Różne stopnie dominacji w dziedziczeniu jednogenowym

Zasady genetyki mendlowskiej pozwalają określić, w jaki sposób przekazywane są cechy kodowane przez jeden gen występujący w formie dwóch alleli. Istotnym założeniem teorii dziedziczenia Gregora Mendla była również dominacja zupełna jednego allelu nad drugim. Jednak badania nad dziedzicznością cech wykazały, że wzorce dziedziczenia niekiedy odbiegają od założeń genetyki mendlowskiej.

Odstępstwa od praw Mendla spowodowane są m.in.

• zjawiskiem dominacji częściowej i  kodominacji;

• allelami wielokrotnymi, czyli możliwością występowania wielu alleli warunkujących daną cechę.

Dominacja częściowa

W przypadku dominacji częściowej występują cechy pośrednie pomiędzy tymi, które warunkowane są przez allel dominujący i allel recesywny. Cecha pośrednia ujawnia się u osobników heterozygotycznych, u których występują dwa typy alleli. Efekt fenotypowy jest sumą działania obu z nich.

R1B49F6E2X6P2

Zdjęcia przedstawiają roślinę o nazwie wyżlin większy. Pierwsze zdjęcie z lewej strony przedstawia roślinę z kwiatami o barwie czerwonej. Roślina ma zieloną łodygę, z której wyrastają okrągłe pąki, u góry znajduje się kwiat z czerwonymi płatkami. W środkowej części kolażu widoczny jest wyżlin o barwie różowej. Składa się z zielonej łodygi, u której podstaw rosną kwiaty o fioletowych płatkach. Powyżej, po bokach łodygi znajdują się pąki, z których będą wyrastają kwiaty. Ostatni obrazek od prawej przedstawia odmianę rośliny o białych kwiatach. Na dole pionowej łodygi znajdują się białe kwiaty, powyżej widoczne są pąki. Czerwona barwa kwiatów występuje u homozygoty dominującej (AA), barwa biała u homozygoty recesywnej (aa), a forma pośrednia – czyli barwa różowa – to efekt obecności obu genów i dominacji częściowej (Aa).

Krzyżówka genetyczna z dominacją częściową

Krzyżówki genetyczne z allelami wykazującymi dominację zupełną i częściową są z pozoru podobne,  jednak prowadzą do odmiennych efektów fenotypowych. 

R1Cpi9rxacwiL

Ilustracja przedstawia schemat dominacji częściowej, czyli dziedziczenie barwy kwiatów rośliny o nazwie wyżlin większy. Na górze schematu widnieje duża litera P: obok znajduje się osobnik o genach duże A, duże A barwy czerwonej. Obok widoczny jest osobnik o barwie białej z zestawem genów małe a, małe a. Poniżej znajduje się symbol F indeks dolny 1 i narysowany jest osobnik o genach duże A, małe a barwy fioletowej. Obok symbolu F indeks dolny 2 znajduje się krzyżówka genetyczna. Są tam skrzyżowane dwa fioletowe osobniki: męski oraz żeński - oba z nich mają geny oznaczone jako duże A oraz małe a. Osobnik potomny posiadający geny oznaczone dwoma dużymi literami A ma barwę czerwoną. Osobnik posiadający geny oznaczone dużą literą A i małą literą a ma barwę fioletową, podobniej jak drugi osobnik posiadający taki sam zestaw genów. Ostatni osobnik otrzymał zestaw genów oznaczonych dwiema małymi literami a. Jest on biały.

Ćwiczenie 1

Kolor piór kur andaluzyjskich dziedziczy się według dominacji częściowej. Kury i koguty o genotypie DD mają upierzenie czarne, Dd – stalowoniebieskie (szare), a dd – białe.

Kolor piór kur andaluzyjskich dziedziczy się według dominacji częściowej. Kury i koguty o genotypie dwa duże De De mają upierzenie czarne, duże De małe de – stalowoniebieskie (szare), a dwa małe de de – białe.

Określ fenotypy osobników potomnych otrzymanych w wyniku krzyżówki stalowoniebieskiej kury i białopiórego koguta. Zapisz krzyżówkę genetyczną.

R9722UQL429LJ

R6ZC82HMAJHN3

Podpowiedź

Podpowiedź

Allele:

• D – czarna barwa upierzenia

• d – biała barwa upierzenia

• duże De – czarna barwa upierzenia

• małe de – biała barwa upierzenia

Genotypy rodziców:

