GENETYKA ZWIERZĄT

GENETYKA ZWIERZĄT
STUDIA NIESTACJONARNE
KIERUNEK: ZOOTECHNIKA
SPECJALNOŚĆ: AGROTURYSTYKA
ĆWICZENIE: 4
DATA: 13-12-2008
1. Markery genetyczne I klasy
Obejmuje klasyczne markery, czyli sekwencje kodujące – geny. Polimorfizm tych
markerów wykrywany jest poprzez analizę produktów genów (metody serologiczne i
technika elektroforezy białek) lub badanie DNA tych genów (metody RFLP, SSCP)
2. Grupy krwi
Przez grupę krwi naleŜy rozumieć typ krwi, cechujący się obecnością
charakterystycznych białek, o właściwościach antygenowych, na powierzchni erytrocytów
(identyfikacja przez surowice testowe).
3. Genetyczne uwarunkowanie umaszczenia
•
czynniki genetyczne i środowiskowe
•
wiele genów zaangaŜowanych w wytwarzanie pigmentu ma efekt
plejotropowy na rozwój i róŜnicowanie organizmu
•
Lis: locus C warunkuje ekspresje genów z locus A, B oraz E
•
Bydło: loci Extension (Ed – czarne dominujące; e – czerwone recesywne; E+ umoŜliwia ekspresję alleli z locus A) Agouti (A+ brązowy; a – recesywne
czarne) i Self (S – dominujące jednolite; s – łaciatość; Sc – łaciatość u bydła
belgijskiego błękitnego)
•
Świnie: loci Agouti (Aw – agouti biały brzuch; a - nieagouti), Extension (E –
jednolite czarne; Ep – czarne nakrapiane; e – jednolite czerwone), biały
dominujący nad Agouti (I – inhibicja koloru; i – recesywny kolorowy; Id –
deresz; Ip – czarne łaty; im- brudny szary), Belted (Bew – dominujący biały pas;
) locus C (ce – umaszczenie brudnobiałe)
•
Konie: loci Extension (E), Agouti (A), Albino (C), Dun (D), Silver dapple (Z),
White (W), Gray (G), Roan (RN)
4. Markery genetyczne II klasy
Obejmuje sekwencje niekodujące. Wśród nich najwaŜniejsze miejsce zajmują
tandemowo powtarzające się sekwencje mikrosatelitarne, a w mniejszym stopniu mini
satelitarne.
1
5. Badanie pochodzenia
•
•
•
•
•
układy grupowe krwi (antygeny erytrocytarne)
polimorfizm białek surowicy krwi
polimorfizm minisatelitarny – DNA fingerprint (odcisk palca DNA)
polimorfizm mikrosatelitarny
SNP
Polimorfizm mikrosatelitarny i SNP jest wykorzystywany równieŜ do analizy
genów wpływających na kształtowanie się istotnych cech uŜytkowych oraz do
selekcji typu MAS (marker assisted selection)
6. Obliczanie frekwencji genotypów i alleli
Frekwencja fenotypu – stosunek liczby osobników o danym fenotypie do całkowitej
liczby osobników w danej populacji, wyraŜany w procentach lub w postaci ułamka.
Frekwencja genotypu – stosunek liczby osobników o danym genotypie do ogólnej liczby
osobników występujących populacji.
Frekwencja allelu – udział liczby loci zajętych przez dany allel względem ogólnej liczby
loci, które ten allel mógłby zająć w badanej populacji.
Frekwencja alleli:
1
p= P+ H
2
1
q=Q+ H
2
Suma frekwencji alleli musi być zawsze równa 1 (100%)
p+q=1
Frekwencja genotypów w stanie równowagi genetycznej:
AA → p 2
Aa → 2 pq
aa → q 2
Frekwencja alleli w stanie równowagi genetycznej:
q = q2
p = 1− q
7. Testowanie hipotezy o równowadze genetycznej populacji
Prawo Hard’ego-Weinberga – w duŜej losowo kojarzącej się populacji, w której
frekwencje alleli u obu płci są jednakowe, a osobniki charakteryzują się równą płodnością
i Ŝywotnością, frekwencje alleli i genotypów nie zmieniają się z pokolenia na pokolenie,
jeśli nie działają czynniki naruszające równowagę.
