Przewodnik genetyka ogólna Ochrona 2013.rtf

wiczenia z przedmiotu Genetyka

•



stwo studenci przychodz

na zaj

cia przygotowani teoretycznie oraz

wyposa

eni w przybory do pisania, kalkulator oraz w przypadku

wicze

laboratoryjnych w białe fartuchy,

•



podczas ka

dego

wiczenia mo

e si

odby

sprawdzian z

wiadomo

ci dotycz

cych poprzedniego i bie

żą

cego

wiczenia,

•



zaliczenie

wicze

musi zako

czy

przed letni

sesj

egzaminacyjn

Kierownik przedmiotu:

dr hab. Sławomir Ciesielski

Katedra Biotechnologii w Ochronie

rodowiska ul. Słoneczna 45G

telefon: (+48) 895234119

e-mail: slavcm@uwm.edu.pl

Prowadz

wiczenia:

dr in

. Dariusz Kaczmarczyk

Katedra Biotechnologii w Ochronie

rodowiska ul. Słoneczna 45G

telefon : (+48) 895234144

e-mail:

d.kaczmarczyk@uwm.edu.pl

Szczegółowy program ćwiczeń

Ćwiczenie 1. Wprowadzenie: regulamin ćwiczeń i zasady zaliczania, plan ćwiczeń, literatura

do ćwiczeń z przedmiotu. Podstawy dziedziczenia: I i II prawo Mendla.

Ćwiczenie 2. Efekt plejotropowy genu. Geny letalne i subletalne na przykładzie dziedziczenia

kształtu płetw mieczyka Xiphophorus helleri - rozwiązywanie zadań, teoretyczne przykłady

krzyżówek pomiędzy osobnikami o różnych fenotypach.

Ćwiczenie 3. Chromosomy płci. Dziedziczenie cech sprzężonych z płcią – rozwiązywanie

zadań.

Ćwiczenie 4. Allele wielokrotne na przykładzie systemu grup krwi ABO u człowieka.

Czynnik Rh a konflikt serologiczny.

Ćwiczenie 5. Częstość występowania alleli i genotypów. Prawo Hardy-Weinberga.

Ćwiczenie 6. Efektywna liczebność populacji i współczynnik inbredu – rozwiązywanie zadań

rachunkowych.

Ćwiczenie 7. Genetyka muszki owocowej (Drosophila melanogaster). Wykorzystanie

programu komputerowego DrosophiLab (sala komputerowa).

Ćwiczenie 8. Geny autosomalne i sprzężone z płcią. Drosophila melanogaster jako obiekt

badań genetycznych (laboratorium).

Ćwiczenie 9. Modele doboru naturalnego w populacjach - symulacje komputerowe dotyczące

zmian frekwencji alleli w populacji pod wpływem doboru naturalnego (sala komputerowa).

Ćwiczenie 10. Analiza wyników hodowli muszki owocowej (ćwiczenie 8). Genotyp a

rodowisko: wpływ zagęszczenia populacji na masę ciała Drosophila melanogaster -

zakładanie hodowli muszki owocowej (laboratorium).

Ćwiczenie 11. Zastosowania badań polimorfizmu sekwencji mikrosatelitarnych w genetyce –

przeprowadzenie rozdziału produktu PCR w żelu agarozowym.

Ćwiczenie 12. Dystans genetyczny. Analiza prążków uzyskanych w wyniku trawienia

restrykcyjnego (wykorzystanie wyników z poprzedniego ćwiczenia). (laboratorium).

Ćwiczenie 13. Kolokwium.

Ćwiczenie 14. Wpływ zagęszczenia populacji na masę ciała Drosophila melanogaster-

zamknięcie doświadczenia. Analiza wyników przy pomocy testu t-Studenta i wnioski

(laboratorium).

Ćwiczenie 15. Niepełna dominacja i addycja dwu loci genowych. Prawo Hardy'ego-

Weinberga dla dwuch loci genowych. Zaliczenie ćwiczeń.

Ćwiczenie 1

wiczenie 1. Podstawy dziedziczenia. Prawa Mendla

I prawo Mendla

Prawo czysto

ci gamet: podczas tworzenia gamet u organizmów

diploidalnych allele oddzielaj

i w gametach wyst

puj

pojedynczo

Rodzice P AA x aa

Gamety G A a

Pokolenie 1. F1 Aa x Aa

Gamety G A, a A,a

Pokolenie 2. F2

Szachownica genetyczna (Punneta)

A a

A AA Aa

a Aa aa

I Prawo Mendla, dominacja pełna i kodominacja – zadania

Czarna barwa nasion u fasoli dominuje nad biał

. Po skrzy

owaniu ro

lin o

czarnych nasionach z ro

linami białonasiennymi otrzymano tylko czarne nasiona.

Jak

barw

nasion b

dzie miało potomstwo ro

lin otrzymanych w wyniku

krzy

owania dwóch czarnonasiennych osobników F1?

ółta barwa nasion grochu dominuje nad barw

zielon

. Ro

liny homozygotyczne

ółtej barwie nasion skrzy

owano z ro

linami o nasionach zielonych, nast

pnie

liny z pokolenia F1 powtórnie skrzy

owano z:

a) zielononasienn

form

rodzicielsk

ółtonasienn

form

rodzicielsk

Prosz

poda

genotypy i fenotypy potomstwa uzyskane po krzy

owaniu a i b.

Ćwiczenie 1

Skrzy

owano ro

lin

lwiej paszczy o kwiatach czerwonych z ro

lin

o kwiatach

białych. W pokoleniu F1 wszystkie ro

liny miały kwiaty ró

owe. Jak b

dzie wygl

dało

pokolenie F2 (powstałe ze skrzy

owania dwóch ro

lin ró

cych si

z kwiatami z

pokolenia F1)?

Molinezja (Poecilia sphenops) wykazuje polimorfizm genetyczny pod

wzgl

dem kształtu płetw. W locus L odpowiedzialnym za kształt płetw molinezji

znajduj

2 allele L i l. Niepełna dominacja L nad I sprawia,

e 3 genotypom

odpowiadaj

3 fenotypy przedstawione na rysunku:

fenotyp genotyp

A                   II
B                   LI
C                   LL

Skrzy

owano molinezj

o fenotypie A z osobnikiem o fenotypie C. W

pokoleniu F1 wszystkie ryby miały fenotyp B. Jakie b

proporcje fenotypów w

pokoleniu F2?

Normalne ubarwienie u karpia dominuje nad ubarwieniem bł

kitnym.

Skrzy

owano ryb

normalnie ubarwion

z bł

kitn

. W pokoleniu F1 wszystkie karpie

były normalnie ubarwione. Jakich fenotypów mo

na spodziewa

w pokoleniu

F2? Jak sprawdzi

, czy normalnie ubarwiony karp jest homozygot

czy

heterozygot

Skrzy

owano pstr

ga t

czowego o ubarwieniu złocistym z osobnikiem o

ubarwieniu normalnym. W pokoleniu F1 otrzymano 100% ryb o ubarwieniu

rednim (tzw palomino). Jakie b

proporcje fenotypów w pokoleniu F2?

Ćwiczenie 1

II prawo Mendla

Prawo niezale

nego dziedziczenia cech: cechy warunkowane przez ró

pary genów dziedzicz

niezale

nie i mog

tworzy

dowolne poł

czenia u

osobników potomnych.

P AABB x aabb

G AB ab

F1 AaBb x AaBb

G AB, aB, ab, Ab AB, aB, ab, Ab

AB aB ab Ab

AB AABB AaBB AaBb AABb

aB AaBB aaBB aaBb AaBb

ab AaBb aaBb aabb Aabb

Ab AABb AaBb Aabb AAbb

Zadania

Długa sier

ść

kotów perskich jest uwarunkowana genem recesywnym (p) w

stosunku do allelu krótkiej sier

ci kotów syjamskich (P), za

czarne umaszczenie

persów uwarunkowane jest allelem dominuj

cym (B) w stosunku do genu

kawowego umaszczenia syjamczyków (b). Podaj mo

liwe genotypy syjamczyków i

persów. Skrzy

owano homozygotycznego persa z homozygotycznymsyjamczykiem.

Jak b

dzie wygl

dało pokolenie F1 i F2?

zowa barwa oczu człowieka (B), dominuje nad niebiesk

(b),

prawor

czno

ść

nad lewor

czno

. Br

zowooki, prawor

czny m

ęż

czyzna

lubia niebieskook

, prawor

czn

kobiet

. Ich pierwsze dziecko jest

niebieskookie i lewor

czne.

li urodz

inne dzieci, jakie cechy ( z wymienionych)

ujawni

? Wyja

nij genotypy rodziców i dzieci.

wiczenie 2

wiczenie 2. Efekt pleiotropowy genu. Geny letalne i

subletalne na przykładzie mieczyka (Xiphophorus helleri).

Mieczyk (Xiphophorus helleri) jest ryb

akwariow

pochodz

z tropikalnych

regionów Ameryki Południowej i

rodkowej oraz Meksyku. Ta niewielka,

jajo

yworodna ryba wykazuje ogromny polimorfizm ubarwienia i pokroju ciała. Oprócz

form krótkopłetwych w akwariach spotykane s

równie

formy długopłetwe. Jedna z

tych form charakteryzuje si

wydłu

płetw

grzbietow

(mieczyk

aglopłetwy,

mieczyk Simpsona). Druga forma posiada wszystkie płetwy wydłu

one, przy czym

charakterystyczne jest wydłu

enie skrajnych promieni płetwy ogonowej oraz

pierwszych promieni płetwy grzbietowej (tzw. mieczyk lirogon lub widlak). Kształt

płetw mieczyka jest determinowany przez dwie pary alleli w dwu nie sprz

ęż

onych i

niezale

nych loci genowych. Obie powy

ej opisane mutacje maj

charakter

dominuj

cy i obni

prze

ywalno

ść

, odporno

ść

na choroby, tempo wzrostu i

płodno

ść

mieczyków w stanie heterozygotycznym (efekt subletalny). Zmutowane

dominuj

ce allele w stanie homozygotycznym (w ka

dym z dwu loci niezale

nie)

uniemo

liwiaj

prze

ycie organizmu ju

w fazie embrionalnej (efekt letalny).

