Задачи по цитологии и генетике с ответами и кратким

Задачи по цитологии и генетики с ответами
и кратким теоретическим материалом
1. ЦИТОЛОГИЯ
Ген - это определенный участок ДНК, в последовательности азотистых оснований которого
закодированы структуры некоторых клеточных продуктов - белков, т-РНК и р-РНК. Сама ДНК
обладает способностью к ауторедупликации в каждом цикле клеточного деления, при которой
каждая из цепочек двойной структуры является матрицей для вновь синтезируемых молекул. При
этом соединение азотистых оснований нуклеотидов одной цепочки с азотистыми основаниями
другой осуществляется по принципу комплементарности: аденин (А) - тимин (Т) - гуанин (Г) цитозин (Ц).
Этот же принцип сохраняется и во всех процессах матричного синтеза нуклеиновых кислот в ходе
реализации генетической информации. При этом необходимо помнить, что во всех типах РНК
вместо тимина содержится урацил (У).
В задачах данного раздела генетики обычно требуется определить либо структуру фрагмента гена, в
котором закодирована информация по построению клеточных продуктов синтеза (обычно это белки),
либо по известному аминокислотному составу участка полипептида определить последовательность
нуклеотидов в соответствующем гене. Другой тип задач - это определение фрагментов
нуклеотидного состава различных типов РНК, принимающих участие в ходе реализации
генетической информации.
ЗАДАЧИ
1. Полипептид состоит из следующих аминокислот : аланин - лизин - триптофан - серин. Определите
структуру участка ДНК, кодирующего указанный полипептид.
2. Участок молекулы ДНК, кодирующий часть полипептида, имеет следующее строение :
АЦЦАТАГТЦЦАА... Определите последовательность аминокислот в полипептиде.
3. Участок гена имеет следующею последовательность нуклеотидов : ЦЦТАГГАГЦ… Каков состав
нуклеотидов в антикодонах т - РНК, участвующих в трансляции фрагмента белка, закодированного
указанным участком гена ?
4. Изобразите схему процессинга и-РНК в клетках эукариот.
2. ГАМЕТОГЕНЕЗ И МЕЙОЗ
Мейоз - это финальная стадия гаметогенеза, в результате которой из диплоидных соматических
клеток, предшественников половых, формируются гаплоидные сперматозоиды или яйцеклетки. При
решении задач из этого раздела необходимо помнить, что мейоз состоит из двух, сменяющих друг
друга делений, в ходе которых происходит редукция ( уменьшение ) набора хромосом в два раза, а
ДНК - в четыре.
ЗАДАЧИ
5. Изобразите метафазу и анафазу первого деления мейоза клетки с набором хромосом 2 п = 6.
6. Диплоидный организм имеет следующий генотип по трем парам несцепленных аллелей : АаВвЕе.
Напишите типы гамет, которые образуются в ходе гаметогенеза.
7. Изобразите метафазу и анафазу мейоза 2 ( деление овоцита 2 порядка ), если исходный набор
генов овогония АаВв, и они расположены в разных парах хромосом.
Второй тип задач из этого раздела связан с явлением полного или неполного сцепления генов в
хромосомах. В последнем случае в профазе мейоза при конъюгации гомологичных хромосом они
могут с определенной частотой обмениваться идентичными локусами, увеличивая разнообразие
гамет. 1 % кроссинговера символизирует единицу сцепления, равную 1 морганиде (в честь
американского генетика Т. Моргана).
ЗАДАЧИ
8. Гены А и В сцеплены, сила сцепления равняется 20 морганидам. Какие гаметы и в каком
соотношении будут возникать в ходе мейоза у дигетерозиготного организма ?
А
В
--.------.-----.------.---а
в
3. ЗАДАЧИ НА НАСЛЕДОВАНИЕ ПРИЗНАКОВ, СЦЕПЛЕННЫХ С АУТОСОМАМИ И
ПОЛОВЫМИ ХРОМОСОМАМИ.
Гены, расположенные в одной хромосоме, называются сцепленными. Вместе с генами другой
гомологичной хромосомы у диплоидных организмов они образуют группу сцепления. Таким
образом, число групп сцепления у таких организмов равно гаплоидному числу. Признаки, которые
определяются генами, расположенными в неполовых хромосомах - аутосомах, называются
признаками, сцепленными с аутосомами.
