Биология Справочники / Загальна біологія та генетика. Задачі / Болгова И.В. Сборник задач по общей биологии с решениями для поступающих в вузы

Та а встречи половых лето случайны или независимы, то со ласно теории вероятности частота аждо-о сочетания (AA, Aa и aa) в среднем равна произведению соответствующих частот. Каждая лет а таблицы по азывает енотипы и их вероятности в следующем по-олении при условии свободно о с рещивания, или панми сии. Это означает, что если оличество индивидов

впопуляции равно N, то индивидов с енотипом AA

всреднем будет p2N, индивидов с енотипом Aa будет 2p(1 – p)N и индивидов с енотипом aa соответственно —

(1 – p)2N. Эти численные отношения в популяции устанавливаются за одно по оление и в дальнейшем они и не изменяются. Эти утверждения и составляют сущность за она Харди—Вайнбер а.

Равновесие в пере рестнооплодотворяющейся популяции сохраняется толь о при определенных условиях.

Условия с%ществования в природе идеальной поп%- ляции:

1)популяция состоит из большо о числа особей;

2)особи в популяции с рещиваются свободно (панми сия), т. е. случайным образом;

3)отсутствуют мутации;

4)все енотипы одина ово плодовиты, т. е. отсутствует отбор;

5)по оление в популяции не прерывается;

201

6) отсутствует обмен между особями данной популяции и соседней с ней, т. е. популяция полностью изолирована от дру их популяций.

Конечно, вряд ли все условия выполняются в естественных популяциях. Тем не менее сформулированный за он в виде уравнения способствует пониманию отдельных процессов, происходящих в свободно с рещивающихся популяциях: расчет частоты мутантных енов в омо- и етерози отном состояниях, слежение за на оплением в популяциях вредных и полезных мутаций, про нозирование вероятности рождения особей с енетичес ими аномалия и т. п.

В самооплодотворяющихся популяциях из по оления в по оление частота омози от будет неу лонно возрастать, а етерози от — уменьшаться, т. е. будет идти процесс омози отизации и разложение популяции на отдельные линии с различными енотипами.

Если взять вначале етерози оту Aa и оэффициент размножения 4 — именно та ово минимальное число потом ов от аждо о, обеспечивающее расщепление 1AA : 2AA : 1aa, то можно проследить соотношение е- нотипов в ряду по олений (табл. 11).

Схема динами и самооплодотворяющейся популяции по азывает, что полной омози отизации популяция теоретичес и не может дости нуть. Этому же будут препятствовать обязательно возни ающие рецессивные мутации у доминантных етерози от или доминантные у рецессивных етерози от. Соотношение фенотипов 3 : 1, а в F5 — 17 : 15. Следовательно, в ди ой природе популяции и в сельс ом хозяйстве сорта самоопыляющихся растений пра тичес и представлены преимущественноомози отными формами, т. е. с чистыми линиями. Это от рытие было сделано в 1903 . датс им енети ом В. Ио ансеном. Соотношение енотипов от исходной е- терози оты можно рассчитать по формуле:

де n — поряд овый номер по оления.

202

Таблица 11

ДИНАМИКА САМООПЛОДОТВОРЯЮЩЕЙ ПОПУЛЯЦИИ

или

3AA : 2Aa : 3aa

или

7AA : 2Aa : 7aa

Исходя из вышеизложенно о можно определить долюетерози от в n-по олении ена:

203

Необходимо отметить, что частота енотипов определяется в процентах или долях единицы особей определенно о енотипа по отношению о всем изученным особям.

Примеры решения задач

221. Взяты 5 длинностебельных етерози отных (Aa) растений ороха и 2 орот остебельных омози отных (AA). Горох — самоопылитель. Определите соотношение енотипов в F5.

Решение. Соотношение енотипов в F5 от аждо о е- терози отно о растения будет

(со ласно приведенной выше формуле). Все о же от 5 етерози отных растений с учетом оэффициента размножения будет получено 5•4•4•4•4•4 = 5120 растений. Следовательно, среди 5120 растений аждый енотип будет составлять: 2480AA : 160Aa : 2480aa.

Кроме то о, 2 орот остебельных омози отных растения дадут потомство 2•4•4•4•4•4 = 2048. Та им образом, о ончательное соотношение енотипов в популяции: 4528AA : 160Aa : 2480aa, после со ращения — 283AA : 10Aa : 155aa.

222. В одной панми тичес ой популяции частота аллеля равна 0,2, а в дру ой — 0,8. В а ой популяции больше етерози от.

