AUTOR: Ing. Helena ZapletalováANOTACE: Tento DUM je určen žákům 3. a 4. ročníku gymnázia pro předmět biologie a seminář z biologie
KLÍČOVÁ SLOVA: populace, Hardy-Weinbergův zákon, gen, genotyp, alela, genofond, selekce, migrace
Genetika populacíVY-32-INOVACE-BIO-310
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 zákonplatí pro panmiktické populace
četnost dominantní alely určitého genu v genofondu populace
četnost recesivní alely
platí:
p + q = 1 (100%)
pravděpodobnost setkání dvou dominantních alel (vznik dominantního homozygota)
pravděpodobnost setkání dvou recesivních alel
pravděpodobnost vzniku heterozygota
Pro celkové genotypové složení populace platí
p x p = p2
q x q = q2
(p x q)+(q x p) = 2pq
p2 + 2pq + q2 = 1
p
q
Hardy-Weinbergovy rovnice
p + q = 1p2 +2pq + q2 = 1
Faktory ovlivňující genofond populace
• Mutacenapř. změna dominantní alely na recesivní či naopakčetnost 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:
www.glassschool.cz
http://atraktivnibiologie.upol.cz/docs/pdf/VZNIK%20ZIVOTA%20NA%20ZEMI.pdf
Http://genetika.wz.cz/populace.htm. [online]. [cit. 2013-10-13].
Http://www.biomach.cz/genetika/genetika-populaci. [online]. [cit. 2013-10-13].
Orko.cz/Biologie 2010/GenetikaPopulaci04.ppt. In: [online]. [cit. 2013-10-13]. Ucitse.vitej.net/files/biologie/2009_03_14__genetika_populaci.doc. In: [online]. [cit. 2013-10-13].
