Методичний посібник з біології "Методика розв'язування типових генетичних задач"

Автор: Кикоть В.П. – викладач хімії ДНЗ «Черкаський професійний автодорожній ліцей», кваліфікаційна                категорія «спеціаліст вищої категорії», педагогічне звання   « викладач - методист»

 

 

Рецензенти:  Скрипник В.С. – заступник директора  з НР ДНЗ “Черкаський професійний автодорожній ліцей”

 

Посібник містить методичні рекомендації по розв’язуванню  типових генетичних задач різних типів: на моногібридне, дигібридне, полігібридне схрещування; взаємодію неалельних генів; успадкування ознак, зчеплених зі статтю; аналіз родоводів; успадкування ознак при поліплоїдії; зчеплене успадкування та кросинговер з  використанням загальноприйнятих схем та перелік задач для самоконтролю.

 

Пропонується вчителям біології загальноосвітніх шкіл та викладачам ПТНЗ.

 

 Схвалено: на засіданні  методичної комісії природничо-математичного циклу   (протокол №  /////    від ////    2017 р.)

 

 

Підготовлено до друку навчальною частиною ДНЗ «Черкаський професійний автодорожній ліцей”

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Черкаси

РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ТИПОВИХ ЗАДАЧ З ГЕНЕТИКИ

І. ОСНОВНІ ГЕНЕТИЧНІ ПОНЯТТЯ, ЯКІ ТРЕБА ПАМ’ЯТАТИ

 

Номенклатура – перелік і пояснення умов­них назв і термінів, які вживаються в певній га­лузі науки. Основи генетичної символіки були закладені Грегорем Менделем, який застосував символіку літер для позначення ознак.

Генотип – сукупність спадкових факторів (генів).

Фенотип – сукупність усіх ознак і властивос­тей організму, доступних спостереженню й ана­лізу. Формується під впливом генотипу та серед­овища. Наприклад, фенотип за певною ознакою: високий або низький, чорний або червоний.

Гібрид – потомство від схрещування двох генетично різних особин.

Гібридологічний аналіз – метод генети­ки, заснований на кількісному обліку прояву ознак у ряді поколінь. Розроблений і вперше застосований Грегорем Менделем.

Алелі (алельні гени) – різні форми одно­го гена, які визначають альтернативний стан ознаки; розташовані на ідентичних ділянках гомологічних хромосом.

Гамети – статеві клітини. У нормальному стані містять гаплоїдний набір хромосом за умови диплоїдності батьків.

Геном – генетичний склад клітини; для еукаріот – гаплоїдний набір хромосом.

Генотип – сукупність генів організму. По­значається літерними символами алелей, які аналізуються.

Гетерозиготні – особи, які мають різні алелі й дають розщеплення в наступних поколіннях. Наприклад, Аа.

Гомозиготні – особи, які мають однакові алелі й не дають розщеплення в наступних по­коліннях. Наприклад, АА або аа.

Домінантна ознака – ознака, що виявляєть­ся в гетерозиготи. Позначається великими лі­терами латинського алфавіту А, В, С і т.д.

Рецесивна ознака – ознака, яка виявляється тільки в гомозиготному стані, тобто за відсут­ності домінантного алеля. Позначається мали­ми літерами латинського алфавіту а, b, с і т.д.

Батьки  – позначають Р, поруч записуючи їх генотипи. Жіночу стать позна­чають ♀ (дзеркальце Венери) і записують на першому місці, чоловічу – ♂ (щит і спис Мар­са) – на другому.

Покоління   позначаються F.

Схрещування – характер вибору шлюбного партнера в особин, які розмножуються стате­вим шляхом. Знак х ставлять між батьками.

Якщо при схрещуванні батьківських форм з однаковим фенотипом у їхніх нащадків спостерігається розщеплення ознак, то ці батьківські форми гетерозиготні.

Якщо при схрещуванні батьківських форм, які відрізняються фенотипно за однією парою ознак, з’являється потомство, у якого спостерігається розщеплення за тією самою парою ознак, то одна з батьківських особин була гетерозиготною, а друга – гомозиготною рецесивною.

Моногібридне схрещування – схрещування й аналіз особин, які розрізняються однією парою ознак.

Дигібридне схрещування – схрещування й аналіз особин, які розрізняються за двома парами ознак.

Аналізуюче схрещування – схрещування особи невідомо­го генотипу з особою гомозиготною за реце­сивними алелями.

Закон одноманітності гібридів першого покоління (І закон Менделя): при схрещу­ванні гомозиготних особин, які розрізня­ються своїми ознаками, гібриди першого покоління одноманітні за генотипом та фе­нотипом.

Закон розщеплення (II закон Менделя): при моногібридному схрещуванні у гібридів друго­го покоління відбувається розщеплення за фе­нотипом у співвідношенні 3:1, за генотипом 1:2:1 (1 частина – гомозиготні особи за домі­нантною ознакою; 2 частини – гетерозиготні особи; 1 частина гомозиготні особи за реце­сивною ознакою).

Закон незалежного успадкування ознак (III закон Менделя): у другому поколінні кожна пара алельних генів і ознак, які визначають­ся ними, веде себе незалежно від інших пар алельних генів.

Чиста лінія – гомозиготні особини, які не дають розщеплення в наступних поко­ліннях.

 Якщо при схрещуванні фенотипово однакових за однією парою ознак батьківських форм у F₁ серед гібридів відбувається розщеплення ознак на три групи у співвідношенні 1 : 2 : 1, то це свідчить про проміжний характер успадкування ознаки (неповне домінування) і про те, що батьківські форми є гетерозиготними.

Якщо при схрещуванні двох фенотипно однакових батьківських форм у нащадків відбувається розщеплення ознак у співвідношенні 9 : 3 : 3 : 1, то вони дигетерозиготні.

Зчеплення – виключна або бажана передача нащадкам цієї пари алелей одного з батьків.

Для запису схем схрещувань у генетиці користуються спеціальною символікою і літерами латинського алфавіту, наприклад:

Для запису схем схрещувань у генетиці користуються спеціальною символікою і літерами латинського алфавіту, наприклад:

 

А— домінантний алель;

а— рецесивний алель;

Х— символ схрещування;

Р— батьківські організми;

F1— гібридне покоління;

♀— символ жіночої статі;

♂— символ чоловічої статі.

Х— символ схрещування;

Р— батьківські організми;

F1— гібридне покоління;

♀— символ жіночої статі;

♂— символ чоловічої статі.

ІІ. ГОЛОВНІ ВИМОГИ ДО РОЗВ’ЯЗУВАННЯ ГЕНЕТИЧНИХ ЗАДАЧ

1. Розв’язувати усвідомлено.
2. Керуватися теоретичними знаннями.
3. Дії записувати послідовно та охайно.
4. Сорти гамет в особин, що схрещуються, визначити на основі механізму мейозу.
5. Відповіді записувати після розв’язку.
6. Керуватися теоретичними знаннями.

ІІІ. ОСНОВНІ ПРИНЦИПИ РОЗВ’ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

 

1. Спадкову інформацію нащадкам передають обидва батьківські організми, внесок кожного однаковий.

2. Кожна особина має два гени, які займають гомологічні ділянки гомологічних хромосом.

3. Гамети містять лише один ген з кожної такої пари.

4. Гени, які знаходяться в різних хромосомах, розходяться в гамети та успадковуються незалежно один від одного.

5. Гени, які знаходяться в одній хромосомі, мають тенденцію успадковуватися сумісно.

6. Жіночі та чоловічі гамети об’єднуються в чисто випадкових комбінаціях, між ними немає ні «притягування», ні «відштовхування».

7. Гени не змінюються, сумісно існуючи в гетерозиготній особині ціле покоління.

