Загальна генетика

Якщо гени знаходяться в одній хромосомі і завжди передаються разом, говорять про повне зчеплення. Найчастіше зустрічається неповне зчеплення. Порушення зчеплення пояснюється кросинговером, який є обміном удентичних ділянок гомологічних хромосом, в яких розташовані аллельні гени. Запис означає, що в одній автосомі знаходиться домінантний ген першої пари альтернативних ознак і рецесивний ген другої. А в іншій аутосомі навпаки. У статевих хромосомах y-хромосома несе цих генів. Крім зчеплення генів, тут іде зчеплення із підлогою.

Кросовер - гамета, яка зазнала процесу кросинговеру. Частота вступу генів у кросинговер прямо пропорційна відстані між ними, тому число гамет із новими комбінованими формами залежатиме від відстані між генами. Відстань обчислюється в морганідах, але якщо йдеться про кросинговер, то відстань обчислюється в %

Одній морганіді відповідає 1% утворення гамет, в яких гомологічні хромосоми обмінюються своїми ділянками. 50М - максимальна відстань між генами, на якій можливий кросинговер. Якщо гени розташовані один від одного на відстані більше 50М, то спостерігається явище незалежного успадкування. З частот кросинговера будується карта групи зчеплення.

Кросинговер може відбуватися не тільки під час мейозу, а й мітозу, тоді його називають мітотичним кросинговером. Частота мітотичного кросинговера значно нижча за мейотичний. Проте його також можна використовувати для генетичного картування.

Мейотичний кросинговер здійснюється після того, як гомологічні хромосоми в зиготенній стадії профази I з'єднуються в пари, утворюючи біваленти. У профазі I кожна хромосома представлена двома сестринськимихроматидами і перехрест відбувається між хроматидами.

Прийнявши положення, що 1) генів у хромосомі може бути багато, 2) гени розташовані в хромосомі в лінійному порядку, 3) кожна алельна пара займає певні та ідентичні локуси в гомологічних хромосомах, Т. Морган припустив, що перехрест між хроматидами одночасно у кількох точках кросинговер, що відбувається лише одному місці, називають одиночним кросинговером, у двох точках одночасно - подвійним, у трьох - потрійним тощо., тобто. кросинговер може бути множинним.

Нехай, наприклад, у гомологічній парі хромосом містяться три пари алелів у гетерозиготному стані

Тоді перехрест, що відбувся лише в ділянці між генами А та В або між В та С, буде одинарним. В результаті одинарного перехрестя виникають у кожному випадку лише дві кросоверні хромосоми.

aBC та Abc або Abc та aBC.

Кожен подвійний кросинговер виникає завдяки двом незалежним одинарним розривам у двох точках. Таким чином, подвійні кросинговери скорочують відстань між генами, що реєструється.

Разом про те між обмінами на сусідніх ділянках хромосом існує взаємовплив, назване інтерференцією. Такий взаємовплив можна висловити кількісно. Для цього складають реально спостерігається частоту подвійних кросинговерів з частотою, теоретично очікуваної на основі припущення про те, що обміни на сусідніх ділянках відбуваються незалежно один від одного. Ступінь та характер інтерференції вимірюється величиною коінциденції (С). Коінціденцію оцінюють як окреме від поділу реально спостерігається частоти подвійних кросоверів на теоретично очікувану частоту подвійних кросоверів. Останню величину одержують, перемножуючи частоти кросинговера на сусідніхдільницях.

Розмір інтерференції (I) визначають за формулою I=1-C. Якщо 1, то інтерференція негативна, тобто. один обмін стимулює додаткові обміни на сусідніх ділянках. Насправді існує лише позитивна інтерференція при реципрокній рекомбінації - кросинговері, а збіг невипадковим збіг двох і більше обмінів, характерний для дуже коротких відстаней - результат нереципрокних подій при рекомбінації.

Отже, при карплеровании генів у групах зчеплення з урахуванням вивчення частот рекомбінації необхідно враховувати дві протилежні тенденції. Подвійні обміни скорочують відстані між генами, і інтерференція перешкоджає множинним обмінам, ймовірність яких збільшується з відстанню.

У узагальненому вигляді залежність частоти рекомбінації від реальної відстані з урахуванням множинних обмінів визначає функція Дж. Холдейна.

де rf - функція, що картує (у нашому випадку - це частота врахованих кроссинговерів), d - реальна відстань, на якій відбуваються обміни, e - основа натурального логарифму.

При вивченні множинних обмінів та інтерференції між ними використовують зошитовий аналіз. Для цього розглядають тригібридне схрещування (ABC x abc) за зчепленими генами. Враховуючи, що кросинговер відбувається на стадії 4-х хроматид, можливі три типи подвійних обмінів. Це подвійні двороматидні обміни, подвійні трихроматидні обміни та подвійні чотирихроматидні обміни лише між несестринськими хроматидами, наслідки яких генетично помітні.

Генетична картахромосоми є відрізок прямий, на якому схематично позначено порядок розташування генів і зазначено відстань між ними в морганідах. Вона будується на основі результатів аналізуючогосхрещування.

Цитологічна картахромосоми є фотографією або точний малюнок хромосоми, на якому відзначається послідовність розташування генів. Її будують на основі зіставлення результатів аналізуючого схрещування та хромосомних перебудов. Наприклад, якщо хромосома з домінантними генами послідовно втрачатиме окремі локуси (при впливі на неї мутагенів), то в гетерозиготі почнуть виявлятися рецесивні ознаки. Порядок прояву ознак вказуватиме на послідовність розташування генів.

Групи зчеплення та карти хромосом у людини.

Мал. 7. Генетичні карти аутосом людини.

Картування хромосом людини пов'язане з певними труднощами та здійснюється з використанням методів гібридизації соматичних клітин та ДНК. Людина має 23 пари хромосом. Це свідчить про наявність в нього 23 груп зчеплень, кожної з яких треба побудувати лінійні карти взаєморозташування генів. Добре встановлені групи зчеплення щодо трьох пар аутосом. Одна група зчеплення несе в собі локус 1, де локалізовані алелі груп АВО та локус, що містить дефекти ліктів та колінної чашки (N). Відстань між цими генами дорівнює 10% кросинговеру. Друга група зчеплення в аутосомі містить локус Rh, де локалізовані алелі резус-фактора, та локус еліптоцитозу (El) домінантної мутації, що викликає овальну форму еритроцитів. Відстань між цими локусами дорівнює 3%. Третя аутосома має локуси групи крові Лютеран (Lu) і локус секреції (Se). Групи крові Лютеран містять систему з двох алелів Lua і Lub. Алелі - секретори (se) зумовлюють виділення в різних тканинах організму, і, зокрема, у слині, розчинних у воді антигенів АВО. Люди з рецесивними алелями цього локусу (H)не виділяють водорозчинних антигенів. Дія алелі стосується груп крові з антигеном АВО та антигеном груп крові Лютеран. Відстань між локусами Lu і Se дорівнює 9%.