Методические рекомендации к решению задач по генетике "Взаимодействие генов"

11

Севастопольское государственное бюджетное образовательное учреждение

профессионального образования

«Севастопольский медицинский колледж имени Жени Дерюгиной»

«СОГЛАСОВАНО» на заседании ЦМК общеобразовательных дисциплин Протокол №3 от «21» октября 2015г. Председатель ЦМК Смирнова З.М._______________

«УТВЕРЖДАЮ» Зам. директора по учебной работе ________________Полстянко Н.Н. «28» октября 2015 г.

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

К САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЕ

для студентов медицинского колледжа

«Решение задач по генетике»

Методические рекомендации подготовлены

преподавателем биологии и генетики человека

с основами медицинской генетики

З.М.СМИРНОВОЙ

г. Севастополь

2014г

ВВЕДЕНИЕ

Целью методических рекомендаций к самостоятельной работе «Решение задач по генетике» для студентов медицинского колледжа является обучение решению типовых задач по генетике. Задачи по генетике – эффективное и порой незаменимое средство усвоения основных понятий и теоретических сведений по генетике.

Методические рекомендации к самостоятельной работе «Решение задач по генетике» для студентов медицинского колледжа охватывает основные разделы генетики. Каждый раздел включает сведения необходимые для решения задач, обучающие типовые задачи, а также задачи для самостоятельного решения.

Формированию соответствующей предметной компетентности – умение решать задачи по генетике разных уровней сложности и облегчения усвоения материала – способствуют теоретические сведения, которые необходимо знать для решения разных типов задач.

В методических рекомендациях представлены обучающие типовые задачи, в которых в качестве изучаемых объектов выступают человек, животные и растения, что позволяет продемонстрировать общность законов наследственности и установить особенности наследования ряда признаков у разных организмов.

Основная цель методических рекомендаций – помочь в усвоении материала по учебным дисциплинам «Биология» и «Генетика человека с основами медицинской генетики», повысить эффективность самостоятельной работы, освоить принципы генетического анализа, развить логику генетического мышления у обучающихся, пробудить интерес к самостоятельной работе. Решение генетических задач способствует углублению знаний, дает возможность осуществлять контроль и самоконтроль уровня усвоенных знаний, демонстрирует прикладное значение генетики и ее интеграцию с медицинскими дисциплинами.

Пособие может быть использовано при изучении учебной дисциплины «Биология», при проведении практических занятий, для самостоятельной работы студентов и проверки их знаний.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ АЛЛЕЛЬНЫХ И НЕАЛЛЕЛЬНЫХ ГЕНОВ

Генотип как система взаимодействующих генов

Аллельных Множественный Неаллельных

аллелизм

Полное Неполное Комплементарность Эпистаз

доминирование доминирование

Полимерия Плейотропия

Кодоминирование

НЕПОЛНОЕ ДОМИНИРОВАНИЕ (ПРОМЕЖУТОЧНОЕ НАСЛЕДОВАНИЕ)

При неполном доминировании доминантный ген неполностью подавляет ген аллельного гена. У гетерозигот функционирующими оказываются оба гена, поэтому в фенотипе признак выражается в промежуточной форме.

ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ НЕОБХОДИМО ЗНАТЬ:

1. Потомки первого поколения имеют признак промежуточный между признаками родительских особей;

2. Ген условно доминантный обозначается черточкой над символическим обозначением – Ā.

3. При моногибридном скрещивании, при скрещивании гетерозигот наблюдается расщепление

1 : 2 : 1, характерное только для промежуточного наследования;

1. При неполном доминировании расщепления по генотипу и фенотипу совпадают;

2. При дигибридном скрещивании в случае, когда в одной паре наблюдается неполное доминирование, а в другой полное доминирование, то расщепление гибридов во втором поколении произойдет в отношении 3 : 6 : 3 : 1 : 2 : 1;

3. Если обе пары будут проявлять неполное домирование, то при скрещивании дигибридов, во втором поколении наблюдается расщепление в отношении
   1 : 2 : 1 : 2 : 4 : 2 : 1 : 2 : 1

ОБУЧАЮЩИЕ ЗАДАЧИ

1. У земляники существуют две формы – красноплодная и белоплодная. Гибридные формы имеют розовые плоды, потому что ни один из аллелей гена не проявляется полностью. Какие гибриды будут в поколениях F₁ и F₂ при скрещивании красноплодной и белоплодной земляники?

Признак Ген, генотип

Красноплодная Ā

Белоплодная а

Розовые плоды Āа Решение

Р: ♀ красноплодная Ā Ā

♂ белоплодная аа Р ♀ Ā Ā х ♂ аа

F₁ ? ? красная белая

F₂ ? ? G Ā ; а

F₁ Āа

розовые плоды

F₁ Āа х Āа

розовая розовая

G Ā, а ; Ā, а

F₂ Ā Ā; Āа; Āа; аа

красная розовая белая

1 : 2 : 1

2. Кудрявые волосы не полностью доминируют над прямыми – у гетерозигот волнистые волосы. Темные волосы – доминантный признак, светлые – рецессивный. Темноволосая женщина с кудрявыми волосами вступила в брак с мужчиной с темными гладкими волосами. Супруги гетерозиготны по гену цвета волос. Какие волосы могут быть у их детей?

