Способы решения и оформления задач по генетике
Настоящее пособие представляет обобщение опыта работы учителя биологии с выпускниками школы.
Задачи разделов частично выходят за рамки школьной программы, но могут быть использованы учителями на уроках или на дополнительных занятиях по генетике (элективном курсе, факультативе), при подготовке учащихся к сдаче ЕГЭ.
Пособие состоит из четырёх разделов:
Наследование признаков, сцепленных с полом, множественные аллели, плейотропия, пенетрантность.
Явление сцепления признаков и кроссинговер; взаимодействие неаллельных генов.
Каждому разделу предшествует пояснительный текст, который не заменяет соответствующий материал учебника, а только даёт необходимые для решения задач сведения, а также расшифровывает генетические термины, с которыми учащийся встречается впервые.
В каждом разделе подобраны типичные задачи, для которых даётся полное решение.
Пособие в некоторой мере может быть использовано и в качестве справочного материала.
В результате изучения методики решения задач ученик должен знать/понимать:
Задачей называют абстрактную модель реального биологического явления, в которой на основе наличия информации требуется найти отсутствующую, используя для этого знания теории и основных законов.
Знать законы генетики: первый и второй законы Менделя, закон Т. Моргана, закон Харди-Вайнберга, теоретические основы молекулярной биологии.
Применять полученные знания на практике: решать задачи разных типов, разными способами на уроках, дополнительных занятиях и при сдаче биологии во время ЕГЭ.
Анализировать задачи . Уметь читать и осмысливать задачи, определять, к какому разделу (теме) они относятся, что необходимо написать в условии; достаточно ли данных задачи для нахождения неизвестной величины? Можно ли попробовать сформулировать условие задачи как то иначе или установить связь данной задачи с другими задачами из этого же раздела, которые решались ранее.
Кратко записывать условие: что дано, что нужно найти, уметь составить общую схему решения задачи. Если эта задача из генетики – использовать генетические символы. Неизвестные величины обозначать через Х или фенотипическими радикалами. С помощью схематической записи установить связь между известными и неизвестными величинами, а также место неизвестной величины в условии конкретной задачи.
Находить способ решения задачи. Уметь решать задачи несколькими способами, особенно когда приходится расчитывать большое количество факторов: генотип, фенотип, условия окружающей среды, структуру популяций и др. Если теоретический материал включает законы, гипотезы, теории – уметь продумать выводы, которые из них вытекают, проанализировать общие формулы. Уметь решать задачи математическим путём, при этом помнить, что не всегда математически правильный результат будет правильным с биологической точки зрения.
Владеть процессом решения задачи. Решать задачу поэтапно, кратко формулировать ключевые вопросы каждого этапа. Время от времени проверять результаты расчётов. Помнить, что ошибка на промежуточном этапе может привести к неправильному ответу в конце решения задачи. Если на каком - то этапе возникают трудности, то следует вернуться ещё раз к условиям задачи – вся ли информация использована? Если самостоятельно решить задачу не удалось – обратиться за помощью к учителю.
Заключительный этап. Проверить правильность решения задачи в целом, сформулировать и записать ответ в конце её решения.
Для любознательных и биологов по призванию. Провести исследование решённой задачи. Подумать – нет ли ещё более рационального способа её решения. Какую ещё информацию можно получить после решения задачи? Попробовать придумать аналогичную задачу и предложить её решить одноклассникам.
Пособие предусматривает формирование у учащихся общеучебных умений и навыков, универсальных способов деятельности и ключевых компетенций.
Успешное решение задач по генетике невозможно без знания генетической символики и умения правильно составлять схемы скрещивания.
В генетике принята следующая символика (обозначения):
Р ( parental – родители) – родительские формы, вступающие в скрещивание;
А – аллель (ген) доминантного признака;
а – аллель (ген) рецессивного признака;
F 1 ( filial – потомки) – первое поколение;
F 2 , F 3 – второе, третье поколения;
♀ - организм женского пола («зеркало Венеры»);
♂ - организм мужского пола («щит и копьё Марса»);
х – знак скрещивания.
В целях упрощения решения задач для обозначения генов можно пользоваться простыми символами из начальных букв латинского алфавита. Эти же буквенные обозначения можно использовать в ответах, исключая те задачи, где символы обозначены в условиях.
При решении задач можно использовать фенотипический радикал – сокращённую запись нескольких гентипов: А_, что соответствует: АА или Аа, или при дигибридном скрещивании: А_В_, что подразумевает 4 типа генотипов: ААВВ, ААВв, АаВВ или АаВв. Так же для нахождения количества типов гамет можно использовать формулу 2 n , где n – показатель числа признаков, по которым отличаются скрещиваемые особи. При моногибридном скрещивании n = 1, при дигибридном n = 2, при тригибридном n = 3, при тетрагибридном n = 4 и т.д.
Законы Менделя
1.1.Моногибридное скрещивание
1.1.1.Наследование отдельного признака
при полном доминировании
Моногибридное скрещивание включает анализ лишь одной пары аллельных генов.
При решении задач на моногибридное скрещивание следует опираться на знание первого закона Г.Менделя – закона доминирования, второго закона Г. Менделя – закона расщепления, правило чистоты гамет.
Закон единообразия гибридов первого поколения (первый закон Менделя) — при скрещивании двух гомозиготных организмов, относящихся к разным чистым линиям и отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных проявлений признака, всё первое поколение гибридов (F1) окажется единообразным и будет нести проявление признака одного из родителей.
Закон расщепления (второй закон Менделя) — при скрещивании двух гетерозиготных потомков первого поколения между собой, во втором поколении наблюдается расщепление в определенном числовом отношении: по фенотипу 3:1.
Гипотеза чистоты гамет - находящиеся в каждом организме пары наследственных факторов не смешиваются и не сливаются и при образовании гамет по одному из каждой пары переходят в них в чистом виде: одни гаметы несут доминантный ген, другие — рецессивный. Гаметы никогда не бывают гибридными по данному признаку. Для наследования признака не имеет значения, какая именно гамета несет ген признака — отцовская или материнская; у дочернего организма в одинаковой степени проявляются доминантные признаки и не проявляются рецессивные. Закон чистоты гамет служит доказательством дискретного характера наследственности.
Для решения данного типа задач пользуйтесь следующим алгоритмом решения:
1. Внимательно прочитайте условие задачи, вдумайтесь в каждое слово.
2. Сделайте краткую запись задачи. Не забывайте ставить соответствующие символы.
3. Запишите схему скрещивания. Помните, что от правильной записи зависит решение задачи.
4. По схеме скрещивания можно сразу дать ответ на вопрос задачи, зная первый и второй законы Менделя. Сделайте это. Если это невозможно – проводите скрещивание.
5. Если вы пришли к выводу на основе законов Менделя, вам необходимо обязательно сделать проверку своего утверждения. Проведите скрещивание.
6. Ответьте на вопрос задачи, расписав наследование признаков по генотипу и фенотипу.
Задача 1. У томатов ген, который обеспечивает нормальный рост, - А, доминирует над геном карликовости – а. Определите, каким будет поколение от скрещивания гетерозиготных растений нормального роста между собой?