ІV. ЕТАПИ РОЗВ’ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧІ

1. Аналіз задачі

Це –  процес прочитання й осмислення, під час якого слід визначити: до якого розділу чи теми належить задача, про що йдеться в її умові, чи достатньо даних для знаходження невідомої величини, у чому полягає суть питання?     метою глибшого осмислення задачі можна переформулювати її умову або встановити зв’язок між даною задачею та вже розв’язаними (аналогічними) із цього ж розділу чи теми.

2. Скорочений запис умови

Запис того, що дано і що необхідно знайти (за допомогою  встановленихумовних позначень). Невідомі величини позначають через х або фенотипні радикали. Схематичний запис умови задачі полегшує пошук зв’язків міжвідомими й невідомими величинами.

3. Пошук способу розв’язання задачі

Як правило, задачу можна розв’язати кількома способами. Особливо це стосується біологічних задач, під час розв’язування яких необхідно враховувати різноманітні фактори: генотип, фенотип, умови середовища, структуру популяцій тощо. Якщо зміст задачі пов’язаний з певними формулами, законами, гіпотезами, теоріями, уважно проаналізуйте висновки, що з них випливають, оскільи не завжди математично правильний результат буде правильним з точки зору біології.

4. Розв’язування задачі

Поетапне розв’язування задачі, стисле формулювання ключових запитань кожного етапу. Якщо на якомусь з етапів виникли труднощі, перевірте, чи всю інформацію з умови задачі використано. Ретельно перевіряйте також результати розрахунків: помилка на проміжному етапі призведе до неправильної кінцевої відповіді.

5. Завершальний етап

Перевірка правильності розв’язання в цілому, формулювання і запис остаточної відповіді

 V. АЛГОРИТМ  РОЗВ’ЯЗУВАННЯ  ГЕНЕТИЧНИХ  ЗАДАЧ

1. Визначте за умовами задачі домінантну і рецесивну ознаки.

2. Введіть буквені позначення домінантної та рецесивної ознак.

3. Запишіть генотипи особин із рецесивною ознакою або особин із відомим за умовою задачі генотипом.

4. Складіть схему схрещування. Запишіть, які гамети утворюють батьківські форми.

5. Запишіть генотипи гібридів та їхні гамети в решітку Пеннета по горизонталі й вертикалі.

6. Запишіть генотипи нащадків у клітинах перетину.

7. Визначте співвідношення фенотипів у поколіннях.

8. Дайте відповіді на всі поставлені питання.

Форма записів аналогічна тій, що використовується на уроках фізики, математики, хімії.

ЗАДАЧІ НА МОНОГІБРИДНЕ  СХРЕЩУВАННЯ

Моногібридне схрещування — це схрещуванняособин, які відрізняються за однією досліджуваною ознакою. Класичні досліди з моногібридного схрещування провів Грегор Мендель. За наслідками цих дослідів він сформулював закономірності, які згодом було названо «законами Менделя».

Перший закон Менделя (закон одноманітностігібридів покоління): при схрещуванні генетично однорідних форм, які відрізняються за однією ознакою, всі гібриди першого покоління будуть одноманітними. Другий закон Менделя (закон розщеплення): при схрещуванні гібридів першого покоління між собою в другому поколінні з'являються особини як із домінантними, так і з рецесивними ознаками в середньому співвідношенні 3:1. Виходячи з другого закону Менделя, англійський генетик Уільям Бетсон у 1902 р. сформулював закон чистоти гамет : «кожна із статевих клітин гібридів є чистою щодо однієї з батьківських ознак», тобто містить лише один із алелів даного гена. Закономірності розщеплення мають статистичний характер. Це означає, що вони спостерігаються лише за достатньо великої кількості досліджуваних об'єктів. У задачах часто наводиться реальне розщеплення. В таких випадках слід визначити, якому теоретичному розщепленню відповідає наведене в умові задачі реальне розщеплення.

Для полегшення розв’язання задач можна використати решітку Пенета. Зазвичай, по вертикалі записуються алелі, які містяться в жіночих гаметах, а по горизонталі — ті, що в чоловічих.

При розв'язанні задач на моногібридне схрещування слід користуватися таким алгоритмом:

1) спочатку запишіть позначення алелів і відповідних проявів ознак;

2) генотип рецесивної особини можна визначити відразу, оскільки можливий лише один його варіант;

3) особини з домінантною ознакою обов'язково матимуть один домінантний алель, а другий можна визначити, знаючи, що в кожного гібрида один алель — від однієї батьківської особини, а другий — від іншої.

Задача 1. У людини ген карого ока домінує над блакитним. Кароока жінка вийшла заміж за блакитноокого чоловіка. Який колір очей можливий у їхніх дітей?

F₁  -?

 

Розв’язання
Р ♀ АА x ♂ аа
G      А           а
F₁    Аа – кароокі

Відповідь: у дітей карий колір очей.
 

Задача 2. Який колір квітів буде у гібридів першого покоління білих та рожевих троянд по генотипу та по фенотипу, якщо білий колір – рецесивна ознака? (Схрещували гомозиготні особини).

 

Дано:                                                                          

А – рожевий колір;

а – білий колір; 

♂ АА  ♀ аа

F 1 – ?

Розв’язання                                                                             

Р       ♀ аа х ♂ АА

G:      а          А

F1 -   Аа

Відповідь: колір квітів буде рожевим

Задача 3. Схрестили дві гомозиготні рослини гороху. У однієї рослини жовте насіння, у другої – зелене. Які за кольором горошини будуть у першого покоління?

Дано:                                                   Розв’язання:

А – ген, який обумовлює жовтий колір горошин а – ген, який обумовлює зелений колір горошин F1- ?

Р  АА хаа Г        ♂ ♀   а   а А Аа Аа А Аа Аа F1

Фенотип: 100% жовте насіння 

Відповідь: за фенотипом все насіння жовте, за генотипом все насіння гетерозиготне (Аа).

 

Задача 4. У кролика звичайна шерсть домінує над подовженою (ангорською), стоячі вуха – над капловухими. Схрестивши кролика зі звичайною шерстю і стоячими вухами та ангорського капловухого у потомстві отримали розщеплення 1:1:1:1:1. Які генотипи батьків та гібридів?

 

 

 

 

 

Дано:                                                   Розв’язання:

А – ген звичайної шерсті  

Р ♀ АаВb x ♂ ааbb Г

а – ген подовженої шерсті

В – ген стоячих вух

b – ген капловухості

АА, Аа – звичайна шерсть

аа – подовжена шерсть 

ВВ, Вb–стоячі вуха

bb – каловухість

Генотипи – ?

 

♂ ♀	АВ	Аb	аВ	аb
аb	АаВb звич. шерсть стояч. вуха	Ааbb звич. шерсть капловухі	ааВb ангор.стояч. вуха	Ааbb ангор. капловухі

 

 

 

 

Відповідь: генотипи батьків АаВb x  ааbb, генотипи  гібридів у співвідно-шенні 1 АаВb : 1 АаВb: 1 ааВb: 1ааbb.

 

Задача 5. Чоловік з світлим волоссям, батьки якого мали темне волосся, одружився з темноволосою дівчиною, мати якої мала темне волосся, а батько –світле. Від цього цього шлюбу народилася темноволоса дитина. Чи може

народитися у цих батьків дитина з світлим волоссям? Яка ймовірність народження дитини з світлим волоссям?

