EU peníze středním školám Název vzdělávacího materiálu: Genetika populací – teoretický základ Číslo vzdělávacího materiálu: ICT10 /13 Šablona: III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Název sady vzdělávacích materiálů: Molekulární biologie jako prohloubení učiva a opakování k maturitě Autor: Jakub Siegl Datum vytvoření: Garant (kontrola): Mgr. Šárka Kirchnerová Ročník: ročník čtyřletého gymnázia (septima – oktáva) Vzdělávací oblast: Člověk a příroda Vzdělávací obor: Biologie Téma: Genetika populací Metodika/anotace: Úkolem prezentace je objasnit význam genů z pohledu populace jako celku a jaký má vliv migrace a další činitelé na genom celé populace. Časový rozvrh: 35 min Gymnázium Františka Křižíka a základní škola, s.r.o.

Genetika populací Populace dle ekologie: Soubor jedinců stejného druhu žijící na určitém místě v určitý čas. Významná je proměnlivost, struktura a dynamika populací. genofond Genetika vnímá populaci jako genofond – soubor všech alel všech členů populace. Vliv na genofond má samozřejmě jistá míra příbuznosti, populační dynamika, samotná velikost populace i způsob rozmnožování: – Nepohlavně (v podstatě klony) – U pohlavního rozmnožování rozlišujeme samooplození (= autogamie – rostliny, partenogeneze u živočichů) a alogamii (= panmixie - splývání gamet dvou různých jedinců)

Panmiktická populace Podmínky ideální panmixie: 1. Organizmy jsou diploidní (2n) 2. Rozmnožování je na principu náhody 3. Počítáme s jednou generací 4. Všichni potomci jsou plodní 5. Nepůsobí evoluční faktory: mutace, selekce, migrace a genetický drift 6. K velikosti populace je potřeba dodat, že právě způsob rozmnožování je tím hlavním faktorem. Čím je populace větší, tím více se štěpné poměry přibližují ideálu vyplývajícího z Hardy-Weinbergova zákona:

zákon Hardy– Weinbergův - popisuje matematicky panmiktickou populaci Frekvence alel: - frekvence - četnost (relativní zastoupení) dominantní alely A v genofondu …p - frekvence – četnost (poměrné zastoupení) recesivní alely a v genofondu …q p + q = 1 Frekvence genotypů: - pokud je stav populace stabilní, udržuje se v ní stálé složení genového fondu po neomezený počet generací → zákon Hardy– Weinbergův p 2 + 2pq + q 2 = 1 = (100%) p 2 ………. frekvence výskytu dominantních homozygotů, AA 2pq …….. frekvence heterozygotů, Aa (také označení H, viz následující strana) q 2 ………. frekvence recesivních homozygotů, aa

zákon Hardy– Weinbergův

Autogamická populace -nepodléhá Hardy-Weinbergovu zákonu -dochází k postupnému snižování frekvence heterozygotů a naopak vytváření čistých linií homozygotů P: AA x aa ↓ F1: 100% Aa ↓ F2: AA (25%) : 2Aa (50%) : aa (25%) ↓ pouze 50% z 50% ↓ atd.

Neexistuje typická čistá panmixie (protože by musela existovat nekonečně velká populace) ani autogamie, ale jen přechody mezi nimi, viz obrázek. ROMANOVSKÝ, Alexej. Obecná biologie. 2. vyd. Praha: Státní pedagogické nakladatelství, 1988, 695 s.

Faktory ovlivňující genetickou rovnováhu Jak bylo řečeno, populace je dynamická jednotka s proměnnou strukturou, což se týká i genofondu a genetické rovnováhy Vnější a vnitřní vlivy mají dopad na tuto rovnováhu Dochází pak v každé další generaci k utvoření nové rovnováhy, často dosti odlišné od té předchozí Faktory, které ovlivňují rovnováhu: 1. Selekce - dána selekčním tlakem vnějšího prostředí (volba partnera…) 2. Mutace - dána mutačním tlakem, vliv mutace je ale závislý na selekčním tlaku 3. Migrace – migrace alel, vliv příchozích alel opět závislý na selekčním koeficientu 4. Genetický drift (posun) – náhodný posun ve frekvenci alel, pro malé populace významný činitel

Otázka k zamyšlení: Kde bychom našli v přírodě populace, které se blíží ideální autogamické a panmiktické populaci?

Zdroje: (k ) Panmixie: Vztah panmixie a autogamie v čase: ROMANOVSKÝ, Alexej. Obecná biologie. 2. vyd. Praha: Státní pedagogické nakladatelství, 1988, 695 s.