2
ZADANIA – ALLELE WIELOKROTNE – GRUPY KRWI
Zad. 1:
Największej róŜnorodności grup krwi moŜna oczekiwać wśród licznych potomków
zrodzonych z rodziców mających genotypy, jak w zestawie:
Genotypy:
ojca
matki
a)
IAIB
ii
b)
IAi
IBIB
c)
IAi
IBi
d)
IAIA
IBi
Zad. 2:
MęŜczyzna z grupą krwi 0 poślubia kobietę z grupą krwi A. Ojciec Ŝony ma grupę krwi 0.
Jakie jest prawdopodobieństwo, Ŝe ich dzieci będą miały grupę krwi 0?
Zad. 5:
Potrzebna jest krew grupy B dla rannego w wypadku człowieka. Jeśli nie moŜna szybko
zdobyć krwi tej samej grupy, to jaką inną grupę krwi moŜna podać?
Zad. 6:
Grupy krwi mogą być wykorzystywane w przypadku ustalania ojcostwa. Przeanalizujmy
następujący przypadek: męŜczyzna Ŝąda rozwodu, argumentując to niewiernością Ŝony.
Dwoje pierwszych dzieci urodzonych w tym małŜeństwie ma grupy krwi odpowiednio: 0 i
AB. Trzecie dziecko, którego męŜczyzna nie chce uznać za swoje ma grupę krwi B. Czy juŜ
na tej podstawie moŜna powiedzieć, Ŝe męŜczyzna nie jest ojcem dziecka? Wykonano
równieŜ analizę systemu M-N (M i N są współdominujące). Trzecie dziecko ma grupę M,
męŜczyzna ma grupę N. Jakie moŜna wyciągnąć wnioski?
Zad. 8:
Albinotyczny, chory na hemofilię męŜczyzna z grupą krwi 0 poślubia kobietę o normalnej
pigmentacji z grupą krwi AB, u której w rodzinie nigdy nie było hemofilii. Jakiego
potomstwa moŜna spodziewać się w tym małŜeństwie?
Zad. 9:
Ile alleli genu determinującego grupę krwi (układ ABO) występuje w dojrzałym erytrocycie?
Zad. 15:
3
Locus A u ssaków kontroluje rozkład pigmentu w sierści o róŜnym zabarwieniu. Poznano 9
alleli z serii. Wyliczyć ile moŜe powstać róŜnych genotypów pod względem tego locus.
Barwa sierści świnek morskich zaleŜy od następujących alleli wielokrotnych podanych w
kolejności dominowania: C – kolor intensywnie rudy, Ck – ciemna sepia, Cd – sepia, Cr –
jasna sepia, c – albinos
Zad. 17:
W potomstwie osobników intensywnie rudego i sepia otrzymano następujące fenotypy:
intensywnie rudy, sepia i jasna sepia. Jakie były genotypy rodziców?
Zad. 18:
Jakich genotypów i fenotypów i w jakich proporcjach naleŜy oczekiwać w potomstwie
następujących par:
a)
Ckc
x
CdCr
b)
CdCr
x
CkCd
c)
CCk
x
Cc
d)
cc
x
CCd
Umaszczenie królików uwarunkowane jest szeregiem alleli wielokrotnych, które pod
względem dominowania dadzą się uszeregować w następującej kolejności: C – umaszczenie
jednolicie ciemne, Cch – umaszczenie szynszyli, Cm – umaszczenie kuny, Ch – umaszczenie
himalajskie, c – albinosy.
Zad. 20:
Ile róŜnych genotypów i fenotypów moŜna oczekiwać w populacji, w której wystąpią
wszystkie wymienione wyŜej allele?
