ANALIZA GENETYCZNA ORGANIZMÓW
EUKARIOTYCZNYCH

- GENETYKA MENDLOWSKA

GENOM – to podstawowy komplet informacji genetycznej

Genomy wirusów i Prokariota są haploidalne, a większość
Eukariota to organizmy diploidalne / pokolenia haploidalne u
roślin; poliploidia u roślin i niektórych pierwotniaków/.

Genomy różnych układów biologicznych (wirusy też) wykazują
bardzo istotne różnice w wielkości, pojemności informacji
genetycznej i jej organizacji

Duża ilość informacji genetycznej i skomplikowane drogi
realizacji celów biologicznych wymagają różnych podziałów
komórkowych:

-Mitozy, pozwalającej na zwiększanie się liczby komórek
somatycznych bez zmian materiału genetycznego

-Mejozy, pozwalającej na wzrost różnorodności genetycznej
w potomstwie (głównie przez tworzenie zróżnicowanych
genetycznie komórek rozrodczych – gamet

Sformułowane w 1866r przez Grzegorza Mendla dwa

prawa określają

podstawowe w genetyce zasady dziedziczenia się cech

Pierwsze prawo Mendla mówi, że do tworzącej się gamety
trafia po jednym allelu z danej pary

Drugie prawo Mendla określa sposób dziedziczenia się alleli
wielu genów i zgodnie z nim segregacja alleli takich genów jest
niezależna od siebie. Zatem tworzące się w gametach
kombinacje alleli różnych genów są przypadkowe, ale z danej
pary do gamety może trafić tylko jeden allel.

Prawa Mendla zostały oficjalnie uznane dopiero w 1906r, a w
1912 r zostały ostatecznie zaaprobowane, gdy Th. Morgan
ogłosił chromosomową teorię dziedziczności, wykazując, że
geny w komórkach zlokalizowane są w chromosomach i
występują w ściśle określonych układach liniowych.

Zatem – podstawową jednostką dziedziczności jest gen,
jako odcinek DNA zawierający informację o budowie
pojedynczego polipeptydu

Podstawowe pojęcia w genetyce mendlowskiej u

Eukariota :

FENOTYP – zespół cech, które można zaobserwować:
kolor oczu, kształt nosa, ucha, linie papilarne, rodzaj
sierści (włosa), umaszczenie – cechy anatomiczno-
fizjonomiczne;

U człowieka antropometryczne (dające się zmierzyć i
opisać odpowiednimi parametrami); u roślin – pokrój,
kształt pedu, liścia, kwiatu, barwy kwiatu, nasion i
owoców

Cechy biochemiczne białek u człowieka, zwierząt, roślin

Cechy fizjologiczne organizmu – choroby dziedziczne

(np..u człowieka : mikowiscydoza – cystic
fibrosis; hemofilia; daltonizm; mongolizm)

GENOTYP – zespół genów odpowiedzialnych za fenotyp
danego organizmu

LINIA CZYSTA – odnosi się do hodowli, w której krzyżuje
się przez wiele pokoleń organizmy o jednakowym
fenotypie, a ten pozostaje niezmienny, np.. Hodowle roślin
szlachetnych, hodowle rasowych psów i kotów

DOMINACJA – w ramach gatunku mogą występować
różnice w fenotypie dla pojedynczej cechy dziedziczonej.
Mieszańce osobników o dwóch różnych fenotypach mogą
reprezentować jeden z fenotypów rodzicielskich np..

Muszka owocowa o krótkich skrzydłach x muszka
owocowa o normalnych skrzydłach, F1 – całe
potomstwo ma normalne , długie skrzydła.

Ujawniona cecha w F1 – to cecha dominująca, a dryga
(krótkie skrzydła) nieujawniona – to cecha recesywna.

Mendel badał 7 cech fenotypowych groszku
zielonego:

Krzyżówki jednocechowe (jednogenowe ) – I prawo
Mendla

Każdy organizm rodzicielski ma 2 allele (dwie kopie )
danego genu.

Osobniki posiadające dwie jednakowe kopie danego genu to
– homozygoty

Osobniki posiadające dwie różne kopie tego samego genu to
– heterozygoty

Segregacja cech dominujących i recesywnych

RR

rr

Rr

1 RR 1 Rr 1Rr
1 rr

Rozpoznawanie heterozygoty dla jednego genu:

1/ Uzyskanie pokolenia F2 przez krzyżówkę F1xF1 –
uzyskujemy stosunek fenotypów : 3 (dominujące) : 1
(recesywny), który odpowiada genotypom : 1 RR : 2 Rr : 1
rr

2/ Uzyskanie krzyżówki pokolenia F1 (Rr) z homozygotą

rodzicielską (rr) (linią czystą), której cecha w F1 się nie
ujawniła – krzyżówka testowa. Uzyskany stosunek
genotypów i fenotypów

Będzie wynosił : 1 : 1, z ujawnieniem fenotypowym cechy
recesywnej.

