Збірник "Задачі з генетики" допомагає учням зрозуміти основні принципи розв'язування задач з генетики. До кожного розділу додаються задачі для самостійного опрацювання.
Моногібридне схрещування
І. Повне домінування
Домінантний алель повністю подавляє дію рецесивного алелю.
Генотипи батьківських форм відомі
Вводиться позначення гену і вирішується задача.
Наприклад:
У томатів, ген, що обумовлює червоний колір плодів, домінує над геном жовтого кольору. Яким буде покоління від схрещування гетерозиготних рослин?
Для самостійного опрацювання
Генотипи батьківських форм невідомі
1 спосіб
Проводиться аналізуючи схрещування. Це схрещування особини, генотип якої невідомий (АА чи Аа), з особиною, гомозиготною за рецесивними ознаками. Можливі два випадки:
Висновок:
Якщо при аналізуючому схрещуванні в потомстві не відбулося розщеплення, то батьківська форма була гомозигота.
Висновок:
Якщо при аналізую чому схрещуванні в потомстві відбулося розщеплення, то батьківська форма була гетерозигота.
Наприклад:
Задача 1.
У людини ген кароокості домінує над геном голубоокості. Кароокий чоловік одружився на голубоокій жінці. Від цього шлюбу народилося восьмеро дітей, всі кароокі. Який генотип у батька?
Відповідь: Батько гомозигота - АА, діти кароокі гетерозиготи - Аа.
Задача 2.
У людини ген кароокості домінує над геном голубоокості. Кароокий чоловік одружився на голубоокій жінці. Від цього шлюбу народилося восьмеро дітей, один голубоокий. Який генотип батька?
Відповідь: Батько гетерозигота – Аа, кароокі діти гетерозиготи – Аа, голубоока дитина рецесивна гомозигота – аа.
2 спосіб
Складається родовід. Для складання родоводу використовують такі позначення:
Задача 1.
У людини ген кароокості домінує над геном голубоокості. Кароокий чоловік одружився на голубоокій жінці. Від цього шлюбу народилося восьмеро дітей, всі кароокі. Який генотип у батька?
Відповідь: Батько гомозигота - АА, діти кароокі гетерозиготи - Аа.
Задача 2.
У людини ген кароокості домінує над геном голубоокості. Кароокий чоловік одружився на голубоокій жінці. Від цього шлюбу народилося восьмеро дітей, один голубоокий. Який генотип батька?
Відповідь: Батько гетерозигота – Аа, кароокі діти гетерозиготи – Аа, голубоока дитина рецесивна гомозигота – аа.
Для самостійного опрацювання
3 спосіб
Встановлюються генотипи батьківських форм за аналізом розщеплення у нащадків.
Правило:
Якщо при схрещуванні двох фенотипові однакових нащадків в потомстві відбулося розщеплення 3:1, то батьківські форми були гетерозиготи.
Наприклад:
У дурману з червоними квітками від самозапилення з’явилось 30 нащадків з червоними і 9 з білими квітками. Які можна зробити висновки про успадкування кольору квітів цієї рослини?
Відповідь: Червоний колір квіток – домінантна ознака, батьківські форми – гетерозиготи.
ІІ. Неповне домінування
Домінантний алель не повністю подавляє дію рецесивного алеля.
В цьому випадку домінантні гомозиготи і гетерозиготи фенотипово будуть відрізнятися між собою.
Наприклад:
Суниці з червоним кольором плодів мають генотип АА, а з білим – аа. Рослини з генотипом Аа мають плоди рожевого кольору. З яким фенотипом будуть рослини, отримані від схрещування рожевих з рожевими?
Відповідь: Розщеплення за генотипом і фенотипом буде 1:2:1, червоні – 25%, рожеві – 50%, білі – 25%.
Для самостійного опрацювання:
ІІІ. Кодомінування
Домінантні алелі одного гену мають самостійний прояв і не подавляють один одного. В цьому випадку дозволяється алелі одного гену позначати різними великими літерами.
Наприклад:
Хазяїн тигрів, які мали хутро нормального кольору – з поперечними смугами на шкірі – придбав тигра з повздовжніми смугами. Схрестив цього тигра з одним із своїх, він отримав нащадків в «клітинку». Яке потомство можна отримати при схрещуванні тигрів «в клітинку» між собою?
Відповідь: В першому поколінні отримано 100% в клітинку, в другому поколінні – 25% з поперечними смугами, 25% з повздовжніми, 50% - в «клітинку».
Для самостійного опрацювання:
ІV. Множинний алелізм
Ген може бути представлений більше ніж двома алелями, але в організмі може знаходитись тільки два алелі – один від батька, один від матері.
За цим типом у людини успадковується група крові системи АВО.