Zad. 21:
Jakich genotypów i fenotypów oraz z jakim prawdopodobieństwem moŜna oczekiwać w
potomstwie następujących par rodzicielskich:
a)
CchCm
x
Chc
b)
Cc
x
CCh
c)
CchCh
x
Chc
d)
CCch
x
Chc
4
ZADANIA BADANIE POCHODZENIA
Układy grup krwi u koni wraz z antygenami i allelami
Układ
grupowy
Antygeny
Allele
A
abcdefg
Aa, Aadf, Aadg, Aabdf, Aabdg, Ab, Abc, Abce, Ac, Ace, Ae, A-
C
a
Ca, C-
D
abcdefghi
klmnopqr
Dadl, Dadlnr, Dadlr, Dbcmq, Dcefgmq, Dcegimnq, Dcfgkm,
Dcfmqr, Dogm, Dcgmp, Dcgmq, Dcgmqr, Dcgmr, Ddeklr,
Ddeloq, Ddelq, Dfklr, Ddghmp, Ddghmq, Ddghmqr, Ddkl,
Ddlnq, Ddlnqr, Ddlqr, Dq, D-
K
a
Ka, K-
P
abcd
Pa, Pac, Pacd, Pad, Pb, Pbd, Pd, P-
Q
abc
Qabc, Qac, Qa, Qb, Qc, Q-
U
a
Ua, U-
Układy grup krwi u świń wraz z antygenami i allelami
Układ
grupowy
A
B
C
D
E
Antygeny
krwinkowe
A
Ba, Bb
Ca,
Da, Db
Ea-Et
F
G
H
I
J
K
L
M
Fa-Fd
Ga, Gb
Ha-He
Ia, Ib
Ja, Jb
Ka-Kg
La-Lm
Ma-Ml
N
O
Na-Nc
Oa, Ob
Allele
Aa, ABa, Bb
Ca, CDa, Db
Ebdgkmps, Edeghkmnps, Eaeglns,
Edefhkmnps, Ebdfkmps, Eaeflns, Edegklns,
Eaegils, Edeghjmnt, Eabgkls, Eabgkms,
Eaegmnops, Ebdgkls, Edeghjmnr,
Eabgkmos, Ebdgjmt
Fac, Fad, Fbc, Fbd,
Ga, Gb
Ha, Hb, Hc, Hab, Hbc, Hbd, Hcd, HIa, Ib
Ja, Jb
Kbf, Kacf, Kade, Kacef, Kadeg, KLadhi, Lagim, Lbdfi, Ldcgi, Ladhjk, Ladhjl
Ma, Mb, Mc, Md, Mh, Mab, Mae, Mbc, Mbd,
Mbl, Mcd, Mef, Made, Mbcd, Mbdg, MNa, Nb, Nc
Oa, Ob
5
Zad. 5. Knur w układzie grupy krwi M ma antygeny Mabc, locha w tym samym układzie ma
antygeny Mef. U potomstwa wystąpiły następujące antygeny:
1 prosię Mabef, 2 prosię Mab, 3 prosię Mbcef, 4 prosię Mbc; ustal genotypy rodziców i
potomstwa.
Zad. 8. Ogier w układzie grupy krwi A ma antygeny Aabdf, klacz w tym samym układzie
ma antygeny Abce. U potomstwa wystąpiły następujące antygeny:
1 źrebie Abce, 2 źrebie , Aabcdef, 3 źrebie Ae, 4 źrebie Aabdef; ustal genotypy rodziców i
potomstwa.
ZADANIA GENETYKA POPULACJI
Zad. 1:
W pewnej populacji osobników stwierdzono, Ŝe frekwencje genotypów (przy
rozpatrywaniu cechy uwarunkowanej jedną parą genów) wynoszą odpowiednio: AA –
0,2; Aa – 0,7; aa – 0,1.
a) Oblicz częstość genów (pA i qa) warunkujących tę cechę
b) Sprawdź czy dana populacja jest w stanie równowagi genetycznej, a w przypadku
stwierdzenia, Ŝe nie, podaj (z uzasadnieniem) kiedy stan równowagi moŜe
osiągnąć.
Zad. 2:
Częstość recesywnego allelu dla niezdolności do podłuŜnego zwijania języka oceniono na
q = 0,6. Jakie są częstości osobników zdolnych i niezdolnych do zwiajania języka?
Zad. 4:
Bydło rasy shorthorn o genotypie CRCR ma umaszczenie czerwone, CRCW – dereszowate
(czerwono – białe), a CWCW – białe.
a) W pewnym stadzie stwierdzono 108 osobników czerwonych, 48 białych i 144
osobniki dereszowate. Oblicz frekwencję alleli CR i CW
b) Zakładając, Ŝe jest to populacja panmiktyczna, jakiej frekwencji zygot naleŜałoby
oczekiwać w następnym pokoleniu?
