Jump to content

Доминирование (генетика)

Аутосомно-доминантное и аутосомно-рецессивное наследование — два наиболее распространенных типа наследования по Менделю . Аутосома – это любая хромосома , кроме половой .

В генетике аллель доминирование — это явление, когда один вариант ( ) гена на хромосоме маскирует или подавляет действие другого варианта того же гена на другую копию хромосомы . [ 1 ] [ 2 ] Первый вариант называется доминантным , а второй — рецессивным . Это состояние наличия двух разных вариантов одного и того же гена на каждой хромосоме изначально вызвано мутацией одного из генов, либо новой ( de novo ), либо унаследованной . Термины аутосомно-доминантный или аутосомно-рецессивный используются для описания вариантов генов на неполовых хромосомах ( аутосомах ) и связанных с ними признаков, тогда как варианты генов на половых хромосомах (аллосомах) называются Х-сцепленными доминантными , Х-сцепленными рецессивными или Y-сцепленными ; у них есть образец наследования и проявления, который зависит от пола как родителя, так и ребенка (см. Связывание полов ). Поскольку существует только одна копия Y-хромосомы , Y-сцепленные признаки не могут быть доминантными или рецессивными. [ 3 ] Кроме того, существуют и другие формы доминирования, такие как неполное доминирование , при котором вариант гена оказывает частичный эффект по сравнению с тем, когда он присутствует на обеих хромосомах, и кодоминирование , при котором разные варианты на каждой хромосоме проявляют связанные с ними признаки. .

Доминирование является ключевым понятием в менделевском наследовании и классической генетике . Буквы и квадраты Пеннета используются для демонстрации принципов доминирования в обучении, заглавные буквы используются для обозначения доминантных аллелей, а строчные — для рецессивных аллелей. Часто цитируемый пример доминирования — наследование формы семян у гороха . Горох может быть круглым, связанным с аллелем R , или морщинистым, связанным с аллелем r . При этом возможны три комбинации аллелей (генотипов): RR , Rr и rr . У RR ( гомозиготных ) особей горошины имеют круглую форму, а у RR (гомозиготных) — горошины морщинистые. У Rr ( гетерозиготных ) особей аллель R маскирует наличие аллеля r , поэтому у этих особей также имеется круглый горошек. Таким образом, аллель R доминантен над аллелем r , а аллель r рецессивен по отношению к R. аллелю [ 4 ]

Доминирование не присуще аллелю или его признаку ( фенотипу ). Это строго относительный эффект между двумя аллелями данного гена любой функции; одна аллель может быть доминантной по отношению ко второй аллели того же гена, рецессивной по отношению к третьей и кодоминантной по отношению к четвертой. Кроме того, один аллель может быть доминантным для одного признака, но не для других. [ 5 ] Доминирование отличается от эпистаза , явления, когда аллель одного гена маскирует действие аллелей другого гена . [ 6 ]

Наследование карликовости кукурузы. Демонстрация высоты растений двух родительских разновидностей и их гетерозиготного гибрида F1 (в центре).

Грегор Иоганн Мендель , «Отец генетики», провозгласил идею доминирования в 1860-х годах. Однако широкой известности он не получил до начала двадцатого века. Мендель заметил, что для множества признаков садового гороха, связанных с внешним видом семян, семенных коробочек и растений, существовало два отдельных фенотипа, такие как круглые и морщинистые семена, желтые и зеленые семена, красные и белые цветки или высокие и низкие растения. При раздельном разведении растения всегда давали одни и те же фенотипы, поколение за поколением. Однако при скрещивании (интербред) линий с разными фенотипами в потомстве проявлялся один и только один из родительских фенотипов (зеленый, круглый, красный или высокий). Однако при скрещивании этих гибридных растений потомки показали два исходных фенотипа в характерном соотношении 3:1, причем более распространенным фенотипом был фенотип родительских гибридных растений. Мендель рассуждал, что каждый родитель в первом скрещивании был гомозиготным по разным аллелям (один родительский АА, другой родительский аа), что каждый из них передал потомству один аллель, в результате чего все эти гибриды были гетерозиготными (Аа), и что один из двух аллелей в гибридном скрещивании доминировал над выражением другого: A замаскированного a. Окончательное скрещивание двух гетерозигот (Аа X Аа) даст потомство АА, Аа и аа с соотношением генотипов 1:2:1, при этом первые два класса будут показывать фенотип (А), а последний — фенотип (а). , тем самым создавая соотношение фенотипов 3:1.