Zjawisko, w którym jeden locus genowy decyduje o kilku cechach (np. kształt

płetw i tempo wzrostu, barwa kwiatów-i barwa nasion, biała barwa sier

ci,

czerwone oczy oraz nieostre widzenie) nazywamy pleiotropi

lub efektem

pleiotropowym. Geny o charakterze letalnym i subletalnym zazwyczaj wykazuj

siln

pleiotropi

w organizmie. Je

eli pierwszy locus oznaczymy liter

S (Simpson) a

drugi L (lirogon), to osobnik o fenotypie dzikim (krótkopłetwy) b

dzie podwójn

homozygot

recesywn

o genotypie ssll. Mieczyk Simpsona b

dzie miał genotyp Ssll,

natomiast lirogon ssLl. Wszystkie mieczyki o genotypie SS lub LL b

zamierały w

trakcie rozwoju embrionalnego. Fenotyp podwójnej heterozygoty SsLI (mieczyk

welonowy) przedstawia si

nast

puj

co: wszystkie płetwy silnie wydłu

one, płetwa

grzbietowa w kształcie

agla (jak u formy Simpson), płetwa ogonowa wydłu

ona

równomiernie (tak skrajne jak i

rodkowe promienie płetwy ogonowej wydłu

one).

Zadanie

Badana populacja mieczyka składa si

z 16 osobników krótkopłetwych, 14

aglopłetwych, 4 lirogonów i 15 welonowych. Ryby te s

potomstwem jednej pary:

samica lirogon x samiec

aglopłetwy.

wiczenie 2

wiczenie 2. Chromosomy płci. Dziedziczenie cech sprz

ęż

onych z

płci

Cechami sprz

ęż

onymi z płci

nazywamy cechy zale

ne od genów maj

cych loci

w chromosomie płci X. Chromosom X ró

ni si

od wszystkich pozostałych

(autosomów) tym,

e u jednej z płci nie ma swojego homologa. Innym chromosomem

płci wyst

puj

cym u ssaków jest chromosom Y. Ró

ni si

on od chromosomu X

kształtem, długo

i, co najwa

niejsze, z reguły nie zawiera loci odpowiadaj

cych

tym, które spotykamy w chromosomie X.

Płe

charakteryzuj

ca si

dwoma ró

nymi chromosomami XY lub tylko jednym

X nazywamy płci

heterogametyczn

. Powstaj

bowiem u niej dwojakiego rodzaju

gamety w równych ilo

ciach: 50% z chromosomem X i 50% z Y.

Ple

przeciwna do omówionej jest nazywana homogametyczn

, ma dwa takie

same chromosomy płci (np. XX) i dlatego wszystkie wytwarzane przez ni

gamety

zawieraj

po jednym tym samym chromosomie płci (np. X).

U zwierz

t płci heterogametycznej wszystkie cechy sprz

ęż

one z płci

zale

żą

jednego tylko genu, a nie jak u płci homogametycznej od pary genów. Rozpatrzmy

tak

cech

na przykładzie hemofilii u psów. Hemofilia wywołana jest recesywnym

genem h. Dominuj

cy gen tej pary H daje normaln

krzepliwo

ść

krwi. Tak wi

wszystkie mo

liwe fenotypy i genotypy spotykane u psów mo

emy zapisa

odpowiednimi symbolami w dwojaki sposób.

zdrowe nosiciele chore

samice HH Hh hh

samce H0 h0

U ssaków i wi

kszo

ci owadów samice s

płci

homogametyczn

XX, a samce

heterogametyczn

XY. Natomiast u ptaków i niektórych motyli samice maj

tylko

jeden chromosom X a samce XX. Jak wynika z tych wyja

nie

gamety wytwarzane

przez zwierz

ta płci heterogametycznej s

dwojakiego rodzaju i od tego, która z nich

mie udział w wytworzeniu (podczas procesu zapłodnienia) zygoty zale

y płe

zwierz

cia. U ssaków, samce otrzymuj

chromosom X wył

cznie od swojej matki, u

ptaków jest odwrotnie - samice otrzymuj

chromosom płci X.-tylko od ojca. a wraz z

nim geny koduj

ce cechy sprz

ęż

one z płci

Autosomalne cechy pozostaj

ce pod wpływem płci cz

sto s

nazywane cechami

zwi

zanymi z płci

. Wynika to st

e zwierz

ta heterozygotyczne ze wzgl

du na te

wiczenie 3

wiczenie 3. Geny autosomalne i sprz

ęż

one z płci

– rozwi

zywanie

zada

Cechami sprz

ęż

onymi z płci

nazywamy cechy zale

ne od genów maj

cych

loci w chromosomie płci X. Chromosom X ró

ni si

od wszystkich pozostałych

autosomów) tym,

e u jednej z płci nie ma swojego homologa. Innym chromosomem

płci wyst

puj

cym u ssaków jest chromosom Y. Ró

ni si

on od chromosomu X

kształtem, długo

i, co najwa

niejsze, z reguły nie zawiera loci odpowiadaj

cych

tym, które spotykamy w chromosomie X. Płe

charakteryzuj

ca si

dwoma ró

nymi

chromosomami XY lub tylko jednym Xnazywamy płci

heterogametyczn

. Powstaj

bowiem u niej dwojakiego rodzaju gamety wrównych ilo

ciach: 50% z chromosomem

X i 50% z Y.

Ple

przeciwna do omówionej jest nazywana homogametyczn

, ma dwa takie

same chromosomy płci (np. XX) i dlatego wszystkie wytwarzane przez ni

gamety

zawieraj

po jednym tym samym chromosomie płci (np. X).

U zwierz

t płci heterogametycznej wszystkie cechy sprz

ęż

one z płci

zale

żą

od jednego tylko genu, a nie jak u płci homogametycznej od pary genów. Rozpatrzmy

tak

cech

na przykładzie hemofilii u psów. Hemofilia wywołana jest recesywnym

genem h. Dominuj

cy gen tej pary H daje normaln

krzepliwo

ść

krwi. Tak wi

wszystkie mo

liwe fenotypy i genotypy spotykane u psów mo

emy zapisa

odpowiednimi symbolami w dwojaki sposób.

zdrowe

nosiciele

chore

samice

samce

U ssaków i wi

kszo

ci owadów samice s

płci

homogametyczn

XX, a

samce heterogametyczn

XY. Natomiast u ptaków i niektórych motyli samice maj

tylko jedenchromosom X a samce XX. Jak wynika z tych wyja

nie

gamety

wytwarzane przez zwierz

tapłci heterogametycznej s

dwojakiego rodzaju i od tego,

która z nich we

mie udział w wytworzeniu (podczas procesu zapłodnienia) zygoty

zale

y płe

zwierz

cia. U ssaków, samce otrzymuj

chromosom X wył

cznie od

swojej matki, u ptaków jest odwrotnie – samice otrzymuj

chromosom płci X.-tylko od

ojca. a wraz z nim geny koduj

ce cechy sprz

ęż

one z płci

wiczenie 3

Autosomalne cechy pozostaj

ce pod wpływem płci cz

sto s

nazywane

cechami zwi

zanymi z płci

. Wynika to st

e zwierz

ta heterozygotyczne ze

wzgl

du na te cechy maj

mimo jednakowego genotypu ró

ne fenotypy zale

nie od

płci. Na przykład, je

eli gen bezro

ci okre

limy symbolem B. a rogato

ci b - to u

pewnych ras owiec zwierz

ta BB b

bezro

ne niezale

nie od płci, zwierz

ta bb -

rogate, natomiast heterozygoty Bb samce b

rogate, a Bb samice - bezro

ne. Tak

c, ten sam genotyp mo

e dawa

ró

ne efekty fenotypowe zale

nie od płci

osobnika.

wiczenie 4

wiczenie 4. Allele wielokrotne na przykładzie sytemu grup krwi

ABO u człowieka. Czynnik RH a konflikt serologiczny.
Rozwi

zywanie zada

rachunkowych: obliczanie frekwencji alleli w

populacji na podstawie cz

sto

ci poszczególnych grup krwi.

A. Allele wielokrotne na przykładzie sytemu grup krwi ABO u człowieka.

Czynnik RH a konflikt serologiczny. Mechanizm dziedziczenia grup krwi u

człowieka

Dziedziczenie grup krwi w systemie ABO u człowieka zale

y od

wyst

powania kombinacji dwu z trzech alleli w jednym locus genowym. Dwa allele I

oraz I

dominuj

ce wobec trzeciego allelu i. Pomi

dzy dominuj

cymi allelami

IA i IB wyst

puje zjawisko kodominacji (współdominacji). Polega to na

jednoczesnej ekspresji obu tych alleli w heterozygocie. Produktem ekspresji

allelu I

jest antygen A obecny w błonie komórkowej erytrocytu. Produktem

ekspresji allelu I

jest antygen B. Allel recesywny i jest odpowiedzialny

za brak antygenu w błonie komórkowej erytrocytu.

Osoby z grupa krwi A posiadaj

antygen A w błonie komórkowej

erytrocytu, oraz przeciwciała (izoaglutyniny) anty-B, skierowane przeciw antygenowi

B. Osoby z grupa krwi B posiadaj

antygen B oraz izoaglutyniny anty-A. Osoby z

grupa AB posiadaj

oba antygeny w błonie erytrocytu i

adnych izoaglutynin w

osoczu. Osoby z grupa krwi 0 posiadaj

izoaglutyniny anty-A i anty-B w

osoczu, nie posiadaj

natomiast

adnych antygenów w błonie erytrocytu. Osoby z

grupa krwi A mog

mie

genotypy: I

oraz I

i osoby z grupa B: I

oraz I

i osoby z

grupa AB - tylko I

a osoby z grupa 0 tylko ii. W ten sposób sze

ść

ró

nych

genotypów ( 3 homo- i 3 heterozygotyczne) daje w efekcie 4 fenotypy. Dzieje si

tak

na skutek pełnej dominacji alleli IA oraz IB nad allelem i w odpowiednich

genotypach heterozygotycznych. W genotypie heterozygotycznym IAIB wyst

puje

zjawisko kodominacji (jednoczesne wyst

powanie obu antygenów w błonie

erytrocytu.

Wyst

powanie czynnika Rh zale

y od układu zale

y pary alleli jednym locus

genowym. W tym locus wyst

puj

dwa allele: D oraz d. Wyst

puje pełna dominacja

D nad d. Genotypy DD i Dd b

wiec miały wspólny fenotyp (Rh+), natomiast

homozygota recesywna dd b

dzie miała fenotyp Rh-(brak czynnika Rh).

