Hardy-Weinberg lov

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 18. november 2020; verifikation kræver 1 redigering .

Hardy - Weinberg lov - placeringen af populationsgenetik , som siger, at i en population af uendelig stor størrelse, hvor naturlig selektion ikke fungerer , er der ingen mutationsproces , der er ingen udveksling af individer med andre populationer, ingen genetisk drift forekommer , alle krydsninger er tilfældige - genotype frekvenser i henhold til hvilket - enten gen (hvis der er to alleler af dette gen i populationen) vil blive holdt konstant fra generation til generation og svarer til ligningen :

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

Hvor er andelen af homozygoter for en af allelerne; er frekvensen af denne allel; — andel af homozygoter for den alternative allel; — hyppigheden af den tilsvarende allel; - andel af heterozygoter. $p^{2}$ $s$ $q^{2}$ $q$ $2pq$

Statistisk underbyggelse af regelmæssighed

Overvej en population af uendelig stor størrelse, hvor allelfrekvenserne af det undersøgte gen ikke påvirkes af nogen faktorer, og panmixia finder også sted . Genet under undersøgelse har to alleliske tilstande A og a . På tidspunktet (eller pr. generation) n , allelfrekvens A = , allelfrekvens a = , så + = 1. Lad , , være frekvenserne af de genotypeklasser AA , Aa og aa på tidspunktet n . Derefter = + , = + . Da sandsynligheden for at møde gameter , der stammer fra forskellige genotypiske klasser (P, H, Q) af forældre under forhold med panmixia, adlyder statistiske mønstre, er det muligt at beregne hyppigheden af afkomsklasser ( , , ) i den næste generation ( n + 1 ). Følgende crossover-muligheder er mulige $p_{n}$ ${\displaystyle q_{n))$ $p_{n}$ ${\displaystyle q_{n))$ $P_n$ $H_n$ ${\displaystyle Q_{n))$ $p_{n}$ $P_n$ ${\frac {H_{n}}{2}}$ ${\displaystyle q_{n))$ ${\displaystyle Q_{n))$ ${\frac {H_{n}}{2}}$ $P_{n+1}$ $H_{n+1}$ $Q_{n+1}$

$P_{n}\ gange P_{n}$ , sandsynlighed ${P_{n}}^{2}$
$P_{n}\ gange H_{n}$ , sandsynlighed ${\displaystyle 2\ gange P_{n}\ gange H_{n))$
$P_{n}\ gange Q_{n}$ , sandsynlighed ${\displaystyle 2\ gange P_{n}\ gange Q_{n))$
$H_{n}\ gange H_{n}$ , sandsynlighed ${H_{n}}^{2}$
$H_{n}\ gange Q_{n}$ , sandsynlighed ${\displaystyle 2\ gange H_{n}\ gange Q_{n))$
$Q_{n}\ gange Q_{n}$ , sandsynlighed ${Q_{n}}^{2}$

Afkommet fra kryds 1, 3 og 6 vil være individer med henholdsvis genotyperne AA , Aa og aa ; som et resultat af krydsning 2 - vil der være halvdelen af individerne med genotyperne AA og Aa ; som et resultat af krydsning 5 - vil der være halvdelen af individerne med genotyperne Aa og aa ; kryds 4 - vil give alle tre mulige klasser af efterkommere ( AA , Aa og aa ) i forholdet 1:2:1.

Baseret på sandsynligheden for krydsninger og proportioner i afkommet af disse krydsninger, er det muligt at beregne hyppigheden af genotypiske klasser i n+1 generationen .

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

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

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

Da, og baseret på forholdene skrevet ovenfor, mellem frekvenserne af alleler og genotypiske klasser, kan disse udtryk reduceres til formen: $P_{n}+H_{n}+Q_{n}=1$ $P_{n+1}+H_{n+1}+Q_{n+1}=1$

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

$H_{n+1}=2pq$

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

Tilsvarende kan det beregnes, at forholdet mellem klasserne P , H , Q i generation n + 2 og efterfølgende ikke vil ændre sig, og vil svare til ligningen givet i begyndelsen af artiklen.