Мендель не использовал термины ген, аллель, фенотип, генотип, гомозигота и гетерозигота, которые были введены позже. Он действительно ввел обозначения заглавных и строчных букв для доминантных и рецессивных аллелей соответственно, которые используются до сих пор.

В 1928 году британский популяционный генетик Рональд Фишер предположил, что доминирование осуществляется на основе естественного отбора посредством вклада генов-модификаторов . В 1929 году американский генетик Сьюэлл Райт ответил, заявив, что доминирование — это просто физиологическое следствие метаболических путей и относительной необходимости задействованного гена. [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 5 ]

Виды доминирования

[ редактировать ]

Полное доминирование (менделевское)

[ редактировать ]

При полном доминировании действие одного аллеля в гетерозиготном генотипе полностью маскирует действие другого. Аллель, который маскируется, считается доминантным по отношению к другому аллелю, а замаскированный аллель считается рецессивным . [ 10 ]

Когда мы рассматриваем только один признак, определяемый одной парой генов, мы называем это моногибридным наследованием . Если скрещивание осуществляется между родителями (P-поколение, F0-поколение), которые являются гомозиготно-доминантными и гомозиготно-рецессивными, потомство (F1-поколение) всегда будет иметь гетерозиготный генотип и всегда иметь фенотип, связанный с доминантным геном.

Моногибридное скрещивание гомозиготы доминантной (GG) и гомозиготы рецессивной (gg), всегда приводящее к гетерозиготному генотипу (Gg) и фенотипу, связанному с доминантным аллелем, в данном случае с заглавной буквой G.
Моногибридное скрещивание гетерозигот (Gg), приводящее к генптипическому соотношению 1:2:1 (GG:Gg:gg) и фенотипическому соотношению 3:1 (G:g).

Однако, если поколение F1 в дальнейшем скрестить с поколением F1 (гетерозигота, скрещенная с гетерозиготой), потомство (поколение F2) будет представлять фенотип, связанный с доминантным геном, ¾ раза. Хотя гетерозиготное моногибридное скрещивание может привести к появлению двух вариантов фенотипа, оно может привести к появлению трех вариантов генотипа - гомозиготного доминантного, гетерозиготного и гомозиготного рецессивного соответственно. [ 11 ]

При дигибридном наследовании мы рассматриваем одновременное наследование двух пар генов. Предполагая здесь, что две пары генов расположены в негомологичных хромосомах, так что они не являются спаренными генами (см. Генетическое сцепление ), а наследуются независимо. Рассмотрим теперь скрещивание родителей (Р-поколение) гомозиготных доминантных и рецессивных генотипов соответственно. Потомство (поколение F1) всегда будет гетерозиготным и будет иметь фенотип, связанный с вариантом доминантного аллеля.

Дигибридное скрещивание гомозигот доминантных (GGRR) и гомозигот рецессивных (ggrr) всегда приводит к образованию гетерозигот (GgRr) с фенотипом, связанным с доминантными аллелями G и R.
Дигибридное скрещивание гетерозигот (GgRr), в результате чего фенотипическое соотношение 9:3:3:1 (G и R: G и r: g и R: g и r)

Однако при скрещивании поколения F1 возможны четыре фенотипические возможности, и фенотипическое соотношение для поколения F2 всегда будет 9:3:3:1. [ 12 ]

Неполное доминирование (неменделевское)

[ редактировать ]
Этот квадрат Пеннета иллюстрирует неполное доминирование. В этом примере признак красного лепестка, связанный с аллелем R, рекомбинирует с признаком белого лепестка аллели r. Растение не полностью выражает доминантный признак (R), в результате чего растения с генотипом Rr образуют цветы с меньшим количеством красного пигмента, что приводит к розовым цветам. Цвета не смешиваются между собой, просто доминантный признак выражен менее сильно.