Wyst

powanie konfliktu serologicznego wi

ąż

e si

z odpowiedzi

immunologiczn

wiczenie 4

organizmu matki o fenotypie Rh- przeciwko krwinkom czerwonym dziecka o

fenotypie Rh+. W takiej sytuacji nast

puje indukcja syntezy specyficznych

przeciwciał skierowanych przeciwko czynnikowi Rh w erytrocytach dziecka, gdy

czynnik ten jest rozpoznawany w organizmie matki jako obcy antygen). W

trakcie ci

ąż

y wzrost koncentracji przeciwciał przeciwko czynnikowi RH we krwi matki

przebiega stopniowo, niemniej pierwsze dziecko rodzi si

zwykle bez wi

kszych

komplikacji. Poziom przeciwciał przeciw czynnikowi Rh we krwi matki o genotypie

dd po przebytej ci

ąż

y jest ju

podwy

szony (organizm nabył „odporno

ść

" na oby

antygen - czynnik Rh, podobnie jak to ma miejsce w przypadku wytwarzania si

odporno

ść

naturalnej po przebytej chorobie). Przy kolejnej ci

ąż

y dojdzie do

szybkiego dalszego wzrostu koncentracji przeciwciał i w rezultacie nast

odpowiedz immunologiczna organizmu matki, polegaj

ca na niszczeniu krwinek

dziecka posiadaj

cego czynnik Rh w błonie erytrocytu (genotyp Dd).

Osoby z grup

krwi Rh- stanowi

15% całej populacji, natomiast osoby z

grup

krwi Rh+ stanowi

85% populacji.

wiczenie 5

wiczenie 5. Model Hardy’ego-Weinberga (H-W). Svmulowanie

losowego kojarzenia gamet w populacji panmiktvcznei.

Stosowanie testu

2 (chi2) do okre

lenia czy obserwacje

potwierdzaj

prawo H-W.

Proces analizy zmienno

ci genetycznej składa si

- ze zbadania jednego lub wi

cej typów markerów genetycznych,

- ilo

ciowego wyra

enia frekwencji fenotypów,

- wywnioskowania na tej podstawie frekwencji genotypów koduj

cych zbadane

fenotypy. Nast

pnie potrzebny jest okre

lony model, który powi

ąż

e ze sob

frekwencje genotypów z frekwencjami alleli i umo

liwi wyciagni

cie wniosków na

temat procesów, oddziałuj

cych na badan

populacj

. U

yteczno

ść

modelu polega

na tym, i

pozwala on zidentyfikowa

kluczowe obserwacje (lub eksperymenty)

które nale

y poczyni

, aby lepiej zrozumie

stan obecny populacji oraz zaradzi

ewentualnym kłopotom.

Najpowszechniej stosowanym modelem, wi

ążą

cym frekwencje genotypów z

frekwencjami alleli, jest model opracowany niezale

nie przez G.H. Hardy'ego

(1908) oraz W. Weinberga (1908).

Model Hardy'ego-Weinberga opiera si

na kilku wa

nych zało

eniach:

- liczebno

ść

populacji jest wielka i stała w kolejnych pokoleniach,

- kojarzenie si

osobników jest losowe (populacja jest panmiktyczna, albo

bardzo dobrze wymieszana),

- organizmy s

diploidalne,

- pokolenia nie zaz

biaj

- rozród odbywa si

drog

płciow

- wpływy mutacji, migracji i selekcji s

zaniedbywalne.

W przypadku autosomalnych (tych, które nie s

ulokowane na chromosomach płci)

loci genowych o dwóch allelach, model Hardy'ego-Weinberga przyjmuje posta

(p + q)

= p

+ 2pq + q

= 1

wiczenie 5

gdzie p to frekwencja cz

stszego allelu A podczas gdy q jest frekwencj

rzadziej wyst

puj

cego allelu a, natomiast p +q = 1. Proporcje genotypów

odpowiadały rozwini

ciu dwumianu (p + q)

AA Aa aa

2pq q

Model Hardy'ego-Weinberga zakłada,

e je

li zostan

spełnione ww. zało

enia, to

frekwencje alleli i genotypów w populacji nie b

zmieniały z pokolenia na

pokolenie. Zgodnie z tym zało

eniem, model mo

e by

stosowany do przewidywania

frekwencji genotypów na podstawie obecnej frekwencji alleli. Zastosowania modelu

Hardy'ego-Weinberga dostarczaj

podstawy do oceny sił ewolucyjnych, wpływaj

cych

na wachlarz genotypów w populacji. Je

li stwierdzamy

e obserwowane frekwencje

genotypów s

inne ni

frekwencje przewidywane przez model, mo

na stawia

hipotezy co do przyczyn tych odchyle

. Id

c dalej, mo

na zaplanowa

nowe

obserwacje lub eksperymenty, których celem b

dzie wyja

nienie procesów, które

spowodowały ró

nice mi

dzy obserwowanymi i przewidywanymi frekwencjami alleli w

populacji. Rozumowanie takie opiera si

na przypuszczeniu, i

w rezultacie

rozmaitych mechanizmów ekologicznych jedno lub wi

cej zało

modelu nie jest

spełnione w przypadku obserwowanej populacji.

Jednym z zało

modelu Hardy'ego-Weinberga jest losowe kojarzenie si

osobników w procesie rozrodu. To zało

enie cz

sto nie jest spełniane wskutek

najrozmaitszych zachowa

rozrodczych. Wybiórcze krzy

owanie si

osobników to

wybór partnera rozrodczego na podstawie jego fenotypu. Dodatnie krzy

owanie

wybiórcze wyst

puje wtedy. gdy osobniki krzy

z podobnymi do siebie cz

ęś

ciej

gdyby było to wył

cznie dziełem przypadku. Inbreeding to krzy

owanie si

ze sob

osobników spokrewnionych, co stanowi szczególny przypadek pozytywnego

krzy

owania si

wybiórczego. Negatywne wybiórcze kojarzenie si

wyst

puje

wówczas, gdy cz

ęś

ciej ni

wynikałoby to z przypadku osobniki krzy

partnerami niepodobnymi do siebie fenotypowo jak w przypadku "korzy

ci rzadkich

samców" [rare-male advantage] Drosophila). Genetyczny podział populacji gatunku

jest równie

odmian

krzy

owania wybiórczego, w którym na pul

genow

gatunku

składaj

pule genowe grupy subpopulacji (stad), których osobniki krzy

panmiktycznie w ramach subpopulacji (stad).

W niektórych przypadkach wpływ doboru naturalnego na frekwencje genotypów

wiczenie 5

nie jest zaniedbywalny. Dobrze znanym przykładem u człowieka jest korzystne

dostosowanie heterozygot w locus B-hemoglobiny, kiedy to genotyp +s (odporny na

malari

, nie anemiczny) jest lepiej dostosowany ni

++ (podatny na malari

) i

genotyp ss (cierpi na anemi

zwi

zan

z sierpowato

erytrocytów).

Złamanie zało

prawa Hardy'ego-Weinberga mo

e wynikn

ąć

z rozmaitych

innych mechanizmów ekologicznych. W rzeczywisto

ci, model Hardy'ego-Weinberga

jest do

ść

odporny na niewielkie odst

pstwa od jego zało

, co czyni go u

ytecznym

w zastosowaniach praktycznych. Trzeba jednak zaznaczy

, i

li obserwowane

frekwencje genotypowe spełniaj

oczekiwania Hardy'ego-Weinberga, to nie musi to

koniecznie oznacza

e wszystkie zało

enia modelu s

spełnione.

Symulowanie losowego kojarzenia gamet w populacji panmiktvcznej.

Stosowanie testu

2 (chi2) do okre

lenia czy obserwacje potwierdzaj

spodziewania H-W

Populacj

okre

lamy jako pamniktyczn

, je

eli kojarzenia nale

żą

cych do niej

osobników zachodz

całkowicie losowo. Rozkład genotypów w populacji zale

y od

wielu czynników. W najprostszym przypadku mo

e on by

losowy i bezpo

rednio

wynika

z frekwencji wyst

puj

cych w tej populacji alleli.

Załó

my,

e populacja spełnia nast

puj

ce warunki:

1. organizmy s

diploidalne,

2. rozmna

płciowo,

3. pokolenia nie zachodz

na siebie,

4. osobniki kojarz

losowo (populacja jest panmiktyczna),

5. populacja jest bardzo du

6. nie ma migracji,

7. nie ma mutacji,

8. dobór naturalny nie wpływa na badany locus.

Populacja b

dzie spełniała te warunki tak

e wtedy, gdy czynniki wymienione w

pkt. 6, 7 i 8 b

równowa

. W takich warunkach proporcje genotypów, dla locus

o dwu allelach A i a, których frekwencje wynosz

odpowiednio p i q, (przy czym p + q =

1), b

odpowiadały rozwini

ciu dwumianu (p + q)2.

wiczenie 5

Powy

sze stwierdzenie jest zwane prawem Hardy'ego i Weinberga. Prawo to

mówi,

e je

li zostan

spełnione zało

enia 1-8, to frekwencje alleli i genotypów w

populacji nie b

zmieniały z pokolenia na pokolenie; dla dwu alleli frekwencje

genotypów b

odpowiadały rozwini

ciu dwumianu (p + q)2.

dy ze studentów losuje dwie. "gamety" z locus A i dwie z locus B, nast

pnie

dy odczytuje swój "genotyp".

Jakie s

liczebno

ci poszczególnych genotypów w locus A a jakie w locus B?

Jakie s

oczekiwane liczebno

ci tych genotypów z równania Hardy'ego i

Weinberga?

Czy frekwencje obserwowane odpowiadaj

oczekiwanym - sprawdzenie

za pomoc

testu chi-kwadrat.

Test

2 stosuje si

do okre

lania, czy obserwowane liczby osobników o danych

genotypach s

takie same, jakich spodziewaliby

my si

na podstawie H-W (to

znaczy, czy spełniaj

oczekiwania H-W, otrzymane warto

ci z obu (obserwowane i

oczekiwane) kolumn podstawiamy do wzoru i obliczamy według modelu

∑

−

Exp

Obs

)

(

gdzie: Obs to liczba obserwowanych osobników o okre

lonym fenotypie

Exp to liczba oczekiwanych osobników o okre

lonym fenotypie

suma (

) b

dzie zawierała 3 składniki - odpowiednio dla trzech genotypów w

dym z badanych loci genowych (oddzielnie AA, Aa i aa oraz BB, Bb i bb).

Liczba stopni swobody, zwi

zana z t

wielko

, równa si

liczbie klas

danych (w tym przykładzie trzy klasy, czyli liczby AA, Aa oraz aa) minus jeden, minus

liczba parametrów oszacowanych na podstawie danych (w tym przykładzie jeden

parametr, p, oszacowano na podstawie danych), czyli 3 - 1 - 1 = 1. Zauwa

my,

stopie

swobody nie jest pomniejszany z powodu oszacowania na podstawie danych

wielko

ci parametru q, gdy

kiedy ju

oszacowali

my p. wówczas q mo

na otrzyma

z zale

ci q = 1 - p. Przy jednym stopniu swobody otrzymana wy

ej warto

ść

jest

wysoce istotna (P < 0,01).