Решение. Если частота аллеля b будет q, а аллеля B — p, то в первой популяции q = 0,2, а p = 0,8, во второй q = 0,8, а p = 0,2. Частота етерози от Bb равна 2pq, в первой популяции 2•0,8•0,2 = 0,32, а во второй 2•0,2•0,8 =

=0,32, т. е. частоты етерози от будут равны.

223.Вычислите процент людей, являющихся носителями ена альбинизма, если известно, что частота

встречаемости людей альбиносов составляет 1/10 000. Сравните частоты встречаемости рецессивно о призна-а и носителей в популяции.

204

Решение. Та а аллель альбинизма — это рецессивный ен a, то aa — альбиносы. A — аллель нормы; AA, Aa — люди с нормальной пи ментацией, причем Aa — носители альбинизма. Исходя из уравнения Харди—Вайнбер а p2 + 2pq + q2 = 1 и частоты aa — q2 имеем:

q2 = 1/10 000 = 0,0001,

от уда q = 0,001, или 1% альбиносов в популяции.

По уравнению p + q = 1 вычисляем p, т. е. частоту AA:

p = 1 – q, p = 1 – 0,01 = 0,99, или 99%.

Вычисляем число етерози от (носителей ена альбинизма); 2pq = 2•0,99•0,01 = 0,02, или 2%.

Та им образом, в популяциях людей 2% являются носителями ена альбинизма.

224. В один сосуд помещено 10 пар мух дрозофилы из линии с рецессивными оричневыми лазами и 40 пар из расно лазой линии. Ка ое соотношение фенотипов будет в F5 при условии панми сии?

Решение. В данной популяции начальное соотношение аллелей 1a : 4A. Следовательно, частота рецессивно-о аллеля в начальной популяции равна q = 0,2, а доминантно о P = 0,8. При условии панми сии эти частоты будут поддерживаться в дальнейшем во всех по олениях. Со ласно за ону Харди—Вайнбер а частота енотипов во всех по олениях равна P2AA : 2PqAa : q2aa. Подставим значения P и q в формулу, получим 0,64AA : : 0,32Aa : 0,04aa. Помним о том, что етерози отные особи несут доминантный призна , и получаем соотношение фенотипов в данной популяции в F5 — 0,96 расно-лазых : 0,04 оричнево лазых.

225. В популяции частота ена A — 0,6 и a — 0,4. У ажите возможные варианты строения популяции с данными частотами. Ка ая из предложенных популяций находится в состоянии равновесия.

205

Решение. При частотах 0,6A и 0,4a возможны следующие строения популяций (для удобства все варианты объединены в таблицу):

Популяция № 2 будет находится в состоянии популяционно о равновесия, та а подчиняется за ону Харди—Вайнбер а. Дру ие популяции, хотя и отличаются по частотам енотипов, но состояние популяционно о равновесия наступит в них в первом же по олении от свободно о с рещивания: 84% будут иметь доминантный фенотип (в случае полно о доминирования), а 16% — рецессивный енотип.

226. Популяция состоит из 10 000 особей, омози отных по доминантному ену A, 20 000 етерози отных особей с енотипом Aa и 20 000 особей, омози отных по рецессивному ену a. Годовой приплод в этой популяции составляет 25 000 детенышей. Ка ов состав это о приплода по енотипу? С рещивание неизбирательное, мутаций нет.

Решение. В этой популяции начальное соотношениеенотипов — 1AA : 2Aa : 1aa, следовательно, соотношение аллелей 2A : 3a.

Частота рецессивно о аллеля будет равна 0,6; а доминантно о — 0,4.

Рассчитаем со ласно за ону Харди—Вайнбер а соотношение енотипов в потомстве:

p2AA = 0,16AA; q2aa = 0,36aa; 2pqAa = 0,48.

Следовательно, соотношение енотипов у детенышей будет 16% AA : 48% Aa : 36aa. Проведя математичес ие

206

вычисления, получаем, что из 25 000 детенышей — 4000омози от с енотипом AA, 9000 омози от с енотипом

aaи 12 000 етерози от с енотипом Aa.

Контрольные задачи

227.На пустынный острово случайно попало одно зерно пшеницы, етерози отной по не оторому ену B. Оно взошло и дало начало серии по олений, размножающихся путем самоопыления. Ка им будет доля етерози отных растений среди представителей шесто о по оления?

228.Рассматриваемая популяция состоит из 9000 особей. Из них:

3000 особей имеют енотип AA;

4500 особей — енотип Aa;

1500 особей — енотип aa.

Определите частоту встречаемости аллелей A и a в данной популяции.

229.В не оторой популяции 1000 особей имеют е- нотип CC, 2000 особей — енотип Cc и 7000 особей —енотип aa. Определите частоту аллелей C и c.

230.Исходное растение — етерози ота Bb. Определите частоты енотипов в F8 при самоопылении.

