Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
В зависимости от величины структурных изменений в генах и хромосомах мутации делятся на несколько типов. В разделе 3.2. был введен простейший тип мутаций - точечная мутация, которая в общем случае -битовых аллелей осуществляется в пределах одного гена, когда аллель, находящаяся в соответствующем локусе "родительского" генотипа, случайным образом подвергается изменению в одном из битов генетической информации. В результате точечной мутации "мутанту" передается генотип "родителя", в котором один из генов содержит новую "слегка искаженную" аллель (рис. 4.1).
ген 1 ген 2 ген 3 ген 4
“Родительский” генотип E(): 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Генотип “мутант” E(): 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
локус 1 локус 2 локус 3 локус 4
Рис. 4.1. Точечная мутация в пятом бите гена 2 изменяет аллель этого гена в генотипе "мутанта", оставляя гены 1, 3 и 4 без изменений
Одну из схем воспроизводства из родительской" гаметы E() мутанта с помощью точечной мутации можно представить в виде следующей процедуры:
1.
2. В генотипе случайным образом с вероятностью (1/n) определяется j-ый ген (j[1,n]), в котором аллель "родительского" гена будет подвержена мутации.
3. Для выбранного гена случайным образом с вероятностью (1/) в j-м локусе выбирается i-ый бит, в котором должна произойти точечная мутация.
4. В i-м бите j-ого локуса генотипа двоичное число i принимает противоположное значение (0 заменяется на 1 или 1 заменяется на 0).
Генотип "мутанта" сформирован.
Более глубокие изменения генной информации происходят в результате генной мутации, когда в i-м гене "родительского" генотипа E() аллель, находящаяся в i-м локусе, полностью заменяется новой аллельной формой (рис.6.2).
ген 1 ген 2 ген 3 ген 4
“Родительский” генотип E(): 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Генотип “мутант” E(): 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
локус 1 локус 2 локус 3 локус 4
Рис. 4.2. Генная мутация во 2 гене изменяет аллель этого гена в генотипе "мутанта", оставляя гены 1, 3 и 4 без изменений
Очевидно, что новые аллели должны принадлежать генофонду гена, подвергающегося мутации, и, как правило, отличаются от аллельных форм, уже имеющихся в хромосомном наборе популяции Pt для соответствующего локуса.
Очевидно, что новые аллели должны принадлежать генофонду гена, подвергающегося мутации, и, как правило, отличаются от аллельных форм, уже имеющихся в хромосомном наборе популяции Pt для соответствующего локуса.
Одна из схем реализации генной мутации в "родительском" генотипе E() может быть представлена следующим образом:
1.
2. В генотипе случайным образом с вероятностью (1/n) определяется j-ый ген (j [1,n]), в котором аллель "родительского" гена будет подвержена мутации.
3. Из генофонда j-ого гена Г(j) исключаются все аллели хромосомного набора популяции Pt, находящиеся в j-м локусе:
Г ( j ) := Г ( j )\
4. Если Г(j): = , то Г(j):= .
5. Случайным образом с вероятностью (1/Г(j)) из множества аллелей Г(j) выбирается альтернативный аллель .
6. В j-м локусе генотипа аллель "родительского" генотипа заменяется новой аллельной формой .
Генотип "мутанта" сформирован.
Для задачи оптимального разбиения графа G на два подграфа G1и G2 порядка n1 и n2, соответственно, точечная и генная мутации совпадают, т.к. локусы для каждого гена содержат по одному биту (=1). С другой стороны, к формируемым генотипам E() предъявляется требование, чтобы число "I" в них равнялось порядку n1подграфа G1. В связи с этим генная мутация для рассматриваемого случая сводится к изменению аллельных форм в двух случайно выбранных генах "родительского" генотипа E(): в одном гене аллель, равная “I" заменяется "0", а в другом гене аллель, равная "0" заменяется на "1".
Схема, реализующая генную мутацию генотипа E(), который характеризует допустимое дихотомическое разбиение (X1, X2 ), имеет следующий вид:
1.
2. По генотипу образуется список номеров локусов I1 , содержащих "I", и список номеров локусов I0, содержащих "0".
3. Случайным образом с вероятностью (1/ I1) выбирается номер локуса iI1 , который будет подвержен генной мутации.
4. Случайным образом с вероятностью (1/I0 ) выбирается номер локуса j I , который будет подвержен генной мутации.
5. Аллель "1", находящаяся в i-м локусе генотипа заменяется "0", а аллель "0", находящаяся в j-м локусе генотипа заменяется "1".
Генотип "мутанта" сформирован.
Рассмотренный алгоритм генной мутации описывает операцию однократного обмена вершинами между подмножествами X1 и X2 , которая заключается в том, что только одна вершина xi X1 перемещается на другую сторону разреза в часть X2, вместо вершины vjX2, которая, в свою очередь, перемещается в часть X1 :
|
= [X1\{xi}] {vj}; |
(6.1) |
= [X2\{vj}] {xi}.
Пример 6.1.
Пусть "родительский" генотип E() задает дихотомическое распределение
X1 = {x1, x3, x4, x10, x12} , X2 = {x2, x5, x6, x7, x8, x9, x11} :
|
* |
* |
|||||||||||
|
"Родительский" генотип E(): |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
Для случайно выбранных генов 2 и 12, отмеченных звездочкой, генная мутация позволяет воспроизвести "мутанта" с генотипом следующего вида:
Генотип "мутанта" : 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 (25)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12