Námsgögn
Innskrá
Hleð efnisyfirliti...
Leita í bók...
Líffræði 2e (IS)
  • Formáli
  • Inngangur
  • 1.1 Vísindi líffræðinnar
  • 1.2 Þemu og hugtök í líffræði
  • Lykilhugtök
  • Samantekt kafla
  • Spurningar um myndræn tengsl
  • Upprifjunarspurningar
  • Spurningar um gagnrýna hugsun
  • Inngangur
    • 2.1 Atóm, samsætur, jónir og sameindir: Byggingareiningarnar
    • 2.2 Vatn
    • 2.3 Kolefni
    • Lykilhugtök
    • Samantekt kafla
    • Myndatengdar spurningar
    • Upprifjunarspurningar
    • Spurningar um gagnrýna hugsun
    • Inngangur
    • 15.1 Erfðakóðinn
    • 15.2 Umritun í dreifkjörnungum
    • 15.3 Umritun í heilkjörnungum
    • 15.4 Verkun RNA í heilkjörnungum
    • 15.5 Ríbósóm og próteinmyndun
    • Lykilhugtök
    • Samantekt kafla
    • Spurningar um myndræn tengsl
    • Upprifjunarspurningar
    • Spurningar um gagnrýna hugsun
    • Inngangur
    • 17.1 Líftækni
    • 17.2 Kortlagning erfðamengja
    • 17.3 Raðgreining heilla erfðamengja
    • 17.4 Hagnýting erfðamengjafræði
    • 17.5 Erfðamengjafræði og prótínmengjafræði
    • Lykilhugtök
    • Samantekt kafla
    • Spurningar um myndræn tengsl
    • Upprifjunarspurningar
    • Spurningar um gagnrýna hugsun
    • Inngangur
    • 18.1 Skilningur á þróun
    • 18.2 Myndun nýrra tegunda
    • 18.3 Endurtenging og hraði tegundamyndunar
    • Lykilhugtök
    • Samantekt kafla
    • Spurningar um myndræn tengsl
    • Upprifjunarspurningar
    • Spurningar um gagnrýna hugsun
    • Inngangur
    • 3.1 Nýmyndun lífrænna stórsameinda
    • 3.2 Kolvetni
    • 3.3 Lípíð
    • 3.4 Prótein
    • 3.5 Kjarnsýrur
    • Lykilhugtök
    • Samantekt kafla
    • Myndatengdar spurningar
    • Upprifjunarspurningar
    • Spurningar um gagnrýna hugsun
    • Inngangur
    • 19.1 Þróun stofna
    • 19.2 Stofnerfðafræði
    • 19.3 Aðlögunarþróun
    • Lykilhugtök
    • Samantekt kafla
    • Spurningar um myndræn tengsl
    • Upprifjunarspurningar
    • Spurningar um gagnrýna hugsun
    • Inngangur
    • 20.1 Skipulag lífs á jörðinni
    • 20.2 Ákvörðun þróunartengsla
    • 20.3 Sjónarhorn á þróunartréð
    • Lykilhugtök
    • Samantekt kafla
    • Spurningar um myndræn tengsl
    • Upprifjunarspurningar
    • Spurningar um gagnrýna hugsun
    • Inngangur
    • 21.1 Þróun, formgerð og flokkun veira
    • 21.2 Veirusýkingar og hýslar
    • 21.3 Forvarnir og meðferð við veirusýkingum
    • 21.4 Aðrar frumulausar einingar: Príon og veirungar
    • Lykilhugtök
    • Samantekt kafla
    • Spurningar um myndræn tengsl
    • Upprifjunarspurningar
    • Spurningar um gagnrýna hugsun
    • Inngangur
    • 22.1 Fjölbreytileiki dreifkjörnunga
    • 22.2 Bygging dreifkjörnunga: Bakteríur og fornbakteríur
    • 22.3 Efnaskipti dreifkjörnunga
    • 22.4 Bakteríusjúkdómar í mönnum
    • 22.5 Gagnlegir dreifkjörnungar
    • Lykilhugtök
    • Samantekt kafla
    • Spurningar um myndræn tengsl
    • Upprifjunarspurningar
    • Spurningar um gagnrýna hugsun
    • Inngangur
    • 23.1 Uppruni heilkjörnunga
    • 23.2 Einkenni frumvera
    • 23.3 Hópar frumvera
    • 23.4 Vistfræði frumvera
    • Lykilhugtök
    • Samantekt kafla
    • Spurningar um myndræn tengsl
    • Upprifjunarspurningar
    • Spurningar um gagnrýna hugsun
    • Inngangur
    • 24.1 Einkenni sveppa
    • 24.2 Flokkun sveppa
    • 24.3 Vistfræði sveppa
    • 24.4 Sníkjusveppir og sýklar
    • 24.5 Mikilvægi sveppa í lífi manna
    • Lykilhugtök
    • Samantekt kafla
    • Spurningar um myndræn tengsl
    • Upprifjunarspurningar
    • Spurningar um gagnrýna hugsun
    • Inngangur
    • 25.1 Upphaf plöntulífs
    • 25.2 Grænþörungar: forverar landplantna
    • 25.3 Mosar
    • 25.4 Frælausar æðplöntur
    • Lykilhugtök
    • Samantekt kafla
    • Spurningar um myndræn tengsl
    • Upprifjunarspurningar
    • Spurningar um gagnrýna hugsun
    • Inngangur
    • 26.1 Þróun fræplantna
    • 26.2 Berfrævingar
    • 26.3 Dulfrævingar
    • 26.4 Hlutverk fræplantna
    • Lykilhugtök
    • Samantekt kafla
    • Spurningar um myndræn tengsl
    • Upprifjunarspurningar
    • Spurningar um gagnrýna hugsun
    • Inngangur
    • 27.1 Einkenni dýraríkisins
    • 27.2 Einkenni notuð til flokkunar dýra
    • 27.3 Ættrakning dýra
    • 27.4 Þróunarsaga dýraríkisins
    • Lykilhugtök
    • Samantekt kafla
    • Spurningar um myndræn tengsl
    • Upprifjunarspurningar
    • Spurningar um gagnrýna hugsun
    • Inngangur
    • 28.1 Fylking: Svampar (Porifera)
    • 28.2 Fylking: Holdýr (Cnidaria)
    • 28.3 Yfirfylking: Lophotrochozoa: Flatormar, hjóldýr og ranarormar
    • 28.4 Yfirfylking: Lophotrochozoa: Lindýr og liðormar
    • 28.5 Yfirfylking: Hamskiptadýr (Ecdysozoa): Þráðormar og bessadýr
    • 28.6 Yfirfylking: Hamskiptadýr (Ecdysozoa): Liðdýr
    • 28.7 Yfirfylking: Síðmynnlar (Deuterostomia)
    • Lykilhugtök
    • Samantekt kafla
    • Spurningar um myndræn tengsl
    • Upprifjunarspurningar
    • Spurningar um gagnrýna hugsun
    • Inngangur
    • 29.1 Seildýr
    • 29.2 Fiskar
    • 29.3 Froskdýr
    • 29.4 Skriðdýr
    • 29.5 Fuglar
    • 29.6 Spendýr
    • 29.7 Þróun prímata
    • Lykilhugtök
    • Samantekt kafla
    • Spurningar um myndræn tengsl
    • Upprifjunarspurningar
    • Spurningar um gagnrýna hugsun
    • Inngangur
    • 4.1 Rannsóknir á frumum
    • 4.2 Dreifkjörnungafrumur
    • 4.3 Heilkjörnungafrumur
    • 4.4 Innra himnukerfið og prótein
    • 4.5 Frumugrindin
    • 4.6 Tengsl milli frumna og frumustarfsemi
    • Lykilhugtök
    • Samantekt kafla
    • Spurningar um myndræn tengsl
    • Upprifjunarspurningar
    • Spurningar um gagnrýna hugsun
    • Inngangur
    • 30.1 Plöntulíkaminn
    • 30.2 Stönglar
    • 30.3 Rætur
    • 30.4 Laufblöð
    • 30.5 Flutningur vatns og leystra efna í plöntum
    • 30.6 Skynkerfi plantna og viðbrögð
    • Lykilhugtök
    • Samantekt kafla
    • Spurningar um myndræn tengsl
    • Upprifjunarspurningar
    • Spurningar um gagnrýna hugsun
    • Inngangur
    • 31.1 Næringarþörf plantna
    • 31.2 Jarðvegurinn
    • 31.3 Næringaraðlögun plantna
    • Lykilhugtök
    • Samantekt kafla
    • Spurningar um myndræn tengsl
    • Upprifjunarspurningar
    • Spurningar um gagnrýna hugsun
    • Inngangur
    • 32.1 Þroskun og bygging æxlunarfæra
    • 32.2 Frævun og frjóvgun
    • 32.3 Kynlaus æxlun
    • Lykilhugtök
    • Samantekt kafla
    • Spurningar um myndræn tengsl
    • Upprifjunarspurningar
    • Spurningar um gagnrýna hugsun
    • Inngangur
    • 33.1 Form og starfsemi dýra
    • 33.2 Frumvefir dýra
    • 33.3 Samvægi
    • Lykilhugtök
    • Samantekt kafla
    • Spurningar um myndræn tengsl
    • Upprifjunarspurningar
    • Spurningar um gagnrýna hugsun
    • Inngangur
    • 34.1 Meltingarkerfi
    • 34.2 Næring og orkuframleiðsla
    • 34.3 Ferli meltingarkerfisins
    • 34.4 Stjórnun meltingarkerfisins
    • Lykilhugtök
    • Samantekt kafla
    • Spurningar um myndræn tengsl
    • Upprifjunarspurningar
    • Spurningar um gagnrýna hugsun
    • Inngangur
    • 35.1 Taugafrumur og taugatróð
    • 35.2 Hvernig taugafrumur eiga samskipti
    • 35.3 Miðtaugakerfið
    • 35.4 Úttaugakerfið
    • 35.5 Sjúkdómar í taugakerfi
    • Lykilhugtök
    • Samantekt kafla
    • Spurningar um myndræn tengsl
    • Upprifjunarspurningar
    • Spurningar sem reyna á gagnrýna hugsun
    • Inngangur
    • 36.1 Skynferli
    • 36.2 Líkamsskyn
    • 36.3 Bragð og lykt
    • 36.4 Heyrn og jafnvægisskyn
    • 36.5 Sjón
    • Lykilhugtök