Розв’язання:

Дано:

А – темне волосся                                   Р: ♀ АА х ♂ аа

а – світле волосся                                   Гамети:    А а 

АА– темне волосся                                 F  :    Аа, Аа                    аа, аа

Аа– темне волосся

аа–світле волосся                

                                                                 50 % (1/2)             50 % (1/2)

                                                                        А a                             аа

                                                               світле волосся            темне волосся

                                               

Відповідь: ймовірність народження від цього шлюбу світловолосої дитини становить 50%

 

 

 

 

 

ЗАДАЧІ НА ДИГІБРИДНЕ  СХРЕЩУВАННЯ

Дигібридним схрещуванням називають схрещування організмів, які відрізняються між собою двома парами альтернативних (контрастних) ознак. Наприклад два сорти гарбузів можуть відрізнятися за двома парами таких ознак як колір і форма плодів (білі дископодібні плоди і жовті кулясті плоди), породи великої рогатої худоби – колір шерсті і забарвлюння голови (чорні з білою головою корови і червоні з суцільним забарвленням голови корови), у людини форма носа і колір волосся («римський» ніс і темне волосся – прямий ніс і світле волосся).

Задача 1. Гетерозиготна жінка вийшла заміж за гетерозиготного кароокого чоловіка. Який колір очей можливий у їхніх дітей?

Дано:

А – карий  а – блакитний  

♀ Аа  ♂ Аа 

F2  -?   

Розв’язок.
Р ♀ Аа x ♂ Аа
G      А           А
         а          а

F₂   АА; Аа; Аа; аа
       к.     к.    к.   б.

Відповідь: за генотипом розщеплення 1:2:1, а за фенотипом 3:1. 

Задача 2. Якого кольору будуть троянди, одержані при схрещуванні двох гетерозиготних рослин рожевого кольору?

Розв’язання

Р  ( F1)   ♀ Аа х ♂ Аа

G:           А          А

                а            а

F2 : АА (червоні); Аа (рожеві); Аа; аа (білі)

Відповідь: По закону розщеплення ознак, відбудеться розщеплення ознак: по генотипу у відношенні 1:2:1, по фенотипу 3:1.

Задача 3. Схрещено ромашку білу махрову з жовтою звичайною. При цьому в першому поколінні всі особини були  з білими звичайними квітами. Записати генетичну схему схрещування для Р, F₁,F₂.

Дано:

А - біла

А - жовта

В - звичайна

В - махрова 

♀ ААвв  ♂ ааВВ

F1, F2 – ?

Розв’язання

Р ♀ ААвв х ♂ ааВВ

G     Ав              аВ

F1         АаВв

Р(F1) АаВв х АаВв

 

F2	Ав                  АВ                    аВ                    ав
Ав АВ аВ ав	ААвв б.м.      ААВв б.з.         ААВв б.з.        Аавв б.м. ААВв б.з.     ААВВ б.з.        АаВВ б.з.         АаВв б.з. АаВв б.з.      АаВВ б.з.          ааВВ ж.з.        ааВв ж.з. Аавв б.м.      АаВв б.з.           ааВв ж.з.         аавв ж.м.

Відповідь: Розщеплення за фенотипом 9:3:3:1. 

Задача 4. У кролика звичайна шерсть домінує над подовженою (ангорською), стоячі вуха – над капловухими. Схрестивши кролика зі звичайною шерстю і стоячими вухами та ангорського капловухого у потомстві отримали розщеплення 1:1:1:1:1. Які генотипи батьків та гібридів?

Дано:                                                    Розв’язання:

А – ген звичайної шерсті  

Р ♀ АаВb x ♂ ааbb Г

а – ген подовженої шерсті

В – ген стоячих вух

b – ген капловухості

АА, Аа – звичайна шерсть

аа – подовжена шерсть 

ВВ, Вb–стоячі вуха

bb – каловухість

Генотипи – ?

 

♂ ♀	АВ	Аb	аВ	аb
аb	АаВb звич. шерсть стояч. вуха	Ааbb звич. шерсть капловухі	ааВb ангор.стояч. вуха	Ааbb ангор. капловухі

 

 

 

 

Відповідь: генотипи батьків АаВb x  ааbb, генотипи  гібридів у співвідно-шенні 1 АаВb : 1 АаВb: 1 ааВb: 1ааbb.

 

ЗАДАЧІ НА УСПАДКУВАННЯ ОЗНАК, ЗЧЕПЛЕНИХ ЗІ СТАТТЮ

Зчеплене зі статтю успадкування — успадкування ознак, що визначаються генами статевих хромосом. Характеризується відхиленням від стандартних менделівських закономірностей успадкування, зокрема спостерігається різне розщеплення у потомства чоловічої і жіночої статі.

Схема розв’язування задач на успадкування ознак, зчеплених зі статтю, інша, ніж на аутосомне моногібридне схрещування. У разі, якщо ген зчеплений з Y – хромосомою, він може передаватися з покоління в покоління тільки чоловікам. Якщо ген зчеплений з Х – хромосомою, він може передаватися від батька тільки дочкам, а від матері однаковою мірою розподіляється між дочками й синами. Якщо ген зчеплений з Х – хромосомою і є рецесивним, то в жінок він може виявлятися тільки в гомозиготному стані. У чоловіків другої Х – хромосоми немає, тому такий ген виявляється завжди. Це необхідно враховувати, аналізуючи ознаки, зчеплені зі статтю.

Задача 1. Які будуть кошенята від рудого кота та темної гетерозиготної кішки ?

Дано:

В- темний колір шерсті

b –рудий колір шерсті

♂ Хb Y

F1	Хb                                   Y
XB Xb	XBХb  темна кішка        XBY темний кіт XbХb  руда кішка                  Xb Y  рудий кіт

♀ XBXb

F1 – ?

 

Розв’язання

Р ♂ Хb Y x ♀ XBXb

 

Задача 2. Чоловік, хворий на гемофілію, одружується зі здоровою жінкою, батько якої потерпав від гемофілії. Визначте ймовірність народження в цій родині здорових дітей.

Дано:

H – нормальне зсідання крові  

h – гемофілія

♀ ХHХh

♂ XhY

F1 – ?

Розв’язання

Р ♂ Хh Y  x  ♀ XHXh

 

P	ХH	Хh
Хh	XHXh  носій	XhXh гемофілік
Y	ХH Y здоровий	Хh Y гемофілік

 

Відповідь: 50 % того, що у цієї сімейної пари будуть діти страждати на гемофілію.

Задача 3. Жінка з нормальним зором, у якої батько дальтонік, виходить заміж за чоловіка з нормальним зором. Чи можуть їхні діти бути дальтоніками? Ген дальтонізму рецесивний і зчеплений зі статтю.

Дано:

А – ген нормального зору.

а – ген дальтонізму.

ХаУ – генотип батька жінки.

ХАХа – генотип жінки з нормальним зором.

ХАУ – генотип чоловіка з нормальним зором.

Імовірність народження хворої дитини - ?

Розв’язання 

Р: ♀ХАХа х ХАУ

Г: ХА Ха ХА У

F1: ХАХА ХАУ ХАХа ХаУ

ХАХА – здорова дівчинка.

ХАУ – здоровий хлопчик.

ХАХа – здорова дівчинка, носій гену дальтонізму.

ХаУ – хлопчик – дальтонік.

Відповідь: вірогідність народження хворої дитини – 25%, хворим може бути лише хлопчик.

 

Задача 4. У людини відсутність потових залоз зумовлена рецесивною алеллю, локалізованою в Х-хромосомі. Чоловік, у якого відсутні потові залози, одружився зі здоровою жінкою, гетерозиготною за цією ознакою. Визначте імовірність народження дітей з нормальними потовими залозами.

Дано:

а – ген, зумовлюючий відсутність потових залоз.

А – ген, зумовлюючий наявність потових залоз.

ХаУ – чоловік, у якого відсутні потові залози.

ХАХа – здорова жінка. гетерозиготна за геном наявності потових залоз.

Визначити ймовірність народження дітей з нормальними потовими залозами.

Розв’язок

Р: ♀ХАХа х ХаУ

Г: ХА Ха Ха У

F1: ХАХа ХАУ ХаХа ХаУ

ХАХа – здорова дівчинка, носій гена відсутності потових залоз.