Неполное доминирование (также называемое частичным доминированием , полудоминированием , промежуточным наследованием или иногда ошибочным кодоминированием в генетике рептилий). [ 13 ] ) возникает, когда фенотип гетерозиготного генотипа отличается от фенотипов гомозиготных генотипов и часто является промежуточным по отношению к ним. Фенотипический результат часто проявляется как смешанная форма признаков в гетерозиготном состоянии. Например, цвет цветка львиного зева гомозиготен либо по красному, либо по белому цвету. Когда красный гомозиготный цветок соединяется с белым гомозиготным цветком, в результате получается розовый цветок львиного зева. Розовый львиный зев – результат неполного доминирования. Подобный тип неполного доминирования обнаружен у четырехчасового растения , у которого розовый цвет получается при скрещивании чистопородных родителей с белыми и красными цветками. В количественной генетике , где фенотипы измеряются и обрабатываются численно, если фенотип гетерозиготы находится точно между (численно) фенотипом двух гомозигот, говорят, что фенотип вообще не демонстрирует доминирования , т.е. доминирование существует только тогда, когда мера фенотипа гетерозиготы лежит ближе к одной гомозиготе, чем к другой.

растений поколения F 1 При самоопылении фенотипическое и генотипическое соотношение поколения F 2 будет составлять 1:2:1 (Красный:Розовый:Белый). [ 14 ]

Кодоминирование (неменделевское)

[ редактировать ]
Содоминирование у камелии сорта
Группы крови A и B у людей демонстрируют кодоминирование, но группа O рецессивна по отношению к A и B.
Этот квадрат Пеннета демонстрирует совместное доминирование. В этом примере белый бык (WW) спаривается с рыжей коровой (RR), и их потомство демонстрирует совместное доминирование, демонстрируя как белые, так и рыжие волосы.

Кодоминирование происходит, когда вклад обоих аллелей виден в фенотипе и ни один аллель не маскирует другой.

Например, в системе групп крови АВО химические модификации гликопротеина ( антигена H) на поверхности клеток крови контролируются тремя аллелями, два из которых кодоминантны друг другу ( I А , я Б ) и доминирует над рецессивным i в локусе АВО . Я А и я Б аллели производят различные модификации. Фермент, кодируемый I А добавляет N-ацетилгалактозамин к мембраносвязанному антигену H. Я Б фермент добавляет галактозу. Аллель i не вызывает модификаций. Таким образом, я А и я Б каждый из аллелей доминирует над i ( I А я А и я А У меня обоих есть группа крови А, и я Б я Б и я Б у обоих людей группа крови B), но у меня А я Б люди имеют обе модификации клеток крови и, следовательно, имеют кровь группы AB, поэтому I А и я Б Говорят, что аллели кодоминантны. [ 14 ]

Другой пример происходит в локусе бета-глобинового компонента гемоглобина , где три молекулярных фенотипа Hb А /Гб А , Хб А /Гб С и Hb С /Гб С все они различимы с помощью электрофореза белков . (Заболевание, вызванное гетерозиготным генотипом, называется серповидно-клеточным признаком и представляет собой более легкое состояние, отличающееся от серповидно-клеточной анемии , поэтому аллели демонстрируют неполное доминирование в отношении анемии, см. выше). Для большинства генных локусов на молекулярном уровне оба аллеля экспрессируются кодоминантно, поскольку оба транскрибируются в РНК . [ 14 ]

Кодоминирование, при котором аллельные продукты сосуществуют в фенотипе, отличается от неполного доминирования, при котором количественное взаимодействие аллельных продуктов приводит к промежуточному фенотипу. Например, при кодоминировании красный гомозиготный цветок и белый гомозиготный цветок дадут потомство с красными и белыми пятнами. При самоопылении растений поколения F1 фенотипическое и генотипическое соотношение поколения F2 будет 1:2:1 (Красный:Пятнистый:Белый). Эти соотношения такие же, как и при неполном доминировании. Опять же, эта классическая терминология неуместна – на самом деле о таких случаях вообще нельзя говорить, что они демонстрируют доминирование. [ 14 ]