Признак Ген, генотип

Кудрявые волосы Ā Решение

Прямые волосы а

Волнистые волосы Āa Р ♀ ĀĀBb х ♂ ааBb

Темные волосы В кудрявые прямые

Светлые волосы b темные темные

Р: ♀ темноволосая кудрявая ĀĀBb G ĀB, Āb; аB, ab

♂ темные гладкие волосы ааBb F₁

♀ ♂	ĀB	Āb
аB	ĀaBB волнистые темные	ĀaBb волнистые темные
ab	ĀaBb волнистые темные	Āabb волнистые светлые

F₁ – ?

Ответ: у детей могут быть волнистые темные (75%) или волнистые светлые волосы (25%).

ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

1. Серповидноклеточная анемия (болезнь выражается в том, что эритроциты крови имеют не круглую форм, а серповидную, в результате чего транспортируется меньше кислорода).

Серповидно-клеточная анемия наследуется как неполностью доминантный признак, причём гомозиготное состояние гена приводит к гибели организма в детском возрасте.

В семье оба супруга имеют признаки анемии.

Какова процентная вероятность рождения у них здорового ребёнка?

МНОЖЕСТВЕННЫЙ АЛЛЕЛИЗМ

Один и тот же ген может имеет не две (доминантная и рецессивная) аллельные разновидности, а три и более. Возникают они в результате нескольких мутаций одного и того же локуса. Но у диплоидного организма в соматических клетках их не более двух. У человека по этому типу наследуется группы крови системы АВ0.

Например, первая группа крови (фенотип) определяется рецессивными генами, которые можно обозначить как i^оi^о. Вторая – доминантным геном I^A, третья – также доминантным относительно i аллелем I^B. Между собой гены I^A и I^B кодоминантны. Таким образом, генотип лиц с первой группой – i^оi^о, второй – I^A i^о или I^AI^A, третьей – или I^BI^B, четвертой – I^AI^B.

ОБУЧАЮЩИЕ ЗАДАЧИ

1. У матери I группа крови, а у отца – IV. Какие группы крови могут быть у их детей?

Признак Ген, генотип

I группа крови i^о

II группа крови I^A Решение

III группа крови I^B Р ♀ i^оi^о х ♂ I^AI^B

IV группа крови I^AI^B I группа IV группа

Р: ♀ I гр. крови i^оi^о G i^о; I^A, I^B

♂IV гр. крови I^AI^B F₁ I^Ai^о; I^Bi^о

Группы крови F₁ ? II гр. III
гр. гр.

Ответ: у детей могут быть II и III группы крови.

ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

1. В родильном доме перепутали двух мальчиков. У родителей одного из них I и II группы крови, у родителей второго II и IV группы крови. Исследование показало, что дети имеют I и IV группы крови. Определите, кто чей сын.

2. У резус-положительных родителей со II группой крови родился резус-отрицательный ребенок с I группой крови. Определите генотипы родителей и возможные генотипы, и фенотипы других детей.
3. Мужчина с резус-отрицательной кровью IV группы женился на женщине с резус-положительной кровью III группы. У них родилось двое детей: резус-отрицательный с III группой крови и резус-положительный с I группой крови. Судебно-медицинская экспертиза установила, что один из этих детей – внебрачный. По какому признаку можно исключить отцовство?

4. Родители имеют II и III группы крови. У них родился ребенок с первой группой крови и больной серповидноклеточной анемией (наследование аутосомное с неполным доминированием – Ā, несцепленное с группами крови). Определите вероятность рождения больных детей с IV группой крови.

5. В семье, у кареглазых родителей имеется четверо детей. Двое голубоглазых имеют I и IV группы крови, двое кареглазых – со II и III группой крови.

Определить вероятность рождения следующего ребенка кареглазым с I группой крови. Карий цвет глаз доминирует над голубым и обусловлен аутосомным геном.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ НЕАЛЛЕЛЬНЫХ ГЕНОВ

Проявление любого признака организма контролируется многими неаллельными генами, которые взаимодействуют между собой. Выделяют три типа взаимодействия генов: комплементарность, эпистаз и полимерию. Все эти типы наследования выявляются в скрещиваниях, в которых исходные родительские формы отличаются лишь по одному признаку.

Развитие одного признака определяется взаимодействием двух и более пар генов.