Krzyżówka heterozygoty (Rr) F1 z rośliną
rodzicielską (rr):

Gatunek

Cecha (fenotyp)

Mysz

Ubarwienie sierści albinotyczne /

normalne

Koniczyna

Kwiaty czerwone / białe

Muszka

owocowa

Skrzydła normalne/ szczątkowe

Człowiek

Oczy niebieskie / brązowe;

mukowiscydoza; anemia sierpowata;

fenyloketonuria

Przykłady dziedziczenia cech warunkowanych
jednym genem

Odchylenia od stosunku 3 : 1

Nie zawsze tam, gdzie mamy do czynienia z dziedziczeniem
cech zależnych od jednej pary genów otrzymujemy stosunek
fenotypowy 3 : 1 .

Stosunek fenotypów 3 : 1 występuje wtedy, gdy mamy pełną
dominację jednej cechy nad drugą. Jeśli dominacja jest
częściowa lub występuje kodominacja, w pokoleniu F2
otrzymujemy stosunek 1 : 2 : 1 .

Stosunek 3 : 1 będzie też zakłócony w przypadku, gdy któryś z
alleli będzie letalny, czyli będzie w stanie homozygotycznym
wywoływać śmierć osobnika.

W przypadku alleli subletalnych wpływ na żywotność osobnika
jest różny, i może być od nieznacznie tylko wyższego od
śmiertelności genotypów dzikich do bliskiego 100%
śmiertelności.

Naturalna selekcja powoduje niską reprezentację potomstwa o
genotypach (i ich allelach) warunkujących wysoką
śmiertelność.

Dziedziczenie barwy kwiatów u lwiej

paszczy

Genotyp

Fenotyp (kolor

kwiatów)

Stosunek

liczbowy

RR

Czerwony

1

Rr

Różowy

2

rr

Biały

1

1 osobnik rodzicielski

Białe płatki

(rr)

(homozygota)

1 osobnik rodzicielski

Czerwone płatki

(RR)

(homozygota)

Pokolenie F1

Różowe płatki

(Rr)

heterozygoty

Gamety produkowane przez pokolenie F1 zawierają R lub r,
łączą się one losowo;

RR

czerwo

ne

Rr

różowe

rR

różowe

rr
białe

Kodominacja w dziedziczeniu układu

antygenów MN w grupach krwi u

człowieka

Genotyp

y

rodziców

Proporcje w występowaniu

genotypów u dzieci

MM

MN

NN

MM x

MM

1

-

-

MM x

MN

1/2

1/2

-

MM x

NN

-

1

-

MN x

MN

1/4

1/2

1/4

MN x

NN

-

1/2

1/2

NN x

NN

-

-

1

Geny letalne:

1 ⁄4 YY
(letalna homozygota
dominująca)

¼ Y

+

(heterozygota
sierść żółta)

¼ Y

+

(heterozygota
sierść żółta)

¼

++

(homozygota
recesywna
sierść agouti)

Y

+

Żółta

barwa

sierści

Y

+

Żółta

barwa

sierści

x

Gamety żeńskie

Gamety męskie

½ Y
½ +

½ Y

½
+

2, lub 2/3
potomstwa

sierść żółta (Y

+

)

1, lub 1/3
potomstwa

sierść agouti

Allel Y ma
jednocześnie
właściwości
dominujące
jeśli chodzi o
kolor sierści i
recesywne pod
względem
letalności.

Innym przykładem cechy
warunkowanej

przez allel, który daje efekt
dominujący w układzie
heterozygoty i letalny w
układzie homozygotycznym – to
brak ogona u kotów Manx.

Cecha ta po raz pierwszy
została opisana jako mutacja u
domowych kotów z wyspy Man
w 1935r.

Plejotropia – to zjawisko, w którym pojedynczy gen
wpływa na dwie lub więcej cech charakteryzujących
fenotyp.

Wiele chorób człowieka jest warunkowanych przez geny
wywierające efekt plejotropowy, jak np.. Fenyloketonuria
(PKU), która występuje u osobników homozygotycznych
pod względem zmutowanego, recesywnego allelu.
Homozygota recesywna cierpi na brak enzymu
niezbędnego do prawidłowego metabolizmu aminokwasu
fenyloalaniny.W efekcie poziom fenyloalaniny w surowicy
chorych jest wysoki. Ponadto, powoduje to inne
następstwa u osobników nie leczonych : niski
współczynnik IQ (ociężałość umysłową), mały rozmiar
głowy, jasny kolor włosów.

