Методическая разработка "Решение задач по генетике"
методическая разработка по биологии (10 класс) на тему

МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«КРАСНОУЗЕЛЬСКАЯ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА»

Решение задач по генетике

методические рекомендации

Составитель: учитель биологии Косякова Татьяна Дмитриевна

Тема урока. Введение в курс «Решение задач по генетике»

Цель урока. Дать понятие основных терминов по генетике

Ход урока.

1. Изучение нового материала.

Генетика – наука, обладающая особенным языком, поэтому для ее освоения этому языку следует научиться. Понятия предлагаются не в алфавитном порядке, а в логической последовательности.

• Ген – элементарная единица наследственности, участок молекулы ДНК, несущий информацию об одном белке, тем самым определяя развитие признака.
• Гомологичные хромосомы – одинаковые по строению и составу; парные хромосомы.
• Локус – участок хромосомы, в котором расположен ген.
• Аллель – одно из возможных структурных состояний гена.
• Аллельные гены – гены, расположенные в одинаковых локусах гомологичных хромосом и отвечающие за развитие одного и того же признака.
• Альтернативные признаки (взаимоисключающие) – контрастное проявление одного признака (владение рукой: правша – левша  Доминантный признак – преобладающий, подавляющий рецессивного.  Рецессивный признак – подавляемый. Фенотип – совокупность всех признаков организма. Генотип – совокупность всех генов организма.
• Зигота – оплодотворенная яйцеклетка, содержащая диплоидный набор хромосом, т.е. парное число генов.
• Гомозигота  – зигота, содержащая одинаковые аллели данного гена
• Гетерозигота  – зигота, содержащая разные аллели данного гена (Аа). .

• Гибридизация – скрещивание организмов, отличающихся друг от друга по одному или нескольким признакам.).
• Анализирующее скрещивание – скрещивание исследуемой особи с доминантными признаками с рецессивной гомозиготой,                                         Сцепленное наследование – совместное наследование генов, расположенных в одной хромосоме.

Проверьте себя:

1. Какие из перечисленных признаков являются альтернативными:

1) прямые волосы;                                6) голубые глаза;

2) маленькие глаза;                                7) темные волосы;

3) отсутствие веснушек;                        8) волнистые волосы;

4) большие глаза;                                9) карие глаза;

5) светлые волосы;                                10) веснушки.

Сколько признаков рассматривается в предложенном задании? Какие? Выпишите парами номера альтернативных признаков.

2. Распределите в три столбца (какие?) предложенные генотипы:

Bb, aa, AABB, AaBb, DD, aabb, AABBDD, bb, Dd, AA, AaBbDd, aabbdd.

5. Сколько аллелей одного гена содержится в:а) в яйцеклетке в) в соматической клете б) в зиготе г) в сперматозоиде

Темаурока. Методические приемы при решении задач.

1. Алгоритм решения генетических задач

1. Внимательно прочтите уровень задачи.
2. Сделайте краткую запись условия задачи.
3. Запишите генотипы и фенотипы скрещиваемых особей.
4. Определите и запишите типы гамет, которые образуют скрещиваемые особи.
5. Определите и запишите генотипы и фенотипы полученного от скрещивания потомства.
6. Проанализируйте результаты скрещивания. Для этого определите количество классов потомства по фенотипу и генотипу и запишите их в виде числового соотношения.
7. Запишите ответ на вопрос задачи.                                                                          Проверьте себя:

1. Сколько и какие сорта гамет образует особь, генотип которой:

а) ВВ в) ааВВ        д) АаВв         б) ААВВ        г) ААВbе) ААВВDD

2. Вставьте пропущенные слова: Черно-бурые лисы были чистокровными. Следовательно, лисы были_____________ по признаку ______________, и образовывали ________ сорт(а) гамет.
3. Каковы генотипы гомозиготных родителей при моногибридном скрещивании?

а) Аа и Аа в) BB и bb б) BB и Bb          г) Аа и аа

4. У особи с генотипом Aabb образуются гаметы

а) Ab, bb        в) Aa, AA  б) Ab, ab        г) Aa, bb

5. Наличие в гамете одного гена из каждой пары аллелей – это цитологическая основаа) хромосомной теории наследственности;        б) закона сцепленного наследования; в) закона независимого наследования;

г) гипотезы чистоты гамет.