Родительские особи при скрещивании могут быть двух типов, но результаты будут одинаковы:

Р ♀ AABB х ♂ aabb или P ♀ AAbb х ♂ aaBB

G AB, ab G Ab, aB

F₁ AaBb F₁ AaBb

При скрещивании дигибридов F₁ во втором поколении наблюдается расщепление 9 : 3 : 3 : 1 или его модификации:

Тип взаимодействия генов	A-B-	A- bb	aaB-	aabb		Соотношение
Комплементарное взаимодействие
Доминантные аллели имеют собственное фенотипическое проявление	9	3	3	1		9 : 3 : 3 : 1
Доминантные и рецессивные аллели не имеют собственного фенотипического проявления	9	7					9 : 7
Доминантные аллели имеют собственное фенотипическое проявление, образуя сходные фенотипы.	9	6			1		9 : 6 : 1
Доминантные и рецессивные аллели имеют собственное фенотипическое проявление.	9	3	4			9 : 3 : 4
Доминантный эпистаз
Рецессивный аллель гипостатического гена имеет собственное фенотипическое проявление	12		3	1		12 : 3 : 1
Рецессивный аллель гипостатического гена не имеет собственного фенотипического проявления	12		3	1		13 : 3
Рецессивный эпистаз	9	3	4			9 : 3 : 4
Некумулятивная полимерия	15				1
Кумулятивная полимерия	Нет дискретного распределения, распределение непрерывное						1 : 4 : 6 : 4 : 1

КОМПЛЕМЕНТАРНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГЕНОВ

Комплементарное взаимодействие генов – явление, когда два неаллельных гена, оказавшись в одном генотипе, дают иной фенотипический эффект, чем каждый из них по отдельности. При комплементарности взаимодействующие неаллельные гены обусловливают новое состояние признака.

ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ НЕОБХОДИМО ЗНАТЬ:

1. Исходные родительские формы отличаются лишь по одному признаку.

2. При решении задач на взаимодействие генов выясняют, сколько пар генов действуют на анализируемый признак. Сумма фенотипических классов, на которые расщепляется потомство второго гибридного поколения, указывает на количество пар взаимодействующих генов: при взаимодействии двух пар генов – сумма составляет 16.

3. Решение задач на взаимодействие двух пар неаллельных генов проводят по схеме дигибридного скрещивания, учитывая, что оба гена оказывают совместное влияние на один признак.

4. Если оба доминантных аллеля имеют собственное фенотипическое проявление, то при скрещивании дигетерозигот в F₂ происходит расщепление фенотипов в отношении

9 : 3 : 3: 1, но без независимого расщепления каждого аллеля в отношении 3 : 1;

1. Если ни доминантные, ни рецессивные аллели не имеют самостоятельного фенотипического проявления, то при скрещивании дигетерозигот в F₂ появляются только два фенотипических класса в соотношении 9 : 7 (3:3:1);

2. Когда доминантные и рецессивные аллели обладают самостоятельным фенотипическим проявлением, то при скрещивании дигетерозигот в F₂ происходит расщепление фенотипов в отношении 9 : 3 : 4;

3. Расщепление фенотипов в отношении 9 : 6 (3:3) : 1, при скрещивании дигетерозигот, наблюдается, если оба доминантных аллеля имеют собственное проявление, образуя сходные фенотипы.

4. Наличие в потомстве новообразований указывает на комплементарный тип наследования.

ОБУЧАЮЩИЕ ЗАДАЧИ

1. Оба доминантных аллеля имеют собственное фенотипическое проявление.

Собаки породы коккер-спаниель могут иметь окраску шерсти: рыжую, коричневую, черную и желтую. Ген А определяет рыжую масть, В – коричневую. При взаимодействии А и В – масть черная; особи, имеющие генотип aabb, – желтые.
Определите расщепление по фенотипу во втором поколении, если скрещивали желтого коккер-спаниеля с черным (ААВВ). Установить характер наследования признака.

Признак Ген, генотип

Рыжая масть А Решение

Коричневая В

Черная А- В- Р ♀ ААВВ х ♂ aabb

Желтая aabb черный желтый

Р: ♀ ААВВ G АВ; ab

♂ aabb F₁ АaВb

F₂ – ? черный

F₁ АaВb х АaВb

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

♂ ♀	АВ	Аb	аВ	аb
АВ	ААВВ черная	ААВb черная	АаВВ черная	АаВb черная
Аb	ААВb черная	ААbb рыжая	АаВb черная	Ааbb рыжая
аВ	АаВВ черная	АаВb черная	ааВВ коричн	ааВb коричн
аb	АаВb черная	Ааbb рыжая	ааВb коричн	ааbb желтая

F₂

9 частей: A-B – черные 9/16 (56,25%);

3 части: A-bb – рыжие 3/16 (18,25%);

3 части: аaB- – коричневые 3/16 (18,25%)

1 часть: aabb – желтые 1/16 (6,25%);

Исходные родительские формы отличаются лишь по одному признаку. При скрещивании дигетерозигот в F₂ происходит расщепление фенотипов в отношении 9 : 3 : 3: 1, но без независимого расщепления каждого аллеля в отношении 3 : 1, а наличие в потомстве двух новообразований (рыжая и коричневая окраска) указывает на то, что мы имеем дело с комплементарным типом наследования.

Ответ: расщепление в поколении F₂ по фенотипу: 9 (черная масть) : 3 (рыжая) : 3 (коричневая) : 1 (желтая). Тип наследования – комплементарное взаимодействие генов.

2. Доминантные и рецессивные аллели не имеют собственного фенотипического проявления.

Цветки душистого горошка бывают белыми и красными. При скрещивании разных сортов гороха с белыми цветками получены семена, из которых выросли растения только с красными цветками. Во втором поколении обнаружились растения с красными и белыми цветками в соотношении примерно 9:7. Напишите генотипы исходных сортов, потомков первого и второго поколений. Определите характер наследования.