Pewne genotypy nie zawsze mają ten sam
fenotyp – zjawisko to związane jest z niepełną
penetracją cechy warunkowanej przez taki
genotyp lub ze zmienną ekspresją takiego
genotypu.

Rodowód ilustrujący wzory fenotypów (zdrowia –
niebieski; choroby – różowy), które występują przy
niepełnej penetracji dominującego allelu choroby
(A). Osobnik żeński II-4 ma genotyp Aa, i nie
wykazuje fenotypu choroby

Poziom penetracji allelu danego genu można
wyliczyć jako proporcję osobników z danym genotypem,
która wykazuje określony fenotyp.

Gdy wszystkie osobniki o danym genotypie mają ten
sam fenotyp, to allel genu wykazuje pełną penetrację i
poziom penetracji jest definiowany jako 1.

W innym przypadku gen jest określany jako nie w pełni
penetrujący, to poziom penetracji można wyliczyć.

Np.. Jeżeli występuje 8 osobników o określonym
genotypie i 5 z nich ekspresjonuje fenotyp choroby, to
poziom penetracji genu wynosi 5/8 = 0.625

Zmienna ekspresja fenotypowa u myszy o tym
samym genotypie

Przykład obrazuje zróżnicowaną plamistość
sierści u myszy homozygotycznych dla allelu
s. Wszystkie myszy mają ten sam genotyp ss,
lecz ich fenotypy różnią się znacznie z
powodu zmiennej ekspresji alleli s.

Na ekspresję fenotypu istotny wpływ wywierają
warunki środowiska życia organizmów .

Wpływ temperatury na ekspresję fenotypu dobrze
ilustruje barwa futra u kotów Syjamskich.
Drastyczne dobowe i sezonowe różnice
temperatury w Tybecie skąd pochodzą koty
syjamskie spowodowały ciemniejsze umaszczenie i
odmienny rodzaj włosa w tych partiach ciała, które
narażone są na szybkie wychłodzenie – łapy, ogon,
uszy, oczy,nos. Osobniki żyjące w klimacie
cieplejszym – mają jaśniejsze umaszczenie.

Trzeba pamiętać o tym, że opisane powyżej
odstępstwa od stosunku 3 : 1 nie zmieniają w
niczym zasad dziedziczenia, które opisał Mendel.

Zmiany dotyczą bowiem efektu fenotypowego,
podczas gdy geny zachowują się tak samo jak w
krzyżówce jednocechowej i dają niezmiennie
stosunek 3 :1.

Fenotypy zależą od tego jak działają geny w
czasie syntezy białek i jak poszczególne białka
oddziałują na różne komórki i tkanki organizmu.

Allele wielokrotne

– większość genów występuje w

kilku różnych odmianach jako allele wielokrotne. Przyczyną
ich powstawania są mutacje zasad w różnych miejscach
tego samego genu, powodujące zmiany aminokwasów w
kodowanych przez nie białkach. W obrębie populacji
powstają one losowo.

Przykłady alleli wielokrotnych jednego genu :

1/ Barwa sierści u królików warunkowana jest przez 4
allele:

agouti, szynszyla, himalajski i albinos.

W stanie homozygotycznym każdy z nich powoduje
odmienny wzór sierści.

W heterozygotach występują jasne zasady dominacji.

Agouti dominuje nad pozostałymi allelami, szynszyla
dominuje nad himalajskim i albinosem, a himalajski
dominuje tylko nad albinosem, który nie może produkować
żadnych barwników i jest recesywny w stosunku do
pozostałych alleli.

2/ Grupy krwi ABO u człowieka.

Tutaj pojedynczy gen koduje enzym odpowiedzialny za
przyłączanie reszt cukrowych do specyficznych glikoprotein
na błonie czerwonych ciałek krwi- erytrocytów. W populacji
ludzkiej znane są 3 różne allele tego genu. Jeden koduje
enzym dodający cząsteczkę N-acetylogalaktozoaminy do
glikoproteiny i daje grupę krwi A (I

A

).

Drugi allel koduje wariant enzymu, który dołącza
galaktozydazę zamiast N-acetylogalaktozoaminy, co daje
grupę krwi B (I

B

).

Allele I

A

i I

B

są kodominujące względem siebie.

Trzeci allel koduje niefunkcjonalny enzym, który nie
przyłącza żadnego cukru do glikoproteiny,jest recesywny w
odniesieniu do I

A

i I

B

, w formie homozygotycznej daje grupę

krwi 0 (ii).

Wszystkie te allele powstały przez mutację z jednego
wspólnego przodka.

W populacji ludzkiej występuje 6 różnych
genotypów, które warunkują 4 różne
fenotypy grup krwi.

