Презентация на тему "Уравнение Харди — Вайнберга и его биологический смысл"

• 1 слайд

  Учитель биологии И.А.Коченкова
  Урок №20 в 11 классе
  Уравнение Харди — Вайнберга и его биологический смысл.
  

• 2 слайд

  Цель:
  – Дать  понятие о науке «популяционная генетика» и её значении для изучения эволюции.
  – Изучить закон и уравнение Харди – Вайнберга.
  – Научиться применять уравнение Харди – Вайнберга  для расчёта частот встречаемости генов и генотипов.
  

• 3 слайд

  Вспомним…
  Что такое инбридинг в селекции животных? С какой целью его проводят? С какой проблемой сталкиваются при этом учёные?
  Что такое полиплоидия? Какую роль она играет в селекции растений? Примеры?
  Что такое индивидуальный и массовый отбор в селекции растений? С какой целью проводится индивидуальный отбор?
  Что такое аутбридинг в селекции животных? С какой целью его проводят? С какой проблемой сталкиваются при этом учёные?
  Что такое гетерозис и с какой целью его применяют? В каком случае в селекции растений и животных наблюдают явление гетерозиса?
  В чём причина бесплодия растений при отдалённой гибридизации. Как удалось её преодолеть?
  

• 4 слайд

  Популяционная генетика
  – наука, которая занимается изучением эволюционных процессов, происходящих в популяциях.
  
  Популяционная генетика позволяет объяснить процессы
  изменения генетического состава популяций,
  возникновения новых свойств организмов и
  их закрепление под воздействием
  естественного отбора.
  Классический дарвинизм
  Генетика
  

• 5 слайд

  Сергей Сергеевич Четвериков
  Основоположник популяционной генетики.
  Его статья «О некоторых моментах эволюционного процесса с точки зрения современной генетики» (1926) стала ядром будущей синтетической теории эволюции и основой для дальнейшего синтеза дарвинизма и генетики.
  Изучал распространение мутаций в природных популяциях дрозофил: «…популяции подобны губке, впитывают рецессивные мутации, оставаясь при этом фенотипически однородными …»
  С.С.Четвериков
  (1880 – 1959)
  

• 6 слайд

  Популяция – элементарная единица эволюции
  Существование скрытого резерва наследственной изменчивости (рецессивные мутации) создаёт возможность для эволюционных преобразований популяций под воздействием естественного отбора.
  

• 7 слайд

  Популяция – элементарная единица эволюции
  Особи внутри популяции различаются между собой по генотипам и фенотипам.
  Если рассматривать только один признак, то это могут быть
  доминантные гомозиготы (AA),  
  гетерозиготы (Aa) и
  рецессивные гомозиготы (aa).
  Кроме того, популяции генетически неоднородны вследствие непрерывно возникающей наследственной изменчивости.
  

• 8 слайд

  Подсчитать имеющиеся в популяции гены невозможно, поэтому о составе генофонда судят по частоте встречаемости аллелей и генотипов.
  
  
  
  
  
  Генофонд популяции может быть описан
  либо частотами встречаемости генов А или а,
  либо частотами встречаемости генотипов АА, Аа, аа.
  Частота аллели — её доля в общем числе генов, определяющих данный признак. 
  Частота генотипа — его доля в общем числе особей в популяции.
  

• 9 слайд

  Популяция дикой свиньи состоит из 7 особей:  
  2 особи — доминантные гомозиготы BB; 
  3 особи — гетерозиготы Bb;  
  2 особи — рецессивные гомозиготы  bb.
  Всего в генофонде  14 генов, из которых  
  7 доминантных (аллель B) и  
  7  рецессивных (аллель b).
  Частота доминантной аллели равна 7:14=0,5, или  50 %.
  Частота рецессивной аллели в данном случае тоже равна  7:14=0,5, или  50 %.
  Частота доминантной гомозиготы составляет  2:7=0,286, или  28,6 %.
  Частота рецессивной гомозиготы такая же: 2:7=0,286, или  28,6 %.
  Частота гетерозиготы равна  3:7=0,428, или  42,6 %.
  

• 10 слайд

  Идеальная популяция характеризуется следующими признаками:
  число особей достаточно большое;
  особи свободно скрещиваются;
  не происходят мутации;
  нет миграции из соседних популяций;
  отсутствует естественный отбор.
  

• 11 слайд

  Закон Харди — Вайнберга
  При определённых условиях популяция находится в состоянии генетического равновесия, т. е. её генофонд не изменяется из поколения в поколение. Это принцип равновесия, или закон Харди — Вайнберга.
  
  
  
  
  
  
  Какова ни была бы начальная частота аллелей в ряду поколений соотношение особей с доминантными и рецессивными признаками меняться не будет.
  В идеальной популяции наблюдается постоянство частот генов, гомозигот и гетерозигот, и оно не изменяется в ряду поколений.
  

• 12 слайд

  Закон Харди — Вайнберга позволяет определять частоты генов и генотипов.
  Частоту доминантного гена A обычно обозначают буквой p, а частоту рецессивного гена a — буквой q. 
  Составим схему скрещивания и установим возможные сочетания аллелей гена и их частоты.
  
  
  
  Значит,
  частота доминантных гомозигот AA = р2, 
  частота гетерозигот Aa = 2pq, 
  а частота рецессивных гомозигот aa = q2.
  