Гены этих признаков могут быть гомо - или гетерозиготными. Признаки, развитие которых
определяется генами половых Х и У хромосом, называются признаками, сцепленными с полом.
В отличие от аутосом, половые хромосомы не являются гомологичными, и их нередко называют
гетеросомами (от греч. "гетерос" - иной, другой). В Х - хромосоме известно большое число генов,
контролирующих развитие соматических признаков, которые отсутствуют в У - хромосоме, и
наоборот. Поэтому женский организм по признаку одинаковости их половых хромосом является
гомогаметным, а по генному составу может быть гомо - или гетерозиготным.
Мужской ( 44 + ХУ ) организм является гетерогаметным, т.к. формирует две разновидности гамет по
признаку содержания половых хромосом и гемизиготным ( греч. "геми" - половина ), т.к. в У хромосоме отсутствуют многие из генов соматических признаков, имеющиеся в Х - хромосоме.
Поэтому рецессивные аллели сцепленных с Х - хромосомой признаков у мужчин, как правило,
проявляются. При наличии гена в У - хромосоме, не имеющего аллельного аналога в Х - хромосоме,
признак будет проявляться только у особей мужского пола.
З А Д А Ч И (простое менделирование)
9. У томатов ген, обуславливающий красный цвет плодов, доминирует над геном желтой окраски.
Какие по цвету плоды окажутся у растений от скрещивания гомозиготных (гетерозиготных)
красноплодных растений с желтоплодными? Ответ проиллюстрируйте составлением решетки
Пеннета.
10. У человека ген немоглухоты является рецессивным, нормальное состояние контролируется его
доминантной разновидностью. В семье здоровых по этому признаку родителей два сына и дочь
нормальные, а один - немоглухой. Каковы возможные генотипы всех членов семьи? Ответ
проиллюстрируйте составлением решетки Пеннета.
11. При скрещивании серой мухи дрозофиллы с черным самцом все потомство в F1, серого цвета. В
F2 (от скрещивания особей F1) получено 3115 серых и 1027 черных мух. Какой признак является
рецессивным ? Сколько (примерно) гетерозигот в F1; в F2?
12. При скрещивании серых кур с белыми все потомство оказалось серым. При скрещивании F1 с
белыми получено 185 особей, из которых было 91 белых и 94 серых. Каковы генотипы исходных
форм и их потомков в обоих скрещиваниях? Как называется второй тип скрещивания?
13. Аниридия (отсутствие радужки) наследуется как аутосомный доминантный признак. Какова
вероятность рождения здоровых детей в семье, где один из родителей страдает аниридией, а
другой нормален, если известно, что у больного родителя эту аномалию имел только отец?
4. ЗАДАЧИ НА ДИГИБРИДНОЕ СКРЕЩИВАНИЕ
14. У человека некоторые формы близорукости доминируют над нормальным зрением, цвет карих
глаз над голубым. Какое потомство можно ожидать от брака близорукого кареглазого мужчины с
голубоглазой неблизорукой женщиной? Известно, что у мужчины отец был голубоглазым,
неблизоруким. Ответ проиллюстрируйте составлением решетки Пеннета.
15. Плоды томатов могут иметь красный и желтый цвет, быть голыми и опушенными. Известно, что
гены желтой окраски и опушенности являются рецессивными. Из собранного в колхозе урожая
помидоров оказалось 36 т красных неопушенных и 12 т красных опушенных. Сколько (примерно) в
колхозном урожае может быть желтых пушистых помидоров, если исходный материал
был гетерозиготным? Ответ проиллюстрируйте составлением решетки Пеннета.
16. У человека некоторые формы близорукости доминируют над нормальным зрением, а цвет карих
глаз - над голубыми. Гены не сцеплены. Какое потомство и в каком отношении можно ожидать от
брака гетерозиготного мужчины с женщиной, имеющей голубые глаза и нормальное зрение? Ответ
проиллюстрируйте составлением решетки Пеннета.
17. В семье, где родители хорошо слышали и имели : один - гладкие волосы, а другой - вьющиеся,
родился глухой ребенок с гладкими волосами. Второй их ребенок хорошо слышал и имел вьющиеся
волосы. Каковы возможные генотипы всех членов семьи, если известно, что ген вьющихся волос
доминирует над гладкими, а нормального слуха над глухотой. Гены не сцеплены. Ответ
проиллюстрируйте составлением решетки Пеннета.