Warto

ść

krytyczna statystyki

na poziomie istotno

ci a = 0,05 wynosi w tym

przypadku 3,84

wiczenie 5

Obliczanie frekwencji alleli w locus przy pełnej dominacji. Rozpatrujemy dwie

cechy:

1. barwa oczu: br

zowe. piwne lub zielone - genotyp M lub Aa niebieskie lub szare

- genotyp aa

2. ucho: wolny koniec - genotyp BB lub Sb, przyro

ty koniec - genotyp bb.

dy ze studentów okre

la genotyp s

siada (na podstawie jego fenotypu)

jako Ax lub aa oraz Bx lub bb.(gdzie x oznacza dowolny allel z danego locus).

Zauwa

my.

e tylko homozygoty recesywne s

wyró

nialne (dotyczy to obu

badanych loci genowych). Obliczamy udział homozygot recesywnych (dla ka

dej

cechy oddzielnie) w całej grupie studenckiej. Dodajemy równie

w miar

liwo

ci wyniki z grup poprzednich, aby zwi

kszy

liczebno

ść

próby i

zminimalizowa

bł

d statystyczny. Przykładowo, je

eli liczba homozygot w locus

A wynosiła 5 na 20 osób, to frekwencja homozygot recesywnych w próbie wynosi

5/20 czyli 0.25. Z równania Hardy'ego i Weinberga wiemy.

e frekwencja

homozygot recesywnych w populacji wynosi q

, a zatem frekwencja allelu

recesywnego q =

√

= 0,5. Frekwencja allelu dominuj

cego wynosi za

p = 1-q = 0,5

Mamy ju

frekwencje alleli A i a (p i q) oraz B i b (p

i q

). Mo

emy teraz

obliczy

, jaki procent w populacji stanowi

heterozygoty - nosiciele cech

recesywnych. Obliczamy to ze wzoru:

liczba heterozygot Aa = 2pq

liczba heterozygot Bb = 2p1q1.

dy ze studentów, szczególnie potencjalnych heterozygot w badanych loci

przypomni sobie jak wygl

daj

wspomniane cechy u jego rodziców i rodze

stwa, a

nast

pnie wyci

gnie wnioski co do swojego genotypu w loci A i B.

wiczenie 6

wiczenie 6. Efektywna wielko

ść

populacji i współczynnik inbredu –

rozwi

zywanie zada

Efektywna wielko

ść

populacji:

gdzie: N

- liczba samców, N

- liczba samic

Współczynnik inbredu:

)

(

−

gdzie: F - współczynnik inbredu, t - liczba pokole

, N

- efektywna wielko

ść

populacji

AA p

Aa 2p

-2p

aa q

Im wy

sza warto

ść

współczynnika inbredu tym szybciej wzrasta nadwy

homozygot w populacji. Inbred nie ma wpływu na frekwencje alleli A i a, natomiast

ma znaczny wpływ na frekwencje poszczególnych genotypów AA, Aa, i aa.

Zadania

1) Oblicz efektywn

wielko

ść

populacji, w której jest:

a) 150 samic i 50 samców,

b) 180 samic i 20 samców,

c) 280 samic i 20 samców,

d) 380 samic i 20 samców,

e) 170 samic i 30 samców.

2) Oblicz efektywn

wielko

ść

populacji zło

onej z 10 kur i 1 koguta.

3) Efektywna wielko

ść

pewnej populacji wynosi 20. Frekwencje alleli A i a wynosz

odpowiednio 0,6 i 0,4.

wiczenie 7

wiczenie 7. Genetyka muszki owocowej (Drosophila

melanogaster). Wykorzystanie programu komputerowego

drosophiLab.

DrosophiLab (autor programu: Hannes Jensen)

I Konstrukcja prostego eksperymentu

Przewodnik ten pozwala na przeprowadzenie prostego eksperymentu, w którym

analizowane b

dzie dziedziczenie pojedynczego genu (vg – vestigial vings)

odpowiedzialnego za mutacj

polegaj

na redukcji skrzydeł u D. melanogaster. Do

eksperymentu wybieramy rodziców, którzy s

heterozygotami pod wzgl

dem tego

genu. Jako,

e rodzice nie wykazuj

adnej obecno

ci tej mutacji mo

emy si

spodziewa

, i

25% pokolenia potomnego (F1) b

dzie posiadało zredukowane

skrzydła (co ilustruje poni

szy diagram)

Krok 1.

Uruchom program DrosophiLab i wybierz File> New Experiment. Wpisz nazw

eksperymentu „mutacja vg” a nazw

generacji zostaw bez zmian „P1”. Kliknij na ikon

Male (samiec) i w oknie dialogowym wybierz vgmale.fly. Zrób te same czynno

wybieraj

c samic

(Female – vgfemale.fly).

Kliknij prawym przyciskiem myszy na białe pole opisane jako Counting jar (naczynie

do zliczania muszek) i wybierz Add jar (dodaj naczynie) wpisuj

c jednocze

nie nazw

naczynia „forma dzika”. Dodaj jeszcze jedno naczynie i nazwij je jako „forma vg”.

Kliknij OK

eby przej

ść

do drugiego kroku.

wiczenie 7

Krok 2.

Kolejny etap to rozpocz

cie eksperymentu z wybranymi rodzicami. Osobniki te

ukazane s

w formie małych ikon oznaczonych jako P1. Aby obejrze

wybrane

muszki nale

y przeci

ąć

je przy pomocy myszki na pole oznaczone Microscope.

Ogl

dane osobniki mo

na powi

kszy

poprzez przeci

gni

cie w dół suwaka

znajduj

cego si

po prawej stronie pola obserwacyjnego. Ponadto, ogl

dane muszki

na obróci

w dowolnym kierunku przytrzymuj

c klawisz ctrl na klawiaturze. Aby

usun

ąć

muszk

spod mikroskopu nale

y klikn

ąć

Empty microscope. Nale

y zwróci

uwag

, i

obydwie muszki posiadaj

normalne skrzydła. Aby zatwierdzi

muszk

jako rodzica klikn

ąć

na set as parent. Wybór muszki na rodzica jest potwierdzany

przez ró

owe zabarwienie ikony muszki.

Z górnego paska dialogowego wybierz Experiment>New generation. Wprowad

liczb

potomstwa Number of offspring (tym razem niech to b

dzie 20) i upewnij si

e poni

ej zaznaczona jest opcja Icons (ikony). Inne mo

liwo

ci pokazania wyników

wiczenie 7

to Tabela (Table) lub wykres (Chart). Przejd

do kolejnego kroku poprzez klikni

cie

OK.

Krok 3.

Potomstwo wybranych rodziców (w formie małych ikon) powinno znajdowa

oknie oznaczonym jako F1.

potomn

muszk

przeci

gnij przy pomocy myszki pod mikroskop i sprawd

czy posiada ona normalne skrzydła czy te

zredukowane. Muszki z normalnymi

skrzydłami bezpo

rednio spod mikroskopu przeci

gnij do naczynia „forma dzika”

natomiast muszki ze zredukowanymi skrzydłami przenie

do naczynia „forma vg”.

Ile jest much z efektem mutacji vg a ile powinno by

II Eksperyment. Dziedziczenie cech recesywnych.

Krok 1.

Utwórz muszki o podanym poni

ej genotypie przy pomocy Edytora Chromosomów:

Tools>Chromosome Editor.

Samiec (zaznacz opcj

Male!): (w+) (vg+/vg+), zapisz (File>Save) w katalogu Flies

(C:/Program Files\Drosohilab/Flies) jako dzikisamiec.fly .

Samica (zaznacz opcj

Female!): (w/w) (vg/vg), zapisz jako bialookasamica.fly.

Krok 2.

wiczenie 7

Utwórz nowy eksperyment (File>New Experiment) i wybierz samca

(dzikisamiec.fly) i samic

(bialookasamica.fly). Potwierd

poprzez klikni

cie

OK.

Krok 3.

Sprawd

pod mikroskopem czy wybrałe

odpowiednie osobniki, je

li tak to zatwierd

je jako rodziców. Kontynuuj prac

Experiment>New generation, wpisz liczb

osobników potomnych (100), zaznacz format wyniku jako ikony (opcja Icone) i kliknij

OK.

Krok 4.

Przeanalizuj wyniki, dodaj trzy naczynia do liczenia muszek (Experiment>Add

counting jar), i nazwij je kolejno: białe oczy, czerwone oczy, bez skrzydeł. Ile

osobników ma czerwone oczy (forma dzika), ile osobników ma białe oczy a ile

powstało osobników ze zredukowanymi skrzydłami?

Wyja

nij otrzymane wyniki. Jakie genotypy i jakie fenotypy powinny posiada

osobniki potomne?

Krok 5.

Powtórz krok 2 i 3, Z potomstwa otrzymanego w krok 4, wybierz po jednym

osobniku z czerwonymi oczami (forma dzika) oraz białymi oczami, wska

je jako

osobniki rodzicielskie. Utwórz pokolenie F2 (Experiment>New Generation).

Wpisz liczb

osobników potomnych (100), wyniki utwórz w formie tabeli (opcja

Table).

Jakich genotypów i jakich fenotypów mo

emy si

spodziewa

? Jaki jest

empiryczny stosunek otrzymanych fenotypów?

Wykaz skrótów oznacz

fenotypów u

ywanych przez program DrosophiLab

w (white eyes) – białe oczy

rb (ruby eyes) – rubinowe oczy

t (tan body) –

ółtobr

zowe ciało

B (bar eyes) – ograniczona wielko

ść

oczu

al (aristaless antena) – urz

sione czułki

Cy (curly wings) – podwini

te skrzydła

wiczenie 8

wiczenie 8. Geny autosomalne i sprz

ęż

one z płci

. Drosophila

melanogaster jako obiekt bada

genetycznych

Przygotowanie hodowli

Do próbówki wsypa

1 g IDM (Instant Drosophila Medium) (3,5-3,7ml obj

ci).

Doda

5 ml wody destylowanej. UWAGA!

cianki próbówki musz

pozosta

suche.

Wszystkie naczynia musz

całkowicie suche. Oznakuj probówki swoimi

inicjałami, dat

i zaznacz, jakie muchy tam hodujesz (gdzie Mel oznacza Drosophila

melanogaster - czyli muszka owocowa):

• Mel + (dzikie),

• Mel Vg (bezskrzydłe),

• Mel W (białookie),

• Mel W/Vg (białookie, bezskrzydle).

eli wykonujesz krzy

ówki zaznacz w opisie płe

poszczególnych u

ytych

osobników.