Ген роста у томатов: А – нормальный
Ответ: расщепление по фенотипу:
Р томатов нормального роста = 0,75; 75%;
Р томатов карликового роста = 0,25; 25%, то есть 3:1.
Задача 1 . У собак чёрная окраска шерсти доминирует над коричневой мастью. Чёрную самку несколько раз скрещивали с коричневым самцом. В результате было получено 15 чёрных и 13 коричневых щенят. Определите генотипы родителей и потомства.
Ген окраски - А - чёрная
шерсти у собак - а – коричневая
В результате скрещивания было получено потомство в отношении 1:1, что возможно, если одна из скрещиваемых особей гетерозиготная, а другая гомозиготная по рецессивному гену. Следовательно, скрещиваемая самка имела генотип Аа.
Задача 3 . У крупного рогатого скота чёрная масть доминирует над рыжей мастью. Рыжая корова имела от одного и того же чёрного быка в первый год рыжего, а во второй год – чёрного телёнка. Каковы генотипы всех чёрных животных?
Ген масти у КРС – А – чёрная
В результате скрещивания рыжей коровы с неизвестным по генотипу быком было получено потомство в отношении 1:1, что возможно в результате скрещивания рецессивной гомозиготной особи с гетерозиготной. В данном случае, бык имел генотип Аа.
Задача 4. У овса раннеспелость доминирует над позднеспелостью. От скрещивания позднеспелого овса с гетерозиготным раннеспелым получено 69134 раннеспелых растений. Определите число позднеспелых растений.
Ген спелости - А - раннеспелость
у овса а – позднеспелость
Ответ: расщепление по фенотипу: Р (аа) = 0,5; 50%, или 69134
Расщепление по генотипу: Р гомозигот = 0,5; 50%,
Р гетерозигот = 0,5; 50%
для начинающих генетиков
Полное доминирование
Первый и второй законы Г.Менделя
Р АА х аа 2) Р Аа х Аа 3) Р Аа х аа
F 1 Аа F 1 3 А_ : аа F 1 Аа : аа
Дигибридное скрещивание
1.2.1. Полное доминирование
При дигибридном скрещивании учитывается наследование признаков, обусловленных двумя парами хромосом. Решение задач этого типа облегчается решёткой Пённета, составленной соответственно числу возможных гамет. При скрещивании дигибридов она будет включать 4 типа мужских гамет и 4 типа женских гамет, которые вписываются в решётку по вертикали и по горизонтали. Для дигибридного скрещивания при условии полного доминирования в обеих аллелях характерно расщепление фенотипов 9:3:3:1, в соответствии с третим законом Г. Менделя – законом независимого наследования.
Третий закон Г.Менделя
Закон независимого наследования (третий закон Менделя) — при скрещивании двух особей, отличающихся друг от друга по двум (и более) парам альтернативных признаков, гены и соответствующие им признаки наследуются независимо друг от друга и комбинируются во всех возможных сочетаниях (как и при моногибридном скрещивании).
Алгоритм решения задач
Чтобы успешно решать задачи по дигибридному скрещиванию, необходимо уметь:
а) записывать генотипы родительских особей. Помните, они записываются четырьмя буквами: двумя парами аллелей (две пары признаков).
б) записывать гаметы, которые образует родительская особь. Помните, гаметы записываются двумя буквами: по одному аллелю (гену) от каждой пары признаков.
Например, ААВВ; АаВВ; ааВВ; АаВв
Гаметы АВ АВ аВ аВ АВ аВ Ав ав
1. Внимательно прочитайте условие задачи (может, даже несколько раз), выясните все моменты, вызывающие у вас сомнения.
2. Обозначьте пары генов определёнными буквами (можно брать любую букву латинского алфавита).
3. Кратко запишите условие задачи.
4. Запишите схему скрещивания.
5. Если обе скрещиваемые особи образуют больше одного типа гамет, составьте решётку Пённета или решите задачу алгебраическим способом (примеры см. ниже).
6. Запишите результаты скрещивания.
7. Дайте ответ на поставленный вопрос в задаче. В случае необходимости сделайте анализ полученных результатов.
Задача 1. Скрещивались две породы тутового шелкопряда, которые отличаются двумя признаками: одна из них даёт одноцветных гусениц, плетущих жёлтые коконы, а другая – полосатых гусениц, плетущих белые коконы. В первом поколении все гусеницы были полосатыми и плели жёлтые коконы. Во втором поколении получилось следующее расщепление: 6385 полосатых гусениц, плетущих жёлтые коконы, 2147 – полосатых с белыми коконами, 2099 – одноцветных с жёлтыми коконами и 691 – одноцветных с белыми коконами.
Определите генотипы исходных форм и потомства первого и второго поколений.
Определяем доминантные и рецессивные признаки. Полосатых гусениц, плетущих жёлтые коконы в потомстве получилось больше, следовательно, гены полосатой окраски гусениц и жёлтого цвета коконов – доминантные.
Породы тутового шелкопряда выведены человеком в результате селекции. Они являются гомозиготными организмами.
Дано: Ген окраски гусениц – А – полосатая, а – одноцветная
Ген цвета кокона – В – жёлтый, в - белый
Р ♀ аа ВВ х ♂ ААвв
F 2 А_В_ = 6385, А_вв = 2147, ааВ_ = 2099, аавв = 691
1). Р ♀ аа ВВ х ♂ ААвв
Ответ: по фенотипу: Р полосатых гусениц, плетущих жёлтые коконы = 1; 100%;
по генотипу: Р гетерозигот = 1; 100%.
2). Р 2 ♀ АаВв х ♂ АаВв
G АВ Ав аВ ав АВ Ав аВ ав
Расчёт клеток в решётке Пённета: 4 х 4 + 8 + 1 = 25 (5 х5)
Ответ: по фенотипу - Р пол жёл = 9/16; 0,5625 , или 56,25%
Р пол бел = 3/16; 0,1875, или 18,75%
Р одн жёл = 3/16 ; 0,1875, или 18,75%
Р одн бел = 1/16; 0,0625, или 6,25%
по генотипу: 1- ААВВ, 2 – ААВв, 2 – АаВВ, 4 – АаВв, 3 – Аавв, 1- ааВВ, 2 – ааВв, 1 – аавв.
1.2.2. Алгебраический способ анализа скрещивания
Можно решить пункт 2, исходя из вероятностей совпадения независимых явлений. Вероятность проявления в потомстве признака полосатой окраски гусениц (фенотипический радикал А_) или жёлтого цвета кокона (фенотипический радикал В_) равно 12/16, или ¾, соответственно, вероятность появления признаков рецессивных генов: одноцветной окраски гусениц (генотип аа), или белого цвета коконов (генотип вв) равно 4/16, или ¼, соответственно. Следовательно, дигибридное скрещивание, в данном случае, следует рассматривать, как два моногибридных.
Фенотипический радикал А_В_ включает четыре генотипа: ААВВ, АаВВ, ААВв,АаВв, что соответствует полосатой окраске гусениц, плетущих жёлтые коконы.
Вероятность проявления в потомстве признака рецессивного гена одного аллеля (одноцветной окраски гусениц или белого цвета кокона) равна ¼, вероятность явления доминантного гена второго аллеля (полосатой окраски гусениц или жёлтого цвета кокона) равно ¾.