231.Высеяны в равных оличествах семена раснозерной пшеницы (AA и Aa) и белозерной (aa). Пшеница размножается путем самоопыления. Ка ое соотношениераснозерных и белозерных растений будет через 5 лет?

232.Имеется руппа животных, состоящая из 10% особей с енотипом AA и 90% — с енотипом aa. Установите частоты енотипов AA, Aa и aa в этой популяции

вF3 при условии панми сии.

233.Исходное соотношение енотипов в не ой панми тичес ой популяции 2AA : 1Aa : 3aa. Ка ой будетенотипичес ая стру тура этой популяции в F3?

234.Две популяции имеют следующие стру туры: первая — 0,33AA : 0,14Aa : 0,53aa;

вторая — 0,24AA : 0,32Aa : 0,44aa.

Ка ово будет соотношение енотипов в следующем

по олении в обеих популяциях при условии панми сии?

207

235. Имеются три руппы особей со следующей частотой енотипов:

60% EE и 40% ee;

50% EE, 30% Ee и 20% ee;

30% EE, 40% Ee и 30% ee.

Определите, а ие частоты енотипов установятся во втором по олении в аждой из трех рупп при условии панми сии.

236.Соотношение в выбор е следующее — 10aa :

:1AA : 10Aa. Определите енотипичес ую стру туру F3

при самоопылении и панми сии.

237.В панми тичес ой популяции соотношение трех пар аллелей следующее — 1A : 1a, 99B : 1b, 1D : 99d. Определите частоты разных енотипов по аждой паре аллелей.

238.В одной популяции имеется три енотипа в соотношении 9AA : 6Aa : 1aa. Находится ли данная популяция в состоянии енетичес о о равновесия? Рассчитайте енотипичес ий состав популяции следующе о по оления при панми сии.

239.Доля особей AA в большой пере рестнос рещивающейся популяции равна 0,09. Ка ая часть популяции должна быть етерози отной по аллелю A?

240.Из 14 345 лисиц, изученных Ромашовым и Ильиной, 12 лисиц черные, 678 — промежуточной о - рас и, а 13 655 лисиц — рыжие. Найдите частоты енов черной и рыжей о рас и меха в популяции лисиц.

241.У ажите, а ие из перечисленных ниже популяций равновесны, а а ие — нет (даны частоты енотипов соответственно AA, Aa, aa):

1) 0,5; 0; 0,5; 2) 25; 10; 1; 3) 0,36; 0,15; 0,49; 4) 0,09; 0,10; 0,81; 5) 1; 1; 1/4; 6) 0,45; 0,45; 0,10; 7) 0,22; 0,36; 0,42; 8) 0,5625; 0,3750; 0,0625.

242.Альбинизм у подсолнечни а наследуется а рецессивный призна . На опытном участ е у одно о из сортов подсолнечни а из обследованных 17 385 растений 39 о азались альбиносами. Определите частоту ена альбинизма и енотипичес ую стру туру это о сорта.

243.Аниридия (отсутствие радужной оболоч и лаза

учелове а) наследуется а аутосомный доминантный

208

Г л а в а 9

МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ

ИГЕНЕТИКА

В1869 . швейцарс ий биохими Ио анн Фридрих Мишер впервые обнаружил, выделил из ядер лето и описал ДНК. Но толь о в 1944 . О. Эйвери, С. Ма леодом и М. Ма арти бала до азана енетичес ая роль ДНК, т. е. было достоверно установлено, что передача наследственной информации связана с дезо сирибону - леиновой ислотой. Это от рытие явилось мощным фа - тором, стимулирующим изучение наследственности на моле улярном уровне. С тех пор началось бурное развитие моле улярной биоло ии и енети и.

Н% леиновые ислоты (от лат. nucleus — ядро) — это природные высо омоле улярные ор аничес ие соединения, обеспечивающие хранение и передачу наследственной ( енетичес ой) информации в живых ор анизмах. В их состав входят: у лерод (С), водород (Н), ислород (О), фосфор

(Р). Ну леиновые ислоты представляют собой нере улярные биополимеры, состоящие из мономеров — н% леоти-

дов. В состав аждо о ну леотида входят:

• азотистое основание,

• простой у лерод — 5-у леродный сахар пентоза (ри-

боза или дезо сирибоза),

• остато фосфорной ислоты.

Существует два типа ну леиновых ислот: дезо сирибону леиновая ислота — ДНК, содержащая дезо - сирибозу, и рибону леиновая ислота — РНК, содержащая рибозу.

Рассмотрим аждый тип ну леиновых ислот.

ДНК содержится почти ис лючительно в ядре лет и, ино да в ор аноидах: митохондриях, пластидах. ДНК —

210