Usypianie much przy u

yciu anestetyku Fly Nap.

Preparat Fly Nap to nowoczesny anestetyk stosowany do usypiania much. W

przeciwie

stwie wcze

niej stosowanych

rodków jak: CO2 , chloroform, jest on

nieszkodliwy dla owadów. Jego u

ycie nie wpływa na prze

ywalno

ść

larw, poczwarek

i osobników dorosłych. Muchy u

pione preparatem Fly Nap pozostaj

w stanie

narkozy przez okres 1-1,5 godziny. Jego prawidłowe zastosowanie uzale

nione jest

jednak od przestrzegania poni

szej instrukcji. Przy usypianiu much anestetykiem Fly

Nap mo

na tak

e skorzysta

z rysunku zamieszczonego na s

siedniej stronie.

1. Prosz

przygotowa

a. butelk

z preparatem Fly Nap i dozownik do preparatu Fly Nap,

b. czarne pudełko na dozownik Fly Nap,

c. płytk

szklan

(szalka Petriego),

d. próbówki z rozrobion

ywk

wraz z korkiem,

e. p

dzelek.

2. Odkr

butelk

z preparatem Fly Nap i umocz ko

cówk

dozownika Fly Nap

w preparacie. Po umoczeniu ko

cówki dozownika DOKŁADNIE ZAKR

wiczenie 8

butelk

3. Strz

ąć

delikatnie muchy na dno próbówki.

4. Odsun

ąć

ęś

ciowo korek próbówki i umie

ść

dozownik poni

ej korka (czynno

ść

trzeba wykona

szybko aby muchy nie uciekły z próbówki).

5. Uło

próbówk

z dozownikiem na stole w pozycji horyzontalnej.

6. Pozostawi

dozownik Fly Nap pod korkiem próbówki na czas 8-iu minut.

7. Gdy muchy przestan

rusza

usun

ąć

jednocze

nie korek i dozownik Fly Nap.

Nast

pnie dozownik umie

w czarnym pudełku.

8. Wysypa

muchy na szalk

Petriego.

9. Z po

ród much znajduj

cych si

w szalce wybra

interesuj

ce nas osobniki.

Selekcj

much dokonujemy przy u

yciu p

dzelka.

10. Przy u

yciu p

dzelka przenie

ść

wyselekcjonowane osobniki do nowej próbówki.

11. Zatka

próbówk

i pozostawi

w pozycji horyzontalnej.

wiczenie 8

Odró

nianie płci u Drosophila melcmogaster

Samice s

nieco wi

ksze od samców.

2. Samice maja, pr

ąż

kowany odwłok, szeroki i zaostrzony na ko

cu do składania jaj

(Rys. 1).

3. Koniec odwłoka samca jest okr

gły i prawie czarny w porównaniu do pr

ąż

ków

samicy (Rys.2). U młodych muszek me wida

tak wyra

nej ró

nicy.

4. U samców na pierwszej parze odnó

y znajduj

. si

tzw. sex combs - szereg

stych czarnych szczecinek (Rys.3).

Bierzemy pod uwag

dwie cechy muszki owocowej wykazuj

ce zmienno

ść

wiczenie 8

•



barwa oczu - biała (w) lub czerwona (+)

•



skrzydła - normalne (+) lub zredukowane (vg).

Nale

y okre

, które z tych cech sa dominuj

ce, a które recesywne oraz ktore

autosomalne, a które sprz

ęż

one z płci

. W tym celu ka

da podgrupa wykona 2

ró

ne krzy

ówki miedzy osobnikami z ró

nych linii hodowlanych muszki. Przy

analizowaniu wyników nale

y uwzgl

dni

fakt, i

niektóre samice mogły zosta

zapłodnione ju

w hodowli macierzystej, (je

eli przebywały w niej dłu

ej ni

godzin od momentu opuszczenia poczwarki). Cz

ęść

potomstwa takiej samicy ( z

jaj zło

onych najwcze

niej) nie b

dzie rezultatem zało

onej przez nas krzy

ówki.

Tej cz

ęś

ci potomstwa nie uwzgl

dniamy w naszej analizie.

W ka

dej podgrupie (połowa grupy) zakładane s

dwie uzupełniaj

ce si

krzy

ówki: bialooka bezskrzydła samica (Mel w/vg) z samcem o fenotypie

dzikim (Mel +) (czerwone oczy i normalne skrzydła) oraz krzy

ówka odwrotna.

Trzecia hodowla b

dzie zało

ona wył

cznie z muszek dzikich w liczbie: 3

samce i 3 samice.

wiczenie 9

wiczenie 9. Modele doboru naturalnego w populacjach -

symulacje komputerowe dotycz

ce zmian frekwencji alleli w

populacji pod wpływem doboru naturalnego.

Współczynnik reprodukcji (R):

R = FxP, gdzie F oznacza liczb

potomków przypadaj

cych na jednego osobnika

rodzicielskiego a P to prawdopodobie

stwo prze

ycia potomka do wieku

reprodukcyjnego.

Warto

ść

przystosowawcza genotypu:

jest to stosunek współczynnika reprodukcji danego genotypu do współczynnika

reprodukcji najkorzystniejszego genoypu: W = R/Rmax.

Dobór przeciw homozygotom recesywnym:

(np. melanizm przemysłowy Biston betularia na obszarach

zanieczyszczonych). WAA = WAa = 1, Waa = 1-s

∆

q = -pq2s/1-sq2

p,q – frekwencje alleli A i a

∆

q – zmiana frekwencji allelu a

Dobór przeciw homozygotom dominuj

cym i heterozygotom:

(np. forma nie-melanistyczna motyla Biston betularia na obszarach nie

zanieczyszczonych) WAA = WAa = 1-s, Waa = 1

∆

q = -pq2s/1-ps(1+q)

Dobór przeciw obu homozygotom:

(np. anemia sierpowata u człowieka na obszarach

malarycznych) WAa = 1, WAA = 1 – sAA, Waa = 1 - saa

Dobór przeciw heterozygotom:

WAa = 1, WAA = 1 + sAA, Waa = 1 + saa

∆

q = pq(qsaa-psAA)/1+p2sAA+q2saa

∆

q=0 – punkt równowagi

nietrwałej, przy niewielkim odchyleniu wyst

puje tendencja do jego pogł

bienia

(dodatnie sprz

ęż

enie zwrotne).

Dwa punkty równowagi trwałej: q=1, p=0 oraz q=0, p=1.

POPULUS

Celem

wicze

jest analiza wpływu naturalnej selekcji, dryfu genetycznego,

wiczenie 9

migracji, mutacji oraz ich kombinacji na cz

sto

ść

wyst

powania alleli w populacji.

wiczeniu analizowana b

dzie populacja myszy. Kolor sier

ci myszy

kontrolowany jest przez jeden gen posiadaj

cy dwa allele. W przypadku tej cechy

wyst

puje nie pełna dominacja: homozygoty dominuj

ce (AA) posiadaj

sier

ść

koloru czarnego, heterozygoty (Aa) posiadaj

sier

ść

koloru szarego a homozygoty

recesywne (aa) maj

sier

ść

koloru białego. Zakłada si

e myszy

na wyspie

bez drapie

nika. Frekwencja obu alleli jest identyczna, chyba

e podane jest

inaczej.

Symulacja I

Na bardzo du

żą

, odizolowana populacj

myszy, swobodnie si

krzy

cych nie

działaj

adne czynniki mutagenne. Je

li na wysp

przedostanie si

drapie

nik (np.

mysz) bardziej zagro

one s

białe myszy. Celem symulacji jest okre

lenie kierunku

ewolucji wobec działania powy

szego czynnika selekcyjnego.

1. Uruchom program Populus i przejd

do Model > Natural selections. Wybierz

Selection on Diallelic Autosomal Locus.

2. Zaznacz opcj

genotypic frequencies vs. t.

3. Wybierz Fitness (przystosowanie) i okre

l je dla ka

dego genotypu:

AA przystosowanie 1.0

Aa przystosowanie 1.0

aa przystosowanie 0.7

4. Wybierz jedn

pocz

tkow

frekwencj

(One Initial Frequency) i wpisz 0.5. Ustaw

liczb

generacji (Generations) na 130.

5. Naci

nij View.

6. Odpowiedz na nast

puj

ce pytania:

a) Okre

l linie dotycz

ce poszczególnych genotypów. Jak nale

y je

interpretowa

b) Je

li przystosowanie genotypów AA i Aa jest takie same dlaczego

frekwencja genotypu AA wzrasta a genotypu Aa obni

a si

c) Je

li genotyp aa jest "zły" dlaczego nie zanikł zupełnie? Wró

do Plot

Options i zaznacz "p vs. t". Pozwoli to zbada

jak zmienia si

frekwencja

allelu A (p) w czasie. Co mo

na zaobserwowa

wiczenie 9

d) Zmie

pocz

tkow

frekwencj

allelu A na 0.1 i zaznacz ponownie genotypic

frequencies vs. t (pozostaw reszt

bez zmian). Przypuszczamy, i

ilo

ść

białych myszy

(genotyp aa) przewy

szała ilo

ść

ciemnych myszy na wyspie przed przybyciem

drapie

nika. Dlaczego linia genotypu aa obni

yła si

tak szybko. Dlaczego

frekwencja genotypu Aa pocz

tkowo wzrastała a potem si

obni

yła?

e) Jakie wnioski dotycz

ce działania selekcji mo

na wyci

ąć

podstawie przeprowadzonych symulacji.

Symulacja II

Symulacji poddana b

dzie ta sama, du

a, odizolowana, swobodnie krzy

populacja myszy, w której nie wyst

puj

adne mutacje wpływaj

ce na kolor ich

sier

ci. Najbardziej nara

one na działanie drapie

nika s

osobniki białe, potem

czarne a na ko

cu szare.

Wybierz opcj

Selection on a Diallelic Autosomal Locus ustawiaj

c reszt

opcji jak

w poprzedniej symulacji (initial frequency 0.5) Przystosowanie (Fitness) ustaw w

nast

puj

cy sposób:

AA - 0.9

Aa - 1.0

aa - 0.7

Jakie s

główne ró

nice mi

dzy wynikami tej a poprzedniej symulacji ?

Symulacja III

W niniejszej symulacji ta sama odizolowana populacja myszy, swobodnie

krzy

ca si

ma niewielk

liczebno

ść

. Brakuje mutacji wpływaj

cych na kolor

sier

ci nie ma te

ró

nic w prze

ywalno

ci ró

nych form barwnych.