Hvis antallet af gen-alleler under overvejelse er mere end to, bliver formlen, der beskriver ligevægtsfrekvenserne for genotyper, mere kompliceret og kan skrives i generel form som:

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

hvor p, q, ..., z er frekvenserne af allelvarianter af genet i den undersøgte population. Udvider vi kvadratet af summen på venstre side af ligningen, får vi et udtryk bestående af summen af kvadraterne af allelfrekvenser og fordoblede produkter af alle parvise kombinationer af disse frekvenser:

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

Den biologiske betydning af Hardy-Weinberg-loven

Nedarvningsprocessen påvirker ikke i sig selv hyppigheden af alleler i en population, og mulige ændringer i dens genetiske struktur opstår af andre årsager.

Betingelser for driften af Hardy-Weinberg-loven

Loven opererer i ideelle populationer, bestående af et uendeligt antal individer, fuldstændig panmiktiske og ikke underlagt selektionsfaktorer.

Hardy-Weinberg ligevægt i virkelige populationer

Reelle populationer er til en vis grad påvirket af faktorer, der ikke er ligeglade med at opretholde Hardy-Weinberg-ligevægten for nogle genetiske markører. I populationer af mange plante- eller dyrearter er sådanne fænomener som indavl og selvbefrugtning almindelige - i sådanne tilfælde falder andelen eller fuldstændig forsvinden af den heterozygote klasse. I tilfælde af overdominans vil andelen af homozygote klasser tværtimod være mindre end de beregnede.

De praktiske implikationer af Hardy-Weinberg-loven

Inden for medicinsk genetik gør Hardy-Weinberg-loven det muligt at vurdere populationsrisikoen for genetisk betingede sygdomme, da hver population har sin egen allelpulje og følgelig forskellige frekvenser af ugunstige alleler. Ved at kende hyppigheden af fødsel af børn med arvelige sygdomme , er det muligt at beregne strukturen af allelpuljen. På samme tid, ved at kende hyppigheden af ugunstige alleler, er det muligt at forudsige risikoen for at få et sygt barn.

I avl giver det mulighed for at identificere det genetiske potentiale af kildematerialet (naturlige populationer, såvel som sorter og racer af folkevalg), da forskellige sorter og racer er karakteriseret ved deres egne allelpuljer, som kan beregnes ved hjælp af Hardy- Weinberg lov. Hvis en høj frekvens af den ønskede allel findes i kildematerialet, så kan det ønskede resultat forventes at opnås hurtigt under selektion. Hvis frekvensen af den nødvendige allel er lav, er det nødvendigt enten at lede efter et andet kildemateriale eller at introducere den nødvendige allel fra andre populationer (kultivarer og racer).

I økologi gør det det muligt at afsløre indflydelsen af en lang række faktorer på befolkninger. Faktum er, at selv om befolkningen forbliver fænotypisk homogen, kan den ændre sin genetiske struktur betydeligt under påvirkning af ioniserende stråling , elektromagnetiske felter og andre negative faktorer. Ifølge afvigelserne af de faktiske frekvenser af genotyper fra de beregnede værdier er det muligt at fastslå effekten af miljøfaktorer . I dette tilfælde skal princippet om enkelt forskel overholdes nøje. Lad betydningen af indholdet af tungmetaller i jorden på den genetiske struktur af populationer af en bestemt planteart undersøges. Så skal to befolkninger, der lever under ekstremt ens forhold, sammenlignes. Den eneste forskel i levevilkår bør være det forskellige indhold af et bestemt metal i jorden.

Litteratur

Altukhov Yu. P. Genetiske processer i populationer. Moskva . Publishing House of the ICC "Akademkniga" 2003. 431 s.
Vorontsov N.N., Sukhorukova L.N. Udviklingen af den organiske verden. - M . : Nauka, 1996. - S. 81-85. — ISBN 5-02-006043-7 .
Green N., Stout W., Taylor D. Biology. I 3 bind. Bind 2. - M .: Mir, 1996. - S. 283-286. — ISBN 5-03-001602-3 .
Kaidanov L. Z. Genetik af populationer. Moskva. Forlaget Højere Skole 1996. 320 s.
Fedorenko O. M., Savushkin A. I., Olimpienko G. S. Genetisk mangfoldighed af naturlige populationer af Arabidopsis thaliana (L) Heynh. i Karelen // Genetik 2001. T. 37. nr. 2. s. 223-229.

Se også

Udvikling