    • Samantekt kafla
    • Spurningar um myndræn tengsl
    • Upprifjunarspurningar
    • Spurningar um gagnrýna hugsun
    • Inngangur
    • 37.1 Tegundir hormóna
    • 37.2 Hvernig hormón virka
    • 37.3 Stjórnun líkamsferla
    • 37.4 Stjórnun hormónaframleiðslu
    • 37.5 Innkirtlar
    • Lykilhugtök
    • Samantekt kafla
    • Spurningar um myndræn tengsl
    • Upprifjunarspurningar
    • Spurningar um gagnrýna hugsun
    • Inngangur
    • 38.1 Tegundir stoðkerfa
    • 38.2 Bein
    • 38.3 Liðamót og hreyfingar stoðkerfis
    • 38.4 Vöðvasamdráttur og hreyfing
    • Lykilhugtök
    • Samantekt kafla
    • Spurningar tengdar myndefni
    • Upprifjunarspurningar
    • Spurningar um gagnrýna hugsun
    • Inngangur
    • 39.1 Kerfi loftskipta
    • 39.2 Loftskipti yfir öndunaryfirborð
    • 39.3 Öndun
    • 39.4 Flutningur lofttegunda í líkamsvökvum manna
    • Lykilhugtök
    • Samantekt kafla
    • Spurningar tengdar myndefni
    • Upprifjunarspurningar
    • Spurningar um gagnrýna hugsun
    • Inngangur
    • 40.1 Yfirlit yfir blóðrásarkerfið
    • 40.2 Efnisþættir blóðsins
    • 40.3 Hjarta og æðar spendýra
    • 40.4 Blóðflæði og stjórnun blóðþrýstings
    • Lykilhugtök
    • Samantekt kafla
    • Spurningar um myndefni
    • Upprifjunarspurningar
    • Spurningar um gagnrýna hugsun
    • Inngangur
    • 41.1 Osmósustjórnun og osmósuefnajafnvægi
    • 41.2 Nýrun og líffæri osmósustjórnunar
    • 41.3 Útskilnaðarkerfi
    • 41.4 Köfnunarefnisúrgangur
    • 41.5 Hormónastjórnun á osmósustjórnun
    • Lykilhugtök
    • Samantekt kafla
    • Spurningar um myndefni
    • Upprifjunarspurningar
    • Spurningar um gagnrýna hugsun
    • Inngangur
    • 5.1 Hlutar og bygging
    • 5.2 Óvirkur flutningur
    • 5.3 Virkur flutningur
    • 5.4 Magnflutningur
    • Lykilhugtök
    • Samantekt kafla
    • Spurningar um myndræn tengsl
    • Upprifjunarspurningar
    • Spurningar um gagnrýna hugsun
    • Inngangur
    • 42.1 Ósérhæft ónæmissvar
    • 42.2 Sérhæft ónæmissvar
    • 42.3 Mótefni
    • 42.4 Truflanir í ónæmiskerfinu
    • Lykilhugtök
    • Samantekt kafla
    • Spurningar um myndefni
    • Upprifjunarspurningar
    • Spurningar um gagnrýna hugsun
    • Inngangur
    • 43.1 Æxlunaraðferðir
    • 43.2 Frjóvgun
    • 43.3 Líffærafræði æxlunarfæra manna og kynfrumumyndun
    • 43.4 Hormónastjórnun æxlunar manna
    • 43.5 Meðganga og fæðing manna
    • 43.6 Frjóvgun og snemmfósturþroski
    • 43.7 Líffæramyndun og myndun líkamsása hryggdýra
    • Lykilhugtök
    • Samantekt kafla
    • Spurningar um myndefni
    • Upprifjunarspurningar
    • Spurningar um gagnrýna hugsun
    • Inngangur
    • 44.1 Viðfangsefni vistfræðinnar
    • 44.2 Líflandafræði
    • 44.3 Lífbelti á landi
    • 44.4 Lífbelti í vatni
    • 44.5 Loftslag og áhrif hnattrænna loftslagsbreytinga
    • Lykilhugtök
    • Samantekt kafla
    • Spurningar um myndefni
    • Upprifjunarspurningar
    • Spurningar um gagnrýna hugsun
    • Inngangur
    • 45.1 Lýðfræði stofna
    • 45.2 Lífssögur og náttúruval
    • 45.3 Umhverfistakmarkanir á stofnvexti
    • 45.4 Stofnvirkni og stofnstjórnun
    • 45.5 Fólksfjölgun manna
    • 45.6 Samfélagsvistfræði
    • 45.7 Atferlisfræði: Nálægar og endanlegar orsakir hegðunar
    • Lykilhugtök
    • Samantekt kafla
    • Spurningar um myndefni
    • Upprifjunarspurningar
    • Spurningar um gagnrýna hugsun
    • Inngangur
    • 46.1 Vistfræði vistkerfa
    • 46.2 Orkuflæði um vistkerfi
    • 46.3 Lífjarðefnafræðilegar hringrásir
    • Lykilhugtök
    • Samantekt kafla
    • Spurningar um myndefni
    • Upprifjunarspurningar
    • Spurningar um gagnrýna hugsun
    • Inngangur
    • 47.1 Kreppa líffræðilegrar fjölbreytni
    • 47.2 Mikilvægi líffræðilegrar fjölbreytni fyrir mannlíf
    • 47.3 Ógnir við líffræðilega fjölbreytni
    • 47.4 Verndun líffræðilegrar fjölbreytni
    • Lykilhugtök
    • Samantekt kafla
    • Spurningar um myndefni
    • Upprifjunarspurningar
    • Spurningar um gagnrýna hugsun
    • Inngangur
    • 6.1 Orka og efnaskipti
    • 6.2 Stöðuorka, hreyfiorka, frjáls orka og virkjunarorka
    • 6.3 Lögmál varmafræðinnar
    • 6.4 ATP: Adenósínþrífosfat
    • 6.5 Ensím
    • Lykilhugtök
    • Samantekt kafla
    • Spurningar um myndræn tengsl
    • Upprifjunarspurningar
    • Spurningar um gagnrýna hugsun
    • Inngangur
    • 7.1 Orka í lifandi kerfum
    • 7.2 Glýkólýsa
    • 7.3 Oxun pýrúvats og sítrónusýruhringurinn
    • 7.4 Oxunarfosfórun
    • 7.5 Efnaskipti án súrefnis
    • 7.6 Tengsl efnaskiptaferla kolvetna, próteina og lípíða
    • 7.7 Stjórnun frumuöndunar
    • Lykilhugtök
    • Samantekt kafla
    • Spurningar um myndræn tengsl
    • Upprifjunarspurningar
    • Spurningar um gagnrýna hugsun
    • Inngangur
    • 8.1 Yfirlit yfir ljóstillífun
    • 8.2 Ljósháð hvörf ljóstillífunar
    • 8.3 Notkun ljósorku til að mynda lífrænar sameindir
    • Lykilhugtök
    • Samantekt kafla
    • Spurningar um myndræn tengsl
    • Upprifjunarspurningar
    • Spurningar um gagnrýna hugsun
    • Inngangur
    • 9.1 Boðsameindir og frumuviðtakar
    • 9.2 Útbreiðsla boðsins
    • 9.3 Svörun við boðinu
    • 9.4 Boðskipti í einfrumungum
    • Lykilhugtök
    • Samantekt kafla
    • Spurningar um myndræn tengsl
    • Upprifjunarspurningar
    • Spurningar um gagnrýna hugsun
    • Inngangur
    • 10.1 Frumuskipting
    • 10.2 Frumuferlið
    • 10.3 Stjórnun frumuferlisins
    • 10.4 Krabbamein og frumuferlið
    • 10.5 Frumuskipting dreifkjörnunga
    • Lykilhugtök
    • Samantekt kafla
    • Spurningar um myndræn tengsl
    • Upprifjunarspurningar
    • Spurningar um gagnrýna hugsun
    • Inngangur
    • 11.1 Ferli meiósu
    • 11.2 Kynæxlun
    • Lykilhugtök
    • Samantekt kafla
    • Spurningar um myndræn tengsl
    • Upprifjunarspurningar
    • Spurningar um gagnrýna hugsun
    • Inngangur
    • 12.1 Tilraunir Mendels og lögmál líkinda
    • 12.2 Einkenni og eiginleikar
    • 12.3 Lögmál erfða
    • Lykilhugtök
    • Samantekt kafla
    • Spurningar um myndræn tengsl
    • Upprifjunarspurningar
    • Spurningar um gagnrýna hugsun
    • Inngangur
    • 13.1 Litningakenningin og erfðatengsl
    • 13.2 Litningagrunnur arfgengra sjúkdóma
    • Lykilhugtök
    • Samantekt kafla
    • Spurningar um myndræn tengsl
    • Upprifjunarspurningar
    • Spurningar um gagnrýna hugsun
    • Inngangur
    • 14.1 Sögulegur grunnur nútímaskilnings
    • 14.2 Bygging og raðgreining DNA
    • 14.3 Grunnatriði eftirmyndunar DNA
    • 14.4 Eftirmyndun DNA í dreifkjörnungum
    • 14.5 Eftirmyndun DNA í heilkjörnungum
    • 14.6 Viðgerðir á DNA
    • Lykilhugtök
    • Samantekt kafla
    • Spurningar um myndræn tengsl
    • Upprifjunarspurningar
    • Spurningar um gagnrýna hugsun
    • Inngangur
    • 16.1 Stjórnun á tjáningu gena
    • 16.2 Stjórnun gena í dreifkjörnungum
    • 16.3 Utangenaerfðir og stjórnun gena í heilkjörnungum
    • 16.4 Stjórnun gena við umritun í heilkjörnungum
    • 16.5 Stjórnun gena eftir umritun í heilkjörnungum
    • 16.6 Stjórnun gena við og eftir þýðingu í heilkjörnungum
    • 16.7 Krabbamein og stjórnun gena
    • Lykilhugtök
    • Samantekt kafla
    • Spurningar um myndræn tengsl
    • Upprifjunarspurningar
    • Spurningar um gagnrýna hugsun
    • A | Lotukerfi frumefnanna
    • B | Jarðsögulegur tími
    • C | Mælingar og metrakerfið
    • Atriðisorðaskrá
    Líffræði 2e (IS)Kafli 1212.2 Einkenni og eiginleikar
    12Tilraunir Mendels og erfðir