1. Wybierz model Mendelian Genetics i Genetic Drift . Wybierz zakładk

Monte

Carlo i ustaw opcj

w nast

puj

cy sposób:

a) Runtime = 3N

generations b) Loci = 6

wiczenie 9

c) Initial frequency = 0.5

d) Population size = 500

2. Naci

nij View. Linia ka

dego koloru oznacza przypadkowo wybrany allel genomu

myszy. Allele te s

niezale

ne od siebie i nie wpływaj

one na prze

ywalno

ść

3. Przeprowad

18 prób (Iterate): sze

ść

dla populacji 500 osobników, sze

ść

dla

populacji 50 osobników i sze

ść

dla populacji licz

cej 5 osobników.

4. Dla ka

dej próby zanotuj nast

puj

ce informacje:

a) Wielko

ść

populacji (Population size - N)

b) Liczb

generacji do momentu osi

gni

cia frekwencji równej 1 lub zero przez

pierwszy z alleli (Fixation)

c) Kolor allelu który jako pierwszy osi

ł frekwencj

1 lub zero

d) W ilu przypadkach doszło najpierw do osi

gni

cia frekwencji 0 a w ilu

przypadkach frekwencji 1

5. Odpowiedz na nast

puj

ce pytania:

a) Czy we wszystkich próbach frekwencje alleli przebiegały w ten sam sposób?

Dlaczego tak, dlaczego nie?

b) Czy frekwencje poszczególnych alleli wygl

dały tak samo w ró

nych

próbach? Dlaczego tak, dlaczego nie?

c) Jak du

e były ró

nice w czasie osi

gni

cia przez pierwszy allel frekwencji 1 lub

zero?

d) Je

li allele te nie s

zwi

zane z selekcj

to dlaczego zmienia si

ich

frekwencja?

e) Bardzo cz

sto uwa

a si

dryft genetyczny zwi

zany jest tylko z małymi

populacjami. Jednak

e ma on równie

wpływ na du

e populacje ale wpływa

na nie w sposób mniej zauwa

alny.

f) Symulacja ta pokazuje zmian

frekwencji alleli w czasie. Czy mo

powiedzie

e w taki sposób przebiega ewolucja?

g) Czy mo

na przewidzie

dla danej populacji kiedy dojdzie do utraty konkretnego

allelu?

Symulacja IV

wiczenie 9

Dryf genetyczny a selekcja.

W rzeczywisto

ci dryf genetyczny i selekcja działaj

zazwyczaj jednocze

nie, s

one

dwoma najwa

niejszymi czynnikami ewolucyjnymi.

W omawianej populacji myszy wraz z przybyciem na wysp

drapie

nika selekcja

działa przeciwko białym myszom (aa), jednak

e nie jest to cecha letalna - myszy

białych jest o 10% mniej ni

ciemnych.

1. W opcji Mendelian Genetics zaznacz Drift and Selection. Wprowad

dane:

a) N = 500, p = 0.1, Generations = 500

b) AA = 1.0 Aa = 1.0 aa = 0.9

2. Zanim sprawdzisz wynik rozwa

: je

li nie działa dryf genetyczny czy allel a

zostanie wyparty z populacji?

3. Naci

nij View i zobacz co stanie si

po 500 generacjach. Przeprowad

symulacji obserwuj

c za ka

dym wyniki. Jaki jest wynik? Czy za ka

dym razem

wyniki były takie same? Dlaczego warto

ść

allelu A osi

ła 1?

4. Selekcja (obecno

ść

drapie

nika) spowodowała

e frekwencja allelu A wzrosła.

Jednak

e jak wida

było w symulacji pierwszej linia wzrostu frekwencji tego

allelu nie jest prosta. Wzrost jest bardzo niejednorodny - jest to wynikiem

działania dryfu genetycznego.

5. Teraz zmie

wielko

ść

populacji na 50 i naci

nij View. Co si

dzieje w

mniejszej populacji?

6. Przeprowad

5 symulacji. Czy otrzymane wyniki podobne s

do tych, które były

uzyskane dla wi

kszej populacji.

7. Gdy wielko

ść

populacji wynosiła 500 bez w

tpienia mo

na było zauwa

frekwencja allelu A wzrastała do momentu przekroczenia warto

ci 1.

Najprawdopodobniej sytuacja powtórzyła si

, gdy wielko

ść

populacji wynosiła 50.

8. Czy populacja myszy na wyspie ewoluowała? Je

li tak to jakie były

mechanizmy tej ewolucji?

9. Co otrzymane wyniki mog

powiedzie

o działaniu dryfu genetycznego i selekcji

w małej i du

ej populacji?

wiczenie 10

wiczenie 10.

Analiza wyników hodowli muszki owocowej (

wiczenie

8). Genotyp a

rodowisko: wpływ zag

szczenia populacji na mas

ciała Drosophila melanogaster - zakładanie hodowli muszki

owocowej

A. Analiza wyników krzy

ówek z

wiczenia 8.

a) Geny autosomalne i sprz

ęż

one z płci

. Analiza wyników do

wiadczenia

1. Usypiamy muchy i rozdzielamy według płci.

2. Analizujemy fenotyp uzyskanych w pokoleniu F1 samców i samic.

3. Ustalamy, do której z rubryk tabeli z

wiczenia 3 pasuj

otrzymane wyniki.

4. Wyci

gamy wnioski na temat mechanizmu dziedziczenia badanych dwu cech u

muszki owocowej.

B. Genotyp a

rodowisko. Wpływ zag

szczenia populacji na mas

ciała muszki

owocowej (Drosophila melanogaster). Zało

enie do

wiadczenia

da podgrupa zakłada 3 hodowle (ka

da para po 1, o wy

szym lub ni

szym

zag

szczeniu much)

• 2 samce + 2 samice (6 hodowli w całej grupie) (zag

szczenie 1)

• 6 samców + 6 samic (6 hodowli w całej grupie) (zag

szczenie 2)

Po 48h muchy rodzicielskie zostan

usuni

te z próbówek przez osob

prowadz

wiczenia. Wszystkie muchy potomne uzyskane po 2 tygodniach b

nale

ały do

pokolenia F1.

wiczenie 11

wiczenie 11. Zastosowania bada

polimorfizmu sekwencji

mikrosatelitarnych w genetyce – przeprowadzenie rozdziału

produktu PCR w

elu agarozowym.

Przeprowadzony zostanie rozdział fragmentów DNA zawieraj

cych mikrosatelity

OMM 1007, OMM 1008, OMM 1036 i OMM 1037, amplifikowane uprzednio technik

PCR.

Rozdział produktu PCR zostanie przeprowadzony w

elu agarozowym o st

ęż

eniu

1,5%.

WYKONANIE

WICZENIA

Przygotowane

elu agarozowego. Uwaga wszystkie poni

sze prace nale

wykona

w r

kawiczkach lateksowych.

1. Wł

cz wag

elektroniczn

wskazan

prze prowadz

cego

wiczenia.

2. Umie

ść

kolb

Erlenmeyer-a o pojemno

ci 250 ml na wadze i wytaruj wag

3. Za pomoc

ły

eczki wsyp do kolby 1,5g agarowy.

4. Za pomoc

cylindra z napisem TBE odmierz 100 ml buforu 1X TBE i wlej do

kolby.

5. Umie

ść

magnes w kolbie.

6. Wł

cz mieszadło elektromagnetyczne wskazane przez prowadz

cego

wiczenia, postaw kolb

na mieszadle.

7. Ustaw cz

stotliwo

ść

mieszania na 450 obr /min i mieszaj przez 1 minut

8. Ustaw pokr

tło pr

dko

ci mieszania na 0 i przenie

kolb

do kuchenki

mikrofalowej.

9. Zagotuj zawarto

ść

kolby. W momencie osi

gni

cia temperatury wrzenia

natychmiast wył

cz kuchenk

. Nie wolno dopu

do wykipienia

zawarto

ci kolby!

10. Załó

kawic

kuchenn

, wyci

gnij kolb

z mikrofalówki, postaw na stole pod

wyci

giem, ustaw temperatur

płyty mieszadła elektromagnetycznego na

150

wiczenie 11

11. Prowadz

cy doda do kolby 5

l bromku etydyny.

Uwaga: bromek etydyny jest bardzo silnym mutagenem! Niebezpieczny jest

kontakt ze skór

oraz wdychanie oparów.

12. Kolb

trzeba przykry

folia aluminiow

(niebezpiecze

stwo oparów bromku

etydyny!).

13. Ustaw kolb

na mieszadle elektromagnetycznym, mieszaj 5 minut

stotliwo

450 rpm w takcie mieszania przygotuj sanki do wylania

elu

zgodnie ze wskazówkami prowadz

cego.

14. Wył

cz mieszadło elektromagnetyczne, pokr

tło temperatury płyty ustaw na 0.

Przygotowanie rozdziału elektroforetycznego.

1. Je

li w kolbie

el zastygł, konieczne b

dzie jego roztopienie. Zdejmij

aluminiow

foli

z szyjki kolby. Wstaw kolb

do mikrofalówki i podgrzewaj j

do momentu osi

gni

cia przez

el temperatury wrzenia. Pami

taj! Nie wolno

dopu

do wykipienia zawarto

ci kolby! W trakcie ogrzewania musisz

stale kontrolowa

jej zawarto

ść

. B

gotowy do natychmiastowego

wył

czenia mikrofalówki momencie zagotowania si

elu.

2. Prowadz

wiczenia przygotuje sanki i wleje do nich odpowiedni

obj

ść

przygotowanego

elu. Pami

taj!

el agarozowym o st

ęż

eniu 1,5%

potrzebuje około 15 minut do zastygni

cia.

Przygotowanie i naniesienie próbek do

elu oraz przeprowadzenie elektroforezy

odcinków DNA zawieraj

cych fragmenty mikrosatelitarne.

1. Prowadz

wiczenia odmierzy za pomoc

pipety automatycznej po 1

buforu obci

ąż

cego dla ka

dej przygotowywanej próbki. Nast

pnie do

pierwszej kropli doda 0,3

l wzorca masowego oraz 5

l wody dejonizowanej.

2. Dodaj do pozostałych kropli buforu obci

ąż

cego 5

l roztworu z próbek

przyniesionych przez prowadz

cego. Zmie

cówk

pipety w momencie gdy

zako

czysz sporz

dzanie próbek pierwszego spo

ród badanych fragmentów

mikrosatelitarnych.

3. Wstaw sanki do aparatu wskazanego przez prowadz

cego. Nanie

próbki do

studzienek w

elu agarozowym.

wiczenie 11

4. Prowadz

cy dobierze parametry napi

cia i nat

ęż

ania pr

du zasilaj

cego aparat

do elektroforezy oraz czas trwania elektroforezy.

