Genetika populac VY32 INOVACEBIO310 AUTOR Ing Helena Zapletalov

Genetika populací VY-32 -INOVACE-BIO-310 AUTOR: Ing. Helena Zapletalová ANOTACE: Tento DUM je určen žákům 3. a 4. ročníku gymnázia pro předmět biologie a seminář z biologie KLÍČOVÁ SLOVA: populace, Hardy-Weinbergův zákon, genotyp, alela, genofond, selekce, migrace

Genetika populací • studuje dědičnost a proměnlivost na úrovni populací • studuje změny znaků v průběhu generací • cílem genetiky populací je poznat genetickou strukturu populace a příčiny jejích změn • či stálosti během generací

Populace • skupina jedinců stejného druhu, žijících na určitém území • jedinci se mezi sebou mohou volně křížit a pochází ze stejného předka • mají společný genofond (soubor alel, které se zde dědičně udržují)

• Velikost populace • velká populace: stovky – tisíce jedinců • malá populace: desítky

Genofond • soubor alel v populaci • alely mají v populaci určitou četnost – tj. zastoupení mezi všemi alelami příslušného genu • četnost vyjadřujeme v % nebo častěji desetinným číslem (A 60% = A 0, 6)

Druhy populací • 1) Autogamická populace • jedinci se rozmnožují autogamií (samooplozením). • Každý jedinec produkuje samčí i samičí gamety, nový jedinec vzniká splynutím gamet pocházejících z jednoho jedince. • samčí i samičí gamety z téhož jedince • samosprašné rostliny, někteří hermafrodité

• při autogamním rozmnožování ubývá v populaci během křížení heterozygotů a přibývá homozygotů = homogenizace populace • heterozygoti už po 10 generacích téměř vymizí (v 9. generaci 0, 1% heterozygotů), ale nikdy nevymizí úplně!!! • Na tomto základě postaveny šlechtitelské metody pro získání čistých linií kulturních rostlin a hospodářských a laboratorních zvířat. • V lidské populaci autogamie není, ale příbuzenské sňatky mají určitý homozygotizační význam

• 2) Alogamická populace • jedinec vzniká splynutím 2 gamet pocházejících od • • různých jedinců. Zvláštním případem - populace panmiktická. Rozsáhlá populace, která má ničím neomezenou možnost vzájemného křížení kterákoliv samčí gameta se může spojit s kteroukoliv samičí gametou se stejnou pravděpodobností cizosprašné rostliny, gonochoristé, většina hermafroditů.

Panmiktická populace • při panmixii se rozdělují alelové frekvence do genotypů podle Hardyova-Weinbergova zákona a genetická struktura populace se nemění

Hardy – Weinbergův zákon • HW zákon formulovali nezávisle na sobě anglický matematik G. H. Hardy a německý lékař W. Weinberg v roce 1908. • Zákon vyjadřuje vztah mezi četnostmi genotypů v populaci za následujících podmínek: • populace je panmiktická (alely se v populaci náhodně párují a k pohlavnímu rozmnožování se spojují jedinci stejné generace = generace se nepřekrývají) • jedinci všech genotypů mají stejnou plodnost ⇒ neprobíhá selekce • nevznikají mutace • nedochází k migraci • populace je velká • Za těchto podmínek nastává genetická rovnováha

Hardyho-Weinbergův zákon platí pro panmiktické populace četnost dominantní alely určitého genu v genofondu populace p platí: četnost recesivní alely pravděpodobnost setkání dvou dominantních alel (vznik dominantního homozygota) q p+q=1 (100%) p x p = p 2 pravděpodobnost setkání dvou recesivních alel q x q = q 2 pravděpodobnost vzniku heterozygota (p x q)+(q x p) = 2 pq Pro celkové genotypové složení populace platí p 2 + 2 pq + q 2 = 1

Hardy-Weinbergovy rovnice p+q=1 2 2 p +2 pq + q = 1

Faktory ovlivňující genofond populace • Mutace např. změna dominantní alely na recesivní či naopak četnost velmi malá • Selekce - přírodní výběr některé alely jsou přednostně reprodukovány, nevýhodné alely postupně ubývají • Migrace obohacení genofondu o nové alely nebo naopak i jeho ochuzení • Genetický posun (drift ) • některé alely mohou být z genofondu vyloučeny zcela náhodně pouze v důsledku nedostatečného množství potomků

Problémy malých populací • omezený výběr partnerů ⇒ inbreeding ⇒ omezený genofond • malá variabilita alel ⇒ v populaci klesá zastoupení heterozygotů a přibývá homozygotů, takže po několika generacích se objevují skoro jen čisté linie AA: • aa = 1: 1 • heterozygoti však nikdy nevymizí úplně • v těchto populacích je pak zvýšená pravděpodobnost výskytu chorobných alel v homozygotní kombinaci aa

PŘÍKLADY

• 1) V populaci, která je v Hardy – Weinbergově rovnováze, nacházíme recesivní homozygoty s relativní četností 4%. Jaká je relativní četnost heterozygótů v této populaci? 32%

• 2) V populaci, která je v Hardy – Weinbergově rovnováze, nacházíme recesivní homozygoty s relativní četností 0, 04%. Jaká je relativní četnost dominantních homozygótů v této populaci? 0, 64

• 3) V populaci, která je v Hardy – Weinbergově rovnováze, nacházíme jedince s dominantním fenotypem (předpoklad úplné dominance) s relativní četností 75%. Jaká je relativní četnost dominantních homozygótů v této populaci? 25%

• 4) V Mendelovské populaci je frekvence recesivních homozygótů 0, 01. Na základě Hardy – Weinbergovy rovnováhy určete frekvenci recesivních alel. 10%

• 5) V Mendelovské populaci je frekvence recesivní alely 0, 1. Na základě Hardy – Weinbergovy rovnováhy určete frekvenci heterozygótů. 0, 18

Rozhodni, která tvrzení jsou pravdivá • Panmiktická populace se vyznačuje nepohlavním rozmnožováním • Hardy – Weinbergův zákon platí pouze pro velkou panmiktickou populaci • Frekvence alel v populaci se mění v důsledku selekce • Frekvence alel v populaci je vždy stálá • U příbuzenských sňatků hrozí zvýšené riziko recesivně dědičných nemocí • V malých populacích může jedna z alel zcela převládnout

POUŽITÉ ZDROJE: http: //atraktivnibiologie. upol. cz/docs/pdf/VZNIK%20 ZIVOTA%20 NA%20 ZEMI. pdf Http: //genetika. wz. cz/populace. htm. [online]. [cit. 2013 -10 -13]. Http: //www. biomach. cz/genetika-populaci. [online]. [cit. 2013 -10 -13]. Orko. cz/Biologie 2010/Genetika. Populaci 04. ppt. In: [online]. [cit. 2013 -10 -13]. Ucitse. vitej. net/files/biologie/2009_03_14__genetika_populaci. doc. In: [online]. [cit. 2013 -10 -13]. www. glassschool. cz