    12.2 Einkenni og eiginleikar

    FYRRI KAFLI

    12.1 Tilraunir Mendels og lögmál líkinda

    NÆSTI KAFLI

    12.3 Lögmál erfða

    Hæfniviðmið

    Í lok þessa hluta munt þú geta gert eftirfarandi:

    • lýst sambandi arfgerðar og svipgerðar
    • notað Punnett-reit til að reikna væntanlegt hlutfall arfgerða og svipgerða í einblendingsvíxlun
    • útskýrt einföld erfðamynstur, þar á meðal ófullkomið ríki, jafnríki, margar genasamsætur, X-tengingu og banvænar genasamsætur
    • Greint erfðamynstur sem fylgja ekki lögmálum Mendels, svo sem ófullkomið ríki, jafnríki, víkjandi banagen, fjölgenasamsætur og kyntengdar erfðir

    Líkamleg einkenni koma fram fyrir tilstilli gena sem borin eru á litningum. Erfðasamsetning ertna samanstendur af tveimur svipuðum, eða samstæðum, eintökum af hverjum litningi, einu frá hvoru foreldri. Hvert par samstæðra litninga hefur sömu línulegu röð gena. Með öðrum orðum eru ertur tvílitna lífverur, því þær hafa tvö eintök af hverjum litningi. Sama gildir um margar aðrar plöntur og nánast öll dýr. Tvílitna lífverur mynda einlitna kynfrumur sem innihalda eitt eintak af hverjum samstæðum litningi; kynfrumurnar sameinast síðan við frjóvgun og mynda tvílitna okfrumu.

    Þegar eitt gen stjórnar einu einkenni hefur tvílitna lífvera tvö erfðaeintök sem geta kóðað fyrir sömu útgáfu einkennisins eða ólíkar útgáfur. Genabreytileikar sem verða til við stökkbreytingar og eru á sama hlutfallslega stað á samstæðum litningum kallast genasamsætur. Mendel rannsakaði erfðir gena með aðeins tvær gerðir genasamsæta, en í náttúrulegum stofnum er algengt að fleiri en tvær genasamsætur finnist fyrir tiltekið gen.

    Svipgerðir og arfgerðir

    Tvær genasamsætur tiltekins gens í tvílitna lífveru eru tjáðar og verka saman til að mynda líkamleg einkenni. Sýnilegir eiginleikar sem lífvera tjáir kallast svipgerð hennar. Undirliggjandi erfðasamsetning lífverunnar, sem samanstendur bæði af sýnilegum og ótjáðum genasamsætum, kallast arfgerð hennar. Kynblöndunartilraunir Mendels sýna muninn á svipgerð og arfgerð. Þegar hreinræktaðar plöntur, þar sem annað foreldrið hafði gula belgi og hitt græna belgi, voru víxlaðar, höfðu öll F₁-blendingafkvæmin gula belgi. Blendingafkvæmin voru því eins í svipgerð og hreinræktaða foreldrið með gulu belgina. Hins vegar vitum við að genasamsætan frá foreldrinu með grænu belgina glataðist ekki einfaldlega, því hún birtist aftur í sumum F₂-afkvæmanna. F₁-plönturnar hljóta því að hafa verið ólíkar foreldrinu með gulu belgina í arfgerð.

