Запитання для самоконтролю

1. Що таке популяція? Чи є вона функціональною елементарною одиницею еволюції? Чому?

2. На які типи поділяють популяції в залежності від способу розмноження?

3. Чим відрізняється генетична структура популяцій агамних, алогамних і автогамних організмів?

4. В чому полягає значення закону Гарді-Вайнберга?

5. За яких умов закон Гарді-Вайнберга поширюється на популяції?

6. Перерахуйте фактори динаміки популяції.

Робота 1. Установлення частоти генотипів у популяції при різних частотах (p і q) алелей

Завдання. Простежити зміну частоти генотипів у популяції залежно від змінених частот алелей. З цією метою:

1. Накреслити таблицю з різними частотами алельних генів:

p	Частота генотипів			q
	AA (p2)	Аа (2pq)	аа (q2)
0,95	0,9025	0,0950	0,0025	0,05
0,85				0,15
0,75				0,25
0,65				0,35
0,50				0,50
0,45				0,55
0,30				0,70
0,20				0,80
0,10				0,90

2. Обчислити частоти гомозиготних і гетерозиготних генотипів для кожного випадку.

Приклад. У першому рядку таблиці частота домінантної алелі гена А становить 0,95, а рецесивної алелі — 0,05. Частоти генотипів для цього випадку визначаємо таким обчисленням: АА=р², тобто (0,95)²=0,9025; аа = q² = (0,05)² = 0,0025; гетерозиготи Aa = 2pq= (0,95×0,05) × 2 = 0,0950. Знайдені числа ставимо у відповідні графи. Перевіряємо обчислення, підставляючи у формулу p² ₊ 2pq + q²=1 відшукані дані: 0,9025 + 0,0950 + 0,0025=1.

3. Порівняти частоти домінантних гомозигот, гетерозигот, рецесивних гомозигот по рядках таблиці. Впевнитися в тому, що частота генотипів у популяції змінюється із зміною частоти алелей.

Робота 2. Визначення частоти генів у популяції людини

Завдання. У групі студентів, прийнятій за популяцію, підрахувати частоту генів, що зумовлюють колір очей.

Хід роботи

1. Підрахувати кількість особин у групі, які мають карі й блакитні очі.

2. Обчислити відсоток відношення домінантної (карі) і рецесивної (блакитні) ознак. Результати записати в зошит за формою:

Фенотип	Кількість особин	%	Частота генів
			Домінантного	Рецесивного
Карі очі
Блакитні очі

3. Визначити частоту домінантних і рецесивних генів у популяції.

Частота рецесивного гена дорівнює кореню квадратному з числа гомозиготних рецесивних особин, вираженому в частках одиниці. Наприклад, аа = 25% = 0,25; а= = = 0,5 = 50%.

Частоту домінантного гена визначають відніманням частоти рецесивного гена від 100%; А = 100% - а%.

У наведеному прикладі відсоток домінантного гена А дорівнює: 100% - 50% = 50%.

Робота 3. Розв’язування задач по темі: «Генетика популяцій»

Приклад 1. Серед жителів Лондона частота зустрічання альбіносів 1/20000. Визначити насичення популяції геном альбінізму (тобто резерв мутаційної мінливості). Примітка: альбінізм детермінує рецесивна алель.

Згідно закону Харді-Вайнберга, частота з якою зустрічаються домінантні і рецесивні алелі в ідеальній популяції описується формулою p + q = 1 (де р - частота з якою зустрічається домінантна алель, а q - рецесивна). Частоту з якою трапляються гомозиготи і гетерозиготи можна визначити за формулою: р²(АА) + 2pq(Аа) + q²аа) = 1. Отже, якщо альбіноси (аа) зустрічаються з частотою 1/20000, то q² = 1/20000.

Звідси: ; p = 1- q, тобто р = 1- 1/140 = 139/140;

2pq = 2 × 1/140 × 139/140 = 1/70.

Отже, кожний сімдесятий житель Лондона несе в собі ген альбінізму.

Відповідь. Кожний сімдесятий житель Лондона є носієм гену альбінізму.

Приклад 2. Популяція містить 400 особин. Із них з генотипами АА - 20; Аа - 120; аа - 260. Визначити р і q.

