Закон Харді-Вайнберга: суть, умови, справдження

Тема: Закон Харді-Вайнберга: суть, умови, справдження.

Мета:продовжити ознайомлювати учнів з генетикою популяції, сформулювати закон Харді-Вайнбрга, дрейф генеів та його генетичні наслідки, розвивати навики розв’язування задач за формулою Харді-Вайнбрга.

Форми і методи роботи: словесні, інформаційно-рецептивні.

Терміни і поняття: дрейф генів, популяційні хвилі, панміксія.

Обладнання: підручник, таблиця «Генетична мінливість у природних популяціях», портрет С.Четверикова, комп’ютер.

Хід заняття

І. Організаційний момент.

ІІ. Актуалізація опорних знань учнів.

На дошці записано умову задачі: «Серед мешканців Лондона зустрічайність альбіносів 1 до 20000. Визначте насичення популяції геном альбінізмом (тобто резерв мутаційної мінливості.)Ген альбінізму рецисивний.»

  1. Чи можна віднести цю задачу до генетичних? Чому?
  2. Які ви знаєте рівні організації живого?
  3. Чи можна назвати місто Лондон популяцією? Якого виду?
  4. Які питання порушує задача?

Бесіда.

Висновок: отже, в задачі розглядаються закономірності розподілу генів у популяціях. Обговорення проблеми: чи вистачить цих знань з генетики для розв’язання задачі?

ІІІ. Повідомлення теми і мети уроку.

ІV. Вивчення нового матеріалу.

Слово вчителя.

Закон Харді—Вайнберга, або закон генетичної рівноваги — одна з основ популяційної генетики. Закон описує розподіл генів в популяції за наступних умов:

  • у популяції відбувається вільне схрещування;
  • у популяції відсутня міграція (як вхідна, так і вихідна);
  • у популяції відсутні випадкові мутації.

При виконанні цих умов відносна частота особин, що є носіями кожного з алелів деякого гену буде лишатись постійною та незмінною з покоління в покоління; іншими словами, за таких умов дрейф генів відсутній.

Математично закон описується таким чином:

Нехай в популяції присутній ген, що має два алелі — А та а. Тоді у особин цієї популяції можуть зустрічатись такі комбінації даних алелів: АА, аа та Аа. Якщо позначити через p та q частоту, з якою зустрічаються індивідууми з алелями А та а відповідно, то, згідно із законом Харді—Вайнберга,

р2+2pq+q2=100%,

де р2 — частота, з якою зустрічаються носії генотипу АА, 2pq — генотипів Аа та аА, а q2 — з генотипом аа. Ці частоти, при дотриманні вищезазначених умов, будуть сталими із покоління в покоління, незалежно від зміни кількості індивідуумів в популяції і від того, наскільки великі або малі значення p та q.

Цейпринципбувсформульований в 1908 р.незалежно англійським математиком Г. Х. Харді та німецьким лікарем В. Вайнбергом.

Приклад виконання закону

Припустимо, що в популяції деякого диплоїдного виду, поліморфного за геном А, у вихідному поколінні наявні різні генотипи у наступному співвідношенні: 60 % АА, 20 % Аа, 20 %аа. Простежимо за алелями А протягом двох поколінь.

1. Частоти алелів в першому поколінні. Оскільки частоти генотипів завдані як

0,6 АА + 0,2 Аа + 0,2 аа,

частоти алелів (р та q) мають складати

рA==0,7

qа==0,3

2. Гаметний фонд першого покоління. Припускається, що всі особини однаково плодовиті, тому диплоїдні особини будуть виробляти гаплоїдні гамети у співвідношенні 70 % А та 30 % а. Частоти алелів в гаметному фонді будуть такі самі, як у вихідному генофонді.

3. Випадкове схрещування. Гамети для утворення зигот другого покоління беруться з фонду випадковим чином; при цьому можливі такі попарні сполучення:

Жіночі гамети × Чоловічі гамети
0,7A × 0,7А
0,7А × 0,3а
0,3a × 0,7A
0,3a × 0,3a

4. Частоти зигот у другому поколінні. Наведена схема вільного схрещування дає такі результати:

0,72 = 0,49 АА;

0,7×0,3 + 0,7×0,3 = 0,42 Аа;

0,32 = 0,09 аа.

Вважається, що всім зиготам притаманна однакова життєздатність; отже, наведені цифри дають очікувані рівноважні частоти генотипів у другому поколінні.

Можна помітити, що дана популяція не знаходилась у рівновазі відносно частот генотипів в першому поколінні, але досягла рівноважного стану в результаті вільного схрещування всього лише в одному поколінні.

5. Частоти алелів у другом поколінні. Генофонд другого покоління, очевидно, буде містити два алелі з такими частотами (аналогічно до п. 1):

рA==0,7

qа==0,3

Таким чином, ми пересвідчились, що частоти алелів у другому поколінні лишились такими самими, якими були і в першому.

Узагальнення закону

Закон Харді—Вайнберга може бути застосований для будь-якої кількості алелів, при умові дотримання популяцією перерахованих на початку тексту критеріїв. Загальна формула, що дозволяє обчислити частоту алелів в популяції при будь-якій кількості алелів, притаманних даному гену, є наступною:

,

де р — частота алелів, n — загальна кількість алелів.

Цей закон являє собою модель, використовуючи яку можна кількісно визначати зміни в розподілі генів в популяції викликані, наприклад, мутаціями або міграцією. Інакше кажучи, цей закон є теоретичним критерієм для виміру змін в розподілі генів.

 

Закон Харді—Вайнберга для двох алелів: горизонтально відкладені частоти алелів р та q, вертикально показані частоти генотипів; три можливі генотипи показані різними символами.

V. Рефлексія

Метод не закінченні речення.

  1. Генетика популяцій вивчає генетичні процеси що відбуваються в … (популяціях).
  2. Формулою Харді-Вайнберга описується… (розподіл частот алелей у популяціях).
  3. Сукупність усіх генів та їхніх алелей у популяціях називається…(генофондом) і т.д.

. Підведення підсумків уроку.

ІІ. Домашня робота. Опрацювати матеріал підручника по даній темі.

 

ЗАВАНТАЖИТИ

Для скачування файлів необхідно або Зареєструватись

Закон Харді-Вайнберга суть, умови, справдження (35.2 KiB, Завантажень: 6)

завантаження...
WordPress: 22.89MB | MySQL:26 | 0,342sec