    P₁-plönturnar sem Mendel notaði í tilraunum sínum voru hver um sig arfhreinar fyrir eiginleikann sem hann var að rannsaka. Tvílitna lífverur sem eru arfhreinar fyrir tiltekið gen, eða genasæti, hafa tvær eins genasamsætur fyrir það gen á samstæðum litningum sínum. Foreldraplöntur Mendels voru alltaf hreinræktaðar því báðar kynfrumurnar sem þær mynduðu báru sama eiginleikann. Þegar P₁-plöntur með andstæða eiginleika voru víxlaðar voru öll afkvæmin arfblendin fyrir andstæða eiginleikann; arfgerð þeirra sýndi að þau höfðu ólíkar genasamsætur fyrir genið sem var til skoðunar.

    Ríkjandi og víkjandi genasamsætur

    Umræða okkar um arfhreinar og arfblendnar lífverur skýrir hvers vegna arfblendnu F₁-afkvæmin voru eins og annað foreldrið, í stað þess að tjá báðar genasamsæturnar. Í öllum sjö einkennum garðertnanna var önnur af tveimur andstæðum genasamsætum ríkjandi og hin víkjandi. Mendel kallaði ríkjandi genasamsætuna tjáða einingaþáttinn og víkjandi genasamsætuna dulda einingaþáttinn. Nú vitum við að þessir svokölluðu einingaþættir eru í raun gen á samstæðum litningapörum. Fyrir gen sem tjáist í ríkjandi og víkjandi mynstri líta arfhreinar ríkjandi og arfblendnar lífverur eins út, það er þær hafa ólíkar arfgerðir en sömu svipgerð. Eiginleikar víkjandi genasamsætu sjást aðeins hjá arfhreinum víkjandi einstaklingum (Tafla 12.4).

    Ríkjandi eiginleikarVíkjandi eiginleikar
    Dvergvaxtarheilkenni (achondroplasia)Albínismi
    Stuttfingrun (brachydactyly)Slímseigjusjúkdómur
    HuntingtonssjúkdómurDuchenne-vöðvarýrnun
    Marfan-heilkenniGalaktósadreyri
    TaugatrefjaæxlagerFenýlketónmiga
    EkkjuhársröndSigðkornablóðleysi
    UllarhárTay-Sachs-sjúkdómur

    Nokkrar venjur eru til um hvernig vísað er til gena og genasamsæta. Í þessum kafla styttum við heiti gena með fyrsta stafnum í samsvarandi ríkjandi eiginleika gensins. Til dæmis er fjólublár ríkjandi eiginleiki fyrir blómlit garðertuplöntu, þannig að blómlitargenið er skammstafað V. Athugið að venja er að skrifa genatákn með skáletri. Við notum einnig hástafi og lágstafi til að tákna ríkjandi og víkjandi genasamsætur. Því táknum við arfgerð arfhreinnar ríkjandi garðertuplöntu með fjólublá blóm sem VV, arfgerð arfhreinnar víkjandi garðertuplöntu með hvít blóm sem vv og arfgerð arfblendinnar garðertuplöntu með fjólublá blóm sem Vv.

    Punnett-reitur notaður fyrir einblendingsvíxlun

    Þegar frjóvgun verður milli tveggja hreinræktaðra foreldra sem eru aðeins ólíkir í einu einkenni kallast ferlið einblendingsvíxlun og afkvæmin sem verða til eru einblendingar. Mendel framkvæmdi sjö einblendingsvíxlanir sem fólu í sér andstæða eiginleika fyrir hvert einkenni. Á grundvelli niðurstaðna sinna í F₁- og F₂-kynslóðunum setti Mendel fram þá hugmynd að hvort foreldri í einblendingsvíxlun legði annað af tveimur pöruðum einingaþáttum til hvers afkvæmis og að allar mögulegar samsetningar einingaþátta væru jafn líklegar.

    Til að sýna einblendingsvíxlun skulum við skoða hreinræktaðar garðertuplöntur með gul fræ annars vegar og græn fræ hins vegar. Ríkjandi frælitur er gulur; því voru arfgerðir foreldranna YY fyrir plöntur með gul fræ og yy fyrir plöntur með græn fræ. Hægt er að teikna Punnett-reit, sem breski erfðafræðingurinn Reginald Punnett fann upp, til að beita lögmálum líkinda og spá fyrir um mögulegar útkomur erfðavíxlunar eða pörunar og væntanlega tíðni þeirra. Til að útbúa Punnett-reit eru allar mögulegar samsetningar genasamsæta foreldranna skráðar efst, fyrir annað foreldrið, og til hliðar, fyrir hitt foreldrið, við töflu. Þetta táknar aðskilnað þeirra í meiósu yfir í einlitna kynfrumur. Síðan eru samsetningar eggfrumna og sáðfrumna settar í reiti töflunnar til að sýna hvaða genasamsætur sameinast. Hver reitur táknar þá tvílitnu arfgerð okfrumu, eða frjóvgaðrar eggfrumu, sem gæti orðið til úr pöruninni. Þar sem hver möguleiki er jafn líklegur má ákvarða arfgerðarhlutföll út frá Punnett-reit. Ef erfðamynstrið, ríkjandi eða víkjandi, er þekkt má einnig álykta um svipgerðarhlutföll. Í einblendingsvíxlun tveggja hreinræktaðra foreldra leggur hvort foreldri til eina gerð genasamsætu. Í þessu tilviki er aðeins ein arfgerð möguleg. Öll afkvæmi eru Yy og hafa gul fræ (Mynd 12.4).

    This illustration shows a monohybrid cross. In the upper P generation, one parent has a dominant yellow phenotype and the genotype upper Y upper Y, and the other parent has the recessive green phenotype and the genotype lower y lower y. Each parent produces one kind of gamete, resulting in an upper F subscript 1 baseline generation with a dominant yellow phenotype and the genotype upper Y lower y. Self-pollination of the upper F subscript 1 baseline generation results in an upper F subscript 2 baseline generation with a 3 to 1 ratio of yellow to green peas. One out of three of the yellow pea plants has a dominant genotype of upper Y upper Y, and 2 out of 3 have the heterozygous phenotype upper Y lower y. The homozygous recessive plant has the green phenotype and the genotype lower y lower y.
    Mynd 12.4. Í P₀-kynslóðinni eru garðertuplöntur sem eru hreinræktaðar fyrir ríkjandi gula svipgerð víxlaðar við plöntur með víkjandi græna svipgerð. Þessi víxlun myndar F₁-arfblendna einstaklinga með gula svipgerð. Nota má Punnett-reit til að spá fyrir um arfgerðir F₂-kynslóðarinnar.

