Hardy-Weinberg törvény

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2020. november 18-án felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzéshez 1 szerkesztés szükséges .

Hardy - Weinberg törvény – a populációgenetika álláspontja , amely szerint egy végtelenül nagy populációban , amelyben a természetes szelekció nem működik , nincs mutációs folyamat , nincs egyedcsere más populációkkal, nem történik genetikai sodródás . , minden keresztezés véletlenszerű - genotípus gyakorisága aszerint, hogy mi alapján - bármelyik gén (ha ennek a génnek két allélja van a populációban) generációról generációra állandó marad, és megfelel a következő egyenletnek :

$p^{2}+2pq+q^{2}=1$

Hol van a homozigóták aránya az egyik allél esetében; ennek az allélnek a gyakorisága; — az alternatív allél homozigótáinak aránya; — a megfelelő allél gyakorisága; - a heterozigóták aránya. $p^{2}$ $p$ $q^{2}$ $q$ $2 pq$

A szabályszerűség statisztikai alátámasztása

Tekintsünk egy végtelenül nagy méretű populációt, amelyben a vizsgált gén allélgyakoriságát semmilyen tényező nem befolyásolja, és panmixia is előfordul . A vizsgált génnek két allélállapota van: A és a . n időpontban (vagy generációnként) A = allélgyakoriság , a = allélgyakoriság , akkor + = 1. Legyen , , az AA , Aa és aa genotípus osztályok gyakorisága n időpontban . Ekkor = + , = + . Mivel panmixia körülményei között a szülők különböző genotípusos osztályaiból (P, H, Q) származó ivarsejtek találkozásának valószínűsége engedelmeskedik a statisztikai mintáknak, így kiszámítható az utódosztályok ( , , ) gyakorisága a következő generációban ( n + 1 ). ). A következő keresztezési lehetőségek lehetségesek $p_{n}$ $q_{n}$ $p_{n}$ $q_{n}$ $P_n$ $H_n$ ${\displaystyle Q_{n))$ $p_{n}$ $P_n$ ${\frac {H_{n}}{2}}$ $q_{n}$ ${\displaystyle Q_{n))$ ${\frac {H_{n}}{2}}$ $P_{n+1}$ $H_{n+1}$ $Q_{n+1}$

$P_{n}\times P_{n}$ , valószínűség ${P_{n}}^{2}$
$P_{n}\times H_{n}$ , valószínűség ${\displaystyle 2\times P_{n}\times H_{n))$
$P_{n}\times Q_{n}$ , valószínűség ${\displaystyle 2\times P_{n}\times Q_{n))$
$H_{n}\times H_{n}$ , valószínűség ${H_{n}}^{2}$
$H_{n}\times Q_{n}$ , valószínűség ${\displaystyle 2\times H_{n}\times Q_{n))$
$Q_{n}\times Q_{n}$ , valószínűség ${Q_{n}}^{2}$

Az 1., 3. és 6. keresztezésből származó utódok AA , Aa és aa genotípusú egyedek lesznek ; a 2. keresztezés eredményeként az AA és Aa genotípusú egyedek fele lesz ; az 5 - keresztezés eredményeként az Aa és aa genotípusú egyedek fele lesz ; kereszt 4 - megadja a leszármazottak mindhárom lehetséges osztályát ( AA , Aa és aa ) 1 : 2 : 1 arányban.

A keresztezések valószínűsége és a keresztezések utódainak aránya alapján kiszámítható a genotípusos osztályok gyakorisága az n+1 generációban .

$P_{n+1}={P_{n}}^{2}+P_{n}\times H_{n}+{\frac {{H_{n}}^{2}}{4} }$

$H_{n+1}=2\times P_{n}\times Q_{n}+P_{n}\times H_{n}+H_{n}\times Q_{n}+{\frac { {H_{n}}^{2}}{2}}$

$Q_{n+1}={Q_{n}}^{2}+H_{n}\times Q_{n}+{\frac {{H_{n}}^{2}}{4} }$

Mivel, és a fent leírt arányok alapján az allélok és a genotípusos osztályok gyakorisága között, ezek a kifejezések a következőre redukálhatók: $P_{n}+H_{n}+Q_{n}=1$ $P_{n+1}+H_{n+1}+Q_{n+1}=1$

$P_{n+1}=p^{2}$

$H_{n+1}=2pq$

${\displaystyle Q_{n+1}=q^{2))$

Hasonlóan kiszámítható, hogy a P , H , Q osztályok aránya az n + 2 generációban és a későbbiekben nem változik, és megfelel a cikk elején megadott egyenletnek.