I

A

I

A

lub I

A

i grupa krwi A

I

B

I

B

lub I

B

i grupa krwi B

I

A

I

B

grupa krwi AB

ii grupa krwi 0

I

A

I

A

(A)

I

A

I

B

(AB)

I

A

i

(A)

I

A

I

B

(AB)

I

B

I

B

(B)

I

B

i

(B)

I

A

i

(A)

I

B

i

(B)

i i

(0)

Gamety
żeńskie

I

A

I

B

i

Gamety
męskie

I

A

I

B

i

3/ Znanych jest wiele wariantów ß-globiny o
niewielkich różnicach w sekwencji aminokwasów
ale istotnych zmianach w funkcji cząsteczki

Inny przykład układu o allelach
wielokrotnych stanowi Główny Kompleks
Zgodności Tkankowej człowieka (MHC),
w którym każdy gen reprezentowany jest
przez 10 – 50 różnych alleli

Rozwój technik biologii molekularnej i
wzrastająca znajomość sekwencji genomu
człowieka pozwoliła na wyróżnienie szeregu
typów sekwencji niekodujących w
genomie , które mają charakter alleli
wielokrotnych

Krzyżówki dwucechowe /dwugenowe /

Jeżeli w tej samej krzyżówce badamy
jednocześnie dziedziczenie się dwóch genów,

poprzez formy rodzicielskie RRYY x rryy do pokolenia
F

1

(RrYy),

to w pokoleniu F

2

uzyskanym z krzyżówki F

1

x F

1

uzyskana frekwencja fenotypów będzie wynosiła
9 : 3 : 3 : 1.

Jest to stosunek 3 : 1 w odniesieniu do dwóch cech.

1 osobnik
rodzicielski

nasiona

gładkie i żółte

(RRYY)

2 osobnik
rodzicielski

nasiona

pomarszczone i
zielone

(rryy)

Pokolenie F

1

nasiona gładkie i
żółte

(RrYy)

Klasy fenotypów

Nasiona gładkie,żółte (9)

Nasiona gładkie, zielone (3)

Nasiona pomarszczone ,
żółte (3)

Nasiona pomarszczone,
zielone (1)

Klasy genotypów

RRYY (1), RRYy (2), RrYY(2),
RrYy(4)

RRyy (1), Rryy (2)

rrYY (1), rrYy(2)

rryy (1)

Rodzaje gamet: RY; Ry;
rY; ry

Kształt

nasion

Kolor

nasion

Końcowy

stosunek

fenotypó
w

gładkie
3

pomarszczon
e 1

żółte 3

zielone
1

żółte 3

zielone
1

9

3

3

1

Skąd się bierze stosunek liczbowy 9 :
3: 3 : 1

Aby otrzymać stosunek 9:3:3:1 dwa badane geny
nie mogą brać udziału w tym samym procesie
biochemicznym i nie mogą leżeć blisko siebie na tym
samym chromosomie.

Gdy pokolenie F

1

skrzyżujemy z podwójnie

recesywną homozygotą rodzicielską (rryy) otrzymamy
potomstwo w proporcji 1:1:1:1.

Dla dowolnej liczby genów liczbę i stosunki klas
fenotypowych z krzyżówek otrzymamy poprzez
podniesienie stosunku 3 : 1 do potęgi: n - (3:1)

n

,

gdzie n to liczba badanych genów.

Epistaza

Stosunki fenotypów w pokoleniu F

2

w

krzyżówkach dwugenowych zmieniają się, jeśli
rozpatrywane w nich geny biorą udział w tych samych
szlakach metabolicznych.

Zaobserwowano kilka różnych odstępstw od
stosunku: 9 : 3 : 3 : 1 w zależności od
tego, jakie interakcje występują między
obserwowanymi genami.

We wszystkich przypadkach liczba klas
fenotypowych jest zredukowana, a nowe stosunki
powstają przez sumowanie klas, które obecne są w
oryginalnym, mendlowskim stosunku F

2.

Osobnik

rodzicielski

Biały

AAbb

Osobnik

rodzicielski

Biały

aaBB

Osobnik F

1

Czerwony

AaBb

Pokolenie F

2

9 czerwonych

: 7

białych

Ten przykład dotyczy prostego ciągu
biosyntetycznego, w którym enzym A przekształca
swój substrat w biały produkt, przekształcany
następnie przez enzym B w produkt czerwony

Dwie klasy
fenotypów

biały substrat biały produkt
czerwony produkt

Enzym
A

Enzym B

Fenotypy i genotypy pokolenia F

2

:

9 czerwonych:

AABB (1), AABb (2), mają przynajmniej jedną funkcjonalną
kopię genów A i B Aa BB (2), AaBb (4) więc mogą
syntetyzować czerwony barwnik