    Sjálfsvíxlun eins Yy-arfblendins afkvæmis má setja fram í 2 × 2 Punnett-reit, því hvort foreldri getur lagt til aðra af tveimur mismunandi genasamsætum. Afkvæmin geta því haft eina af fjórum samsetningum genasamsæta: YY, Yy, yY eða yy (Mynd 12.4). Takið eftir að tvær leiðir eru til að fá Yy-arfgerðina: Y frá eggfrumunni og y frá sáðfrumunni, eða y frá eggfrumunni og Y frá sáðfrumunni. Telja verður báða möguleikana með. Munið að einkenni garðertna Mendels hegðuðu sér eins í gagnkvæmum víxlunum. Þess vegna mynda hinar tvær mögulegu arfblendnu samsetningar afkvæmi sem eru eins í arfgerð og svipgerð, þótt ríkjandi og víkjandi genasamsætur þeirra komi frá mismunandi foreldrum. Þær eru því flokkaðar saman. Þar sem frjóvgun er tilviljanakenndur atburður gerum við ráð fyrir að hver samsetning sé jafn líkleg og að afkvæmin sýni arfgerðarhlutfallið YY:Yy:yy sem 1:2:1 (Mynd 12.4). Þar að auki hafa YY- og Yy-afkvæmin gul fræ og eru eins í svipgerð. Með því að beita samlagningarreglu líkinda gerum við ráð fyrir svipgerðarhlutfallinu 3 gul:1 græn. Með stórum úrtökum sá Mendel raunar um það bil þetta hlutfall í hverri F₂-kynslóð sem varð til við víxlun fyrir einstaka eiginleika.

    Mendel staðfesti þessar niðurstöður með F₃-víxlun þar sem hann sjálffrjóvgaði F₂-plönturnar sem tjáðu ríkjandi og víkjandi eiginleika. Þegar hann sjálffrjóvgaði plönturnar sem tjáðu græn fræ höfðu öll afkvæmin græn fræ, sem staðfesti að allar plöntur með græn fræ höfðu arfhreina yy-arfgerð. Þegar hann sjálffrjóvgaði F₂-plönturnar sem tjáðu gul fræ komst hann að því að þriðjungur plantnanna var hreinræktaður og tveir þriðju hlutar plantnanna aðskildust í hlutfallinu 3:1 fyrir gul:græn fræ. Í þessu tilviki höfðu hreinræktuðu plönturnar arfhreina YY-arfgerð en plönturnar sem sýndu aðskilnað samsvöruðu arfblendinni Yy-arfgerð. Þegar þessar plöntur sjálffrjóvguðust var útkoman alveg eins og í sjálffrjóvgun F₁-kynslóðarinnar.

    Prófvíxlun greinir ríkjandi svipgerð

    Auk þess að spá fyrir um afkvæmi víxlunar milli þekktra arfhreinna eða arfblendinna foreldra þróaði Mendel einnig aðferð til að ákvarða hvort lífvera sem tjáir ríkjandi eiginleika sé arfblendin eða arfhrein. Þessi aðferð kallast prófvíxlun og er enn notuð af plöntu- og dýraræktendum. Í prófvíxlun er lífveran sem tjáir ríkjandi eiginleikann víxluð við lífveru sem er arfhrein víkjandi fyrir sama einkenni. Ef lífveran sem tjáir ríkjandi eiginleikann er arfhrein verða öll F₁-afkvæmi arfblendin og tjá ríkjandi eiginleikann (Mynd 12.5). Ef lífveran sem tjáir ríkjandi eiginleikann er hins vegar arfblendin sýna F₁-afkvæmin hlutfallið 1:1 milli arfblendinna einstaklinga og arfhreinna víkjandi einstaklinga (Mynd 12.5). Prófvíxlunin staðfestir enn frekar hugmynd Mendels um að pör einingaþátta aðskiljist jafnt.

    Myndræn tenging

    In a test cross, a parent with a dominant phenotype but unknown genotype is crossed with a recessive parent. If the parent with the unknown phenotype is homozygous dominant, all of the resulting offspring will have at least one dominant allele. If the parent with the unknown phenotype is heterozygous, fifty percent of the offspring will inherit a recessive allele from both parents and will have the recessive phenotype.
    Mynd 12.5. Nota má prófvíxlun til að ákvarða hvort lífvera sem tjáir ríkjandi eiginleika sé arfhrein eða arfblendin.

    Í garðertuplöntum eru sléttar ertur (R) ríkjandi yfir hrukkóttum ertum (r). Þú framkvæmir prófvíxlun milli plöntu með hrukkóttar ertur, arfgerð rr, og plöntu með óþekkta arfgerð sem hefur sléttar ertur. Þú færð þrjár plöntur sem allar hafa sléttar ertur. Getur þú sagt út frá þessum gögnum hvort foreldraplantan með sléttu erturnar sé arfhrein ríkjandi eða arfblendin? Ef foreldraplantan með sléttu erturnar er arfblendin, hverjar eru líkurnar á að tilviljanakennt úrtak þriggja afkvæma hafi allt sléttar ertur?

    Margir sjúkdómar í mönnum eru arfgengir. Heilbrigður einstaklingur í fjölskyldu þar sem sumir meðlimir eru með víkjandi erfðasjúkdóm gæti viljað vita hvort hann beri sjúkdómsvaldandi genið og hver hættan sé á að flytja sjúkdóminn til afkvæma sinna. Að sjálfsögðu er bæði ósiðlegt og óframkvæmanlegt að gera prófvíxlun á mönnum. Þess í stað nota erfðafræðingar ættartrésgreiningu til að rannsaka erfðamynstur erfðasjúkdóma í mönnum (Mynd 12.6).

    Myndræn tenging

    This is a pedigree of a family that carries the recessive disorder alkaptonuria. In the second generation, an unaffected mother and an affected father have three children. One child has the disorder, so the genotype of the mother must be upper case A lower case a, and the genotype of the father is lower case a lower case a. One unaffected child goes on to have two children, one affected and one unaffected. Because her husband was not affected, she and her husband must both be heterozygous. The genotype of their unaffected child is unknown, and is designated upper A question mark. In the third generation, the other unaffected child had no offspring. The affected third-generation child goes on to have one child with the disorder. Her husband is unaffected and is labeled 3. The first generation father is affected and is labeled 1; The first generation mother is unaffected and is labeled 2 The Visual Connection question asks the genotype of the three numbered individuals.
    Mynd 12.6. Alkaptonmiga er víkjandi erfðasjúkdómur þar sem tvær amínósýrur, fenýlalanín og týrósín, brotna ekki rétt niður. Einstaklingar með sjúkdóminn geta haft dökka húð og brúnt þvag og geta þjáðst af liðskemmdum og öðrum fylgikvillum. Í þessu ættartré eru einstaklingar með sjúkdóminn sýndir í bláu og hafa arfgerðina aa. Ósýktir einstaklingar eru sýndir í gulu og hafa arfgerðina AA eða Aa. Oft er hægt að ákvarða arfgerð einstaklings út frá arfgerð afkvæma hans. Ef hvorugt foreldrið hefur sjúkdóminn en barn þeirra hefur hann hljóta foreldrarnir til dæmis að vera arfblendnir. Tveir einstaklingar í ættartrénu hafa ósýkta svipgerð en óþekkta arfgerð. Þar sem þeir hafa ekki sjúkdóminn hljóta þeir að hafa að minnsta kosti eina eðlilega genasamsætu, þannig að arfgerð þeirra er táknuð sem „A?“.

    Hverjar eru arfgerðir einstaklinganna sem merktir eru 1, 2 og 3?

    Frávik frá einföldu ríki og víki

    Tilraunir Mendels með garðertuplöntur bentu til þess að: (1) tvær „einingar“, eða genasamsætur, séu til fyrir hvert gen; (2) genasamsætur haldi sér óbreyttum í hverri kynslóð, án blöndunar; og (3) í viðurvist ríkjandi genasamsætu sé víkjandi genasamsætan falin og leggi ekkert til svipgerðarinnar. Því geta víkjandi genasamsætur verið bornar áfram án þess að tjást hjá einstaklingum. Slíkir arfblendnir einstaklingar kallast stundum arfberar. Frekari erfðarannsóknir á öðrum plöntum og dýrum hafa sýnt að erfðir geta verið mun flóknari, en grundvallarlögmál erfðafræði Mendels standast samt. Í köflunum hér á eftir skoðum við nokkrar útvíkkanir á Mendel-erfðum. Ef Mendel hefði valið tilraunakerfi sem sýndi slíkan erfðafræðilegan flækjustig er mögulegt að hann hefði ekki skilið hvað niðurstöður hans þýddu.