ХАУ – здоровий хлопчик.

ХаХа – хвора дівчинка.

ХаУ – хворий хлопчик.

Відповідь: ймовірність народження здорових дітей – 50%.

 

Задача 5. Гіпоплазія емалі успадковується як зчеплена з Х-хромосомою домінантна ознака. У сім’ї, де двоє батьків мають гіпоплазію емалі народився здоровий син. Чи буде здоровий їхній другий син?

 

Дано:                                                   Розв’язання: 

А – ген гіпоплазі                               Р  Х^АХ^а  х  Х^АУ

а – геннормальних зубів

Х^АХ^А – гіпоплазія у жінки                Г  Х^А     Х^а     Х^А     У

Х^аХ^а – здорові зуби у жінки

♂ ♀	ХА	У
ХА	ХАХА	ХА У
Ха	ХАХа	Ха У

Х^АУ – гіпоплазія у чоловікаF₁

Х^аУ – здорові зуби у чоловіка

 

 

Х^АХ^А – гіпоплазія у дівчинки (25%)

Х^АХ^а – гіпоплазія у дівчинки (25%)

Х^АУ – гіпоплазія у хлопчика (25%)

Х^аУ – нормальні зуби у хлопчика (25%)

Відповідь: вірогідність народження в цій сім’ї сина із здоровими зубами –25%.

  ЗАДАЧІ НА АНАЛІЗУЮЧЕ СХРЕЩУВАННЯ

 

Великий інтерес становить визначення генотипу схрещування особин з домінантною ознакою (АА або Аа) та гомозиготних за рецесивною ознакою (аа). В цьому разі рецесивна форма утворює лише один тип гамет з алеллю (а). Це дає можливість виявити будь-яку з двох алелей генотипу, провівши аналізуюче схрещування або тест-крос.

Аналізуюче схрещування–це цілеспрямоване схрещування. Що дає можливість визначити генотипи того чи іншого організму на підставі схрещування його з рецесивною формою.У селекції аналізуюче схрещування застосовують для раннього виявлення у батьківських форм (плідників) небажаних рецесивних ознака.

1.  При аналізуючому схрещуванні організм із домінантним фенотипом, але невідомим генотипом схрещують із рецесивною гомозиготою.

2. Записати фенотипи нащадків.

3. Встановити генотипи нащадків, особливо, якщо серед них є з рецесивними ознаками.

4. Визначити генотипи зигот, із яких розвинулися нащадки.

5. На підставі генотипів зигот встановити гамети, які утворяться у батьків шляхом мейозу.

6. На підставі гамет визначити генотипи батьків.

 

Задача 1. У людини ген природженої глухоти (d) є рецесивним щодо гена нормального слуху (D). Від глухонімої жінки та нормального чоловіка народилась глухоніма дитина. Визначити генотипи батьків.

Дано:

D-ген нормального

слуху

d-ген глухонімоти

F1-dd (глухоніма дитина)

Генотип Р -?

 

Розв’язок

Фенотип P: глухонімота x нормальний слух

Генотип Р: ♀dd x ♂Dd

Гамети   Р: d

d-лухонімота

F1-d

Відповідь: генотип матері гомозиготний –dd, а у батька –гетерозиготний –Dd

Задача 2. Які генотипи батьків, якщо від схрещування томата з кулястими жовтими плодами із томатом, що дає грушоподібні червоні плоди, отримано 25 % особин з кулястими червоними плодами, 25 % - з кулястими жовтими плодами, 25 % - з грушоподібними жовтими плодами і 25 % - із грушоподібними червоними плодами?

Розв’язок

Позначимо: А – кулясті, а – грушоподібні;

В – червоні, в - жовті. 

Фенотипи Р1 Генотипи Р1	кулястий жовтий     х     грушоподібний червоний  Аавв ааВв
Гамети	Ав           ав                              аВ          ав
Генотипи F1 Фенотипи F1:	АаВв         Аавв                      ааВв          аавв   25 % кулясті червоні,            25 % кулясті жовті,  25 % грушоподібні жовті,     25 % грушоподібні червоні.

Відповідь: генотип батьків Аавв і ааВв

 

 

 

ПРАКТИЧНА РОБОТА № 1

Тема: Розв’язування типових задач з генетики. Моногібридне і дигібридне схрещування.

Мета: навчитися розв’язувати задачі з генетики, визначати характер успадкування при моно- та дигібридному схрещуваннях, генотип та фенотип нащадків за генотипами батьківських форм і навпаки, а також прогнозувати можливість появи нащадків з патологічними ознаками.

Обладнання: картки з алгоритмом розв’язування генетичних задач, текст практичної роботи в підручнику.

Хід роботи

  Торетичне обгрунтування

      Моногібридне схрещування – це схрещування форм, за якого простежується успадкування за однією парою алелей, при цьому форми відрізняються однією протилежною ознакою.

  Оскільки всі гібриди першого покоління однакові, це явище стали називати першим законом Менделя, або законом одноманітності гібридів першого покоління.

     Другий закон Менделя: при схрещуванні двох гетерозиготних організмів, тобто гібридів, які аналізуються за однією парою альтернативних ознак, у потомстві спостерігається розщеплення за фенотипом у співвідношенні 3:1 і за генотипом у співвідношенні 1:2:1.

   Цитологічною основою розчеплення є поведінка хромосом у мейозі. Його наслідком є також правило “чистоти гамет” суть якого полягає незмішуванні генів у зиготі, дискретний (переривчастий, відокремлений) прояв кожного гена у фенотипі.

Схрещування носить назву аналізуюючого, тому що воно дає можливість виявити гомо- чи гетерозиготність домінантного фенотипу. Наприклад схрещування:  Р   АА  x  аа, 

                Гамети   А         а

                F  Аа           не дає розчеплення, що говорить про гомозиготність домінантної форми.

Алгоритм розв’язання деяких задач

1. Визначте домінантну й рецесивну ознаки за умовою задачі чи малюнком (якщо він додається).
2. Введіть буквенні позначення домінантної і рецесивної ознак.
3. Запишіть генотипи особин з рецесивною ознакою або особин з відомим за умовою задачі генотипом та їхні гамети.
4. Запишіть передбачувані генотипи для особин, у яких гамети відомі,  враховуючи при цьому таке:

а) один з генів успадковується від особини з рецесивною ознакою;

б) рецесивна ознака виявляється у гомозиготної особини;

в) третя фенотипна група виявляється за неповного домінування генів.

5. Складіть схему схрещування. Запишіть генотипи гібридів та їхні гамети в решітку Пеннета по горизонталі й вертикалі.

6. Запишіть генотипи потомства в клітинках перетину.

7. Визначте співвідношення фенотипів у поколіннях.

 

Хід роботи

Завдання 1.   Моногібридне схрещування

Приклади розв’язування задач

Задача № 1.

Скільки і яких (алелей) гамет утвориться у рослини томата з червоними плодами гетерозиготної за цією ознакою, яка має карликове стебло? Чому?

Розв’язання:

Гени першої пари алельних ознак (забарвлення плоду) позначити символами А і а, гени другого алеля (форми стебла) – символами В і в.

Визначити генотип томата. Рослина гетерозиготна за першим алелем – за забарвленням плоду, значить у кожній диплоїдній клітині у першій парі гомологічних хромосом одна несе домінантний ген А, друга – рецесивний ген а; за другим алелем рослина гомозиготна, значить у кожній її клітині друга пара гомологічних хромосом несе два однакових рецесивних гени вв. За наявності хоча б одного домінантного гена високого стебла В ця рослина не може мати низького – карликового стебла.

