close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

методичка генетика примеры решения задач

код для вставкиСкачать
Молекулы РНК играют основную роль в процессах биосинтеза
поліпепти-иии – белковых молекул в клетке. РНК состоит из одной
полинуклеотидной цепи. В цепи нуклеотиды, так же как и в одной цепи
ДНК, сполу-ные фосфордіефірними связями между моносахаридами.
Поэтому по отношению к цепи нуклеотидов РНК принцип
комплементарности неприменим, но сама молекула РНК
комплементарная соответствующем фрагмента ДНК, например:
3'ЦАТТГЦТАГТТТТАА5'
5'ГТААЦГАТЦААААТТ3'
- фрагмент ДНК
3'ЦАУУГЦУАГУУУУАА3' - фрагмент и-РНК
Цифры “3'” и “5'” означают соответствующие атомы углерода в
моносахаридах нуклеотидов. Другое название этих точек –
соответственно ОН-конец и Г - конец. Процессы репликации и
транскрипции происходят в направлении от 3'–конца к 5'-концу старой
цепи. Эти процессы протекают в ядре; и в качестве матрицы служит
один кодогенний цепь ДНК.
Трансляция (синтез полипептидной цепи) осуществляется на рибосомах
и происходит в направлении от 5'-конца к 3'-концу молекулы РНК.
Установлено, что последовательность расположения нуклеотидов в ДНК
и в и-РНК определяет последовательность соединения аминокислот в
поліпептидному цепью-гу. Это соответствие линейного строения одной
химической системы строении другой сис-темы получила название
генетический код.
Генетический код имеет следующие характеристики:
1) триплетность одна аминокислота кодируется тремя нуклеотидами
(три-плэт в и-РНК называют рубежом);
2) избыточность (вырожденности) – каждая аминокислота, кроме
метионина и триптофана, кодируется более чем одним рубежом;
3) коллинеарность – последовательность триплетов нуклеотидов точно
совпадает с последовательностью аминокислотных остатков в
поліпептиді;
4) не перекрывается – два расположенных рядом кодоны (шесть
нуклеотидов) кодируют только две аминокислоты;
5) универсальность – код практически единственный для неклітинних и
клеточных форм жизни.
Триплет и-РНК АУГ является стартовым рубежом, а триплета УАГ, УАА и
УГА – кодонами–терминаторами (означают конец синтеза
полипептида).
Кроме информационной РНК, в клетках содержатся транспортная (тРНК) и рибосомная (р-РНК).
Молекулы р-РНК образуют в комплексе с рибосомними белками и ферментами рибосому, в которой и происходит биосинтез белка.
Существует не менее 60 видов т-РНК, каждая из которых переносит
специфическую аминокислоту к рибосомы. Распознавание кодона и-РНК
осуществляется по прин-ципом комплементарности с помощью трех
нуклеотидов т-РНК, называется-ются антикодоном. Благодаря этому и
происходит трансляция, то есть сбор закодированной аминокислотной
последовательности.
Продолжительность синтеза одной белковой молекулы зависит от
количества амино-кислот. На присоединение одной аминокислоты
(один шаг рибосомы) идет 0,2 сек. Таким образом, синтез одной
молекулы белка, состоящего из 300 аминокислот, длится 0,2 х 300 = 60
сек., то есть 1 мин.
При решении задач молекулярную массу одной аминокислоты можно
прий-мать за 100 а.а.м. Это позволяет по известной массе белковой
молекулы определять количество аминокислот, которые ее составляют,
а, следовательно, границ и-РНК.
Полінуклеотидні нити ДНК содержатся в хромосомах эукариот и нуклеотидах бактерий, подразделяются на функциональные участки –
гены.
Выделяются следующие группы генов:
1) структурные гены – в них закодирована информация о первичной
структуре бел-ка;
2) контролирующие гены – промотор, ген-оператор, ген-регулятор;
3) гены с информацией о синтезе рибосомных РНК;
4) гены, кодирующие синтез более чем 60 различных транспортных
РНК, каждая из которых способна переносить строго определенную
аминокислоту.
Во время решения задач по молекулярной биологии, прежде всего,
нужно установить качественный и количественный состав ДНК и РНК,
белковых молекул, их раз-меры и массу.
1.1. Кодовые системы ДНК и РНК, их реализация во время трансляции
Алгоритм решения и оформления записи задач
Задача 1.1
В фрагменте одной цепи молекулы ДНК нуклеотиды расположены в икий последовательности: ТТГ АГЦ АЦГ ГТА ААТ ЦГА.
1. Постройте схему дволанцюгової ДНК.
2. Какая длина в нанометрах этого фрагмента?
3. Какая масса дволанцюгового фрагмента?
Решения
1. Применяя принцип комплементарности, запишем схему
дволанцюгової ДНК: ТТГ АГЦ АЦГ ГТА ААТ ЦГА
ААЦ ТЦГ ТГЦ ЦАТ ТТА ГЦТ.
2. Каждый нуклеотид занимает 0,34 нм. Длина дволанцюгового
фрагмента дори-внює длине одной цепи. В фрагменте 18 пар
нуклеотидов, отсюда дов-жина фрагмента ДНК равна: 0,34 х 18 = 6,12
(нм).
3. Каждый нуклеотид имеет молекулярную массу 345 а.а.м., отсюда
масса фрагмента ДНК: 345 х 36 = 12420 (а.а.м.).
Задача 1.2
Биохимический анализ показал, что в состав и-РНК входит 22 %
адениловых нуклеотидов, 12 % уридилових и 26 % гуанілових.
Определите нуклеотидный состав ДНК, с которой была транскрибована
данная и-РНК.
Решения
1. Процент цитидилових нуклеотидов в и-РНК составляет:
100 % – (22 % + 12 % + 26 %) = 40 %
2. Молекула ДНК состоит из двух цепей, следовательно, на одну цепь
приходится 50 %, то есть вдвое меньше нуклеотидов. Определим состав
кодирующего цепи ДНК:
и-РНК
22 % А
12 % В
цепь ДНК
26 % Г
40 % Ц
Т = 22 % : 2 = 11 %.
А = 12 % : 2 = 6 %.
Г = 40 % : 2 = 20 %.
Ц = 26 % : 2 = 13 %.
Второй цепи ДНК согласно принципу комплементарности:
А = 11 %, Т = 6 %, Г = 13 %, Ц = 20 %.
3. Итак, в целом в молекуле ДНК процентное содержание нуклеотидов
следующий:
А = 6 % + 11 % = 17 %, Т = 11 % + 6 % = 17 %,
Ц = 13 % + 20 % = 33 %, Г = 20 % + 13 % = 33 %
Эту задачу можно решить иначе:
1. Определяем процент цитидилових нуклеотидов в и-РНК
100 % — (22 % + 12 % + 26 %) = 40 %
2. По принципу комплементарности строим фрагмент молекулы ДНК:
и-РНК
22 % А
12 % В
26 % Г
40 % Ц
Фрагмент ДНК
22 % Т — А 22 %
12 % А — Т 12 %
26 % Ц — Г 26 %
40% Г — Ц 40 %
3. Определяем среднее содержание нуклеотидов в двух цепях ДНК:
Задача 1.3
Определите молекулярную массу и длину гена, если в нем
закодированный полипептид, молекулярная масса которого равна
28000 а.а.м. Что имеет большую массу – белок или ген, который его
кодирует?
Решения
1. Белок состоит из 28000 : 100 = 280 аминокислот.
2. Этот белок кодируется одним из цепей гена, который содержит
280 х 3 = 840 нуклеотидов.
3.Молекулярная масса гена (состоит из двух цепей ДНК) равна
345 х 840 х 2 = 597 600 а.е.м.
4. Длина гена равна длине одного из его цепей:
0,34 х 840 = 285,6 (нм).
5. Сравним массу гена и массу полипептида:
597600: 28000 = 20,7, то есть масса гена примерно в 21 раз больше, чем
масса полипептида.
Задачи для самостоятельного решения
Задача 1.4
Участок ДНК имеет следующий состав нуклеотидов:
первый цепь: АГТ АЦГ ГЦА ТГТ АГЦ
вторая цепь: ТЦА ТГЦ ЦГТ АЦА ТЦГ соответственно.
1. Напишите нуклеотидный состав дочерних ДНК, образовавшихся в
результате репликации первичного фрагмента ДНК.
2. Укажите, из полинуклеотидных цепей является старым, а какой новым.
Задача 1.5
Один из цепей фрагмента ДНК имеет следующую последовательность
нуклеотидов: 3 'АГТ АЦЦ ГАО ЦЦТ ЦГА ТТТ АЦГ 5 ". Напишите
последовательность нуклеотидов и-РНК, закодированной в данном
фрагменте ДНК.
Задача 1.6
Кодирующая зона участка и-РНК имеет следующую последовательность
нуклеотидов:
5 'АУГ Уца АГГ ЦУА АГЦ УУУ ГЦЦ ААУ УАА 3 ".
1. Напишите первичную структуру полипептида, закодированную в
данном фрагменте и РНК.
2. Укажите порядок сообщения аминокислотных остатков.
Задача 1.7
Первичная структура большинства белков эукариот начинается с
метионина, который впоследствии, как правило, отщепляется.
1. Как называется кодон, что стоит в начале структурного гена и
кодирует ами-нокислоту метионин?
2. Напишите нуклеотидный состав триплетов ДНК и и-РНК,
кодирующих цели-нин.
3. Укажите направление транскрипции и трансляции этих триплетов.
4. Напишите нуклеотидный состав антикодона метиониновых т-РНК.
Задача 1.8
Начало цепи одной из фракций гистона Н3 (специфического основного
бил-ка), выделенного из тимуса теленка, имеет следующую
последовательность аминокислот: Ала-Арг-Тре-Лиз. Какова возможная
структура соответствующих фрагментов и-РНК и двух- цепного ДНК?
Задача 1.9
Некодогенний цепь молекулы ДНК имеет следующую структуру: ГАГ
АГГ ЦГТ ТГА ЦГГ. Определите строение соответствующей части
молекулы белка, синтеза-теризуется с участием кодирующего цепи ДНК.
Задача 1.10
Полипептид, состоящий из 10 аминокислот, расположенных в
следующей пос-лідовності: Глн–Про–Ала-Сер–Мет-Три-Асп-Гли-Асн-Гис.
Определите структуру и-РНК, кодирующий данный полипептид.
Задача 1.11
Определите аминокислотный состав полипептида, который кодируется
и-РНК следую-щего состава: ЦЦГ, ЦАЦ, ЦУА, ЦГУ.
Задача 1.12
Фрагмент молекулы адренокортикотропного гормона человека (АКТГ),
вырабатываемого передней долей гипофиза, имеет структуру: Сер-Тир–
Сер-Мет.
Определите перечень антикодонів в т-РНК, участвующих в биосинтезе
фраг-мента АКТГ.
Задача 1.13
В начальном фрагменте первого экзона гена В–полипептидной цепи
нормального гемоглобина человека (Hb А-А2В2) является следующая
последовательность нукле-отидів: 3' ЦАЦ ГТА ААТ ТГА ОГА ЦТЦ ЦТЦ ТТТ
5'.
1. Какие аминокислоты кодируют 1-й, 5-й, 6-й и 8-й триплеты?
2. Напишите кодоны-синонимы, кодирующих аминокислоты: валин
(Вал), пролин (Про), глутаминовую кислоту (Глу) и лизин (Лиз).
Задача 1.14
Гормон роста человека (соматотропин) – белок, состоящий из 191
амино-кислоты. Сколько кодирующих нуклеотидов и триплетов входит
в состав гена – соматотропина?
Задача 1.15
В последние годы широко изучается новая группа биологически
активных веществ центральной нервной системы – регуляторов
различных функций организма. Эта группа веществ получила общее
название “нейропептиды”. Сюда относятся, напри-клад, пептиды,
имеющие морфіноподібний эффект – мет-энкефалин и лей-энкефалин.
Оба пептиды состоят из 5 аминокислотных остатков, первые 4 –
одинаковые в обоих энкефалина (Тир-Гли-Гли-Фен), 5-й
аминокислотный остаток в мет-енкефаліну – метионин (Мет), в лейенкефаліну – лейцин (Лей).
1. Сколько нуклеотидов и границ должно быть в кодуючій зоне и-РНК,
чтобы закодировать эти пептиды?
2. Напишите последовательность нуклеотидов кодирующей зоны и-РНК
указанных пептидов. Укажите направление трансляции.
3. Напишите последовательно смысловые триплеты ДНК, в которых
зашифрована информа-ция о эти пептиды. Укажите направление
транскрипции.
Задача 1.16
Участок молекулы белка имеет следующее строение: Илэ-Асн-Ала-СерТри-Ала. Определите количественный состав нуклеотидов в молекуле
ДНК несет информацию о этот фрагмент полипептида.
Задача 1.17
Определите молекулярную массу и длину гена, если он несет
информацию о белок, молекулярная масса которого равна 280000 а.а.м.
Задача 1.18
Один из цепей ДНК имеет молекулярную массу 119025 а.а.м. Определите
коли-чество мономеров белка, закодированного в этой цепи ДНК.
Сколько времени занимает трансляция?
Задача 1.19
Молекулярная масса белковой молекулы составляет 100000, а
молекулярная ма-са одной аминокислоты – 100 а.а.м. Определите длину
соответствующего гена, ко-дует эту белковую молекулу, если длина
одного нуклеотида составляет 0,34 нм.
Задача 1.20
Молекулярная масса белковой молекулы составляет 100000, а
молекулярная ма-са одной аминокислоты – 100 а.а.м. Определите массу
соответствующего гена, кодирующего эту белковую молекулу, если
масса одного нуклеотида составляет 345 а.а.м.
Задача 1.21
Молекулярная масса белковой молекулы составляет 50000, а
молекулярная масса одной аминокислоты – 100 а.а.м. Определите массу
соответствующего гена, кодирующего эту белковую молекулу, если
масса одного нуклеотида составляет 345 а.а.м.
Задача 1.22
Молекулярная масса белковой молекулы составляет 50000, а
молекулярная масса одной аминокислоты – 100 а.а.м. Определите длину
соответствующего гена, кодирующего эту белковую молекулу, если
длина одного нуклеотида составляет 0,34 нм.
Задача 1.23
Молекула нуклеиновой кислоты вируса табачной мозаики (ВТМ) складается из 6600 нуклеотидов. Одна из белковых молекул ВТМ состоит из
158 аминокислот. Определите, какова длина гена, несущий информацию
о структуре этой молекулы, если длина одного нуклеотида 0,34 нм.
Сколько (примерно) таких генов должно СТМ?
Задача 1.24
Одна белковая молекула вируса табачной мозаики насчитывает 158
аминокислот. Определите, что тяжелее – молекула белка или
соответствующий ген ВТМ, во сколько раз. Примите массу одной
аминокислоты за 100, а массу нуклеотида за 345 а.а.м.
Задача 1.25
Молекула нуклеиновой кислоты вируса табачной мозаики (ВТМ) складается из 6600 нуклеотидов. Предположим, что одна белковая молекула
СТМ склада-ется из 200 аминокислот. Определите, сколько белковых
молекул аналогичного состава может быть закодировано в геноме СТМ.
Задача 1.26
Сколько нуклеотидов содержит ген собаки, в котором
запрограммирован белок состоит из 150 аминокислот. Сколько границ
будет в и-РНК? Иакова дли-лість сбора данного полипептида на
рибосоме?
Задача 1.27
Какова молекулярная масса гена собаки, если он кодирует белок с
молекулярной массой 3000 а.а.м.? (Масса одной аминокислоты-100, а
масса одного нуклеотида 345 а.а.м.)
Задача 1.28
Фрагмент молекулы ДНК содержит 440 гуанілових нуклеотидов, что
составляет 22 % от общего их количества. Определите, какова длина
данного фрагмента ДНК, если длина одного нуклеотида 0,34 нм.
Задача 1.29
Фрагмент молекулы ДНК содержит 440 гуанілових нуклеотидов, что
составляет 22 % от общего их количества. Определите, какая масса
данного фрагмента ДНК, если масса одного нуклеотида 345 а.а.м.
Задача 1.30
Фрагмент молекулы ДНК содержит 440 гуанілових нуклеотидов, что
составляет 22 % от общего их количества. Определите, какая длина
информационной РНК, что есть транскрипційною копией данного
фрагмента.
Задача 1.31
Фрагмент молекулы ДНК содержит 440 гуанілових нуклеотидов, что
составляет 22 % от общего их количества. Определите, какая масса
информационной РНК, что есть транскрипційною копией данного
фрагмента.
Задача 1.32
В молекуле и-РНК человека в результате биохимических исследований
выявлено 440 гуанілових нуклеотидов, 325 адениловых, 128
цитидилових и 348 уридило-вых нуклеотидов. Сколько цитидилових
нуклеотидов содержится во фрагменте мо-лекулы ДНК,
транскрипційною копией которой является данная и-РНК?
Задача 1.33
В молекуле и-РНК человека в результате биохимических исследований
выявлено 440 гуанілових нуклеотидов, 325 адениловых, 128
цитидилових и 348 уридило-вых нуклеотидов. Сколько адениловых
нуклеотидов содержится во фрагменте моле-кулы ДНК,
транскрипційною копией которой является данная и-РНК?
Задача 1.34
Сколько нуклеотидов содержит ген (обе цепи ДНК), в котором закодована первичная структура белка, состоящего из 145 аминокислотных
остатков? Какова молекулярная масса и длина этого гена?
Задача 1.35
Какова молекулярная масса гена (обеих цепей ДНК), в одной из цепей
которого закодирована последовательность аминокислотных остатков
белка с молекулярной массой 600000 а.а.м.?
Задача 1.36
В молекуле и-РНК обнаружено 160 гуанілових нуклеотидов, 320
адениловых, 130 цитидилових и 300 уридилових нуклеотидов.
Определите: а) сколько нуклео-тидів (отдельно каждого вида)
содержится в участке молекулы ДНК, служащий матрицей для синтеза
данной и-РНК; б) какова длина данного участка молекулы ДНК.
Задача 1.37
Белковая молекула имеет 280 аминокислот. Определите длину и массу
гена, кодирующего эту белковую молекулу. Сколько времени продлится
синтез данного белка?
Задача 1.38
СПИД (синдром приобретенного иммунодефицита) – инфекционная
болезнь, заражение которым происходит преимущественно половым
путем. Возбудитель Спида (вирус иммуно-дефицита человека (ВИЧ) –
ретровирус, наследственный материал – РНК – содержащий 9213
нуклеотидов.
1. Сколько триплетов в РНК ВИЧ?
2. Определите суммарную молекулярную массу белковых молекул,
закодированных в гено-ми вируса, если на структурные гены
приходится 4000 нуклеотидов.
Задача 1.39
Оперон (совокупность структурных генов и гена-оператора) включает
10800 нуклеотидов. В нем закодированы три полипептидные цепи,
каждая из которых стекла-дается из 560 аминокислотных остатков.
Определите молекулярную массу гена-оператора.
Задача 1.40
Оперон (совокупность структурных генов и гена-оператора) включает
10800 нуклеотидов. В нем закодированы три полипептидные цепи,
каждая из которых стекла-дается из 560 аминокислотных остатков.
Определите длину гена-оператора.
1.2. Экзонинтронная организация генома
Решая задачи этого типа, следует помнить, что большинство
структурных генов эукариот (участка ДНК) внутренне
неоднородны.Они состоят из эк-зонных (информативных) и интронных
(бессодержательных) фрагментов.
Во время транскрипции в ядре сначала синтезируется о и-РНК
(незрелая), что включает в себя и экзоны, и интроны. Затем с помощью
комплекса ферментов бессмысленные участки вырезаются и
разрушаются, а содержательные сочетаются (сращиваются) в новый
полинуклеотидную цепь - зрелую и-РНК. Эта экзонных и-РНК поступает
в рибосом, где и происходит сбор полипептида (трансляция). Механизм
созревания и-РНК в ядре называется процессинг.
Алгоритм решения и оформления записи задач
Задача 1.41
Структурный ген (фрагмент молекулы ДНК) содержит 384 цитидилових
нук-леотиды, что составляет 20% от их общего количества. В экзонных
участках этого гена закодирован белок, состоящий из 120
аминокислотных остатков.
1. Определите нуклеотидный состав гена.
2. Чему равна молекулярная масса интронных участков гена?
3. Насколько зрелая и-РНК короче о и-РНК?
решение
1. Определим общее количество нуклеотидов во фрагменте ДНК.
Поскольку на цитидилови нуклеотиды приходится 20% от общего
количества, то общее количество нуклеотидов составляет 384 х 100%:
20% = 1920 (нуклеотидов).
Число гуаниловый нуклеотидов равно числу цитидилових, а
адениловых и тимидиловой содержится по (1920- 384 х 2): 2 = 576
(нуклеотидов).
2. Найдем количество нуклеотидов в экзонных участках гена: 120 х 3 х 2
= 720 (нуклеотидов).
Тогда в интронных участках гена будет 1920-720 = 1200 (нуклеотидов).
