Презентация на тему: "Презентация по биологии на тему "Закон Харди-Вайнберга и его эволюционный смысл""

Закон Харди- Вайнберга и его эволюционный смысл.

1.оценить частоту встречаемости признака и генотипа в определенной популяции;
2.изучить генетическую структуру популяции (национальностей, групп компактного проживания)
Популяционно-статистический метод позвояет:

Одними из основных понятий популяционной генетики являются частота генотипа и частота аллеля. Под частотой генотипа (или аллеля) понимают его долю, отнесенную к общему количеству генотипов (или аллелей) в популяции.

Частота генотипа, или аллеля, выражается либо в процентах, либо в долях единицы.

Так, если ген имеет две аллельные формы и доля рецессивного аллеля а составляет ¾ (или 75%), то доля доминантного аллеля А будет равна ¼ (или 25%) общего числа аллелей данного гена в популяции.

Согласно закону, частота гомозиготных и гетерозиготных организмов в условиях свободного скрещивания при отсутствии давления отбора и других факторов ( мутационный процесс, миграция, дрейф генов) остается постоянной, т.е. популяция находится в состоянии генетического равновесия.
Закон описывает взаимоотношения между частотами встречаемости аллелей в исходной популяции и частотой генотипов, включающих эти аллели, в дочерней популяции.
В 1908 году независимо друг от друга сформулировали закон английский математик Годфри Харди и немецкий врач Вильгельм Вайнберг

Закон Харди-Вайнберга
Большинство растений и животных в популяциях размножаются половым путем при свободном скрещивании, обеспечивающем равновероятную встречаемость гамет. Равновероятную встречаемость гамет при свободном скрещивании называют панмиксией, а такую популяцию — панмиктической.

Закон Харди-Вайнберга
Рассмотрим популяцию, в которой некий ген находится в двух аллельных состояниях
(А и а)

Частоту встречаемости аллеля А обозначают p, а частоту встречаемости аллеля а — q. Частоты этих аллелей в популяции выражаются формулой
pА + аq = 1 (или 100%).
Поскольку в панмиктической популяции встречаемость гамет равновероятна, можно определить и частоты генотипов.
Возможные скрещивания можно записать : pА + аq х pА + аq , а частоты трех возможных генотипов, полученных в данных скрещиваниях, выражаются уравнением: (p + q )2 =P2 + 2pq + q2 = 1, где P2 – частота организмов с генотипом АА; 2pq – частота организмов с генотипом Аа;
q2_ частота организмов с генотипом аа.

Закон Харди-Вайнберга
Пользуясь этими формулами, можно рассчитать частоты аллелей и генотипов в конкретной панмиктической популяции.
Однако действие этого закона выполняется при соблюдении следующих условий:

Неограниченно большая численность популяции, обеспечивающая свободное скрещивание особей друг с другом;
Все генотипы одинаково жизнеспособны, плодовиты и не подвергаются отбору;
Мутации отсутствуют или настолько редки, что ими можно пренебречь;
Отток или приток новых генотипов в популяцию отсутствует.

Закон Харди-Вайнберга
В реально существующих популяциях выполнение этих условий невозможно, поэтому закон справедлив только для идеальной популяции.

Несмотря на это, закон Харди-Вайнберга является основой для анализа некоторых генетических явлений, происходящих в природных популяциях.

Например, если известно, что фенилкетонурия встречается с частотой 1:10000 и наследуется по аутосомно-рецессивному типу, можно посчитать частоту встречаемости гетерозигот и гомозигот по доминантному признаку.

Закон Харди-Вайнберга
Больные фенилкетонурией имеют генотип
q2(аа) = 0,0001.
Отсюда q = 0,01.
p = 1 — 0,01 = 0,99.
Частота встречаемости гетерозигот равна 2pq, равна
2 х 0,99 х 0,01 ≈ 0,02 или ≈ 2%.
Частота встречаемости гомозигот по доминантному и рецессивному признакам:
АА = p2 = 0,992 = 0,9801 ≈ 98%,
аа = q2 = 0,012 = 0,0001 = 0,01%.