Генетична формула рослини

Визначити гамети, що утворюються у цієї рослини. На підставі гіпотези чистоти гамет у особини з генотипом Аавв дозріває два сорти гамет: Ав і  ав.  Цитологічно це пояснюється  механізмом  мейозу: у диплоїдної  клітини з генотипом Аавв 50 % гамет АВ (чи Ав?) і 50 % гамет ав.

Відповідь: два сорти гамет Ав, ав. Причина – механізм мейозу.

Задача № 2.

Гомозиготний томат із круглими плодами схрестили з томатом, що має грушоподібну форму плодів. а) Яким буде за генотипом та фенотипом F₁? б) Яким буде потомство у F₂ від схрещування гібридів першого покоління між собою?

Розв’язання:

Фенотипи батьків Р

Генотипи батьків Р: грушоподібні            х           округлі

                                                 аа                                        АА

утворення гамет:              а         а                                А          А

генотипи    F₁:                                         Аа , Аа

Відповідь а): За генотипом усі гібриди гетерозиготні, за фенотипом – округлі плоди.

Фенотип F1:

Генотип: округлі   х  округлі

                        Аа                Аа

Гамети: А         а                                А          а

Генотип F₂ :     АА         Аа        Аа           аа

Відповідь б): За генотипом гібриди F2 такі: ¼ гомозиготні за домінантним геном; ½ - гетерозиготні; ¼ - гомозиготні за рецесивним геном. За фенотипом гібриди F2 такі: ¼ мають грушоподібні плоди; ¾ - округлі плоди.

У результаті схрещування з тим самим чорним биком червона корова Зірка народила чорне теля, чорна корова Майка – чорне теля, а чорна корова Вишня – червоне теля. Що можна сказати про генотипи цих тварин?

 

Практичні завдання

Задача №1.

У вівса ген ранньостиглості домінує над геном пізньостиглості. Якого результату слід чекати від схрещування пізньостиглих рослин з гетерозиготними?

Задача №2.

У буряка від схрещування рослин з білими і червоними коренеплодами одержують рослини зі смугастими коренеплодами. Якого результату слід чекати від схрещування рослин, що мають смугасті і білі коренеплоди?

Задача №3.

У людини кароокість визначється домінантним геном, а голубоокість – рецесивним. Який колір очей можуть мати діти у кароокого батька і голубоокої матері?

Задача №4.

У людини ген полідактилії (шестипалість) домінує над нормальною  будовою кисті. У сім’ї, де мати має нормальну кисть, а батько шестипалий, народилась дитина з нормальною будовою кисті. Які генотипи всіх трьох осіб?

Задача №5.

Дві чорні самки схрещувались з коричневим самцем. У однієї самки половина потомства була чорним, а половина коричневим, а в другої всі мишенята були лише чорними. Які генотипи самок, самця і потомства?

Задача №6.

Руде волосся – рецесивна ознака, неруде – домінантна. При яких шлюбах будуть народжуватись діти з імовірністю 100% з рудим волоссям? 50%? 25%? Складіть родоводи.

Задача №7.

Ген кароокості домінує над геном блакитноокості. Блакитноокий чоловік, батьки якого мали блакитні очі, одружився з кароокою жінкою, у батька якої були блакитні очі, а у матері - карі. Якого кольору очей можна очікувати у дітей цього шлюбу? Який генотип і фенотип вони матимуть? (р Аа х аа)

Задача № 8. Блакитноокий чоловік, обоє батьків якого мали карі очі, одружився з кароокою жінкою, у батька якої очі карі, а у матері - блакитні. Від цього шлюбу народився один блакитноокий син. Визначте генотипи кожного зі згаданих осіб.

 

Завдання 2. Дигібридне схрещування

Приклади розв’язування задач

Задача № 1.

 У люцерни забарвлення квіток обумовлюється комплементарною взаємодією двох генів А і В. При схрещуванні гомозиготних рослин із пурпурними та жовтими квітками у F₁ отримали 120 рослин із зеленими квітками, у F₂ – 192 рослини, із них 12 з білими квітками.

Скільки фенотипів і які можуть мати рослини у F₂? Скільки і які типи гамет утворює гетерозиготна рослина?

Скільки генотипів і які можуть мати рослини у F₂?

Скільки рослин з зеленими квітками можуть бути домінантними гомозиготами?

Скільки рослин у F₂ з жовтими квітками можуть бути гомозиготними? Вкажіть генотип.

Скільки рослин у F₂ з пурпурними квітками можуть бути гомозиготними за одним геном? Вкажіть генотип цих рослин.

Розв’язання

1. Запишемо умовні позначення генів:

А – ген, що обумовлює пурпурне забарвлення квітки;

В – ген, що обумовлює жовте забарвлення квітки;

а, в – гени, що не впливають на утворення пігменту (забарвлення квіток біле);

А + В – при взаємодії у одному генотипі обумовлюють зелене забарвлення квітки.

2. Запишемо схему схрещування та здійснимо аналіз нащадків:

Р                  ♀ААвв  х   ♂ ааВВ

G                 100 % Ав       аВ 100 %

Генотип F1 АаВв Дигетерозигота

Фенотип  Зелене забарвлення квіток

Р            ♀АаВв  х   ♂АаВв

Гамети 25 % АВ    25 % АВ

             Ав 25 %      Ав 25 %

            25 % аВ     25 % аВ

            ав  25 %      ав 25 %

Відповідь:

4 фенотипи: біле забарвлення квіток; жовте забарвлення квіток; пурпурне забарвлення квіток; зелене забарвлення квіток.

9 генотипів: дигомозигота за домінантними генами; гомозигота за першою парою домінантних генів і гетерозигота за другою парою генів; дигомозигота за першою парою домінантних генів і за другою парою рецесивних генів; гетерозигота за першою парою  генів і гомозигота за другою парою домінантних генів; дигетерозигота; гетерозигота за першою парою генів і гомозигота за другою парою рецесивних генів; дигомозигота за першою парою рецесивних генів і за другою парою домінантних генів; гомозигота за першою парою рецесивних генів і гетерозигота за другою парою генів; дигомозигота за рецесивними генами.

12 рослин (ААВВ).

12 рослин (ааВВ).

12 рослин (ААвв).

Задача № 2. Передбачають, що у людей карий колір очей домінує над блакитним, праворукість над ліворукістю.

Блакитноокий правша одружився з кароокою правшою. У них народилось двоє дітей — кароокий лівша і блакитноокий правша. Від другого шлюбу цього чоловіка з іншою кароокою правшею народилось 9 карооких дітей, всі правші. Які найімовірніші генотипи всіх трьох батьків? Визначте ймовірність гетерозиготності другої дружини.

Скорочений запис умови задачі:

Людина. Успадкування кольору очей і праворукості.

1. Р₁ кароок. правша    х   блакитноок. правша.

     F₁ блакитн. правша; кароок. лівша.

2. Р₂ кароок. правша   х   блакитноок. правша.

     F₂ 9 кароок. правшів.

Розв’язання

1. З умови А — карі, а — блакитні очі, В — праворукість, в — ліворукість, в генотипі чоловіка ааВ, а в генотипі обох жінок АВ.

2. Поява рецесивних ознак у дітей першої жінки свідчить про її гетерозиготність за обома генами і про гетерозиготність чоловіка по гену В, тобто генотип першої жінки АаВв, а генотип чоловіка ааВв.

3. Схема схрещування:

Р₁    ♀ АаВв    ×    ♂ ааВв

Г       АВ, Ав

         аВ, ав

F₁ можливі генотипи народжених дітей: ааВ-; А-вв.

4. Оскільки всі дев'ять дітей другої жінки були кароокими правшами, досить ймовірно, що вона гомозиготна за обома генами, тобто її генотип ААВВ.

