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:
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 NАа. Тогда частота этого генотипа (рАа) определяется как рАа = NАа /N. Пусть, например, популяция состоит из 10000 особей, среди которых имеются 500 особей с генотипом Аа. Тогда частота особей с генотипом Аа равна рАа = 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 pА. 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 рА = 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:
рА + qа = 1; р2А А + 2рqАа + q2аа = 1 ,
где рА – частота доминантного аллеля гена,
qа - частота рецессивного аллеля гена,
р2АА- частота особей, гомозиготных по доминантному аллелю,
2рqАа – частота гетерозиготных особей,
q2аа - частота особей, гомозиготных по рецессивному аллелю, то есть
частота особей с рецессивным признаком,
р2АА+ 2рqАа - частота особей с доминантным признаком,
2рqАа + q2аа– частота особей, в генотипе которых имеется рецессивный аллель.
Ход работы
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
Частота генов | Частота аллель |
Доминантный рА | Рецессивный ga |
кариеглазые | | |
| голубоглазые | |
темноволосые | | |
| светловолосые | |
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
q2 =аа=1:10000
Найти:
Аа=2рq
Решение
р + q = 1 или рА+ра=1
р2АА + 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.
Аномалия | Частота встречаемости гомозигот q2 | Частота встречаемости гетерозигот (носителей) рq |
Альбинизм | 1:1000000 | |
Фенилкетонурия (приводит к умственной отсталости) | 1:1000000 | |
Амовратическая семейная идиотия (болезнь Тея –Сакса) | 1:40000 | |
Сахарный диабет | 1:200 | |
Серповидная анемия | 1:700 | |
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
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
Частота генов | Частота аллель |
Доминантный рА | Рецессивный ga |
кариеглазые | | |
| голубоглазые | |
темноволосые | | |
| светловолосые | |
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.
Аномалия | Частота встречаемости гомозигот q2 | Частота встречаемости гетерозигот (носителей) рq |
Альбинизм | 1:1000000 | |
Фенилкетонурия (приводит к умственной отсталости) | 1:1000000 | |
Амовратическая семейная идиотия (болезнь Тея –Сакса) | 1:40000 | |
Сахарный диабет | 1:200 | |
Серповидная анемия | 1:700 | |
4. Сделать вывод, ответивши на вопросы:
Что изучает популяционная генетика?
Что установили Харди и Вайнберг?
7