При переливанні несумісних груп крові відбувається аглютинація – склеювання еритроцитів (аглютиногени зустрічається з відповідними аглютинінами А – α, В – β.
Наприклад:
Яку групу крові буде мати дитина, якщо у батька перша група, а у матері – четверта?
Відповідь: Діти будуть мати або ІІ групу або ІІІ.
Для самостійного опрацювання:
Дигібридне схрещування
Особини, взяті для схрещування, відрізняються за двома альтернативними ознаками. Незалежне успадкування спостерігається в тому випадку, коли гени, які відповідають за різні ознаки знаходяться в різних негомологічних хромосомах.
При дигібридному схрещуванні потрібно правильно розписати гамети, які утворюються.
Наприклад:
Задача 1.
У духмяного горошка високе стебло домінує над карликовим, а зелені боби над жовтими. Які результати ми отримаємо при слідуючих схрещуваннях:
Відповідь: 1випадок: 50% - високі зелені, 50% - карликові зелені.
2 випадок: 100% - високі зелені.
3 випадок: 50% - високі зелені, 50% - карликові зелені.
Задача 2.
У резус-позитивних батьків з ІІ групою крові народилася дитина резус-негативна з І групою. Визначить генотипи батьків і можливі генотипи дітей.
F1. 9 ARh+ : 3 Arh- : 3 ОRh+ : 1 Оrh-
Відповідь: 9ARh+, 3Аrh-, 3ОRh+, 1Оrh_.
Для самостійного опрацювання
Зчеплене успадкування
Спостерігається в тому випадку, коли гени, які відповідають за різні ознаки, знаходяться в одній хромосомі. Вони утворюють одну групу зчеплення і успадковуються разом. Нові комбінації генів утворюються внаслідок процесів кон’югації і кросинговеру, які відбуваються під час першого мейотичного поділу.
Відсоток кросинговеру відомий
Для визначення ймовірності події, потрібно, ймовірність однієї події помножити на ймовірність другої і поділити на сто відсотків.
Наприклад:
Задача 1.
У помідорів високе стебло (А) домінує над карликовим (а), круглі плоди (В) – над грушоподібними (в).Гени, що визначають висоту стебла і форму плода зчеплені й знаходяться в одній хромосомі на відстані 20 морганід .Гетерозиготну за обома генами рослину, у якої ген – А зчеплений з В, схрестили з карликовою рослиною, яка має грушоподібні плоди. Яке потомство слід очікувати від цього схрещування?
Відповідь: 40% - високі круглі, 40% - карликові грушовидні, 10% - високі грушовидні, 10% - карликові круглі.
Відсоток кросинговеру невідомий
Невелика кількість нових комбінацій в потомстві говорить про кросинговер. Щоб знайти відсоток кросинговеру, потрібно загальну кількість нових комбінацій поділити на загальну кількість нащадків і помножити на 100%.
Наприклад:
Задача1.
У кукурудзи гени, що визначають колір і форму насіння знаходяться в одній хромосомі Гладенька форма(А) – домінує над зморшкуватою(а), а забарвлене насіння(В) – над незабарвленим(в).При схрещуванні кукурудзи з гладеньким забарвленим насінням з рослинами, які мали зморшкувате незабарвлене насіння, отримано 4152 гладеньких забарвлених, 149 зморшкуватих забарвлених, 152 гладеньких незабарвлених і 4163 зморшкуватих незабарвлених. Визначить відстань між генами.
Відповідь: Відстань між генами дорівнює 3,49 %.
Побудова генетичних карт хромосом
Керуючись принципом лінійного розташування генів і знаючи частоту кросинговеру між ними, можна побудувати генетичні карти хромосом.
Генетична карта хромосом – це схема взаємного розташування генів, які знаходяться в одній групі зчеплення.
Задача 1.
Гени А, В, С знаходяться в одній групі зчеплення. Між генами А і В кросинговер відбувається з частотою 7,4%, між генами В і С – 2,9%. Визначить взаєморозташування генів, якщо відстань між генами А і С складає 10,3% кросинговеру.
Розв’язування.
Ген С повинен знаходитись по відношенню до гену В в такому положенні, щоб відстань між генами А і С складала 10,3%, відповідно - за геном С.
Для самостійного опрацювання:
Успадкування, зчеплене зі статтю
Правило «Хрест-навхрест»:
Єдину Х-хромосому батько передає дочці, а син отримує від матері.
Наприклад:
Задача 1.
Єдиний син здорових батьків страждає на гемофілію. Хто з батьків передав ген гемофілії дитині?
Відповідь: Ген гемофілії син отримав від матері. Ймовірність народження хворої дитини складає 25%.
Для самостійного опрацювання:
Множинна дія гену
Ген може відповідати за декілька ознак організму, якщо цей ген відповідає за життєво важливі ознаки, то зміна цього гену може призвести до загибелі організму. Такий змінений ген називається летальний. При наявності леталі, в підрахунку співвідношення нащадків, вона не враховується.