Задача 2. У крупного рогатого скота ген комолости доминирует над геном рогатости, а ген чёрного цвета над красным. Обе пары генов не сцеплены. В хозяйстве от 1000 рогатых коров получено 984 телёнка. Из них красных 472, комолых 483, рогатых 501. Определите генотип быка и процент чёрных телят.
Ген наличия рогов у КРС - А – комолость, а – рогатость
Ген цвета шерсти у КРС – В – чёрная, в – красная
Р ♀ аавв х ♂ __ __
F 1 n (телят) = 984; из них - __ вв = 472; А_ __ = 483; аа__ = 501
Найти: Р (быка) - ?, F 1 (__ В_) = ? %
В результате скрещивания рогатых красных коров с неизвестным по генотипу быком были получены комолые телята, которые могли унаследовать ген комолости (А) только от быка, так как у коров этот ген отсутствовал. Рогатые телята могли унаследовать ген рогатости как от коров, так и от быка, красные телята унаследовали ген красной окраски (а) так же от коров и быка. Ген чёрной окраски телята могли унаследовать только от быка, так как у коров он отсутствовал. Таким образом, генотип быка был АаВв.
Р ♀ аавв х ♂ АаВв
G ав АВ аВ Ав ав
Дальше задачу решаем по решётке Пённета.
Расчёт клеток в решётке Пённета ведём таким образом: количество гамет одного организма умножаем на количество гамет другого организма, складываем с общим числом гамет обоих организмов и прибавляем ещё единицу – для клетки, в которую будет вписана диагональ для обозначения пола животного: 1 х 4 + 5 + 1 = 10 (5 Х 2).
Ответ: Р (быка) – АаВв.
Задача 3. У человека ген карих глаз доминирует над голубыми глазами, а умение владеть преимущественно правой рукой – над леворукостью. Обе пары генов расположены в разных хромосомах.
Какими могут быть дети, если отец – левша, но гетерозиготен по цвету глаз, а мать голубоглазая, но гетерозиготна в отношении умения владеть руками.
Голубоглазый правша женился на кареглазой правше. У них родились двое детей: кареглазый левша и голубоглазый правша. Определить вероятность рождения в этой семье голубоглазых детей, владеющих преимущественно левой рукой.
Ген цвета глаз человека – А - карие, а – голубые
Ген умения владеть рукой человека – В – правой, в – левой.
Р ♀ аа Вв х ♂ Аавв
Р ♀ А_ Вв х ♂ ааВ_
Р ♀ аа Вв х ♂ Аавв
Количество клеток в решётке Пённета: 2 х 2 + 4 +1 = 9 (3х3)
Ответ: F 1 по фенотипу – Р кареглазых праворуких = 0,25; 25%;
Р кареглазых леворуких = 0,25; 25%;
Р голубоглазых праворуких = 0,25; 25%;
Р голубоглазых леворуких = 0,25; 25%.
2). В семье голубоглазого правши и кареглазой правши родился кареглазый ребёнок левша, который унаследовал ген кареглазости (А) от матери, а умение владеть левой рукой (в) от обоих родителей. Следовательно, его отец имел рецессивный ген умения владеть левой рукой. Другой ребёнок ген умения владения правой рукой унаследовал или от матери, а ген голубоглазости (а) он унаследовал как от матери, так и от отца. Таким образом, генотипы родителей были следующими:
Р ♀ Аа Вв х ♂ ааВв
G АВ Ав аВ ав аВ ав
Количество клеток в решётке Пённета: 4 х 2 + 6 +1 = 15 (5х3)
Ответ: F 1 аавв = 1/8; 0,125, или 12,5%.
Шпаргалка для начинающих генетиков
Тригибридное скрещивание
При скрещивании тригибридов расщепление по фенотипу происходит на 8 классов в отношении 27:9:9:9:3:3:3:1.
Задачи на тригибридное и полигибридное скрещивания рациональнее решать алгебраическими способами, так как при скрещивании полигибридов образуется большое количество разных генотипов.
Задача 1. Полидактилия (шестипалость), близорукость и отсутствие малых коренных зубов передаются как доминантные аутосомные признаки.
Какова вероятность рождения детей без аномалий в семье, где оба родителя страдают всеми тремя недостатками, но гетерозиготны по всем трём парам генов?
Ген количества пальцев человека – А – норма, а – полидактилия
Ген зрения – В – близорукость, в – нормальное зрение
Ген наличия зубов человека – С - отсутствие малых коренных зубов, с – норма
Р ♀ АаВвСс х ♂ АаВвСс
По формуле 2 n определяем количество типов гамет, где n – показатель числа признаков, по которым отличаются скрещиваемые особи. При моногибридном скрещивании n = 1, при дигибридном n = 2, при тригибридном n = 3, при тетрагибридном n = 4 и т.д. В данной задаче говорится, что родители отличаются тремя признаками, по которым они гетерозиготны. Следовательно, по теории вероятности, у них может быть 2 3 максимальное количество типов гамет - 8.
Р ♀ АаВвСс х ♂ АаВвСс
G АВС АВс АвС Авс аВС аВс авС авс
F 1 8 х 8 = 64 генотипа
Находим F 1 , используя фенотипические радикалы:
А_В_С_ = ¾ х ¾ х ¾ = 27/64; 0,4218, или 42,18%;
А_В_ сс = ¾ х ¾ х ¼ = 9/64; 0,1406, или 14,06%;
А_ ввС_ = ¾ х ¼ х ¾= 9/64; 0,1406, или 14,06%;
А_ ввсс = ¾ х ¼ х ¼ = 3/64; 0, 0469, или 4,69%;
ааВ_С_ = ¼ х ¾ х ¾ = 9/64; 0,1406, или 14,06%;
ааВ_сс = ¼ х ¾ х ¼ = 3/64; 0, 0469, или 4,69%;
ааввС_ = ¼ х ¼ х ¾ = 3/64; 0, 0469, или 4,69%;
ааввсс = ¼ х ¼ х ¼ = 1/64; 0,0156, или 1,56%.
Проверка. 27+(9 х 3) + (3 х 3) +1= 64
Ответ: F 1 А_В_С_ = 42,18%
Способ 2. Тригибридное скрещивание можно рассматривать как три моногибридных, так как три пары генов находятся в трёх разных парах аутосомных хромосом и не влияют друг на друга. При скрещивании гетерозигот, отличающихся по одной паре альтернативных признаков получается потомство (при полном доминировании) в отношении 3:1 (например, 3А_:аа). Учитывая это, можно решить задачу другим алгебраическим способом, без записи гамет.
Р ♀ АаВвСс х ♂ АаВвСс
F 1 (3А_ + аа) х (3В_ + вв) х (3С_ + сс) = (9 А_В_ + 3А_вв + 3 аа В_ + аавв) х (3С_ + сс) = 27 А_В_С_ + 9 А_В_сс + 9 А_ввС_ + 3 А_ввсс + 9 ааВ_С_ +
3 ааВ_ сс + 3 ааввС_ + ааввсс.