6. Какую генетическую закономерность иллюстрирует данная схема:

P:  Aa  ✕  Aa

F1: AA, Aa, Aa, aa

а) закон расщепления; в) закон сцепленного наследования;

б) правило единообразия;                г) хромосомную теорию наследственности

7. Если гены, отвечающие за развитие нескольких признаков, расположены в одной хромосоме, то проявляется закон

а) расщепления;                        в) неполного доминирования;

б) сцепленного наследования;        г) независимого наследования.

Тема урока. Правила оформления задач по генетике

1.   Символы, используемые при решении генетических задач:

• Р  - родительские организмы;
• ♀- женский организм («мама»);
•   - мужской организм («папа»);
• () – знак скрещивания;
• G (g) – гаметы , обводятся кружочком; удобнее: кружочком – яйцеклетки, кружочком с хвостиком – сперматозоиды (спермии).

Организмы, полученные от скрещивания особей с различными признаками, - гибриды, а совокупность таких гибридов – гибридное поколение, которое обозначают латинской буквой F с цифровым индексом, соответствующим порядковому номеру гибридного поколения. Например: первое поколение (дети) обозначают F1; если гибридные организмы скрещиваются между собой, то их потомство обозначают F2  (внуки), третье поколение (правнуки) – F3 и т.

2. Памятка для  решения задач по генетике

1. Прочитав текст задачи, запишите ее условие в виде таблицы:

Помните о том, что в первой колонке указывается альтернативное проявление признака (при моногибридном скрещивании) или признаков (при ди- и полигибридных скрещиваниях), причем сначала записывается доминантный признак, потом – рецессивный, и так для каждой пары альтернативных признаков; в третьей колонке – ВСЕ возможные генотипы особей с данным фенотипом.

2. Определите тип задачи: прямая (если из условия известно, какими признаками обладают родители, и спрашивается, какими могут быть их дети) или обратная (если в условии говорится о фенотипе детей и требуется определить генотипы и (или) фенотипы родителей)
3. Если задача прямая, запишите с помощью общепринятых символов схему скрещивания.
4. Если задача обратная, под таблицей с условием запишите данные о генотипах и фенотипах потомков, применяя символы, обозначающие расщепление:

F1: n (фенотип/ возможный генотип) : m (фенотип/ возможный генотип)

Ниже запишите схему скрещивания.

5. Определите, какие генетические законы и закономерности проявляются в данной задаче. Вспомните прямую и обратную формулировку закона, спроецируйте их на задачу, сделайте выводы.
6. Помните: гетерозиготы всегда образуют четное количество сортов гамет, равное 2n , где n – число «гетеро» пар аллельных генов (Аа, AaBB, n = 1, 21=2, ⇒ два сорта гамет; АаBb, AabbDd, n= 2, 22=4, ⇒ 4 сорта гамет; AaBbDd, n=3, 23= 8, ⇒ 8 сортов гамет и т.д.). Гаметы образуются в соответствии с Правилом чистоты гамет!!!

Тема. Приемы решения задач.

I. Основные законы генетики

• Правило чистоты гамет: при образовании половых клеток в каждую гамету попадает только один ген из каждой аллельной пары. Чистота гамет обеспечивается независимым расхождением хромосом при мейозе.
• Правило единообразия гибридов первого поколения (первый закон Менделя): гибриды первого поколения (F1), полученные при скрещивании гомозиготных особей, однообразны по генотипу и фенотипу и обладают доминантным признаком. (Нужно уметь применять не только прямые, но и обратные формулировки законов Менделя. В данном случае это звучит так: если гибриды однообразны (одинаковы) по фенотипу (и генотипу), то их родители гомозиготны)
• Закон расщепления (второй закон Менделя): в потомстве (F2), полученном при скрещивании гибридов первого поколения (F1), наблюдается расщепление признаков в соотношении 3 к 1: 75% гибридов второго поколения обладают доминантными и 25% - рецессивными признаками. (Обратная формулировка: Если в потомстве наблюдается расщепление по фенотипу с соотношении 3:1, то родительские особи гетерозиготны по данному признаку)

• Закон независимого наследования признаков (третий закон Менделя): каждая пара признаков наследуется независимо от другой.

• Закон сцепленного наследования (закон Моргана): гены, локализованные в одной хромосоме, наследуются совместно (сцеплено).

