ჩანასახოვან უჯრედებში, არ მოქმედებს ამ ორგანიზმის მახასიათებლებზე, ჩნდება მხოლოდ შემდეგ თაობაში.

სომატური მუტაციებიწარმოიქმნება სომატურ უჯრედებში, ჩნდება მოცემულ ორგანიზმში და არ გადაეცემა შთამომავლობას სქესობრივი გამრავლების დროს. სომატური მუტაციების გადარჩენის ერთადერთი გზა ასექსუალური გამრავლებაა.

1. სრული დომინირება

2. არასრული დომინირება- დომინანტური გენის მოქმედების შესუსტება რეცესიული გენის არსებობისას (ამავდროულად, ჰეტეროზიგოტებში შეინიშნება ნიშან-თვისების შუალედური ხასიათი)

3. ჭარბი დომინირება - ჰეტეროზიგოტურ მდგომარეობაში დომინანტური გენი უფრო გამოხატულია, ვიდრე ჰომოზიგოტურ მდგომარეობაში.

4. თანადომინაცია - ერთი ალელის წყვილის გენები ექვივალენტურია და თუ ორივე არის გენოტიპში, მაშინ ორივე აჩვენებს თავის ეფექტს (IV სისხლის ჯგუფი)

5. ინტერალელური კომპლემენტაცია - ნორმალური თვისება წარმოიქმნება ჰეტეროზიგოტში ორი მუტანტური გენის შერწყმის შედეგად. მიზეზი ის არის, რომ რეცესიული გენების პროდუქტები, რომლებიც ურთიერთქმედებენ და ავსებენ ერთმანეთს, ქმნიან დომინანტური ალელის აქტივობის იდენტურ თვისებას.

6. ალელური გამორიცხვა - ურთიერთქმედების სახეობა, რომლის დროსაც ხდება გენის ერთ-ერთი ალელის ინაქტივაცია, რაც იწვევს უჯრედებში სხვადასხვა ალელის გამოვლინებას.

10. არაალელური გენების ურთიერთქმედების ძირითადი ტიპების მახასიათებლები.

1. კომპლემენტარულობა- ურთიერთქმედების ტიპი, რომელშიც ახალი მახასიათებელი წარმოიქმნება ორი დომინანტური არაალელიური გენის ურთიერთქმედებიდან, რომლებიც ერთსა და იმავე გენოტიპში არიან, ხოლო გენოტიპში ცალ-ცალკე ყოფნისას ისინი ზემოქმედებენ მახასიათებელზე სხვაგვარად.

იყოფა F 2-ში

2. ეპისტაზი- ერთი გენის ალელების დათრგუნვა სხვა გენების ალელების მოქმედებით.

რეპრესიულ გენს ეპისტაზური ეწოდება, რეპრესირებულ გენს ჰიპოსტაზური.

არაალელური გენების ეპისტაზური ურთიერთქმედება შეიძლება იყოს დომინანტური (13:3, 12:3:1) და რეცესიული (9:3:4).

3. პოლიმერიზმი- რამდენიმე დომინანტური არაალელიური გენი განსაზღვრავს ერთსა და იმავე მახასიათებელს. ასეთი გენები აღინიშნება იგივე ასოებით სხვადასხვა ინდექსით.

პოლიმერია ხდება:

არაკუმულაციური - გავლენას ახდენს არა გენოტიპში დომინანტური გენების რაოდენობა, არამედ მინიმუმ ერთის არსებობა (15: 1)

ადამიანის გენოტიპი მოიცავს გენების უზარმაზარ რაოდენობას, რომლებიც ატარებენ ინფორმაციას ჩვენი სხეულის თვისებებისა და თვისებების შესახებ. მიუხედავად ასეთი დიდი რაოდენობისა, ისინი ურთიერთქმედებენ როგორც ერთიანი ინტეგრირებული სისტემა.

დან სკოლის კურსიბიოლოგია, ჩვენ ვიცით მენდელის კანონები, რომელიც სწავლობდა თვისებების მემკვიდრეობის ნიმუშებს. კვლევის პროცესში მეცნიერმა აღმოაჩინა დომინანტური და რეცესიული გენები. ზოგს შეუძლია სხვისი გამოვლინების ჩახშობა.