Задачу можна подати в такому вигляді:

n - загальне число особин;

D - число гомозигот за домінантною алеллю;

Н — число гетерозигот;

R — число гомозигот за рецесивною алеллю.

p = (D+0,5H) : n, p = (20 + 60) :400 = 0,2.

q = (R+0,5H) : n, q = (260 + 60) :400 = 0,8.

Відповідь. р =0,2; q = 0,8.

Приклад 3. Вичисліть частоту генотипів АА, Аа та аа (у %), якщо гомозиготні особини аа складають у популяції 1%.

Частота генотипу аа (q²) = 1% = 0,01.

Звідси частота алеля а (q) = 0,1.

Частота гена А(р) = 1 - 0,1 = 0,9.

Частота генотипу АА (р²) = 0,9² = 0,81.

Частота генотипу Аа (2pq) = 2 × 0,9 × 0,1 = 0,18.

У відсотках популяція складається з 81% АА, 18% Аа, 1% аа.

Відповідь. Популяція складається з 81% АА, 18% Аа, 1% аа.

Приклад 4. У сорту кукурудзи альбіносні рослини (rr) зустрічаються з частотою 0,0025. Визначте число алелей R і r та частоту генотипів RR і Rr цього сорту.

Знаючи частоту особин з генотипом rr, тобто q², можна визначити частоту q гена r у цій популяції:

q= = = 0,05. p + q = 1; p = 1 - q; р = 1 - 0,05 = 0,95.

p²RR + 2pqRr + q²rr = 1.

Частота генотипу RR = 0,95² = 0,9025, або 90,25%. Частота генотипу Rr = 2 × 0,95 × 0,05 = 0,095, або 9,5%.

Відповідь. р = 0,95; q = 0,05; частота генотипу: RR = 90,25%, Rr =9,5%.

Приклад 5. При визначенні MN груп крові в популяції ескімосів Гренландії встановлено, що з 3000 обстежених 2505 мали генотип I^MI^M, 27 - генотип I^NІ^N, 468 - генотип I^MI^N. Визначити частоту всіх трьох генотипів: 1) у відсотках:

2) у частках одиниці.

Всі генотипи відомі. Частоту їх у відсотках і частках одиниці визначаємо за допомогою математичних обчислень.

1. Загальну кількість обстежених (3000) беремо за 100% . Люди з генотипом I^MI^M становитимуть: I^MI^M = 2505 : 3000 × 100% = 83,5%;

з генотипом I^NІ^N = 27 : 3000 × 100% = 0,9%;

з генотипом I^MI^N = 468 : 3000 × 100% = 15,6%.

2. Для того, щоб частоту генотипів виразити у частках одиниці, треба загальну кількість обстежених взяти за одиницю й визначити відносні величини:

I^MI^M = 2505 : 3000=0,835;

I^NІ^N = 27 : 3000=0,009;

I^MI^N = 468 : 3000 = 0,156.

Перевіряємо відповідь: 0,835 + 0,009 + 0,156 - 1.

Відповідь. 1. Частота I^MI^M =83,5%, частота I^NІ^N = 0,9%, частота I^MI^N = 15,6%.

2. Частота I^MI^M =0,835, частота I^NІ^N = 0,009, частота I^MI^N = 0,156.

Приклад 6. Серед обстежених 3500 людей групу крові 0 мали 1634, А - 1466, В - 291, АВ - 109 особин. Яка частота алелей А, В, 0 у вивченій популяції? Позначимо рА, qВ, r0. З рівняння (p + q + r)² = р² + q² + r² + 2pq + 2рr + 2qr,

А p²+2pr = 1466 : 3500 = 0,419 (1); Ав 2pq = 109 : 3500 = 0,031 (3);

B q² + 2qr = 291 : 3500 = 0,083 (2); 0 r² = 1634 : 3500 = 0,467 (4).

Звідки r =

Підставимо значення r у рівняння (1) і (2).

р² + l,367 - 0,419 =0, q² + 1,367q - 0,083 = 0.

Одержали квадратне рівняння ax² + bх + с = 0, корені якого

x²= ; p = = 0,258;

q = =0,059.

r = 1 - (p + q); r = 1 - (0,258 + 0,059) = 0,683.

Відповідь. рА = 0,258; qВ = 0,059; r0 = 0,683.