Признак Ген, генотип

Р ♀ белые цветы

♂ белые цветы

F₁: красные

F₂: 9 – красные,

7 – белые

Р ?

F₁ ?

F₂ ?

Тип наследования – ?

Единообразие первого поколения говорит о том, что исходные формы были гомозиготны. Сумма всех фенотипических классов (9 + 7 = 16) указывает на взаимодействие двух пар генов, поэтому воспользуемся схемой дигибридного скрещивания.

Для того чтобы в первом поколении получалась двойная гетерозигота (красные цветы), родительские формы должны различаться по двум парам генов.

Необходимо решить, от какого скрещивания получены растения с красными цветами от родительских особей с белыми цветами.

Р ♀ aabb х ♂ ААВВ или Р ♀ ааВВ х ♂ ААbb.

F₁ АаВb – красные;

Фенотип первого поколения указывает на то, что красный цвет получается, если в генотипе есть доминантные аллели каждого из взаимодействующих генов: гибриды первого поколения – дигетерозиготы АаВb (правило единообразия). Тогда, генотипы исходных форм: Р♀ ааВВ х ♂ ААbb, т.к. только при таких генотипах оба сорта будут иметь белую окраску цветка.

Следовательно, во втором поколении растений с красными цветками 9 (А-В-), остальные фенотипические классы (3 + 3 + 1 = 7) обозначают генотипы, формирующие белую окраску цветка.

Решение

Р ♀ ааВВ х ♂ ААbb

белый белый

G aB; Ab

F₁ AaBb

красные

F₁ ♀ АаВb х ♂ АаВb

красный красный

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

F₂

♂ ♀	АВ	Аb	аВ	аb
АВ	ААВВ красн.	ААВb красн.	АаВВ красн.	АаВb красн.
Аb	ААВb красн.	ААbb белый	АаВb красн.	Ааbb белый
аВ	АаВВ красн.	АаВb красн.	ааВВ белый	ааВb белый
аb	АаВb красн.	Ааbb белый	ааВb белый	ааbb белый

F₂ 9 A-B – красные;

3 A-bb – белые;
3 ааВ- – белые;
l aabb – белые.

Расщепление в F₂: 9 : 7, свидетельствует о комплементарном взаимодействии генов
Ответ: генотипы исходных сортов: ♀ ааВВ (фенотип – белый) и ♂ААbb (фенотип – белый). Генотипы F₁: АаВb (фенотип – красные).

Генотипы F₂ с красным цветками: 1ААВВ, 2 AABb, 2 АаВВ, 4 АаВb.

с белыми цветками: 1AAbb, 2 Ааbb, 1ааВВ, 2 ааВb, 1 ааbb.

Комплементарное взаимодействие генов.

3. Доминантные и рецессивные аллели имеют собственное фенотипическое проявление. Мыши бывают серыми (агути), белыми (альбиносы) и черными. У мышей наличие пигмента определяет аллель А, а – отсутствие пигмента (белые мыши), В – неравномерное распределение пигмента (серые мыши), b – равномерное распределение пигмента (черные мыши).

При скрещивании особей черного цвета с альбиносами в поколении F, все мыши оказались серыми (агути). Если этих мышей скрестить между собой, то в поколении F₂ происходит расщепление: 9 агути : 4 альбиноса : 3 черных. Напишите генотипы родительских форм и потомков. Определите тип взаимодействия.

Признак Ген, генотип
А – наличие пигмента

а – отсутствие пигмента
В – неравномерное распределение пигмента
b – равномерное распределение пигмента

Р: черные х альбиносы
F₁ агути ?

F₂:9 агути ?

4 альбиноса ?

3 черных ?

Р ?

Решение

Р ♀ ААbb х ♂ааВВ

черные альбиносы

G Ab; aB

F₁ АаВb

агути

F₁ ♀ АаВb х ♂АаВb

агути агути

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

F₂

♂ ♀	АВ	Аb	аВ	аb
АВ	ААВВ агути	ААВb агути	АаВВ агути	АаВb агути
Аb	ААВb агути	ААbb черные	АаВb агути	Ааbb черные
аВ	АаВВ агути	АаВb агути	ааВВ альб.	ааВb альб.
аb	АаВb агути	Ааbb черные	ааВb альб.	ааbb альб.

F₂: 9 агути, генотип А-В-

3 черные мыши, генотип A-bb

4 альбиноса, генотип аа- -

Наличие в потомстве новообразований (серые мыши) указывает на то, что мы имеем дело с комплементарным типом наследования.

Ответ: генотипы родительских форм ААbb (фенотип – черные) и ааВВ (фенотип – альбиносы). Генотипы потомков: агути (генотип А-В-); черные мыши (генотип A-bb); альбиноса (генотип аа- -).

Комплементарный тип взаимодействия генов.

4. Доминантные аллели имеют собственное фенотипическое проявление, образуя сходные фенотипы. Плоды тыквы бывают дисковидными, сферическими и удлиненными. Скрестили сорт с дисковидными плодами с сортом, имеющим удлиненные плоды. В поколении F₁ все растения оказались с дисковидными плодами. В поколении F₂ произошло расщепление в соотношении 9 дисковидных : 6 сферических : 1 удлиненные. Проведите генетический анализ формы плода у тыквы.