    Ófullkomið ríki

    Niðurstöður Mendels, að eiginleikar erfðust sem ríkjandi og víkjandi pör, stönguðust á við þá skoðun samtímans að afkvæmi sýndu blöndu af eiginleikum foreldra sinna. Stundum virðist þó svipgerð arfblendinna einstaklinga vera millistig milli foreldranna tveggja. Til dæmis myndar víxlun í ljónsmunna, Antirrhinum majus (Mynd 12.7), milli arfhreins foreldris með hvít blóm (CᵂCᵂ) og arfhreins foreldris með rauð blóm (CᴿCᴿ) afkvæmi með bleik blóm (CᴿCᵂ). Athugið að aðrar skammstafanir eru notaðar fyrir arfgerðir í útvíkkunum á erfðafræði Mendels til að greina þessi mynstur frá einföldu ríki og víki. Þetta erfðamynstur kallast ófullkomið ríki og táknar tjáningu tveggja andstæðra genasamsæta þannig að einstaklingurinn sýnir millistigssvipgerð. Genasamsætan fyrir rauð blóm er ófullkomlega ríkjandi yfir genasamsætunni fyrir hvít blóm. Samt er enn hægt að spá fyrir um niðurstöður sjálfsvíxlunar arfblendins einstaklings, rétt eins og í ríkjandi og víkjandi víxlunum Mendels. Í þessu tilviki væri arfgerðarhlutfallið 1 CᴿCᴿ:2 CᴿCᵂ:1 CᵂCᵂ og svipgerðarhlutfallið 1:2:1 fyrir rauð:bleik:hvít blóm.

    Photo is of a snapdragon with a pink flower.
    Mynd 12.7. Bleik blóm arfblendins ljónsmunna eru afleiðing ófullkomins ríkis. (mynd: „storebukkebruse“/Flickr)

    Jafnríki

    Afbrigði af ófullkomnu ríki er jafnríki, þar sem báðar genasamsætur sama einkennis eru tjáðar samtímis í arfblendnum einstaklingi. Dæmi um jafnríki eru MN-blóðflokkar í mönnum. M- og N-genasamsæturnar eru tjáðar sem M- eða N-mótefnavakar á yfirborði rauðra blóðkorna. Arfhreinir einstaklingar (LᴹLᴹ og LᴺLᴺ) tjá annaðhvort M- eða N-genasamsætuna, en arfblendnir einstaklingar (LᴹLᴺ) tjá báðar genasamsæturnar jafnt. Í sjálfsvíxlun milli arfblendinna einstaklinga sem tjá jafnríkjandi eiginleika eru þrjár mögulegar arfgerðir afkvæma aðgreinanlegar í svipgerð. Hins vegar gildir enn 1:2:1 arfgerðarhlutfallið sem einkennir einblendingsvíxlun Mendels.

    Margar genasamsætur

    Mendel gaf í skyn að aðeins tvær genasamsætur, ein ríkjandi og ein víkjandi, gætu verið til fyrir tiltekið gen. Nú vitum við að þetta er ofureinföldun. Þótt einstakir menn, og allar tvílitna lífverur, geti aðeins haft tvær genasamsætur fyrir tiltekið gen, geta margar genasamsætur verið til í stofni þannig að margar samsetningar tveggja genasamsæta sjást. Þegar margar genasamsætur eru til fyrir sama gen er venja að tákna algengustu svipgerðina eða arfgerðina meðal villtra dýra sem villigerð, oft skammstafað „+“. Hún er talin staðallinn eða normið. Allar aðrar svipgerðir eða arfgerðir eru afbrigði af þessum staðli, það er þær víkja frá villigerðinni. Afbrigðið getur verið víkjandi eða ríkjandi gagnvart villigerðargenasamsætunni.

    Dæmi um margar genasamsætur er feldlitur hjá kanínum (Mynd 12.8). Hér eru fjórar genasamsætur til fyrir c-genið. Villigerðin, C⁺C⁺, kemur fram sem brúnn feldur. Chinchilla-svipgerðin, cᶜʰcᶜʰ, kemur fram sem hvítur feldur með svörtum endum. Himalaja-svipgerðin, cʰcʰ, hefur svartan feld á útlimum og hvítan feld annars staðar. Að lokum kemur albínóa, eða „litlausa“ svipgerðin, cc, fram sem hvítur feldur. Þegar margar genasamsætur eru til geta ríkisraðir komið fyrir. Í þessu tilviki er villigerðargenasamsætan ríkjandi yfir öllum hinum, chinchilla er ófullkomlega ríkjandi yfir Himalaja og albínóa, og Himalaja er ríkjandi yfir albínóa. Þessi röð ríkis, eða genasamsæturöð, kom í ljós með því að skoða svipgerðir allra mögulegra arfblendinna afkvæma.

    This illustration shows the four different variants for coat color in rabbits at the c allele. The genotype upper case C upper case C produces the wild type phenotype, which is brown. The genotype lower case c superscript c h baseline lower case c superscript c h baseline produces the chinchilla phenotype, which is black-tipped white fur. The genotype lower case c superscript h baseline, lower case c superscript h baseline, produces the Himalayan phenotype, which is white on the body and black on the extremities. The genotype lower case c lower case c produces the recessive phenotype, which is white.
    Mynd 12.8. Fjórar mismunandi genasamsætur eru til fyrir feldlitargenið (C) hjá kanínum.

    Fullkomið ríki villigerðarsvipgerðar yfir öllum öðrum stökkbreyttum afbrigðum stafar oft af skammtaáhrifum tiltekinnar genaafurðar: villigerðargenasamsætan veitir rétt magn genaafurðar en stökkbreyttu genasamsæturnar gera það ekki. Í genasamsæturöð kanína gæti villigerðargenasamsætan veitt tiltekinn skammt af feldlitarefni, en stökkbreyttu afbrigðin minni skammt eða engan. Athyglisvert er að Himalaja-svipgerðin stafar af genasamsætu sem myndar hitanæma genaafurð sem framleiðir litarefni aðeins í kaldari útlimum kanínunnar.

    Að öðrum kosti getur ein stökkbreytt genasamsæta verið ríkjandi yfir öllum öðrum svipgerðum, þar á meðal villigerðinni. Þetta getur gerst þegar stökkbreytta genasamsætan truflar erfðaboðin þannig að jafnvel arfblendinn einstaklingur með eitt eintak af villigerðargenasamsætu tjáir stökkbreyttu svipgerðina. Ein leið til slíkrar truflunar er að stökkbreytta genasamsætan auki virkni villigerðargenaafurðarinnar eða breyti dreifingu hennar í líkamanum. Dæmi um þetta er Antennapedia-stökkbreytingin í ávaxtaflugunni Drosophila (Mynd 12.9). Í þessu tilviki víkkar stökkbreytta genasamsætan dreifingu genaafurðarinnar og þar af leiðandi þroskar arfblendinn Antennapedia-einstaklingur fætur á höfðinu þar sem fálmararnir ættu að vera.

    This photo shows Drosophila that has normal antennae on its head, and a mutant that has legs on its head.
    Mynd 12.9. Samanburður á villigerð Drosophila (vinstri) og Antennapedia-stökkbreytingu (hægri) sýnir að Antennapedia-stökkbreytingin myndar fætur á höfðinu í stað fálmara.

    Þróunarfræðileg tenging

    Margar genasamsætur veita malaríusníkilnum lyfjaónæmi

    Malaría er sníkjusjúkdómur í mönnum sem smitast með sýktum kvenkyns moskítóflugum, þar á meðal Anopheles gambiae (Mynd 12.10a), og einkennist af reglubundnum háum hita, kuldahrolli, flensulíkum einkennum og alvarlegu blóðleysi. Plasmodium falciparum og P. vivax eru algengustu orsakavaldar malaríu og P. falciparum er sá banvænasti (Mynd 12.10b). Þegar P. falciparum-malaría er meðhöndluð fljótt og rétt er dánartíðnin 0,1 prósent. Í sumum heimshlutum hefur sníkillinn þó þróað ónæmi gegn algengum malaríumeðferðum, þannig að áhrifaríkasta meðferðin getur verið breytileg eftir landsvæðum.