1. У кареглазого мужчины и голубоглазой женщины родились три кареглазые девочки и один голубоглазый мальчик. Ген карих глаз доминирует. Каковы генотипы родителей?

а) отец АА, мать Аа б) отец аа, мать АА в) отец аа, мать Аа

г) отец Аа, мать аа  д) отец АА, мать аа

          карегл.   голуб.    F1:    3 А- :   1 аа

Решение:   Учитывая, что в оплодотворении участвуют мужские и женские гаметы, содержащие только по одному аллельному гену (Правило чистоты гамет), выясняем, что голубоглазый сын (обладатель рецессивного признака) получил по одному гену от каждого из родителей. В этом случае, однозначно, его кареглазый отец гетерозиготен. Тогда схема скрещивания будет выглядеть следующим образом   голубые             карие         

Р:    ♀ аа       ✕      ♂ Аа   F1:        Аа – кареглазые дочери, аа – голубоглазый с   Ответ: г)

Тема. Иллюстрация первого и второго законов Г. Менделя.

Моногибридное скрещивание

Решение любой задачи начинают с записи ее условия. Условие генетической задачи удобнее оформлять в виде таблицы:

В первую колонку заносится информация о признаке, исследуемом в задаче. При этом нужно помнить о том, что любой признак может иметь альтернативное проявление:

     За формирование данного признака отвечает ген, который существует в состоянии двух аллелей – доминантного и рецессивного. Из результатов менделевского скрещивания следует, что желтый цвет доминирует над зеленым, то есть можно смело внести в таблицу и обозначения аллелей гена, отвечающих за развитие альтернативных признаков: развитие желтого цвета определяет доминантный аллель гена A, зеленый – рецессивный аллель a. Остается записать возможные генотипы растений с желтыми и зелеными семенами. Зная о том, что генотип всегда содержит парное количество генов, можно предположить, что растение с зелеными семенами может иметь только один генотип – особи, гомозиготной по рецессивному признаку aa, растение с желтыми семенами может иметь два генотипа: особи, гомозиготной по доминантному признаку AA и гетерозиготы Aa.

Следующий шаг – запись схемы скрещивания.    (фенотип)   желтые      зеленые

                           Р:(генотип)    ♀ АА    ✕    ♂ аа

Поскольку данными фенотипами обладают половозрелые особи, они способны продуцировать специализированные клетки – гаметы, содержащие гаплоидный набор хромосом, а значит и непарное число генов. Гаметы образуются в результате мейоза, при котором гомологичные хромосомы в норме не могут попасть в одну клетку, то есть половые клетки образуются в соответствии с Правилом чистоты гамет: при образовании половых клеток в каждую гамету попадает только один ген из каждой аллельной пары. Чистота гамет обеспечивается независимым расхождением хромосом при мейозе.

С помощью этого правила записываются гаметы родительских особей:

                желтые          зеленые

Р:    ♀ АА       ✕      ♂ аа

G:

2. У человека ген длинных ресниц доминирует над геном коротких ресниц. Женщина с длинными ресницами, у отца которой ресницы были короткими, вышла замуж за мужчину с короткими ресницами. Какова вероятность рождения в данной семье ребенка с длинными ресницами?

Решение:

Мужчина обладает рецессивным признаком - имеет короткие ресницы, то есть он гомозиготен по рецессивному признаку (его генотип аа). Известна, что женщина обладает доминантным признаком. (Запись схемы скрещивания  можно делать параллельно с рассуждениями)

                длинные            короткие         

Р:    ♀ А -       ✕        ♂ аа

Кроме фенотипа женщины в условии говорится еще о том, что ее отец имел такой же фенотип, как и ее муж. Так как она могла получить от своего отца только рецессивный аллель, приходим к выводу, что женщина гетерозиготна по признаку длины ресниц. Уточняем запись схемы:

                длинные            короткие         

Р:    ♀ Аа       ✕        ♂ аа     

F1:                        Аа                                       аа

с длинными ресницами        с короткими ресницами

                            1                         :                         1

В потомстве наблюдается расщепление по фенотипу 1:1, то есть их дети равновероятно могут иметь как длинные, так и короткие ресницы (в задаче рассматривается пример анализирующего скрещивания).