Признак Ген, генотип

Р: дисковидные ?

удлиненные ?

F₁: дисковидные ?

F₂: 9 дисковидных ?

6 сферических ?

1 удлиненные ?

Провести генетический анализ

формы плода у тыквы

Решение

Единообразие первого поколения говорит о том, что исходные формы были гомозиготны. Расщепление во втором поколении (9 +6 + 1 = 16) указывает на различие исходных сортов тыквы по двум парам генов, поэтому для генетического анализа воспользуемся схемой дигибридного скрещивания.

Р ♀ с дисковидными плодами х ♂с удлиненными плодами.

После скрещивания получаем растения, у которых плоды:

F₁ АаВb – дисковидные;

F₂: 9А-В- – дисковидные,

3 А-bb – сферические,

3 ааВ- – сферические,

1 aabb – удлиненные.

Приписав генотипическим радикалам фенотипы в соответствии с их численными значениями, обнаруживаем, что дисковидный плод формируется, если в генотипе присутствуют доминантные аллели обоих генов (А и В), удлиненный – если все гены рецессивные (aabb), сферический плод получается при наличии в генотипе доминантного аллеля одного из генов. Генотипы исходных сортов: ААВВ и aabb.

Ответ: Комплементарное взаимодействие генов.

ЭПИСТАЗ

Эпистаз – взаимодействие генов, при котором один ген подавляет действие другого, неаллельного ему гена. Ген-подавитель в этом случае называется эпистатическим геном или геном-ингибитором. Ген, проявление которого подавляется эпистатическим, называется гипостатическим геном. Различают доминантный эпистаз и рецессивный эпистаз. В первом случае геном-подавителем является доминантный ген, во втором – рецессивный.

ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ НЕОБХОДИМО ЗНАТЬ:

1. Родительские формы анализируются по одному признаку.

2. Анализ при эпистатическом взаимодействии генов ведется по схеме дигибридного скрещивания.

3. При доминантном эпистазе от скрещивания дигибридов в F₂ наблюдается расщепление

в отношении 13 : 3 или 12 : 3 :3, т. к. в присутствии доминантного гена подавителя, подавляемый ген не проявляется.

1. Если рецессивный аллель гипостатического гена имеет собственное фенотипическое проявление, то при доминантном эпистаза в F₂ наблюдается расщепление 12 : 3 :3.

2. Если рецессивный аллель гипостатического гена не имеет собственного фенотипического проявления, то в случае доминантного эпистаза в F₂ наблюдается расщепление 13 : 3.

3. При рецессивном эпистазе от скрещивания дигибридов в F2 наблюдается расщепление

в отношении 9 : 3 : 4. Эпистаз будет происходить лишь в тех 4 случаях из 16, где в генотипе совпадут два гена –подавителя.

ОБУЧАЮЩИЕ ЗАДАЧИ

1. У наперстянки пурпурной окраска цветка контролируется двумя независимо наследуемыми генами. Один из них, ген D, отвечает за синтез большого количества красного пигмента, определяя темно-красный цвет венчика. Его рецессивный аллель d отвечает за синтез небольшого количества пигмента (венчик имеет светло-красную окраску). Гены D и d находятся под контролем второго гена − гена-подавителя H, блокирующего отложение пигмента в венчике. Рецессивный же аллель h этого же гена не влияет на отложение пигмента в цветке. При скрещивании наперстянки с темно-красными цветками с растением, имеющим белые цветки, все особи F₁ будут белыми из-за эпистатического действия гена H на ген D. Во втором поколении будет наблюдаться расщепление 12 : 3 : 1. Двенадцать растений с белыми венчиками, три растения с темно-красными цветками и одно растение со светло-красными цветками. Определить генотипы родительских особей и тип наследования.

Признак Ген, генотип

Большое количество красного пигмента D

Небольшое количество пигмента d

Блокирует отложение пигмента H

Не влияет на отложение пигмента h

Р: ♀ растение с темно-красными венчиками

F₁: растения с белыми венчиками

F₂: 12 с белым венчиками

3 – с темно-красными

1 – со светло-красными венчиками

Р ?

Тип наследования ?

Объяснить решение Решение

P ♀ DDhh х ♂ ddHH

темно-красный белый венчик

G Dh; dH

F₁ DdHh

белый венчик

G DH, Dh, dH, dh; DH, Dh, dH, dh

♂	DH	Dh	dH	dh
DH	DDHH белый	DDHh белый	DdHH белый	DdHh белый
Dh	DDHh белый	DDhh темно-красный	DdHh белый	Ddhh темно-красный
dH	DdHH белый	DdHh белый	ddHH белый	ddHh белый
dh	DdHh белый	Ddhh темно-красный	ddHh белый	Ddhh светло- красный

F₂: 12/16 с белым венчиком (генотипы D−H− и ddH−) 3/16 с темно-красным венчиком

(генотипы D−hh) 1/16 со светло-красным венчиком (генотип ddhh).

Объяснение. 1. Анализируется один признак – цвет венчика.