5. Aby rozpocz

ąć

elektroforez

naci

nij przycisk "run" na zasilaczu.

W trakcie trwania elektroforezy wysłuchaj uwa

nie prezentacji prowadz

cego

wiczenia na temat zastosowania bada

polimorfizmu sekwencji mikrosatelitarnych w

genetyce ryb.

Wizualizacja i interpretacja uzyskanych wyników.

1. Po zako

czeniu elektroforezy prowadz

cy przeniesie sanki z

elem na

transiluminator, uruchomi komputer i program Kodak 1D Image Software. Przy

yciu podł

czonej do komputera kamery i drukarki wykona odbitk

fotograficzn

otrzymanego elektroforogramu.

2. Na postawie wzorca masowego i zostanie przeprowadzone szacowanie

długo

ci zamplifikowanych fragmentów DNA.

3. Porównaj długo

ść

zamplifikowanych fragmentów i wyci

gnij wnioski dotycz

ró

nic długo

ci analizowanych fragmentów.

wiczenie 12

wiczenie 12. Obliczanie dystansu genetycznego z zastosowaniem

modelu: wariancji

rednich rozmiarów alleli (

δµ

) – zadania rachunkowe

Model wariancji kwadratów

rednich rozmiarów alleli został opracowany przez roku

Goldstein i in. (1995) jest stosowany do oblicze

dystansu genetycznego

istniej

cego pomi

dzy populacjami. Model ten umo

liwia precyzyjne obliczenie

dystansu genetycznego istniej

cego pomi

dzy próbami o ró

nej liczebno

ci.

gdzie:

- wariancja

redni rozmiar alleli w badanym locus mierzony

liczb

powtórze

motywu podstawowego

x - populacja x, y – populacja y

Przykładowa frekwencja wyst

powania alleli w locus mikrosatelitarnym w populacjach

X i Y

Frekwencja allelu

Rozmiar

allelu

(bp.)

Rozmiar

allelu (r.m.)

populacja X

populacja Y

0,24

0,06

102

0,08

0,14

106

0,32

0,01

110

0,14

0,32

114

0,18

0,20

118

0,04

0,12

126

0,15

Rozmiar ka

dego allelu mno

ymy przez jego frekwencj

odpowiednio dla populacji X

i Y.

( )

)

(

δµ

−

∑

wiczenie 12

nast

pnie podstawiaj

c do wzoru

otrzymujemy:

czyli

Zadanie 1.

Na podstawie frekwencji alleli tabeli frekwencji alleli Oblicz dystans genetyczny

istniej

cy pomi

dzy nast

puj

cymi populacjami przy wykorzystaniu modelu wariancji

kwadratów

rednich rozmiarów alleli.

A).

Frekwencja allelu

Rozmiar

allelu (bp.)

Rozmiar

allelu

(r.m.)

populacja X

populacja Z

0,24

0,23

102

0,08

0,10

106

0,32

0,36

110

0,14

114

0,18

0,16

118

0,04

0,01

))

(

)

((

)

(

−

δµ

( )

)

(

δµ

−

∑

δµ

wiczenie 15

wiczenie 14. Genotyp a

rodowisko. Wpływ zag

szczenia

populacji na mas

ciała muszki owocowej

(Drosophilamelanogaster) - weryfikacja hipotezy przy pomocy testu

t-Studenta – wnioski.

PRZEPROWADZENIE

WICZENIA

Po 2 tygodniach w ka

dej grupie do

wiadczalnej oddzielnie:

-muchy usypiamy i rozdzielamy według płci,

-liczymy samce i samice,

-wa

ymy oddzielnie samce i samice w ramach grupy do

wiadczalnej,

-obliczmy

rednia mas

w próbie samców i samic dziel

c całkowit

mas

próby

przez liczb

much w próbie.

eli

rednia masa muchy b

dzie mniejsza ni

0,5 mg lub wi

ksza ni

2 mg,

powtórzy

enie.

Zanotowa

uzyskane dane w zeszycie. Wszystkie obliczenia prowadzimy oddzielnie

dla samców i samic, poniewa

rednia masa samców jest o około 20% ni

sza ni

samic.

ZADANIE

Porównaj testem t-Studenta mas

ciała samic z najmniejszego i najwi

kszego

zag

szczenia.

podgrupa

zag

szczenie 2+2

zag

szczenie 6+6

samce

samice

samce

samice

wiczenie 15

Warto

ść

statystyki t obliczon

przez nas porównujemy z krytyczna warto

z tabeli

,,poziom istotno

ci dla testu dwustronnego dla poziomu istotno

ci 0,05. Liczba stopni

swobody df=N

-2, gdzie N

i N

to liczby powtórze

, odpowiednio dla

zag

szczenia 1 (2+2) i 2 (6+6)

, X

rednie arytmetyczne

Sx - bł

d standardowy

Bł

d standardowy obliczamy ze wzoru:

gdzie S

i S

to wariancje, odpowiednio dla zag

szczenia 1 (2+2) oraz 2 (6+6).

Aby obliczy

Sx musimy mie

najpierw S

i S

(wariancje). Obliczamy je ze wzoru:

)

(

−

∑

Gdy obliczymy wariancj

i S

, wstawiamy je do wzoru na bł

d standardowy (N

liczbami powtórze

w ka

dym zag

szczeniu). Obliczamy ka

wariancj

oddzielnie wstawiaj

c dla S

odpowiednio X

i N

a dla S

- X

oraz N

. Gdy obliczymy

Sx, wstawiamy do wzoru na t i obliczamy warto

ść

statystyki t. Znajdujemy w tabeli

warto

ść

krytyczna.:

Liczba stopni swobody df = N

+ N

-2. Poziom istotno

ci dla testu dwustronnego

= 0,05

Nast

pnie mo

emy zweryfikowa

hipotez

zerowa, która brzmi:

= ,,Brak jest istotnych ró

nic pomi

dzy

rednimi masami ciała osobników

cych w ró

nych zag

szczeniach".

eli obliczona przez nas warto

ść

statystyki t jest ni

sza od warto

ci krytycznej, to:

Nie ma podstaw do odrzucenia hipotezy zerowej.

−

wiczenie 15

wiczenie 15. Niepełna dominacja i addycja dwu loci genowych.

Prawo Hardy'ego-Weinberga dla dwu loci genowych

Molinezja (Poecilia sphenops) wykazuje polimorfizm genetyczny pod wzgl

dem

ubarwienia ciała oraz kształtu płetw. W locus L odpowiedzialnym za kształt płetw

molinezji znajduj

2 allele L i l.

Niepełna dominacja L nad 1 sprawia, ze 3 genotypom odpowiadaj

3 fenotypy

przedstawione na rysunku:

fenotyp genotyp

A ll

B Ll

C LL

Frekwencje poszczególnych alleli (p i q) w populacji obliczamy korzystaj

c z danych

wiadczalnych (obserwowane cz

sto

ci fenotypów).

W przypadku cechy kształtu płetw:

P = f(L); q = r(l)

gdzie f to frekwencja allelu.

gdzie: n

, n

to liczba osobników o odpowiednim genotypie i odpowiadaj

cym mu

fenotypie, N to liczba badanych osobników.

Frekwencj

allelu recesywnego (q) oblicza si

z zale

ci p + q = 1

Równanie Hardy-Weinberga dla pary alleli w pojedynczym locus przyjmuje posta

wiczenie 15

(p+q)2 =1, co po rozwini

ciu daje: p2 + 2pq + q2 = 1

gdzie p = frekwencja allelu A natomiast q = frekwencja allelu a

Trzy wyra

enia z lewej strony równania odpowiadaj

oczekiwanym proporcjom

poszczególnych (3) fenotypów molinezji w badanej populacji (odpowiednio: p

homozygot LL, 2pq heterozygot i q

homozygot ll). Po pomno

eniu ka

dego z

tych wyra

przez N (liczba badanych osobników) otrzymamy odpowiednio

oczekiwane liczby osobników ka

dego fenotypu wynikaj

ce z równania Hardy-

Weinberga, ktore zapisujemy w prawej kolumnie. W lewej kolumnie zapisujemy

rzeczywiste (obserwowane) liczby osobników o okre

lonych fenotypach.

Nast

pnie otrzymane warto

ci z obu kolumn podstawiamy do wzoru i obliczmy

według modelu



(chi-kwadrat).

∑

−

Exp

Obs

)

(

gdzie: Obs to liczba obserwowanych osobników o okre

lonym fenotypie

Exp to liczba oczekiwanych osobników o okre

lonym fenotypie

(w tym przypadku suma Z b

dzie zawierała 3 składniki)

Warto

ść

krytyczna statystyki y1 na poziomie istotno

ci a = 0,05 wynosi w tym

przypadku 3,84

(liczba stopni swobody: K - l - s = 3-1-1 = 1)

P + q= 1 stad p -zmienna niezale

na: p + (1 - p) = 1, albo

q -zmienna niezale

na: q + (1-q) = 1

eli obliczona warto

ść

statystyki przekroczy warto

ść

krytyczn

(3,84) to istniej

podstawy do odrzucenia hipotezy zerowej (ze populacja molinezji znajduje si

równowadze Hardy- Weiberga) na rzecz hipotezy alternatywnej. W takim przypadku

nale

y zastanowi

nad przyczynami takiej struktury genetycznej populacji. Jakie

czynniki mogły to wywoła

Zadanie przykładowe

Za ubarwienie ciała odpowiadaj

dwie pary alleli w dwu loci genowych. Fenotyp

dego osobnika jest sum

oddziaływania alleli zlokalizowanych w locus M i N.

Takie współoddziaływanie dwóch lub wi

cej loci genowych nazywamy addycj

. W

dym z dwu loci (M i N) wyst

puj

u Poecilia sphenops po 2 allele, odpowiednio: M

wiczenie 15

i m oraz N i n. Dominuj

ce allele M i N warunkuj

melanistyczne (czarne) ubarwienie

ryb, natomiast allele recesywne m i n (allele dzikie) warunkuj

srebrnoszare

ubarwienie ciała ryb. Fenotyp ka

dego osobnika zale

y od liczby alleli dominuj

cych

(M i N) w obu loci genowych odpowiedzialnych za barw

ciała (liczba ta mo

wynosi

0,1, 2, 3 lub 4). 9 mo

liwych kombinacji genotypów daje w efekcie 5

fenotypów:

mmnn – fenotyp I

Mmnn – fenotyp II

mmNn

MMnn

MmNn – fenotyp III

mmNN

MMNn – fenotyp IV

MmNN

MMNN – fenotyp V

Ubarwienie ryb zmienia si

tak

e wraz z

wiekiem. Im ryby s

starsze tym bardziej ujawnia si

ubarwienie melanistyczne. U

bardzo młodych osobników fenotypy I II nie ró

od siebie -ryby s

jednolicie

srebrzystoszare. U dojrzałych ryb w starszym wieku bardzo trudno odró

fenotypy

IV i V - ryby te s

jednolicie czarne. Najlepsze do analizowania zmienno

genetycznej ubarwienia s

osobniki 2-4 centymetrowe. Ryby tej wielko

ci daj

podzieli

wyra

nie na 5 ró

nych fenotypów (w zale

ci od nat

ęż

enia ubarwienia

melanistycznego).

