Практическая работа №3

Лабораторная работа

Генетика популяций

Цель: знакомство с закономерностями наследования в популяциях.

Конспект: Популяция, популяционная генетика. Основные понятия популяционной генетики (частота генотипа, частота аллеля, соотношения Харди — Вайнберга). Закон Харди-Вайнберга.

Особи большинства видов не живут поодиночке, а образуют более или менее устойчивые группировки, сообща осваивая среду обитания. Такие группировки, если они самовоспроизводятся в поколениях, а не поддерживаются только за счет пришлых особей, называются популяциями.

Популяция является наименьшей формой существования вида, способной благодаря воспроизводству длительное время сохранять видовые признаки.

Одновременно популяция является наименьшей структурой, способной к эволюционному развитию и преобразованию в новый биологический вид.

Популяция – это совокупность особей данного вида, в течение длительного времени (большого числа поколений) населяющих определенный ареал и имеющих возможность скрещиваться друг с другом, которая отделена от таких же соседних совокупностей одной из форм изоляции (пространственной, сезонной, физиологической или генетической).

Популяционная генетика – наука, изучающая генетические явления, происходящие в популяциях. Особи каждой популяции отличаются друг от друга, и каждая из них в чем-то уникальна. Многие из этих различий наследственные, или генетические, — они определяются генами и передаются от родителей к детям.

Совокупность генов всех особей данной популяции называется генофондом популяции.

Популяционная генетика изучает генофонд популяции и его изменение в пространстве и времени.

Сегодня на практической работе мы будем сталкиваться с

Основные понятия популяционной генетики:

• частота генотипа,

• частота аллеля,

• соотношения Харди — Вайнберга.

Рассмотрим подробнее каждое из этих понятий популяционной генетики.

Частота генотипа - доля особей, имеющих данный генотип, среди всех особей популяции. Рассмотрим следующий пример.

Пусть изучаемый аутосомный ген имеет два аллеля: аллель А и аллель а. Предположим, что популяция состоит из N особей, часть которых имеет генотип Аа. Обозначим число этих особей N_Аа. Тогда частота этого генотипа (р_Аа) определяется как р_Аа = N_Аа /N. Пусть, например, популяция состоит из 10000 особей, среди которых имеются 500 особей с генотипом Аа. Тогда частота особей с генотипом Аа равна р_Аа = 500/10000 = 0,05, или 5%.

Частота аллеля - доля конкретного аллеля среди всех имеющихся в популяции аллелей изучаемого гена. Рассмотрим следующий пример.

Обозначим частоту аллеля A как p_А. Поскольку у гетерозиготной особи аллели разные, частота аллеля А равна сумме частоты гомозиготных (АА) и половине частот гетерозиготных (Аа) по этому аллелю особей. Так, например, если частоты генотипов АА, Аа и аа составляют 0,64, 0,32 и 0,04, соответственно, то частота аллеля А будет равна р_А = 0,64 + 0,5х0,32 = 0,8.

Эти соотношения одновременно и независимо открыли английский математик Г.Харди и немецкий медик и статистик В.Вайнберг в 1908 году. Г. Харди открыл эти соотношения теоретически, а В.Вайнберг  — из данных по наследованию признаков у человека.

Г.Харди и В.Вайнберг показали, что в идеальной популяции генетические расщепления, которые происходят в каждом поколении у диплоидных организмов, сами по себе не изменяют общего состава генофонда популяции.

Закон Харди-Вайнберга гласит:

В больших популяциях при условии свободного скрещивания и при отсутствии притока мутаций и отбора устанавливается равновесие частот генотипов, которое сохраняется из поколения в поколение.