7 białych:

AAbb (1), Aabb (2) mają jedynie funkcjonalny gen A, nie mogą
syntetyzować

czerwonego barwnika

aaBB (1), aaBb (2) mają jedynie funkcjonalny gen B, nie
mogą syntetyzować

czerwonego barwnika

aabb (1) brak funkcjonalnych genów A i B, nie
mogą

syntetyzować czerwonego barwnika

Jest to zjawisko komplementacji, ponieważ dwa szlaki metaboliczne
odmian białych, uzupełniają się i wytwarzają w pokoleniu F

1

czerwony barwnik

Osobnik

rodzicielski

Czerwony

AAbb

Osobnik

rodzicielski

Biały

aaBB

Pokolenie

F

1

Purpurowy

AaBb

Pokolenie F

2

9 purpurowych : 3 czerwone :

4 białe

Trzy klasy
fenotypów

W tym szlaku metabolicznym produkt enzymu A będzie miał
kolor czerwony

Biały substrat czerwony produkt
purpurowy produkt

Enzym A

Enzym B

Fenotypy i genotypy pokolenia F

2

:

9 purpurowych

AABB (1), AABb (2), wszystkie mają przynajmniej jedną
kopię czynnych Aa BB (2), AaBb (4), alleli A i B, i dlatego
mogą produkować purpurowy

pigment

3 czerwone

AAbb (1), Aabb (2) mają tylko aktywne geny A, więc
produkują

czerwony barwnik, który nie może się
przekształcić w purpurowy

4 białe

aaBB (1), aaBb (2) brak kopii genu A , nie powstaje
czerwony

barwnik, który jest substratem dla
genu B, bez

którego nie może powstać kolor
purpurowy

aabb (1) brak aktywnych genów A i B, brak
jakiegokolwiek koloru

Osobnik

rodzicielski

purpurowy

AAbb

Osobnik

rodzicielski

czerwony

aaBB

Pokolenie

F

1

Purpurowy

AaBb

Pokolenie F

2

12 purpurowych : 3

czerwone : 1 biały

Trzy klasy
fenotypów

Tu szlak metaboliczny jest kompleksowy. Dwa enzymy działają na
ten sam substrat. Enzym A, zmienia substrat w produkt
purpurowy i ma dużo większe powinowactwo do substratu niż
enzym B dający barwę czerwoną. Różnica w powinowactwie do
substratu jest tak duża, że enzym B działa efektywnie tylko wtedy
gdy enzymu A nie ma.

Substrat
biały

Purpurowy
produkt

Czerwony
produkt

Enzym A

Enzym B

12 purpurowych

Fenotyp i genotyp F

2

:

AABB (1), AABb (2), wszystkie mają przynajmniej jedną kopię

AaBB (2), AaBb (4), aktywnego allelu A i przetwarzają substrat w

AAbb (1), Aabb (2), purpurowy barwnik

3 czerwone

aaBB (1), aaBb (2) brak funkcjonalnego allelu A, jest
natomiast

allel B, a więc enzym, który przetwarza
substrat w

czerwony produkt

1 biały

aabb (1) brak aktywnych enzymów A i B, barwnik nie
jest syntetyzowany

Z epistazą związanych jest szereg schorzeń
genetycznych człowieka związanych z tzw. blokami
metabolicznymi w szlaku metabolizmu
fenyloalaniny i tyrozyny .

Bloki metaboliczne powodują niezdolność do
wytwarzania przez organizm określonych
metabolitów, a spowodowane są recesywnymi
mutacjami w genach kodujących poszczególne
enzymy.

białko białko

fenyloalanina tyrozyna melaniny

kw. fenylo- kw. hydroksyfenylopropionowy

-pirogronowy

kw. 2,5,-dwuhydroksyfenylopirogronowy

kw. homogentyzynowy

kw. maleiloacetooctowy

kw. fumaryloacetooctowy

kw. fumarowy i kw. acetooctowy

CO

2

i H

2

O

białko
pokarmowe

tyroksyna

trójjodotyroni
na

A

B

D

E

C

A – fenyloketonuria
B –albinizm
C- odmiana kretynizmu
D – tyrozynaza
E - alkaptonuria

Sprzężenie

Nie zawsze allele dwóch lub większej liczby
genów segregują niezależnie, nie rzadko
wykazują one tendencję do przechodzenia z
pokolenia na pokolenie w tych samych
kombinacjach, a zjawisko takie nazywamy
sprzężeniem genów.

Sprzężenie wykazują jedynie geny znajdujące
się na tych samych chromosomach.

Geny na chromosomach nie homologicznych
są z definicji nie sprzężone i zawsze wykazują
50% rekombinacji.