    Photo A shows the Anopheles gambiae mosquito, which carries malaria. Photo b shows a micrograph of sickle-shaped Plasmodium falciparum, the parasite that causes malaria. The Plasmodium is about 0.75 microns across.
    Mynd 12.10. (a) Anopheles gambiae virkar sem smitberi við flutning malaríusníkilsins til manna. (b) Plasmodium falciparum, hér sýndur með gegnumlýsingarrafeindasmásjá í gervilitum. (mynd a: James D. Gathany; mynd b: Ute Frevert; gervilitir eftir Margaret Shear; mælikvarðagögn frá Matt Russell)

    Í Suðaustur-Asíu, Afríku og Suður-Ameríku hefur P. falciparum þróað ónæmi gegn malaríulyfjunum klórókíni, meflókíni og súlfadoxín-pýrímetamíni. P. falciparum er einlitna á því lífsskeiði þegar hann er smitandi fyrir menn og hefur þróað margar lyfjaónæmar stökkbreyttar genasamsætur í dhps-geninu. Mismunandi stig súlfadoxínónæmis tengjast hverri þessara genasamsæta. Þar sem P. falciparum er einlitna þarf hann aðeins eina lyfjaónæma genasamsætu til að tjá þennan eiginleika.

    Í Suðaustur-Asíu eru ólíkar súlfadoxínónæmar genasamsætur dhps-gensins bundnar við mismunandi landsvæði. Þetta er algengt þróunarlegt fyrirbæri sem gerist vegna þess að lyfjaónæm stökkbrigði verða til í stofni og æxlast við nálæga P. falciparum-stofna. Súlfadoxínónæmir sníklar valda verulegum þjáningum á svæðum þar sem lyfið er mikið notað sem lausasölulyf við malaríu. Eins og algengt er hjá sýklum sem fjölga sér í miklum fjölda á meðan sýking stendur yfir þróast P. falciparum tiltölulega hratt, á um áratug eða svo, sem svar við valþrýstingi algengra malaríulyfja. Af þessum sökum verða vísindamenn stöðugt að þróa ný lyf eða lyfjasamsetningar til að berjast gegn malaríubyrði heimsins.

    X-tengdir eiginleikar

    Hjá mönnum, eins og mörgum öðrum dýrum og sumum plöntum, ræðst kyn einstaklings af kynlitningum. Kynlitningarnir eru eitt par ósamstæðra litninga. Hingað til höfum við aðeins skoðað erfðamynstur meðal litninga sem eru ekki kynlitningar, eða A-litninga. Auk 22 samstæðra para A-litninga hafa konur samstætt par X-litninga en karlar XY-litningapar. Þótt Y-litningurinn hafi lítið svæði sem líkist X-litningnum, þannig að þeir geti parast í meiósu, er Y-litningurinn mun styttri og inniheldur miklu færri gen. Þegar Nettie Stevens uppgötvaði að X- og Y-litningarnir ákvarða kyn greindi hún þá raunar aðeins eftir stærð. Athugið að í þessu tilviki og í lýsingunni hér á eftir voru hugtökin X-litningur og Y-litningur ekki notuð á þeim tíma. Þegar genið sem er til rannsóknar er á X-litningnum en ekki á Y-litningnum er það sagt vera X-tengt.

    Augnlitur í Drosophila var einn af fyrstu X-tengdu eiginleikunum sem greindir voru. Thomas Hunt Morgan kortlagði þennan eiginleika á það sem síðar varð þekkt sem X-litningurinn árið 1910. Líkt og hjá mönnum hafa Drosophila-karldýr XY-litningapar og kvendýr eru XX. Hjá flugum er villigerð augnlitar rauð (Xᵂ) og hún er ríkjandi yfir hvítum augnlit (Xʷ) (Mynd 12.11). Vegna staðsetningar augnlitargensins gefa gagnkvæmar víxlanir ekki sömu hlutföll afkvæma. Karldýr eru sögð vera einsamsæta, því þau hafa aðeins eina genasamsætu fyrir hvert X-tengt einkenni. Einsamsæta gerir hugtökin ríkjandi og víkjandi óviðeigandi fyrir XY-karldýr. Drosophila-karldýr skortir annað eintak af genasamsætu á Y-litningnum; arfgerð þeirra getur því aðeins verið XᵂY eða XʷY. Kvendýr hafa hins vegar tvö eintök af genasamsætum þessa gens og geta verið XᵂXᵂ, XᵂXʷ eða XʷXʷ.

    Photo shows six fruit flies, each with a different eye color.
    Mynd 12.11. Hjá Drosophila ákvarða nokkur gen augnlit. Genin fyrir hvítan og vermilion, eða rauðgulan, augnlit eru á X-litningnum. Önnur eru á A-litningum. Réttsælis frá efra vinstra horni eru brúnn, cinnabar, sepía, vermilion, hvítur og rauður. Rauður augnlitur er villigerð og er ríkjandi yfir hvítum augnlit.

    Í X-tengdri víxlun ráðast arfgerðir F₁- og F₂-afkvæma af því hvort víkjandi eiginleikinn var tjáður hjá karldýrinu eða kvendýrinu í P₁-kynslóðinni. Hvað augnlit í Drosophila varðar sýna allir einstaklingar F₁-kynslóðarinnar rauð augu þegar P₁-karldýrið tjáir hvíteygða svipgerð og kvendýrið er arfhreint raugeygð (Mynd 12.12). F₁-kvendýrin eru arfblendin (XᵂXʷ) og karldýrin eru öll XᵂY, eftir að hafa fengið X-litning sinn frá arfhreina ríkjandi P₁-kvendýrinu og Y-litning sinn frá P₁-karldýrinu. Síðari víxlun milli XᵂXʷ-kvendýrs og XᵂY-karldýrs myndi aðeins framleiða raugeygð kvendýr, með XᵂXᵂ eða XᵂXʷ arfgerðir, og bæði raugeygð og hvíteygð karldýr, með XᵂY eða XʷY arfgerðir. Lítum nú á víxlun milli arfhreins hvíteygðs kvendýrs og raugeygðs karldýrs. F₁-kynslóðin myndi aðeins hafa arfblendin raugeygð kvendýr (XᵂXʷ) og hvíteygð karldýr (XʷY). Helmingur F₂-kvendýranna yrði raugeygður (XᵂXʷ) og helmingur hvíteygður (XʷXʷ). Á sama hátt yrði helmingur F₂-karldýranna raugeygður (XᵂY) og helmingur hvíteygður (XʷY).

    Myndræn tenging

    This illustration shows a Punnett square analysis of fruit fly eye color, which is a sex-linked trait. A red-eyed male fruit fly with the genotype X superscript upper case W baseline, Y, is crossed with a white-eyed female fruit fly with the genotype X superscript lower case w baseline, X superscript lower case w baseline. All of the female offspring acquire a dominant upper case W allele from the father and a recessive lower case w allele from the mother, and are therefore heterozygous dominant with red eye color. All of the male offspring acquire a recessive lower case w allele from the mother and a Y chromosome from the father and are therefore hemizygous recessive with white eye color.
    Mynd 12.12. Greining með Punnett-reit er notuð til að ákvarða hlutfall afkvæma úr víxlun milli raugeygðs karldýrs og hvíteygðs kvendýrs í ávaxtaflugum.

    Hvaða hlutfall afkvæma fengist úr víxlun milli hvíteygðs karldýrs og kvendýrs sem er arfblendið fyrir rauðan augnlit?

