Решение задач по генетике «Наследование признаков, сцеплённых с полом», или может ли кот иметь черепаховую окраску шерсти?
материал для подготовки к егэ (гиа) по биологии (10, 11 класс) на тему

 МБОУ «Карагайская СОШ № 2»

с. Карагай, Пермский край

 Решение задач по генетике

«Наследование признаков, сцеплённых с полом»

(на примере наследования гена окраски шерсти у кошек)

ЕГЭ по биологии, линия 28

УМК любой, 11 класс

Подготовила:

Трефилова Раиса Поликарповна,

учитель биологии,

МБОУ «Карагайская СОШ № 2»

Карагай – 2017

Теоретическое обоснование темы

«Наследование, сцеплённое с полом»

У мужских и женских организмов все пары хромосом, кроме одной, одинаковы и называются аутосомами. Хромосомы, которые имеют отношение к определению пола, называются половыми и обозначаются Х и Y. Если у организма обе половые Х-хромосомы, то такой организм гомогаметен, т.е. даёт одинаковые гаметы: Х и Х. Если у организма Х и Y половые хромосомы, то такой организм гетерогаметен, т.е. даёт гаметы Х и Y.

В половых хромосомах имеются гены, которые отвечают не только за пол организма, но и контролируют обычные признаки. Аллели могут быть только в Х-хромосоме, т.к. их две, они парные. Признаки, определяемые этими генами, наследуются сцеплено с полом. У человека наследуются сцеплено с полом по Х-хромосоме гены, отвечающие за развитие гемофилии (несвёртываемость крови) и дальтонизм (цветовая слепота).

Если же ген находится в Y-хромосоме, то он наследуется по линии пола, имеющего Y-хромосому. У человека по Y-хромосоме передаётся гипертрихоз (волосатые уши),  развитие перепонки между вторым и третьим пальцами ног. Гены, находящиеся в Y-хромосоме человека, наследуются только от отца к сыну.

Ген, который находится в  Х-хромосоме, гетерогаметного организма в одинарной дозе, проявляет себя полностью и называется гемизиготным, а сам организм – гемизиготой. Например, у человека это гены гемофилии, дальтонизма, у дрозофилы – ген белоглазости. Гемизиготами являются самцы млекопитающих, большинства рыб, дрозофилы (половые хромосомы ХY), а также самки птиц, рептилий (половые хромосомы ХY), бабочек (у моли Х0, т.е. у самки отсутствует вторая хромосома, а пол самца определяется ХХ).

Трёхшерстные  кошки, или по-научному, кошки с черепаховой окраской бывают только женского рода, коты не могут иметь черепаховую окраску. Оказывается, ген окраски шерсти сцеплен с Х-хромосомой. Ген рыжей окраски доминантен В (Б большое), сцеплён с Х-хромосомой и обозначается при решении задач как Хᴮ, ген чёрной окраски – рецессивен b (б малое),  обозначается как Хb. Гетерозигота имеет генотип ХᴮХb , следовательно, по полу это будет кошечка, а окраска – черепаховая, коты могут быть только рыжими ХᴮY или чёрными - Хb Y.  

Из общепринятого правила есть исключения. Оказывается, при оплодотворении яйцеклетки иногда происходит сбой, и будущий котёнок получает не две половые хромосомы, а три. Генотип таких животных ХХУ. И   от родителей такой котёнок наследует одну «рыжую» Х-хромосому, и одну «чёрную». Тогда   появляется   черепаховый кот. Вероятность появления такого  кота: один черепаховый на миллион котов с другой окраской. Это - «ошибка природы», генетический сбой.  Такие животные абсолютно стерильны и иметь потомство не способны.

Рассмотрим  задачи по теме «Сцеплённое с полом наследование» на примере кошек. В условии задачи обозначения признаков могут быть отмечены разными буквами.

Задача 1.