Ответ: вероятность рождения в данной семье ребенка с длинными ресницами составляет 50%

3. Ген сахарного диабета рецессивен по отношению к гену нормального состояния. У здоровых супругов родился ребенок, больной диабетом. Какова вероятность рождения здорового ребенка в данной семье? Какова вероятность того, что второй ребенок родится больным?
4. У человека ген дальнозоркости доминирует над геном нормального зрения. В семье муж и жена страдают дальнозоркостью, однако матери обоих супругов имели нормальное зрение. Какова вероятность рождения в этой семье ребенка с нормальным зрением?
5.  У человека ген тонких губ рецессивен по отношению к гену толстых губ. В семье у женщины тонкие губы, а у мужчины – толстые. Определите генотипы родителей, если из их троих детей двое имеют тонкие губы, а один – толстые.

 Тема. Выяснение генотипа родителей по расщеплению в потомстве.

6.  У коров породы шортгорн красная масть доминирует над белой, а в гетерозиготном состоянии животные имеют пеструю окраску. Животновод создает стадо, скрещивая пестрых коров с красным быком. Какой процент телят будет иметь белую окраску?
          Так как в условии упоминается три возможных окраски коров, речь в задаче идет.Так как красный бык гомозиготен по доминантному признаку, в его потомстве от пестрых коров белых телят не будет.

Ответ: процент белых телят =0.

7.   У человека серповидноклеточная анемия наследуется как признак неполностью доминантный. У рецессивных гомозигот развивается сильная анемия, приводящая к смерти, а у гетерозигот анемия проявляется в легкой форме. Малярийный плазмодий не может усваивать аномальный гемоглобин, поэтому люди, имеющие ген серповидноклеточной анемии, не болеют малярией. В семье у обоих супругов легкая форма анемии.

а) Какова вероятность рождения ребенка с тяжелой формой анемии?

б) Какова вероятность рождения ребенка, устойчивого к малярии?
в) Какова вероятность рождения ребенка, чувствительного к малярии?

Дигибридное скрещивание.

Результаты первого менделевского скрещивания растений гороха, отличающихся по форме и окраске семян,  позволяют сделать следующие выводы:

1. доминантными признаками являются желтый цвет (это известно и из опыта Менделя на моногибридное скрещивание) и гладкая форма семян;
2. родительские растения гомозиготны (обратное прочтение правила единообразия).

Записывая условие скрещивания, указывают все возможные генотипы  особей, учитывая оба   признака:

Генотип особи, обладающей доминантными признаками в общем виде может быть записан как A-B-, то есть на месте пропусков могут находиться как доминантные, так и рецессивные аллели генов.

Известно, что исходные растения (родители) гомозиготны (Мендель для эксперимента брал чистые линии гороха):

                      ж. гл.                    з. морщ.

Р:    ♀ ААВВ       ✕      ♂ ааbb

     Одним из условий верного решения задачи является правильное определение всех возможных сортов гамет, которые образуют родительские особи. Это возможно только при четком понимании Правила чистоты гамет. Так как генотип родителей содержит две пары аллельных генов, в гамете должно содержаться два гена: по одному из каждой пары.

G:    

F1:              АаBb      - 100%

      желтые, гладкие семена

Гибридные растения дигетерозиготны, т.е. гетерозиготны по двум признакам (по аналогии – тригетерозигота, тетрагетерозигота. А если изучается большее количество признаков?).

Продолжение схемы скрещивания:

                            ж. гл.                    ж. гл.

Р(F1):    ♀ АаВb       ✕      ♂ АаВb

Так как скрещиваемые растения гетерозиготны, следует вспомнить  о том, что гетерозиготы всегда образуют четное количество сортов гамет, равное 2n , где n – число “гетеро-“ пар аллельных генов.

В данном случае n = 2, т.е. дигетерозигота образует 22 = 4 сорта гамет:

Так как генотипы особей идентичны, то и гаметы они образуют одинаковые – по 4 сорта.  

Для определения генотипов и фенотипов второго поколения гибридов (т.е. результатов оплодотворения) используется решетка Пеннета:

     F2:

Остается только подсчитать количество генотипических (Г) и фенотипических (Ф) классов и их соотношение при расщеплении:

Г - девять: 1 ААВВ, 2 AABb, 2 AaBB, 4 АаВb, 1 AAbb, 2 Aabb, 2 aaBb, 1 aaBB, 1 аabb, т.е. расщепление по генотипу – 1:2:2:4:1:2:2:1:1

Ф – четыре:  9 желтых гладких (А-В-), 3 желтых морщинистых (A-bb), 3 зеленых гладких (aaB-) и 1 зеленый морщинистый (aabb), т.е.