  

• 13 слайд

  Если аллельных генов два, то сумма их частот равна единице (или 100 %):
  p+q=1.
  Сумма частот генотипов тоже равна единице (или 100 %):
  p2+2pq+q2=1
  
  

• 14 слайд

  Значение закона Харди — Вайнберга
  По формуле Харди — Вайнберга можно определять частоты генов в природных популяциях.
  Например, вычислять частоты полезных и вредных мутаций в популяциях растений и животных при восстановлении исчезающих видов или создании новых сортов и пород.
  
  В естественных условиях идеальных популяций не существует. Мутации происходят всегда, имеют место миграции особей и отбор.
  Но для количественной оценки многих генетических явлений закон Харди — Вайнберга применим.
  

• 15 слайд

  Популяция – элементарная единица эволюции
  В таких популяциях:
  организмы размножаются половым путем;
  осуществляется та или иная степень панмиксии – случайного свободного скрещивания;
  идет обмен генетической информацией: потомки получают половину хромосом от одного родителя, а половину от другого.
  На протяжении поколений популяция оказывается единой большой системой с определенным комплексом генов – генофондом. Важнейшая особенность генофонда – его внутренняя неоднородность.
  Генофонд популяции может быть описан
  либо частотами встречаемости генов А или а,
  либо частотами встречаемости генотипов АА, Аа, аа.
  

• 16 слайд

  Области использования биотехнологии
  Получение дорогостоящих биологически активных веществ:
  гормонов,
  ферментов,
  витаминов,
  антибиотиков,
  некоторых лекарств (человеческий инсулин, интерфероны, моноклональные антитела).
  В экологии промышленных предприятий: создание безотходных производств, очистка воды.
  В с/х: биотехнологические методы подавления вредителей вытесняют химические инсектициды.
  База для получения кормового и пищевого белка с помощью микробиологической переработки нефти.
  

• 17 слайд

  Вывод:
  Даже полное устранение из популяции рецессивных гомозигот в каждом поколении не приводит к окончательному исчезновению их даже в сотом поколении, так как гетерозиготные особи являются постоянными поставщиками гомозиготных рецессивных особей.
  

• 18 слайд

  Бастарды
  Сиводушки (крестовки)
  Дикая красная, или
  рыжая лисица
  Чёрно-бурая
  Серебристо-черные
  

• 19 слайд

  Биологическая задача на закрепление закона
  В популяции озерной лягушки появилось потомство - 1680 лягушат с темными пятнами (доминантный признак) и 320 лягушат со свет-лыми пятнами. Определить а) частоту встречаемости доминантного и рецессивного генов пятнистости б) число гетерозигот среди лягушат с темными пятнами.
  1680 + 320 = 2000 особей всего в популяции.
  
  
  
  
  
  
  р2 + 2рq + q2 = 1
  
  
  = 2000
  – частота встречаемости гомозигот по рецессиву.
  р = 1 - q = 1 - 0,4 = 0,6 – частота встречаемости
  гомозигот по доминанте.
  2рq = 2 х 0,6 х 0,4 = 0,48 = 48% из 1680 будет гетерозигот.
  частота гетерозигот
  

• 20 слайд

  Причины нарушения генетического равновесия
  Неслучайный подбор партнеров при спаривании у некоторых видов животных
  
  У диких гусей
  подбор пар
  по схожей
  окраске перьев
  

• 21 слайд

  Причины нарушения генетического равновесия
  Случайная потеря редких генов в связи с гибелью их носителей
  

• 22 слайд

  Причины нарушения генетического равновесия
  3. При распаде популяции на две неравных части непреодолимыми барьерами (При малом количестве особей одной из популяций ее генофонд по составу может отличаться от прежнего. Редкие аллели могут стать обычными и наоборот).
  

• 23 слайд

  Причины нарушения генетического равновесия
  После природной катастрофы выжившие особи при восста- новлении численности могут привести к изменению генофонда популяции
  

• 24 слайд

  Например: В Европе на 10 000 человек с нормальным содержанием меланина встречается 1 альбинос. Ген альбинизма наследуется по аутосомно-рецессивному типу. Рассчитать частоту встречаемости носителей гена альбинизма.
  Носителем называют организм, гетерозиготный по гену, который может вызвать в гомозиготном состоянии нарушение метаболизма.
  q 2(аа) =1/10 000
  q(а) =√1/10 000 = 0,01
  р(А) = 1- 0,01 = 0,99
  значит частота гетерозигот 2рg (Аа)=2 * 0,99 * 0,01=0,0198 или почти 2%,то есть на 50 человек приходится 1 носитель гена альбинизма.
  
  

• 25 слайд

  Исходя из вычислений видно, что частота рецессивного аллеля в популяции неожиданно велика при малом числе индивидуумов с гомозиготным рецессивным генотипом.
  Как показывают вычисления с использованием уравнения Харди-Вайнберга, частота носителей популяции всегда выше, чем можно было бы ожидать на основании оценок частоты фенотипического проявления данного дефекта.
  
  

• 26 слайд

  Решение задач на закон Харди-Вайнберга
  1. Альбинизм у ржи наследуется как аутосомный рецессивный признак. На обследовании участка из 84000 растений обнаружено 210 альбинизма. Определите частоту генов альбинизма у ржи.
  Дано:
  а – альбинизм
  А – норма
  Альб 210
  норма 8400
  Частота q(а) - ?
  =
  (р+q)2 = р2 + 2рq + q2 = 1
  или = 5% (0,05х100%)
  q2
  =
  q
  =
  =
  =
  =0,05
  Ответ: Частота встречаемости гена альбинизма (а) - 0,05 или 5%
  

• 27 слайд

  Домашнее задание:
  §14, вопросы,