Jest to maksimum częstości rekombinacji, która
może występować między dwoma genami i ta
wartość rekombinacji wskazuje na to, że geny są
niesprzężone.

Stopień sprzężenia dwóch genów zależy
od częstości crossing-over występujących
między nimi w czasie mejozy.

Im bliżej geny są zlokalizowane na
chromosomie tym mniej prawdopodobne jest
wystąpienie między nimi crossing-over.

Grupy genów, które są sprzężone
nazywamy grupami sprzężeń genów.

Badanie sprzężenia i miara sprzężenia

Z wyjątkiem szczególnych okoliczności,
kiedy sprzężenie może być określane przy użyciu
centromeru, konieczny jest przy każdym badaniu
układ heterozygoryczny przynajmniej dla dwóch
genów.

System taki nazywa się krzyżówką dwucechową
(dwupunktową).

Przykład:

Pomidory – badano czy cecha purpurowych owoców (P)jest sprzężona z
owłosioną łodygą (H).

Mieszańca F

1

uzyskano przez krzyżowanie dwóch linii czystych:

PPHH (purpur. owoce, owłosiona ł.) x pphh (czerw.owoce, gładka
ł.)

W F

1

uzyskano następujące klasy fenotypów: częstości:

1/ purpurowe owoce, owłosiona łodyga 220

2/ czerwone owoce, gładka łodyga 210

3/ purpurowe owoce, gładka łodyga 32

4/ czerwone owoce, owłosiona łodyga 38

Razem 500

Gdyby sprzężenia nie było, stosunek ilościowy fenotypów byłby 1 :
1 : 1 : 1

Rekombinacja wystąpiła, a jej częstość wynosi 70/500, a więc 14%,
co stanowi dowód, że oba geny są sprzężone. Odległość mapowa
miedzy nimi wynosi 14 jednostek

Procent rekombinacji między dwoma genami
informuje, jak daleko od siebie są położone.

Jeden procent rekombinacji równa się
jednostce mapowej lub centymorganowi (cM).

Czy konieczne jest zastosowanie krzyżówki
testowej dla oznaczenia sprzężenia?

Nie jest to konieczne, mogą być stosowane także
inne krzyżówki, np.. Krzyżówka pomiędzy
podwójnymi heterozygotami, o ile liczba
rekombinantów w klasach fenotypów będzie
zredukowana w porównaniu do normalnego stosunku
liczbowego 9 : 3 : 3 : 1.

Ale, ponieważ podwójnie recesywny rodzic w
krzyżówce testowej nie wnosi niczego do fenotypu
potomstwa, uzyskane stosunki liczbowe oddają
dokładnie stosunki liczbowe gamet, a więc tego typu
krzyżówka daje maksimum informacji o sprzężeniu.

Krzyżówki trójgenowe (trójpunktowe)

Są one bardziej dokładne niż dwupunktowe,
dzięki nim można identyfikować podwójne crossing
– over, których nie wykrywa się przy krzyżówkach
dwupunktowych i dzięki temu można je stosować do
mapowania genów. Pozwala to zarówno na
uszeregowanie genów jak również na określeniu ich
sumujących się odległości.

a

b

c

5

4

a c

b

?

4

?

5

Ustalanie kolejności genów na podstawie
wartości sprzężeń znanych z krzyżówek
dwupunktowych. Wartość sprzężenia a i c
bliska 9% wskazuje na układ lewy, a bliska 1%
wskazuje na układ prawy

+

+

+

+

+

+

+

+ +

+

Schemat wykazuje, że
do wykrycia
podwójnego crossing-
over między dwoma
genami konieczny jest
trzeci marker
położony między
nimi. Przy braku
markera wypadki
podwójnego crossing-
over są
nieodróżnialne od
braku crossing-over.

Przykład: Fenotypy potomstwa uzyskanego w wyniku krzyżówki osobnika
heterozygotycznego pod względem trzech genów i homozygoty recesywnej dla tych
trzech genów:

Fenotypy potomstwa Częstości Klasy

Rodzicielskie

ANR 347 1

anr 357 2

Rekombinanty

Anr 52 3

anR 49 4

Anr 90 5

aNR 92 6

AnR 6 7

aNr 7 8

Razem 1000

Należy dokonać ilościowego opisu wszystkich powstałych zdarzeń rekombinacji.