სინამდვილეში, გენების ურთიერთქმედება ბევრად სცილდება მენდელის კანონებს, თუმცა დაცულია მემკვიდრეობის ყველა წესი. თქვენ ხედავთ განსხვავებას ფენოტიპის მიხედვით გაყოფის ბუნებაში, რადგან ურთიერთქმედების ტიპი შეიძლება განსხვავდებოდეს.

გენის მახასიათებლები

გენი მემკვიდრეობის ერთეულია, მას აქვს გარკვეული მახასიათებლები:

1. გენი დისკრეტულია. იგი განსაზღვრავს კონკრეტული თვისების განვითარების ხარისხს, მათ შორის ბიოქიმიური რეაქციების თავისებურებებს.
2. მას აქვს თანდათანობითი ეფექტი. სხეულის უჯრედებში დაგროვებამ შეიძლება გამოიწვიოს სიმპტომის გამოვლინების გაზრდა ან შემცირება.
3. ყველა გენი მკაცრად სპეციფიკურია, ანუ ისინი პასუხისმგებელნი არიან კონკრეტული ცილის სინთეზზე.
4. ერთ გენს შეიძლება ჰქონდეს მრავალი ეფექტი, რაც გავლენას ახდენს ერთდროულად რამდენიმე მახასიათებლის განვითარებაზე.
5. ერთი თვისების ფორმირებაში სხვადასხვა გენს შეუძლია მონაწილეობა მიიღოს.
6. ყველა გენს შეუძლია ურთიერთქმედება ერთმანეთთან.
7. გარე გარემო გავლენას ახდენს გენის მოქმედების გამოვლინებაზე.

გენებს შეუძლიათ იმოქმედონ ორ სხვადასხვა დონეზე. პირველი არის თავად გენეტიკური სისტემა, რომელიც განსაზღვრავს გენების მდგომარეობას და მათ მუშაობას, სტაბილურობას და ცვალებადობას. მეორე დონე შეიძლება ჩაითვალოს უკვე სხეულის უჯრედებში მუშაობისას.

ალელური გენების ურთიერთქმედების სახეები

ჩვენი სხეულის ყველა უჯრედს აქვს ქრომოსომების დიპლოიდური ნაკრები (მას ასევე უწოდებენ ორმაგს). კვერცხუჯრედის 23 ქრომოსომა შერწყმულია სპერმის იმავე რაოდენობის ქრომოსომასთან. ანუ, თითოეული თვისება წარმოდგენილია ორი ალელით, ამიტომ მათ ალელური გენები ეწოდება.

ასეთი ალელური წყვილები წარმოიქმნება განაყოფიერების დროს. ისინი შეიძლება იყოს ჰომოზიგოტური, ანუ შედგებოდა ერთი და იგივე ალელებისგან, ან ჰეტეროზიგოტური, თუ სხვადასხვა ალელები შედის.

ალელური გენების ურთიერთქმედების ფორმები ნათლად არის წარმოდგენილი ცხრილში.

ურთიერთქმედების ტიპი	ურთიერთქმედების ბუნება	მაგალითი
სრული დომინირება	დომინანტური გენი მთლიანად თრგუნავს რეცესიული გამოვლინებას.	ბარდის ფერის მემკვიდრეობა, ადამიანის თვალის ფერი.
არასრული დომინირება	დომინანტური გენი სრულად არ თრგუნავს რეცესიული გენის ექსპრესიას.	ყვავილების შეღებვა ღამის სილამაზეში (ყვავილი).
კოდომინანტობა	ჰეტეროზიგოტურ მდგომარეობაში ყოველი ალელური გენი იწვევს მის მიერ კონტროლირებადი თვისების განვითარებას.	სისხლის ჯგუფის მემკვიდრეობა ადამიანებში.
ჭარბი დომინირება	ჰეტეროზიგოტურ მდგომარეობაში ნიშნები უფრო კაშკაშა ჩანს, ვიდრე ჰომოზიგოტურ მდგომარეობაში.	თვალსაჩინო მაგალითია ჰეტეროზის ფენომენი ცხოველთა და მცენარეთა სამყაროში, ნამგლისებრუჯრედოვანი ანემია ადამიანებში.

