Урок 6 Практическая работа №1(1) Решение типовых задач по генетике. Анализирующее скрещивание

Урок 6 Практическая работа №1(1) Решение типовых задач по
генетике.
Анализирующее скрещивание
Для начала давайте вспомним термины доминантный и рецессивный.
Доминантный ген (признак) проявляется в первом поколении, а рецессивный
подавляется.
Дана нам собака, например. Ген черной шерсти — доминантный, светлая
шерсть — рецессивный.
Обозначим доминантный ген темной шерсти как А, рецессивный — а.
А теперь смотрите: АА — собака с темным цветом шерсти,
аа — собака, цвет шерсти светлый,
Аа — тоже темный цвет шерсти (!).
Потому что доминантный ген подавил проявление рецессивного. Получается,
что при разных генотипах организмы могут иметь одинаковый фенотип.
Итак, дана нам черная собака. Как определить ее генотип, не проводя анализ
крови?
Это называется анализирующее скрещивание.
Наша особь либо гомозиготна (АА), либо гетерозиготна (Аа).
Если мы скрестим ее с рецессивным гомозиготным организмом (аа), то будет
следующая картина:
Первый вариант — классика первого закона Менделя — закона единообразия:
все щенки одинаковы по генотипу (Аа) и по фенотипу — все черные.
А вот во втором варианте есть расщепление:
расщепление по генотипу: 1(АА) : 1(аа)
расщепление по фенотипу: 1(черные) :1(белые).
Анализирующее скрещивание — подопытный организм скрещивают с
организмом, являющимся рецессивной гомозиготой по изучаемому признаку.
Если в результате анализирующего скрещивания в F1, наблюдается
расщепление в соотношении 1:1, то подопытный организм был гетерозиготен;
если расщепления не наблюдается и все организмы в F1 проявляют доминантные признаки, то подопытный организм был гомозиготен.
Пример задачи на
анализирующее скрещивание:
Дано:
А - розовидный гребень, а — простой гребень.
Найти: генотип особи — Аа или АА?
Решение: для определения генотипа особи ее нужно скрестить с гомозиготной
по рецессивному признаку курицей (петухом) — аа:
АА × аа = 4Аа — все поколение будет единообразно
Аа × аа = 2Аа + 2аа — половина потомства будут с
розовидными гребешками, половина с простыми.
1) опасения фермера подтверждаются во втором случае — когда в потомстве
наблюдается расщепление;
2) первый вариант — можно не беспокоиться — исследуемый организм
гомозиготен — АА;
3) Это скрещивание - анализирующее.
Наследование, сцепленное с полом
Наследование, сцепленное с полом — это наследование какого-либо гена,
находящегося в половых хромосомах.
ХРОМОСОМА — это, собственно, половые хромосомы. У каждого организма
свое количество хромосом ( у человека — 46).
АУТОСОМЫ - это хромосомы (парные), одинаковые и у мужских, и у женских
организмов, т.е. все неполовые хромосомы. У человека их, соответственно, 44
(22 пары).
Аутосомное наследование:
При доминантной аутосомной наследственности проявление определенной
черты или заболевания зависит от присутствия доминантного гена в
аутосоме. Чтобы такой ген проявился, достаточно, чтобы он был хотя бы у
кого-то
из
родителей,
поскольку
рецессивный
ген перекрывается
доминантным.
И
наоборот,
приаутосомной
рецессивной наследственности проявление
определенной
черты
или
заболевания зависит от присутствия рецессивного гена в обеих
хромосомах, составляющих
пару:
чтобы
проявиться,
он
должен
присутствовать как в материнских, так и в отцовских генах.
Наследование, сцепленное с полом
Х-хромосома считается женской, Y-мужской.
23 пары = 22 пары + ХХ (женск.)
23 пары = 22 пары + XY (мужск.)
Исследования генетики, связанной с половыми хромосомами — заслуга
американского ученого Т. Моргана.
В 1993 г он получил Нобелевскую премию «За открытия, связанные с ролью
хромосом в наследственности»
Сцепление с полом означает, что Х-хромосома имеет участок, которого нет в Yхромосоме.
При наследственности, связанной с Y-хромосомой, признак
болезнь проявляется
исключительно
у
мужчины,
поскольку
половая хромосома отсутствует в хромосомном наборе женщины
или
эта
Наследственность, связанная с Х-хромосомой, может быть доминантной или
рецессивной в женском организме, но она всегда присутствует в мужском,
поскольку в нем насчитывается только одна Х-хромосома
Признаки, присущие организму, записываются над буквами Х и У, прописывая
гаметы в решетке Пеннета, можно легко установить не только наследование
самого признака, но и пол гибрида.