• genotyp samicy: Dd

• genotyp samca: dd

• genotyp samicy: duże De małe de

• genotyp samca: dwa małe de

Odpowiedź

Odpowiedź

P: Dd × dd

duże Pe: duże De małe de razy dwa małe de

R150Rd2bFvxbF

W tabeli przedstawiona jest krzyżówka genetyczna heterozygoty duże D małe d i homozygoty recesywnej małe d małe d. Przedstawia skrzyżowanie osobnika żeńskiego o genotypie duże D i małe d oraz męskiego o genotypie małe d małe d. W górnym wierszu tabeli, w oddzielnych kratkach są wypisane dwa geny osobnika żeńskiego: duże D oraz małe d na fioletowym tle. Z kolei po lewej stronie, w pionowej kolumnie w osobnych kratkach są wypisane geny osobnika męskiego: małe d oraz małe d  na żółtym tle. W miejscu, gdzie krzyżuje się duże D żeńskie i małe d męskie powstał osobnik o genach duże D i małe d. W miejscu gdzie małe d żeńskie krzyżuje się z małym d męskim powstał osobnik o genach małe d i małe d. W drugim rzędzie krzyżuje się duże D żeńskie i małe d męskie - powstaje kolejny osobnik o genotypie duże D i małe d. W kolejnej komórce krzyżuje się małe d żeńskie i małe d męskie - powstaje kolejny osobnik o genotypie małe d i małe d.

Wśród potomstwa 50% stanowią osobniki o stalowoniebieskim upierzeniu, warunkowanym przez heterozygotyczność, a drugie 50% – osobniki o upierzeniu białym (homozygoty recesywne). Rozkład fenotypów i genotypów wynosi w tym przypadku 1 : 1.

Kodominacja i allele wielokrotne

Kodominacja

RVuPxDJyUlmds1

Fotografia przedstawia czarno - białego kota z łatami na pyszczku i grzbiecie.

Istnieją sytuacje, w których w fenotypie heterozygot ujawniają się cechy warunkowane przez oba allele jednego genu w sposób równoprawny i jednoczesny. Allele te są wówczas tak samo ważne i żaden z nich nie maskuje drugiego. Zjawisko to nosi nazwę kodominacji (współdominowania). Wynikiem kodominacji są fenotypy będące mozaiką cech rodzicielskich.

Przykładami kodominacji jest dziedziczenie grup krwi w systemie $MN$ u ludzi oraz ubarwienia u niektórych zwierząt (np. dereszowate umaszczenie koni i bydła, cętkowane umaszczenie kur i kotów) i barw kwiatów u niektórych roślin (biało‑czerwone kwiaty u dzbanecznika). 

R1YrYjT86tndK

Fotografia przedstawia konia o dereszowatym umaszczeniu. Ubarwienie to charakteryzuje się występowaniem domieszki białej sierści na tle maści podstawowej.

Dziedziczenie grup krwi w systemie $MN$

Układ grupowy $MN$ to drugi (po układzie $AB0$) najważniejszy system grup krwi u ludzi. W przeciwieństwie do układu $AB0$, jest on rzadziej kojarzony z transfuzją krwi, ponieważ przeciwciała w tym systemie rzadko wywołują silne reakcje odpornościowe. 

W układzie $MN$ możliwe są trzy grupy krwi: $M$, $N$ oraz $MN$. Homozygoty $MM$ oraz $NN$ mają tylko jeden antygen na powierzchni krwinek czerwonych – odpowiednio $M$ lub $N$. Natomiast heterozygoty $MN$ mają na powierzchni erytrocytów oba rodzaje antygenów (w tej samej ilości).

Ćwiczenie 2

Kobieta i mężczyzna o grupie krwi MN spodziewają się dziecka. Określ, jakie jest prawdopodobieństwo wystąpienia u dziecka grupy krwi MN? Zapisz krzyżówkę genetyczną i podaj stosunek fenotypów u potomstwa.

Kobieta i mężczyzna o grupie krwi duże em duże en spodziewają się dziecka. Podaj jakie jest prawdopodobieństwo wystąpienia u dziecka grupy krwi duże em duże en?

R1EHNSAAC1DEL

RH1NZE2SH5DKE

Podpowiedź

Podpowiedź

Genotypy pokolenia rodziców: MN× MN.

Genotypy pokolenia rodziców: duże em duże en razy duże em duże en

Odpowiedź

Odpowiedź

R15hdq7atXJ8x1

Ilustracja przedstawia krzyżowanie w postaci szachownicy. Na ilustracji są dwie kolumny i dwa poziome rzędy. W kolumnie pierwszej i pierwszym rzędzie są duże litery M, po ich połączeniu powstaje genotyp duże M duże M. Następnie w drugiej kolumnie jest gameta męska duże N, po połączeniu z gametą żeńską zapisaną dużą literą M daje duże M duże N. Po połączeniu gamety męskiej zapisanej dużą literą M z gametą żeńską zapisaną dużą literą N powstaje genotyp duże M duże N. Z połączenia gamety męskiej zapisanej dużą literą N z gametą żeńską zapisaną dużą literą N powstaje zapis duże N duże N.

• prawdopodobieństwo wystąpienia genotypu MM: 25%;

• prawdopodobieństwo wystąpienia genotypu MN: 50%

• prawdopodobieństwo wystąpienia genotypu NN: 25%;

• stosunek fenotypowy: 1 : 2 : 1.