Их моле-кулярный масса составляет 345 х 1200 = 414000 (а.е.м.).
3. Длина молекулы про- и-РНК равна длине структурного гена:
0,34 х 960 = 326,4 (нанометра).
Зрелая и-РНК состоит только из информативной части, ее длина равна
0,34 х 360 = 122,4 (нанометра).
Разница по длине про- и-РНК и зрелой и-РНК составляет
326,4 - 122,4 = 204 (нанометра).
Задачи для самостоятельного решения
Задача 1.42
Структурный ген фермента РНК-полимеразы включает 9450 пар
нуклеотидов. Известно, что РНК-полимераза состоит из 329
аминокислотных остатков. Сколько кодирующих и некодуючих
нуклеотидных пар входят в состав гена РНК-полимеразы? Какова
молекулярная масса зрелой и-РНК?
Задача 1.43
Известно, что IX фактор свертываемости крови – антигемофильный
белок, склада-ется из 415 аминокислотных остатков. Локус гена,
кодирующего этот белок, нахо-дится в одной из аутосом.
1. Сколько нуклеотидов входит в состав экзонов гена данного белка?
2. Сколько нуклеотидов входит в состав интронов этого гена, если
общая масса гена равна 1431750?
3. Как называется болезнь, причиной которой является мутация данного
гена?
Задача 1.44
Гемоглобин взрослого человека Нb А – белок-тетрамер, состоящий из
двух А - и двух У-полипептидных цепей. А-цепь включает 141
аминокислотный остаток, В-цепь – 146. Сколько пар нуклеотидов
входит в состав экзонов генов А - и В-цепей гемоглобина А?
Задача 1.45
Установлено, что молекула про-и-РНК включает 900 нуклеотидов,
причем на інтронні участки приходится 300 нуклеотидов. Определите,
какое количество аміноки-слот содержит полипептид.
Задача 1.46
Установлено, что молекула про-и-РНК состоит из 1800 нуклеотидов,
причем на інтронні участки приходится 600 нуклеотидов. Определите,
какое количество аминокислот включает полипептид.
Задача 1.47
Установлено, что молекула про-и-РНК включает 900 нуклеотидов,
причем на інтронні участки приходится 300 нуклеотидов. Определите
длину и массу моле-кулы и-РНК, которая будет принимать участие в
трансляции.
Задача 1.48
Установлено, что в молекуле про-и-РНК на інтронні участки приходится
800 нуклеотидов. Определите полную массу и размер структурного гена,
если в нем закодированный полипептид с массой 20000 а.а.м.
Задача 1.49
Оперон (совокупность структурных генов и гена-оператора) включает
9300 нуклеотидов. В нем закодированы три полипептидные цепи,
каждая из которых стекла-дается из 250 аминокислотных остатков.
Інтронні фрагменты имеют такую же массу как екзони. Определите
линейные размеры гена-оператора.
Задача 1.50
Оперон (совокупность структурных генов и гена-оператора) включает
10800 нуклеотидов. В нем закодированы три полипептидные цепи,
каждая из которых стекла-дается из 360 аминокислотных остатков. На
інтронні участки структурных генов приходится 3600 нуклеотидов.
Определите молекулярную массу гена-оператора.
Задача 1.51
Оперон (совокупность структурных генов и гена-оператора) включает
10800 нуклеотидов. В нем закодированы три полипептидные цепи,
каждая из которых стекла-дается из 360 аминокислотных остатков. На
інтронні участки структурных генов приходится 3600 нуклеотидов.
Определите линейные размеры гена-оператора.
РАЗДЕЛ 2. КЛЕТОЧНЫЙ ЦИКЛ. МИТОЗ. МЕЙОЗ.
Информация – это сведения о тот или другой объект или совокупность
сигналов, способных изменить функционирование системы. Для живых
организмов материальными носителями информации могут быть
абиотические факторы внешней среды, вещества белковой природы,
гормоны, нуклеиновые кислоты. От поколения к поколению передается
генетическая информация о фенотипические признаки организмов,
инстинктивные поведенческие реакции.
Как известно, количество информации измеряют в битах, байтах,
килобайтах то-что. Объем генетической информации определяется
последовательностью нуклеотидов в молекулах ДНК или РНК.
Информационную ценность одного нуклеотида считают равной двум
битам. В молекулярной биологии генетическую информацию иногда
измери-ют в кілобазах (1 кілобаза – тысяча пар нуклеотидов в молекуле
ДНК). Коли-чество информации не всегда увеличивается с ростом массы
ДНК. Например, четыре идентичных молекулы ДНК имеют такой же
объем информации, как и одна молекула, хотя и весят в четыре раза
больше.
Одним из основных критериев, по которым можно отличить половой
процесс от бесполого размножения, является изменение генетической
информации. Во время полового процесса она закономерно изменяется,
а во время бесполого – нет. Информация может изменяться вследствие
однонаправленного переноса, обмена, объединения или
рекомбинируем. Поток информации в пределах одной клетки был
рассмотрен в предыдущем разделе. Митоз и мейоз обеспечивают
передачу генетической про-граммы как во время деления клеток, так и
во время размножения организмов.
Митоз – это такой способ клеточного деления, в результате которого из
одной вы-чения клетки образуются две дочерние, в каждой из которых
число хромосом и объем генетической информации остались
неизменными, а масса ДНК уменьшилось вдвое. Митоз происходит как
во время деления соматических клеток, так и во время образования
половых клеток (например, у растений, некоторых одноклеточных
животных).
Мейоз – это способ деления клеток, в результате которого из одной вычения клетки образуется четыре, каждая из которых содержит вдвое
меньшее количество хромосом, в четыре раза меньше по массе ДНК и
перекомбіновану генетическую информацию по сравнению с исходной
клеткой. Мейоз происходит в половых железах (зона созревания) у
животных, при образовании микроспор и макроспор у растений, при
чередовании поколений у некоторых одноклеточных.
То есть во время мейоза генетическая программа меняется, а во время
митоза – нет.
Для решения задач целесообразно использовать общепринятые
условные обозначения:
n - гаплоидный набор хромосом в ядре клетки;
c - масса ДНК содержится в галоїдному наборе однохроматидних
хромосом;
I - количество генетической информации, содержащейся в генах.
2.1. Закономерности изменения объема информации, числа хромосом и
количества ДНК в клетке
Задачи для самостоятельного решения
Задача 2.1
В ядре соматической клетки у мухи дрозофилы 4 пары хромосом.
Сколько хромосом будет в клетке на стадии анафазы митоза?
Задача 2.2
В ядре соматической клетки у самца мухи дрозофилы 4 пары хромосом.
Ски-лькы хромосом будет в клетке на стадии анафазы первого деления
мейоза? Какое число хроматид в каждой хромосоме?
Задача 2.3
В ядре соматической клетки у самки мухи дрозофилы 4 пары хромосом.
Ски-лькы хромосом будет в клетке на стадии анафазы второго деления
мейоза? Которое чи-сло хроматид в каждой хромосоме?
Задача 2.4
В ядре соматической клетки в личинки мухи дрозофилы 4 пары
хромосом. Сколько хромосом будет в клетке на стадии конца телофази
митоза? Изменится ли масса ДНК и объем генетической информации?
Задача 2.5
В ядре соматической клетки у самца мухи дрозофилы 8 хромосом.
Изучается процесс гаметогенеза. Какое количество и каких хромосом
будет в каждой клетке на стадии конца телофази первого деления
мейоза? Изменится ли генетическая инфор-мация в дочерних клетках?
Задача 2.6
В ядре соматической клетки морского ежа (тип Иглокожие) на стадии
профази митоза содержится 3,6 х 10-9 мг ДНК. Какая масса ДНК будет в
клетке на стадии профази первого деления мейоза? Или одинаковое
количество генетической инфо-рмації?
Задача 2.7
У быка в ядре соматической клетки на стадии профази митоза
содержится 13,68 х 10-9 мг ДНК. Какое количество ДНК будет в ядре
соматической клетки сразу после завершения митоза?
Задача 2.8
В мужской половой железе в зоне роста находится 10000 первичных
однополых клеток. Сколько из них образуется сперматозоидов?
2.2. Комбинации гомологичных хромосом во время митоза и мейоза
У диплоидных организмов гомологичные хромосомы парные, так как
один гаплоидный набор хромосом полученный от материнского
организма, другой – от отцовского. В каждом наборе содержится свой
объем генетической информации.
Механизм митоза обеспечивает равномерное распределение как
отцовских, так и материнских однохроматидних хромосом между
дочерними клетками. В результате новых комбинаций гомологичных
хромосом не образуется а генетическая информация остается
неизменной.
Принципиально новый, по сравнению с митозом, механизм мейоза
обеспечивает видоизменение генетической информации. Во время
первого мейотического (редукцонного) разделения двохроматидные
хромосомы разных гомологичных пар с одинаковой вероятностью
расходятся к полюсам клетки, которая делится. То есть из каждой пары
гомологичных хромосом в дочернюю клетку попадает только одна
хромосома (или отцовская или материнская).В результате клетки,
образовавшиеся после первого деления мейоза, уже отличаются
комбинациями отцовских и материнских хромосом, следовательно, и
генетически они разные. Например, соматические и первичны половые
клетки человека содержат по 46 хромосом. Из них 23 хромосомы
полученные от матери и 23 - от отца.
После редукционного деления (мейоз-1) во вторичные сперматоциты
или овоцити попадает по 23 двохроматидних негомологичных
хромосомы в различных комбинаци ях. После еквационного разделения
(мейоз-2) эти самые сообщения, но уже однохроматидных хромосом
попадают в гамету. Это приводит к тому, что в одном нетипичном типе
гамет могут оказаться 5 отцовских и 18 материнских хромосом, во
втором - 1 материнская и 22 отцовских, в третьем - 20 отцовских и 3
материнских и тому подобное. Наиболее редким сочетанием хромосом в
гаметах будет повторение тех же комбинаций хромосом, которые были в
яйцеклитках сперматозоидов (полученных по материнской и отцовской
линии).
Общее число возможных комбинаций хромосом в гаметах определяется
по формуле: N = 2n
где N - количество генетических типов гамет,
n - число пар гомологичных хромосом.
Если подсчитать все возможные типы сочетаний отцовских и материнс
ких хромосом во время гаметогенеза у человека, то мы получим:
N = 223 = 8388608
Генетические типы зигот по признаку комбинирования гомологичных
хромосом можно определять, используя формулу N = 22n
Таким образом, увеличение числа пар гомологичных хромосом в
кариотипе - один из основных источников комбинативной
изменчивости у организмов.
Задачи для самостоятельного решения
Задача 2.9
Есть гипотетическая животное, характеризуется набором хромосом 2n =
8, раздельнополое, размножается половым путем. Какое генетическое
разнообразие особей по признаку комбинирования гомологичных
хромосом ожидается в идеальной популяции этих животных?
Задача 2.10
У мушки дрозофилы 8 хромосом (2n). Половина из них получена от батькивской, половина от материнской особи. Плодовитость самки 320 яиц.
Сколько яйцеклеток будет приходиться на один генетический тип по
признаку комбинирование ба-тьківських и материнских хромосом?
Задача 2.11
У пчелы домашней 32 хромосомы (2n). Половина из них родительские,
по-ловина - материнские. Сколько генетических типов яйцеклеток по
признаку комби-ния отцовских и материнских хромосом образуется во
время відкладан-ния самкой яиц?
Задача 2.12
У пчелы домашней 32 хромосомы (2n). Половина из них родительские,
по-ловина - материнские. Сколько генетических типов трутней (самцов)
по признаку комбинирование гомологичных хромосом теоретически
возможны в пчелиной семье? Какая часть из них будет реализована,
если трутней вылупилось 600 штук?
РАЗДЕЛ 3. ЗАКОНЫ Г. МЕНДЕЛЯ
Генетические обозначения. транскрипційною
Р – родительское поколение.
Х – знак скрещивания.
F1 - гибриды первого поколения.
F2 - гибриды второго поколения.
Большая буква латинского или славянского алфавита - доминантный
аллель гена.
Соответствующая строчная буква латинского или славянского алфавита
– рецесив-ный аллель гена.
Две большие буквы АА - гомозигота доминантная.
Две малые буквы аа - гомозигота рецессивная.
Большая и малая буквы Аа - гетерозигота, первым обозначается
доминантный аллель.
1. Основные генетические понятия (табл. 1).
Таблица 1
Перечень наиболее употребительных генетических терминов
Срок Объяснение Пример
Ген, Основная единица наследственности для данного признака. Ген,
определяющий положение цветка, окрас семян, форма семян
Генотип
Имеющиеся у особи аллели в локусе, что определяет данный признак.
АА, Аа, аа
Фенотип
Физический или химический проявление ккакого нибудь признака,
определяется взаимодействием между генами и окружающей средой.
Пазушный цветок, открытый цветок, желтые и зеленые семена, гладкие
и морщинистые семена.
Доминантный признак
Аллель, определяющий фенотип и в гомози-готном, и в гетерозиготном
состоянии, доменирует в F1. А
Рецессивный признак, Аллель, определяющий фенотип только в гомозиготном состоянии, подавляется в F1. а
Аллели генов
Альтернативные формы одного и того самого гена, определяющие
альтернативные признаки. А или а
Гетерозигота
Диплоид, содержащий два различных аллеля данного гена. Аа
Гомозигота Диплоид, что содержит два идентичных аллеля данного
гена. АА или аа
3.1. Моногибридное и полигибридное скрещивания
Моногібридне скрещивания – это скрещивания, во время которого
родительские особи различаются по одной паре альтернативных
признаков (желтая и зеленая окраска семян, гладкая или морщинистая
форма семян).
Первый закон Менделя – закон единообразия гибридов первого
поколения: гибриды F1 имеют одинаковый фенотип (проявляется один
из альтернативных признаков), что объясняется явлением
доминирования.
Второй закон – закон расщепления (чистоты гамет): при дальнейшем
скрещивании между собой гибридов F1 в F2 происходит расщепление по
фенотипу 1 : 3, а по генотипу 1 : 2 : 1 (1 часть – доминантная гомозигота,
2 части – гетерозиготы, 1 часть – рецессивная гомозигота). Этот закон
объясняется ци тологично: гаметы несут только один аллель гена; в
результате случайного оплодотварения равновероятно образуются 4
генотипа.
Алгоритм решения задач на моногибридное скрещивание
1. Записать символы, используемые для обозначения каждого гена.
2. Установить генотипы родителей, определяя их по фенотипам и
потомков используя таблицу доминирования.
3. Записать все типы гамет (яйцеклеток и сперматозоидов), которые
образуются укаждого из родителей в результате мейоза.
4. Учитывая все возможные варианты случайного оплодотворения,
установить генотипи потомков.
5. Определить соотношение в потомстве разных генотипов и фенотипов.
Правильная запись задачи на моногибридное скрещивание
Родительское
поколения Р1 Растение с красным цветком Растение с белым цветком
RR х rr
Гаметы R R r r
Первое гибридное поколение
Rr красные цветки Rr красные цветки
Гаметы
RrRr
Второе гибридное поколение
RR Rr Rr rr
красные красные красные белые
В F1 все потомки однообразны по фенотипу (красные цветки) и по
генотипу (гетерозиготы). В F2 происходит расщепление по фенотипу 1 :
3, а по генотипу 1 : 2 : 1.
Задача 3.1
У ряда видов растений имеющийся рецессивный ген альбинизма:
гомозиготные по этому гену (белые) экземпляры неспособны
синтезировать хлорофилл. Если в растения табака, гетерозиготного по
признаку альбинизма, произошло самоопыление и 500 его семян
проросли, то каким будет: а) ожидаемое число потомков по генотипу
родительской формы; б) ожидаемое число белых экземпляров.
Решения:
Фенотипи Г
Генотипы Нормальную окраску х нормальную окраску
Аа Аа
Мейоз А а А а
Случайное оплодотворение, зиготы гибридов F1
АА Аа Аа аа
Фенотипа F1 норм. норм. норм. альбинизм
а) ½ х 500 = 250 б) ¼ х 500 = 125.
Ответ: а) по генотипу родительской формы ожидается 250 растений; б)
ожидаемое число потомков-альбиносов – 125 растений.
Задача 3.2
Гомозиготний томат с круглыми плодами скрестили с томатом, что
имеет грушевидную форму плодов. а) Каким будет по генотипу и
фенотипу F1? б) Каким будет потомство в F2 от скрещивания гибридов
первого поколения между собой?
Решения:
Фенотип родителей Г
Генотипы родителей Р грушевидные х округлые
аа АА
Мейоз и образование гамет а а А А
Случайное оплодотворение,
генотипы гибридов F1
Аа Аа
Ответ а): По генотипу все гибриды гетерозиготные, по фенотипу –
округлые плоды.
Фенотип F1
Генотип округлые х округлые
Аа Аа
Гаметы А а А а
Генотип F2
АА Аа Аа аа
Ответ б): По генотипу гибриды F2 такие: ¼ гомозиготные по
доминантным генам; ½ - гетерозиготные; ¼ - гомозиготные по
рецессивному гену. По фенотипу гибриды F2 такие: ¼ имеющие
грушевидные плоды; ¾ - округлые плоды.
Задача 3.3
В результате скрещивания с одним и тем же черным быком красная
корова Звезда родила черного теленка, черная корова Майка – черного
теленка, а черная корова Вишня – красног теленока. Что можно сказать
о генотипах этих животных?
Ответ: красная корова Звезда гомозиготна по рецессивному гену (аа);
чорная корова Майка – АА или Аа; черная корова Вишня – Аа или аа;
черный бык – гетерозиготный (Аа).
Задача 3.4
Голубоглазый мужчина, оба родителя которого имели карие глаза,
женился на кароокой женщине, у отца которой глаза карие, а у матери -
голубые. От этого брака родился один голубоглазый сын. Определите
генотипы каждого из упомянутых лиц.
Решения:
Фенотип родителей ♀ ♂
мужа карие карие Фенотипа родителей ♀ ♂
женщины голубые карие
Генотипы родителей ♀ ♂
мужчины Аа Аа Генотипы родителей ♀ ♂
женщины аа АА или Аа
Фенотип мужчины ♂ голубоглазый. Фенотип женщины ♀ кареглазая.
Генотип мужчины ♂ аа Генотип женщины ♀ Аа
Фенотип сына ♂ голубоглазый
Генотип сына ♂ аа
Задача 3.5
От скрещивания двух мышей – Снифле, что имели шерсть нормальной
окраски и альбиносы Эсмеральды – родилось шесть мышат с
нормальным окрасом шерсти. Потом Эсмеральду скрестили с
Висперсом, шерсть которого была такого же окраса, как у Сніфле. В этом
случае некоторые мышата в потомстве оказались белыми. а) Каковы
вероятные генотипы Сніфле, Вісперса, Есмеральди? б) Какое
соотношение фенотипов можно ожидать в потомстве от скрещивания
самца из первого помета и самки из второго помета? в) Каких ререзультатов следует ожидать от скрещивания самца из первого помета с
самкой альбиноса из второго приплода?
Ответ: а) Сніфле: гомозиготний с нормальным окрасом шерсти
(доминантный признак); Вісперс: гетерозиготный, потому что в его
потомстве были и альбиносы и особи с нормальной окраской;
Эсмеральда: гомозиготна по рецессивному гену альбинизма. б) 3/4 с
шерстью нормальной окраски и 1/4 альбиносы; в) 1/2 с шерстью
нормальной окраски и 1/2 альбиносы.
Дигибридное скрещивание - это скрещивание, при котором родители
отличаются по двум парам альтернативных признаков (окраска семян и
форма семян; высота растения и окраски венчика и т.д.).
III закон Менделя (закон независимого наследования неаллельных
генов): разщепление каждой пары признаков происходит независимо
от другой пары признаков (гены, контролирующие различные
неальтернативные признаки расположены в разных хромосомах).
В опытах Г. Менделя во время скрещивания двойных гомозигот, что отличаются по 2 парам альтернативных признаков (гладкое желтое семя
ссморщенное зеленое) все потомки F1 имели гладкие желтые семена.
При самоопылении F1 появилось две новых композиции признаков:
морщинистые желтые и гладкие зеленые семена. Причем расщепление
по фенотипу по каждой парой признаков (гладкое и морщинистое,
желтое и зеленое) составляло 3: 1.
Краткое изложение сути гипотез Менделя
В сформулированных ниже положениях используются термины,
принятые в современной генетике.
1. Каждый признак данного организма контролируется парой аллелей.
2. Если организм содержит два различных аллеля для данного признака,
то один из них (доминантный) может проявляться, полностью подавляя
проявление другого (рецесивного).
3. Во время мейоза каждая пара аллелей разделяется (расщепляется) и
каждая гамета получает по одному из каждой пары аллелей (принцип
расщепления).
4. Во время образования мужских и женских гамет в каждую из них
может попасть любой аллель из одной пары вместе с любым другим из
другой пары (принцип независимого распределения).
5. Каждый аллель передается из поколения в поколение как дискретная
неизменяющаяся единица.