სრული და არასრული დომინირება

ჩვენ შეგვიძლია ვისაუბროთ სრულ დომინირებაზე, როდესაც ერთ-ერთ გენს შეუძლია რაიმე თვისების გამოვლინება, ხოლო მეორე ვერ ახერხებს ამას. ძლიერ გენს დომინანტი ეწოდება, მის მოწინააღმდეგეს კი რეცესიული.

მემკვიდრეობა ამ შემთხვევაში ხდება მთლიანად მენდელის კანონების მიხედვით. მაგალითად, ბარდის თესლის ფერი: პირველ თაობაში ჩვენ ვხედავთ ყველა მწვანე ბარდას, ანუ ეს ფერი დომინანტური თვისებაა.

თუ განაყოფიერების დროს ყავისფერი თვალებისა და ცისფერი თვალების გენი შეიკრიბება, მაშინ ბავშვის თვალები ყავისფერი გახდება, რადგან ეს ალელი მთლიანად თრგუნავს გენს, რომელიც პასუხისმგებელია ცისფერ თვალებზე.

არასრული დომინირებით, შეიძლება დაინახოს შუალედური თვისების გამოვლინება ჰეტეროზიგოტებში. მაგალითად, ჰომოზიგოტური დომინანტური ღამის სილამაზის წითელი ყვავილებით შეჯვარებისას იმავე ინდივიდთან, მხოლოდ თეთრი გვირგვინით, შეგიძლიათ ნახოთ ჰიბრიდები პირველ თაობაში. ვარდისფერი ფერი. დომინანტური წითელი ნიშან-თვისება სრულად არ თრგუნავს რეცესიული თეთრის გამოვლინებას, ამიტომ საბოლოოდ მიიღება რაღაც შუალედი.

კოდომინანტობა და ჭარბი დომინირება

გენების ასეთ ურთიერთქმედებას, რომელშიც თითოეული უზრუნველყოფს საკუთარ მახასიათებელს, ეწოდება კოდომინანტობა. ყველა გენი ერთ ალელურ წყვილში აბსოლუტურად ექვივალენტურია. ვერც ერთს არ შეუძლია მეორის ქმედების ჩახშობა. სწორედ გენების ამ ურთიერთქმედებას ვაკვირდებით ადამიანებში სისხლის ჯგუფების მემკვიდრეობით.

გენი O უზრუნველყოფს სისხლის 1 ჯგუფის გამოვლინებას, გენი A - მეორე, გენი B - მესამე, და თუ გენები A და B ერთად დაეცემა, მაშინ ვერცერთი ვერ თრგუნავს მეორის გამოვლინებას, ამიტომ ყალიბდება ახალი ნიშანი - მე-4 სისხლის ჯგუფი.

ჭარბი დომინირება ალელური გენების ურთიერთქმედების კიდევ ერთი მაგალითია. ამ შემთხვევაში ჰეტეროზიგოტურ ინდივიდებს ამ მახასიათებლის უფრო გამოხატული გამოვლინება აქვთ ჰომოზიგოტურ ინდივიდებთან შედარებით. გენების ეს ურთიერთქმედება საფუძვლად უდევს ისეთ ფენომენს, როგორიცაა ჰეტეროზი (ჰიბრიდული სიძლიერის ფენომენი).

მაგალითად, პომიდვრის ორი ჯიშის შეჯვარებისას, მიიღება ჰიბრიდი, რომელიც მემკვიდრეობით იღებს ორივე ორიგინალური ორგანიზმის მახასიათებლებს, ვინაიდან თვისებები ხდება ჰეტეროზიგოტური. მომავალ თაობაში უკვე დაიწყება ნიშან-თვისებების მიხედვით გაყოფა, რის გამოც ერთი და იგივე შთამომავლობის მიღება შეუძლებელი იქნება.