• Fenotyp I ryby jednolicie srebrzystoszare (niezale

nie od wieku).

Fenotyp II ryby srebrzystoszare z mniej lub bardziej licznymi czarnymi plamami na

ciele (z wiekiem ich przybywa).

• Fenotyp III ryby o ciele czarnym z mniej lub bardziej licznymi rozja

nieniami (z

wiekiem ich ubywa). T

czówka oka i brzuch srebrzyste przez całe

ycie.

• Fenotyp IV ryby prawie całkowicie czarne, prze

wituj

ce rozja

nienia głownie w

wiczenie 15

czówce oka i dolnej cz

ęś

ci pokryw skrzelowych (z wiekiem zanikaj

ce i trudno

zauwa

alne).

• Fenotyp V ryby całkowicie czarne (niezale

nie od wieku).

W przypadku opisanej wy

ej addycji 2 loci u molinezji przyjmujemy:

p - frekwencja alleli M i N (ł

cznie)

q - frekwencja alleli m i n (ł

cznie) w "podwójnym" locus MN

W przypadku cechy melanizmu frekwencja alleli M + N (p) wynosi zatem:

III

gdzie n

to liczba osobników o fenotypie i w badanej populacji ryb.

N to liczba badanych osobników.

W tej sytuacji równanie Hardy-Weinberga przyjmuje posta

[(P + q)

]

= 1 czyli (P + q)

= 1 gdzie: P = f(M + N) (frekwencja ł

czna alleli M i

q = f(m + n)

p + q = 1

po rozwini

ciu otrzymujemy równanie:

+ 4p

q + 6p

+ 4pq

+ q

= 1

ęć

wyra

z lewej strony równania odpowiada oczekiwanym proporcjom

poszczególnych fenotypów molinezji w badanej populacji. Po pomno

eniu ka

dego z

tych wyra

przez N (liczba badanych osobników) otrzymamy odpowiednio

oczekiwane liczby osobników ka

dego fenotypu wynikaj

ce z równania Hardy-

Weinberga, które zapisujemy w prawej kolumnie. Po przeliczeniu ryb znajduj

cych si

w akwariach, w lewej kolumnie zapisujemy rzeczywiste (obserwowane) liczby

osobników o okre

lonych fenotypach. Nast

pnie otrzymane warto

ci z obu kolumn

podstawiamy do wzoru i obliczmy według modelu



∑

−

Exp

Obs

)

(

Tablice

gdzie: Obs to liczba obserwowanych osobników o okre

lonym fenotypie

Exp to liczba oczekiwanych osobników o okre

lonym fenotypie (w tym

przypadku suma b

dzie zawierała 5 składników).

Warto

ść

krytyczna statystyki



na poziomie istotno

ci a = 0,05 wynosi w tym

przypadku = 7,81 (liczba stopni swobody: K – l - s = 5 - 1 - 1 = 3)

p + q= 1 stad p -zmienna niezale

na: p + (1 - p) = 1,

albo q -zmienna niezale

na: q + (1 - q) = 1

eli obliczona warto

ść

statystyki



przekroczy warto

ść

krytyczn

(7,81) to

istniej

podstawy do odrzucenia hipotezy zerowej (ze populacja molinezji znajduje si

w równowadze Hardy-Weiberga) na rzecz hipotezy alternatywnej. W takim przypadku

nale

y zastanowi

nad przyczynami takiej struktury genetycznej populacji. Jakie

czynniki mogły to wywoła

Tablice

Zał

cznik A

Tablica wartości t

Prawdopodobie

stwo

Stopnie swobody

0.5

0.1

0.05

0.02

0.01

0.001

1,00

6,31

12,71

31,82

63,66

63,70

0,82

2,92

4,30

6,96

9,92

31,60

0,77

2,35

3,18

4,54

5,84

12,90

0,74

2,13

2,78

3,75

4,60

8,61

0,73

2,02

2,57

3,36

4,03

6,86

0,72

1,94

2,45

3,14

3,71

5,96

0,71

1,90

2,36

3,00

3,50

5,40

0,71

1,86

2,31

2,90

3,36

5,04

0,70

1,83

2,26

2,82

3,25

4,78

0,70

1,81

2,23

2,76

3,17

4,59

0,70

1,80

2,20

2,72

3,11

4,44

0,70

1,78

2,08

2,68

3,06

4,32

0,69

1,77

2,16

2,65

3,01

4,22

0,69

1,76

2,14

2,62

2,98

4,14

0,69

1,75

2,13

2,60

2,95

4,07

0,69

1,75

2,12

2,58

2,92

4,02

0,69

1,74

2,11

2,57

2,90

3,96

0,69

1,73

2,10

2,55

2,88

3,92

0,69

1,73

2,09

2,54

2,86

3,88

0,69

1,72

2,09

2,53

2,84

3,85

0,69

1,72

2,08

2,52

2,83

3,82

0,69

1,72

2,07

2,51

2,82

3,79

0,69

1,71

2,07

2,50

2,81

3,77

0,69

1,71

2,06

2,49

2,80

3,74

0,68

1,71

2,06

2,48

2,79

3,72

0,68

1,71

2,06

2,48

2,78

3,71

0,68

1,70

2,05

2,47

2,77

3,69

0,68

1,70

2,05

2,47

2,76

3,67

0,68

1,70

2,04

2,46

2,76

3,66

0,68

1,70

2,04

2,46

2,75

3,65

0,68

1,69

2,03

2,44

2,72

3,59

0,68

1,68

2,02

2,42

2,71

3,55

0,68

1,68

2,02

2,41

2,69

3,52

0,68

1,68

2,01

2,40

2,68

3,50

0,68

1,67

2,00

2,39

2,66

3,46

0,68

1,67

2,00

2,38

2,65

3,44

0,68

1,66

1,99

2,38

2,64

3,42

0,68

1,66

1,99

2,37

2,63

3,40

100

0,68

1,66

1,98

2,36

2,63

3,39

120

0,68

1,66

1,98

2,36

2,62

3,37

150

0,68

1,66

1,98

2,35

2,61

3,36

200

0,68

1,65

1,97

2,35

2,60

3,34

300

0,68

1,65

1,97

2,34

2,59

3,32

400

0,68

1,65

1,97

2,34

2,59

3,32

500

0,67

1,65

1,96

2,33

2,59

3,31

1000

0,67

1,65

1,96

2,33

2,58

3,30

Tablice

Zał

cznik B

Tablica wartości chi-kwadrat (χ

)

Prawdopodobie

stwo

Stopnie

swobody

0,99

0,95

0,5

0,25

0,1

0,05

0,025

0,01

0,005

0,45

1,32

2,71

3,84

5,02

6,63

7,88

0,02

0,10

1,39

2,77

4,61

5,99

7,38

9,21

10,60

0,11

0,35

2,37

4,11

6,25

7,81

9,35

11,34

12,84

0,30

0,71

3,36

5,39

7,78

9,49

11,14

13,28

14,86

0,55

1,15

4,35

6,63

9,24

11,07

12,83

15,09

16,75

0,87

1,64

5,35

7,84

10,64

12,59

14,45

16,81

18,55

1,24

2,17

6,35

9,04

12,02

14,07

16,01

18,48

20,28

1,65

2,73

7,34

10,22

13,36

15,51

17,53

20,09

21,96

2,09

3,33

8,34

11,39

14,68

16,92

19,02

21,67

23,59

2,56

3,94

9,34

12,55

15,99

18,31

20,48

23,21

25,19

3,05

4,57

10,34

13,70

17,28

19,68

21,92

24,72

26,76

3,57

5,23

11,34

14,85

18,55

21,03

23,34

26,22

28,30

4,11

5,89

12,34

15,98

19,81

22,36

24,74

27,69

29,82

4,66

6,57

13,34

17,12

21,06

23,68

26,12

29,14

31,32

5,23

7,26

14,34

18,25

22,31

25,00

27,49

30,58

32,80

5,81

7,96

15,34

19,37

23,54

26,30

28,85

32,00

34,27

6,41

8,67

16,34

20,49

24,77

27,59

30,19

33,41

35,72

7,01

9,39

17,34

21,60

25,99

28,87

31,53

34,81

37,16

7,63 10,12 18,34

22,72

27,20

30,14

32,85

36,19

38,58

8,26 10,85 19,34

23,83

28,41

31,41

34,17

37,57

40,00

8,90 11,59 20,34

24,93

29,62

32,67

35,48

38,93

41,40

9,54 12,34 21,34

26,04

30,81

33,92

36,78

40,29

42,80

10,20 13,09 22,34

27,14

32,01

35,17

38,08

41,64

44,18

10,86 13,85 23,34

28,24

33,20

36,42

39,36

42,98

45,56

11,52 14,61 24,34

29,34

34,38

37,65

40,65

44,31

46,93

12,20 15,38 25,34

30,43

35,56

38,89

41,92

45,64

48,29

12,88 16,15 26,34

31,53

36,74

40,11

43,19

46,96

49,64

13,56 16,93 27,34

32,62

37,92

41,34

44,46

48,28

50,99

14,26 17,71 28,34

33,71

39,09

42,56

45,72

49,59

52,34

14,95 18,49 29,34

34,80

40,26

43,77

46,98

50,89

53,67

22,16 26,51 39,34

45,62

51,80

55,76

59,34

63,69

66,77

29,71 34,76 49,33

56,33

63,17

67,50

71,42

76,15

79,49

37,48 43,19 59,33

66,98

74,40

79,08

83,30

88,38

91,95

45,44 51,74 69,33

77,58

85,53

90,53

95,02

100,42 104,22

53,54 60,39 79,33

88,13

96,58 101,88

106,63

112,33 116,32

61,75 69,13 89,33

98,64

107,56 113,14

118,14

124,12 128,30

100

70,06 77,93 99,33 109,14 118,50 124,34

129,56

135,81 140,17