6. Каждый организм наследует по одному аллеля (для каждого
признака) от каждой из родительских особей.
Описанный здесь механизм наследования во время дигибридного
скрещивания, приведены примеры и типичное соотношение 9 : 3 : 3 : 1
относятся лишь к тем признакам, которые контролируются генами,
которые лежат в разных хромосомах. Если же гены лежат в одной и той
же хромосоме, такое независимое распределение наблюдается не
всегда.
В настоящее время законы Г. Менделя получили цитологическое
подтверждение (табл. 2).
Таблица 2
Соответствие между событиями, что происходят во время мейоза и
оплодотворении, и гипотезами Г. Менделя
Мейоз и оплодотворение Гипотезы Г. Менделя
Диплоидные клетки содержат пары
гомологичных хромосом Признаки контролируются парами
факторов
Гомологичные хромосомы расходятся во время мейоза Парные факторы
разделяются при образовании гамет
В каждую гамету попадает одна из
гомологичных хромосом Каждая гамета получает один из пары
факторов
Только ядро мужской гаметы сливается с ядром яйцеклетки Факторы
передаются из поколения в поколение как дискретные единицы
Во время оплодотворения пары гомологичных хромосом
восстанавливаются; каждая гамета (мужская или женская) вносит одну
из гомологичных хромосом Каждый организм наследует по од-ному
фактору от каждой из родительских особей
Алгоритм решения задач на дигибридное скрещивание
1. Записать символы, которые используются для обозначения каждого
аллеля гена.
2. Выяснить генотипы родителей, определяя их по фенотипам и
потомкам используя таблицы доминирования.
3. Определить все типы гамет (яйцеклеток и сперматозоидов), которые
образуются у каждого из родителей.
4. Начертить решетку Пеннета, вписав слева все возможные типы
сперматозоидов, а сверху – все возможные типы яйцеклеток.
5. Заполнить ячейки решетки Пеннета, вписав в них генотипы
соответствующих потомков.
6. Определить соотношение в потомстве разных генотипов и фенотипов.
7. В дигибридном скрещивании при оплодотворении в результате
свободной комбинации 4 типов отцовских и 4 типов материнских гамет
образуется 16 типов зигот. Подытоживая в решетке Пеннета зиготы с
одинаковыми фенотипами, устанавливаем, что их будет 4 группы в
следующих отношениях: 9/16 АВ, 3/16 аВ, 3/16 Ав, 1/16 ав. Каждая
группа фенотипов обозначается двумя буквами относительно двух пар
альтернативных признаков.
Задача 3.6
У растений томата ген пурпурной окраски стеблей (А) доминирует над
геном зеленой окраски (а), а ген красной окраски плодов (R)
доминирует над геном желтой окраски (r). Если скрестить два растения
томата, гетерозготные по обоим этим признакам, то какой будет среди
потомков доля растений: а) с пурпурными стеблями и красными
плодами; б) с зелеными стеблями и красными плодами; в) с
пурпурными стеблями и желтыми плодами?
Решения:
А – ген пурпурной окраски стеблей;
а – ген зеленой окраски стеблей;
R – ген красной окраски плода;
r – ген желтой окраски плода.F1 АаRr
♀ АR Аr Аr аr
♂ АR ААRR
пурпурные стебли
красные плоды ААRr
пурпурные стебли
красные плоды АаRR
пурпурные стебли
красные плоды АаRr
пурпурные стебли
красные плоды
Аr ААRr
пурпурные стебли
красные плоды Ааrr
пурпурные стебли
желтые плоды АаRr
пурпурные стебли
красные плоды Ааrr
пурпурные стебли
желтые плоды
Аr АаRR
пурпурные стебли
красные плоды АаRr
пурпурные стебли
красные плоды ааRR
зеленые стебли
красные плоды ааRr
зеленые стебли
красные плоды
аr АаRr
пурпурные стебли
красные плоды Ааrr
пурпурные стебли
желтые плоды ааRr
зеленые стебли
красные плоды ааrr
зеленые стебли
желтые плоды
Итак, если суммировать все зиготы с одинаковыми фенотипами, то
окажется, что они будут 9/16 А-R-, 3/16 A-rr, 3/16 ааR-, 1/16 ааrr.
Ответ: а) 9 частей с пурпурными стеблями и красными плодами; б) 3
части с зелеными стеблями и красными плодами; в) 3 части с
пурпурными стеблями и желтыми плодами.
Задача 3.7
У кошек ген черного окраса шерсти (В) доминирует над геном рыжего
окраса (в), а ген короткой шерсти (S) доминирует над геном длинной
шерсти (s). Постройте решетку Пеннета для каждого из следующих
скрещиваний: a) ВвSs х Ввss; б) ВВSs х Ввss; в) ВвSs х ввss.
решение:
а) Р1 ♀ ВвSs х ♂ Ввss
♀ ВS ВS ВS ВS
♂ Вѕ
ВВЅѕ
черная короткая ВВѕѕ
черная длинная ВвЅѕ
черная короткая Ввѕѕ
черная длинная
вѕ ВвЅѕ
черная короткая Ввѕѕ
черная длинная ввЅѕ
рыжая короткая ввѕѕ
рыжая длинная
Ответ а): 3 черных с короткой шерстью; 3 черных с длинной шерстью; 1
рыжая с короткой шерстью; 1 рыжая с длинной шерстью.
б) Р1 ВВЅѕ х Ввѕѕ
Вѕ ВЅ Вѕ
ВВЅѕ
черная короткая шерсть ВВѕѕ
черная длинная шерсть
вѕ ВвЅѕ
черная короткая шерсть Ввѕѕ
черная длинная шерсть
Ответ б): все потомки будут черными, но среди них 50 % будут с
короткой шерстью, 50 % будут с длинной шерстью.
в) Р1 ВвЅѕ х ввѕѕ
ВЅ Вѕ вЅ вѕ
вѕ ВвЅѕ
черная короткая Ввѕѕ
черная длинная ввЅѕ
рыжая короткая ввѕѕ
рыжая длинная
Ответ в): 25 % черных с короткой шерстью; 25 % черных с длинной
шерстью; 25 % рыжих с короткой шерстью; 25 % рыжих с длинной
шерстью.
Задача 3.8
Сколько и каких (аллелей) гамет образуется у растения томата с
красными плодами гетерозиготной по этому признаку, которая имеет
карликовый стебель? Почему?
Решения:
1) Гены первой пары аллельных признаков (окраску плода) обозначить
символами А и а, гены второго аллеля (формы стебля) – символами В и
в.
2) Определить генотип томата. Растение гетерозиготное по первому
аллелями за-окраской плода, значит в каждой диплоидной клетке в
первой паре гомо-логичных хромосом одна несет доминантный ген А,
другая – рецессивный ген а; за вторым аллелью растение гомозиготна,
значит в каждой ее клетке вторая пара гомологичных хромосом несет
два одинаковых рецессивных гена вв. При наличии хотя бы одного
доминантного гена высокого стебля В это растение не может иметь
низкого – карликового стебля.
Генетическая формула растения
3) Определить гаметы, которые образуются у этого растения. На
основании гипотезы чистоты гамет у особи с генотипом Аавв созревает
два сорта гамет: Ав и ав. Цитологически это объясняется механизмом
мейоза: в диплоидной клетки с генотипом Аавв 50 % гамет Ав и 50 %
гамет ав.
Ответ: два сорта гамет Ав, ав. Причина – механизм мейоза.
Алгоритм решения и оформления записи задач
Задача 3.9
От скрещивания ранньостиглого ячменя с пізньостиглим получили ранньостиглі гибриды F1. Какие растения по генотипу и фенотипу будут в
поко-лении F2? Какие растения по генотипу и фенотипу ожидаются от
обратного скрещивания?
Решения.
1. Запишем условные обозначения генов:
А – ген ранней спелости ячменя;
а – поздней спелости ячменя.
2. Запишем схему скрещивания и проведем анализ потомства:
Р ♀АА х ♂аа
GAa
100% 100%
F1 Aa – генотип гетерозигота,
фенотип раннеспелые
P ♀Aa x ♂Аа
GAaAa
50 % 50 % 50 % 50 %
F2 AA Aa Aa aa
F2 Генотип Фенотип
АА - 1 ч. (25 %) Гомозигота по доминантным генами Раннеспелые
Аа - 2 ч. (50 %) Гетерозигота Раннеспелые
аа - 1 ч. (25 %) Гомозигота по рецессивным генами Позднеспелые
Следовательно, во втором поколении получили растения трех
неодинаковых генотипов в соотношении 1 : 2 : 1 и двух неодинаковых
фенотипов в соотношении 3 : 1.
Чтобы ответить на второй вопрос следует помнить, что обратным
скрещиванием называют скрещивание гибридов первого поколения с
родителями.
а) Р ♀Аа х ♂АА
GAаА
50 % 50 % 100 %
Fзв AA Aa –
50 % доминантная гомозигота 50 % гетерозигота
фенотип раннеспелые раннеспелые фенотип
В потомстве возвратного скрещивания, где родительская растение с
доминант-ными признаками, получили растения двух неодинаковых
генотипов в соотношении 1 : 1 и одного фенотипа.
б) P ♀Aa x ♂аа
GAaа
50 % 50 % 100 %
Fзв Aa aa
50 % гетерозигота 50 % рецессивная гомозигота
фенотип раннеспелые позднеспелые фенотип
В потомстве возвратного скрещивания, где родительская растение с
рецесив-ними признаками, получили растения двух неодинаковых
генотипов в соотношении 1 : 1 и двух неодинаковых фенотипов в
соотношении 1 : 1.
Задача 3.10
От скрещивания двух сортов пшеницы, у одного из которых растения
безостые червоноколосі, а у второго – остистые білоколосі, получили
гибриды F1 с безостим красным колосом. Каким будет потомство F2,
если признаки наследуются независимо?
Решения.
1. Запишем условные обозначения генов:
А – ген безостості колоса;
а – ген остистости колоса;
В – ген красной окраски колоса;
в – ген белой окраски колоса.
2. Запишем схему скрещивания и осуществим анализ потомства:
Р ♀ААВВ х ♂аавв
G 100 % АВ ав 100 %
F1 дигетерозигота АаВв, фенотип безостые червоноколосі.
Р ♀АаВв х ♂АаВв
Гаметы 25 % АВ АВ 25 %
25 % ав ав 25 %
25 % Ав Ав 25 %
25 % аВ аВ 25 %
После оплодотворения возникнут такие зиготы:
Гаметы ♀ Гаметы ♂
АВ ав Ав аВ
АВ ААВВ АаВв ААВв АаВВ
ав АаВв аавв Аавв ааВв
Ав ААВв Аавв ААвв АаВв
аВ АаВВ ааВв АаВв ааВВ
Выпишем все неодинаковые типы зигот, отметим генотип и фенотип
получе-маних растений пшеницы:
Типы зигот Ча-стот Генотип колоса растения Фенотип колоса
растения
ААВВ 1/16 Дигомозигота по доминантными генами Безостый, красный
АаВв 4/16 Дигетерозигота Безостый, красный
ААВв 2/16 Гомозигота по первой паре доминантных генов и
гетерозигота за второй парой генов Безостый, красный
АаВВ 2/16 Гетерозигота по первой парой генов и гомо-зигота за второй
парой доминантных генов Безостый, красный
ааввв 1/16 Дигомозигота по рецессивными генами Остистый, белый
Аавв 2/16 Гетерозигота по первой парой генов и гомо-зигота за второй
парой рецессивных генов Безостый, белый
ааВв 2/16 Гомозигота по первой парой рецессивных генов и
гетерозигота за второй парой генов Остистый, красный
ААвв 1/16 Дигомозигота за первой парой доминант-ных генов и за
второй парой рецессивных ге-нов Безостый, белый
ааВВ 1/16 Дигомозигота за первой парой рецессивных генов и за второй
парой доминантных генов Остистый, красный
Ответ: Потомство F2 состоит из растений, которые имеют 9
неодинаковых генотипов и 4 неодинаковых фенотипа, то есть в F2
наблюдается расщепление по генотипу в соотношении 1 : 4 : 2 : 2 : 1 : 2 :
2 : 1 : 1 и по фенотипу в соотношении 9 : 3 : 3 : 1.
Задача 3.11
У кукурузы наследуются независимо и являются доминантными
признаки: высокорослость, устойчивость к ржавчине и
восприимчивость к гельминтоспориозу. Рецессивные – карликовость,
восприимчивость к ржавчине и устойчивость к гельминтоспорозу. От
скрещивания растений, гетерозиготных по трем признакам, с
растением, которое имеет все признаки в рецессивном состоянии,
получили 832 растения.
1. Сколько и какие типы гамет образует гетерозиготное растение?
2. Сколько генотипов и какие могут иметь растения Fа?
3. Сколько фенотипов и которые могут иметь растения Fа?
4. Сколько растений Fа могут быть высокорослыми, устойчивыми к
ржавчине и гельмін-тоспорозу (с каким генотипом)?
5. Сколько растений могут быть гетерозиготными по трем признакам?
Укажите генотип.
Решения.
1. Запишем условные обозначения генов:
А – ген високорослості;
а – ген низкорослости;
В – ген устойчивости к ржавчине;
в – ген восприимчивости к ржавчине;
С – ген восприимчивости к гельминтоспороза;
с - ген устойчивости к гельминтоспороза.
2. Запишем схему скрещивания и осуществим анализ потомства:
Р ♀АаВвСс х ♂ааввсс
Гаметы АВС АВс авс 100 %
по 12,5 % АвС аВС
Авс аВс
авС авс
После оплодотворения возникнут такие зиготы:
Гаметы♂ Гаметы ♀
АВС АВс АвС аВС Авс аВс авС авс
авс АаВвСс АаВвсс АаввСс ааВвСс Ааввсс ааВвсс ааввСс ааввсс
Выпишем все типы зигот, отметим генотип и фенотип растений
кукурузы, полученных в результате аналізуючого скрещивания.Типы
зигот Время-тота Коли-чество
растений Генотип растений кукурузы Фенотип растений
кукурузы
АаВвСс 1/8 104 Тригетерозигота Высокорослые, устойчивые к
ржавчине, восприимчивы к гельминтоспорозу
АаВвсс 1/8 104 дигетерозиготы по первой и второй парой генов и
гомоз-гота по третьей парой рецессий-вних генов Высокорослые,
устойчивые к ржавчине и гельминтоспо-розу
АаввСс 1/8 104 дигетерозиготы по первой и третьей парой генов и
гомоз-гота за второй парой рецессий-вних генов Высокорослые,
восприятий-тливи к ржавчине и гель-минтоспорозу
ааВвСс 1/8 104 дигетерозиготы по второй и третьей парой генов и
гомоз-гота за первой парой рецессий-вних генов Карликовые,
устойчивые к ржавчине, восприимчивы к гельминтоспорозу
Ааввсс 1/8 104 Гетерозигота за первой парой генов и дигомозигота по
второй и третьей парой рецессивных генов Высокорослые, восприятийтливи ржавчине, устойчивы к гельминтоспорозу
ааВвсс 1/8 104 Дигомозигота по первой и третьей парой рецессивных
генов и гетерозигота по второй парой генов Карликовые, устойчивые к
ржавчине и гельминтоспо-розу
ааввСс 1/8 104 Дигомозигота по первой и второй парой рецессивных
генов и гетерозигота по третьей парой генов Карликовые, воспринятойные к ржавчине и Гельма-нтоспорозу
ааввсс 1/8 104 Тригетерозигота по рецессивов-ными признаками
Карликовые, воспринятой-ные к ржавчине, устойчивы к
гельминтоспорозу
ответ:
1. Восемь типов гамет: АВС, АВС, АВС, АВС, АВС, АВС, АВС, авс.
2. Восемь типов генотипов: три гетерозигота; дигетерозигота по первой
и второй парой генов и гомозигота по третьей парой рецессивных генов;
дигете-розигота по первой и третьей парой генов и гомозигота по
второй парой рецессивных генов; дигетерозигота по второй и третьей
парой генов и гомо-зигота за первой парой рецессивных генов;
гетерозигота по первой парой генов и дигомозигота по второй и
третьей парой рецессивных генов; дигомози-гота по первой и третьей
парой рецессивных генов и гетерозигота за второй парой генов;
дигомозигота по первой и второй парой рецессивных генов и е-
терозигота за третьей парой генов; тригетерозигота по рецессивным
признак-мы.
3. Восемь фенотипов: высокорослые, устойчивые к ржавчине,
восприимчивы к гельмінтоспо-розу; высокорослые, устойчивые к
ржавчине и гельминтоспороза; высокорослые, сприйня-тливі к
ржавчине и гельминтоспороза; карликовые, устойчивы к ржавчине,
восприимчивы к гельминтоспороза; высокорослые, восприимчивые к
ржавчине, устойчивы к гельмінтос-порозу; карликовые, устойчивые к
ржавчине и гельминтоспороза; карликовые, восприятие-ные к ржавчине
и гельминтоспороза; карликовые, восприимчивые к ржавчине,
устойчивы к гельминтоспороза.
4. 104 растения, АаВвсс.
5. 104 растения, АаВвСс.
3.2. Статистически-вероятностный характер реализации законов Г.
Менделя
Во время биологических исследований мы чаще всего сталкиваемся с
выявлением закономерностей на основе массовых наблюдений.
Изучение явлений и процессов, происходящих во время реализации
механизмов наследования, невозможно без ки-лькісних характеристик.
Определенные закономерности чаще всего проявляются в случае
большого количества опытов или особей, которые анализируются. В
этом случае про-является так называемый “закон больших чисел” – при
увеличении числа наблюдений жень влияние случайных причин на
проявление признака уменьшается. То есть вероятность совпадения
практически полученного результата с теоретически ожидаемым тем
выше, чем большее количество особей проанализирована. Законы
расщепления и независимого наследования имеют цитологическую
основу, но их проявление на практике имеет статис-тичесвероятностный характер.
Для того, чтобы в различных вариантах скрещивания в потомстве
проявления-лись все фенотипические классы в теоретически
ожидаемом соотношении, необходимо придерживаться определенных
условий:
- рівноймовірне образования мужских и женских гамет разных
генетических ты-пол;
- реализация всех возможных сочетаний этих гамет при образовании
зигот;
- одинаковая плодовитость и выживаемость организмов с разными
генотипами;
- достаточно большое количество особей, анализируемых в потомстве.
На практике эти условия соблюдаются не всегда. Известно, что у
человека и многих млекопитающих количество особей в потомстве
исчисляется единицами. Поэтому при решении многих задач мы,
основываясь на законах наследования, можем определить лишь
вероятность появления потомков определенного генотипа или фе
нотипу.
Во время вычислений необходимо применять некоторые положения
теории ймові-рности и следствия из них.
1. Вероятность наступления определенного явления измеряется в долях
единицы или в про-центах, максимальная вероятность равна единице.
Например, вероятность рождения ребенка в семье составляет 1, а то, что
ребенок будет девочкой, мо-жна считать равным 0,5 (учитывая
теоретически ожидаемое соотношение полов 1 : 1).
2. Вероятность наступления одного события может не зависеть от
наступления аналогичных событий. То есть, если в данной семье
родилась девочка, то у нее вероятность рождения сестренки как и ранее
- 0,5.
3. Общая вероятность наступления двух независимых событий будет
равна к прибыли вероятности этих событий. Например, вероятность
рождения в семье двух девочек равна: 0,5 х 0,5 = 0,25.
Из теории вероятностей следует также правило нахождения
вероятности появления зигот с определенным набором генов:
вероятность появления зиготы определенного генетического типа
равна произведению имо-вірностей мужских и женских гамет, которые
ее образуют:
V зиготы = V ♀ гаметы х V ♂ гаметы.
Это правило можно использовать при решении задач различного типа:
моно - и полігібридне скрещивание, кроссинговер, генетика популяций.
4. Для нахождения общей вероятности наступления в разное время двух
или некоторых независимых событий нужно их отдельные вероятности
суммировать.
Например, вероятность иметь в семье девочку и мальчика (двоих детей
разного пола, безразлично, в какой последовательности) будет равна:
(0,5 х 0,5) + (0,5 х 0,5) = 0,5
Задачи для самостоятельного решения
Задача 3.12
У человека карие глаза (В) доминирует над голубыми (b). Гетерозиготна кареглазая женщина вышла замуж за гетерозиготного
кареглазого мужчину. Определите вероятность рождения
голубоглазого ребенка.
Задача 3.13
Миоплегия (периодические параличи) наследуется как доминантный
признак. Определите вероятность рождения детей с аномалиями в
семье, если отец гетерозиготний, а мать не страдает миоплегей.
Задача 3.14
Одна из форм гемералопии (неспособность видеть при сумеречном и
ночном освещении) наследуется как доминантный аутосомный признак.
Какова вероятность рождения детей, страдающих гемералопией, от
гетерозиготных больных родителей?
Задача 3.15
У человека ген, вызывающий одну из форм наследственной
глухонемоты, рецесивный по отношению к гену нормального слуха.
Какова вероятность рождения больных детей от брака гетерозиготных
родителей?