ცხოველთა სამყაროში ასეთი ჰიბრიდული ფორმების უნაყოფობის დაკვირვებაც კი შეიძლება. გენის ურთიერთქმედების ასეთი მაგალითები ხშირად შეიძლება მოიძებნოს. მაგალითად, როცა ვირი და კვერნა გადაჯვარდება, ჯორი იბადება. მან ყველაფერი მემკვიდრეობით მიიღო საუკეთესო თვისებებიმისი მშობლები, მაგრამ მას თავად არ შეუძლია შთამომავლობა.

ადამიანებში ნამგლისებრუჯრედოვანი ანემია ამ ტიპის მემკვიდრეობით გადადის.

არაალელური გენები და მათი ურთიერთქმედება

გენებს, რომლებიც განლაგებულია ქრომოსომების სხვადასხვა წყვილზე, ეწოდება არაალელური. თუ ისინი ერთად არიან, შესაძლოა ერთმანეთზე გავლენა მოახდინონ.

არაალელური გენების ურთიერთქმედება შეიძლება განხორციელდეს სხვადასხვა გზით:

1. კომპლემენტარულობა.
2. ეპისტაზი.
3. პოლიმერული მოქმედება.
4. პლეიოტროპია.

ყველა ამ ტიპის გენის ურთიერთქმედებას აქვს თავისი გამორჩეული თვისებები.

კომპლემენტარულობა

ამ ურთიერთქმედებისას ერთი დომინანტური გენი ავსებს მეორეს, რომელიც ასევე დომინანტურია, მაგრამ არა ალელური. ერთად შეკრებით ისინი ხელს უწყობენ სრულიად ახალი მახასიათებლის გამოვლენას.

ტკბილი ბარდის ყვავილებში ფერის მანიფესტაციის მაგალითი შეიძლება მოვიყვანოთ. პიგმენტის არსებობა, რაც ნიშნავს, რომ ყვავილის ფერს უზრუნველყოფს ორი გენის კომბინაცია - A და B. თუ ერთი მათგანი მაინც არ არის, მაშინ კოროლა თეთრი იქნება.

ადამიანებში არაალელური გენების ასეთი ურთიერთქმედება შეინიშნება სმენის ორგანოს ფორმირებისას. ნორმალური სმენა შეიძლება იყოს მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ ორივე გენი - D და E - იმყოფება დომინანტურ მდგომარეობაში. მხოლოდ ერთი დომინანტის ან ორივეს რეცესიულ მდგომარეობაში ყოფნისას სმენა არ არის.

ეპისტაზი

არაალელური გენების ეს ურთიერთქმედება სრულიად საპირისპიროა წინა ურთიერთქმედებისგან. ამ შემთხვევაში, ერთ არაალელურ გენს შეუძლია დათრგუნოს მეორის გამოვლინება.

ამ ვარიანტში გენის ურთიერთქმედების ფორმები შეიძლება იყოს განსხვავებული:

• დომინანტური ეპისტაზი.
• რეცესიული.

პირველი ტიპის ურთიერთქმედებისას ერთი დომინანტური გენი თრგუნავს მეორე დომინანტის გამოვლინებას. რეცესიულ ეპისტაზში მონაწილეობენ რეცესიული გენები.

ამ ტიპის ურთიერთქმედების მიხედვით, გოგრაში ნაყოფის ფერი მემკვიდრეობით მიიღება, ქურთუკის ფერი ცხენებში.

გენების პოლიმერული მოქმედება

ეს ფენომენი შეიძლება შეინიშნოს, როდესაც რამდენიმე დომინანტური გენი პასუხისმგებელია ერთი და იგივე თვისების გამოვლინებაზე. თუ ერთი დომინანტური ალელი მაინც არის, მაშინ თვისება აუცილებლად გამოჩნდება.

ამ შემთხვევაში გენის ურთიერთქმედების ტიპები შეიძლება განსხვავებული იყოს. ერთ-ერთი მათგანია შესანახი პოლიმერი, როდესაც თვისების გამოვლენის ხარისხი დამოკიდებულია დომინანტური ალელების რაოდენობაზე. ხორბლის მარცვლის შეფერილობა ანუ კანის ფერი ადამიანში მემკვიდრეობით გადადის.