1. Сумма всех фенотипических классов (12 + 3 + 1 = 16) указывает на взаимодействие двух пар генов, поэтому воспользуемся схемой дигибридного скрещивания.

2. Единообразие в F₁ свидетельствует о дигомозиготности родительских особей:

♀ DDhh (фенотип – темно-красный венчик цветка), ♂ ddHH (фенотип – белый венчик).

1. Расщепление F₂ в отношении 12 : 3 : 1 характерно для доминантного эпистаза.

Ответ: генотипы родителей: ♀ DDhh (фенотип – темно-красный венчик цветка),

♂ ddHH (фенотип – белый венчик). Тип наследования – доминантный эпистаз.

Задача 2. Так называемый бомбейский феномен состоит в том, что в семье, где отец имеет I «i^оi^о» группу крови, а мать III «I^Bi^о », родилась девочка с I группой. Она вышла замуж за мужчину со II «I^Ai^о» группой, и у них родились две дочери: первая-с IV группой, вторая- с I. Появление в третьем поколении девочки с IV группой крови от матери с I вызвало недоумение. Однако в литературе было описано еще несколько подобных случаев. Генетики объясняют это явление редким рецессивным эпистатическим геном (h), который в рецессивном гомозиготном состоянии (hh) подавляет действие генов, определяющих группы крови I^A и I^B. Принимая во внимание эту гипотезу, установите вероятные генотипы всех трех поколений, описанных в бомбейском феномене.

Признак Ген, генотип

I (0) группа крови i^о

II (A) группа крови I^A

III (B) группа крови I^B

IV (AB) группа крови I^AI^B

Не обладает эффектом подавления H

Эпистатический ген (подавитель) h

Р: ♀ III группа крови I^Bi^оН- ?

♂ I группа крови i^оi^оН- ?

F₁: ♀ I (0) группа крови ?

F₁: ♀ I (0) группа крови ?

♂ II группа крови I^Ai^оН- ?

F₂: ♀ IV (AB) группа крови I^AI^BH- ?

♀ I (0) группа крови i^оi^оН- ?

Р ?

Решение

Рецессивный эпистатический ген h проявляет своё действие в гомозиготном состоянии – hh.

Родители гетерозиготны – Hh по этому гену, так как у них родилась дочь с I (0) гр. крови (генотип – I^Bi^оhh), у которой от брака с мужчиной со II (А) - I^Ai^оНН группой родилась девочка с IV (АВ) крови – I^AI^BНh. Следовательно, ее мать – носительница гена I^B, который был подавлен рецессивным эпистатическим геном в гомозиготном состоянии – hh.

Р ♀ I^BI^BHh x ♂ i^оi^оHh

III гр. I гр.

G I^BH, I^Bh; i^оH, i^оh

F₁ I^Bi^оHH, I^Bi^оHh, I^Bi^оHh, I^Bi^оhh

III гр. III гр. III гр. I гр.

F₁ ♀ I^Bi^оhh х ♂ I^Ai^оHH

I гр. II гр.

G I^Bh, i^оh; I^AH, i^оH,

F₂ I^AI^BHh, I^Bi^оHh, I^Ai^оHh, i^оi^о Hh

VI гр. III гр. II гр. I гр.

Ответ: генотипы Р: ♀ I^BI^BHh (фенотип III гр.) x ♂ i^оi^оHh (фенотип I гр.);

генотипы F₁: I^Bi^оHH (фенотип III гр.), I^Bi^оHh (фенотип III гр.),

I^Bi^оHh (фенотип III гр.) , I^Bi^оhh (фенотип I гр.);

генотипы F₂: I^AI^BHh (VI гр.), I^Bi^оHh (фенотип III гр.),

I^Ai^оHh (фенотип II гр.), i^оi^о Hh (фенотип I гр.)

ПОЛИМЕРИЯ

Полимерия – явление, когда один и тот же признак определяется несколькими аллелями. Полимерные гены принято обозначать одной буквой латинского алфавита с цифровыми индексами, например, А₁А₁ А₂А₂ а₃а₃ и т.д. Признаки, детерминируемые полимерными генами, называются полигенными. Таким образом наследуются многие количественные и некоторые качественные признаки у животных и человека: рост, масса тела, величина артериального давления, цвет кожи и др.

Различают некумулятивную и кумулятивную полимерию.

При некумулятивной полимерии степень проявления признаков не зависит от количества доминантных аллелей в генотипе и при скрещивании дигибридов F₁ во втором поколении наблюдается расщепление в соотношении 15 : 1.

При кумулятивной полимерии степень проявления признаков зависит от количества доминантных аллелей в генотипе. Чем больше полимерных генов в генотипе организма, тем сильнее проявляется признак, т. е. с увеличением дозы доминантного гена (А₁ А₂ А₃ и т. д.) его действие суммируется, или кумулируется.

1. У пастушьей сумки плоды треугольной и овальной формы. Форма плода определяется двумя парами несцепленных неаллельных генов. При скрещивании двух растений в первом поколении получено 30 растений с треугольными плодами и два – с овальными. Как наследуется форма плода у пастушьей сумки? Определите генотипы и фенотипы родителей и генотипы потомков.