Задача 3.16
Альбинизм – наследственная аутосомно-рецессивная патология.
Женщина-альбинос вы-шла замуж за здорового мужчину и родила
альбиноса. Какова вероятность (в %), что второй ребенок тоже окажется
альбиносом?
Задача 3.17
Аутосомний доминантный ген, вызывающий в гомозиготном состоянии
резкую дефо-рмацію конечностей, но у гетерозигот обуславливает
только укорачивание пальцев (бра-хідактилію). Укажите вероятность (в
%) наличия брахідактилії у детей, если ее имеют оба родителя.
Задача 3.18
У человека ген полидактилии (шестипалость) доминирует над геном,
определяющим нормальное строение кисти. В семье, где мать
шестипала, а отец пятипалый, родился ребенок с нормальным
строением кисти. Какова вероятность рождения следующего ребенка
тоже без аномалий?
Задача 3.19
Подагра наследуется как доминантный признак, причем гетерозиготы
мужского пола могут заболеть с вероятностью 50 %, а женского – 20 %.
Определите вероятность заболевания детей от брака двух
гетерозиготных родителей.
Задача 3.20
При заболевании подагра (кодируется доминантными аллелями)
вероятность ее проявления у гетерозигот мужского пола составляет 50
%, женского – 20 %. Определите вероятность появления здорового
ребенка у гетерозиготных родителей.
Задача 3.21
Гепатоцеребральна дистрофия (нарушение обмена меди) наследуется
по аутосомно-рецессивным вариантом. Какова вероятность рождения
больных детей в семье, если один из родителей страдает этим
заболеванием, а другой здоров и имеет гомозиготных здоровых
родителей?
Задача 3.22
У человека бывает два вида слепоты и каждая определяется
собственным рецесив-им аутосомных геном. Гены обоих признаков
находятся в разных парах хромосом. Какова вероятность рождения
ребенка слепым, если отец и мать страдают разными видами
наследственной слепоты, но за обеими парами генов они гомозиготные?
Задача 3.23
У человека бывает два вида слепоты и каждая определяется
собственным рецессивным аутосомных геном. Гены обоих признаков
находятся в разных парах хромосом. Определите вероятность рождения
ребенка слепым, если родители его зрячие, а обе бабушки страдают
одинаковый вид наследственной слепоты, а по второй парой генов,
анализируются, они нормальные и гомозиготные; в родословной со
стороны дедушек наследственной слепоты не отмечено.
Задача 3.24
Глаукома взрослых наследуется несколькими путями. Одна форма выется доминантным аутосомных геном, другая – рецессивным, также
аутосо-мним, не сцепленным с предыдущим геном. Какова вероятность
рождения ребенка с аномалией, если оба родителя гетерозиготные по
обеим парам патологических ге-нов?
3.3. Неполное доминирование
В F1 поколении потомки имеют фенотип доминантной родительской
особи лишь в случае полного доминирования. У некоторых организмов
потомки F1 прояв-ляют промежуточную признак. Случаи, когда
гетерозигота отличается по фенотипу от доминантной гомозиготы,
получили название неполного доминирования (табл. 3).
Таблица 3
Неполное доминирование
Признаки гомозиготных особей Признаки гетерозиготных особей
доминантные рецессивные промежуточные
Земляника
Красный плод Белый плод Розовый плод
Нормальная чашечка Листовидная чашечка Промежуточная чашечка
Душистый горошек
Красный цветок Белый цветок Розовый цветок
Львиный зев
Красный цветок Белый цветок Розовый цветок
Широкий Узкий листок листок Листок средней ширины
Ночная красавица (мирабилис)
Красный цветок Белый цветок Розовый цветок
Куры андалузькі
Черное оперение Белое оперение Голубое оперение
Кудрявое оперение Гладкое оперение оперение Слабокучеряве
Норка
Темный мех Белый мех Кохінурове мех (светлое
окраска с черным крестом)
Морская свинка
Темный мех (шиншилла) Белый мех Полутемное мех
Крупный рогатый скот шортгорнська
Красная шерсть Белая шерсть Чалая шерсть
Черная шерсть Белая шерсть Серо-голубая шерсть
Человек
Нормальный
гемоглобин Серпоподібдно-клеточная анемия Часть эритроцитов –
серпопо-дібні
Вьющиеся волосы Прямые (гладкие) волосы Волнистые волосы
Схема неполного доминирования генов красного и белого окраса
цветков у львиного зева: R –
– белые цветки
Г Растение с красными цветками Растение с белыми цветками
F1 (розовые цветки)
Гаметы F1
1 с 2 красными с розовыми цветками 1 с белыми
цветками цветками
Задача 3.25
Какое потомство будет в F1 и F2 по фенотипу и генотипу при
скрещивании красноплодной земляники с білоплідною? (явление
кодоминированием).
Решения:
а) Пусть И – красную окраску плодов; ТВ - белую окраску плодов.
Фенотип
Генотип красноплодная х білоплідна
ТАТА х ТВТВ
Мейоз, гаметы И ТВ ТВ
Случайное оплодотворение, зиготы гибридов F1
ТАТВ ТАТВ
Фенотипы F1 все рожевоплідні
б) Фенотип F1
Генотип ♀ рожевоплідна х ♂ рожевоплідна
ТАТВ х ТАТВ
Гаметы И ТВ И ТВ
Зиготы
ПАПЫ ТАТВ ТАТВ ТВТВ
Фенотип 25 % белоплодные 50 % рожевоплідні 25 % червоноплідні
Ответ: а) в F1 все гетерозиготы, все рожевоплідні; б) в F2 – 50 % гетерозиготні рожевоплідні, 25 % гомозиготные белоплодные, 25 %
гомозиготные червоноп-лідні.
Задача 3.26
У коров гены красной окраски шерсти (RR) и белой окраски шерсти
фермера бу-ло три стада коров: белые паслись на конюшиновому поле;
красные – на люцер-новому; чали - на кукурузном. Был у фермера чалый
бык Фердинанд, который обслуживал всех коров. а) окраски шерсти
следует ожидать на каждом поле? б) От укуса пчелы Фердинанд погиб, в
память о нем вы фермер-решил продать всех красных и белых коров,
всех красных и белых телят, которые на-родятся в дальнейшем. Какой
масти быка ему нужно купить вместо Фердинанда, чтобы можно было
продать больше телят?
Решения:
а) 1. На конюшиновому поле
Фенотип
Генотип ♀ белые ♂ чалый
Зиготы
Фенотип F1 50 % белых телят, 50 % чалых телят
2. На люцерновому поле
Фенотип
Генотип ♀ красные ♂ чалый
Зиготы
Фенотип F1 50 % красных телят, 50 % чалых телят
3. На кукурузном поле
Фенотип
Генотип ♀ чали ♂ чалый
Зиготы
RR
Фенотип F1 25 % красных телят, 25 % белых телят, 50 % чалых телят
Ответ: а) На конюшиновому поле 50 % чалых, 50 % белых телят; на люцерновому – 50 % чалых и 50 % красных; на кукурузном поле - 25 %
белых, 25 % красных, 50 % чалых телят.
б) Для фермера (вытекает из первой части задачи) не имеет никакого
значения масть быка, потому что в любом случае он получает по 50 %
телят чалого окраса.
Задачи для самостоятельного решения
Задача 3.Двадцать семь
Фермер решил иметь в своем хозяйстве только голубых кур. а) Каких
кур ему нужно скрещивать? б) Какое будет потомство по окраске
оперения, если голубых кур скрестить с белыми петухами? в) А если блакитних – с черными?
Задача 3.28
Какое потомство в F1 и F2 по фенотипу и генотипу получится, если
скрестить: а) кучерявых кур с петухами, имеющими гладкое оперение?
б) длинноухих овец с безвухими? в) коротковухих овец с
коротковухими?
Задача 3.29
Владелец нескольких тигров, имевших шерсть нормальной окраски - с
по-перечними полосами – приобрел тигра с продольными полосами.
Скрестив это животное с одним из своих тигров, он получил потомство
"в клеточку". При схре-щивание этих "клетчатых тигров между собой в
потомстве преобладали "клетчатые" животные, но были несколько
особей с продольными и поперечными полосами. Составьте схемы
проведенных скрещиваний, укажите генотипы всех указанных особей.
3.4. Анализирующее скрещивание
Скрещивание организма доминантного фенотипа с неопределенным
генотипом с рецессивной гомозиготою называют аналізуючим. С
помощью него можно определить этот генотип путем одного
скрещивания.
Алгоритм решения задач на анализирующее скрещивание
1. При аналізуючому скрещивании организм с доминантным фенотипом,
но не-известным генотипом скрещивают с рецессивной гомозиготою.
2. Записать фенотипа потомков.
3. Установить генотипы потомков, особенно, если среди них есть с
рецессивными признаками.
4. Определить генотипы зигот, из которых развились потомки.
5. На основании генотипов зигот установить гаметы, которые
образуются у родителей путем мейоза.
6. На основании гамет определить генотипы родителей.
Задача 3.30
Каковы генотипы родителей, если от скрещивания томата с
шаровидными желтыми плодами с томатом, дающим грушевидные
красные плоды, получено 25 % особей с шаровидными красными
плодами, 25 % - с шаровидными желтыми плодами, 25 % - с
грушевидными желтыми плодами и 25 % - с грушевидными красными
пло-дамы?
Решения:
Обозначим: А – шаровидные, а – грушевидные;
В – красные, в - желтые.
Фенотипи Р1
Генотипы Р1 шаровидный желтый х грушевидный красный
Аавв ааВв
Гаметы Ав ав аВ ав
Генотипы F1
АаВв Аавв ааВв аавв
Фенотипа F1: 25 % шаровидные красные, 25 % шаровидные желтые,
25 % грушевидные желтые, 25 % грушевидные красные.
Ответ: генотип родителей Аавв и ааВв
Задача 3.31
В семье родилась голубоглазая темноволосая ребенок (сын), похожа на
ба-тька. Мать у ребенка кареглазая темноволосая, бабушка по
материнской линии го-ноока темноволосая, дедушка – кареглазый
светловолосый, а бабушка и дедушка по отцов-ской линии - кареглазые
темноволосые. Составьте схему родословной этого рода и вы-значте:
а) каковы генотипы всех упомянутых лиц;
б) какова вероятность рождения голубоглазой светловолосой ребенка.
Решения:
Составляем родословную (квадрат – мужчина, круг – женщина).
Материнская линия Отцовская линия
голубоглазая кареглазый кареглазый кареглазая
темновол. світловол. темновол. темновол.
кареглазая голубоглазый
темновол. темновол.
голубоглазый
темновол.
Обозначим: ген голубоглазости – а, кареглазости А;
темных волос – В, светлых волос – в.
Генотип: сына ааВв, ааВв;
отца ааВв, ааВВ;
матери АаВв;
дедушку по материнской линии – Аавb;
бабушки по материнской линии - аавb;
дедушку по отцовской линии – Аавb;
бабушки по отцовской линии – АаВВ.
б) Вероятность рождения голубоглазой светловолосой ребенка равна
нулю, если бабушка и дедушка отца гомозиготные по второму признаку
и 1/16, если бабушка и дедушка отца гетерозиготные по второму
признаку.
Р ♂ голубоглазый темноволосый ♀ кареглазая темноволосая
ааВВ х АаВв
аВ аВ АВ Ав аВ ав
♀ АВ Ав аВ ав
♂ аВ АаВВ
кароок. темновол. АаВв
кароок. темновол. ааВВ
блакитноок.
темновол. ааВв
блакитноок.
темновол.
Р ♂ голубоглазый темноволосый ♀ кареглазая темноволосая
ааВв х АаВв
аВ ав АВ Ав аВ ав
♀ АВ Ав аВ ав
♂ аВ АаВВ
кароок. темновол. АаВв
кароок. темновол. ааВВ
блакитноок.
темновол. ааВв
блакитноок.
темновол.
ав АаВв
кароок. темновол. Аавв
кароокл. светло-вол. ввВв
блакитноок.
темновол. аавв
блакитноок.
світловол
Задачи для самостоятельного решения
Задача 3.32
Которые фенотипа и генотипы родительской пары морских свинок, если
в их-м потомстве было: а) 25 % гладких и 75 % мохнатых свинок; б) 50 %
гладких и 50 % мохнатых.
Задача 3.33
Женщина с не рыжими волосами, мать и отец которой имеют не рыжие,
а брат – рыжие волосы, вступила в брак с рыжеволосым мужчиной, мать
которого имеет рыжие волосы-ся. От этого брака родился мальчик с
рыжим и девочка с рыжими волос-сям. Определите генотипы всех
упомянутых лиц и составьте схему родословной этой роди-ны.
Задача 3.34
В семье, где один из родителей имеет нормальное строение кисти, а
другой - шести-палий, родился ребенок с нормальным строением кисти.
Какова вероятность наро-ния следующего ребенка тоже без аномалий?
Задача 3.35
У человека ген, вызывающий одну из форм наследственной
глухонемоты, реце-сивний относительно нормального слуха. а) Какое
потомство следует ожидать от брака гетерозиготных родителей? б) От
брака глухонемой женщины с нормальным чо-мужем родилась
глухонемая ребенок. Определите генотипы родителей.
Задача 3.36
Отсутствие малых коренных зубов наследуется как доминантный
аутосомный признак. Какова вероятность рождения детей в семье по
этому признаку, где оба ба-тьків гетерозиготные по этому признаку?
Задача 3.37
Слияние нижних молочных резцов наследуется как аутосомный
доминантный признак. В одной семье у первого ребенка обнаружили,
что нижние резцы срослись. Ба-тьки не помнят, была ли у них эта
аномалия. Определите: а) возможные генотипы родителей и для
каждого варианта; б) вероятность рождения следующего ребенка без
аномалий.
Задача 3.38
Альбинизм (отсутствие пигмента) наследуется человеком как
аутосомный рецессивный признак. В семье, где один из супругов
альбинос, а другой нормальный родились двуяйцовые близнецы, один
из которых альбинос, второй – нормальный. Какова вероятность
рождения альбиноса после близнецов?
Задача 3.39
Синдактилія (сросшиеся пальцы) наследуется как доминантный
аутосомный знаку-ка. Какова вероятность рождения детей со
сросшимися пальцами в семье, где один из родителей гетерозиготный
по аналізуючою признаку, а другой имеет нормальную бу-дов пальцев?
3.5. Взаимодействие аллельных генов
Много генов, в отличие от рассмотренных ранее, имеют несколько
аллелей (множественный алелизм), хотя каждый конкретный
диплоидный организм может быть носителем не более двух аллелей. В
настоящее время изучены серии аллелей генов забарв-ления шерсти у
кролика, окраска глаз у дрозофилы, формы цветка львиного зева садовых, остистости колоса у пшеницы.
Существование множественных аллелей указывает на относительный
характер доминирования, на то, что оно проявляется только в
конкретных условиях генотипического среды.
Другим примером множественного алелізму служит система групп
крови лю-дины – кодоминированием. Кодоминированием – это такие
варианты аллельных отношений, когда признаки обоих аллелей
проявляются фенотипово в гетерозиготі.
Группа крови зависит от действия 3 аллелей гена, обозначаемые
символами А, В, А. Они, комбінуючись в диплоидных клетках по два,
могут образовывать 3 аллелей и 6 генотипов.
II гр. IV гр. III гр.
А+АВ+В
II гр. АО ВО III гр.
О+О
I гр.
Возможные генотипы людей и соответствующие им группы крови
приведены в табл. 4.
Таблица 4
Генотипы людей и соответствующие им группы крови
Генотип ОО АО АА ВВ ВО АВ
Группа крови (фенотип) I или II или III или В IV или АВ
Задача 3.40
Какие группы крови возможны у детей, если у их матери II группа, а у
отца - IV группа крови? Почему?
Решения:
1) Пользуясь табл. 4, определить генотип матери (АА или АО) и гаметы,
которые образуются у него в результате мейоза (А или А и В). 2) В такой
же способ вы-значить генотип отца (АВ) и гаметы, которые образуются
у него (А и В). 3) Постро-дувати решетку Пеннета и определить
возможные зиготы (генотипы детей), которые об-ряться при случайной
встрече и слиянии этих гамет.
Схематически записать в генном выражении:
Группа крови Г
Генотипы Р II
♀ АА
IV
х ♂ АВ или
II
♀АО х
IV
♂АВ
Гаметы
А
В
ОА
АВ
Типы зигот
Группа крови у детей
А АА
II гр. АВ
IV гр.
А
В
АА
II гр.
АО
II гр. АВ
IV гр.
ВО
III гр.
(фенотипа)
Ответ: Дети могут иметь любую группу крови (II, IV, III), кроме I. Это
объясняется гипотезой чистоты гамет и закона Менделя расщепление
потомс-тва в результате случайной комбинации трех аллельных генов
А, В, О по два.
Задача 3.41
Отец ребенка – гомозиготний резус-положительный (Г+), мать – резусотрицательная (Г-). Определите и объясните: а) какой генотип и
фенотип ребенка; б) ви-дбудеться в организме матери, если кровь
зародыша, развивающегося в матке, пот-рапить через плаценту в кровь
матери, а кровь матери-в кровь зародыша; в) почему дру-га ребенок от
этих родителей может родиться мертвым?
Примечание. 1) У резус-положительного человека (фенотип Р+) в
эритроцитах крови содержится особый резусний белок, который
синтезируется под контролем ответст-го доминантного гена (резусфактора). У резус-отрицательного человека (фенотип Г) в эритроцитах
резусного белка нет (она гомозиготна по рецессивным геном отсутствия
резусного белка). Людей с Г - кровью примерно 15 %, а с Г+ кровью – 85
%. 2) Резусний белок (РБ) на Р - человека действует как яд (как
чужеродный белок). 3) В Р - людей врожденного иммунитета против СБ
нет. 4) В Г - человека, если в ее кровь попадает Г+ кровь, образуется
приобретенный естественный иммунитет (в крови вы-производится
защитное вещество – протирезусне антитело (АНТ). 5) В этом слу-гку
молекулы АНТ активно борются с молекулами РБ, под действием АНТ з-
ется разрушение Р+-них эритроцитов, в результате чего возникает
опасная болезнь – гемолитическая желтуха (гепатит).
Решения:
Фенотипи Г
Генотипы Р--на мать Г+-ный отец
аа х АА
Гаметы а А
Зиготы (генотип ребенка Аа
Фенотип ребенка резус-положительный (Г+)
Ответ: а) Генотип ребенка – Аа, по фенотипу она Р+–на. б) Между Р+-ною
кровью зародыша и Г--ной кровью матери проявится тканевая
несовместимость, поэтому в крови матери образуется антирезусне
антитело (АНТ), которое нейтрализует резусний белок (РБ)
эритроцитов ребенка, проникших в кровь Г--ной матери. Часть молекул
АНТ матери проникает через плаценту в кровь Г+-ного зародыша и
разрушает в нем эритроциты; ребенок заболевает гемолитическим
гепатитом. в) Во время второй беременности повторяется то же, что и во
время первой, но результат еще хуже: молекулы АНТ, накопившиеся в
крови Г--ной матери, проникают в кровь Г+-ного зародыша (генотип
Аа), усиленно разрушают его эритроциты, что часто приводит к гибели
зародыша.
Г+ зародыш Г - мать
эритроциты РБ -------
------
--------АНТ
--------------------------- АНТ
Задачи для самостоятельного решения
Задача 3.42
В родильном доме перепутали двух мальчиков (назовем их условно
Роберт, Рома). Родители одного из них имеют I и IV группы, родители
второго-I и III группы крови. Лабораторный анализ показал, что у Ромы
– I группа, а у Роберта – II группа крови. Определите, кто чей сын.
Задача 3.43
Объясните: а) какие группы крови возможны у детей, если у матери III
группа, а у отца IV группа крови; б) возможно путем исследования
группы крови точ-но определить, кто чей сын, если родители одного из
мальчиков имеют II и III группы, а родители второго - I и II группы
крови.
Задача 3.44
Определите и объясните, какие группы крови возможны у детей, если у
обоих родителей: а) I группа крови; б) II группа крови; в) III группа
крови; г) IV группа крови.
Задача 3.45
Определите и объясните, какие группы крови возможны у детей: а) если
в их ма-тери I группа, а у отца – II группа крови; б) если у матери I
группа, а у отца IV группа крови; в) если у матери I группа, а у отца III
группа крови.
Задача 3.46
Которые будут генотипа и фенотипа детей и состояние их здоровья по
резус-фактору, если: а) мать и отец гомозиготные Г+-нет; б) мать
гомозиготна Р+-на, отец - Г--ный; в) мать гомозиготна Р+-на, отец гетерозиготный Г+-ный; г) мать гетерозиготная Р+-на, отец –
гомозиготний Г+-ный; д) оба родителя гетеро-зиготні Г+-нет; е) мать
гетерозиготная Р+-на, отец - Г--ний; ж) иметь Г-на, отец гетерозиготный
Г+-ный; с) оба родителя Г--нет.