Соотношение частот аллелей и генотипов будет поддерживаться в популяции неопределенно долгое время. Зная частоты генотипов, можно рассчитать частоты аллелей, и наоборот, зная частоты аллелей, можно определить частоты генотипов и, следовательно, предсказать соотношение фенотипов
Подведем итоги:

Закон Харди-Вайнберга
Задача:
На острове Умнак в 1824 г. добыто чернобурых – 40 лисиц (ВВ), сиводушек – 95 (Вb), красных лисиц 51 (bb). Определите частоты генотипов, частоты аллелей, сравните наблюдаемые соотношения с теоретическими.

Разделим численность особей с каждым генотипом на общую численность и получим следующие частоты генотипов:
ВВ: 40/186 = 0,215; Вb: 95/186 = 0,511; bb: 51/186 = 0,274.

Определим частоты аллелей. Поскольку каждая особь имела два аллеля (одинаковых или разных), то общее число аллелей равно удвоенному числу особей в выборке:
р(В) = (2ВВ + Вb)/2(ВВ + Вb + bb) = (2 х 40 + 95)/2(40 + 95 + 51) = 0,470.
g = 1 - p = 0,530.

Ожидаемое соотношение генотипов должно быть:
ВВ = 0,4702 = 0,221; Вb = 2 х 0,470 х 0,530 = 0,498 и bb = 0,5302 = 0,281.
Если мы умножим эти значения на число особей в выборке, мы получим, что при состоянии равновесия в популяции должны быть 0,221 х 186 = 41 черных, 0,498 х 186 = 93 сиводушек и 0,281 х 186 = 52 красных лисицы.

Закон Харди-Вайнберга
Задача:
На полуострове Нушагак в 1824 г. добыто чернобурых – 1 лисиц (ВВ), сиводушек – 7 (Вb), красных лисиц 121 (bb). Определите частоты генотипов, частоты аллелей, сравните наблюдаемые соотношения с теоретическими.

Разделим численность особей с каждым генотипом на общую численность (129) и получим следующие частоты генотипов:
ВВ: 1/129 = 0,0078; Вb: 7/129 = 0,054; bb: 121/129 = 0,938 .

Определим частоты аллелей. Поскольку каждая особь имела два аллеля (одинаковых или разных), то общее число аллелей равно удвоенному числу особей в выборке:
р(В) = (2ВВ + Вb)/2(ВВ + Вb + bb) = (2 х 1 + 7)/2(1 + 7 + 121) = 0,0349.
g = 1- p = 0,9651.

Ожидаемое соотношение генотипов должно быть:
ВВ = 0,03492 = 0,0012; Вb = 2 х 0,0349 х 0,9651 = 0,0674 и bb = 0,96512 = 0,9314.
Если мы умножим эти значения на число особей в выборке, мы получим, что при состоянии равновесия в популяции должны быть 0,0012 х 129 = 0,15 черных; 0,0674 х 129 = 9 сиводушек и 0,9314 х 129 = 120 красных лисицы.

Закон Харди-Вайнберга
Задача:
На острове Умнак в 1824 г. жили 40 чернобурых лисиц (ВВ), 95 сиводушек (Вb), 51 красная лисица (bb). Предположим, что в результате эпидемии погибли красные лисицы. Определите частоты генотипов и частоты аллелей в оставшихся лисиц в этом и следующем поколении лисиц.

Разделим численность особей с каждым генотипом на общую численность и получим следующие частоты генотипов:
ВВ: 40/135 = 0,2963;
Вb: 95/135 = 0,7037.

Определим частоты аллелей. Поскольку каждая особь имела два аллеля (одинаковых или разных), то общее число аллелей равно удвоенному числу особей в выборке:
р(В) = (2ВВ + Вb)/2(ВВ + Вb) = (2 х 40 + 95)/2(40 + 95) = 0,648.
g = 1 - p = 0,352.

В следующем поколении соотношение генотипов должно быть:
ВВ = 0,6482 = 0,42;
Вb = 2 х 0,648 х 0,352 = 0,456;
bb = 0,3522 = 0,124.
Установится новое равновесное состояние популяции.