практика ОГтема

Таким образом, Мендель установил, что при скрещивании дигетерозигот во втором поколении по каждой паре признаков происходит независимое от других пар расщепление (рис. 5). Признаки передаются по наследству независимо друг от друга, комбинируясь во всевозможных сочетаниях.

Можно отметить, что эти результаты возможны в том случае, если эти гены будут наследоваться независимо друг от друга. Используя формулу расщепления по фенотипу (из 2 закона Г.Менделя) получаем те же результаты:

(3A_: 1 aa) x (3B_: 1bb) = 9 A_B_ : 3 A_bb : 3 aaB_ : 1aabb

Используя формулу расщепления по генотипу (из 2 закона Г.Менделя) (1:2:1), получаем:

(1AA : 2 Aa : 1aa) х (1BB : 2Bb : 1bb) =

= 1AABB : 2AABb : 1AAbb : 2AaBB : 4 AaBb : 2Aabb : 1aaBB : 2aaBb : 1aabb

генотипических

классов

Рис. 5. Независимое наследование признаков.

Независимое наследование признаков объясняется тем, что гены, отвечающие за развитие данных признаков, расположены в негомологичных парах хромосом. Цитологическое объяснение данного явления заключается в том, что при анафазе 1 мейотического деления гомологичные хромосомы каждой пары расходятся к разным полюсам деления клетки, независимо от других пар гомологичных хромосом, в результате чего аллели генов, расположенные в разных негомологичных парах хромосом, а, следовательно, и признаки, контролируемые ими, могут комбинироваться в различных сочетаниях.

При полигибридном скрещивании в основе расщепления признаков лежат те же цитологические закономерности, что и при дигибридном скрещивании.

При этом, во втором поколении (при скрещивании гетерозиготных организмов, отличающихся по n признакам:

количество фенотипических классов равно 2n

количество генотипических классов равно 3n

расщепление по фенотипу равно (3 : 1)n

расщепление по генотипу равно (1 : 2 : 1)n

12

Решите ситуационные задачи, основываясь на опыты Г. Менделя

1.У гороха жёлтая окраска семян доминирует над зелёной. Определить окраску семян у растений, полученных в результате скрещиваний:

а) АА × аа б) Аа × Аа в) Аа × аа

2.У гороха жёлтая окраска семян (А) доминирует над зелёной (а). Гомозиготное растение с жёлтыми семенами было опылено пыльцой гомозиготного растения с зелёными семенами. Всего в F1 было получено 10 растений, от самоопыления которых в F2 было получено 64 семени.

а. Сколько разных фенотипов может быть в F1? б. Сколько растений F1 имели желтую окраску?

в. Сколько растений в F2 могут иметь желтые семена? г. Сколько растений в F2 имеют рецессивные признака? д. Сколько генотипов образуется в F2?

3.У гороха гладкая форма семян (ген А) доминирует над морщинистой (ген а). Гетерозиготные растения с гладкими семенами были опылены пыльцой растений с морщинистыми семенами. В Fа получили 480 семян.

а. Сколько типов гамет может образовать материнское растение?

б. Сколько типов гамет образует отцовское растение? в. Сколько семян Fа могут быть гетерозиготными?

г. Сколько семян Fа могут дать нерасщепляющееся потомство?

д. Сколько морщинистых семян может быть получено в Fа?

13

2. Микропрепараты. Фенотипические признаки у плодовой мушки дрозофилы

Рис. 6. Внешний вид самки и самца дрозофилы и их хромосомные наборы

(сайт: http://www.cellbiol.ru)

Дрозофилы как объект генетических исследований

Небольшие размеры, короткий жизненный цикл и простота культивирования позволили использовать ряд видов дрозофил как модельные объекты генетических исследований (D. melanogaster, D. simulans, D. mercatorum, и другие). В настоящее время полностью расшифрованы геномы 12 видов дрозофил. Drosophila melanogaster является наиболее важным видом для научных исследований. Этот вид широко используется в научных целях начиная с работ Томаса Ханта Моргана по генетике пола и хромосомной теории наследственности. Важными характеристиками D. melanogaster как модельного объекта является малое число хромосом (2n = 8), наличие политенных хромосом в ряде органов (например, слюнных железах личинки) и большое разнообразие видимых фенотипических проявлений мутаций (рис. 7). В настоящее время D. melanogaster— один из наиболее изученных видов живых организмов. Её геном полностью расшифрован. D. melanogaster используется для

14

исследования взаимодействия генов, генетики развития, оценки негативных эффектов медицинских препаратов и поллютантов.