Задача 3.47
Объясните: а) у какой женщины по резус-фактору (Р+ или Р-) исключена
імовір-ность заболевания ребенка гемолитическим гепатитом; почему;
б) можно ли ребенку (реципиенту), в которой кровь I группы и резусположительная, перелить донорскую ре-ус-положительную кровь I
группы; в) перелить резус-отрицательную кровь i группы.
3.6. Взаимодействие неаллельных генов
Рассмотренные ранее взаимодействия (кодоминированием,
доминирование) - это взаимодействия аллельных генов. Однако
взаимодействовать могут и неалельні гены, то есть расположены в
разных хромосомах.
Среди типов взаимодействия неаллельных генов различают
комплементарность, эпистаз, полимерию, действие геновмодификаторов.
Комплементарность – признак возникает только при наличии двух
доминант-ных неаллельных генов, каждый из которых не имеет
самостоятельного проявления. Проявляется во время скрещивания двух
белых форм животных (куры) или растений (белая конюши-на,
душистый горошек). Потомки F1 имеют окраску, а в F2 наблюдается
отклонение от менделівского расщепление в соотношении 9/16 : 7/16.
Эпистаз – подавление действия одного гена другим, неалельним геном.
Ген–подавитель (супрессор) влияет на пригнічуваний (гіпостатичний)
ген за действием близкой к доминантности–рецесивності. При
доминантному епістазі в F2 от-ходит расщепление по фенотипу в
соотношении 13 : 3. При рецессивном епістазі – расщепление в F2 9 : 7.
Полімерія – признак формируется под влиянием нескольких
эквивалентных генов. Полимерно наследуются количественные
признаки. Степень проявления признака зависит от количества
доминантных полимерных генов. В F2 происходит расщепление в
соотношении 15 : 1.
Криптомерия – рецессивный ген подавляет действие доминантного
неаллельного гена. Этот тип наследования исследовано в случаях
рецессивных аллелей альбине-омп. В F2 происходит расщепление в
соотношении 9 : 3 : 4.
Летальные гены – один и тот же ген влияет на несколько признаков, в
том числе и на жизнеспособность.
Задача 3.48
При скрещивании петуха с трояндоподібним гребнем с курицей, имеет
го-рохоподібний гребень, все F1 имели горіхоподібні гребни. Какое
расщепление по фенотипу следует ожидать в F2?
Решения:
Форма гребня кур определяется взаимодействием двух пар
неаллельных генов
Фенотипи Г
Генотипы Р розовидный гребень х горохоподібний гребень
RRрр ггРР
Гаметы Rр Rр гР гР
F1 RrРр горіхоподібні
♀ RР Rр гР гр
♂ RР RRРР
горіхоподібний RRРр
горіхоподібний RrРР
горіхоподібний RrРр
горіхоподібний
Rр RRРр
горіхоподібний RRрр
розовидный RrРр
горіхоподібний Rrрр
розовидный
гР RrРР
горіхоподібний RrРр
горіхоподібний ггРР
горохоподібний ггРр
горохоподібний
гр RrРр
горіхоподібний Rrрр
розовидный ггРр
горохоподібний ггрр
простой
Ответ: расщепление по фенотипу: 9/16 горіхоподібний гребень; 3/16 –
розовидный; 3/16 – горохоподібний, 1/16 - простой.
Задача 3.49
Серое каракулевых мех (ширази) красивее и ценится дороже, чем
черный каракуль. Каких овец по окраске меха экономически выгодно
отбирать для скрещивания, чтобы получить как можно больше серых,
черных и каракулевых ягнят, если гомозиготные серые особи
летальные?
Решения:
Г – ген серого окраса Гг – серую окраску ГГ – летальные особи
г – ген черного окраса гг – черное
Фенотип Г
Генотип Р ♀ серая х ♂ черный
Гг гг
Гаметы Г г г г
Зиготы
Гг Гг гг гг
Ответ: нужно скрещивать гетерозиготных серых овец с черными.
Задача 3.50
В інкубаторному хозяйстве, где разводят коротконогих кур, получено
3000 цыплят. Сколько среди них коротконогих?
Решения:
Г – коротконогие Гг коротконогие
г – длинноногие гг – длинноногие ГГ – летальные, потому что это
доминирующий признак в гомозиготном состоянии летальна, кроме
того такие цыплята имеют короткий клюв и не могут пробить скорлупу
и выбраться. А потому при скрещивании ко-ротконогих особей (а они
гетерозиготные): 1/4 часть летальные (РР); 1/4 гомози-готні за геном
гг, то есть длинноногие; 1/2 часть гетерозиготные сверстницы.
Ответ: с 3000 цыплят – 750 летальные, 1500 коротконогие (Рр); 750
долго-ноги.
Алгоритм решения и оформления записи задач
Задача 3.51
У люцерны окраска цветков обусловливается комплементарным
взаимо-действием двух генов А и В. При скрещивании гомозиготных
растений с пурпурными и желтыми цветками в F1 получили 120
растений с зелеными цветками, в F2 – 192 растения, из них 12 с белыми
цветками.
1. Сколько фенотипов и которые могут иметь растения F2? Сколько и
какие типы гамет образует гетерозиготная растение?
2. Сколько генотипов и какие могут иметь растения F2?
3. Сколько растений с зелеными цветками могут быть доминантными
гомозиго-тами?
4. Сколько растений в F2 с желтыми цветками могут быть
гомозиготными? Ука-скажите генотип.
5. Сколько растений в F2 с пурпурными цветками могут быть
гомозиготными по одним геном? Укажите генотип этих растений.
Решения
1. Запишем условные обозначения генов:
А – ген, обусловливающий пурпурную окраску цветка;
В – ген, обусловливающий желтую окраску цветка;
а, в – гены, не влияют на образование пигмента (окраски цветков белая);
А + В – при взаимодействии в одном генотипе обусловливают зеленую
окраску апр-тки.
2. Запишем схему скрещивания и осуществим анализ потомков:
Р ♀ААвв х ♂ ааВВ
G 100 % Ав аВ 100 %
Генотип Фенотип
F1 АаВв Дигетерозигота Зеленую окраску цветков
Р ♀АаВв х ♂АаВв
Гаметы 25 % АВ АВ 25 %
25 % Ав Ав 25 %
25 % аВ аВ 25 %
25 % ав ав 25 %
После оплодотворения возникнут такие зиготы:
Гаметы ♀ Гаметы ♂
АВ Ав аВ ав
АВ ААВВ ААВв АаВВ АаВв
Ав ААВв ААвв АаВв Аавв
аВ АаВВ АаВв ааВВ ааВв
ав АвВв Аавв ааВв аавв
Выпишем все неодинаковые типы зигот, обозначим генотип и фенотип
полученных растений люцерны:
Типы зигот Время-тота Количество растений Генотип растений
люцерны Фенотип растений
люцерны
ААВВ 1/16 12 Дигомозигота по доминантных гена-мы Зеленые забарвления цветков
ААВв 2/16 24 Гомозигота по первой парой доме-нантних генов и
гетерозигота по дру-гой парой генов Зеленое забарв-ления цветков
ААвв 1/16 12 Дигомозигота за первой парой к-мінантних генов и за
второй парой рецессивных генов Пурпурное заба-рвлення цветков
АаВВ 2/16 24 Гетерозигота по первой парой генов и гомозигота по
второй парой доме-нантних генов Зеленое забарв-ления цветков
АаВв 4/16 48 Дигетерозигота Зеленый забарв-ления цветков
Аавв 2/16 24 Гетерозигота по первой парой генов и гомозигота по
второй парой реце-сивних генов Зеленое забарв-ления цветков
ааВВ 1/16 12 Дигомозигота за первой парой ре-цесивних генов и за
второй парой к-мінантних генов Желтое забарв-ления цветков
ааВв 2/16 24 Гомозигота по первой парой реце-сивних генов и
гетерозигота за второй парой генов Желтое забарв-ления цветков
аавв 1/16 12 Дигомозигота по рецессивными генами Белое окраски-ния
цветков
Ответ:
1. 4 фенотипа: белая окраска цветков; желтая окраска цветков;
пурпурную окраску цветков; зеленый окраска цветков.
2. 9 генотипов: дигомозигота по доминантными генами; гомозигота по
первой паре доминантных генов и гетерозигота за второй парой генов;
ди-гомозигота по первой паре доминантных генов и за второй парой
реце-сивних генов; гетерозигота по первой парой генов и гомозигота по
второй парой доминантных генов; дигетерозигота; гетерозигота по
первой парой генов и гомозигота по второй парой рецессивных генов;
дигомозигота за первой парой рецессивных генов и за второй парой
доминантных генов; гомозигота по первой парой рецессивных генов и
гетерозигота за второй парой генов; дигомозигота по рецессивными
генами.
3. 12 растений (ААВВ).
4. 12 растений (ааВВ).
5. 12 растений (ААвв).
РАЗДЕЛ 4. ХРОМОСОМНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ГЕНОМА
4.1.сцепленное наследование
Полностью независимо, как это было в большинстве опытов Менделя,
неаллельные гены ведут себя только в тех случаях, когда они находятся
в разных хромо-сомах. Тогда их поведение объясняется независимым
различием, свободной ком-бинациею негомологичных хромосом в
мейозе. Однако даже аpriori очевидно, что число генов у любого
эукариотического организма превышает число хромосом. Считается,
что у человека не менее 50 тыс. Генов, тогда как число хромосом 46.
Известно, что в каждой хромосоме находятся сотни и тысячи генов. Эти
гены на-Зива сцепленными. Потомкам передаются не отдельные гены, а
комплексы генов, входящих в состав хромосом. Все гены одной
хромосомы образуют группу сцепления они обычно попадают в одну
гамету и наследуются вместе. Таким образом, гены, принадлежащих к
одной группе сцепления, обычно не подкове-ряються принципа
независимого комбинирования. Поэтому при дигибридном схрещу-нии
они не дают ожидаемого соотношения 9: 3: 3: 1.
Совместное наследование признаков, кодируемых генами, которые
находятся в одной хромосоме, называют сцепленным наследованием.
Гены, локализованные в одной паре гомологичных хромосом, конечно
называется ют группой сцепления. Число групп сцепления равно
количеству пар хромосом, или гаплоидному набора хромосом, то есть - n.
Но во многих организмов половые хромосомы X и Y не вполне Гомольческие друг другу и образуют отдельные группы сцепления, поэтому
число групп сцепления будет n + 1.
Если 2 и более анализируемых генов расположены в одной паре
гомологичных хромосом, то в генетических схемах генотипы особей
записывают в следующем виде:
АВ аb ab aB abc aBc
Гомологичные хромосомы изображаются в виде параллельных линий.
Над ними записывают гены, которые получили от одного из родителей,
а под ними – от другого. Следует обратить внимание на то, что особи с
генотипом АаВb могут соответствовать два различных хромосомных
выражения. Это объясняется различным исходным вариантом
сцепления генов в хромосомах. Следовательно, и генетические типы
гамет у этих организмов будут разные:
даст гаметы АВ и ab, а даст гаметы Ab и аВ.
Если сцепление генов полное (абсолютное), то они потомству всегда
пере-даются вместе, и дигетерозиготна особь вместо четырех типов
дает только два типа гамет. Эти особенности обязательно следует
учитывать во время решения задач на полное сцепление генов. Задачи
на нарушения сцепления в результате кро-синговеру будут
рассмотрены в разделе 4.3.
Алгоритм решения и оформления записи задач
Задача 4.1
У томатов простое соцветие и незагострений плод определяются
доминант-ими сцепленными генами (полное сцепление). Одно из
родительских растений имеет сложное соцветие и заостренный плод –
рецессивные признаки, а вторая – дигетерози-готна, причем известно,
что она получена от скрещивания между собой гомози-готних томатов.
В потомстве получено 120 растений. Сколько из них будут иметь
сложные соцветия и заостренные плоды?
Дано:
S - простое соцветие;
s - сложное соцветие;
B - незагострений плод;
b - заостренный плод.
F – ssbb - ?
Решения
Сцепление генов у второго родительского растения может быть только
таким:
(поскольку она происходит от SSBB и ssbb).
Следовательно, генетическая схема скрещивания будет выглядеть так:
P♀х♂
G: sb; SB; sb
В потомстве F1 получим: и в соотношении 1 : 1, то есть растений с
остроконечными плодами и сложными соцветиями 60 штук.
Ответ: растений ssbb – 60.
Задачи для самостоятельного решения
Задача 4.2
В ядрах соматических клеток разных организмов диплоидный набор
хромосом составляет: 1) у человека – 46; 2) в абрикосе – 16; 3) у
малярийного плазмодия – 2; 4) у собаки – 78; 5) у курицы – 78; 6) в
конька – 18. Определите количество групп сцепное устройство с
шаровыми-ления у каждого из перечисленных организмов.
Задача 4.3
Гены Е и D локализованы в одной паре гомологичных хромосом и
сцеплены полностью. Запишите генотипы для:
а) гомозиготы с доминантными признаками;
б) гомозиготы по рецессивным признакам;
в) гетерозиготы по обоим анализируемыми признаками.
Задача 4.4
Гены А и В локализованы в одной паре гомологичных хромосом и
полностью сцеплены, то есть кроссинговер между ними не происходит.
Какие типы гамет и в каком процентном соотношении образуются у
дигетерозиготи АаВb? Рассмотрите все допустимые варианты
сцепления генов. Запись осуществляйте в хромосомном выражении.
Задача 4.5
Плоды у томатов могут быть округлые и продолговатые, закругленные
и загос-трены, гладкие и ребристые (первыми названы доминантные
признаки). Известно, что гены, которые определяют округлость и
заостренность, расположенные во 2-й хромосоме, а гены, определяющие
ребристость, - в 11-й хромосоме. Сколько групп сцепления указан в
задаче? Введите символы генов и запишите в хромосомном выражении
генотипы, кодирующих следующие фенотипа: 1) округлый,
заостренный, ребристый; 2) продолговатый, заостренный, ребристый;
3) округлый, заостренный, гла-денький.
Задача 4.6
Скрещенные между собой червоноокі с серым телом дигетерозиготні
дрозофилы, полученные от скрещивания гомозиготных мух с генотипом
ААВВ и ааbb. Известно, что черное тело и киноварные глаза –
рецессивные признаки. Общее количество потомков составила 4800
мушек. Предположим, что аллели окраски глаз и тела полностью
сцеплены. Сколько червонооких с серым телом мух теоретически может
быть в этом поколении?
Задача 4.7
Скрещиваются между собой дигетерозиготні мухи дрозофилы с
красными глазами и серым телом. В первом поколении получили 240
мух. Аллели забарв-ления глаз и тела локализованы в одной хромосоме
и сцеплены полностью. Сколько мух в этом поколении теоретически
будут подобные по фенотипу к материнсь-кой особи? (Черное тело и
киноварные глаза – рецессивные признаки; рассмотрите все вари-анты
сцепления).
Задача 4.8
Катаракта и багатопалисть (полидактилия) у человека обусловлены
доминант ными аутосомными тесно сцепленными генами. Женщина
унаследовала катаракту от матери, а багатопалисть от отца. У мужчины
- только багатопалисть, успадко-вана от матери. Какова вероятность
рождения в этой семье девочки, страдает лишь катарактой? Могут ли в
семье родиться дети без аномалий?
Задача 4.9
У человека мигрень наследуется как доминантный признак, а глухота как ре-цесивна. В семье отец страдает мигренью, а мать фенотипически
здоровая (указанные признаки сцеплены полностью). Ожидается
рождения ребенка. Какова вероятность (в%) того, что этот ребенок по
фенотипу будет подобна отца, если оба родителя гетерозиготные по
гену глухоты?
Задача 4.10
Гены, контролирующие у человека серповидно-клеточную анемию и
Таласе-мию - рецессивные, около сцеплены в хромосоме группы С.
Мужчина и женщина дигеретозиготни и унаследовали оба мутантных
аллеля от разных отцов. Определите относительную вероятность
развития этих наследственных заболеваний для их будущих детей.
Задача 4.11
Одним из современных методов определения локализации генов в
хромосоме есть ме-тод "слияния" соматических клеток человека и
животных, принадлежащих к одному и тому же типу тканей. В одном из
опытов проводили слияние клеток мыши и лю-дины. Дальнейшая
идентификация хромосом показала, что в полученной гибридной клетки
попали все хромосомы мыши и только 1-я хромосома человека. Биохимческий анализ таких гибридных клеток показал, что они обладают
способностью синте-вать: 1) резус-фактор; 2) фермент альфа-амилазы;
3) фермент пептидазы. Сын-тезисов таких белков клеткам мышей не
свойственный. Какое предположение можно сде-бить по локализации
генов, кодирующих синтез вышеупомянутых веществ? Как вы думаете,
какое практическое значение имеют такие исследования?
4.2. Нарушение сцепления - кроссинговер
В большинстве экспериментов по скрещиванию при наличии сцепления
кроме организмов с родительскими фенотипами обнаруживаются особи
с новыми поед-Нанна признаков. Эти новые фенотипы называют
рекомбинантными. Все это позволяет дать следующее определение
сцеплению: два или более генов называют сцеп-ными, если потомки с
новыми генными комбинациями (рекомбинанты) встречен-ляются
реже, чем родительские фенотипы.
Частота рекомбинаций отражает относительное расположение генов в
хромосоме: чем дальше друг от друга находятся сцепленные гены, тем
больше вероятность того, что между ними произойдет кроссинговер, то
есть тем выше частота реком-бінантів.
Изменение исходного варианта сцепление генов может происходить в
результате кроссинговера (перехлеста хромосом).
С цитологической точки зрения кроссинговер – это обмен участками
между хроматы-дамы в паре гомологичных хромосом (несестринський
хроматидний обмен). Этот процесс протекает в профазе первого
деления мейоза: у животных во время гаметогене-зу, а у высших
растений – во время макро - и мікроспорогенезу. В конечном итог-тку в
различные дочерние клетки (гаметы) попадают хромосомы и с
исходной ком-бінацією генов, и с новыми комбинациями –
рекомбинантные хромосомы. Как прави-ло, гамет с начальным
сцеплением генов (некросоверних) значительно больше, чем гамет с
новыми комбинациями (кроссоверных).
В генетических схемах, при решении задач с учетом нарушения
сцепления генов кроссинговер обозначают знаком “x” между
гомологичными хро-мосомами.
Рассмотрим этот процесс на примере исходной дигетерозиготної
родительской особи с генотипом АаВb.
В особи в результате гаметогенеза образуется большое количество
гамет, которые подразделяются на 1) некросоверні и 2) понадобится
другой тип перекрестного:
Особь ; G: АВ, аb Аb, аВ
некросоверні >> понадобится другой тип перекрестного
В случае, когда исходная комбинация генов у организма другая, то
изменяются также генетические типы гамет:
Особь ; G: Ab, аВ АВ, аb
некросоверні >> понадобится другой тип перекрестного
Понятно, что из гамет с новыми комбинациями генов образуются
зиготы и ро-звинуться организмы с новыми сочетаниями
фенотипических признаков по сравнению с ба-тьківськими особями.
Количественно частоту кроссинговера между анализируемыми ге-нами
можно оценить, вычислив процент кроссоверных особей относительно
зага-ские количества потомков. Для одних и тех же генов и процент
кроссинговера – величина постоянная и прямо пропорциональна
расстоянию между ними. Поэтому расстояние между генами измеряют в
относительных единицах – морганідах (1 морганіда = 1 % кросинговеру). Расчеты осуществляют по формуле:
где LAB – расстояние между генами;
m и n – количество особей в каждой кросоверній группе потомков;
N – общее количество некросоверних и кроссоверных потомков в
скрещивании.
При решении задач, которые основываются на нарушении сцепления
генов, зови-чайно нужно определить:
1) генотипы особей и выходные комбинации генов в хромосомах;
2) относительное расстояние между локусами анализируемых генов;
3) вероятность рождения потомков определенного генотипа, в
зависимости от расстояния между генами.
Рассмотрим решение задачи, которая основывается на классическом
опыте Т. Моргана.
Алгоритм решения и оформления записи задач
Задача 4.12
Гібридологічний анализ показал, что фенотипические признаки окраски
тела и строения крыльев у мухи дрозофилы наследуются сцеплено,
однако сцепление не абсолютное. Серая окраска тела доминантное
относительно черного, а нормальное строение крыльев – относительно
зачаточных. В результате скрещивания дигетерозиготних самок с
самцами, имеющими черное тело и зачаточные крылья, в потомстве
появились такие мухи: 1394 – серые с нормальными крыльями; 1418 –
черные с зачаточными крыльями; 288 – серые с зачаточными; 287 –
черные с нормальными. Определите генотипы родителей и потомков,
вычислите расстояние между генами.
Решения
Анализ числового расщепления особей в потомстве указывает на то, что
кросо-верними потомками являются серые с зачаточными крыльями и
черные с нормальными. Ге-нотип самцов может быть только ааbb –
гомозигота рецессивная, и они дают только один тип гамет – ab. Итак,
все генетическое и фенотипічне многообразие потомков обусловлено
некросоверними и кросоверними яйцеклетками. В потомстве на-много
больше серых мух с нормальными крыльями и черных с зачаточными,
фе-нотипічні радикалы которых соответственно: А-В — и ааbb. Отсюда
делаем вывод, что исходный вариант сцепления генов у самок – АВ и аb.