НЕПОЛНОЕ ДОМИНИРОВАНИЕ
18. При скрещивании красноплодной земляники между собой всегда получают красные ягоды, а при
скрещивании белоплодной - белые ягоды. В результате скрещивания обоих сортов между собой
получаются розовые ягоды.
1. Какое потомство и в каком соотношении получится при опылении красноплодной земляники
пыльцой растений с розовыми ягодами?
2. От скрещивания земляники с розовыми ягодами между собой получено 120 кустов с розовыми
ягодами. Сколько (примерно) было растений с белыми ягодами?
19. У львиного зева, растения с широкими листьями, при скрещивании между собой всегда дают
потомство с такими же листьями, а при скрещивании узколистного растения с широколистным
возникают растения с листьями промежуточной ширины. Каким будет потомство от скрещивания
двух особей с листьями промежуточной ширины.
НАСЛЕДОВАНИЕ ПРИЗНАКОВ, СЦЕПЛЕННЫХ С ПОЛОМ.
20. 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.
21. Врожденное отсутствие зубов предположительно наследуется как доминантный, сцепленный с Х
- хромосомой признак. Какое потомство следует ожидать от брака больной женщины и здорового
мужчины?
22. Предположительно гипертрихоз (волосатость) наследуется сцепленно с У - хромосомой. В семье,
где оба родителя обладают нормальным оволосением, имеется 3 сына и 2 дочери. Имеются ли среди
них (и сколько) обладатели этого признака?
23. Гипертрихоз передается через У - хромосому, а резус-фактор (Rh+) - как доминантный
аутосомный признак. В семье, где отец имел гипертрихоз и был резус-положительным, а мать - с
нормальным оволосением и также резус – положительная, родился ребенок с гипертрихозом и резус
- отрицательный. Восстановите генотипы всех членов данной семьи.
5. ЗАДАЧИ НА ЯВЛЕНИЕ МНОЖЕСТВЕННОГО АЛЛЕЛИЗМА.
Довольно часто один и тот же ген имеет не две (доминантная и рецессивная) аллельные
разновидности, а значительно больше : А, а1, а2, а3 и т.д. . Возникают они в результате нескольких
мутаций одного и того же локуса. Если эти мутантные аллели не выбраковываются естественным
отбором, то они распространяются в популяции. Но у диплоидного организма в соматических
клетках их не более двух.
У человека по этому типу наследуется многие признаки, в том числе группы крови. Известно
несколько модификаций этого гена. В наших задачах мы используем лишь три из них, которые в
совокупности могут давать четыре наиболее часто встречающиеся группы крови.
Первая группа крови (фенотип) определяется рецессивными генами, которые можно обозначить как
ii. Вторая - доминантным геном IА, третья - также доминантным относительно i аллелем IВ. Между
собой гены IА и IВ кодоминантны. Таким образом, генотип лиц с первой группой - ii, второй - IАi
или IАIА , третьей - IВi или IВIВ , четвертой - IАIВ .
ЗАДАЧИ
24. Родители имеют 1 и 2 группы крови. Какие группы крови можно ожидать у их детей ?
25. У отца первая группа крови, у матери - вторая. Могут ли дети унаследовать группу крови отца ?
26. В семье, где жена имеет первую группу крови, а муж - третью, родился гемофилик с первой
группой крови (гемофилия контролируется рецессивным геном, сцепленным с Х - хромосомой).
Восстановите генотипы всех членов семьи. Ответ проиллюстрируйте составлением решетки
Пеннета.
6. ЗАДАЧИ НА ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ НЕАЛЛЕЛЬНЫХ ГЕНОВ
Гены одной аллельной пары могут модифицировать проявление генов другой пары, в том числе и
расположенной в иных парах хромосом. Различают несколько типов неаллельного взаимодействия
генов.
Эпистаз - подавление действия генов какого - либо аллеля генами другого.
Комплементарность - дополнение действия генов какой - либо пары действием другой, в результате
чего будет формироваться новый признак.
Полимерия (полигения) - количественные характеристики признаков (экспрессивность) зависят от
количества доз доминантных (или рецессивных) генов разных аллельных пар в одном генотипе. В
результате неаллельного взаимодействия характер расщепления в потомстве гибридов отличается от
классической менделевской формулы (3:1) .