I/ Dla oznaczenia odległości mapowej między A i N: należy zsumować potomstwo w
klasach 5 i 6 (rekombinacja A i N) oraz 7 i 8 ( podwójny crossing-over między A i N) i
wyrazić jako procent:

(90+92+6+7) x 100 / 1000 = 19,5% rekombinacji (19,5 cM)

II/ Dla oznaczenia odległości mapowej miedzy N i R : należy zsumować potomstwo z
klas 3 i 4 oraz 7 i 8

III/ Dla oznaczenia odległości mapowej między A i R należy zsumować potomstwo z
wszystkich klas rekombinantów

Interferencja

Crossing –over zachodzi w miejscach określanych
jako chiazmy. Są one fizycznymi strukturami
tworzącymi się między dwoma chromatydami.
Obecność jednej chiazmy w określonym rejonie
chromosomu może redukować częstość formowania
się w pobliżu drugiej chiazmy. Może to wpłynąć na
obniżenie liczby podwójnych crossing – over. Z tego
powodu liczba podwójnych crossing-over
obserwowana w krzyżówkach trójpunktowych może
się różnić od przewidywanej częstości pojedynczych
crossing-over. Jeżeli obserwuje się mniejszą liczbę
rekombinacji, zjawisko to nazywa się pozytywną
interferencją.

Miarą interferencji jest współczynnik koincydencji
(S),

który jest obserwowaną liczbą podwójnych crossing-over

podzieloną przez spodziewaną liczbę podwójnych

crossing-over.

W przykładzie obserwowana częstość podwójnych crossing-over
wynosiła 13/ 1000 (0,013) klasy 7 i 8

Używając danych dla zaobserwowanych pojedynczych crossing-
over miedzy A iN oraz między N i R można przewidzieć
spodziewaną liczbę podwójnych crossing-over.

Pojedynczy crossing-over między A i N = 195 (klasy klasy 5,6,7,i
8)

Pojedynczy crossing-over między N i R =114 (klasy 3,4,7 i 8)

Przewidywana liczba podwójnych crossing –over:

(195 / 1000) x (114 / 1000) x 1000 = 22,3

Zatem S = 13/ 22,3 = 0,58

Determinacja płci

Płeć osobnika może być determinowana na kilku
poziomach. Pierwotna determinacja płci dotyczy
formowania jajników lub jąder. Może być regulowana
przez geny i/lub czynniki środowiskowe.

U aligatorów, na przykład, płeć jest warunkowana
przez temperaturę , w której rozwijają się jaja. Liczne
organizmy są obupłciowe (hermafrodytyczne).
Drugorzędowe cechy płciowe również są
determinowane genetycznie.

Proste genetyczne systemy determinacji płci

Jednokomórkowe Eukariota mogą mieć proste
systemy determinacji płci, w których dwa allele
jednego genu określają płeć.( drożdżowe typy
płciowe a i ).
U błonkoskrzydłych (mrówki, pszczoły, osy)
heterozygotyczność jednego genu określa płeć
żeńską. Samce – trutnie są haploidalne – rozwijają
się z niezapłodnionego jaja, nie mogą więc być
heterozygotami pod względem żadnej cechy.

Układy chromosomów płci:

U wielu gatunków geny determinujące płeć są związane ze
szczególnymi chromosomami, zwanymi chromosomami płci.
Znanych jest kilka różnych układów chromosomów płci:

• Układ XX-X0. Występuje u wielu gatunków owadów, np..
Koniki polne i pluskwy. Samice mają parę jednakowych
chromosomów X. Samce mają tylko jeden chromosom X. Taki
układ nazywany jest układem Protenor.

•Układ XX – XY. Spotykany u ssaków, a także niektórych
owadów np.. Muszka owocowa. Tutaj samice mają dwie kopie
chromosomu X, u samców występuje jeden chromosom X i
jeden chromosom Y.

•Układ ZZ –ZW. Jest to zasadniczo odwrotność układu XX –
XY, gdzie samica ma chromosomy ZW, a samiec ZZ. Występuje
on u ptaków, motyli i węży

Przy definiowaniu układów chromosomów płci
używa się określeń:

•Płeć homogametyczna – to taka, która wytwarza
gamety identyczne pod względem chromosomów
płci np.. W układzie XX-XY samice są
homogametyczne,

•Płeć heterogametyczna – to taka , która wytwarza
gamety różne pod względem chromosomów płci np..
W układzie ZZ –ZW samice są heterogametyczne,
bo produkowane przez nie gamety zawierają albo
chromosom Z, albo W i oba typy gamet powstają z
jednakową częstością

Determinacja płci u muszki owocowej:

U tego gatunku o płci decyduje stosunek liczby
chromosomów płci do liczby autosomów. Jeśli jest
on równy, lub wyższy niż 1,0 muszka jest samicą,
jeśli jest niższy niż 0,5 muszka jest samcem.

Gynandromorfy to muszki o częściowo męskim, a
częściowo żeńskim fenotypie w różnych partiach
ciała. Jest to rezultatem zmiany liczby
chromosomów X w komórkach somatycznych na
skutek nondysjunkcji chromosomów.