Проверка. 27+(9 х 3) + (3 х 3) +1= 64
Ответ: F 1 А_В_С_ = 42,18%
Полигибридное скрещивание
Допустим, что скрещиваемые особи отличались по четырём парам альтернативных несцепленных признаков и были гетерозиготными по всем четырём признакам.
Р ♀ АаВвСсДд х ♂ АаВвСсДд
Количество типов гамет найдём по формуле 2 n , где n =4 (2 4 = 16)
G АВСД АВСд АВсД АВсд
АвСД АвСд АвсД Авсд
аВСД аВСд аВсД аВсд
авСД авСд авсД авсд
Находим F 1 , используя фенотипические радикалы:
А_В_С_Д_= ¾ х ¾ х ¾ х ¾ = 81/256; 0,3164, или 31,64%;
А_В_С_дд = ¾ х ¾ х ¾ х ¼ = 27/256; 0,1055, или 10,55%;
А_В_ссД_ = ¾ х ¾ х ¼ х ¾ = 27/256; 0,1055, или 10,55%;
А_В_ссдд = ¾ х ¾ х ¼ х ¼ = 9/256; 0,0351, или 3,51%;
А_ввС_Д _= ¾ х ¼ х ¾ х ¾ = 27/256; 0,1055, или 10,55%;
А_ввС_дд = ¾ х ¼ х ¾ х ¼ = 9/256; 0,0351, или 3,51%;
А_ввссД_ = ¾ х ¼ х ¼ х ¾ = 9/256; 0,0351, или 3,51%;
А_ввссдд = ¾ х ¼ х ¼ х ¼ = 3/256; 0,0117, или 1,17%;
ааВ_С_Д_ = ¼ х ¾ х ¾ х ¾ = 27/256; 0,1055, или 10,55%;
ааВ_С_дд = ¼ х ¾ х ¾ х ¼ = 9/256; 0,0351, или 3,51%;
ааВ_ссД_ = ¼ х ¾ х ¼ х ¾ = 9/256; 0,0351, или 3,51%;
ааВ_ссдд = ¼ х ¾ х ¼ х ¼ = 3/256; 0,0117, или 1,17%;
ааввС_Д_ = ¼ х ¼ х ¾ х ¾ = 9/256; 0,0351, или 3,51%;
ааввС_дд = ¼ х ¼ х ¾ х ¼ = 3/256; 0,0117, или 1,17%;
ааввссД_ = ¼ х ¼ х ¼ х ¾ = 3/256; 0,0117, или 1,17%;
ааввссдд = ¼ х ¼ х ¼ х ¼ = 1/256; 0,0039, или 0,39%.
Проверка. 81 + (27 х 4) + (9 х 6) + (3 х 4) + 1 = 256
Неполное доминирование
При неполном доминировании доминантный ген не полностью подавляет действие аллельного гена. У гетерозигот функционирующим оказываются оба гена, поэтому в фенотипе признак выражается в виде промежуточной формы. Выраженность признака того или иного гена в ряде случаев может варьировать в определённых пределах. Закон единообразия первого поколения при неполном доминировании не теряет своего значения. Но во втором поколении потомство расщепляется фенотипически на три класса в отношении 1:2:1. При возвратном скрещивании потомство расщепляется в отношении 1:1. Разница состоит в том, что при скрещивании гибрида с гомозиготной доминантной формой получается половина особей с доминирующим признаком, половина – с промежуточным, а при скрещивании с гомозиготной рецессивной формой (анализирующее скрещивание) получается половина особей с рецессивным признаком, половина – с промежуточным.
При анализе двух пар аллельных генов, в случаях, когда в одной паре проявляется неполное доминирование, расщепление гибридов во втором поколении произойдёт не в отношении 9:3:3:1, а 3:6:3:1:2:1. Если обе пары генов будут проявлять неполное доминирование, то при скрещивании дигибридов произойдёт расщепление второго поколения в отношении 1:2:1:2:4:2:1:2:1.
Задача 1. Цвет волосяного покрова морских свинок зависит от содержания тёмного пигмента меланина. Белые свинки (альбиносы) при скрещивании между собой дают белое потомство. Точно так же и тёмные свинки при скрещивании между собой дают тёмное потомство. Гибриды альбиносов и тёмных имеют промежуточную (полутёмную) окраску.
Какое потомство следует ожидать от скрещивания полутёмных особей между собой?
Какое потомство будет от скрещивания полутёмной свинки с белой свинкой?
Ген цвета волосяного - А - тёмный, а – белый
покрова морских свинок
Генотипы морских свинок - АА – тёмные, Аа – полутёмные, аа - белые
по окраске волосяного
F 1 АА : 2 Аа : аа
Ответ: F 1 расщепление по фенотипу: Р тёмных = 0,25; 25%;
Р полутёмных = 0,5; 50%;
Р белых = 0,25; 25%, или 1:2:1
Расщепление по генотипу: Р гомозигот = 0,5; 50%,
Р гетерозигот = 0,5; 50%, или 1:1
Ответ F 1 расщепление по фенотипу: Р полутёмных = 0,5; 50%;
Р белых = 0,5; 50%, или 1:1.
Расщепление по генотипу: Р гомозигот = 0,5; 50%,
Р гетерозигот = 0,5; 50%, или 1:1.
Задача 2. У львиного зева цветки бывают нормальной формы (двугубые) и пилорические (без выраженной двугубости), а по окраске – красные, розовые и белые. Оба признака определяются несцепленными парами генов. Нормальная форма цветка доминирует над пилорической, а розовый цвет получается от скрещивания красных и белых особей.
Какое потомство получится от скрещивания двух гетерозиготных по обеим парам признаков растений?
Какое потомство получится от скрещивания двух растений, имеющих розовые пилорические цветки?
Ген формы цветка у львиного зева - А - норма, а – пилорическая
Ген окраски цветков у львиного зева - В - красная, в – белая
Генотипы львиного зева – ВВ – красные, Вв – розовые, вв - белые
по окраске цветков
1). Р ♀ АаВв х ♂ АаВв
2). Р ♀ ааВв х ♂ ааВв
1). Р ♀ АаВв х ♂ АаВв
F 1 (3 А_ + аа) х (ВВ + 2 Вв + вв) = 3 А_ВВ + 6 А_Вв + 3 А_вв + ааВВ + 2 ааВв
нор.кр. нор.роз. нор.бел пил.кр. пил.роз.
Ответ: расщепление по фенотипу:
Р нормальных красных = 3/16; 18,75%;
Р нормальных розовых = 6/16 = 3/8 ; 37,5%;
Р нормальных белых = 3/16; 18,75%;
Р пилорических красных = 1/16; 6,25%;
Р пилорических розовых = 2/16 = 1/8; 12,5%;
Р пилорических белых = 1/16; 6,25%.
2). Р ♀ ааВв х ♂ ааВв
F 1 ааВВ : 2 ааВв : аавв
пил.кр. пил.роз. пил.бел.
Ответ: расщепление по фенотипу:
Р пилорических красных = 1/4;25%;
Р пилорических розовых = 2/4 = 1/2; 50%;
Р пилорических белых = 1/4;25%.