ЗАДАЧИ
27. У овса цвет зерен определяется двумя парами несцепленных генов. Доминантный ген одной из
пар обуславливает черный цвет (А), доминантный ген другой пары (В) обуславливает серый. При
этом ген черного цвета подавляет ген серой окраски.Рецессивные аллели обеих пар обуславливают
белую окраску. Растения с каким цветом зерен и в каком соотношении будут получены при
скрещивании дигетерозиготных растений ?
28. У душистого горошка красная окраска цветка определяется доминантным геном (А), но только в
том случае, если в другой несцепленной с ним паре имеется другой доминантный ген (В).Какое
потомство и в каком отношении будут иметь растения F1, если для первого скрещивания взять
растения с генотипами ааВВ и ААвв ?
29. Интенсивность окраски семян пшеницы в красный цвет зависит от общего количества
доминантных генов в двух неаллельных и несцепленных парах генов (такие гены обычно
обозначаются одними и теми же буквами. Например, А1, А2, А3, а1, а2 ,...). Самая яркая окраска
проявляется в том случае, если все 4 аллеля представлены доминантными генами, неокрашенные
зерна не содержат ни одного доминантного.Какие расщепления по фенотипу можно получить
при скрещивании растений с генотипом А1 а1 А2 а2 ? Составьте решетку Пеннета.
7. ЗАДАЧИ ПО ГЕНЕТИКЕ ПОПУЛЯЦИЙ
Генетика популяций рассматривает закономерности распределения доминантных и рецессивных
аллелей и генотипов диплоидных организмов внутри популяций. Расчеты осуществляются в
соответствии с законом Харди - Вайнберга, который читается так : "Если численность особей
природной популяции велика и можно пренебречь случайной флюктуацией частот генов, если в ней
отсутствуют мутации, миграции и отбор, то соотношение в ней генотипов аа, Аа и АА остается
постоянным из поколения в поколение и удовлетворяет формуле:
P2(AA) + 2pq(Aa) + q2 (aa) = 1.0
p - число доминантных аллелей
q - число рецессивных. Вся генеральная совокупность популяции, таким образом, равна : p + q = 1.0
В задачах расчет ведется в долях единицы. В случае необходимости высчитываются и абсолютные
показатели.
ЗАДАЧИ
30. Альбинизм у человека наследуется как рецессивный аутосомный признак с частотой 1 : 20 000.
Вычислите количество гетерозигот в городе с населением 10 млн. человек.
31. Фенилкетонурия наследуется как рецессивный аутосомный признак с частотой 1 : 100 000.
Определите генетическую структуру популяции (p2, q2, 2pq) . Можно ограничится составлением
алгоритма решения.
32. Аниридия (отсутствие радужки) наследуется как доминантный аутосомный признак. Заболевание
встречается у 0,02 % населения. Определите генетическую структуру популяции.
ОТВЕТЫ К ЗАДАЧАМ
Задача 1.
Решение: по таблице генетического кода находим структуру триплета для аланина (ГЦУ), затем для
лизина (ААГ), триптофана (УГГ) и серина (УЦА). Подобрав кодирующие триплеты, составляем иРНК для данного полипептида: ГЦУ-ААГ-УГГ-УЦА. По цепочке и-РНК можно восстановить
участок нити ДНК, с которой она снималась: ЦГА-ТТЦ-АЦЦ-АГТ. Но ДНК состоит из двух нитей.
Зная строение одной нити, по принципу комплементарности достраиваем вторую. Целиком участок
ДНК, кодирующий данный полипептид, будет иметь следующее строение:
ЦГА-ТТЦ-АЦЦ-АГТ
ГЦТ-ААГ-ТГГ-ТЦА.
Задача 2.
Три-тир-гли-вал
Задача 3.
ЦЦУ, ААА, АУЦ
Задача 4.
Вырезание интронов - сшивание экзонов - кэпирование - полиаденилирование.
Задача 5. См. схему мейоза в учебнике.
Задача 6.
ABE, АвЕ, Аве, аВЕ, авЕ, аве, аВе, АВе
Задача 7. См. схему мейоза в учебнике.
Задача 8.
Гены А и В сцеплены, следовательно они расположены в одной хромосоме. У дигетерозиготного
организма с генотипом АаВв в ходе мейоза будет образовываться 4 типа гамет, из них: кроссоверные
аВ и Ав по 10%, некроссоверные АВ и ав по 40%.
Задача 9.