P₂          ♀ААВВ    ×     ♂ааВв

Г              АВ                    аВ, ав

F₂          АаВВ;                АаВв

            кароокі            правші

5. Визначимо ймовірність гетерозиготності другої жінки: якщо вона гетерозиготна за ге-ном А, то в шлюбі з блакитнооким чоловіком (аа) з ймовірністю ½ у неї повинні народжува¬тись блакитноокі діти. Народження дітей і розподіл генів — події незалежні, відповідно ймовірність народження підряд 9 карооких дітей у цьому шлюбі дорівнює (½ )⁹ = 0,002. Якщо жінка гетерозиготна за геном В, то в шлюбі з гетерозиготним чоловіком ¾  дітей повинні бути праворукими, тобто ймовірність народження підряд 9 праворуких дітей — (¾ )⁹ = 0,08.

Відповідь. Генотип чоловіка ааВв, генотип першої жінки АаВв, генотип другої жінки ААВВ, гетерозиготність другої жінки практично виключена. 

 

 

Практичні завдання

Задача №1.

Гени чорної і короткої шерсті мишей домінують над генами білої і довгої шерсті. Схрестили гомозиготних чорних довгошерстих та білих короткошерстих мишей. Яким буде потомство в обох зворотних схрещуваннях? 

Задача №2.

Які ознаки матимуть гібридні томати, одержані внаслідок запилення рослин із червоними матовими плодами, пилком жовтоплідних томатів із прозорою шкірочкою? Яке потомство отримаємо внаслідок схрещування таких гібридів? Червоний колір і матова шкірочка плодів – домінантні ознаки, а жовтий колір і прозора шкірочка плодів – рецесивні.

Задача №3.

У кролика звичайна шерсть домінує над подовженою ангорською, стоячі вуха – над капловухістю. Схрестивши кролика зі звичайною шерстю і стоячими вухами та ангорського капловухого, у потомстві одержали 25% кроликів зі звичайною шерстю і стоячими вухами, 25% - зі звичайною шерстю, але капловухих, 25% - ангорських зі стоячими вухами і 25% - ангорських капловухих. Які генотипи батьків і гібридів?

Задача №4.

У гороху гладенька форма насіння домінує над зморшкуватою, а високорослість – над низкорослістю. Обидві ознаки успадковуються незалежно. Схрестили дві гомозиготні рослини: високу зі зморшкуватим насінням і низькорослу – з гладеньким. Надалі  гібриди розмножувалися самозапиленням. У F₂ одержали 1760 рослин. Визначте серед них ймовірну кількість високих рослин із гладеньким насінням?

Задача №5.

Чорна масть корів домінує над рудою, а  білолобість – над суцільним забарвленням голови. Протягом кількох років схрещували рудих білолобих корів із чорним чорноголовим бугаєм. Одержали: чорних білолобих телят – 160, чорних чорноголових – 154,  рудих білолобих – 158. Визначте ймовірну кількість рудих рудоголових телят.

Задача №6.

У людини деякі форми короткозорості домінують над нормальним зором, а карі очі – над блакитними. Гени обох пар знаходяться в різних хромосомах.

1. Яке потомство можна чекати від шлюбу гетерозиготних за обома ознаками батьків?

2. Яке потомство можна чекати від шлюбу чоловіка з нормальним зором і блакитними очима і дигетерозиготної жінки ?

Задача №7.

Чоловік із кучерявим волоссям і карими очима,  родичі якого в ряді поколінь мали карі очі, одружується з жінкою, яка має пряме волосся й блакитні очі. Чи будуть у них діти й онуки з кучерявим волоссям і блакитними очима за умови, що діти одружуватимуться з людьми, у яких блакитні очі й пряме волосся? Кучеряве волосся не сповна домінує над прямим, гетерозиготи мають хвилясте волосся.

Задача №8.

Одружується дівчина, хвора на цукровий діабет і короткозорий юнак. Які у них можуть бути діти, якщо юнак гомозиготний? Чи будуть у них цілком здорові онуки, якщо їхні діти одружаться з особинами, хворими на цукровий діабет і нормальним зором? Цукровий діабет – рецесивна ознака, короткозорість – домінантна ознака.

 

ПРАКТИЧНА РОБОТА №2

 

Тема: Розв'язання типових задач з генетики. Хромосомна теорія спадковості.

 

Мета: навчитись розв’язувати задачі на спадкування ознак, зчеплених    зі статтю; на визначення груп крові людини, розкрити генетичний механізм визначення статі, ознайомитись із генетичними хворобами.

 

Теоретичне обгрунтування

успадкування ознак, зчеплених зі статтю

За хромосомною теорією спадковості стать організму визначається в момент запліднення.

У хромосомному наборі соматичних клітин переважної більшості організмів розрізняють нестатеві і статеві хромосоми. Нестатеві хромосоми – це парні (гомологічні) хромосоми, вони не пов’язані з визначенням статі організму, містять генетичну інформацію про будь-які ознаки і однакові в кількісному і якісному відношенні у жіночої і чоловічої статі кожного певного виду. Такі парні, однакові для обох статей хромосоми одержали назву аутосомними і позначаються великою літерою А.

     Ознаки,  які визначаються генами, що знаходяться Х- хромосомах, називають ознаками, зчепленими зі статтю. Цю закономірність відкрив Т.Г. Морган в дослідах з дрозофілами.

        Статеві хромосоми містять генетичну інформацію про стать організму (визначають розвиток первинних статевих ознак). Виявлено два різновиди статевих хромосом, із яких один різновид позначається як Х-хромосома, а другий – як Y-хромосома. Х-хромосома звичайно за формою велика акроцентрична хромосома, Y-хромосома – дрібна субметацентрична хромосома. У певної статі такі хромосоми можуть бути однаковими або різними, як у якісному так і в кількісному відношенні. Так, у людини у хромосомному наборі жіночої статі наявні дві Х-хромосоми, а у чоловічої статі – одна Х-хромосома і одна Y-хромосома. Знаючи наведені позначення аутосом і статевих хромосом, можна записати хромосомні формули будь-якого виду організму. Наприклад, у хромосомному наборі соматичних клітин людини 46 хромосом, із яких 44 аутосоми і дві статеві хромосоми. Тому хромосомні формули жінки і чоловіка такі:

♀ = 44А + ХХ;  ♂ = 44А + ХY

Залежно від співвідношення статевих хромосом у соматичних клітинах, а, отже, і типів гамет, розрізняють гомо- і гетерогаметну стать. Стать, яка в хромосомному наборі має дві однакові статеві хромосоми і продукує один тип гамет, називається гомогаметною статтю. Наприклад, у людини жіноча стать є гомогаметною, бо в її каріотипі наявні дві Х-хромосоми (ХХ) і вона продукує один тип гамет (X), а чоловіча стать є гетерогаметною, бо в її каоіотипі наявні X- і Y-хромосоми (XY) і продукує два типи гамет (X,Y).

Крім людини, гомогаметність жіночої статі (XX) спостерігається у всіх ссавців, більшості земноводних, певної частини риб, ракоподібних, більшості комах, червів, більшості дводомних рослин. Чоловіча стать відповідно є гетерогаметною – XY.

У птахів, плазунів, деяких земноводних, частини риб, комах (метелики, волохокрильці), небагатьох дводомних рослин жіноча стать – гетерогаметна, а чоловіча стать – гомогаметна. У таких випадках X-хромосому позначають літерою Z, а Y-хромосому – літерою W. Жіноча стать позначається в такому випадку – ZW, чоловіча – ZZ.

Відмінності за статевими хромосомами у представників одного і того ж виду можуть бути не тільки якісними, що розглянуто вище, але і кількісними. Так, у самців деяких морських червів, клопів, гуртових перетинчастокрилих у хромосомному наборі відсутня Y-хромосома. Проте, і у цих тварин, як і в більшості організмів, гомогаметною є жіноча стать (XX), а гетерогаметною – чоловіча стать (ХО).