Связь с другими генетическими концепциями

[ редактировать ]

На доминирование могут влиять различные генетические взаимодействия, и важно оценивать их при определении фенотипических результатов. Множественные аллели , эпистаз и плейотропные гены являются факторами, которые могут влиять на фенотипический результат. [ 15 ]

Множественные аллели

[ редактировать ]

Хотя любая особь диплоидного организма имеет не более двух разных аллелей в данном локусе, большинство генов существуют в большом количестве аллельных версий в популяции в целом. Это называется полиморфизмом и вызвано мутациями. Полиморфизм может влиять на отношения доминирования и фенотип, которые наблюдаются в системе групп крови АВО . Ген, отвечающий за группу крови человека, имеет три аллеля; A, B и O, и их взаимодействие приводит к образованию разных групп крови в зависимости от уровня доминирования аллелей по отношению друг к другу. [ 15 ] [ 16 ]

Плейотропные гены

[ редактировать ]

Плейотропные гены — это гены, в которых один единственный ген влияет на два или более признаков (фенотип). Это означает, что ген может оказывать доминантное влияние на один признак, но более рецессивное влияние на другой признак. [ 17 ]

Эпистаз – это взаимодействие между несколькими аллелями в разных локусах. Проще говоря, несколько генов для одного фенотипа. Отношения доминирования между аллелями, участвующими в эпистатических взаимодействиях, могут влиять на наблюдаемые фенотипические соотношения у потомства. [ 18 ]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ «доминирование» . Оксфордские словари онлайн . Издательство Оксфордского университета. Архивировано из оригинала 18 июля 2012 года . Проверено 14 мая 2014 г.
  2. ^ "выражать" . Оксфордские словари онлайн . Издательство Оксфордского университета. Архивировано из оригинала 18 июля 2012 года . Проверено 14 мая 2014 г.
  3. ^ Эггерс, Стефани; Синклер, Эндрю (2012). «Определение пола млекопитающих - опыт людей и мышей». Хромосома Res . 20 (1). Дордрехт: Springer-Verlag: 215–238. дои : 10.1007/s10577-012-9274-3 . hdl : 11343/270255 . ISSN   0967-3849 . ПМИД   22290220 .
  4. ^ Бейтсон, Уильям; Мендель, Грегор (2009). Принципы наследственности Менделя: защита с переводом оригинальных статей Менделя о гибридизации . Издательство Кембриджского университета. дои : 10.1017/CBO9780511694462 . ISBN  978-1108006132 .
  5. ^ Перейти обратно: а б Бильярд, Сильвен; Кастрик, Винсент; Ллоуренс, Виолен (2021). «Интегративная биология генетического доминирования» . Biol Rev Camb Philos Soc . 96 (6). Оксфорд, Великобритания: Оксфорд, Великобритания: Blackwell Publishing Ltd: 2925–2942. дои : 10.1111/brv.12786 . ПМЦ   9292577 . ПМИД   34382317 .
  6. ^ Гриффитс AJF; Гелбарт В.М.; Миллер Дж. Х.; и др. (1999). «Взаимодействие генов приводит к изменению дигибридных соотношений» . Современный генетический анализ . Нью-Йорк: WH Freeman & Company. ISBN  978-0-7167-3118-4 .
  7. ^ Мэйо О. и Бюргер Р. 1997. Эволюция доминирования: теория, время которой прошло? Архивировано 4 марта 2016 г. в Wayback Machine «Биологические обзоры», том 72, выпуск 1, стр. 97–110.
  8. ^ Бурге, Д. 1999. Эволюция доминирования. Архивировано 29 августа 2016 г. в Wayback Machine Heredity , том 83, номер 1, стр. 1–4.