Давайте разберем наследование, сцепленное с полом, на примерах — так будет
проще.
Задача 1:
У человека ген, вызывающий дальтонизм, локализован в Х-хромосоме.
Состояние болезни вызывается рецессивным геном, состояние здоровья —
доминантным.
Девушка, имеющая нормальное зрение, отец которой обладал цветовой
слепотой, выходит за муж за нормального мужчину, отец которого также
страдал цветовой слепотой. Какое зрение можно ожидать у детей от этого
брака?
Итак, запишем возможные генотипы и фенотипы:
ХdУ — больной мужчина
ХDУ — здоровый мужчина
ХDХD — здоровая женщина
ХD d
Х — здоровая женщина (носитель)
Хd d
Х — больная женщина
Дано:
Здоровая женщина, но гетерозиготная, т.к. отец имел это заболевание. Значит,
ее генотип будет — ХDХd
Здоровый мужчина — т.к. у мужчин признак может нести только Х-хромосома,
то здесь только один вариант: ХDУ
Решетка Пеннета:
Получившиеся генотипы и фенотипы:
ХDХD — здоровая женщина
ХD
Хd — здоровая женщина (носитель)
ХDУ — здоровый мужчина
ХdУ — больной мужчина
Группы генов, расположенных в одной хромосоме, составляют группу
сцепления. Это означает, что наследуются они вместе — сцепленно. Так и
признаки, сцепленные с полом, передаются следующему поколению именно
половыми хромосомами.
О неполном доминировании
Если гетерозиготные гибриды первого поколения имеют одинаковый
фенотип и похожи на одну из родительских особей, то в этом случае имеет
место полное доминирование. Расщепление во втором поколении по
фенотипу 3:1.
Доминантный признак не всегда полностью подавляет рецессивный,
поэтому возможно появление промежуточных признаков у гибридов.
Это явление получило название неполное доминирование. Во втором
поколении расщепление по фенотипу и генотипу совпадает и равно 1:2:1.
Так, например, при скрещивании двух чистых линий ночной красавицы с
красными и белыми цветками первое поколение гибридов оказывается
розовым. Происходит неполное доминирование признака окраски, и красный
цвет лишь частично подавляет белый. Во втором поколении расщепление
признаков по фенотипу оказывается равным расщеплению по генотипу.
У человека неполное доминирование проявляется при наследовании
структуры волос. Ген курчавых волос доминирует над геном прямых волос
не в полной мере. И у гетерозигот наблюдается промежуточное проявление
признака - волнистые волосы.
Иногда расщепление признаков во втором поколении может отклоняться от
ожидаемых (3:1 - при полном доминировании, 1:2:1 - при неполном
доминировании) результатов. Это связано с тем, что в некоторых случаях
гомозиготы по одному из признаков оказываются нежизнеспособными. В
этом случае говорят о летальных генах. Один ген может оказывать влияние
на другие признаки, в результате чего снижается работоспособность.
Например, серые каракульские овцы, гомозиготные по доминантному
признаку серой окраски, погибают после рождения из-за недоразвития
желудка. Другим примером доминантного летального гена является
брахидактилия у человека (укороченные пальцы). Гомозиготы по данному
гену погибают на ранних стадиях развития зародыша, а признак проявляется
только у гетерозигот.
Примером рецессивного летального гена является ген серповидно клеточной анемии у человека. В норме эритроциты человека имеют форму
двояковогнутого диска. При серповидно - клеточной анемии они
приобретают вид серпа, а физиологический эффект выражается острой
анемией и снижением количества кислорода, переносимого кровью. У
гетерозигот заболевание не проявляется, эритроциты тем не менее все же
имеют измененную форму. Гомозиготы по этому признаку в 95% случаев
гибнут в раннем возрасте из - за кислородной недостаточности, а
гетерозиготы вполне жизнеспособны.
Сравнительная диаграмма
Полное доминирование
СХОДСТВО
1. Потомки имеют
фенотип точно
соответствующий
фенотипу одного из
родителей.
Единообразие
гибридов первого
поколения.
2. Во втором поколении
наблюдается
расщепление по фенотипу
в соотношении 3:1.
Неполное
доминирование
1. Гетерозиготные
потомки имеют
промежуточный
фенотип.
2. Во втором поколении
наблюдается
расщепление по
фенотипу в
соотношении 1:2:1:
Во втором поколении
наблюдается
расщепление по
генотипу в
соотношении 1:2:1.
Примеры решения задач
У человека ген длинных ресниц доминирует над геном коротких ресниц.