Задача 3 . Красная окраска ягоды земляники определяется неполностью доминантным геном, белая – его рецессивным аллелем, розовую ягоду имеют гетерозиготы. Форма чашечки у земляники может быть нормальной, определяемая неполностью доминантным геном, и листовидная (чашелистики отдельно напоминают форму листа), определяемая его рецессивным аллелем. У гетерозигот чашечки имеют промежуточную форму между нормальной и листовидной. Обе пары признаков наследуются независимо друг от друга.
Определите возможные генотипы и фенотипы потомства, полученного от скрещивания растений, имеющих розовые ягоды и промежуточную по форме чашечку.
Определите возможные фенотипы и генотипы потомства, полученного от скрещивания растения, имеющего розовую ягоду и нормальную чашечку, с растением, имеющим розовую ягоду и листовидную чашечку.
Ген окраски ягоды земляники – А – красная, а – белая
Ген формы чашечки у земляники – В – нормальная, в – листовидная
Генотипы земляники по окраске ягоды – АА – красная,
Аа – розовая, аа – белая.
Генотипы земляники по форме чашечки – ВВ нормальная,
_ _ _ _ вв – листовидная
1). Р ♀ АаВв х ♂ АаВв
2). Р ♀ АаВВ х ♂ Аавв
1). Р ♀ АаВв х ♂ АаВв
__ _ __ _ __ __ __ _ __ _ __
F 1 (АА + 2Аа+ аа) х (ВВ + 2Вв + вв) = ААВВ + 2ААВв + ААвв + 2АаВВ +
кр. нор. кр.пр. кр.лис. роз.нор.
+ 4АаВв + 2Аавв + ааВВ + 2ааВв + аавв.
роз.пр. роз.лис. бел.нор. бел.пр. бел.лис.
Ответ: расщепление по фенотипу:
Р с красными ягодами и нормальной чашечкой = 1/16; 6,25%;
Р с красными ягодами и промежуточной чашечкой = 2/16 = 1/8; 12,5%;
Р с красными ягодами и листовидной чашечкой = 1/16; 6,25%;
Р с розовыми ягодами и нормальной чашечкой = 2/16 = 1/8 ; 12,5%;
Р с розовыми ягодами и промежуточной чашечкой = 4/16 = 1/4; 25%;
Р с розовыми ягодами и листовидной чашечкой =2/16 = 1/8; 12,5%;
Р с белыми ягодами и нормальной чашечкой = 1/16; 6,25%;
Р с белыми ягодами и промежуточной чашечкой = 2/16 = 1/8; 12,5%;
Р с белыми ягодами и листовидной чашечкой =1/16; 6,25%.
2). Р ♀ АаВВ х ♂ Аавв
F 1 ААВв : 2АаВв : ааВв
кр. пр. роз.пр. бел.пр.
Ответ: расщепление по фенотипу:
Р с красными ягодами и промежуточной чашечкой = 1/4; 25%;
Р с розовыми ягодами и промежуточной чашечкой = 2/4; ½; 50%;
Р с белыми ягодами и промежуточной чашечкой = 1/4; 25%.
для начинающих генетиков
Неполное доминировании
Р ♀ АаВв х ♂ АаВв
Р ♀ ааВв х ♂ ааВв
Р ♀ АаВв х ♂ АаВв
Анализирующее скрещивание
Чтобы успешно решать этот тип задач, необходимо помнить: анализирующее скрещивание – это скрещивание особи неизвестного генотипа с особью, гомозиготной по рецессивным аллелям (признакам).
При решении задач пользуйтесь следующим алгоритмом решения:
Внимательно прочитайте задачу и обозначьте соответствующими буквами аллели (признаки, гены, генотипы).
Кратко запишите условие задачи.
3. Сделайте предположение по поводу генотипа неизвестной особи, используя законы Менделя.
4. Подтвердите своё придположение схемой скрещивания и проведите его.
5. Сделайте вывод, исходя из конечного результата скрещивания.
Задача 1. У собак чёрный цвет шерсти доминирует над коричневым, а короткая шерсть – над длинной. Охотник купил чёрного пса с короткой шерстью и хочет убедиться, что он не несёт аллелей коричневого цвета и длинной шерсти. Какую самку необходимо подобрать для скрещивания, чтобы проверить генотип купленного пса?
Ген цвета шерсти у собак – Q – чёрная, q – коричневая
Ген длины шерсти – W – короткая, w – длинная.
Р ♀ __ __ х ♂ Q _ W _
Чтобы определить генотип пса, необходимо скрестить его с самкой, гомозиготной по рецессивным аллелям, т.е. провести анализирующее скрещивание. Если в потомстве появятся щенки с коричневой и длинной шерстью, генотип скрещиваемого пса будет гетерозиготным по обеим парам признаков, или по одной из пар признаков.
Р ♀ qq ww х ♂ QqWw
G qw QW Qw qW qw
Количество клеток в решётке Пённета: 1 х 4 + 5 +1 = 10 (5 х 2)
Ответ. Расщепление по фенотипу в F 1 :
Р чёрных короткошерстных = 0,25; 25%;
Р чёрных длинношерстных =0,25; 25%;
Р коричневых короткошерстных = 0,25; 25%;
Р коричневых длинношерстных = 0,25; 25%.
Р ♀ qq ww х ♂ QqWW
чёрн. корт. кор. корт.
Ответ: Расщепление по фенотипу в F 1 :
Р чёрных короткошерстных =0,5; 50%;
Р коричневых короткошерстных = 0,5; 50%.
Такое расщепление признаков у щенков подтверждает, что скрещиваемый пёс был гетерозиготным по окраске шерсти.
Р ♀ qq ww х ♂ QQWw
Ответ: Расщепление по фенотипу в F 1 :
Р чёрных короткошерстных =0,5; 50%;
Р чёрных длинношерстных = 0,5; 50%.
Такой результат скрещивания подтверждает, что скрещиваемый пёс был гетерозиготным по признаку длины шерсти.
Задача 2. У душистого горошка высокий стебель доминирует над карликовым, зелёная окраска бобов – над жёлтой. Скрестили растение с высоким стеблем, которое даёт зелёные бобы, с карликовым растением, которое даёт жёлтые плоды. В потомстве было получено примерно равное количество растений с высоким стеблем и зелёными бобами и карликовых растений с зелёными бобами. Определите генотипы скрещиваемых особей.
Ген роста стебля душистого горошка – А – высокий, а – карликовый;
Ген окраски бобов у душистого горошка – В – зелёная, в – жёлтая.
F 1 А_ В_ , аа В_
При скрещивании растений было получено потомство в отношении примерно 1:1, что возможно, если скрещиваемый горох высокого роста, дающий зелёные бобы был гетерозиготным по признаку роста стебля, так как полученные карликовые растения, наследовали ген карликовости от обоих скрещиваемых растений.
Р ♀ Аа ВВ х ♂ аавв
высокие с зелёными бобами карликовые с зелёными бобами
Ответ: генотип неизвестной особи – АаВВ.
