Презентация на тему Популяционная генетика (генетика популяций)

отображающий переход от набора генотипов (G1) к серии возможных

фенотипов (P1), с учётом действия естественного отбора, а также набора законов, которые бы позволяли по набору фенотипов (P2) в полученной популяции охарактеризовать представленные в ней генотипы (G2) (менделевская генетика может предсказать следующее поколение генотипов по набору фенотипов)


T1 - генетические и эпигенетические законы, аспекты биологии развития и функциональной биологии, которые описывают переход от генотипа к фенотипу. T2 — это изменения, связанные с действием естественного отбора, T3 — эпигенетические связи, которые определяют генотипы на основе избранных фенотипов и, наконец, T4 — закономерности менделевской генетики.

по признакам или маркерам генетической природы

генофонд – cовокупность генов

всех особей данной популяции

частота генотипа – доля особей в популяции, имеющих данный генотип

частота аллеля – доля аллеля среди имеющих аллелей

локусы митохондриальной ДНК

популяции несколькими разновидностями - аллелями, что обусловливает разнообразие признаков

внутри вида. 

Различия между аллелями одного и того же гена, как правило, заключаются в незначительных вариациях его «генетического» кода. Большую долю в генетический полиморфизм вносят замены одного нуклеотида на другой и изменения числа повторяющихся фрагментов ДНК, которые осуществляются во всех структурных элементах генома: экзонах, интронах, регуляторных участках и т. д.

популяции, группы популяций или вида. Генетическое разнообразие, в зависимости

от выбора рассматриваемых генетических маркеров, характеризуется несколькими измеряемыми показателями, или параметрами:
средняя гетерозиготность,
число аллелей на локус,
генетическое расстояние (для оценки межпопуляционного генетического разнообразия).

Полиморфизм генетический

гетерозиготные по изучаемым маркерам, с усреднением этого параметра по

набору использованных маркеров.

Число аллелей на локус
используется для оценки генетического разнообразия по маркерам, имеющим более двух описанных аллельных состояний, например, для микросателлитных локусов.

Генетическое расстояние
описывает степень различия и разнообразия между популяциями по наличию/отсутствию или частотам аллелей используемых маркеров.

генетически малоизученных организмов)
Биохимические маркеры (полиморфизм белков, определяемый с помощью

электрофореза)
Иммуногенетические
Молекулярные (ДНК-маркеры)

действия естественного отбора и генетического дрейфа, то есть, является

необходимым элементом для микроэволюционных процессов.

С другой стороны, генетическая изменчивость сама по себе является продуктом действия факторов микроэволюции.

которой не действует отбор, не идет мутационный процесс, отсутствует

обмен особями с другими популяциями, не происходит дрейф генов, все скрещивания случайны — частоты генотипов по какому-либо гену (в случае если в популяции есть два аллеля этого гена) будут поддерживаться постоянными из поколения в поколение и соответствовать уравнению:
p² + 2pq + q² = 1

qa)2=1
pA + qa=1

Где p² — доля гомозигот по одному из

аллелей (частота генотипа АА); p - частота этого аллеля А; q² — доля гомозигот по альтернативному аллелю (частота генотипа аа); q — частота аллеля а; 2pq — доля гетерозигот (частота генотипа Аа).

сам по себе на частоту аллелей в популяции, а

возможные изменения её генетической структуры возникают вследствие других причин.
Условия действия закона Харди — Вайнберга
Закон действует в идеальных популяциях, состоящих из бесконечного числа особей, полностью панмиктических и на которых не действуют факторы генетической динамики популяций.

абсцисс — частоты аллелей p и q, по оси

ординат — частоты генотипов. Каждая кривая соответствует одному из трёх возможных генотипов

в той или иной степени действуют факторы, небезразличные для

поддержания равновесия Харди-Вайнберга по каким-либо генетическим маркерам. В популяциях многих видов растений или животных распространены такие явления как инбридинг и самооплодотворение — в таких случаях происходит уменьшение доли или полное исчезновение класса гетерозигот. В случае сверхдоминирования наоборот, доли классов гомозигот будут меньше расчётных.