Дослідження щодо вивчення механізмів детермінації статі виявили, що у роздільностатевих організмів домінуючим типом визначення статі є сингамний тип. При такому типі детермінації статі стать майбутнього організму визначається в момент утворення зиготи і найчастіше залежить від типу гамет, що зливаються. Тобто, стать організму визначаєть утвореним при заплідненні генотипом зиготи і не залежить від зовнішніх умов довкілля, що можливо при інших типах детермінації статі, зокрема епігамному.

У організмів із сингамним типом визначення статі ознака статі є менделюючою і підпорядковується закономірностям аналізуючого схрещування. Наприклад:

Ознаку, зчеплену зі статтю, позначають як правило літерою латинського алфавіту (великою або малою залежно від того, домінантна чи рецесивна це ознака) разом з відповідною статевою хромосомою, наприклад: X^А, X^а, Y^В.

Жіноча стать за ознакою, зчепленою зі статтю, може бути гомозиготною (Х^АХ^А. Х^аХ^а) або гетерозиготною (Х^АХ^а). Чоловіча стать може бути лише гемозиготною, оскільки в її генотипі з пари алельних генів присутній лише один алель – домінантний чи рецесивний (Х^АУ чи Х^аУ), і тому відповідний алель обов’язково проявиться у фенотипі. Це зумовлено тим, що ознаки, зчеплені зі статтю, локалізуються переважно в негомологічних ділянках статевих хромосом. Проте бувають і винятки. Викладене, звісно, має місце при гомогаметності жіночої статі. Природно, при гетерогаметності жіночої статі розглянуте слід тлумачити навпаки.

Ознаки, зчеплені з Х-хромосомою, успадковуються за принципом «навхрестя»: синами – від матері, дочками – від батька, оскільки X-хромосому батько передає лише дочкам. Ознаки, зчеплені з Y-хромосомою, зустрічаються винятково в осіб чоловічої статі, бо Y-хромосому від батька успадковують лише сини (за умов гетерогаметності чоловічої статі). Ознаки, зчеплені з Y-хромосомою, називаються голандричними. У людини за цим типом успадковуються деякі відхилення від норми, зокрема шкірні перетинки між пальцями, густе оволосіння вушних раковин, утворення рогових лусок на шкірі (іхтіоз) тощо.

З Х-хромосомою у людини зчеплено значно більше ознак: гемофілія (знижена згортальна здатність крові), дальтонізм (порушення кольорового світосприймання), відсутність потових залоз, аномалія метаболізму пуринів, певне захворювання шкіри (фолікулярний гіперкератоз), деякі форми агаммаглобулінемії (відсутність або знижений рівень імуноглобулінів у сироватці крові), в числених родоводах темна емаль зубів, відсутність малих кутніх зубів, пігментний дерматоз («мармурова» пігментація шкіри), певні форми затримки розумового розвитку і таке інше.

Приклади розв’язання

При розв’язанні задач, в яких мова йде про успадкування ознак, зчеплених зі статтю, доцільно (звісно, з урахуванням умови задачі) аналізувати окремо потомство чоловічої і жіночої статі.

Приклад. У людини дальтонізм (порушення кольорового зору) кодується рецесивним геном, локалізованим у Х-хромосомі. Чоловік з нормальним кольоровим зором одружився з гетерозиготною за цією ознакою жінкою, яка ймовірність народження в цій сім'ї  дітей даль­тоніків?

Дано: Розв'язок

XD – нормальний кольоро­вий зір Xd – дальтонізм Р: ♀XDXd     ♂XDY	Р:          ♀XDXd   ×   ♂ XDY Гамети:  (XD)          (XD)                 (Xd)          (Y) F: XDXD, XDXd, XDY, XdY
F – ?

 

 

Аналіз одержаного потомства:

фенотип 3:1, тобто 75% дітей з нормальним кольоровим зором і 25% дітей-дальтоніків; генотип 1:1:1:1, тобто по 25% різних генотипних класів.

Відповідь. Імовірність народження в цій сім’ї дітей-дальтоніків 25%. Тип задачі: моногібридне схрещування, ознака, зчеплена зі статтю (з Х-хромосомою).

 

Завдання № 1. Задачі на спадкування ознак, зчеплених зі статтю.

Задача 1.

Синдром Клайнфельтера зумовлений збільшенням кількості статевих хромосом (ХХY). Хвороба характеризується великою повнотою, збільшенням залоз, недорозвиненням статевих органів, безплідністю, а інколи й порушенням психіки. За яких умов може народитися хвора дитина?

Задача 2.

Чоловік, хворий на гемофілію, взяв шлюб із жінкою, батько якої був гемофіліком. Встановіть ймовірність народження в цій родині хворих на гемофілію дітей.

Задача 3.

 У людини відсутність потових залоз зумовлена рецесивною алеллю, локалізованою в Х- хромосомі. Чоловік, у якого відсутні потові залози, одружився зі здоровою жінкою, гетерозиготною за цією ознакою. Визначте імовірність народження дітей з нормальними потовими залозами.

Задача 4.

Жінка з нормальним зором, батько якої був дальтоніком, одружилась з чоловіком, що має гіпертріхоз вушних раковин і нормальний зір. Яка ймовірність народження в них сина, що матиме ці аномалії?

Задача 5.

Рецесивний ген дальтонізму перебуває в Х- хромосомі.

1. Чоловік хворіє на дальтонізм, а дружина і її батьки розпізнають кольори нормально. Яка ймовірність народження в подружжя хворої дитини?

2. У сім’ї батько й син – дальтоніки, а мати розрізняє кольори нормально. Від кого з батьків син успадкував ген дальтонізму?

Задача 6.

У дрозофіли рецесивний ген жовтого забарвлення тіла міститься в Х – хромосомі. Від схрещування гомозиготної сірої самки і жовтого самця одержали сіре потомство. Якими будуть дрозофіли в F₂ від схрещування сірої самки з F₁ і сірого самця з F₁?

Задача 7.

Яка ймовірність народження хлопчиків і дівчаток у сім’ї, у якій мати – носій рецесивного летального гена, зчепленого зі статтю, що визначає загибель зародка на ранніх стадіях розвитку?

Задача 8.

У людини дальтонізм — рецесивна, зчеплена з Х-хромосомою ознака. Альбінізм (відсутність пігментації) зумовлений аутосомним рецесивним геном. В одній родині, де чоловік та жінка нормально пігментовані та мають нормальний зір, народився син з обома аномаліями. Вкажіть генотипи батьків. Якою може бути ймовірність прояву обох аномалій у другого сина? Якою може бути ймовірність народження наступного разу здорово! дівчинки? ( Х^D — нормальний зір, X^d — дальтонізм, В — нормальна пігментація, b — альбінізм).

 

Завдання № 2. Задачі на визначення груп крові людини

Теоретичне обгрунтування

АВО – система груп крові, що була відкрита Ландштейнером у 1900 році. У 1911 році Ван Дунгерн і Гіршфельд встановили, що групи крові спадкуються. Ці факти підтвердили, що закони Менделя дійсні стосовно спадкування ознак і в людини. Бернштейн у 1924 році встановив, що система груп крові АВО контролюється серією множинних алелей.

   У людини система груп крові АВО зумовлена алелями гена І. Рецесивна алель І⁰ детермінує І групу крові. Алелі І^А і І^В, що детермінують ІІ і ІІІ групу крові, домінують над алеллю І⁰, а відносно один одного є кодомінантними; генотип І^АІ^В детермінує ІV групу крові.

   Під час розв’язування задач на визначення груп крові АВО використовують наступні позначення:

І⁰І⁰ – І група крові;

І^АІ^А або   І^АІ⁰ – ІІ група крові;

І^ВІ^В або   І^ВІ⁰ – ІІІ група крові;

І^АІ^В – ІV група крові.