У кошек и котов ген чёрной окраски шерсти (А) и рыжей окраски (В) локализованы в Х-хромосоме и при сочетании неполное доминирование – черепаховую окраску – трёхшёрстность (АВ). От чёрной кошки родились черепаховый и два чёрных котёнка. Определите генотип кошки, фенотип и генотип  кота, а также пол черепахового и чёрных котят. Составьте схему скрещивания и обоснуйте результаты.

Дано:

Признак, фенотип                       Ген, генотип      

_______________________________________

Чёрная окраска шерсти               Хᴬ

Рыжая окраска шерсти               Хᴮ

Черепаховая окраска шерсти     Хᴬ Хᴮ

Р: ♀ чёрная                                  ?            

     ♂ - ?                                         ?

F₁: 1 черепаховый                        ?

     2 чёрных                                 ?          

Решение задачи

1. По условию задачи определяем генотипы родителей: чёрная кошка будет иметь генотип ХᴬХᴬ, т.к. если бы у неё был генотип Хᴬ Хᴮ, то она была бы черепаховой.   Генотип отца: ХᴮY (Хромосома Y не участвует в наследования окраски, в данном случае она определяет мужской пол).

2. Записываем схему решения задачи:

Р: ♀  Хᴬ Хᴬ          х          ♂   ХᴮY

             чёрная                                                      рыжий

G:        Хᴬ                              Хᴮ      Y    

F₁:    Хᴬ Хᴮ ;        Хᴬ Y

        ♀ черепаховая         ♂ чёрный 

3)Объяснение решения задачи: у кошек пол определяется так же, как у человека, т.е. самка гомогаметна (ХХ), а самец гетерогаметен (Х Y). Генотип чёрной кошки Хᴬ Хᴬ, рыжего кота ХᴮY. Среди родившихся котят один имеет черепаховую окраску шерсти, это возможно только при слиянии гаметы кошки Хᴬ  и гаметы кота Хᴮ. Следовательно, это кошечка, обе гаметы несут Х-хромосому. Генотип кошечки с черепаховой окраской - Хᴬ Хᴮ. Если в потомстве появилась черепаховая кошка, то отец имел рыжую окраску, его генотип -  ХᴮY. Чёрные котята – это котики с генотипом Хᴬ Y.

Ответ: 1) генотип чёрной кошки - Хᴬ Хᴬ.

2)  Генотип кота - ХᴮY, фенотип – рыжая окраска шерсти.

3) Генотипы, фенотипы и пол котят - ♀ черепаховая кошечка,                               генотип - Хᴬ Хᴮ.

♂  ХᴮY – чёрные котики.

4) Проявляется наследование признака, сцеплённого с полом.

В следующих задачах признаки  обозначены иначе. Например, рыжая окраска шерсти - Хᴮ (доминантный признак), чёрная  окраска шерсти - Хb (рецессивный признак), тогда черепаховая кошка будет иметь генотип - Хᴮ Хᴮ,  чёрная кошка - Хb Хb,   чёрный кот - Хb Y, рыжий кот - Хᴮ Y.

Задача 2.

От черепаховой кошки родилось несколько котят, один из которых оказался рыжей кошечкой. Каковы генотипы родителей и котёнка? Определите тип взаимодействия генов. Составьте схему скрещивания и обоснуйте результаты.

Дано:

Признак, фенотип                       Ген, генотип      

_______________________________________

Рыжая окраска шерсти               Хᴮ

Чёрная окраска шерсти               Хb

Черепаховая окраска шерсти     Хᴮ Хb

Р: ♀ черепаховая                        Хᴮ Хb                   

     ♂ - ?                                         ?

F₁: ♀ рыжая                                  ?

      ?

1) По условию задачи определяем генотипы родителей: если родилась рыжая кошечка, то её генотип  будет Хᴮ Хᴮ. Одну гамету Хᴮ она получит от матери, т.к. мать с черепаховой окраской шерсти ХᴮХb, а вторую гамету Хᴮ она должна получить от отца, следовательно, кот рыжий, его генотип ХᴮY.