ყველამ იცის, რომ ყველა ადამიანს განსხვავებული კანის ფერი აქვს. ზოგისთვის ის სრულიად ღიაა, ზოგს აქვს მუქი კანი, ხოლო ნეგროიდული რასის წარმომადგენლები სრულიად შავია. მეცნიერები თვლიან, რომ კანის ფერი განისაზღვრება სამი განსხვავებული გენის არსებობით. მაგალითად, თუ გენოტიპი შეიცავს სამივეს დომინანტურ მდგომარეობაში, მაშინ კანი ყველაზე მუქია, როგორც შავკანიანების.

კავკასიურ რასაში, ჩვენი კანის ფერის მიხედვით ვიმსჯელებთ, დომინანტური ალელები არ არსებობს.

დიდი ხანია დადგინდა, რომ არაალელური გენების ურთიერთქმედება პოლიმერის ტიპის მიხედვით გავლენას ახდენს ადამიანის რაოდენობრივ მახასიათებლებზე. ესენია: სიმაღლე, სხეულის წონა, ინტელექტუალური შესაძლებლობები, სხეულის წინააღმდეგობა ინფექციური დაავადებების მიმართ და სხვა.

შეიძლება მხოლოდ აღინიშნოს, რომ ასეთი თვისებების განვითარება დამოკიდებულია გარემო პირობებზე. ადამიანს შეიძლება ჰქონდეს მიდრეკილება ჭარბი წონა, მაგრამ თუ დაიცავთ დიეტას, შესაძლებელია ამ პრობლემის თავიდან აცილება.

გენების პლეოტროპული მოქმედება

მეცნიერები დიდი ხანია დარწმუნებულნი არიან, რომ გენების ურთიერთქმედების ტიპები საკმაოდ ორაზროვანი და ძალიან მრავალმხრივია. ზოგჯერ შეუძლებელია გარკვეული ფენოტიპური თვისებების გამოვლინების პროგნოზირება, რადგან არ არის ცნობილი, თუ როგორ ურთიერთქმედებენ გენები ერთმანეთთან.

ეს განცხადება მხოლოდ იმით არის ხაზგასმული, რომ ერთ გენს შეუძლია გავლენა მოახდინოს რამდენიმე მახასიათებლის ფორმირებაზე, ანუ ჰქონდეს პლეიოტროპული ეფექტი.

დიდი ხანია აღინიშნა, რომ ჭარხლის ნაყოფში წითელი პიგმენტის არსებობას აუცილებლად თან ახლავს იგივე, მაგრამ მხოლოდ ფოთლებში.

ადამიანებში ცნობილია ისეთი დაავადება, როგორიცაა მარფანის სინდრომი. ის დაკავშირებულია გენის დეფექტთან, რომელიც პასუხისმგებელია შემაერთებელი ქსოვილის განვითარებაზე. შედეგად, გამოდის, რომ სადაც არ უნდა იყოს ეს ქსოვილი სხეულში, პრობლემები შეინიშნება.

ასეთ პაციენტებს აქვთ გრძელი „ობობის“ თითები, დიაგნოზირებულია თვალის ლინზის დისლოკაცია, გულის დაავადება.

გარემო ფაქტორების გავლენა გენების მოქმედებაზე

არ შეიძლება უარვყოთ გარე გარემო ფაქტორების გავლენა ორგანიზმების განვითარებაზე. Ესენი მოიცავს:

• კვება.
• ტემპერატურა.
• Მსუბუქი.
• ნიადაგის ქიმიური შემადგენლობა.
• ტენიანობა და ა.შ.

გარემო ფაქტორები ფუნდამენტურია შერჩევის, მემკვიდრეობითობისა და ცვალებადობის პროცესებში.

როდესაც განვიხილავთ ალელური ან არაალელური გენების ურთიერთქმედების ფორმებს, ყოველთვის უნდა გავითვალისწინოთ გარემოს გავლენა. შეიძლება მოვიყვანოთ მაგალითი: თუ პრაიმროს მცენარეებს გადაკვეთენ 15-20 გრადუს ტემპერატურაზე, მაშინ პირველი თაობის ყველა ჰიბრიდს ექნება ვარდისფერი ფერი. 35 გრადუს ტემპერატურაზე ყველა მცენარე თეთრი გახდება. იმდენად, რამდენადაც გარემო ფაქტორის გავლენა ნიშნების გამოვლინებაზე, არ აქვს მნიშვნელობა აქ რომელი გენი არის დომინანტი. კურდღლებში გამოდის, რომ ქურთუკის ფერი ასევე დამოკიდებულია ტემპერატურის ფაქტორზე.