Рис.7. Фенотипы плодовой мушки дрозофилы А – у дикого типа щетинки прямые и длинные. По рецессивному типу наследуется короткие и изогнутые щетинки. Б – дикий тип имеет коричневый цвет тела и крыльев. По рецессивному типу наследуется жёлтая окраска. В – дикий тип имеет крыло с ровным плавно изогнутым краем. По рецессивному типу наследуется крыло c вырезками между продольными жилами.

1. Фенотип «жёлтое тело». Цвет Drosophila melanogaster

определяют три пигмента: жёлтый, коричневый и чёрный. Дикий тип имеет коричневый цвет тела и крыльев. Ген жёлтого пигмента локализуется на Х-хромосоме, наследуется по рецессивному типу. Задание: 1. Зарисуйте и опишите фенотип плодовой мушки.

2. Запишите генотип мухи и типы, образуемых ею гамет.

15

2.Фенотип «вильчатые щетинки». Щетинки дрозофил являются сенсорными органами, состоят из пучков актиновых филаментов и содержат чувствительные нервные окончания. Дикий тип имеет прямые, длинные, слегка изогнутый щетинки. В результате нарушения формирования пучков актиновых филаментов в эмбриогенезе образуются короткие, сильно изогнутые щетинки с раздвоенными концами. Наследуется по рецессивному типу.

Задание: 1. Зарисуйте и опишите фенотип плодовой мушки.

2.Запишите генотип мухи и типы, образуемых ею гамет.

3.Фенотип «зазубренные крылья». В норме крыло дрозофилы имеет пять продольных и 2 поперечные жилки. При данном фенотипе число и длина жилок не меняется, но по краю крыла между продольными жилками образуются выемки. Наследуется по рецессивному типу.

Задание: 1. Зарисуйте и опишите фенотип плодовой мушки.

2.Запишите генотип мухи и типы, образуемых ею гамет.

3. Ситуационные задачи с ответами и примерами решения

Задача 1. Определите, какие гаметы и в каком соотношении образует организм с генотипом AaBBсcDd, если известно, что все гены наследуются независимо друг от друга.

Решение: Организм с данным генотипом гомозиготен по генам В и с, гетерозиготен по генам A и D. Таким образом, число генов, по которым организм гетерозиготен, равно двум. Подставив число 2 в формулу для определения количества сортов гамет, получаем 22 = 4 сорта гамет. Теперь определим сорта гамет: генотип AaBBccDd формирует гаметы ABcD ABcd aBcD aBcd. При независимом комбинировании генов образование любого сорта гамет равновероятно, поэтому в данном случае все гаметы образуются с частотой 25%.

Ответ: данный организм образует 4 сорта гамет: 25% - ABcD, 25% - ABcd, 25% - aBcD, 25% - aBcd.

Задача 2. Генотип организма – AaВbDDCcEeFf. Определите, какие гаметы и с какой частотой он образует, если известно, что все гены находятся в негомологичных друг другу хромосомах.

Задача 3. Определите, какие гаметы, и с какой частотой образует тригетерозиготный организм, являющийся потомком от скрещивания родительских форм с генотипами AAbbCC и aaBBcc при независимом наследовании генов.

16

Задача 4. При скрещивании между собой чистопородных белых кур потомство оказывается белым, при скрещивании черных кур – черным. Все потомство от скрещивания белой и черной куриц – имеет пеструю окраску. Какое оперение будут иметь а) потомки белого петуха и пестрой курицы, б) двух пестрых родителей?

Решение: Ни черные и ни белые куры при скрещивании между собой не дают расщепления, следовательно, они гомозиготны. Т.к. потомство от скрещивания белой и черной куриц имеет промежуточную (пеструю) окраску, то можно предположить явление аллельного исключения (при неполном доминировании гибриды должны иметь равномерно серое оперение). Обозначим генотип черных кур – АА, белых – аа, пестрых – Аа.