Ha a vizsgált gén allélok száma kettőnél több, akkor a genotípusok egyensúlyi gyakoriságát leíró képlet bonyolultabbá válik, és általános formában így írható fel:

${(p+q+\ldots +z)}^{2}=1$

ahol p, q, ... , z a gén allélváltozatainak gyakorisága a vizsgált populációban. Az egyenlet bal oldalán lévő összeg négyzetét kibővítve egy kifejezést kapunk, amely az allélgyakoriságok négyzeteinek összegéből és ezen gyakoriságok összes páronkénti kombinációjának megduplázott szorzatából áll:

$p^{2}+q^{2}+\ldots +z^{2}+2pq+2pz+2qz+\ldots =1$

A Hardy-Weinberg törvény biológiai jelentése

Az öröklődés folyamata önmagában nem befolyásolja az allélok gyakoriságát egy populációban, és a genetikai szerkezetében esetlegesen bekövetkező változások egyéb okokból adódhatnak.

A Hardy-Weinberg törvény működésének feltételei

A törvény ideális populációkban működik, amelyek végtelen számú egyedből állnak, teljesen panmiktikusak és nincsenek kitéve szelekciós tényezőknek.

Hardy-Weinberg egyensúly valós populációkban

A valódi populációkat bizonyos mértékig olyan tényezők befolyásolják, amelyek bizonyos genetikai markerek esetében nem közömbösek a Hardy-Weinberg egyensúly fenntartása tekintetében. Számos növény- vagy állatfaj populációjában gyakoriak az olyan jelenségek, mint a beltenyésztés és az öntermékenyülés - ilyenkor csökken a heterozigóta osztály aránya vagy teljes eltűnése. Túldominancia esetén ezzel szemben a homozigóta osztályok aránya kisebb lesz, mint a számított.

A Hardy-Weinberg törvény gyakorlati következményei

Az orvosi genetikában a Hardy-Weinberg törvény lehetővé teszi a genetikailag meghatározott betegségek populációs kockázatának felmérését, mivel minden populációnak megvan a saját allélkészlete, és ennek megfelelően a kedvezőtlen allélok eltérő gyakorisága. Az örökletes betegségekben szenvedő gyermekek születési gyakoriságának ismeretében kiszámítható az allélkészlet szerkezete. Ugyanakkor a kedvezőtlen allélok gyakoriságának ismeretében megjósolható a beteg gyermekvállalás kockázata.

A nemesítésben lehetővé teszi az alapanyag (természetes populációk, valamint a népi szelekció fajtái és fajtái) genetikai potenciáljának azonosítását, mivel a különböző fajtákat és fajtákat saját allélkészletek jellemzik, amelyek a Hardy-val számíthatók ki. Weinberg törvény. Ha a kiindulási anyagban a kívánt allél nagy gyakorisága található, akkor a szelekció során a kívánt eredmény várhatóan gyorsan elérhető. Ha a szükséges allél gyakorisága alacsony, akkor vagy más forrásanyagot kell keresni, vagy más populációkból (kultivárokból és fajtákból) kell bevinni a szükséges allélt.

Az ökológiában sokféle tényező populációra gyakorolt hatásának feltárását teszi lehetővé. A tény az, hogy miközben fenotípusosan homogén marad, a populáció jelentősen megváltoztathatja genetikai szerkezetét ionizáló sugárzás , elektromágneses mezők és egyéb káros tényezők hatására. A genotípusok tényleges gyakoriságának a számított értékektől való eltérése alapján megállapítható a környezeti tényezők hatása . Ebben az esetben szigorúan be kell tartani az egyszeri különbség elvét. Vizsgáljuk meg a talaj nehézfém - tartalmának hatását egy-egy növényfaj populációinak genetikai szerkezetére. Ezután két rendkívül hasonló körülmények között élő populációt kell összehasonlítani. Az egyetlen különbség az életkörülmények között a talajban lévő bizonyos fém eltérő tartalma.

Irodalom

Altukhov Yu. P. Genetikai folyamatok a populációkban. Moszkva . Az ICC "Akademkniga" kiadója 2003. 431 p.
Voroncov N.N., Szuhorukova L.N. A szerves világ evolúciója. - M . : Nauka, 1996. - S. 81-85. — ISBN 5-02-006043-7 .
Green N., Stout W., Taylor D. Biology. 3 kötetben. 2. kötet - M . : Mir, 1996. - S. 283-286. — ISBN 5-03-001602-3 .
Kaidanov L. Z. Populációk genetikája . Moszkva. Kiadó Felsőiskola 1996. 320 p.
Fedorenko O. M., Savushkin A. I., Olimpienko G. S. Az Arabidopsis thaliana (L) Heynh természetes populációinak genetikai sokfélesége . Karéliában // Genetika 2001. T. 37. No. 2. p. 223-229.

Lásd még

Evolúció