Закон Харди-Вайнберга устанавливает математическую зависимость между частотами аллелей аутосомных генов и генотипов и выражается следующими формулами:

р_А + q_а = 1; р²_{А А} + 2рq_Аа + q²_аа = 1 ,

где р_А – частота доминантного аллеля гена,

q_а - частота рецессивного аллеля гена,

р²_АА- частота особей, гомозиготных по доминантному аллелю,

2рq_{Аа –} частота гетерозиготных особей,

q²_аа - частота особей, гомозиготных по рецессивному аллелю, то есть

частота особей с рецессивным признаком,

р²_АА+ 2рq_Аа - частота особей с доминантным признаком,

2рq_Аа + q²_аа– частота особей, в генотипе которых имеется рецессивный аллель.

Ход работы

1. Подсчитать число студентов в группе, которые имеют карие и голубые глаза светлые и темные волосы. Вычислить процент отношения доминантного (карие глаза и темные волосы) и рецессивного (голубые глаза и светлые волосы) признаки (таблица 1).

2. Установить частоты генотипов в популяции при различных частотах и аллелей (таблица 2).

Таблица №1

Таблица № 2

Решение задач.

Задача № 1. Анализ популяции показал, что встречаемость людей, обладающих аутосомным рецессивным признаком, равна 0,04. Какова частота гетерозигот в этой популяции?

Дано: 0,04 = q²; Необходимо найти: 2pq

2

р + q = 1

3 1

р² + 2рq + q² = 1

Необходимо найти Дано

1) q = √q² = √ 0,04 = 0,2

2) р = 1 – q = 1 – 0,2 = 0,8

3) 2рq = 2 х 0,8 х 0,2 = 0,32

Ответ: частота гетерозигот в этой популяции равна 0,32.

Задача №2. Частота альбинизма у людей составляет 1:10000, сколько гетерозигот по гену альбинизма может быть в 8000000 городе. Тип наследования аутосомно рецессивно.

Дано:

А-норма.

А- альбинизм

q^{2 =аа=1:10000}

^Найти:

^Аа=2рq

Решение

р + q = 1 или рА+ра=1

р^2АА + 2рq Аа + q² аа = 1

1) q аа= √q² = √ 0.0001 = 0,01

2) рА = 1 – q = 1 – 0,01 = 0,99

3) 2рq Аа= 2 х 0,99 х 0,01 = 0,0198=0.02

8000000*0.02=160000 (человек)

Ответ: гетерозигот по гену альбинизма может быть в 8000000 городе 160000 человек

Задача №3

Используя закон Харди – Вайберга, вычислите частоту встречаемости в популяции гетерозигот (носителей) и занесите данные в таблицу.

4. Сделать вывод, ответивши на вопросы:

Что изучает популяционная генетика?

Что установили Харди и Вайнберг?

Лабораторная работа

Тема: Генетика популяций

Цель: знакомство с закономерностями наследования в популяциях.

Конспект: Популяция, популяционная генетика. Основные понятия популяционной генетики (частота генотипа, частота аллеля, соотношения Харди — Вайнберга). Закон Харди-Вайнберга.

Ход работы

1. Подсчитать число студентов в группе, которые имеют карие и голубые глаза светлые и темные волосы. Вычислить процент отношения доминантного (карие глаза и темные волосы) и рецессивного (голубые глаза и светлые волосы) признаки (таблица 1).

2. Установить частоты генотипов в популяции при различных частотах и аллелей (таблица 2).

Таблица №1

Таблица № 2

Решение задач.

Задача № 1. Анализ популяции показал, что встречаемость людей, обладающих аутосомным рецессивным признаком, равна 0,04. Какова частота гетерозигот в этой популяции?

Задача №2. Частота альбинизма у людей составляет 1:10000, сколько гетерозигот по гену альбинизма может быть в 8000000 городе. Тип наследования аутосомно рецессивно.

Задача №3

Используя закон Харди – Вайберга, вычислите частоту встречаемости в популяции гетерозигот (носителей) и занесите данные в таблицу.

4. Сделать вывод, ответивши на вопросы:

Что изучает популяционная генетика?

Что установили Харди и Вайнберг?

7