    Uppgötvanir í erfðafræði ávaxtaflugna má nýta í erfðafræði manna. Þegar kvenkyns foreldri er arfhreint fyrir víkjandi X-tengdum eiginleika flytur hún eiginleikann til 100 prósent afkvæma sinna. Karlkyns afkvæmi hennar munu því óhjákvæmilega tjá eiginleikann, þar sem þau erfa Y-litning föður síns. Hjá mönnum eru genasamsætur fyrir ákveðna kvilla, þar á meðal sumar gerðir litblindu, dreyrasýki og vöðvarýrnun, X-tengdar. Konur sem eru arfblendnar fyrir þessum sjúkdómum kallast arfberar og sýna hugsanlega engin svipgerðaráhrif. Þessar konur flytja sjúkdóminn til helmings sona sinna og arfberastöðu til helmings dætra sinna. Því koma víkjandi X-tengdir eiginleikar oftar fram hjá körlum en konum.

    Í sumum hópum lífvera með kynlitninga er kynið með ósamstæðu kynlitningana kvendýrið fremur en karldýrið. Þetta á við um alla fugla. Í slíku tilviki eru kyntengdir eiginleikar líklegri til að koma fram hjá kvendýrum, þar sem þau eru einsamsæta.

    Kyntengdir sjúkdómar í mönnum

    Rannsóknir á kyntengslum á rannsóknarstofu Morgans lögðu grunninn að skilningi á X-tengdum víkjandi sjúkdómum í mönnum, þar á meðal rauð-grænni litblindu og dreyrasýki af gerð A og B. Þar sem karlar þurfa aðeins að erfa eina víkjandi stökkbreytta X-genasamsætu til að verða fyrir áhrifum sjást X-tengdir sjúkdómar hlutfallslega oftar hjá körlum. Konur þurfa að erfa víkjandi X-tengdar genasamsætur frá báðum foreldrum til að tjá eiginleikann. Þegar þær erfa eina víkjandi X-tengda stökkbreytta genasamsætu og eina ríkjandi X-tengda villigerðargenasamsætu eru þær arfberar eiginleikans og yfirleitt einkennalausar. Kvenkyns arfberar geta sýnt væg form eiginleikans vegna óvirkjunar ríkjandi genasamsætunnar á öðrum X-litningnum. Þeir geta þó flutt eiginleikann til karlkyns barna sinna, þannig að drengirnir tjá eiginleikann, eða flutt víkjandi genasamsætuna til kvenkyns barna sinna, þannig að dæturnar verða arfberar eiginleikans (Mynd 12.13). Þó að nokkrir Y-tengdir víkjandi sjúkdómar séu til tengjast þeir yfirleitt ófrjósemi hjá körlum og flytjast því ekki til næstu kynslóða.

    A diagram shows an unaffected male with a dominant allele and an unaffected carrier female with an x-linked recessive allele. Four figures of offspring are shown representing the various resulting genetic combinations: unaffected male offspring, unaffected female offspring, affected male offspring, and unaffected carrier female offspring.
    Mynd 12.13. Karlkyns afkvæmi arfbera víkjandi X-tengds sjúkdóms hefur 50 prósent líkur á að verða fyrir áhrifum. Kvenkyns afkvæmi verður ekki fyrir áhrifum en hefur 50 prósent líkur á að vera arfberi eins og kvenkyns foreldrið.

    Tengill í námsefni

    Horfðu á þetta myndband til að læra meira um kyntengda eiginleika.

    Banvænleiki

    Stór hluti gena í erfðamengi einstaklings er lífsnauðsynlegur. Stundum getur óvirk genasamsæta fyrir lífsnauðsynlegt gen orðið til við stökkbreytingu og borist áfram í stofni svo lengi sem einstaklingar með þessa genasamsætu hafa einnig virkt villigerðareintak. Villigerðargenasamsætan starfar nægilega vel til að viðhalda lífi og telst því ríkjandi yfir óvirku genasamsætunni. Lítum hins vegar á tvo arfblendna foreldra með arfgerðina villigerð/óvirkt stökkbrigði fyrir ímyndað lífsnauðsynlegt gen. Hjá fjórðungi afkvæma þeirra mætti búast við einstaklingum sem eru arfhreinir víkjandi fyrir óvirku genasamsætunni. Þar sem genið er lífsnauðsynlegt gætu þessir einstaklingar hætt að þroskast skömmu eftir frjóvgun, dáið í móðurkviði eða dáið síðar á ævinni, eftir því á hvaða lífsskeiði gensins er þörf. Erfðamynstur þar sem genasamsæta er aðeins banvæn í arfhreinu formi og þar sem arfblendni einstaklingurinn getur verið eðlilegur eða haft breytta, en ekki banvæna, svipgerð kallast víkjandi banvæn genasamsæta.

    Í víxlunum milli arfblendinna einstaklinga með víkjandi banvæna genasamsætu sem veldur dauða fyrir fæðingu þegar hún er arfhrein myndu aðeins arfhreinir villigerðareinstaklingar og arfblendnir einstaklingar sjást. Arfgerðarhlutfallið yrði því 2:1. Í öðrum tilvikum gæti víkjandi banvæna genasamsætan einnig sýnt ríkjandi, en ekki banvæna, svipgerð hjá arfblendnum einstaklingi. Til dæmis hefur víkjandi banvæna Curly-genasamsætan í Drosophila áhrif á vænglögun í arfblendnu formi en er banvæn í arfhreinu formi.

    Eitt eintak af villigerðargenasamsætunni nægir ekki alltaf fyrir eðlilega starfsemi eða jafnvel lifun. Ríkjandi banvænt erfðamynstur er þegar genasamsæta er banvæn bæði í arfhreinum og arfblendnum einstaklingum; slík genasamsæta getur aðeins erfst ef banvæna svipgerðin kemur fram eftir æxlunaraldur. Einstaklingar með stökkbreytingar sem leiða til ríkjandi banvænna genasamsæta lifa ekki af, jafnvel í arfblendnu formi. Ríkjandi banvænar genasamsætur eru mjög sjaldgæfar því, eins og búast má við, endist genasamsætan aðeins í eina kynslóð og erfist ekki áfram. Rétt eins og víkjandi banvæn genasamsæta sýnir ekki endilega banvæna svipgerð strax geta ríkjandi banvænar genasamsætur þó einnig komið fram fyrst á fullorðinsárum. Þegar einstaklingurinn nær æxlunaraldri gæti genasamsætan hafa verið send áfram án vitundar hans, sem leiðir til seinkaðs dauða í báðum kynslóðum. Dæmi um þetta hjá mönnum er Huntingtonssjúkdómur, þar sem taugakerfið hrörnar smám saman (Mynd 12.14). Fólk sem er arfblendið fyrir ríkjandi Huntington-gensamsætunni (Hh) fær óhjákvæmilega þennan banvæna sjúkdóm. Huntingtonssjúkdómur kemur þó hugsanlega ekki fram fyrr en um fertugt, og þá gætu einstaklingarnir sem bera hann þegar hafa flutt genasamsætuna til 50 prósenta afkvæma sinna.

    Micrograph shows a neuron with nuclear inclusions characteristic of Huntington's disease.
    Mynd 12.14. Taugafruman í miðju þessarar smásjármyndar (gul) hefur innilokanir í kjarna sem eru einkennandi fyrir Huntingtonssjúkdóm (appelsínugult svæði í miðju taugafrumunnar). Huntingtonssjúkdómur kemur fram þegar óeðlileg ríkjandi genasamsæta fyrir Huntington-genið er til staðar. (mynd: Dr. Steven Finkbeiner, Gladstone Institute of Neurological Disease, The Taube-Koret Center for Huntington’s Disease Research, og University of California San Francisco/Wikimedia)

    FYRRI KAFLI

    12.1 Tilraunir Mendels og lögmál líkinda

    NÆSTI KAFLI

    12.3 Lögmál erfða