Расщепление по фенотипу 9:3:3:1 ( 9А-В-: 3A-bb: 3aaB-: 1aabb)

Примеры задач:

1.   У человека близорукость доминирует над нормальным зрением, а кареглазость над голубоглазостью. Гетерозиготная кареглазая женщина с нормальным зрением вышла замуж за голубоглазого близорукого мужчину, гетерозиготного по второму признаку. Какова вероятность рождения у них голубоглазого  ребенка с нормальным зрением?

Решение:

                      кар.н.зр.                       голуб.близ.

Р:        ♀ Aabb            ✕          ♂ ааBb

G:    

F1:        AaBb             Aabb            aaBb             аabb  

                   кар.,близ.      кар.н.зр.       голуб.близ.    голуб.н.зр.

 расщепление по фенотипу 1:1:1:1;

 вероятность рождения голубоглазого ребенка с нормальным зрением - 25%

Ответ: вероятность рождения голубоглазого ребенка с нормальным зрением - 25%

2. У человека свободная мочка уха (А) доминирует над приросшей, а подбородок с треугольной ямкой (В) – над гладким подбородком. У мужчины – приросшая мочка уха и подбородок с треугольной ямкой, а у женщины – свободная мочка уха и гладкий подбородок. У них родился сын с приросшей мочкой уха и гладким подбородком. Какие еще дети (по данным признакам) могут быть в этой семье?

       прир., гл.

F1:    аа bb

Решение:

Все организмы, размножающиеся половым способом, содержат два аллельных гена: один достается от матери, а другой - от отца. Сын является рецессивной гомозиготой по обоим изучаемым признакам, они достались ему от родителей: по одному в каждой паре (а и b) от отца и от матери. Следовательно, генотипы родителей теперь известны:

                       своб., гл.                       прир.,с ям.

Р:        ♀ Aabb            ✕          ♂ ааBb

G:    

F1:        AaBb             Aabb            aaBb             аabb  

          своб. с ям.    своб. гл.       прир.с ям.     прир., гл.

Ответ: в семье могут быть еще дети: со свободной мочкой уха и подбородком с треугольной ямкой; со свободной мочкой и гладким подбородком; с приросшей мочкой и гладким подбородком. Понятно, что могут родиться дети с таким же сочетанием признаков, как у сына: с приросшей мочкой уха и гладким подбородком.

3. У человека карий цвет глаз доминирует над голубым, а наличие веснушек – над их отсутствием. Женщина с голубыми глазами и без веснушек выходит замуж за мужчину с карими глазами и веснушками. Известно, что мать мужчины была голубоглазой и у нее не было веснушек. Какова вероятность того, что их первый ребенок будет похож на отца? А на мать?

Решение:

                  голуб.без весн.               карегл.весн.

Р:        ♀ ааbb            ✕          ♂ AaBb

G:  

F1:        

Отец дигетерозиготен, т.к. он получает от своей матери рецессивные аллели обоих генов (см. условие). Из решетки Пеннета следует, что при каждом оплодотворении у них с равной долей вероятности могут рождаться дети с четырьмя различными фенотипами; на долю каждого фенотипа F1 приходится 25%.

Ответ: вероятность того, что их первый ребенок будет похож на отца – 25%,  на мать – 25%.

4.   У отца курчавые волосы (А) и нет веснушек, а у матери прямые волосы и есть веснушки (В). В семье трое детей и у всех веснушки и курчавые волосы. Определите генотипы всех членов семьи.

3. У человека вьющиеся и темные волосы являются доминантными признаками. Муж и жена имеют вьющиеся темные волосы. У них родился  светловолосый ребенок c прямыми волосами. Каковы возможные генотипы  родителей? Запишите схему скрещивания.
4. У человека лопоухость доминирует над геном нормально прижатых ушей, а ген нерыжих волос – над геном рыжих волос. Каков генотип лопоухого рыжего отца, если в браке с нерыжей женщиной, имеющей нормальные уши, у него были только лопоухие нерыжие дети?
5. У человека большие глаза и римский нос (с горбинкой) доминируют над маленькими глазами и греческим (прямым) носом. Женщина с большими глазами и греческим носом вышла замуж за человека с маленькими глазами и римским носом (они оба гетерозиготны по одному из признаков). У них родилось четверо детей, двое из которых имели большие глаза и римский нос. Каковы вероятные генотипы родителей? Может ли у них родиться ребенок с маленькими глазами и греческим носом?