Запишем схемы требуемых скрещиваний.

Ответ: а) потомки имеют родительские признаки в примерно равном соотношении (анализирующее скрещивание); б) появляются особи, имеющие все три типа окраски, в соотношении: 1 часть черных, 2 части пестрых, 1 часть белых.

Задача 5. Цвет волосяного покрова морских свинок зависит от содержания темного пигмента меланина. Белые свинки (альбиносы) при скрещивании между собой дают белое потомство. Точно также и темные свинки при скрещивании между собой дают темное потомство. Гибриды альбиносов и темных имеют промежуточную (полутемную) окраску. 1) Какое потомство будет от скрещивания полутемной свинки с белой? 2) При скрещивании полутемных морских свинок между собой среди потомства оказалось 23 белых и 20 темных особей. Какое число особей среди остального потомства будет похоже на своих родителей?

Ответ: 1) 1 часть свинок с промежуточной (полутемной) окраской и 1 часть с белой окраской; 2) 1 часть – белые, 1 часть – темные и 2 части – полутемные. Все особи среди остального потомства будут похожи на своих родителей – примерно 40 особей.

Задача 6. У львиного зева цветки бывают нормальной формы (двугубые) и пилорические (без выраженной губоцветости), а по

17

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. 1) Какое потомство получится от скрещивания двух гетерозиготных по обеим парам признаков растений? 2) Какое потомство получится от скрещивания двух растений, имеющих розовые пилорические цветки?

Ответ: 1) 3 части красных нормальных, 1 часть красных пилорических, 6 частей розовых нормальных, 2 части розовых пилорических, 3 части белых нормальных, 1 часть белых пилорических; 2) 1 часть красных пилорических, 2 части розовых пилорических, 1 часть белых пилорических.

Задача 7. Пельгеровская аномалия сегментирования ядер лейкоцитов наследуется как аутосомный неполностью доминантный признак. У гомозигот по этому признаку сегментация ядер отсутствует полностью, у гетерозигот она необычная. 1) Определите характер ядра сегментоядерных лейкоцитов у детей в семье, где один супруг имеет лейкоциты с необычной сегментацией ядер, а другой нормален по этому признаку. 2) Определите характер ядра сегментированных лейкоцитов у детей в семье, где у одного из супругов ядра лейкоцитов несегментированы, у другого нормальные.

Ответ: 1) 1 часть имеет лейкоциты с необычной сегментацией ядер, 1 часть нормальна по этому признаку; 2) все дети (100%) имеют лейкоциты с необычной сегментацией ядер

Задача 8. Ген a представлен тремя аллелями: а1, а2, а3. а). Сколько различных генотипов могут образовывать сочетания этих аллелей? б). Сколько фенотипов может образоваться при полном доминировании (а1>a2>а3), неполном доминировании, кодоминировании и аллельном исключении аллелей а1, а2 , а3? в). Сколько фенотипов может образоваться, если аллели а1 и а2 доминируют над аллелью а3, между собой они кодоминантны?

Решение: а). В диплоидном организме одновременно могут присутствовать только 2 гомологичных гена (аллеля), поэтому три аллеля могут дать по три гомо- и гетерозиготных генотипа: гомозиготы: а1а1, а2а2, а3а3; гетерозиготы: а1а2, а1а3, а2а3. б). При полном доминировании будут образовываться 3 фенотипа: фенотип1 (a1a1, а1а2, а 1а3); фенотип 2 (а2а3, а2а2); фенотип 3 (а3а3). При неполном доминировании, кодоминировании и аллельном исключении число фенотипов будет равно числу генотипов, т.к. гетерозиготы могут иметь специфические фенотипы, отличающиеся от фенотипов любой из гомозигот: фенотип 1 (a1a1 ); фенотип 2 (а 1а2 ); фенотип 3 (а2а2 ); фенотип 4 (а2а3 ); фенотип 5 (а1а3 ); фенотип 6 (а3а3). в). При полном доминировании аллелей а1 и а2 над

18

аллелью а3 и кодоминировании между собой может наблюдаться 4 фенотипа: фенотип 1 (а1а1 и а1а3 – полное доминирование); фенотип 2 (а2а2 и а2а3 – полное доминирование); фенотип 3 (а3а3 -рецессивная гомозигота); фенотип 4 (а1а2 - результат кодоминирования).