  9. ^ Багери, ХК 2006. Неразрешенные границы эволюционной теории и вопрос о том, как развиваются системы наследования: 75 лет дебатов об эволюции доминирования. Архивировано 2 июля 2019 г. в Wayback Machine «Журнал экспериментальной зоологии, часть B: Молекулярная и эволюционная». Эволюция», том 306B, выпуск 4, стр. 329–359.
  10. ^ Родригес-Бельтран, Херонимо; Сёрум, Видар; Толл-Риера, Макарена; де ла Вега, Кармен; Пенья-Миллер, Рафаэль; Сан-Мильян, Альваро (2020). «Генетическое доминирование управляет эволюцией и распространением мобильных генетических элементов у бактерий» . Proc Natl Acad Sci США . 117 (27). США: США: Национальная академия наук: 15755–15762. Бибкод : 2020PNAS..11715755R . дои : 10.1073/pnas.2001240117 . ISSN   0027-8424 . ПМК   7355013 . ПМИД   32571917 .
  11. ^ Труди, ФК Маккей; Роберт, Р. Х. Анхольт (2022). «Наследие Грегора Менделя в количественной генетике» . ПЛОС Биология . 20 (7). Публичная научная библиотека (PLoS): e3001692. дои : 10.1371/journal.pbio.3001692 . ISSN   1544-9173 . ПМЦ   9295954 . ПМИД   35852997 .
  12. ^ Альбертс, Брюс; Хилд, Ребекка; Хопкин, Карен; Джонсон, Александр; Морган, Дэвид; Робертс, Кейт; Уолтер, Питер (2023). Эссенциальная клеточная биология (Шестое издание; Изд. международных студентов). WW Нортон и компания. ISBN  9781324033394 .
  13. ^ Булински, Стивен (5 января 2016 г.). «Ускоренный курс генетики рептилий» . Рептилии . Живые мировые СМИ. Архивировано из оригинала 04 февраля 2020 г. Проверено 3 февраля 2023 г. Термин кодоминантный часто используется как синоним неполной доминантности, но эти два термина имеют разные значения.
  14. ^ Перейти обратно: а б с д Браун, Т.А. (2018). Геномы 4 (4-е изд.). Милтон: Милтон: Гарленд Наука. дои : 10.1201/9781315226828 . ISBN  9780815345084 . S2CID   239528980 .
  15. ^ Перейти обратно: а б Ингельман-Сундберг, М. (2005). «Генетические полиморфизмы цитохрома P450 2D6 (CYP2D6): клинические последствия, эволюционные аспекты и функциональное разнообразие». Фармакогеномика Дж . 5 (1). США: США: Издательская группа Nature: 6–13. дои : 10.1038/sj.tpj.6500285 . ISSN   1470-269X . ПМИД   15492763 . S2CID   10695794 .
  16. ^ Ямамото, Ф; Клаузен, Х; Белый, Т; Маркен, Дж; Хакомори, С (1990). «Молекулярно-генетические основы гистогрупповой системы АВО». Природа . 345 (6272): 229–233. Бибкод : 1990Natur.345..229Y . дои : 10.1038/345229a0 . ПМИД   2333095 . S2CID   4237562 .
  17. ^ Ду, Цинчжан; Тянь, Цзясин; Ян, Сяохуэй; Пан, Вэй; Сюй, Баохуа; Ли, Байлянь; Ингварссон, Пяр К.; Чжан, Дэцян (2015). «Идентификация аддитивных, доминантных и эпистатических вариаций, обусловленных ключевыми генами пути биосинтеза целлюлозы у Populus tomentosa» . ДНК Рез . 22 (1). Англия: Англия: Издательство Оксфордского университета: 53–67. дои : 10.1093/dnares/dsu040 . ISSN   1340-2838 . ПМК   4379978 . ПМИД   25428896 .
  18. ^ Филлипс, Патрик С. (2008). «Эпистаз – существенная роль взаимодействий генов в строении и эволюции генетических систем» . Нат преподобный Жене . 9 (11). Лондон: Лондон: Издательская группа Nature: 855–867. дои : 10.1038/nrg2452 . ISSN   1471-0056 . ПМК   2689140 . ПМИД   18852697 .
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: c9ba7e4bf2317122f1d12734dcaceb30__1712169780
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/c9/30/c9ba7e4bf2317122f1d12734dcaceb30.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Dominance (genetics) - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)