2. Наследование признаков, сцепленных с полом, множественные аллели, плейотропия, пенетрантность
Наследование признаков, сцепленных с полом
Сцепленными с полом признаками называются такие, гены которых расположены не в аутосомах, а в гетеросомах Х и Y . Надо иметь в виду, что гетеросомы имеют своеобразное строение. Х – хромосома неполностью гомологична Y -хромосоме. Очевидно, что в Y - и Х – хромосомах есть участки гомологичные друг другу и содержащие аллельные гены. Признаки таких генов должны менделировать. Но как в Х-, так и в Y -хромосоме имеются негомологичные участки. В таких участках Х – хромосомы содержатся гены, аллельных которым в Y -хромосоме нет (например, ген классической гемофилии) и, наоборот, в негомологичном участке Y - хромосомы содержатся гены, у которых нет аллелей в Х-хромосоме (например, ген, определяющий развитие волосков на краю ушной раковины). Естественно, что схема решения таких задач иная, чем при аутосомном моногибридном скрещивании. В случае, если ген сцеплен с Y -хромосомой, он может передаваться из поколения в поколение только мужчинам. Если ген сцеплен с Х – хромосомой, он может передаваться от отца только дочерям, а от матери в равной степени распределяться между дочерями и сыновьями. Если ген сцеплен с Х-хромосомой и является рецессивным, у женщин он может проявляться только в гомозиготном состоянии. У мужчин второй Х – хромосомы нет, поэтому такой ген проявляется всегда.
У особей определённого пола гетеросомы могут быть одинаковыми или разными. В зависимости от этого организмы, которые образуют один тип гамет (с одним видом половых хромосом), называют гомогаметными, а особи, которые образуют два типа гамет (с разными половыми хромосомами) – гетерогаметными.
В природе встречаются разнообразные генетические механизмы определения половой принадлежности особей. Чаще встречаются такие типы хромосомного определения пола:
у млекопитающих, большенства амфибий, некоторых рыб и насекомых (кроме бабочек)), высших ракообразных, круглых червей, большенства двудомных растений женский пол является гомогаметным (ХХ), а мужской – гетерогаметным (Х Y );
у птиц, пресмыкающихся, части рыб, бабочек – женский пол – гетерогаметный (Х Y ), а мужской – гомогаметный (ХХ);
у полужёсткокрылых (клопов), прямокрылых женский пол – гомогаметный (ХХ), а мужской – гетерогаметный – Х0;
у моли, живородящей ящерицы женский пол гетерогаметный (Х0), а мужской – гомогаметный (ХХ);
у всех перепончатокрылых (пчёлы, осы) самки диплоидны, а самцы развиваются из неоплодотворённых яиц.
Алгоритм решения задач
Внимательно прочитав задачу, определите тип хромосомного набора пола.
Обозначьте соответствующими буквами данный, в условии задачи, аллель (аллели) гена.
Кратко запишите условие задачи, внимательно проанализировав её содержание.
Составьте схему скрещивания.
Сделайте вывод, проанализировав потомство, полученное в результате.
Задача 1. В лаборатории скрещивали красноглазых мух дрозофил с красноглазыми самцами. В потомстве оказалось 69 красноглазых и белоглазых самцов и 71 красноглазая самка. Напишите генотипы скрещиваемых мух и потомства, если известно, что красный цвет глаз доминирует над белым, а гены цвета глаз находятся в Х – хромосоме.
Ген цвета глаз дрозофилы – Х А – красные,
Белоглазые самцы, появившиеся в результате скрещивания красноглазых самок и самцов, унаследовали ген белоглазости от самок, так как самцы имеют Y – хромосому, которая не несёт в себе ген цвета глаз. Следовательно, генотип скрещиваемых самок был Х А Х а.
Ответ: по фенотипу – Р красноглазых мух дрозофил = 0,75; 75%;
Р белоглазых мух дрозофил = 0,25; 25%.
Задача 2. У некоторых пород кур гены, определяющие белый цвет и полосатую окраску оперения, сцеплены с Х-хромосомой, полосатость доминирует над белой сплошной окраской. Гетерогаметный пол у кур женский.
На птицеферме белых кур скрестили с полосатыми петухами и получили полосатое оперение, как у петушков, так и у кур. Затем скрестили особей, полученных от первого скрещивания, между собой и получили 594 полосатых петушка и 607 полосатых и белых курочек. Определите генотипы скрещиваемых кур и петушков и потомство первого и второго поколений.
Ген цвета оперения кур - Х А - полосатая
В результате скрещивания белых курочек с полосатыми петушками были получены полосатые петушки, которые унаследовали от белых курочек ген белой окраски (Х а ), а от петушков – ген полосатости (Х А ). Полосатые курочки унаследовали ген полосатости от петушков (Х А ), а от курочек У - хромосому. Таким образом, генотипы скрещиваемых курочек и петушков были следующими:
В результате скрещивания полосатых курочек с полосатыми петушками появились белые курочки, которые унаследовали ген Х а от полосатых петушков. Полосатые курочки унаследовали Х А так же от петушков, так как курочки имеют гетерогаметный пол и наследуют У – хромосому от курочек. Таким образом, генотипы петушков были Х А Х а.
Задача 3. Известно, что «трёхшерстные» кошки – всегда самки. Это обусловлено тем, что гены чёрного и рыжего цвета шерсти аллельны и находятся в Х – хромосоме, но ни один из них не диминирует, а при сочетании рыжего и чёрного цвета формируются «трёхшерстные» кошки.
Какова вероятность получения в потомстве трёхшерстных котят от скрещивания трёхшерстной кошки с чёрным котом?
Какое потомство можно ожидать от скрещивания чёрного кота с рыжей кошкой?
Ген цвета шерсти у кошек - Х А – чёрный, Х а – рыжий
Генотипы кошек по цвету шерсти - Х А Х а - трёхшерстные кошки,
Х А Y - чёрные коты
Х а Y - рыжие коты
Ответ по фенотипу: F 1 Р трёхшерстные кошки = 0,25; 25%;
Р рыжие кошки =0,25; 25%;
Р черные коты =0,25; 25%;
Р рыжие коты =0,25; 25%.
Ответ по фенотипу: Р трёхшерстные кошки = 05, 50%;
Р рыжие коты = 05, 50%.
Задача 4. У человека классическая гемофилия наследуется как сцепленный с Х – хромосомой рецессивный признак. Альбинизм (отсутствие пигментации) обусловлен аутосомным рецессивным геном. У одной супружеской пары, нормальной по этим двум признакам, родился сын с обеими аномалиями.
Какова вероятность того, что у второго сына в этой семье проявятся также обе анамалии одновременно?
Ген крови человека - Х H – норма,
Ген цвета кожи – А – норма
Р ♀ Х H Х_ А_ х ♂ Х H Y А_
Родившийся сын унаследовал аномальный ген гемофилии (Х h ) от матери, как носительницы данного гена, а так же ген альбинизма (а) от обоих родителей, которые сами не болели данными заболеваниями, так как были гетерозиготными по данным признакам. Генотипы родителей были следующими: матери - Х H Х h Аа, отца - Х H Y Аа.
Количество клеток в решётке Пённета: 4 х 4 + 8 + 1 = 25 (5 х 5).
Ответ: вероятность того, что следующий ребёнок будет сыном равна ½.