Запишем генетическую схему.дано:
А - серое тело
а - черное тело
В - нормальные крылья
b - зачаточные крылья
Р -?
F -?
LAB -?
P♀х♂
G: АВ, аb; Аb, аВ, аb
некросоверни кросоверни
гаметы
F1:
с.т.н.к ч.т.з.к. с.т.з.к. ч.т.н.к.
некросоверни особи кросоверни особи
Исходя из этой схемы, вычислим расстояние между генами А и В:
LAB = 17% (17 морганид)
Ответ: Расстояние между генами - 17 морганид.
Рассмотрим решение задачи, в которой, зная расстояние между генами,
есть необходимость найти количество особей определенного генотипа.
Задача 4.13
Предположим, что гены А и В определяют те же признаки, что и в
предыдущей задаче. Установлено, что генотип мухи дрозофилы -, а
самца -. При скрещивании этих особей получено 600 мух с различными
фенотипами. Сколько среди них будет с серым телом и нормальными
крыльями? А с черным телом и зачаточными крыльями? Расстояние
между рассматриваемыми генами - 18 морганид.
дано:
А - серое тело
а - черное тело
В - нормальные крылья
b - зачаточные крылья
LAB - 18% кроссинговера
F: А-В-? ааbb?
решение
P: ♀ х ♂
Учитывая расстояние между генами, запишем гаметы особей:
G: ♀ Аb, аВ АВ, аb ♂ аВ, аb
некросоверни кросоверни
гаметы
41% 41% 9% 9% 50% 50%
Решетка Пеннета для данного случая будет иметь вид:
G: Ab 0,41 aB 0,41 AB 0,09 ab 0,09
aB 0,5
0,205 с.н.
0,205 Ч.Н.
0,045 с.н.
0,045 Ч.Н.
ab 0,5
0,205 с.с.
0,205 Ч.Н.
0,045 с.н.
0,045 ч.з.
При расчетах воспользовались правилом - вероятность появления
зиготы опре-ного генотипа равна произведению вероятностей мужских
и женских гамет, ее образующих.
Таким образом, суммарная вероятность появления мушек вида А Вбудет равна ваты: VА В- = 0,205 + 0,045 + 0,045 = 0,295 (29,5%).
Найдем количество этих мушек в потомстве: 600 х 0,295 = 177 (мух)
Аналогично проведя вычисления для мушек с генотипом ааbb, получит
мо: Vааbb = 0,045, количество мушек с зачаточными крыльями - 27.
Ответ: n - (А-В-) = 177 мух; n - (aabb) = 27 мух.
Современная микроскопическая техника позволяет измерить и длину
самих генов, и расстояние между ними в метрических единицах,
например в нанометрах. Однако на практике такие измерения
проводятся редко. Это объясняется тем, что в зависимости от Задачи
для самостоятельного решения
Задача 4.14
В четырех различных дигетерозиготних особей с генотипами АаВb
образования лись следующие типы гамет в соотношении:
1) АВ - 45%, Аb - 5%, а в - 5%, аb - 45%;
2) АВ - 50%, аb - 50%;
3) АВ - 25%, Аb - 25%, а в - 25%, аb - 25%;
4) Аb - 40%, аb - 10%, АВ - 10%, а в - 40%;
Тип наследования в каждом из случаев?
Задача 4.15
Типы кросоверних и некросоверних гамет образуются у организмов,
которые имеют такие генотипы:
а), б)?
Задача 4.16
Какие типы гамет и в каком процентном соотношении образуются у
особи с генотипом, если частота кроссинговера между сцепленными
генами составляет 20%?
Задача 4.17
Какие типы гамет и в каком процентном соотношении образуются у
особи с генотипом, если частота кроссинговера между сцепленными
генами составляет 28%?
Задача 4.18
У кроликов короткая шерсть доминантный относительно длинной, а
прямая – относительно волнистой. Скрестили особей из двух пород
(гомозиготных) кроликов: с короткой прямой шерстью и с длинной
волнистой. Потом с особями из F1 провели анализ-зуюче скрещивания, в
результате которого получено потомство: с длинной прямой шерстью –
24 особи, с короткой волнистой – 26, с длинной волнистой – 102, с
короткой прямой – 104. Определите группе сцепления и расстояние
между генами в ви-дсотках кроссинговера.
Задача 4.19
У дрозофилы признаки окраски тела и строения крыльев наследуются
ра-зом. Скрещенная самка с серым телом, что имеет нормальные
крылья, с чорнотілим короткокрилим самцом (рецессивные признаки).
В потомстве получено: 210 серых с нормальными крыльями, 46 серых
короткокрилих, 214 черных короткокрилих и 41 черная с нормальными
крыльями. Определите расстояние между анализируемыми генами в
морганідах.
Задача 4.20
У мушки дрозофилы гены окраски тела и строения крыльев
локализованы в одной из шести аутосом. Скрещенная самка с серым
телом и нормальными крыльями с самцом чорнотілим короткокрилим
(оба признака рецессивные). В первом поколении получено
расщепление: 52 серых с нормальными крыльями, 253 серых
короткокрилих, 50 черных короткокрилих и 245 черных с нормальными
крыльями. Определите исходные группе сцепления и расстояние между
анализируемыми генами в хромосоме.
Задача 4.21
У гороха гладкая поверхность семена и наличие усиков определяются
доминантными генами, относящимися к одной группе сцепления
(морщинистая поверхность и безвусість – рецессивные признаки).
Высеяны дигетерозиготні растения, полученные в результате
міжсортового скрещивания (ААВВ х ааbb). Какой процент особей в
потомстве будет фенотипически сходное с родительскими формами,
если известно, что расстояние между генами – 20 % кроссинговера, а
перекрест хромосом ви-дбувається только во время мікроспорогенезу
(образование спермиев)?
Задача 4.22
У гороха гладкая поверхность семена и наличие усиков определяются
доминантными генами, относящимися к одной группе сцепления
(морщинистая поверхность и безвусість – рецессивные признаки).
Высеяны дигетерозиготні растения, полученные в результате
міжсортового скрещивания (ААВВ х ааbb). Какой процент особей в
потомстве будет генотипічно схож с родительскими формами, если
известно, что расстояние между генами – 20 % кроссинговера, а
перекрест хромосом ви-дбувається только во время мікроспорогенезу
(образование спермиев)?
Задача 4.23
У гороха гладкая поверхность семена и наличие усиков определяются
доминантными генами, относящимися к одной группе сцепления
(морщинистая поверхность и безвусість – рецессивные признаки).
Высеяны дигетерозиготні растения, полученные в результате
міжсортового скрещивания (ААbb х ааВВ). Какой процент особей в
потомстве будет фенотипически сходное с родительскими формами,
если известно, что расстояние между генами – 20 % кроссинговера, а
перекрест хромосом ви-дбувається только во время мікроспорогенезу
(образование спермиев)?
Задача 4.24
Рецессивные гены а и b в человека обусловливают наличие диабета и
склонность к гипертонии. Указанные гены локализованы в одной
хромосоме и расстояние между ними составляет 10 % перекрестка.
Определите вероятность (в %) рождения сына с обеими заболеваниями,
если генотип матери и отца .
Задача 4.25
У кур раннее развитие оперения доминирует над признаком позднего
развития оперения, а рябая окраска – над черным. Эти гены
локализованы в одной паре аутосом и перекрест между ними составляет
12 % (только у петухов). Скрещенные гомози-готна черная курица, что
рано оперилася, с гомозиготним рябым петухом, который опе-рылся
поздно. Во втором поколении (F2) получено 120 цыплят. Сколько среди
них (теоретически) будет рябых курочек, что рано оперившиеся?
Задача 4.26
У гороха гладкая поверхность и наличие усиков - доминантные
признаки, а рецессивные - безвусість и морщинистая поверхность.
Самозапиленням розмножува-лись растения с генотипом . В первом
поколении получено 1500 особей. Сколько из них теоретически будет
особей с исходным фенотипом, если признаки сцеплены и при
образовании 10 % спермиев происходил перекрест хромосом?
Задача 4.Двадцать семь
У коров комолость доминирует над рогатістю, а масть бывает либо
черной, либо светлой (гетерозиготные особи всегда пятнистые). Аллели
окраски и нали-ности рогов не полностью сцеплены и перекрест между
ними составляет 20 %. Бык с ге-нотипом скрещивается с коровами .
Какой процент комолых пятнистых том-лычек будет среди молодняка?
Задача 4.28
У кукурузы окрашенный эндосперм и гладкий зерно определяются генами А и В. Эти гены локализованы в одной паре гомологичных
хромосом и перехо-рест между ними составляет 30 %. Скрещенные
дигетерозиготні растения кукурузы с кукурузой, генотип которой Аавв.
Какой процент растений с гладким зерном и окрашенным эндоспермом
можно ожидать в первом поколении?
Задача 4.29
У томатов высокий рост стебля доминирует над карликовым, а
шаровидная форма плода – над грушевидной, гены высоты стебля и
формы плода сцеплены и зна-ходятся на расстоянии 20 морганід.
Скрещенная гетерозиготная по обоим признакам растение с
карликовым, что имеет грушевидные плоды. Какое потомство следует
ожи-вать от этого скрещивания?
Задача 4.30
Гены, что определяют наличие резус-фактора и форму эритроцитов,
лока-лізовані в одной аутосомі на расстоянии 4 морганіди. Женщина
получила от отца доминантный ген D определяет резусположительность, и доминантный ген Е, ко-дует эллиптическую форму
эритроцитов, а от матери – рецессивные гены резус-негативности d и
нормальной формы эритроцитов – е. Ее муж резус-отрицателен и имеет
нормальную форму эритроцитов. Определите вероятность рождения
ребенка, фенотипически подобного по этим признакам к отцу.
Задача 4.31
У человека резус-положительность и еліптоцитоз (аномальные
эритроциты) вы отличаются сцепленными доминантными генами.
Расстояние между ними составляет 4 % кроссинговера. Один из
супругов гетерозиготный по обоим признакам, причем резусположительность и еліптоцитоз он унаследовал от одного из родителей.
Другой супруг резус-отрицателен и имеет нормальные эритроциты.
Определите вероятность рождения резус-положительной дочери с
нормальными эритроцитами (в %).
Задача 4.32
У человека резус-положительность и еліптоцитоз (аномальные
эритроциты) вы отличаются сцепленными доминантными генами.
Расстояние между ними составляет 4 % кроссинговера. Один из
супругов гетерозиготный по обоим признакам, причем резус-
положительность и еліптоцитоз он унаследовал от одного из родителей.
Другой супруг резус-отрицателен и имеет нормальные эритроциты.
Определите вероятность рождения резус-отрицательного сына,
страдающего еліптоцитоз (в %).
Задача 4.33
Катаракта и багатопалість (полидактилия) у человека определяются
двумя сцепленными доминантными генами. Сцепление неполное и
перекрест составляет 6 %. Женщина унаследовала катаракту от отца, а
полідактилію от матери. Ее муж нормальный по обоим признакам.
Определите вероятность рождения (в %) сына, у которого будет только
багатопалість.
Задача 4.34
Катаракта и багатопалість у человека определяются двумя
сцепленными доминантными генами. Сцепление неполное и перекрест
составляет 6 %. Женщина успад-ковала катаракту от отца, а
полідактилію от матери. Ее муж страдает лишь на катаракту.
Определите вероятность рождения ребенка (в %), фенотипически
подобного отца.
Задача 4.35
У кроликов черная шерсть доминирует над светлой, нормальная длина
волос-ков над короткой, белый жир над желтым. Две пары из этих
признаков наследуются сцеплено. Сцепление в аутосомах не
абсолютное, порядок расположения генов в хромосоме и группы
сцепления неизвестны. От скрещивания гомозиготных кроли-ков, что
имеют черную шерсть нормальной длины и белый жир, с светлыми короткошерстими с желтым жиром в F: (1?) получено несколько самок,
которых потом снова скрестили с тригомозиготним рецессивным
самцом (осуществили анализирующее скрещивание).В результате
получено следующее потомство:
Количество особей Признаки
окраски шерсти длина шерсти окраски жира
89 черная нормальная белый
39 черная короткая желтый
38 черная нормальная желтый
90 черная короткая белый
91 света нормальная желтый
37 света нормальная белый
88 света короткая желтый
39 света короткая белый
Определите группы сцепления и расстояние между рассматриваемыми
генами по дов-жиною хромосомы.
4.3. картирование хромосом
клеточного цикла длина одной и той же хромосомы существенно
меняется (в интерфазе длина максимальная, а в метафазе минимальна).
Согласно изменю-ется также расстояние между генами. Напротив,
частота (процент) кроссинговера между одними и теми же генами величина постоянная. Поэтому линейные расстояния между генами и
измеряют в относительных единицах - процентах кроссинговера.
Генетические карты хромосом строятся на основе гибридологического
анализа. Для получения информации о проценте кроссинговера обычно
проводят скрещивания полигетерозиготы (например, тригетерозиготы)
с гомозиготной рецессивной особью. Во время генетического записи
полученных потомков НАПО-водятся только комбинации генов от
тригетерозиготы. Именно эти комбинации могут быть некросовернимы
или кросовернимы, и именно они определяют новые сочетания
фенотипических признаков.
Например: генотип записывается как А-В-С-; как А-В-с-т.
Для примера рассмотрим построение фрагмента генетической карты
хромосо-ми, содержащий гены А, В, С и D. Предположим, что по
результатам скрещивания установлено расстояние между генами А и В 12% кроссинговера (12 морганид), а расстояние между генами В и С 7% кроссинговера. Тогда расстояние между А и С будет доро-внюваты
или сумме, или разности расстояний А В и В С. То есть расстояние между
генами А и С по длине хромосомы будет или 19%, или 5% кроссинговера.
Это объясняется ется линейным расположением генов в хромосоме.
Если в результате анализирующего скрещивания установлено, что
расстояние между генами А и С равна 5% кроссинговера (морганид), то
гены по длине хромосомы можно расположить следующим образом:
DПВ
8% 5% 7%
Местоположение четвертого гена D на карте хромосомы можно опредечить, зная расстояние от него до гена А и В. Допустим, что ген D находится в этой же хромосоме на расстоянии D А, что равняется 8 %, а D В –
20 % перекрестка. Итак, ген D расположен слева от гена А на расстоянии
13 % кро-синговеру от гена С. Если по результатам гібридологічного
анализа установ-лена расстояние между генами, больше 50 %
перекрестка, то можно предположить не-сцепленное наследование. Для
уточнения группы сцепления проводят дополнительное скрещивание.
Таким образом, сопоставляя место расположения новых и новых ге-нов
относительно исходных, составляются генетические карты хромосом.
Подробные карты хромосом уже построены для многих культурных
растений и домашних животных. Завершена работа по картирование
всех хромосом человека.
Хромосомные карты строятся путем прямого перевода частоты рекомбінацій между генами в предполагаемые расстояния на хромосоме.
Если частота рекомбі-нации между генами А и В равна 4 %, то это
означает, что они расположены в од-ной и той же хромосоме на
расстоянии 4 морганіди друг от друга (морганіда - единица расстояния
на генетической карте); если частота рекомбинации между генами А и С
равна 9 %, то они разделены расстоянием 9 морганід. Однако эти
данные еще не позволяют сказать, в каком порядке расположены гены
А, В и С. На практике обычно определяют частоту рекомбинации
минимум для трех генов одно-часно; этот метод, который называют
тріангуляцією, позволяет определить не только расстояния между
генами, но и их последовательность. Рассмотрим, например, частоты рекомбинации, которые установлены в результате экспериментальных
скрещиваний по уча-стью четырех генов:
P-Q = 24 %
R-P = 14 %
R-S = 8 %
S-P = 6 %
Для того, чтобы установить последовательность генов и расстояния
между ними, викрес-люють линию, изображающую хромосому, и
осуществляют следующие операции.
1. В середину хромосомы помещают гены с наименьшей частотой
рекомбинации, т. е. S-P = 6 %.
2. Выбирают следующую по величине частоту рекомбинации, т. е. R-S = 8
%, и указывают два возможных положения R в хромосоме по отношению
к S.
3. Осуществляют то же самое со следующей частотой рекомбинации, т. е.
R-P = 14 %. При этом выясняется, что R не может находиться справа от Г.
4. Проделывают то же самое для P-Q = 24 %. Положение Q не может быть
установ-лене без дополнительной информации. Если, например, частота
рекомбинации Q — R = 10 %, то это подтвердит расположения гена Q в
левом конце хромосомы.
Задачи для самостоятельного решения
Задача 4.36
Гібридологічний анализ показал, что гены К, L и М расположены в одной
группе сцепления. Установлено, что кроссинговер между генами К и L
происходит с частотой 8 %, между генами L и М – с частотой 3 %, а между
генами К и М – с время-тотою 11 %. Определите порядок расположения
генов по длине хромосомы и постройте генетическую карту этой
хромосомы.
Задача 4.37
Гібридологічний анализ показал, что гены С, D и Е расположены в одной
группе сцепления. Установлено, что кроссинговер между генами С и D
происходит с ча-стотою 16 %, между генами D и К – с частотой 7 %, а
между генами К и С – с часто-той 9 %. Определите порядок
расположения генов по длине хромосомы и побу-дуйте генетическую
карту этой хромосомы.
Задача 4.38
Гібридологічний анализ показал, что гены А, В и С расположены в одной
группе сцепления. Установлено, что расстояние между генами А и В
составляет 10 морганід, между генами В и С – 22 морганіди, а между
генами А и С – 12 морганід. Определите порядок расположения генов по
длине хромосомы и постройте генетическую карту этой хромосомы.
Какое расстояние будет между генами В и С В хромосоме после
кросинго-веру?
Задача 4.39
Гібридологічний анализ показал, что гены К, L, M и N расположены в
одной группе сцепления. Установлено, что кроссинговер между генами
К и L происходит с частотой 8 %, между генами L и М – с частотой 3 %, а
между генами К и М с ча-стотою 11 %, между генами M и N - с частотой
16 %. Определите возможные варианты расположения генов по длине
хромосомы. Постройте карту для каждого вари-анту. Каким может быть
расстояние между генами К и N? Что нужно сделать для уточнения этого
расстояния?
Задача 4.40
По результатам скрещивания самки мушки дрозофилы, гетерозиготної
за четырьмя генами А, В, С и D, с гомозиготним рецессивным самцом
установлено, что эти гены находятся в одной группе сцепления.
Расстояния между ними такие: LAB = 10 %, LBC = 25 %, LCD = 20 %, LAD =
35 %, LAC = 15 % перекрестка. Постройте генетическую карту фрагмента
хромосомы, в котором локализованы эти гены. Определите расстояние
между генами В и D.
Задача 4.41
По результатам скрещивания самки мушки дрозофилы, гетерозиготної
за четырьмя генами K, R, M и N, с гомозиготним рецессивным самцом
установлено, что эти гены находятся в одной группе сцепления.
Расстояния между ними такие: LKR = 5 %, LRM = 15 %, LMN = 6 %, LKN =
26 %, LKM = 20 % кроссинговера. Постройте е-нетичну карту фрагмента
хромосомы, в котором локализованы эти гены. Определите расстояние
между генами R и N.
Задача 4.42
По результатам искусственного опыления томата, гетерозиготного по
четырьмя генами D, O, M и W, пыльцой гомозиготної рецесивної
растения установлено, что гены находятся в одной группе сцепления.
Расстояния между ними составляют: LMD = 1 %, LDO = 15 %, LOW = 9 %,
LMW = 25 %, LDW = 24 % кроссинговера. Постройте генетическую карту
фрагмента хромосомы, в котором локализованы эти гены. Определите
расстояние между генами M и O.
Задача 4.43
Установлено, что локусы трех генов входят в одну группу сцепления в
следующей последовательности: А, В, С. Однако их исходное сцепление в
хромосоме неве-дом. В результате аналізуючого скрещивания
тригетерозиготного организма с рецессивной гомозиготою получены
следующие соотношения потомков: аbс – 180, АВс – 221, аВС – 15, Аbс –
16, аbС – 211, АВС – 179. Определите исходную комби-нацию сцепления
аллелей в хромосоме и расстояния между ними. Постройте
генетическую карту фрагмента хромосомы.
Задача 4.44
Установлено, что локусы трех генов принадлежат к одной группе
сцепления в следующей последовательности: А, В, С. Однако их исходное
сцепление в хромосоме неве-дом. В результате аналізуючого
скрещивания тригетерозиготного организма с рецессивной
гомозиготою получены следующие соотношения потомков: аbс – 280,
АВс – 121, аВС – 25, Аbс – 26, аbС – 116, АВС – 279. Определите исходную
комби-нацию сцепления аллелей в хромосоме и расстояния между ними.
Постройте генетическую карту фрагмента хромосомы.