   Під час розв’язування задач на визначення резус-фактора крові людини використовують наступні позначення:

D –  ген Rh + ;

d – ген Rh – ;

DD – Rh + ;

Dd – Rh + ;

dd – Rh – .   

Приклади розв’язування задач

Задача . У пологовому будинку переплутали двох хлопчиків. Батьки одного з них мали групи крові А і О, батьки іншого — А і АВ, хлопчики мають групи крові А і О. Визначте, де чий син та генотипи батьків і дітей.

Скорочений запис умови задачі:

Перша пара:        Друга пара:

мати АА(АО);          мати АА(АО);

батько ОО.               батько АВ

Хлопчики: АА(АО), ОО.

Розв’язок. Відомо, що генотип людей з групою крові О – і^Оі^О, з групою крові АВ – генотип І^АІ^В, з групою крові А – генотип І^АІ^О, або І^АІ^А.

Можливі генотипи дітей першої подружньої пари:

Р ♀ І^АІ^А × ♂ і^Оі^О                       Р¹ ♀ І^Аі^О × ♂ і^Оі^О

F₁  4 І^Аі^О – ІІ гр.                        2 І^Аі^О – ІІ гр.: 2 і^ОІ^О – 1 гр.

Можливі генотипи дітей другої подружньої пари:

Р ♀ І^АІ^А × ♂ І^АІ^В                               Р¹ ♀ І^Аі^О × ♂ І^АІ^В

F₁ І^АІ^А, І^АІ^В, І^АІ^В, І^АІ^А І^АІ^А, І^АІ^В, І^АІ^О, І^ВІ^О.

ІІ гр., IV гр., ІІ гр., IV гр.               ІІ гр., IV гр., ІІ гр., ІІІ гр.

У другої подружньої пари не може бути дітей з першою групою крові, тобто хлопчик з групою крові О належить першій подружній парі, а хлопчик з групою крові А — другій.

Відповідь. Хлопчик з групою крові О належить першій подружній парі, а хлопчик з групою крові А — другій.

 

Практичні завдання

Задача 1.

  У людини система груп крові АВО зумовлена алелями гена І. Рецесивна алель І⁰ детермінує І групу крові. Алелі І^А і І^В, що детермінують ІІ і ІІІ групу крові, домінують над алеллю І⁰, а відносно один одного є кодомінантними; генотип І^АІ^В детермінує ІV групу крові.

1. Жінка, яка має І групу крові, одружилася з гомозиготним чоловіком, який має ІV групу крові. У них народилась одна дитина. Визначте групу крові й генотип дитини.

2. Жінка, яка має І групу крові, одружилася з гетерозиготним чоловіком, який має ІІІ групу крові. Які групи крові можуть мати їхні діти?

3. Мати гомозиготна за геном І^А , а батько – за геном І^В . Визначте групу крові й генотип їхньої дитини.

4. Жінка, яка має І групу крові, одружилася із чоловіком, який має ІV групу крові. Чи успадкують їхні діти групу крові матері або батька?

Задача 2.

Жінка гетерозиготна за А (ІІ) групою крові вийшла заміж за чоловіка з АВ (ІV) групою крові. Які групи крові матимуть їхні діти?

Задача 3.

За якого генотипу та фенотипу батьків діти не можуть успадкувати групу крові батька або матері?

Задача 4.

Від шлюбу між чоловіком з групою крові АВ і жінкою з групою крові А народилося троє дітей з групами крові В, АВ і О. Визначте генотипи батьків і дітей. Чи немає в цих даних чогось такого, що викликає сумнів?

Задача 5.

У подружжя було встановлено позитивний Rh – фактор, але в них народився хлопчик з негативним Rh – фактором. Як успадковується  Rh – фактор?

Задача 6.

Під час розгляду судової справи про батьківство встановлено, що в дитини ІV група крові, у матері – ІІ група, а ймовірного батька – І група крові. До якого висновку повинен прийти судмедексперт?

Задача 7.

Жінка, що має резус-позитивну кров ІІ групи, батько якої мав резус-негативну кров І групи, одружилась з чоловіком, який має резус-негативну кров І групи. Яка ймовірність народження в цій сім’ї дитини, яка успадкує обидві ознаки батька?

Задача 8.

Чоловік з резус-негативною І групою крові одружився з жінкою, що має резус-позитивну ІV групу крові. Які діти за групами крові та резус-фактором можуть у них народитись?

Задача 9.

Жінка з ластовинням (домінантна ознака) і ІІ групою крові вийшла заміж за чоловіка з І групою крові без ластовиння. Троє дітей від цього шлюбу не мали ластовиння, а одна дитина народилася з І групою крові. Визначте генотипи батьків і дітей.

Запитання для самоконтролю

1. Що таке група зчеплення?

2. Скільки груп зчеплення є у організмів певного виду?

3. Чому порушується зчеплення між генами?

4. Яке біологічне значення кросинговеру?

5. Які ви знаєте основні положення хромосомної теорії спадковості?

 

ПРАКТИЧНА РОБОТА  №3.

 

Тема:  Складання родоводів. Розв'язання типових задач на визначення виду мутацій.

 

Мета : навчитися складати родоводи, розв’язувати задачі на визначення виду мутацій.

Теоретичне обгрунтування.

Закони спадкування однакові для всіх живих істот.Людині властиві всі відомі в генетиці типи спадкування ознак: домінантне, кодомінантне, рецесивне, аутосомне або зчеплене зі статевими хромосомами.

   Спадкування деяких домінантних ознак можна простежити впродовж багатьох поколінь. Так, успадкування симфалангії описано в 14 послідовних поколіннях, а стійка куряча сліпота – у десяти. 

    Складання родоводу. Збирання відомостей про сім’ю починається від

пробанда. Так називають представника сім’ї, який першим потрапив в поле зору дослідника. Здебільшого, це хворий або носій досліджуваної ознаки. Дітей однієї батьківської пари (рідних братів і сестер) називають сибсами.

    Сім’єю, у вузькому розумінні слова, називають батьківську пару і їхніх дітей. Більш широке коло кровних родичів краще позначати терміном «рід»

     Звичайно, родовід складається за однією або кількома ознаками. Але він не може бути складений за всіма відомими ознаками.

     Залежно від мети дослідження, родовід може бути повним або обмеженим. Що більше поколінь залучається в родовід, тим він повніший. Але це спричиняє неточності в отриманих відомостях і, як наслідок, неточності в побудові загальної генези захворювання. Наприклад, інколи люди не знають своїх двоюрідних братів і сестер, не кажучи вже про певні ознаки в них або їхніх дітей.

     Складання родоводу супроводжують коротким записом основних даних про кожного члена родоводу із зазначенням ступеня його спорідненості стосовно пробанда. Потім з метою унаочнення готують графічне зображення родоводу.

Для цього користуються стандартними символами:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Хід роботи

 

Задача №1

Задача №2

Задача №3

 

 

Задача №4

 Пробанд – хлопчик, який добре володіє правою рукою. Брати й сестри його – шульги. Мати про банда – право рука, а батько – шульга. Бабуся про банда з боку матері – праворука, а дід – шульга. Праворукий брат матері про банда (дядько) одружився з право рукою жінкою, але в них народились дві дівчинки – шульги. Складіть родовід сім’ї і встановіть характер успадкування ознаки та генотипи всіх членів родоводу.

Задача №5

Пробанд – глухоніма дівчинка. Її  брат, мати й батько – здорові. З боку батька тітка й дід здорові, а бабуся – глухоніма. У матері пробанда є глухонімий брат та здорові брат і сестра. Складіть родовід і визначте тип успадкування ознаки й генотипи членів родоводу.

Задача №6

Задача №7.

Запитання для самоконтролю

1. Поясніть схему складання родоводів.

2. Поясніть суть генеалогічного методу.

3. Що означає пробанд.