Autor: Mgr. Tomáš Hasík Určení: Septima, III.G Vazba genů Autor: Mgr. Tomáš Hasík Určení: Septima, III.G Gymnázium a Střední odborná škola pedagogická, Čáslav, Masarykova 248 Moderní biologie reg. č.: CZ.1.07/1.1.32/02.0048 TENTO PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY

Thomas Morgan Thomas Hunt Morgan (1866 – 1945) americký genetik autor tzv. Morganových zákonů (1926) nositel Nobelovy ceny (1933) za objasnění funkce chromozomu coby nositele dědičnosti Thomas Hunt Morgan

Vazba genů 1. Morganův zákon – chromozóm obsahuje geny lineárně uspořádané za sebou 2. Morganův zákon – geny jednoho chromozomu tvoří tzv. vazebnou skupinu (jsou ve vazbě) a dědí se jako celek Crossing-over – proces pozměňující alelickou sestavu (tj. narušující vazebnou skupinu) na nesesterských chromatidách homologických chromozomů

Schéma crossing-overu buňka vstupující do meiózy gamety 1 2 1 – kombinace alel v gametách bez uplatnění crossing-overu 2 – kombinace alel v gametách s uplatněním crossing-overu

Síla vazby genů Síla vazby – je dána vzdáleností lokusů sledovaných genů. Čím jsou geny dále od sebe, tím je síla vazby nižší a tím pravděpodobněji dojde ke crossing-overu (změně alelické sestavy - rekombinaci) Pamatuj: vazba genů existuje pouze v případě umístění sledovaných genů na jednom chromozomu

Síla vazby genů

Vazba cis dominantní alely dvou sledovaných genů heterozygota AaBb leží na jednom homologickém chromozomu (od otce) recesivní alely těchto sledovaných genů leží na druhém homologickém chromozomu (od matky) Cis uspořádání AB/ab Síla vazby je dána četností vzniku gamet Ab, aB

Vazba cis

Vazba trans na jednom homologickém chromozomu heterozygota AaBb (získaném od otce) leží dominantní alela jednoho genu a zároveň recesivní alela druhého genu, na druhém homologickém chromozomu (získaném od matky) je tomu opačně Trans uspořádání Ab/aB Síla vazby je dána četností vzniku gamet AB, ab

Vazba trans

Jak zjistit sílu vazby Sílu vazby zjistíme pomocí zpětného křížení Heterozygot v obou sledovaných znacích x recesivní homozygot (AaBb x aabb) Následná generace B1 Křížení musíme fyzicky provést, nelze vytvořit mendelistický čtverec (nevíme s jakou četností v pohlavních orgánech vznikají jednotlivé typy gamet účastnících se oplození – viz. vliv crossing-overu)

Jak zjistit sílu vazby Výsledky zpětného křížení použijeme pro matematický výpočet síly vazby pomocí Batesonova nebo Morganova čísla (viz. dále) Hodnota síly vazby je odrazem vzdáleností jednotlivých lokusů sledovaných genů

Situace 1 Zpětné křížení AaBb x aabb Geny leží na různých chromozomech – nejsou ve vazbě

Zpětné křížení (geny nejsou ve vazbě) Křížíme AaBb x aabb (geny leží na různých ch.) Pokud geny pro znak A i B leží na různých chromozomech, fenotypové třídy B1 generace jsou v poměru 1 : 1 : 1 :1 Mendelistický čtverec lze vytvořit Zpětné křížení není důvod fyzicky provádět Pouze pro porovnání rozdílů

Různorodost gamet (geny nejsou ve vazbě) Pokud se sledované geny nachází na různých chromozómech, gamety nesoucí vzájemně rozdílnou genetickou výbavu vznikají vždy ve stejném poměru, bez ohledu na crossing-over Např. při dvou sledovaných znacích u heterozygota AaBb jsou to 4 různé genotypové sestavy gamet AB : Ab : aB : ab v poměru 1 : 1 : 1 : 1, a to bez ohledu na crossing-over Pouze pro porovnání rozdílů

Zpětné křížení (geny nejsou ve vazbě) AaBb x aabb = B1 – čtverec lze vytvořit Poměr fenotypových tříd 1 : 1 : 1 : 1 AB Ab aB ab AaBb Aabb aaBb aabb Fenotypová třída Pouze pro porovnání rozdílů

Situace 2 Zpětné křížení AaBb x aabb Geny leží na stejném chromozomu – jsou ve vazbě

Zpětné křížení (geny ve vazbě) Křížíme AaBb x aabb (geny leží na stejném ch.) Jedinci B1 generace jsou různorodí – jejich fenotypové třídy a1 (AB) : a2 (Ab) : a3 (aB) : a4 (ab) jsou zastoupeny v poměru závislém na genetické výbavě gamet, vznikajících meiózou

Různorodost gamet (geny ve vazbě) Pokud se sledované geny nachází na stejném chromozomu, gamety nesoucí vzájemně rozdílnou genetickou výbavu vznikají v rozmanitých poměrech, a to v závislosti na četnosti crossing-overu Např. při dvou sledovaných znacích u heterozygota AaBb jsou to 4 různé genotypové sestavy gamet AB : Ab : aB : ab v předem neurčitelném poměru, který se odvíjí od četnosti crossing-overu. (Nedojde-li v rámci meióz v pohlavních orgánech ani jednou ke crossing-overu, gamety s výbavou Ab a aB – v případě vazby cis - vůbec nemohou vzniknout).