Р (Х h Y аа) = 1/8. Окончательный результат: появление сына с обеими анамалиями - 1/2 х 1/8 = 1/16.
Задача 5. Гипертрихоз (вырастание волос на краю ушной раковины) передаётся через Y – хромосому, а полидактилия (шестипалость) – как доминантный аутосомный ген. В семье, где отец имел гипертрихоз, а мать – полидактилию, родилась нормальная в отношении обоих признаков дочь.
Какова вероятность того, что следующий ребёнок в этой семье будет также без обеих аномалий?
Ген гипертрихоза - Y z
Ген количества пальцев человека – А – полидактилия
Р ♀ ХХ А_ х ♂ Х Y z аа
Найти: F 1 нормальный - ?
Решение. Родившаяся дочь унаследовала Х – хромосомы от обоих родителей, и поэтому не имела и не могла иметь гипертрихоз, так как этот ген сцеплен с Y – хромосомой, характерной для мужчин. Так же она унаследовала от обоих родителей ген пятипалости, так как у отца не было полидактилии, а мать хотя и страдала полидактилией, но была носительницей гена нормального количества пальцев, имела генотип Аа.
Р ♀ ХХ Аа х ♂ Х Y z аа
G ХА Ха Ха Y z а
Ответ: вероятность рождения в данной семье ребёнка, не страдающего обеими аномалиями, равна ¼, или 25%.
Множественные аллели
Иногда в популяции оказывается не два (одна пара) аллельных гена, а три, четыре и больше: А 1 , а 1 , а 2 и т.д. У каждой особи их может быть не более двух. У двух скрещивающихся особей – не более четырёх, но в популяции возможности их попарных комбинаций могут быть довольно разнообразны. Так, у морских свинок окраска шерсти определяется пятью аллелями одного локуса, которые в различных сочетаниях дают одиннадцать вариантов окраски. Взаимодействия генов при множественном аллелизме могут быть разнообразны. Нередко они образуют последовательные ряды доминирования: А доминирует над а 1 , а 2 и а 3 , а 1 доминирует над а 2 и а 3 , а 2 доминирует над а 3 . Но бывают и более сложные комбинации.
Задача 1. У кроликов гены нескольких типов окраски находятся в одних и тех же локусах и являются видоизменениями доминантного гена, дающего дикий (сплошной) тип окраски. Ген дикой окраски (С) доминирует над всеми остальными окрасками. Ген шиншиловой (с ch ) и гималайской (с h ) доминируют над геном альбинизма (с).
Гетерозиготы от шиншиловой и гималайской окраски дают светло-серую окраску.
Селекционер скрещивал кроликов шиншиловой окраски с гималайскими. Всё первое поколение было светло-серым. Полученные гибриды скрещивались между собой. При этом было получено 99 крольчат светло-серых, 48 гималайских и 51 шиншиловых. Составьте генотипы родителей и потомков первого и второго поколений.
Селекционер скрестил кроликов дикой окраски с гималайскими и получили 81 крольчонка. Из них было 41 с окраской дикого типа, 19 гималайских и 21 альбинос. Определите генотипы скрещиваемых особей и потомков.
Ген окраски кроликов – С – дикий тип
с ch – шиншиловая
с h – гималайская
Генотипы кроликов по окраске – СС, Сс ch , Сс h , Сс - дикий тип
с ch с ch , с ch с – шиншиловая
с h с h , с h с – гималайская
с ch с h – светло-серая
а) ♀ Р с ch с _ х ♂ с h с-
б ) ♀ Р с ch с h х ♂ с ch с h
F 2 с ch с h = 99, с h с _ = 48, с ch с- = 51
По условиям пункта 1а скрещивались шиншиловые кролики с гималайскими кроликами. И те и другие могут быть как гомозиготными, так и гетерозиготными. Однако потомство от их скрещивания получилось всё единообразным. Так как из признаков этих двух окрасок ни одна не доминирует над другой, а в сочетании они дают светло-серую окраску (генотип с ch с h ), ясно, что скрещивались гомозиготные особи с ch с ch и с h с h .
Р ♀ с ch с ch х ♂ с h с h
Ответ: F 1 Р с ch с h - светло-серые = 1; 100%.
б) Р ♀ с ch с h х ♂ с ch с h
G с ch с h с ch с h
Ответ: F 2 Р шиншиловых = ¼; 0,25; 25%;
Р светло-серых = ¼; 0,50; 50%;
Р гималайских = ¼; 0,25; 25%.
F 1 n = 81, из них С_ = 41, с ch с- = 19, сс = 21, или 2:1:1
Решение. Для решения задачи требуется подобрать скрещиваемых животных по генотипам. Кролики окраски дикого типа могут иметь 4 генотипа: СС, Сс ch , Сс h и Сс, а гималайские – 2 генотипа - с h с h , с h с. В потомстве получилось три фенотипа в отношении: 2 дикого типа, 1 гималайский и 1 альбинос. Появление альбиносов в потомстве говорит о том, что у каждого из скрещиваемых кроликов было по одному гену альбинизма – с. Следовательно, генотипы скрещиваемых кроликов, были Сс и с h с.
Наследование групп крови человека в системе АВ0
У человека группы крови определяются тремя аллелями одного локуса. Гены принято записывать I А , I В и I О . В различных сочетаниях генов образуется 4 группы крови: первая с генотипом - I О I О , вторая - I А I А или I А I О , третья - I В I В или I В I О , четвёртая - I А I В .
Определение групп крови имеет большое значение не только в медицине, но и в судебно-следственной практике.
Задача 1 . У матери I группа крови, у отца – IV . Какие группы крови унаследуют дети от своих родителей?
Ген группы крови – I О - первая, I А – вторая, I В – третья
Генотипы человека по группам крови - I О I О – первая,
I А I А ( I А I О ) - вторая,
I В I В ( I В I О ) – третья,
I А I В – четвёртая.
Р ♀ I О I О х ♂ I А I В
Р ♀ I О I О х ♂ I А I В
F 1 I А I О , I В I О
Ответ: F 1 Р вторая группа крови = 0,5; 50%;
Р третья группа крови = 0,5; 50%.
Задача 2. В родильном доме перепутали двух мальчиков. Родители одного из них имеют I и II группы крови, родители другого – II и IV группы крови. Исследования показали, что дети имеют I и IV группы крови. Определите, кто чей сын?
Р ♀ I О I О х ♂ I А I -
Р ♀ I А I - х ♂ I А I В
Решение. При любых генотипах у 1-й пары родителей не может быть детей с IV группой крови, но возможны дети с I группой крови. В то же время у родителей 2-й пары не может быть детей с I группой, но могут быть дети с IV группой крови.
Р ♀ I О I О х ♂ I А I О
F 1 I А I О I О I О
Р ♀ I А I А х ♂ I А I В или ♀ I А I О х ♂ I А I В
G I А I А I В I А I О I А I В
F 1 I А I А , I А I В I А I А , I А I О , I А I В , I В I О
Ответ: мальчик с I группой принадлежит 1 – й паре родителей, а мальчик с IV группой – 2-й паре родителей.
Задача 3. В семье, где жена имеет I группу крови, а муж – IV , родился сын гемофилик с III группой крови. Оба родителя не страдали этой болезнью.