Сцепленное с полом наследование.

Прежде, чем приступить к рассмотрению задач по этой теме, следует остановиться на некоторых теоретических аспектах генетики пола.

• Пол - это совокупность морфологических, физиологических, биохимических, поведенческих и других особенностей организма, обуславливающих его роль в размножении
• Аутосомы – хромосомы, одинаковые у особей обоих полов.
• Половые хромосомы – хромосомы, определяющие пол организма.

• Гомогаметный пол – пол, имеющий одинаковые половые хромосомы (ХХ) и дающий один тип гамет (по содержанию в них половых хромосом).
• Гетерогаметный пол - образующий разные типы гамет (например, ХΥ).
• Сцепленные с половыми хромосомами признаки - признаки, развитие которых обусловлено генами, расположенными в одной из половых хромосом. Наследование таких признаков называют сцепленным с полом (гоносомное наследование).

X- хромосома значительно больше по своим размерам Y-хромосомы. В X и Y- хромосомах имеются гомологичные участки, содержащие аллельные гены. Но в X- хромосоме есть большой участок, которому нет гомологичного в Y-хромосоме.

•  Признаки, развитие которых детерминируют гены, расположенные в негомологичном участке X- хромосомы, называются сцепленными с X- хромосомой. Таких признаков для человека описано около 200 (дальтонизм, гемофилия - рецессивные и доминантные - рахит, темная эмаль зубов и др.).
• Сцепленные с Υ- хромосомой (голандрические) признаки детерминируются генами, расположенными в негомологичном участке Y-хромосомы, и проявляются фенотипически только у мужчин и передаются от отца ко всем сыновьям. Таких генов описано 6 (ихтиоз, волосатость ушей, перепонка между пальцами ног и др.).

В настоящее время известны несколько типов генетического определения пола (см. ПРИЛОЖЕНИЕ). У человека хромосомный набор выглядит так:

• женщина - 44 аутосомы + XX = 46
• мужчина - 44 аутосомы + XY = 46

В том случае, когда гены ответственные за формирование какого-либо признака, расположены в аутосомах, наследование осуществляется независимо от того, какой из родителей (мать или отец) являются носителем изучаемого признака. Когда признаки определяются генами, лежащими в половых хромосомах, следует учитывать, с какой именно половой хромосомой сцеплен данный признак: если с Х-хромосомой, то признак может проявляться у особей обоих полов, если с Υ-хромосомой, то только у особи одного пола (если речь в задаче идет о человеке – мужского).

Примеры задач:

1. Классическая форма гемофилии передается как рецессивный, сцепленный с Х - хромосомой признак. Мужчина, больной гемофилией, вступает в брак со здоровой женщиной, отец которой страдал гемофилией.

Дайте прогноз относительно здоровья их будущих детей.

Решение:

Известно, что у женщины с нормальной свертываемостью крови был отец – гемофилик. Рассуждая об определении пола, можно прийти к выводу, что от отца дочь получает Х-хромосому, в данном случае – содержащую ген гемофилии, т.е генотип женщины ХHXh (говорят, что она – носительница гена гемофилии).

                  норма              гемофилия

Р:    ♀ ХHXh        ✕      ♂ ХhY 

G:

F1:      

Ответ: в этой семье с вероятностью 50% могут рождаться как здоровые, так и больные дети.

2.   У человека ген, вызывающий гемофилию (несвертываемость крови), рецессивен и находится в Х-хромосоме, а альбинизм (отсутствие пигмента) обусловлен аутосомным рецессивным геном. У родителей, нормальных по этим двум признакам, родился сын -  альбинос и гемофилик. Оцените вероятность рождения в этой семье здоровых дочерей.