Zad. 5:
Kolor sierści kotów jest uwarunkowany parą równoczesnych genów. Osobniki Ŝeńskie CBCB i
męskie CBY są czarne. śeńskie CYCY i męskie CYY są Ŝółte, natomiast Ŝeńskie CBCY są
mozaikowe (Ŝółto-biało-czarne). W pewnej populacji kotów stwierdzono następujące
liczebności róŜnych fenotypów:
Osobniki męskie
Osobniki Ŝeńskie
Ogółem
353
338
czarne
311
277
Ŝółte
42
7
mozaikowe
0
54
Ustalić frekwencję tych dwóch alleli w populacji.
Zad. 6:
U owiec biały kolor wełny jest uwarunkowany obecnością genu dominującego, podczas gdy
czarny – allelem recesywnym. W stadzie liczącym 900 sztuk 891 miało wełnę białą, a 9
czarną. Wyliczyć frekwencję obydwu alleli w tym stadzie.
6
Zad. 7:
Gen (R) kontroluje u ludzi obecność antygenów występujących w czerwonych ciałkach krwi.
Allel dominujący odpowiada za fenotyp Rh+, podczas gdy osobniki homozygotyczne
recesywne mają Rh-. W pewnej populacji stwierdzono 85% osobników z Rh+. Zakładając, Ŝe
populacja jest w stanie równowagi, jaka jest frekwencja obydwu alleli?
Zad. 15:
Indianie plemiona Hopi z zachodniej, górzystej i pustynnej części USA Ŝyją w zamkniętych
populacjach o wysokim stopniu krzyŜowania krewniaczego. W populacji jest znacznie
większy procent albinosów (1:200) niŜ w Europie (1 : 20 000). Jaki procent populacji Hopi
stanowią heterozygoty?
Zad. 17:
Jaką najwyŜszą frekwencję w populacji moŜe osiągnąć gen recesywny, który w stanie
homozygotycznym powoduje śmierć osobnika, u którego wystąpi? Jaki będzie wówczas skład
genetyczny tej populacji?
Zad. 18:
Wśród 950 sztuk kóz rozmnaŜających się losowo znajduje się 798 bezrogich oraz 152 kóz
rogatych. Bezrogość bądź rogatość wyznacza jedna para genów – (H) i (h), przy czym
bezrogość jest cechą dominującą.
a) Ustal strukturę genetyczną przedstawionej populacji kóz .
b) Podaj, ile naleŜy oczekiwać kóz bezrogich homo-, a ile heterozygotycznych?
Zad. 19:
Schwytano 2000 sztuk much Drosophila dziko Ŝyjącej, a więc rozmnaŜającej się losowo. Większość z
nich miała szarą barwę tułowia (gen dominujący b+), ale naliczono 45 sztuk czarnych (cecha
uwarunkowana genem recesywnym b).
a) oblicz częstość występowania genu b+ i b (qb i pb+)
b) Ustal ile naleŜy oczekiwać w tej populacji much szarych homo-, a ile heterozygotycznych.
Zad. 23:
Które z wymienionych populacji znajdują się w równowadze genetycznej:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
AA
78
126
116
81
Aa
77
154
161
126
aa
78
137
84
49
Zad. 41:
ZałóŜmy, Ŝe barwy: czarna lub czerwona u bydła zaleŜą od pary genów B, b (B – wyznacza barwę
czarną i jest genem dominującym). Rozmieszczenie barwnika zaleŜy od pary genów J, j. Zwierzęta o
genotypach JJ lub Jj są umaszczone jednolicie (czarne lub czerwone), natomiast zwierzęta o
genotypach jj są łaciate. W stadzie złoŜonym z 400 sztuk krów pochodzących z kojarzeń losowych
stwierdzono takie fenotypy:
Czarne-łaciate
51 sztuk,
Czarne-jednolite
153 sztuki,
Czerwone-jednolite
147 sztuk,
Czerwone-łaciate
49 sztuk
Oblicz częstość podanych tu genów (pB, qb, rJ, sj), genotypów i fenotypów oraz podaj, ile czarnych
krów w tym stadzie jest nosicielami genu czerwonego umaszczenia, a ile krów umaszczonych
jednolicie – genu łaciatości.
7