Женщина с длинными ресницами, у отца которой ресницы были
короткими, вышла замуж за мужчину с короткими ресницами.
а) Сколько типов гамет образуется у женщины?
б) А у мужчины?
в) Какова вероятность рождения в данной семье ребенка с длинными
ресницами?
г) Сколько разных генотипов может быть у детей в этой семье?
д) А фенотипов?
Анализ решетки (в соответствии с вопросами).
а) У женщины образуются два типа гамет: А и а.
б) У мужчины – только один тип гамет: а.
в) Гаметы мужчины и женщины могут встретиться, а могут и не встретиться,
т.е. образование каждой зиготы – явление случайное и независимое от
других. Количественной оценкой случайного события является его
вероятность. В двух случаях из четырех возможных образуются зиготы Аа,
следовательно, вероятность такого события 2/4 = 1/2 = 0,5 = 50%.
(Вероятность любого события имеет значение между 0 и 1. Невозможному
событию соответствует вероятность 0, а достоверному – вероятность 1, но
для наглядности вероятность допустимо выражать в процентах.)
г) Может быть только два разных генотипа: Аа и аа.
д) Может быть только два разных фенотипа: ресницы короткие и ресницы
длинные.
Ответ: 2/1/50/2/2.
У плодовой мухи-дрозофилы желтый цвет тела обусловлен рецессивным
геном, расположенным в Х-хромосоме (сцеплен с полом!). От
скрещивания пары мух фенотипически дикого типа (серого цвета) в
потомстве оказалось несколько желтых самцов.
а) Сколько типов гамет образуется у самки?
б) Сколько разных фенотипов получится от такого скрещивания?
в) С какой вероятностью получится серый самец?
г) Сколько разных генотипов будет среди самцов?
д) Сколько разных фенотипов получится после возвратного скрещивания
одного из желтых самцов с серой самкой?
1. Краткая запись условий задачи.
Ген а – желтый цвет тела;
ген А – серый цвет тела.
Ха,А – гены аллельны и сцеплены с полом, т.е. располагаются в Ххромосоме.
2. Фенотипы и схема скрещивания.
Генотип самки можно определить, зная генотип самца в потомстве. Так как
Y-хромосому он получил от отца, то Х-хромосому с геном а он мог получить
только от матери, следовательно, все генотипы теперь известны:
4. Гаметы: самец образует два типа гамет (с ХА-хромосомой и с Yхромосомой) и самка – два типа гамет (с ХА-хромосомой и с Хахромосомой).
5. Составление решетки Пеннета.
6. Анализ решетки (в соответствии с вопросами).
а) У самки образуется два типа гамет (см. п.4).
б) Фенотипы потомков:
самец серый (XAY) – 1;
самец желтый (XaY) – 1;
самки серые (XAXA, XAX a) – 2.
(Всего три разных фенотипа.)
в) Серый самец (генотип ХАY) может получиться в одном случае из четырех,
следовательно,, вероятность составляет 1/4 = 25%.
г) У самцов в данном скрещивании может быть два разных генотипа –
ХАY и ХаY.
д) Требуется проанализировать результат возвратного
скрещивания: ХаY х ХАХа (желтый самец и серая самка-мать).
Составляем решетку Пеннета:
Фенотипы потомков:
самец серый (ХАY) – 1;
самец желтый (ХаY) – 1
самка желтая (ХаХа) – 1;
самка серая (ХАХа) – 1.
(Всего 4 разных фенотипа.)
7. Ответ: 2/3/25%/2/4.
Задачи для самостоятельного решения
1. У человека ген дальнозоркости доминирует над геном нормального зрения.
В семье муж и жена страдают дальнозоркостью, однако матери обоих
супругов имели нормальное зрение.
а) Сколько типов гамет образуется у жены?
б) Сколько разных генотипов может быть у детей в данной семье?
в) Сколько фенотипов может быть у детей в данной семье?
г) Какова вероятность рождения в этой семье ребенка с нормальным
зрением?
д) Какова вероятность рождения в этой семье ребенка, страдающего
дальнозоркостью?
Ответ: 2/3/2/25%/75%.
2. У арбуза зеленая окраска плода доминирует над полосатой. От
скрещивания гомозиготного зеленоплодного сорта с полосатым получили
217 гибридов первого поколения. Гибриды переопылили и потом получили
172 гибрида во втором поколении.
а) Сколько типов гамет образует растение с зелеными плодами?
б) Сколько растений в F1 будут гетерозиготными?
в) Сколько разных генотипов будет в F2?
г) Сколько растений в F2 будет с полосатой окраской плодов?
д) Сколько гомозиготных растений с зелеными плодами будет в F2?
