Transcript Prezentace G03 Vazba genů

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
1
2
1 – kombinace alel v gametách bez uplatnění crossing-overu
2 – kombinace alel v gametách s uplatněním crossing-overu
gamety
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
ab
ab
ab
ab
Fenotypová
třída
Poměr fenotypových tříd
AB
AaBb
AaBb
AaBb
AaBb
AB
1
Ab
Aabb
Aabb
Aabb
Aabb
Ab
: 1
aB
aaBb
aaBb
aaBb
aaBb
aB
:
ab
aabb
aabb
aabb
aabb
ab
1 : 1
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 crossingoveru, 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 !!!
ab
ab
ab
ab
Fenotypová
třída
Poměr fenotypových tříd
AB
AaBb
AaBb
AaBb
AaBb
AB
1
Ab
Aabb
Aabb
Aabb
Aabb
Ab
: 1
aB
aaBb
aaBb
aaBb
aaBb
aB
:
ab
aabb
aabb
aabb
aabb
ab
1 : 1
• 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)
• 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
F2 generace:
AB/ab x AB/ab
gamety
10x AB
10x AB
1x Ab
1x aB
10x ab
100x AABB 10x AABb
10x AaBB
100x AaBb
1x Ab
10x AABb
1x AAbb
1x AaBb
10x Aabb
1x aB
10x AaBB
1x AaBb
1x aaBB
10x aaBb
10x ab
100x AaBb
10x Aabb
10x aaBb
100x aabb
Fenotypové třídy:
AB : Ab : aB : ab
Fenotypový štěpný poměr: 342 : 21 : 21 : 100
• 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
F2 generace:
Ab/aB x Ab/aB
gamety
1x AB
10x Ab
10x aB
1x ab
1x AB
1x AABB
10x AABb
10x AaBB
1x AaBb
10x Ab
10x AABb
100x AAbb 100x AaBb
10x Aabb
10x aB
10x AaBB
100x AaBb
100x AaBB
10x aaBb
1x ab
1x AaBb
10x Aabb
10x aaBb
1x aabb
Fenotypové třídy:
AB : Ab : aB : ab
Fenotypový štěpný poměr: 243 : 120 : 120 : 1
Zdroje obrázků
• http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Thomas_Hunt_Morgan.jpg PD