скрещивание
Миграция

вариантов генов в популяции, обусловленное случайными статистическими причинами
Конечным результатом

дрейфа генов является полное устранение одного аллеля из популяции и закрепление (фиксация) в ней другого аллеля.

- Вероятность фиксации нейтрального аллеля равна его частоте в популяции.

- Вероятность фиксации нейтральных аллелей зависит только от частоты их мутационного возникновения и не зависит от численности популяций.

примерно одинаковы у разных видов, т.е., скорость фиксации этих

мутаций должна быть примерно одинаковой. Отсюда следует, что число мутаций, накопленных в одном и том же гене, должно быть пропорционально времени независимой эволюции этих видов. Т.о., чем больше времени прошло с момента выделения двух видов из общего передкового вида, тем больше нейтральных мутационных замен различают эти виды. На этом принципе строится
метод «молекулярных часов эволюции» - определения времени, прошедшего с момента, когда предки разных систематических групп стали эволюционировать независимо друг от друга
Молекулярные часы идут с постоянной скоростью.
Калибровка молекулярных часов производится для каждого гена в отдельности, т.к. разные гены могут различаться по частоте возникновения нейтральных мутаций. Для этого оценивают количество замен накопленных в определенном гене у представителей таксонов, время дивергенции которых надежно установлено по палеонтологическим данным. После этого можно измерять время дивергенции между разными таксонами, даже в том случае, когда их общий предок пока не обнаружен в палеонтологической летописи.

белки. Стрелками обозначено время расхождения таксонов

на 100 нуклеотидов

консервативные последовательности (гены и белки домашнего хозяйства - систем

репарации, репликации, транскрипции, трансляции и некоторы другие)
Гены рРНК, гистонов, актина...
Средняя скрость
Гены глобинов…
Высокая скорость
Гены РНК-содержащих вирусов (ВИЧ, грипп)

замещение или фиксация аллелей - процесс, в ходе которого мутантный аллель возникает в популяции, обычно в количестве одной копии, и фиксируется (то есть, замешает доминируюший аллель так называемого "дикого типа") после определенного числа поколений. Время, необходимое для того, чтобы новый аллель зафиксировался, называется временем фиксации

аллелей происходят в ходе отбора в пользу благоприятной мутации.

Полиморфизм поддерживается стабилизирующим отбором. Неодарвинизм рассматривает генные замены и полиморфизм как два различных явления, вызываемых различными эволюционными силами. Замены аллелей являются конечным результатом позитивного адаптивного процесса, посредством которого новый аллель начинает преобладать в последующих поколениях тогда и только тогда, если он улучшает приспособленность организма. Полиморфизм же, в свою очередь, поддерживается тогда, когда сосуществование двух или более аллелей в локусе благоприятно для популяции. Неодарвинистская теория подразумевает, что генетический полиморфизм в природе большей частью носит стабильный характер.

изменений на молекулярном уровне и большая часть изменчивости внутри

видов не вызываются ни позитивным отбором в пользу благоприятных аллелей, ни стабилизирующим отбором, а случайным дрейфом мутантных аллелей, которые нейтральны или почти нейтральны
Теория нейтральности рассматривает замещение аллелей и полиморфизм как два аспекта одного и того же явления. Замещение - это длительный и последовательный процесс, в ходе которого частоты мутантных аллелей возрастают или уменьшаются случайным образом до тех пор, пока они по воле случая либо не потеряются, либо не зафиксируются в популяции.

Смысл спора между нейтралистами и селекционистами в основном касается приспособленности мутантных аллелей.

фенотипически не выраженные (напр., полиморфные участки ДНК, используемые для

идентификации личности молекулярно-генетическими методами); 
б) вызывающие фенотипические различия (напр., в цвете волос или росте), но не предрасположенность к заболеванию; 
в) играющие некоторую роль в патогенезе заболевания (напр., при полигенных болезнях);
 г) играющие основную роль в развитии заболевания (напр., при моногенных болезнях). 

Полиморфизм генетический