       альбинос, гемофилик

F1:           ♂ааХhY

Решение:

Сын мог родиться альбиносом, только получив по одному рецессивному гену от каждого из родителей, ⇒ его родители гетерозиготны по первому признаку. От отца сын получил Υ-хромосому, не несущую ген, отвечающий за свертываемость крови, ⇒ он унаследовал Х-хромосому с «больным» геном от матери. Тогда определяем генотипы родителей: ♀АаХHXh, ♂АаХHY и записываем схему скрещивания:

                          здорова                              здоров

Р:        ♀ АаХHXh            ✕          ♂ АаХHY

G:    

F1:    

Из полученных результатов видно, что в этой семье только в 3/16 случаев может родиться здоровым и с нормальной пигментацией сын; во всех остальных случаях сын может унаследовать либо по одной, либо сразу обе аномалии – так и произошло (вероятность рождения сына – альбиноса и гемофилика составляет 1/16, т.е 6,25%). Вероятность рождения здоровых и с нормальной пигментацией дочерей составляет 6/16, то есть 37,5%.

Ответ: вероятность рождения здоровых и с нормальной пигментацией дочерей составляет 6/16, то есть 37,5%.

3.  Врожденное отсутствие зубов предположительно наследуется как доминантный, сцепленный с Х - хромосомой признак. Какое потомство следует ожидать от брака больной женщины и здорового мужчины?

Следует принять во внимание, что в подобном случае генотип женщины однозначно определить нельзя, поэтому правильнее рассмотреть оба варианта: ХАХА и ХАХа, генотип мужчины - ХаΥ.

5. Женщина, носительница рецессивного гена дальтонизма, вышла замуж за здорового мужчину. Составьте схему решения задачи. Определите генотипы родителей, ожидаемого потомства, соотношение генотипов и фенотипов.

Взаимодействие генов.

Проявление одного и того же признака может определяться двумя и более парами генов. Различают следующие типы взаимодействия генов:

• Полимерия – тип взаимодействия неаллельных генов, при котором степень проявления признака зависит от числа доминантных аллелей генов. Таким образом наследуется цвет кожи человека, окраска зерна пшеницы.
• Комплементарность – такое взаимодействие неаллельных генов, которое приводит к новому проявлению признака. При скрещивании дигетерозигот возможны три типа расщепления: 9:7, 9:6:1, 9:3:3:1 (в этом случае независимое расщепление каждой пары признаков в соотношении 3:1 не соблюдается)
• Эпистаз - такое взаимодействие неаллельных генов, при котором действие генов одной аллельной пары подавляется генами другой пары. Может быть доминантным (А>В, В>А), при котором в результате скрещивания дигетерозигот происходит расщепление 13:3 или 12:3:1 и рецессивным (a>B, b>A), в этом случае расщепление в потомстве дигетерозиготных особей 9:3:4. Гены – подавители называют супрессорами.

Примеры задач:

1. При скрещивании лошадей серой и рыжей масти в первом поколении все потомство оказалось серым. Во втором поколении на каждые 16 лошадей в среднем появлялось 12 серых, 3 вороных и 1 рыжей масти. Определите тип наследования масти у лошадей и установите генотипы указанных животных.

Из условия задачи следует: поскольку в F2 происходит расщепление в соотношении 12:3:1, речь идет о доминантном эпистазе. Поскольку первое поколение гибридов единообразно, исходные особи гомозиготны. Можно также предположить, что серая окраска проявляется всегда в присутствии обоих доминантных аллелей, причем ген А (супрессор) подавляет действие гена В. Это рассуждение позволяет сделать запись условия.

      Решение:

         серая             рыжая

Р: ♀ ААВВ   ✕   ♂ ааbb

G:

F1:       АаВb – все серые

                серая            серая

Р(F1):   ♀АаВb   ✕   ♂АаВb

G:    

     F2:

Ответ: масть лошадей наследуется в результате эпистатического взаимодействия двух неаллельных генов; серые лошади имеют генотип А-В-, вороные ааВ-, рыжие  аabb. Ген – супрессор доминантен, ⇒ тип наследования – доминантный эпистаз.

2. У мышей рецессивный аллель а обуславливает альбинизм, его аллель А вызывает пигментацию шерсти. Гены С и с определяют распределение пигмента вдоль волоса: ген с – равномерное, ген С – неравномерное. Мыши бывают серыми, белыми и черными. Скрещивают двух серых дигетерозиготных мышей. Какое расщепление по фенотипу будет наблюдаться в потомстве? Определите тип наследования окраски шерсти у мышей.