Ответ: а) 6; б) 3; 6 в) 4.

Задача 9. У супругов с I и III группами крови двое детей: у одного из детей I группа крови, у другого – II. Можно ли по этим данным определить, какой из детей родной, а какой приемный?

Ответ: можно, приемный со второй группой крови

Задача 10. Родители имеет II и III группы крови. Какие группы крови можно ожидать у их детей?

Ответ: все четыре группы крови

Задача 11. В родильном доме в одну и ту же ночь родилось четыре младенца, обладавшие, как впоследствии было установлено, группами крови: I(0), II(A), III(B), IV(AB). Группы крови четырех родительских пар были:

1)I(0) и I(0)

2)IV(AB) и I(0)

3)II(A) и III(B)

4)III(B) и III(B)

Распределите каждого из младенцев по родительским парам.

Ответ: У первой пары – ребенок с первой группой крови. У второй пары - со второй группой крови. У третьей пары – с четвертой группой крови. У четвертой пары - с третьей группой крови.

Задача 12. В одной семье у кареглазых родителей имеется четверо детей. Двое голубоглазых имеют I и IV группы крови, двое кареглазых – со II и III группой крови. Определите вероятность рождения следующего ребенка кареглазым с I группой крови. Карий цвет глаз доминирует над голубым.

Ответ: Вероятность рождения следующего ребенка кареглазым с I группой крови

= 3/16

Задача 13. У человека наличие в крови резус-фактора определяется доминантным геном D, отсутствие - d. Определите, какова вероятность рождения резус-положительного ребенка с четвертой группой крови в семье, где генотип мужа – DdIАi, жены

– DdIВ i.

Ответ: Вероятность рождения резус-положительного ребенка с четвертой группой крови = 3/16

19

Задача 14. Карий цвет глаз доминирует над голубым. Признак не сцеплен с геном, определяющим группу крови человека. У кареглазого мужчины со 2 группой крови и голубоглазой женщины с 4 группой крови родился сын с голубыми глазами и 3 группой крови. Чему равна вероятность рождения дочери с такими же признаками?

Ответ: Вероятность рождения дочери с такими же признаками = 1/16

Задача 15. Известно, что нормальный рост у овса доминирует над гигантизмом, а раннеспелость над позднеспелостью. Все исходные растения гомозиготны, и гены обоих признаков находятся в разных хромосомах. 1) Какими признаками будут обладать гибриды раннеспелого овса нормального роста с позднеспелым гигантского? 2) Какой результат даст дальнейшее скрещивание между собой таких гибридов?

Ответ: 1) все гибриды будут нормального роста и раннеспелыми; 2) 9 частей будет нормального роста и раннеспелыми, 3 части нормального роста и позднеспелыми, 3 части гигантского роста и раннеспелыми и 1 часть гигантского роста и позднеспелыми

Задача 16. Известно, что у кур простой (листовидный) гребень (а) рецессивен по отношению к розовидному (А), а оперённые ноги (В) доминирует над голыми (в). Кур с листовидным гребнем и голыми ногами скрестили с дигетерозиготным петухом, имеющим розовидный гребень и оперённые ноги. Какая часть потомства унаследует оба признака матери?

Ответ: 1/4 (25%) – будет с признаками матери - листовидным гребнем и голыми ногами,

Задача 17. У душистого горошка пурпурная окраска получается при наличии в генотипе доминантных аллелей двух разных не сцепленных друг с другом генов (комплементарное взаимодействие). В отсутствии хотя бы одного из них формируется белая окраска цветов. При скрещивании двух растений душистого горошка с пурпурными цветами друг с другом в потомстве получено расщепление, близкое к 9 пурпурных: 7 белых. Появятся ли растения с пурпурными цветами в результате скрещивания растений с белыми цветами, которые были получены при первом скрещивании, друг с другом, и почему?

Решение: Расщепление 9 пурпурных: 7 белых в сумме дает 16 классов потомков. Значит это дигибридное скрещивание двух дигетерозиготных организмов. Запишем схемы требуемых скрещиваний.

20