Признак Ген, генотип

Треугольные плоды А₁ и А₂

Овальные плоды а₁ и а₂

F₁: 30 – треугольные плоды ?

2 – овальные плоды ?

Р ? ?

Решение

Анализируется один признак – форма плода.

Сумма всех фенотипических классов (15 + 1 = 16) указывает на взаимодействие двух пар генов, следовательно, воспользуемся схемой дигибридного скрещивания.

Расщепление F₂ в соотношении 15 : 1 характерно для некумулятивной полимерии при скрещивании двух дигетерозигот.

Отсюда генотип Р: ♀ А₁а₁А₂а₂ х ♂А₁а₁А₂а₂ (фенотип треугольные плоды);

генотипы F₁: 9/16 А₁- А₂- – треугольные плоды;

3/16 А₁- а₂а₂ – треугольные плоды;

3/16 а₁а₁А₂- – треугольные плоды;

1/16 а₁а₁а₂а₂ – овальные плоды.

При некумулятивной полимерии достаточно одного доминантного гена А для проявления треугольной формы плода, количество доминантных генов на выраженность признака влияния не оказывает. Овальная же форма формируется при наличии в генотипе только рецессивных аллелей обоих генов.

Ответ: генотипы Р: ♀ А₁а₁А₂а₂ х ♂А₁а₁А₂а₂ (фенотип треугольные плоды);

генотипы F₁: 9/16 А₁- А₂- – треугольные плоды;

3/16 А₁- а₂а₂ – треугольные плоды;

3/16 а₁а₁А₂- – треугольные плоды;

1/16 а₁а₁а₂а₂ – овальные плоды.

2. Цвет кожи у человека наследуется по типу кумулятивной полимерии, т.е. цвет кожи тем темнее, чем больше доминантных генов в генотипе. Потомок негритянки и белого – средний мулат. Если негритянка (генотип А₁А₁А₂А₂) и белый (по цвету кожи и волос) мужчина (генотип а₁а₁а₂а₂) поженились, то каких детей можно ожидать от этого брака? Если два средних мулата имеют детей, то можно ли ожидать среди них полных негров, белых и мулатов? В каком соотношении?

Признак Ген, генотип

Черный цвет кожи А₁А₁А₂А₂

Белый цвет кожи а₁а₁а₂а₂

F₁ ? ?

F₂ ? ?

Решение

Р: ♀А₁А₁А₂А₂ х ♂а₁а₁а₂а₂

негритянка белый

G А₁А₂; а₁а₂

F₁: А₁а₁А₂а₂

мулаты

F₁: А₁а₁А₂а₂ х ♂А₁а₁А₂а₂

G А₁А₂, А₁а₂, а₁А₂, а₁а₂; А₁А₂, А₁а₂, а₁А₂, а₁а₂

F₂:

♂ ♀	А1А2	А1а2	а1А2	а1а2
А1А2	А1А1А2А2 черный	А1А1А2а2 темн. мулат	А1а1А2А2 темн. мулат	А1а1А2а2 мулат
А1а2	А1А1А2а2 темн. мулат	А1А1а2а2 мулат	А1а1А2а2 мулат	А1а1а2а2 светл. мулат
а1А2	А1а1А2А2 темн. мулат	А1а1А2а2 мулат	а1а1А2А2 мулат	а1а1А2а2 светл. мулат
а1а2	А1а1А2а2 мулат	А1а1а2а2 светл. мулат	а1а1А2а2 светл. мулат	а1а1а2а2 белый

Ответ: в F₁ единообразие мулаты (генотип А₁а₁А₂а₂)

Расщепление в F₂: 1 – черный цвет кожи 4А + 0а – генотип А₁А₁А₂А₂

(фенотипы) 4 – темные мулаты 3А + 1а – генотипы 2А₁А₁А₂а₂; 2А₁а₁А₂А₂

6 – мулаты 2А + 2а – генотипы 1А₁А₁а₂а₂; 4А₁а₁А₂а₂; 1а₁а₁А₂А₂

4 – светлые мулаты 1А + 3а – генотипы 2А₁а₁а₂а₂; 2 а₁а₁А₂А₂

1 – белый 0А + 4а – генотипы а₁а₁а₂а₂

плоды, 1/16 овальные. Так как в потомстве 15/16 растений одинаковы по фенотипу, то речь идет о некумулятивной полимерии и в этом случае достаточно одного доминантного гена А для проявления треугольной формы плода, а овальная форма характерна для гомозиготного рецессива.

ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

1. При скрещивании двух белозерных растений кукурузы все гибриды первого поколения получились белозерными. Во втором же поколении наблюдалось расщепление: из 177 растений 138 было белозерных, а 39 – с пурпурной окраской зерна. Определите, как наследуется окраска семени? Каковы генотипы родителей? Каково будет потомство в F₁ и F₂?

2. При скрещивании двух линий плодовой мушки дрозофилы, одна из которых имела коричневую окраску глаз, а вторая – ярко-красную, все потомство F₁ имело красные глаза. Во втором поколении наблюдалось следующее расщепление: 9/16 мух с красными глазами, 3/16 – с коричневыми, 3/16 – с ярко-красными, 1/16 – с белыми глазами. Объясните полученный результат. Введите генетические обозначения и напишите генотипы всех указанных насекомых.