Наприклад:
Задача 1.
Брахідактилія – вкорочення середньої фаланги пальців, викликана наявністю в генотипі летального рецесивного гену – Вв. Дві дози цього гену - вв, викликають загибель організму.
Відповідь: 1 випадок: 50% - норма, 50% - брахідактидія,
2 випадок : 33,3% - норма, 66,6% - брахідактилія.
Для самостійного опрацювання:
Взаємодія генів
При рішенні задач враховується, що за одну ознаку організму відповідає декілька генів, які успадковуються незалежно.
Для самостійного опрацювання:
Пенетрантність
Пенетрантність гену – це частка особин, в яких проявляється очікуваний фенотип.
Наприклад:
Задача1.
Подагра визначається домінантним аутосомним геном. За деякими даними, пенетрантність гену у чоловіків складає 20%, а в жінок вона дорівнює 0.
Серед нащадків 3/4 буде мати ген подагри. Пенетрантність гену у чоловіків і жінок різна. Чоловіки складають 1/2 від нащадків, відповідно, чоловіки - носії гену подагри будуть складати - 3/4 х 1/2 = 3/8. Серед них ген подагри проявляється в 20% випадках. 20% = 1/5.
Хворі чоловіки будуть складати: 3/8 х 1/5 = 3/40 (7,5%).
У жінок пенетрантність гену дорівнює нулю. Тому всі жінки будуть здорові.
Відповідь: 7,5% чоловіків будуть хворі на подагру, всі жінки будуть здорові.
Для самостійного опрацювання:
Генетика популяцій
І. Ідеальна ( панміктична) популяція
Частота зустрічі генотипів відома
Використовуємо формулу закону «Харді-Вайнберга» і знаходимо частоту алелей.
Наприклад:
Задача 1.
В популяції людей 16% є резус-негативними,у них відсутній синтез білка-резуса,84% - є резус-позитивними, вони мають в крові білок-резус. визначить відсоток зустрічі гетерозигот по резус-фактору в популяції.
Відповідь: Частота зустрічі гетерозигот складає 48%.
Частота зустрічі генотипів невідома
Спочатку знаходимо частоту, а потім використовуємо формулу закону «Харді-Вайнберга».
Наприклад:
Задача 2.
В популяції 700 особин, з яких 672 з домінантними ознаками. Визначте кількість гетерозиготних організмів.
Відповідь: Кількість гетерозигот складає в популяції 224 особини.
Визначення частоти алелей
Частота алелей визначається за формулою:
Наприклад:
Задача 3.
Популяція містить 400 особин. З них з генотипом АА – 20, Аа – 120, аа – 260. Визначить показники p s g.
Відповідь: р = 0,2, g = 0,8.
Гени успадковуються зчеплено зі статтю
Так, як у чоловіків одна доза гену, то, відповідно, у чоловіків, частота зустрічі генотипів буде співпадати з частотою зустрічі алелей.
Наприклад:
Задача 4.
В популяції частота дальтонізму серед чоловіків складає 0,08. Цей дефект обумовлений зчепленим зі статтю рецесивним геном. Які очікувані частоти трьох генотипів у жінок?
Відповідь: Частота зустрічі генотипів у жінок складає: р2 = 0,846, g2 = 0,0064, 2рg = 0,147.
Ген в популяції представлений трьома алелями
Для трьох алелей закон Харді-Вайнберга має вигляд:
p + g + r = 1
Відповідно, для генотипів:
P2 + g2 + r2 + 2pg +2pr + 2gr = 1
Наприклад:
Задача 5.
П. Ф .Рокитський (1978)наводить такі частоти груп крові в популяції: І – 0,33, ІІ – 0,36, ІІІ -0,23, ІY -0,08. Обчисліть частоти генів, що визначають групи крові в системі АВО даної популяції.
Для самостійного опрацювання:
О = 0,562. Визначте у відсотковому співвідношенні частоту людей з І, ІІ, ІІІ і ІV
групами крові.
3. Дальтонізм визначається рецесивним геном, зчепленим з Х-хромосомою. Частота
алеля в популяції становить 0,08. Який відсоток чоловіків і жінок має дальтонізм?
Реальна популяція
Порушення закону Харді – Вайнберга у випадку самозапилення
При самозапиленні рецесивні і домінантні гомозиготи не дають розщеплення. Розщеплення гетерозигот іде в співвідношенні 1: 2: 1. Тому відсоток гетерозигот в n –поколінні дорівнює ( 1/2 ) n.
Наприклад:
Задача 1.
У вихідній популяції 100% рослин – гетерозиготи. Яке співвідношення генотипів слід очікувати в третьому поколінні?
Для самостійного опрацювання:
Використана література
1