         Решение:

           серая            серая

Р:   ♀АаCc   ✕   ♂АаCc

G:    

  F1:

Ф (фенотипических класса) – 3:   9серых:3 черных:4 белых

Поскольку в потомстве дигетерозигот происходит расщепление 9:3:4, то наследование окраски шерсти мышей – результат эпистатического взаимодействия генов. Ген-супрессор - а, а>С.

Ответ: в потомстве происходит расщепление 9:3:4 (9серых:3 черных:4 белых). Тип наследования – рецессивный эпистаз.

3. Все цыплята, полученные в результате скрещивании курицы с гороховидным и петуха с розовидным гребнем, имеют ореховидный гребень, который формируется благодаря взаимодействию двух неаллельных доминантных гена А и В. Каким будет потомство, полученное от скрещивания гибридных особей? (Известно, что простой листовидный гребень имеют рецессивные гомозиготные особи)

Решение: Поскольку все гибриды первого поколения единообразны, их родители гомозиготны.

       горохов.         розовидн.

Р:  ♀ ААbb    ✕    ♂ ааВВ

G:

F1:          АаВb – все с ореховидным гребнем

                орех.             орех.

Р(F1):   ♀АаВb   ✕   ♂АаВb

G:    

     F2:

Расщепление 9:3:3:1

Поскольку независимое расщепление каждой пары признаков в соотношении 3:1 не соблюдается, в задаче рассматривается пример комплементарного взаимодействия неаллельных генов.

Ответ: в потомстве  F2 будет 9 частей особей с ореховидным гребнем, 3 части – с гороховидным, 3 части – с розовидным и 1 часть – с листовидным.

Список литературы:

1. Захаров, В.Б. Общая биология: Учеб. для 10-11 кл. общеобразов. учеб. заведений / В.Б. Захаров, С.Г. Мамонтов, Н.И. Сонин. – 2-е изд., дораб. – М.: Дрофа, 1999.
2. Киселева, З.С. Генетика: Учеб. пособие по факультатив.курсу для учащихся X кл./ З.С.Киселева, А.Н.Мягкова. – М.:Просвещение,1983. – 175с.
3. Лернер, Г.И. Общая биология (10-11 классы): Подготовка к ЕГЭ. Контрольные и самостоятельные работы/ Г.И. Лернер. – М.:Эксмо,2007. – 240с.
4. Лернер, Г.И. Общая биология. Поурочные тесты и задания.10-11 класс/ Г.И.Лернер. – М.:Аквариум,1998. – 240с.
5. Медицинская генетика: Учебник/ Н.П.Бочков, А.Ю.Асанов, Н.А.Жученко и др.; Под ред. Н.П.Бочкова. – 2-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2003. – 192с.
6. Муртазин, Г.М. Задачи и упражнения по общей биологии. Пособие для учащихся IX-X классов./Г.М. Муртазин. – М.:Просвещение,1972. – 315с.
7. Раимова, Е.К. Генетика: учебное пособие для абитуриентов (основные понятия, краткие ответы на вопросы программы, задачи, образцы и методика решения задач)/ Е.К. Раимова, Г.Н. Соловых – Оренбург,2006. – 76с.
8. Элективный курс «Что Вы знаете о своей наследственности?». 9-11 классы./ Сост. И.В.Зверева. – Волгоград: ИТД «Корифей». – 128с.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Основные положения хромосомной теории наследственности (Томас Морган)

1. Гены располагаются в хромосомах; различные хромосомы содержат неодинаковое число генов, причем набор генов каждой из негомологичных хромосом уникален.
2. Каждый ген имеет определенное место (локус) в хромосоме; в одинаковых локусах гомологичных хромосом находятся аллельные гены.
3. Гены расположены в хромосомах в определенной линейной последовательности.
4. Гены, локализованные в одной хромосоме, наследуются совместно, образуя одну группу сцепления; число групп сцепления равно гаплоидному набору хромосом и постоянно для каждого вида организмов.
5. Сцепление генов может нарушаться в процессе кроссинговера; это приводит к образованию рекомбинантных (кроссоверных) хромосом.
6. Частота кроссинговера является функцией расстояния между генами – чем больше расстояние, тем больше величина кроссинговера (прямая зависимость).
7. Каждый вид имеет характерный только для него набор хромосом – кариотип.

Менделирующие признаки человека (аутосомное наследование)

Типы хромосомного определения пола