მეცნიერები დიდი ხანია მუშაობენ კითხვაზე, თუ როგორ უნდა გააკონტროლონ ნიშნების გამოვლინებები სხვადასხვა გარეგანი ზემოქმედებით. ამან შეიძლება უზრუნველყოს თანდაყოლილი თვისებების განვითარების კონტროლი, რაც განსაკუთრებით აქტუალურია ადამიანებისთვის. რატომ არ გამოიყენოთ თქვენი ცოდნა გარკვეული მემკვიდრეობითი დაავადებების თავიდან ასაცილებლად?

ალელური გენების ყველა სახის ურთიერთქმედება და არა მხოლოდ მათი, შეიძლება იყოს იმდენად განსხვავებული და მრავალმხრივი, რომ შეუძლებელია მათი რომელიმე კონკრეტული ტიპის მიკუთვნება. მხოლოდ ერთი რამ შეიძლება ითქვას, რომ ყველა ეს ურთიერთქმედება თანაბრად რთულია როგორც ადამიანებში, ასევე მცენარეთა და ცხოველთა ყველა სახეობის წარმომადგენლებში.

ორივე ალელი - დომინანტურიც და რეცესიულიც - აჩვენებს თავის ეფექტს, ე.ი. დომინანტური ალელი სრულად არ თრგუნავს რეცესიული ალელის მოქმედებას (მოქმედების შუალედური ეფექტი) ფენოტიპის მიხედვით გაყოფა F 2 1:2:1 ალელური გენების ურთიერთქმედება არასრული დომინირება

კოდომინირებისას (ჰეტოზიგოტური ორგანიზმი შეიცავს ორ განსხვავებულ დომინანტურ ალელს, მაგალითად, A1 და A2 ან J A და J B), თითოეული დომინანტური ალელი აჩვენებს თავის ეფექტს, ე.ი. მონაწილეობს თვისების გამოხატვაში. ფენოტიპის გაყოფა F 2-ში 1:2:1 ალელური გენების ურთიერთქმედება კოდომინაცია

კოდომინანტობის მაგალითია ადამიანის სისხლის IV ჯგუფი ABO სისტემაში: გენოტიპი - J A, J B, ფენოტიპი - AB, ე.ი. IV სისხლის ჯგუფის მქონე ადამიანებში ერითროციტებში სინთეზირდება როგორც A ანტიგენი (J A გენის პროგრამის მიხედვით), ასევე ანტიგენი B (J B გენის პროგრამის მიხედვით). P x II ჯგუფი III ჯგუფი G JAJA J0J0 JBJB J0J0 J A J 0 J B J 0 F1F1 J A J 0 J A J B J B J 0 J 0 II ჯგუფი IV ჯგუფი III ჯგუფი I ჯგუფი

ერთი ალელური წყვილის გენების გამოვლინების ჩახშობა მეორის გენების მიერ. გენებს, რომლებიც თრგუნავენ სხვა არაალელური გენების მოქმედებას, ეწოდება სუპრესორები (სუპრესორები). დომინანტური ეპისტაზი (ფენოტიპის გაყოფა 13:3) და რეცესიული (ფენოტიპის გაყოფა 9:3:4) ეპისტაზი არაალელური გენების ურთიერთქმედება

პრობლემა თუ შავკანიან ქალს (A1A1A2A2) და თეთრკანიან კაცს (a1 a1 a2 a2) ჰყავთ შვილები, მაშინ რა პროპორციით შეიძლება ველოდოთ შვილების გაჩენას - სრული შავკანიანები, მულატელები და თეთრკანიანები? პრობლემის გადაწყვეტა გენების აღნიშვნა: A1, A2 გენები, რომლებიც განსაზღვრავენ პიგმენტ a 1-ის არსებობას და 2 გენი, რომლებიც განსაზღვრავენ პიგმენტის არარსებობას.