Решение в данной задаче имеем дело с одной парой аллельных генов, один из которых
обусловливает красный цвет плодов, второй, аллельный ему ген, обусловливает желтый цвет. Ген
красноплодия -доминантный: обозначим его буквой А, ген желтоплодия - рецессивный, обозначим
его буквой а.
По условию задачи: вариант 1 Скрещиваются гомозиготное красноплодное растение АА с
желтоплодным аа. У красноплодного возможны гаметы, содержащие ген А, у желтоплодного - а.
При слиянии этих гамет потомство будет гибридным, гетерозиготным, содержащим и доминантный
и рецессивный гены -Аа. Фенотипически все растения будут красноплодными.
Вариант 2. Скрещивается гетерозиготное красноплодное растение Аа с растением желтоплодным аа.
Красноплодное растение образует два сорта гамет А и а, желтоплодное - один сорт а. В потомстве
получаем соотношение 1: 1 по генотипу и фенотипу (пример моногибридного анализирующего
скрещивания), т.е. половина растений будет красноплодными, половина - желтоплодными.
Задача 10.
Генотипы членов семьи: мать Аа, отец Аа, дети: Аа (нормальные дети), аа (немоглухой).
Задача 11.
Рецессивным является признак черного цвета тела мухи дрозофиллы. В F1 все мухи гетерозиготные,
серого цвета; в F2 - примерно 2000.
Задача 12.
Первое скрещивание: АА х аа, все потомство гетерозиготное Аа (серого цвета). Второе скрещивание:
Аа х аа. Потомство: гетерозиготное серого цвета (Аа) и гомозиготное белого цвета (аа) в
соотношении 1: 1 (анализирующее).
Задача 13. Вероятность рождения здоровых детей - 50%.
Задача 14
Родители: мать - аавв, отец - АаВв. Возможные фенотипы детей: близорукие кареглазые- 25%,
близорукие голубоглазые -25%, неблизорукие кареглазые — 25% и неблизорукие голубоглазые 25%.
Задача 15. 4 тонны
Задача 16.
Близоруких кареглазых - 25%, с нормальным зрением кареглазых - 25%, близоруких голубоглазых 25%, с нормальным зрением голубоглазых - 25%.
Задача 17. Родители: Аавв и АаВв, дети: аавв и А_Вв.
Задача 18.
Вариант 1. Родители - АА х Аа, потомки: 50% - с красными ягодами, 50% - с
розовыми.
Вариант 2. Родители - Аа х Аа, с белыми ягодами было примерно 60 кустов
земляники
Задача 19.
Потомство будет следующее: с широкими листьями - 25%, с листьями
промежуточной ширины - 50 %, узколистных - 25%
Задача 20.
Половина мальчиков могут быть больными, половина женских эмбрионов будут гомозиготными.
Задача 21.
Все мальчики будут больны, а половина девочек будут здоровы.
Задача 22.
Все сыновья будут обладателями гипертрихоза, у девочек признак будет отсутствовать.
Задача 23.
Генотип отца - RH+rh-XY' , матери - RH+rh-XX, ребенка - rh-rh-XY'.
Задача 24.
У детей можно ожидать первую и вторую группы крови.
Задача 25.
Могут, если мать будет гетерозиготна (IA i) по этому признаку.
Задача 26.
Генотипы: жены - ii ХХh мужа - IBi ХY, сына - ii XhY.
Задача 27.
При скрещивании двух гетерозиготных растений будут получены особи с
черным, серым и белым цветом зерен в соотношении 12: 3: 1.
Задача 28.
Если для скрещивания взять растения с генотипами ааВВ и ААвв, то все
потомство получится единообразным с красными цветами.
Задача 29. Соотношение 15: 1, неокрашенных растений 1/16 часть.
Задача 30.
Алгоритм решения задачи:
q2= 1: 20000 (0.00005)
q = O1: 20000
p=1 - q = 1 - O1:20.000
2pq= 2( 1- O1: 20.000 ) x O1: 20000; всего около 130 тыс. человек
Задача 31. Пользуясь тем же алгоритмом, определяем: q2 = 0, 00001, р2 =0,994, 2pq = 0,006
Задача 32. q2 = 99,98% , р2 = 0,000001%, 2pq = 0,02%
Материалы взяты с сайта ДВГУ: http://fesmu.khstu.ru/abiturient/bio3zd.htm