2) Записываем схему решения задачи:

Р: ♀  Хᴮ Хb         х          ♂    ХᴮY

             черепаховая                                            рыжий

G:        Хᴮ     Хb                     Хᴮ      Y    

F₁:    Хᴮ Хᴮ ;          ХᴮY;      Хᴮ Хb  ;        Хb Y

            ♀рыжая                ♂рыжий           ♀ черепаховая    ♂ чёрный             

Ответ: 1) Генотип черепаховой кошки - Хᴮ Хb.

2) Генотип рыжего кота - ХᴮY.

3)  Генотип рыжей кошечки - Хᴮ Хᴮ . Кроме неё у этой пары могли родиться: чёрный котик -  Хb Y, рыжий котик  -  ХᴮY.

4)Тип взаимодействия генов – сцеплённое с полом наследование.

Задачи для самостоятельного решения

Задача 1.

От черепаховой кошки  и чёрного кота родились два чёрных котёнка. Составьте схему решения задачи. Определите генотипы родителей и потомства, а также пол чёрных котят.

Задача 2.

От чёрного кота и черепаховой кошки получили  пять котят, две из них кошки. Напишите схему решения задачи. Ответьте на вопросы: Сколько котят имели рыжую масть? Сколько кошечек были рыжей масти? Сколько кошечек были черепаховыми? Сколько котят были чёрными? Сколько котиков имели чёрную  масть?

Задача 3.

Гены окраски кошек расположены в Х - хромосоме. Черная окраска определяется геном Хb, рыжая Хᴮ, гетерозиготы имеют черепаховую окраску. От черной кошки и рыжего кота родились: один черепаховый и один черный котенок. Составьте схему решения задачи. Определите генотипы родителей и потомства, возможный пол котят.  

Задача 4.

Доминантный ген B и рецессивный ген b участвуют в определении окраски у кошек и расположены в Х-хромосоме. Ген B обусловливает черную окраску, ген b -рыжую, гетерозиготы Bb имеют черепаховую окраску. У черепаховой кошки от черного кота родились 4 котенка, какой они масти?

Задача 5.

Ген короткой шерсти (А) у кошек доминирует над геном длинной шерсти (а) и наследуется аутосомно. Ген окраски кошек сцеплен с Х-хромосомой. Чёрная окраска определяется геном ХВ, рыжая – геном Хb. Гетерозиготы имеют черепаховую окраску. Длинношёрстная кошка черепаховой окраски была скрещена с рыжим короткошёрстным (Аа) котом. Определите генотипы и фенотипы родителей и потомства, а также вероятность рождения чёрной кошки. Объясните результат скрещивания. Какие законы наследования проявляются в этих скрещиваниях?

Источники информации

1. Гончаров О.В. Генетика.Задачи. – Саратов: Лицей, 2008.

2. Кириленко А.А. Биология. Сборник задач по генетике. Базовый и повышенный уровень ЕГЭ: учебно-методическое пособие/А.А.Кириленко. – Ростов-на-Дону: Легион, 2009.

3. Кириленко А.А., Колесников С.И. Биология. Подготовка к ЕГЭ-2013: учебно-методическое пособие/А.А.Кириленко, С.И.Колесников. – Ростов-на-Дону: Легион, 2012.

4. Фотографии кошек с черепаховой окраской

 http://cat-strong.narod.ru/images/zol_3col.jpg 

http://animal-store.ru/img/2015/050114/0416287 

http://s020.radikal.ru/i718/1402/b8/e7d71c8eb7c8.jpg 

http://s42.radikal.ru/i097/1101/23/2831b202aaa3.jpg

Приложение

Кошки с черепаховой окраской

Почему же именно черепаховым был назван окрас кошек-пеструшек? Чтобы увидеть сходство, возьмите гребень из отшлифованного черепахового панциря и посмотрите сквозь него на солнце – сходство очевидно!