Задача 4.45
В лаборатории, изучающей генетику микроорганизмов, имеющиеся два
штаммы бак-терій кишечной палочки: 1-й – “F+” и 2-и “F-”. Штамм “F+”
имеет свойства: устойчивость к пенициллину (Pen+), стрептомицина
(Str+), способный синтезировать ами-нокислоту валин (Val+). Второй
штамм - “F-” не имеет этих качеств. Указанные бактерии способны к
полового процесса - конъюгации, в результате которой из одной бактерії к другой переносится участок нуклеоїду, что удвоилась. В опытах
по конъюгации этих двух штаммов было обнаружено, что на 10-й
минуте конъюгации штамм “F-” приобрел устойчивости к
стрептомицину, на 20-й минуте – к пенициллину. Через 25 минут от
начала конъюгации этот штамм приобрел способность синтезировать
амино-кислоту валин. Постройте фрагмент генетической карты
нуклеоїду этого вида бак-терій, составленный на основании
приведенных выше результатов.
Задача 4.46
У томатов признаки опушености (ген Н), узловатого стебля (J) и
устойчивости к грибкам (С) доминирует над отсутствием опушения (h),
гладким стеблем (j) и склонностью к грибковым заболеваниям (с).
Указанные признаки наследуются сцеплено, но сцепление неполное. Для
установки расстояния между генами сначала скрестили растение HHJJcc
с hhjjCC. Полученные растения из F1 снова скрестили с растением
hhjjCC.В потомстве были получены следующие соотношения томатов:
Количество особей Признаки
опушенисть узловатость устойчивость к грибковым заболеваниям
349 опушенный узловатый неустойчивый
80 опушенный узловатый устойчивый
78 не опушенные узловатый неустойчивый
9 Не опушенный узловатый устойчивый
10 опушенный гладкий неустойчивый
83 опушенный гладкий устойчивый
72 не опушенные гладкий неустойчивый
326 не опушенные гладкий устойчивый
На основании имеющейся информации, определите порядок
расположения указанных генов и расстояния между ними в хромосоме.
Постройте генетическую карту хромосомы.
4.4. Наследование, сцепленное с полом
В природе соотношение полов (мужской и женской) составляет 1 : 1.
Оче-видна параллель с аналізуючим скрещиванием, когда
анализируемая особь гете-розиготна.
Отсюда следует, что одна из статей гетерозиготная, а другая –
гомозиготна. У человека, дрозофилы гетерогаметною является мужской
пол ♂ 22А + ХУ ♀ 22А + ХХ.
У некоторых бабочек также гетерогаметна мужской пол, а женская
гомогаметна, но у них мужские особи содержит на одну хромосому
меньше, то есть ♂ ХО ♀ ХХ.
У кур, индеек гетерогаметна, наоборот, женский пол, а мужской гомогаметна ♂ ZZ ♀ ZO или ♂ ZZ ♀ ZW.
В опытах Г. Менделя направление скрещивания не влиял на результаты
расщепления в F1 и F2, поскольку выбранные им пары признаков были
обусловлены генами, которые лежат в аутосомах. Другая картина
возникает, когда гены находятся в половых хромосомах, в этом случае
характер расщепления зависит от направления скрещивания.
Гены, находящиеся в половых хромосомах, называют сцепленными с
полом (табл. 5). В Х-хромосоме имеется участок, для которого в Ухромосоме нет гомо-лога. Поэтому у особей мужского пола признаки,
определяемые генами этого диля-нки, проявляются даже в том случае,
если они рецессивны. Эта особая форма сцепления позволяет объяснить
наследование признаков, сцепленных с полом, например цветовой
слепоты (дальтонизма), раннего облысения, гемофилии в лю-дины.
Гемофилия сцеплена с полом рецессивный признак, при которой
нарушается зси-дачу крови.
Ген гемофилии находится в участке Х-хромосомы, которая не имеет
гомолога, и представлен двумя аллелями – доминантным нормальным и
рецессивным мутан-тним. Возможны следующие генотипы и фенотипа:
ХГХГ женщина с нормальной зсілістю крови
ХГХг женщина с нормальной зсілістю крови - носитель
ХГУ человек с нормальной зсілістю крови
ХгУ мужчина больной гемофилией
Особей женского пола, гетерозиготных по каждой из сцепленных с
полом признаков, называют носителями соответствующего
рецессивного гена. Несмотря на нали-ность у отца нормального гена,
сыновья матерей-носителей с вероятностью 50 % (1/2) будут страдать
гемофилией.
Таблица 5
Признаки, сцепленные с полом (наследуются через Х-хромосомы)
Доминантный признак Рецессивный признак
Человек
Нормальная свертываемость крови Гемофилия
Нормальное зрение Дальтонизм
Нормальное развитие потовых желез Отсутствие потовых желез
Дрозофила
Серая окраска тела Желтая окраска тела
Красный цвет глаз Белый цвет глаз
Тутовый шелкопряд
Белое яйцо Черное яйцо
Кошка
Черная окраска шерсти Желтая окраска шерсти, у гибридов – пестрая
(черепахове, тигровая расцветка)
Задача 4.47
Гетерозиготну серую самку дрозофилы скрестили с серым самцом.
Определите числовое соотношение расщепления гибридов по фенотипу
и генотипу (по полу и окраске тела).
Решения:
Обозначим доминантный ген серой окраски ХА, ген желтого забарвления Ха.
Фенотип Р1
Генотипы ♀ серая х ♂ серый
ХАХа х ХАУ
Гаметы ХА Ха ХА В
Типы зигот В ХА
ХА ХАХА ХАУ
Ха ХАХа ХаУ
Ответ: Расщепление по генотипу 1 ХАХА; 1 ХАХа; ХАУ 1; ХаУ 1. Розпрививка по фенотипу: 2 серые самки; 1 серый самец; 1 желтый самец.
Задача 4.48
Черепаховую (пятнистую кошку) скрестили с рыжим котом. Каким
будет розще-плення гибридов по генотипу и фенотипу (по окраске
шерсти, статью)? Почему?
Решения:
Обозначим ген черной окраски ХА; ген рыжего окраса Ха;
ген черепахового окраса ХАХа.
Фенотип Р1
Генотип Р1 ♀ черепаховая х ♂ рыжий
ХАХа х ХаУ
Гаметы ХА Ха Ха В
Зиготы ♀ ХАХа ♂ ХАУ ♀ ХаХа ♂ ХаУ
черепах. черный рыжая рыжий
Ответ: Расщепление по генотипу 1 ХАХА; 1 ХаХа; ХАУ 1; ХаУ 1. Розпрививка по фенотипу и полу: 1 черепаховая кошка; 1 черный кот; 1
руда киш-ка; 1 рыжий кот.
Задачи для самостоятельного решения
Задача 4.49
От черной кошки родились один черепахове и несколько черных котят.
Определите: а) фенотип и генотип отца; б) пол черепахового и черного
коше-нят.
Задача 4.50
Серебристую курицу из породы белый віандот скрестили с золотистым
(коричное-ным) петухом породы леггорн. Определите числовое
соотношение расщепления гибридным-ридів по генотипу и фенотипу
(по полу и окраске птиц).
Задача 4.51
От черепаховой кошки родилось несколько котят, один из которых
оказался рыжей кошкой. Которые фенотипа и генотипа родителей и
котенка?
Задача 4.52
Новая порода тутового шелкопряда, выведена Струнниковим путем
искусственного радиационного мутагенеза, отличается одной важной
особливіс-тю: самка откладывает два сорта яиц темного и светлого
окраса. Причем из темных яиц развиваются только самки, они передают
этот признак только доч-кам. а) Почему указанная новый признак
наследуется только по женской линии? б) Какой процент яиц будет
иметь светлую окраску? Почему?
Задача 4.53
Родители с нормальным цветовым зрением, однако у них родилось
несколько ди-тей с нормальным цветовым зрением и один мальчикдальтоник. Чем это объяснить? Какие генотипы родителей и детей?
Задача 4.54
Женщина-дальтоник вышла замуж со здоровым по цветовому зрению
мужчиной. а) Каковы вероятные генотипы и фенотипа детей от такого
брака? б) А какие генотипа и фенотипа детей от брака мужчиныдальтоника со здоровой женщиной?
Задача 4.55
Мужчина, страдающий отсутствием потовых желез, женился с
женщиной, здоровой по этому признаку. Каковы возможные генотипы и
фенотипа детей?
Задача 4.56
Темноволосая (А) здоровая по составу крови (В) женщина,
гетерозиготная по дву-мя признакам, вступила в брак с гетерозиготним
темноволосым, здоровым по составу крови мужчиной. а) Каковы
вероятные генотипы и фенотипа детей? б) Какова вероятность
рождения темноволосых сыновей, больных гемофилией?
Задача 4.57
Каковы генотипы родителей, если от брака темноволосой здоровой по
составу крови женщины со светловолосым здоровым мужчиной родился
светловолосый мальчик, больной гемофилией?
Задача 4.58
Самку дрозофилу, гетерозиготну за рецессивным геном темного окраса
и миниатюрных крыльев, скрестили с самцом, имевшим темное тело и
миниатюрные кри-ла. От этого скрещивания было получено 249 мух с
темным телом и нормаль-ными крыльями; 20 мух с нормальной
окраской тела и нормальными крыльями; 15 мух с темным телом и
миниатюрными крыльями; 216 мух с нормальным по-окраски тела и
миниатюрными крыльями. Считаете ли вы, что эти две пары генов
являются сцепленными? Какие гены лежат в одной хромосоме?
РАЗДЕЛ 5. МОДИФІКАЦІЙНА ИЗМЕНЧИВОСТЬ
Универсальным свойством живых организмов является изменчивость,
которая является результа-том реакции генотипа в процессе онтогенеза
на условия внешней среды. Изменчивость может быть генотипічною и
фенотипическим, причем фенотипическая гораздо разнообразнее.
Фенотипическая (иначе модифікаційна) изменчивость является прямым
ответом ор-ганизма на изменение условий и характеризуется
следующими свойствами:
1) направленность (адекватность);
2) неуспадковуваність;
3) обусловленность нормой реакции генотипа;
4) групповой характер изменений.
Каждый компонент фенотипа – это продукт функционирования
генотипа как целостной системы, поэтому некоторые признаки могут не
иметь адаптивного значения.
У многоклеточных организмов большинство фенотипических
признаков имеют поле-генную основу (мультифакторні). Поэтому при
относительно сходных генотипах (абс-совершенно идентичны только
генотипы однояйцевых близнецов) возможны бесчисленные
варианты фенотипа. К признакам человека, которые наследуются
полігенно, нале-жать: окраска кожи, рост и масса тела, долгожительство,
умственные способности. Не у всех носителей доминантного гена он
обязательно проявляется в фенотипе (явление пенетрантности), также
характерно наличие переходных форм – от скрытой до хорошо
выраженного признака (экспрессивность). Пенетрантность и экспресивність во многом зависят от абиотических факторов и социальных
условий жизни человека. Много аномалий развития человека можно
понять, если вра-ховувати взаимодействие генов и внешней среды.
Например, аномалия “за мяча губа” (расщепление губы и неба) может
быть вызвано или изменением каждого из двенадцати различных генов,
или воздействием повреждающих факторов. Чаще всего причиной
проявления этой аномалии является курение будущей матери или
длительное ее пребывание в задымленном помещении.
Умение распознавать и анализировать различные формы изменчивости
у людей и других организмов имеет большое практическое значение.
5.1. Роль генотипа и среды в формировании фенотипа
Алгоритм решения и оформления записи задач
Задача 5.1
Добавление к культуре клеток антибиотика стрептомицина приводит
сын-тезисов измененного полипептидной цепи с частично другими
аминокислотами. Пи-сля удаления стрептомицина по культуре
наблюдается синтез нормальных би-лкових молекул. К какой форме
изменчивости относится описанное явление? Как его можно объяснить?
Решения
Адекватность считывания генетической информации и перевод ее в
последо-довність аминокислот (трансляция) зависит от того, в каком
состоянии находится рибосома. Введение стрептомицина изменяет
структуру самой рибосомы, вследствие чего она начинает работать с
ошибками и включает в полипептидной цепи аминокислоты, которые
не всегда соответствуют кодонам. Поскольку в нали-чии влияние
внешних условий с сохранением структуры генотипа, речь идет о
модифікаційну изменчивость.
Задачи для самостоятельного решения
Задача 5.2
У человека есть форма глухоты, связанная с недоразвитием слуховых
кісто-чок, что определяется рецессивным геном. Подобный фенотип
может сформироваться у ребенка вследствие заболевания женщины на
коревую краснуху на соответствующей стадии беременности. Как
называется такое явление? Определите вероятность рождения глухого
ребенка у гетерозиготных родителей, если известно, что в период
беременности женщина болела на коревую краснуху.
Задача 5.3
Два растения одного сорта выращивали в разных условиях. При
выращивании одной до почвы вносили разнообразные подкормки,
стимуляторы роста и др. Контрольный вариант выращивали в
естественной среде (без добавок). У растений опытного варианта
листовая пластинка оказалась значительно большей по размерам, чем в
контроле, также повысилась производительность. Какова дальнейшая
судьба этих растений? Будут полезные признаки закреплены
наследственностью?
Задача 5.4
Врожденная дальнозоркость наследуется по аутосомно-рецессивному
типу. Дальнозоркость также может быть обусловлена возрастными
изменениями глаз. Молодая-девушка, что страдает на врожденную
дальнозоркость, выходит замуж за далекозорого мужчины среднего
возраста. Какова вероятность рождения в этой семье сына без
врожденной аномалии зрения, если у бабушки и дедушки по отцовской
линии отмечена только возрастная дальнозоркость?
Задача 5.5
В случае прорастания растений в темноте побеги образуются бледные.
Если эти побеги расположить на свете, то они начнут зеленеть. О какую
форму мин-ности идет речь в этом случае? Следствием какого процесса
является изменение окраски побегов? Где расположены гены,
отвечающие за проявление зеленого окраса? Изменится ли окраска
бледных побегов, если их освещать зеленым светом?
Задача 5.6
Наследственный панкреатит (воспаление поджелудочной железы)
связан с ная-вністю доминантного аутосомного гена. Его
пенетрантность составляет 80 %. Какая часть потомков теоретически
будет иметь клинически выраженный панкреатит, если од-ружуються
гетерозиготные по этим заболеванием люди?
Задача 5.7
Шизофрения наследуется как доминантный признак, причем
гетерозиготы могут заболеть с вероятностью 20 % (пенетрантность 20
%). Проявление заболе-вания в значительной степени зависит от
морально-психологического климата в семье. Определите вероятность
заболевания детей в двух гетерозиготных родителей, при-чем
шизофрения у них не проявляется.
Задача 5.8
Шизофрения наследуется как доминантный признак, причем
гетерозиготы могут заболеть с вероятностью 20 % (пенетрантность 20
%). Проявление заболе-вания в значительной степени зависит от
морально-психологического климата в семье. Определите вероятность
рождения здоровых детей в двух гетерозиготных родителей, причем
шизофрения у них не проявляется.
Задача 5.9
Наследования доминантно-аутосомної признаки – отосклероза
(заболевание среднего уха) происходит с пенетрантностью 30 % и
различной степенью выражения. Зарастание волосами краю ушной
раковины (гипертрихоз) кодируется геном, который локализуется в Y–
хромосоме. Полная экспрессия этого гена проявляется к концу полового
созревания. Женщина с нормальным слухом, гомозиготна. Мужчина с
обеими аномалиями, но у его отца отосклероза не было. В семье
родилось двое разнополых близнецов. Определите вероятность
проявления указанных аномалий у детей.
Задача 5.10
У матери I группа крови (система АВ0), у отца IV. Будут ли дети в этой
си-м'ї подобные родителей по этому признаку? О какой форме
изменчивости идет речь в этом случае? Ответ обоснуйте генетической
схеме. Какая норма реакции данного признака? Может ли она
измениться под влиянием среды?
Задача 5.11
В рассказе Е. Сетон-Томпсона “Королевская анколостанка”
рассказывается-ется о судьбе безпородної кошки. Хозяева решили
подготовить ее к виста-тры кошек. Для изменения внешнего вида
молодую кошку держали на холоде и кормили жирной пищей. Как вы
думаете, в каком направлении изменился фенотип животного и почему
в питании преобладали жиры?
Задача 5.12
У кроликов существует ген гималайского окраса, под действием
которого шерсть на ушах, лапах, хвосте и на носу приобретает черного
цвета, а вся остальная шерсть – би-лого цвета (рис. 1). Изменяя внешние
условия, можно изменить и характер за-окраска. Так, если с момента
рождения прикладывать лед, выращивать кро-леня в условиях
пониженной температуры, то расцветка шкурки у него будет тем-ним. О
какой форме изменчивости идет речь в этом случае? Каким образом
можно объяснить описанное явление?
Рис. 1. Влияние температуры на проявление эффекта гена гималайского
окраса у кроликов: А – кролика содержали при комнатной температуре;
Б - к виголеної участки кожи на спине в течение некоторого времени
прикладывали лед; В – сразу после рождения кролика содержали в
условиях пониженной температуры.
5.2. Статистические закономерности изменчивости модифікаційної
Рассмотрим в общем виде биометрический (статистический) анализ фенотипічної изменчивости линейных размеров (в мм) хвоинок ели. Для
изучения используются данные, полученные при измерении 100 иголок
ели. Поскольку количество всех хвоинок на одном дереве измеряется
сотнями тысяч, то 200 из них представляют собой выборку, адекватно
отражает общую совокупность. Иглы с одного дерева генетически
достаточно однородные, то есть мы можем устранить влияние
генотипічної изменчивости.
Статистическая обработка предполагает получение следующих
показателей:
v - варианта, значение отдельного признака;
p - частота встреч определенного варианта;
n - общее количество исследуемых объектов;
M - средняя арифметическая величина;
m - ошибка средней;
M0 - мода, то есть вариант, что встречается чаще всего;
- среднее квадратичное отклонение;
lim - размах изменчивости (лимит, который определяется нормой
реакции).
Варианты линейных размеров игл могут отличаться на малую величину,
что определяется точностью измерений. Если эти числа ранжировать
(расположить ва-ріанти от меньшей к большей), то они составят
непрерывный вариационный ряд. Затем определяют размах
изменчивости:
lim = Vmax – Vmin - 1
то есть от крупнейшей V вычитается значение, предшествующего
минимальной V. Среднюю величину Г находят по формуле
Средняя арифметическая величина является важной характеристикой
признака. По-равнение средних величин различных выборок
предоставляет ценный материал для анализа.Но при одной и той же
величине отклонения, что наблюдаются от нее, варьируют в разной
степени. Показателем вариабельности признака является д, которая
определяется таким образом:
где в числителе – сумма квадратов отклонений вариант от средней
арифме-тической, в знаменателе – число наблюдений без одного.
Ошибка средней - m вычисляется по формуле
Таким образом, мы получим данные о том, что линейные размеры игл
ели составляют в среднем для указанной
Максимальная длина хвоинок ели: М + 3д, минимальная длина: М - 3д.
Так можно оценивать количественные параметры также других
фенотипических признаков у любых организмов.
Графическое изображение вариационного ряда – это вариационная
кривая. На основании полученных данных строится график
распределения вариант по частоте зустрічально-сти (вариационная
кривая). Координатами являются ось абсцисс и ось ординат. На оси
абсцисс откладывают в произвольном масштабе, например в 1 см,
значение V, а на оси ординат – соответствующие им частоты – p. На
месте пересечений V и г ставят точ-ки, которые впоследствии
соединяют линиями. Графическое изображение вариационного ряда
наоч-ка показывает, что с наибольшей частотой встречаются варианты,
близкие по зна-нием до М, а с наименьшей – до Vmax и Vmin.
Задачи для самостоятельного решения
Задача 5.13
Приведен вариационный ряд количества второстепенных маховых
крыльев в крыле альбатроса:
Количество перьев 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41
Количество птиц 2 5 8 12 16 23 15 10 8 1
По вышеприведенным данным, характеризующие выборку, постройте
варіа-онной кривую и определите:
б) норма реакции данного признака;
в) теоретически возможные максимальное и минимальное значение для
особей данного вида.
Задача 5.14
Представлен вариационный ряд количества щенков в одном помете у
дома-шньої собаки породы боксер:
Количество щенков 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Количество пометов 3 7 11 25 32 44 39 29 6 4
По вышеприведенным данным, характеризующие выборку, постройте
варіа-онной кривую и определите:
б) норма реакции данного признака;
в) теоретически возможные максимальное и минимальное значение для
данной породы.
Задача 5.15
У женщин определялся процент клеток эпителия ротовой полости, ядра
которых содержат конденсированную (неактивную) Х-хромосому.
Результаты обобщены в виде вариационного ряда:
Часть клеток с неактивной Х-хромосомой 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
Количество женщин 2 5 11 15 21 19 12 10 3 2
По вышеприведенным данным, характеризующие выборку, постройте
варіа-онной кривую и определите:
б) норма реакции данного признака;
в) теоретически возможные максимальное и минимальное значения
вариант для это-го показателя.