3. У пастушьей сумки плоды бывают треугольной и овальной формы. Признак определяется двумя парами неаллельных несцепленных генов. При скрещивании двух растений в первом поколении получено расщепление: 15 растений с треугольными плодами к одному растению с овальными плодами. Определить фено- и генотипы Р и F?

4. При скрещивании двух сортов лука, один из которых характеризуется красной окраской луковиц, а второй – белой окраской, все гибридное первое поколение имело красные луковицы. Дальнейшее размножение гибридов первого поколения показало, что в F₂ происходит расщепление по окраске луковиц: на 9 растений, имеющих красные луковицы, приходится 3 растения с желтыми луковицами и 4 растения – с белыми. Красный цвет луковицы формирует доминантный ген К, а его рецессивный аллель к – желтый цвет. Неаллельный ему рецессивный ген h подавляет действие первой пары генов (луковица оказывается неокрашенной – белой), доминантный аллель этого гена не обладает эффектом подавления. Объясните наблюдаемое явление. Каковы генотипы исходных родительских форм и гибридов F₁ и F₂?

5. У человека пигментация волос обусловлена комплементарным действием генов. Ген М контролирует образование чёрного пигмента и представлен тремя аллелями: М^bk. М^bw. М^bd. Доминирование М^bk М^bw М^bd. Первый обусловливает синтез значительных, второй -промежуточных и третий - малых количеств пигмента . Последний нельзя путать с аллелем альбинизма, локализующемся в другом локусе. У гомозигот по аллелю альбинизма пигмент вообще не образуется. Кроме вышеуказанных трех аллелей, существует доминантный неаллельный ген К, который контролирует синтез красного пигмента. Рецессивный ген в гомозиготном состоянии приводит к отсутствию красного пигмента. Сочетание названных аллелей даёт весь спектр окраски волос у человека.

М^bd М^bdrr – блондин. М^bkМ^bk – брюнет,

М^bd М^bdRR – ярко-рыжий, М^bkМ^bdRr – каштановый,

М^bw М^bdRR – темно-рыжий, М^bwМ^bwRr – каштановый,

М^bwМ^bdrr – шатен.

а) В семье отец блондин, мать брюнетка. Унаследуют ли дети

цвет волос родителей?

6) Может ли в семье, где отец брюнет, а мать шатенка, родиться

ярко-рыжий ребенок?

в) Может ли в семье, где отец имеет каштановые волосы, а мать

шатенка, родиться ребенок блондин?

6. Так называемый «Бомбейский феномен» состоит в том, что в семье, где отец имел 1 группу крови, а мать 3, родилась девочка с I группой крови. Она вышла замуж за мужчину со 2 группой крови, и у них родились две девочки: первая с 4 группой крови, а вторая с 1 группой крови. Появление в 3-ем поколении девочки с 4 группой крови вызвало недоумение. Однако в литературе было описано еще несколько подобных случаев. По сообщению В. Маккьюсика, некоторые генетики склонны объяснить это явление редким рецессивным эпистатическим геном, способным подавлять действие генов, определяющих группы крови АВ и АВ. Принимая эту гипотезу:

Определите вероятность рождения детей с 1 группой крови в семье первой дочери из 3-его поколения, если она выйдет замуж за такого же по генотипу мужчину, как и она сама;

Список использованной литературы:

1. Атраментова Л. А., Карнацевич И. Я. «Сборник задач по генетике» (Харьков «Торсинг», 2002 год)

2. Болгова И.В. Сборник задач по общей биологии с решениями для поступающих в вузы. – М.: ООО «Издательство Оникс»: ООО «Издательство «Мир и образование», 2008.

3. Гуляев Г.В. « Задачник по генетике» (М. , «Колос», 1980г.)

4. Жданов Н. В. «Решение задач при изучении темы: «Генетика популяций» (Киров, пед. инст., 1995г.) «Задачи по генетике для поступающих в ВУЗы» (г. Волгоград, изд. «Учитель», 1995г.)

5. Кириленко А.А. Биология. Сборник задач по генетике. Базовый и повышенный уровни ЕГЭ: учебно-методическое пособие. – Ростов н/Д: Легион, 2009

6. Кочергин Б. Н., Кочергина Н. А. «Задачи по молекулярной биологии и генетике» (Минск, «Народная асвета», 1982г)

7. Методическая разработка для уч-ся биологического отделения ВЗМШ при МГУ «Законы Менделя» (Москва, 1981г.)

8. Муртазин Г. М. «Задачи и упражнения по общей биологии (Москва, 1981г.)

9. Орлова Н. Н. «Малый практикум по общей генетике (сборник задач)» (Изд. МГУ, 1985г.)

10. Сборник задач по генетике : для студентов биол. фак. / С23 Н. П. Максимова [и др.]. – Минск : БГУ, 2008. – 167 с.

11. Соколовская Б. Х « Сто задач по молекулярной биологии и генетике» (М., 1981г.)

12. Хелевин Н. В., Лобанов А. В., Колесова О. Ф. «Задачник по общей и медицинской генетике» (Москва «Высшая школа», 1976г.)