Определите вероятность рождения здорового сына и возможные группы крови его. Гемофилия наследуется как рецессивный, сцепленный с Х-хромосомой, признак.
Генотипы людей по группам крови - I О I О – первая,
I А I А ( I А I О ) - вторая,
I В I В ( I В I О ) – третья,
I А I В – четвёртая.
Ген крови - Х G – норма,
Р ♀ I О I О Х G Х_ х ♂ I А I В Х G У
Найти : F 1 ♂ I _ I _ Х G У - ?
Решение: Родившийся сын унаследовал ген III группы крови ( I В ) от отца, а от матери – ген I группы крови ( I О ). Ген гемофилии он мог унаследовать только от матери. Таким образом, генотипы родителей были следующими:
Р ♀ I О I О Х G Х g х ♂ I А I В Х G У
G I О Х G I О Х g I А Х G I А У I В Х G I В У
Количество клеток в решётке Пённета: 2 х 4 + 6 + 1 = 15 (5 х3)
Ответ: F 1 Р II группа крови, здоровый = 1/8; 0,125, или 12,5%;
Р III группа крови, здоровый = 1/8; 0,125, или 12,5%.
Вероятность того, что следующий ребёнок будет сыном равна ½ (50%).
Задача 4. У родителей со II группой крови родился сын с первой группой крови и дальтоник. Дальтонизм (цветовая слепота) наследуется, как рецессивный, сцепленный с Х – хромосомой, признак. Оба родителя различают цвета нормально.
Определите вероятность рождения второго ребёнка здоровым и возможные группы крови его.
Генотипы людей по группам крови - I О I О – первая,
I А I А ( I А I О ) - вторая,
I В I В ( I В I О ) – третья,
I А I В – четвёртая.
Ген цветовосприятия – Х D – норма,
Р ♀ I А I - Х D Х - х ♂ I А I - Х D У
Найти: F 1 здоровые -?
Родившийся в семье сын унаследовал ген I группы крови ( I О ) от обоих родителей. Ген дальтонизма он унаследовал от матери, которая была носительницей данного гена. Таким образом, генотипы родителей были следующие:
Р ♀ I А I О Х D Х d х ♂ I А I О Х D У
G I А Х D I А Х d I О Х D I О Х d I А Х D I А У I О Х D I О У
Количество клеток в решётке Пённета равно: 4 х 4 + 8 + 1 = 25 (5 х5)
Ответ: F 1 Р II гр,здоровый = 9/16; 0,5625, или 56,25%;
Р I гр,здоровый = 3/16; 0,1875, или 18,75%.
Вероятность рождения здоровых детей = ¾, 0,75, или 75%.
Плейотропия.
Расщепление при скрещивании моногибридов в отношении 2:1
Плейотропия – явление, при котором один ген обусловливает несколько признаков. Имеются случаи, когда плейотропный ген является по отношению к одному признаку доминантным, по отношению к другому – рецессивным. В случаях, когда плейотропный ген является полностью доминантным или полностью рецессивным ко всем определяемым им признакам, задача решается по принципу схемы в задаче 1. В других случаях задача усложняется. Своебразное расщепление происходит тогда, когда один из признаков является рецессивным аллелем, т.е в гомозиготном состоянии ведёт к гибели (задача 2) цвет шерсти каракульских овец и развитие рубца определяются одним геном. Чёрный цвет и нормальное развитие рубца – один ген, серый цвет и недоразвитие рубца – другой, аллельный первому. Но серый цвет доминирует над чёрным, а нормальное развитие рубца – над аномалией. Гомозиготные особи по гену недоразвития рубца и серого цвета погибают. Поэтому при скрещивании гетерозиготных особей (по цвету все они серые) ¼ потомства (гомозиготные серые) оказывается нежизнеспособной, и, в конце концов, расщепление происходит в отношении 2:1 – 2 серых гетерозиготных, 1 чёрный.
Задача 1. У некоторых цветковых растений доминантный ген, определяющий красный цвет лепестков, одновременно вызывает красный оттенок стебля и жилок листа. Аллельный ему ген, определяющий белый цвет лепестков, не изменяет окраски стебля и жилок листа – они остаются зелёными. Любитель-цветовод решил разводить цветами с белыми лепестками из-за их тонкого аромата. В цветочном магазине ему сообщили, что семена по цвету не разобраны, и «чистых» белых нет. Тогда цветовод купил три пакета семян из разных хозяйств и высеял их по 1000 штук. Осматривая рассаду, он обнаружио, что семена из первого пакета дали всходы растений только с красноватыми жилками, семена из второго пакета дали ¾ райстений с красноватыми жилками, из третьего с красноватыми жилками была только половина растений.
Определите, какие по фенотипу и генотипу были цветы в каждом хозяйстве.
Ген окраски частей растений - А – красные лепестки, оттенок стебля, жилки листа;
- а – белые лепестки, зелёный стебель,
зелёные жилки листа.
F 1 Первый пакет - А_
Второй пакет – ¾ А_
Третий пакет – ½ А_
На растениях с красными жилками, выросших из семян первого пакета, развивались цветы только с красными лепестками, красным оттенком стебля, красными жилками листа (фенотипический радикал - А_). Их генотипы могли быть АА или Аа. Согласно первуму закону Г.Менделя однородное потомство можно получить в результате скрещивания гомозиготных форм между собой. Следовательно, первое хозяйство выращивало только краснолепестковые растения с генотипом АА.
Из второго пакета выросло ¾ растений с красными лепестками, красным оттенком стебля, красными жилками листа (фенотипический радикал - А_), ¼ белыми лепестками, зелёным стеблем, зелёными жилками листа. Согласно второму закону Г.Менделя расщепление 3:1 происходит в случаях скрещивания моногибридов:
F 1 АА : 2 Аа : аа
Следовательно, во втором хозяйстве все маточные растения были гибридными – Аа.
Из третьего пакета выросла ½ часть растений с красными лепестками, красным оттенком стебля, красными жилками листа (фенотипический радикал А_) и ½ часть - с белыми лепестками, зелёным стеблем, зелёными жилками листа (генотип аа). Расщепление 1:1 происходит при скрещивании гибридов (Аа) с рецессивными гомозиготами.
Следовательно, в данной популяции не было гомозиготных доминантных форм. Если бы они были, то число рецессивных гомозигот всегда было бы меньше половины.
Задача 2 . Цвет шерсти каракульских овец, и развитие рубца определяются одним геном. Чёрный цвет и нормальное развитие рубца – один ген, серый цвет и недоразвитие рубца – другой, аллельный первому. Но серый цвет доминирует над чёрным, а нормальное развитие рубца – над аномалией. Гомозиготные особи по гену недоразвития рубца и серого цвета погибают. Какое потомство, с какой вероятность следует ожидать от скрещивания двойных гетерозиготных серых особей с нормальным развитием рубца. Поэтому при скрещивании гетерозиготных особей (по цвету - все они серые) ¼ потомства (гомозиготные серые) оказывается нежизнеспособной, и, в конце концов, расщепление происходит в отношении 2:1 – 2 серых гетерозиготных, 1 - чёрный.