Ответ: 1/217/3/43/43.
3. У коров безрогость доминирует над рогатостью. При скрещивании
гомозиготных безрогих животных с рогатыми было получено 96 гибридов.
После скрещивания гибридов между собой в F2 получили 48 телят.
а) Сколько гетерозиготных животных среди гибридов F1?
б) Сколько разных генотипов среди гибридов F2?
в) Сколько фенотипов среди гибридов F2?
г) Сколько будет безрогих животных в F2?
д) Сколько будет рогатых животных в F2?
Ответ: 96/3/2/36/12.
4. У собак висячие уши доминируют над стоячими. При скрещивании
гетерозиготных собак с висячими ушами и собак со стоячими ушами
получили 214 щенков.
а) Сколько типов гамет образуется у собаки со стоячими ушами?
б) Сколько разных фенотипов будет в F1?
в) Сколько разных генотипов будет в F1?
г) Сколько гетерозиготных животных будет в F1?
д) Сколько животных с висячими ушами будет в F1?
Ответ: 1/2/2/107/107.
5. У флоксов белая окраска венчика доминирует над розовой. Скрестили
гетерозиготное растение с белыми цветками и растение с розовыми цветками
и получили 96 гибридов.
а) Сколько типов гамет образует растение с розовыми цветками?
б) Сколько растений с розовыми цветками будет в F1?
в) Сколько разных генотипов будет в F1?
г) Сколько разных фенотипов будет в F1?
д) Сколько растений с белыми цветками будет в F1?
Ответ: 1/48/2/2/48.
6. У мухи-дрозофилы серая окраска тела доминирует над черной. При
скрещивании гомозиготных мух с серым телом и черных мух получили 34
мухи. Гибриды из F1 затем скрестили с черными мухами и в F2 получили 96
мух.
а) Сколько типов гамет образуется у гибридов из F1?
б) Сколько серых мух было в F1?
в) Сколько серых мух было в F2?
г) Сколько черных мух было в F2?
д) Сколько разных генотипов было в F2?
Ответ: 2/34/48/48/2.
7. У человека слишком тонкий слой зубной эмали (гипоплазия) обусловлен
доминантным геном (А), расположенным в Х-хромосоме. Женщина с
нормальными зубами выходит замуж за мужчину с этим заболеванием.
а) Сколько типов гамет образуется у женщины?
б) Сколько типов гамет образуется у мужчины?
в) Сколько разных фенотипов может быть у детей в этой семье?
г) Какова вероятность, что мальчики в данной семье будут лишены этого
дефекта?
д) Какова вероятность рождения в этой семье здоровой дочери?
е) Если девочки, повзрослев, выйдут замуж за здоровых людей, то с какой
вероятностью этот дефект может проявиться у их детей?
ж) Какого пола будут их дети с этим заболеванием?
Ответ: 1/2/2/100%/0%/50%/М и Ж.
8. У кур окраска определяется аллельными генами, сцепленными с полом:
рябая – доминантным (А), а черная – рецессивным. Гребень, похожий по
форме на розу, определяется доминантным аутосомным геном (В), а гребень,
похожий на лист, рецессивным аллельным аутосомным геном. Скрещивали
рябую курицу с листовидным гребнем с гомозиготным черным петухом с
розовидным гребнем. Получили 80 цыплят.
а)
Сколько
типов
гамет
образуется
у
курицы?
б) Сколько будет в потомстве черных курочек с розовидными гребнями?
в)
Сколько
разных
генотипов
будет
в
потомстве?
г) Сколько будет в потомстве петушков с розовидными гребнями?
д) Сколько будет в потомстве рябых цыплят с листовидными гребнями?
Ответ: 2/40/2/40/0.
9. У собак короткая шерсть доминирует над длинной. Охотник купил собаку
с короткой шерстью и хочет быть уверен, что она не несет генов длинной
шерсти. Какого партнера по фенотипу и генотипу надо подобрать для
скрещивания, чтобы проверить генотип купленной собаки? Составьте схему
скрещивания. Какой должен быть результат, если собака чистопородная?
10. Цистинурия - наследственное заболевание, связанное с образованием
цистиновых камней в почках. Этот признак рецессивен. Но у гетерозигот
наблюдается повышенное содержание цистина в моче. Определите
возможные формы проявления заболевания у детей в семье, если один из
супругов имел повышенное содержание цистина в моче, а другой - страдал
почечно - каменной болезнью. Составьте схему скрещивания и определите
генотипы родителей и возможные генотипы у детей.
Домашнее задание
1. Выучить теорию конспекта
2. Решить задачи (по 3 на каждый тип)