Zpětné křížení (geny ve vazbě) AaBb x aabb = pro B1 čtverec nelze vytvořit !!! Poměr fenotypových tříd 1 : 1 : 1 : 1 AB Ab aB ab AaBb Aabb aaBb aabb Fenotypová třída

Pamatuj: Při určování síly vazby je nutno fyzicky provést zpětné křížení a výsledné četnosti fenotypových tříd dosadit do vzorců pro výpočet Batesonova, popřípadě Morganova čísla

Co je třeba znát pro výpočet síly vazby Co je to fenotypová třída Co je to rekombinovaná gameta (jedinec, fenotypová třída) Co je to nerekombinovaná gameta (jedinec, fenotypová třída)

Rekombinovaný (rekombinantní) potomek takový potomek, na jehož splození se podílela gameta (od F1 rodiče) s rekombinovanou genetickou výbavou (tj. projevil se na ní vliv crossing-overu). V případě zpětného křížení jsou četnosti fenotypových tříd rekombinovaného potomstva na 3. a 4. místě (u fáze cis i trans).

Nerekombinovaný (nerekombinantní) potomek takový potomek, na jehož splození se podílela gameta (od F1 rodiče) s nerekombinovanou genetickou výbavou (tj. neprojevil se na ní vliv crossing-overu). V případě zpětného křížení jsou četnosti fenotypových tříd nerekombinovaného potomstva na 1. a 2. místě.

Fenotypové třídy - zopakování Fenotypová třída a1: fenotyp typu AB Fenotypová třída a2: fenotyp typu Ab Fenotypová třída a3: fenotyp typu aB Fenotypová třída a4: fenotyp typu ab

Batesonovo číslo c Poměr četností nerekombinovaných potomků (nerekombinovaných fenotypových tříd) v B1 generaci : četnosti rekombinovaných potomků (rekombinovaných fenotypových tříd) v B1 generaci Pro uspořádání cis cis c = a1+a4/a2+a3 Pro uspořádání trans trans c = a2+a3/a1+a4 Při velmi silné vazbě dosahuje velkých hodnot, horní hranice není omezena (rekombinantní jedinci téměř nevznikají)

Morganovo číslo p Četnost rekombinovaných fenotypových tříd v B1 generaci : celková četnost potomstva B1 Pro uspořádání cis cis p = a2+a3/a1+a2+a3+a4 Pro uspořádání trans trans p = a1+a4/a1+a2+a3+a4 Udává se v % Dosahuje maximální hodnoty 50% (jedna ze sesterských chromatid každého homologického chromozomu crossing-over nikdy nepodstoupí – rekombinovaných jedinců je tedy maximálně 1/2)

K čemu je to potřebné? Znalost síly vazeb mezi jednotlivými dvojicemi sledovaných genů umožňuje sestavit pořadí genů na chromozomu (genovou mapu)

Má typ vazby (cis, trans) vliv na četnost jednotlivých fenotypových tříd? Ano Zadání: dihybridi F1 AaBb x AaBb, hodnota Batesonova čísla c=10 (tj. desetkrát častěji se ve vzorku gamet dihybrida AaBb vyskytují gamety nerekombinované než gamety rekombinované)

Fenotypové třídy: AB : Ab : aB : ab Při vazbě cis je z 484 jedinců F2 generace zastoupení fenotypových tříd následující: 342 x a1, 21 x a2, 21 x a3, 100 x a4 F1xF1 AB/ab x AB/ab F2 generace: Fenotypové třídy: AB : Ab : aB : ab Fenotypový štěpný poměr: 342 : 21 : 21 : 100 gamety 10x AB 1x Ab 1x aB 10x ab 10x AB 100x AABB 10x AABb 10x AaBB 100x AaBb 1x AAbb 1x AaBb 10x Aabb 1x aaBB 10x aaBb 100x aabb

Fenotypové třídy: AB : Ab : aB : ab Při vazbě trans je z 484 jedinců F2 generace zastoupení fenotypových tříd následující: 243 x a1, 120 x a2, 120 x a3, 1 x a4 F1xF1 Ab/aB x Ab/aB F2 generace: Fenotypové třídy: AB : Ab : aB : ab Fenotypový štěpný poměr: 243 : 120 : 120 : 1 gamety 1x AB 10x Ab 10x aB 1x ab 1x AB 1x AABB 10x AABb 10x AaBB 1x AaBb 100x AAbb 100x AaBb 10x Aabb 100x AaBB 10x aaBb 1x aabb

Zdroje obrázků http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Thomas_Hunt_Morgan.jpg PD