• pokolenie rodziców: duże em duże en raz duże em duże en;

• gamety: duże em, duże en razy duże em, duże en;

• prawdopodobieństwo wystąpienia genotypu dwa duże em: 25%;

• prawdopodobieństwo wystąpienia genotypu duże em duże en: 50%;

• prawdopodobieństwo wystąpienia genotypu dwa duże en: 25%;

• stosunek fenotypowy: 1 : 2 : 1.

Prawdopodobieństwo wystąpienia u dziecka grupy krwi MN wynosi 50%.

Prawdopodobieństwo wystąpienia u dziecka grupy krwi duże em duże en wynosi 50%.

Allele wielokrotne

W organizmie diploidalnym występują dwa allele tego samego genu, które warunkują fenotyp (w zależności od występującej pomiędzy nimi zależności). W organizmie mogą występować jedynie dwa allele tego genu, lecz w populacji danego gatunku może być obecne więcej ich wariantów. Powszechnym zjawiskiem jest występowanie więcej niż dwóch wariantów alleli w populacji, dzięki czemu może powstawać większa liczba różnych fenotypów. Allele występujące w kilku wariantach określane są jako allele wielokrotne.

RD7C9FMPHM8QZ

Grafika przedstawia symbole grup krwi. Na zielonym tle przedstawiono czerwone krople krwi z wyrysowanymi symbolami: A+, B+, AB+, 0+ oraz A-, B-, AB-, O-.

Dziedziczenie grup krwi w systemie $AB0$ u człowieka

Ćwiczenie 3

Kobieta o grupie krwi 0 i mężczyzna o grupie krwi $AB$ spodziewają się dziecka. Wskaż, jakie jest prawdopodobieństwo, że dziecko będzie miało grupę krwi $B$? Zapisz krzyżówkę genetyczną i podaj stosunek fenotypów u potomstwa.

R1CASTARPUNRD

RFVL7DJLO7GSG

Podpowiedź

Podpowiedź

Genotypy pokolenia rodziców: ii × IIndeks górny A^AIIndeks górny B^B

Genotypy pokolenia rodziców: dwa małe i razy duże I indeks górny duże A  koniec indeksu duże I indeks górny duże Be  koniec indeksu

Odpowiedź

Odpowiedź

R111i317CB6it1

Ilustracja przedstawia krzyżowanie w postaci szachownicy. Na ilustracji są dwie kolumny i dwa poziome rzędy. W kolumnie pierwszej jest duża litera i indeks górny duże A, w kolumnie drugiej jest duża litera i indeks górny duże B. W pierwszym i drugim rzędzie są małe litery i. Po połączeniu gamet powstają cztery genotypy: duża litera i indeks górny duże a małe i, duża litera i indeks górny duże B małe i. Genotypy te powtarzają się.

• prawdopodobieństwo wystąpienia genotypu IIndeks górny A^Ai: 50%;

• prawdopodobieństwo wystąpienia genotypu IIndeks górny B^Bi: 50%;

• stosunek fenotypowy: 1 : 1.

• pokolenie rodziców:  dwa małe i razy duże I indeks górny duże A  koniec indeksu duże I indeks górny duże Be  koniec indeksu;

• gamety: małe i, małe i razy duże I indeks górny duże A  koniec indeksu duże I indeks górny duże Be  koniec indeksu;

• prawdopodobieństwo wystąpienia genotypu duże I indeks górny duże A  koniec indeksu małe i: 50%;

• prawdopodobieństwo wystąpienia genotypu duże I indeks górny duże Be  koniec indeksu małe i: 50%;

• stosunek fenotypowy: 1 : 1.

Prawdopodobieństwo, że dziecko będzie miało grupę krwi $B$, wynosi 50%.

Dziedziczenie koloru sierści u królików

Podsumowanie

• Pomiędzy allelami tego samego genu mogą istnieć współzależności oparte na: dominacji zupełnej, dominacji częściowej i kodominacji.

• W przypadku dominacji zupełnej (pełnej) allel dominujący warunkuje daną cechę zarówno w przypadku homozygoty dominującej, jak i heterozygoty. Cecha warunkowana przez allel recesywny jest maskowana przez allel dominujący i się nie ujawnia.

• W przypadku dominacji częściowej (niezupełnej, niepełnej) pojawiają się cechy pośrednie pomiędzy tymi, które warunkowane są przez allel dominujący i allel recesywny. Cecha pośrednia ujawnia się u osobników heterozygotycznych, u których występują dwa typy alleli. Efekt fenotypowy jest sumą działania obu z nich.

• Kodominacja to sposób dziedziczenia, w którym oba allele danego genu są w pełni i jednocześnie ujawniane w fenotypie heterozygoty.

• Występowanie więcej niż dwóch wariantów alleli w populacji, dzięki czemu może powstawać większa liczba różnych fenotypów,. Allele występujące w kilku wariantach określane są jako allele wielokrotne.

Ćwiczenia utrwalające