Genetika populací

1. 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, gen, genotyp, alela, genofond, selekce, migrace

2. 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

3. 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)

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

5. 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)

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

7. 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

8. 2) Alogamická populace • jedinec vzniká splynutím 2 gamet pocházejících od různých jedinců. • Zvláštním případem - populacepanmiktická. • 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.

9. Panmiktická populace • při panmixii se rozdělují alelové frekvence do genotypů podleHardyova-Weinbergova zákona a genetická struktura populace se nemění

10. 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

11. Hardyho-Weinbergův zákon platí pro panmiktické populace četnost dominantní alely určitého genu v genofondu populace p platí: p + q = 1 (100%) q četnost recesivní alely pravděpodobnost setkání dvou dominantních alel (vznik dominantního homozygota) p x p = p2 pravděpodobnost setkání dvou recesivních alel q x q = q2 pravděpodobnost vzniku heterozygota (p x q)+(q x p) = 2pq Pro celkové genotypové složení populace platí p2 + 2pq + q2 = 1

12. Hardy-Weinbergovy rovnice p + q = 1 p2 +2pq + q2 = 1

13. 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

14. 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

15. PŘÍKLADY

16. 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%

17. 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

18. 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%

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

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

21. 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

22. POUŽITÉ ZDROJE: 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]. www.glassschool.cz