AUTOR: Ing. Helena Zapletalová Genetika populací VY-32-INOVACE-BIO-310 AUTOR: Ing. Helena Zapletalová ANOTACE: Tento DUM je určen žákům 3. a 4. ročníku gymnázia pro předmět biologie a seminář z biologie KLÍČOVÁ SLOVA: populace, Hardy-Weinbergův zákon, gen, genotyp, alela, genofond, selekce, migrace

Genetika populací studuje dědičnost a proměnlivost na úrovni populací studuje změny znaků v průběhu generací cílem genetiky populací je poznat genetickou strukturu populace a příčiny jejích změn či stálosti během generací

Populace skupina jedinců stejného druhu, žijících na určitém území jedinci se mezi sebou mohou volně křížit a pochází ze stejného předka mají společný genofond (soubor alel, které se zde dědičně udržují)

Velikost populace velká populace: stovky – tisíce jedinců malá populace: desítky

Genofond soubor alel v populaci alely mají v populaci určitou četnost – tj. zastoupení mezi všemi alelami příslušného genu četnost vyjadřujeme v % nebo častěji desetinným číslem (A 60% = A 0,6)

Druhy populací 1) Autogamická populace jedinci se rozmnožují autogamií (samooplozením). Každý jedinec produkuje samčí i samičí gamety, nový jedinec vzniká splynutím gamet pocházejících z jednoho jedince. samčí i samičí gamety z téhož jedince samosprašné rostliny, někteří hermafrodité

při autogamním rozmnožování ubývá v populaci během křížení heterozygotů a přibývá homozygotů = homogenizace populace heterozygoti už po 10 generacích téměř vymizí (v 9. generaci 0,1% heterozygotů), ale nikdy nevymizí úplně!!! Na tomto základě postaveny šlechtitelské metody pro získání čistých linií kulturních rostlin a hospodářských a laboratorních zvířat. V lidské populaci autogamie není, ale příbuzenské sňatky mají určitý homozygotizační význam

jedinec vzniká splynutím 2 gamet pocházejících od různých jedinců. 2) Alogamická populace jedinec vzniká splynutím 2 gamet pocházejících od různých jedinců. Zvláštním případem - populace panmiktická. Rozsáhlá populace, která má ničím neomezenou možnost vzájemného křížení kterákoliv samčí gameta se může spojit s kteroukoliv samičí gametou se stejnou pravděpodobností cizosprašné rostliny, gonochoristé, většina hermafroditů.

Panmiktická populace při panmixii se rozdělují alelové frekvence do genotypů podle Hardyova-Weinbergova zákona a genetická struktura populace se nemění

Hardy – Weinbergův zákon HW zákon formulovali nezávisle na sobě anglický matematik G. H. Hardy a německý lékař W. Weinberg v roce 1908. Zákon vyjadřuje vztah mezi četnostmi genotypů v populaci za následujících podmínek: populace je panmiktická (alely se v populaci náhodně párují a k pohlavnímu rozmnožování se spojují jedinci stejné generace = generace se nepřekrývají) jedinci všech genotypů mají stejnou plodnost ⇒ neprobíhá selekce nevznikají mutace nedochází k migraci populace je velká Za těchto podmínek nastává genetická rovnováha

Hardyho-Weinbergův zákon platí pro panmiktické populace četnost dominantní alely určitého genu v genofondu populace p platí: p + q = 1 (100%) q četnost recesivní alely pravděpodobnost setkání dvou dominantních alel (vznik dominantního homozygota) p x p = p2 pravděpodobnost setkání dvou recesivních alel q x q = q2 pravděpodobnost vzniku heterozygota (p x q)+(q x p) = 2pq Pro celkové genotypové složení populace platí p2 + 2pq + q2 = 1

Hardy-Weinbergovy rovnice p + q = 1 p2 +2pq + q2 = 1

Faktory ovlivňující genofond populace Mutace např. změna dominantní alely na recesivní či naopak četnost velmi malá Selekce - přírodní výběr některé alely jsou přednostně reprodukovány, nevýhodné alely postupně ubývají Migrace obohacení genofondu o nové alely nebo naopak i jeho ochuzení Genetický posun (drift ) některé alely mohou být z genofondu vyloučeny zcela náhodně pouze v důsledku nedostatečného množství potomků

Problémy malých populací omezený výběr partnerů ⇒ inbreeding ⇒ omezený genofond malá variabilita alel ⇒ v populaci klesá zastoupení heterozygotů a přibývá homozygotů, takže po několika generacích se objevují skoro jen čisté linie AA: aa = 1:1 heterozygoti však nikdy nevymizí úplně v těchto populacích je pak zvýšená pravděpodobnost výskytu chorobných alel v homozygotní kombinaci aa

PŘÍKLADY

1) V populaci, která je v Hardy – Weinbergově rovnováze, nacházíme recesivní homozygoty s relativní četností 4%. Jaká je relativní četnost heterozygótů v této populaci? 32%

2) V populaci, která je v Hardy – Weinbergově rovnováze, nacházíme recesivní homozygoty s relativní četností 0,04%. Jaká je relativní četnost dominantních homozygótů v této populaci? 0,64

3) V populaci, která je v Hardy – Weinbergově rovnováze, nacházíme jedince s dominantním fenotypem (předpoklad úplné dominance) s relativní četností 75%. Jaká je relativní četnost dominantních homozygótů v této populaci? 25%

4) V Mendelovské populaci je frekvence recesivních homozygótů 0,01 4) V Mendelovské populaci je frekvence recesivních homozygótů 0,01.Na základě Hardy – Weinbergovy rovnováhy určete frekvenci recesivních alel. 10%

5) V Mendelovské populaci je frekvence recesivní alely 0,1 5) V Mendelovské populaci je frekvence recesivní alely 0,1.Na základě Hardy – Weinbergovy rovnováhy určete frekvenci heterozygótů. 0,18

Rozhodni, která tvrzení jsou pravdivá Panmiktická populace se vyznačuje nepohlavním rozmnožováním Hardy – Weinbergův zákon platí pouze pro velkou panmiktickou populaci Frekvence alel v populaci se mění v důsledku selekce Frekvence alel v populaci je vždy stálá U příbuzenských sňatků hrozí zvýšené riziko recesivně dědičných nemocí V malých populacích může jedna z alel zcela převládnout

POUŽITÉ ZDROJE: http://atraktivnibiologie.upol.cz/docs/pdf/VZNIK%20ZIVOTA%20NA%20ZEMI.pdf Http://genetika.wz.cz/populace.htm. [online]. [cit. 2013-10-13]. Http://www.biomach.cz/genetika/genetika-populaci. [online]. [cit. 2013-10-13]. Orko.cz/Biologie 2010/GenetikaPopulaci04.ppt. In: [online]. [cit. 2013-10-13]. Ucitse.vitej.net/files/biologie/2009_03_14__genetika_populaci.doc. In: [online]. [cit. 2013-10-13]. www.glassschool.cz