Stosunek chromosomów X do autosomów , a determinacja płci u

Drosophila:

Liczba chromosomów X (X) liczba zestawów Stosunek Płeć

autosomów (A)

3

2 1,5

Samica

3 3 1,0

Samica

2 2 1,0

Samica

2 3 0,67

Interseks

1 2 0,5

Samiec

1 3 0,33

Samiec

Determinacja płci u ludzi:

Badania prowadzone wśród osób będących
aneuploidami pod względem chromosomów płci
wykazały, że obecność chromosomu Y determinuje
płeć męską, bez względu na liczbę chromosomów
X.

Jest to wynik działania genu SRY, który
zlokalizowano na chromosomie Y, a który
odpowiedzialny jest za przekształcenie rozwoju
zarodków z żeńskich na męskie.

Związek pomiędzy liczbą chromosomów płci, a
determinacją płci u człowieka:

Chromosomy płci Liczba chromosomów Płeć

X 45
Kobieta

XXX 47
Kobieta

XXXX 48
Kobieta

XXXXX 49
Kobieta

XYY 47
Mężczyzna

XXY 47
Mężczyzna

XXXY 48
Mężczyzna

Determinacja płci u roślin:

Większość roślin jest obupłciowa, lecz istnieją też
rośliny dwupienne z systemem chromosomów płci
XX – XY.

W niektórych przypadkach o płci decyduje
stosunek chromosomów X do Y.

Oznacza to, że geny znajdujące się na obu
chromosomach płci współdziałają w wytwarzaniu
odpowiedniego fenotypu.

Drugorzędowe cechy płciowe:

Wytwarzanie drugorzędowych cech płciowych jest również
uwarunkowane genetycznie.

Działanie genu Tfm dobrze ilustruje to zjawisko. Gen Tfm koduje
białka, które są receptorami dla męskiego hormonu
sterydowego – testosteronu.

GenTfm ulega ekspresji zarówno u samic jak i samców.

Testosteron, który odpowiada za wykształcenie drugorzędowych
cech płciowych u samców jest produkowany w jądrach.

W wyniku mutacji mogą powstać allele, wywołujące zespół
feminizacji jąder, które produkują testosteron, ale w efekcie
mutacji nie dochodzi do wytworzenia się receptorów dla
testosteronu. W efekcie komórki nie otrzymują tego hormonu.

Osobniki z zespołem feminizacji jąder rozwijają się w niepłodne
samce. Ich gonadami są jądra, lecz pozostają one nieczynne,
mimo że chromosomy płci to XY.

Dziedziczenie sprzężone z płcią

Allele recesywne położone na chromosomie X nie mogą
się przejawić fenotypowo u heterozygotycznych samic
ssaków, lecz są widoczne u samców ponieważ mają one
tylko jeden chromosom X.

Samce przekazują te recesywne allele swoim córkom i
jeśli nie ulegają one ekspresji, to takie samice nazywamy
nosicielkami.

Córki przekazują te allele połowie swoich synów, u
których ponownie ulegają one ekspresji.

Geny położone na chromosomie Y przekazywane są
wprost z ojca na syna. Jest to dziedziczenie
holandryczne.

Pomiędzy chromosomami X i Y istnieje mały region
homologiczny. Geny należące do tego regionu dziedziczą
się tak, jakby nie były położone na chromosomie płci, a
region ten nazywa się pseudoautosomalnym.

Genotypy możliwe przy
daltonizmie :

CB /Y Normalny
mężczyzna

cb / Y Mężczyzna
daltonista

cb / cb Kobieta
daltonistka

CB / CB lub CB / cb Normalna
kobieta

Cechy ograniczone do jednej płci i cechy zależne

od płci:

• Cechy ograniczone do jednej płci są warunkowane
genetycznie przez pojedyncze geny, które ulegają
ekspresji tylko w obrębie jednej płci.

• Natomiast cechy zależne od płci ujawniają się
fenotypowo częściej u jednej płci niż u drugiej. Może
to być wynikiem różnych stosunków dominacji u obu
płci.

Zarówno cechy zależne od płci, jak i ograniczone

do jednej płci są cechami autosomalnymi. Oznacza
to, że genotypy dziedziczą się zgodnie z prawami
Mendla, lecz ich fenotypy zależą od środowiska, czyli
od wpływu hormonów.

Przeciwnie, sposób dziedziczenia cech sprzężonych
z płcią zależy od sposobu dziedziczenia się genów
leżących na chromosomie płci, a więc wyłącznie od
genotypów.

Ekspresja genu łysienia u kobiet i mężczyzn

Genotyp Żeński fenotyp Męski
fenotyp

BB Łysienie
Łysienie

Bb Normalne włosy
Łysienie

Bb Normalne włosy
Normalne włosy