Задача 5.16
Приводится вариационный ряд массы тела учащихся 10-11 классов
мужского пола:
Масса тела, кг 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100
Количество учащихся 2 3 7 15 22 20 17 11 2 2
По вышеприведенным данным, характеризующие выборку, постройте
варіа-онной кривую и определите:
б) норма реакции данного признака;
в) теоретически возможные максимальное и минимальное значение для
данного показателя.
Задача 5.17
Представлен вариационный длины початков кукурузы на одном поле:
Длина початка, см 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Количество початков 20 32 38 47 58 66 69 65 53 52
По вышеприведенным данным, характеризующие выборку, постройте
варіа-онной кривую и определите:
б) норма реакции данного признака;
в) теоретически возможные максимальное и минимальное значение для
особей данного вида.
Задача 5.18
Приведен вариационный ряд количества ребрышек на створке
раковины морской-кого моллюска серцевидки съедобной:
Количество ребрышек 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27
Количество моллюсков 1 3 5 12 25 32 22 14 8 4
По вышеприведенным данным, характеризующие выборку, постройте
варіа-онной кривую и определите:
б) норма реакции данного признака;
в) теоретически возможные максимальное и минимальное значение для
особей данного вида.
Задача 5.19
Представлены вариационный ряд длины хвостового плавника у самцов
гу-ППИ:
Длина хвостового плавника, мм 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
Количество рыбок (самцов) 7 9 12 23 27 24 21 17 10 8
По вышеприведенным данным, характеризующие выборку, постройте
Вари-тана кривую и определите:
б) норму реакции данного признака;
в) теоретически возможные максимальное и минимальное значения
вариант для
особей данного вида.
Задача 5.20
Подсчитано количество горизонтальных светлых полос на листьях
сансевьеры длиной 25 см. Результаты оформлены в виде вариационного
ряда:
Количество полос 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28
Количество листьев 3 6 13 14 16 25 23 18 12 7
По вышеприведенным данным, характеризующие выборку, постройте
Вари-тана кривую и определите:
б) норму реакции данного признака;
в) теоретически возможные максимальное и минимальное значения
вариант для
особей данного вида.
Задача 5.21
Приводится вариационный ряд количества мальков в одном помете в
Мечо-носке:
Количество мальков 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
Количество пометов 2 5 9 15 28 30 22 19 8 5
По вышеприведенным данным, характеризующие выборку, постройте
Вари-тана кривую и определите:
б) норму реакции данного признака;
в) теоретически возможные максимальное и минимальное значения
вариант для
особей данного вида.
Задача 5.22
Представлены вариационный ряд количества ресниц на верхнем веке
человека:
Количество ресниц 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200
Количество людей 12 13 20 24 31 38 35 30 21 ноября
По вышеприведенным данным, ч
в характеризуют выборку, постройте вариационную кривую и
определите:
б) норму реакции данного признака;
в) теоретически возможные максимальное и минимальное значения
вариант для человека.
Глава 6. Мутации
Современный уровень науки показывает, что для решения
теоретических и прикладных биологических проблем необходимы
глубокие знания различных вопросов наследственности и
изменчивости. Мутационная изменчивость связана с изменением
количества или исходного строения носителей генетической
информации. В связи с чем различают генные, хромосомные и геномные
мутации. Эту форму изменчивости следует отличать от комбинативной,
обусловленной процессами рекомбинации генов.
Спонтанные (мутации у организмов наблюдаются очень редко. Частота
спон-танного мутування, которая оказывается в большинстве
существующих видов, - это еволю-ционно установлена равновесие, что
соответствует требованиям как условий жизни постой-ка меняются, так
и сохранения преемственности в особей вида.
Появление новых мутаций в популяциях человека и животных связана с
расту-чою концентрацией во внешней среде мутагенных факторов
физической, химической и биологической природы (индуцированные
мутации). Мутагенное активность ма-ют все виды ионизирующего
излучения, УФ-лучи, химические соединения (алка-лоїди, некоторые
антибиотики, дезинфицирующие вещества, перекиси и др), многие верусел. Конечно средняя концентрация мутагенов во внешней среде редко
превышает пороговый уровень. Но их сумма или взаимодействие друг с
другом может фо-мированным активные мутагенные комплексы.
Индуцированный мутагенез в популяциях человека протекает
интенсивно. По литера-турними данным около 5 % населения имеют
наследственные аномалии генной природы и 0,5 % новорожденных –
изменения в хромосомном наборе. В преимущественном числе случаев
мутации вызывают возникновение патологических состояний:
наследственных болезней, врожденной уродливости злокачественных
новообразований, преждевременного ста-старения.
Общество не должно мириться с повышением уровня мутационного
про-процесса – иначе оно обречено на вымирание. В настоящее время
выделяют три основных подхода в решении проблемы снижения уровня
индуцированного мутагенеза:
1) перевод промышленности на замкнутые (экологически безопасные)
циклы;
2) удаление или нейтрализация мутагенных факторов;
3) использование антимутагенів в питании для снижения темпов
мутування.
Алгоритм решения и оформления записи задач
Задача 6.1
У домашних животных количество хромосомных изменений,
приводящих к нарушению нормального развития (хромосомные
мутации), составляет около 7 на 1000 новорожденных. Вычислите
частоту возникновения хромосомных мутаций в данной популяции.
Решения
Чтобы оценить частоту возникновения мутаций, необходимо
подсчитать число тех случаев, когда данная аномалия не проявляется у
родителей и других особей в популяции. Частоту мутаций можно
вычислить по простой формуле
где Pm – частота появления мутаций;
M – количество выявленных мутантных фенотипов;
N – число обследованных организмов.
Используя эту формулу для решения задачи, получим:
Это так называемый прямой метод, который может применяться и для
доминантных признаков, детерминированных одним геном, и в случае
геномных или хромосомных му-таций. Но следует учитывать, что эта
оценка занижена, поскольку учитываются лишь носители мутаций,
которые выжили, – у человека и животных много хромосомных и геномних мутаций несовместимых с жизнью.
Задачи для самостоятельного решения
Задача 6.2
Изучив материал методического пособия, заполните следующую
таблицу.
Сравнительная характеристика типов изменчивости
Вопросы для сравнения Типы изменчивости
модифікаційна комбинативная мутационная
Причины возникновения
Изменение фенотипа особи
Изменение генотипа особи
Изменение генофонда популяции
Наследования
Значение для организма
Эволюционное значение
Задача 6.3
В аллели дикого типа (исходный ген) произошла следующая мутация:
Аллель дикого типа ЦЦЦ ГГТ АЦЦ ЦЦЦ
ГГГ ЦЦА ТГГ ГГГ
Мутантный аллель ЦАЦ ГГТ АЦЦ ЦЦЦ
ГТГ ЦЦА ТГГ ГГГ
Определите тип мутации. Сравните фрагменты белковой молекулы, что
кода-ется исходным и мутантным генам. Какие фенотипические
изменения могут наступить вслед за этим событием?
Задача 6.4
В аллели дикого типа (исходный ген) произошла следующая мутация:
Аллель дикого типа ЦЦЦ ГГТ ГГТ АЦЦ ЦЦЦ
ГГГ ЦЦА ЦЦА ТГГ ГГГ
Мутантный аллель ЦЦЦ ГГТ АЦЦ ЦЦЦ
ГТГ ЦЦА ТГГ ГГГ
Определите тип мутации. Сравните фрагменты белковой молекулы, что
кода-ется нормальным и мутантным генам. Какие фенотипические
изменения могут наступить вслед за этим событием? Попробуйте
объяснить, почему такие мутации являются доказательством триплетності генетического кода.
Задача 6.5
В аллели дикого типа (исходный ген) произошла следующая мутация:
Аллель дикого типа ЦЦЦ ГГТ ГГТ АЦЦ ЦЦЦ
ГГГ ЦЦА ЦЦА ТГГ ГГГ
Мутантный аллель ЦЦЦ ГГТ ЦЦЦ ЦЦА ТГГ
ГГГ ЦЦА ГГГ ГГГ АЦЦ
Определите тип мутации. Сравните фрагменты полипептидов,
кодируемых нормальным и мутантным генам. Укажите цифрами
порядок аминокислот. Какие фенотипические изменения могут
наступить вслед за такой мутацией?
Задача 6.6
У исходного доминантного гена (дикий тип) произошла следующая
мутация:
Аллель дикого типа ЦЦЦ ГГТ АЦЦ ЦЦЦ
ГГГ ЦЦА ТГГ ГГГ
Мутантный аллель ЦЦЦ ГГТ ГГТ АЦЦ ЦЦЦ
ГГГ ЦЦА ЦЦА ТГГ ГГГ
Определите тип мутации. Сравните фрагменты белковых молекул, что
кода-ются исходным и мутантным генам. Могут ли такие мутации
служить доказательством триплетності генетического кода? Какие
фенотипические проявления могут наступить вслед за такой мутацией?
Каким образом можно определить, доминантным или рецессивным
будет новый ген по отношению к исходному?
Задача 6.7
У больных серповидно-клеточную анемию в молекуле гемоглобина
валин замещает глутаминовую кислоту. Чем отличается ДНК человека,
больного серпо-подобно-клеточную анемию, от ДНК здорового
человека?
Задача 6.8
Изменение фрагмента цепи ДНК: АГГ ТГА ЦТЦ АЦГ АТТ сильнее
повлияет на первичную структуру белка: выпадение одного первого
нуклеотида из второго триплета или выпадение целого второго
триплета?
Задача 6.9
Какие изменения возникнут в строении белка, если во фрагменте
молекулы и-РНК, имеет состав АГА ГЦА УЦУ ЦУА, произойдет замена
нуклеотида в положении 3 на гуанин, а в положении 7 – на аденин?
Постройте фрагмент полипептида и участок мутантного гена,
соответствующие каждому варианту и-РНК.
Задача 6.10
В транскрибованому цепи ДНК место триплета ТТТ занял триплет ТТА.
Запишите, как может измениться строение соответствующего
полипептида. В которой ди-лянці гена находится указанный триплет,
если изменения структуры полипептида не произошло? Обоснуйте
соответствующей схеме свою точку зрения.
Задача 6.11
Вирусом табачной мозаики (ВТМ) контролируется синтез участки белка
с аминокислотной последовательностью: Ала-Тре-Сер-Глу-Мет. Под
действием азотистой кис-лоты (мутагенный фактор) цитозин в
результате дезаминирования превращается в урацил. Какое строение
будет иметь участок белка ВТМ при условии, что все цитидилові нуклеотиди подверглись указанному химическому превращению?
Помните, что СТМ относится к вирусам, содержащим РНК.
Задача 6.12
В результате мутации на участке гена, содержащем 6 триплетов: ГГЦ
ТГТ ЦАЦ АЦТ АГГ ЦАА, произошло замещение в третьем триплеті:
вместо аденина обнаружен цитозин. Напишите состав аминокислот в
поліпептиді до мутации и после нее.
Задача 6.13
В первом экзоне гена в-глобінового цепи гемоглобина А взрослой людины (Hb A – б2в2) начальные нуклеотиды кодирующего цепи ДНК
расположены в следующей последовательности: 3¢ ЦАЦ ГТА ААТ ТГА
ГТА ЦТЦ ЦТЦ ТТТ 5¢.
Как изменится аминокислотный состав I–полипептидной цепи этого
белка, если произойдет одно из следующих мутаций:
1. В третьем триплеті вторая основа будет заменена на Т?
2. В четвертом триплеті третья основание будет заменено на Г?
3. В пятом триплеті первая основа выпадет (произойдет делеция)?
Задача 6.14
Нормальный гемоглобин взрослого человека (Hb A) – белок-тетрамер,
состоящий из двух А - и двух У-полипептидных цепей (б2в2). В норме нный фрагмент В-цепи имеет следующую последовательность
аминокислотных остатков: Вал-Гис-Лей-Тре-Про-Глу-Глу-Лиз. Через
повторные мутации генов б - и в-цепей возникли многочисленные
молекулярные формы гемоглобинов, многие из которых проявляются в
фенотипе в виде определенных болезней. Наиболее распространены в
человеческих популяциях такие варианты гемоглобина, которые
возникли в результате одиночных замен той или другой аминокислоты.
Например, если в в-глобіновому цепи в 6-м положении произойдет
замена глутаминовой кислоты (Глу) на валин (Вал), то будет
синтезироваться гемоглобин S (Hb S – б2в2 [6 Глу Вал]). Если
глутаминовая кислота заменяется на лизин (Лиз), то будет
синтезироваться гемоглобин С (Hb С – б2в2 [6 Глу Лиз]). Напишите
последовательность нуклеотидов первого экзона в-глобінового цепи, в
котором закодирована данная участок в-цепи гемоглобина человека в
норме и при перечисленных вариантах замены глутаминовой кислоты
на валин и лизин.
Задача 6.15
Одним из показателей общего уровня мутагенности факторов среды
является регистрация частоты сестринских хроматидных обменов
(ХРАНИЛИЩЕ). Фоновое воздействие внешних факторов дает частоту
ХРАНИЛИЩА около 7 на 1 клетку (норма). При иссле-дженни 100
метафазних пластинок из культуры лимфоцитов периферической
крови, взятой у ликвидатора аварии на ЧАЭС, выявлено 2500 СХОДИЛ.
Определите среднюю ча-стоту СХОДИЛ на 1 клетку. Сделайте вывод о
мутагенности факторов среды-выше в зоне ЧАЭС.
Задача 6.16
Во время цитогенетического анализа в одной из хромосом яйцеклетки
женщины обнаружена делеция. Индивид, получивший такую хромосому,
становится аномальным. Каков механизм появления такой аберрации?
Какие типы потомков и в каком соотношении бу-дут у индивида, если
его брачный партнер нормальный?
Задача 6.17
В популяции кроликов численностью 100000 особей родилось 50
крольчат с заметными мутаційними изменениями. Вычислите частоту
возникновения мутаций данного типа в популяции. Какие
дополнительные исследования нужно провести, чтобы определить
доминантный или рецессивный эта мутация?
Задача 6.18
У домашних кошек количество мутационных изменений, приводящих к
нарушению нормального фенотипа (короткохвостые особи), составляет
примерно 2 на 1000 новорожденных котят. Вычислите частоту
возникновения указанных мутаций в данной популяции кошек. Каким
образом мы можем убедиться в рецесивності или доминантности этой
мутации?
РАЗДЕЛ 7. ГЕНЕТИКА ПОПУЛЯЦИЙ. ЗАКОН ХАРДИ-ВАЙНБЕРГА
ДЛЯ ИДЕАЛЬНЫХ ПОПУЛЯЦИЙ
Каждая популяция имеет свои определенные экологические и
генетические характеристики. Генетическая структура популяции
характеризуется следующими показателями:
- генофонд (совокупность носителей всей генетической информации);
- концентрация отдельных генов у особей в популяции;
- частоты встречаемости различных генотипов, образованных этими
генами.
Популяционная генетика изучает закономерности изменения из
поколения в поколение генетической структуры популяций. В реальных
популяциях, существующих в природе, генетическая структура
изменяется под воздействием многих элементарных эво-люційних
факторов. В идеальных популяциях генетическая структура остается
неизменной на протяжении многих поколений, поскольку эти факторы
отсутствуют. Этот логический вывод, известный как закон ХардиВайнберга, и является основой популяционной генетики.
Математическое выражение этого закона используется для определения
гене-тической структуры идеальных популяций, то есть таких, которые
характеризуются:
- бесконечно большим количеством особей;
- отсутствием мутаций, миграций и естественного отбора;
- наличием панміксії (свободное скрещивание);
- соотношение особей мужского и женского пола 1 : 1.
Предположим, что в идеальной популяции количество всех организмов
принимается-ся за единицу (100 %). Обозначим концентрацию
доминантного гена А через р, а частоту встречаемости его рецессивного
аллеля а – через q.
Таким образом, если не учитывать другие аллели, их совокупная
концентрация в особей в популяции составит: p + q = 1
Это означает, что вероятность нахождения этих аллелей в родительских
органе-смел, а также в сперматозоидах и яйцеклетках составляет
соответственно р и q. Нетрудно определить, что р = 1 – q, а q = 1 - р.
Известно, что вероятность появления зиготы определенного генотипа
равна произведению вероятности мужских и женских гамет, которые
образовали эту зиготу. Определим в общем виде вероятность появления
различных генотипов зигот идеальную попу-ляции в особей
следующего поколения. Подставив частоты гамет в решетку Пеннета,
получим после перемножения на пересечении вероятности появления
новых зигот (организмов). Это и будет математическим отражением
закона Харди-Вайнберга:
Гаметы и их частота р (А) q (а)
р (А) р2 (АА) рq (Аа)
q (а) рq (Аа) q2 (аа)
Таким образом, найдя сумму, получим совокупность частот всех
генотипов организмов следующего поколения в популяции:
р2 (АА) + 2 рq (Аа) + q2 (аа) = 1
Если частоты генотипов в популяции соответствуют этим показателям,
то счита-ется, что генетическая структура популяции находится в
состоянии равновесия.
В идеальной популяции в следующем поколении концентрация гамет с
геном А от родителей с генотипами АА и Аа составит:
а концентрация гамет с аллелями а от родителей с генотипами Аа и аа:
Таким образом, концентрации аллелей в последующих поколениях не
меняются по сравнению с предыдущими.
С помощью приведенных формул можно вычислять относительную
частоту зу-стрічальності различных генотипов и фенотипов, а также
частоту неизвестного аллеля в популяции. Нужно учитывать, что
частота определенного генотипа – это относительное количество
особей с данным генотипом в популяции. То есть, если в задаче
приводят-ся какие-то абсолютные численности особей, то их
необходимо перевести в относительные.
Если частоты генов или генотипов в популяции указываются в долях
единицы, то общее число генов или особей в популяции принимаем за
единицу. Если частоты генов или генотипов нужно выразить в
процентах, то общее количество особей в популяции или аллельных
генов принимаем за 100 %.
Конечно, если какие-то из характеристик идеальной популяции
нарушаются (например, вместо панміксії наблюдается самозапліднення
или близькоспо-ріднене скрещивание), то в этом случае закон ХардиВайнберга не запускает ся, и вышеприведенные формулы не будут
корректными.
Алгоритм решения и оформления записи задач
Задача 7.1
В популяции лисиц на определенной территории выявлено 9991 рыжих
особей и 9 лис-альбиносов. Альбинизм кодируется рецессивным геном, а
рыжую окраску – его доминантными аллелями. Определите
генетическую структуру этой популяции лисиц, предположив, что она
идеальная. Сколько в этой популяции рыжих гомозиготных лисиц?
Решения
Всего в популяции было: 9991 + 9 = 10000 особей. Лисы с проявлением
доме-нантної признаки в фенотипе могут быть и гомозиготными (АА) и
гетерозигот-ними (Аа). Вместе это составляет 99,91 % (0,9991) от всего
количества лисиц. Лисы альбиносы имеют генотип аа, что составляет:
100 % – 99,91 % = 0,09 % особей в популяции (0,0009).
Поскольку в формуле Харди-Вайнберга частота особей с генотипом аа
дори-внює q2, то концентрация гена а составит √q2 =q. То есть:
q = √0,0009 = 0,03; q = 0,03 (3 %)
Учитывая то, что сумма частот аллелей составляет единицу, определим
часто-ту доминантного аллеля А:
р = 1 - q = 1 – 0,03 = 0,97 (97 %)
Далее определим частоты встречаемости рыжих гомозиготных и рыжих
гете-розиготних лис:
АА, или р2 = 0,972 = 0,9409 (94,09 %)
Аа, или 2 рq = 2 х 0,97 х 0,03 = 0,0582 (5,82 %)
Определим абсолютное количество рыжих гомозиготных лисиц в
популяции:
10000 х 0,9409 = 9409 (лис)
Ответ: Генетическая структура (в %) для этой популяции составит:
АА (гомозиготные, рыжие) – р2 = 94,09;
Аа (гетерозиготные, рыжие) – 2 рq = 5,82;
аа (гомозиготные, альбиносы) - q2 = 0,09. Всего 100 %.
Концентрация гена А или р = 97 %;
концентрация гена а или q = 3 %.
Количество рыжих гомозиготных лисиц 9409.
Задачи для самостоятельного решения
Задача 7.2
В популяции беспородных собак м. Донецка было выявлено 2457
животных коротконогих и 243 с нормальными ногами. Коротконогість у
собак доминант-на признак, а нормальная длина ног – рецессивный.
Используя закон Харди-Вайнберга, определите частоту доминантного
гена в данной популяции (в %).
Задача 7.3
В популяции беспородных собак м. Донецка было выявлено 2457
животных коротконогих и 243 с нормальными ногами. Коротконогість у
собак доминантный признак, а нормальная длина ног – рецессивный.
Используя закон Харди-Вайнберга, определите долю рецессивного
аллелей в данной популяции (в %).
Задача 7.4
В популяции беспородных собак м. Донецка было выявлено 2457
животных коротконогих и 243 с нормальными ногами.Коротконогисть у
собак доминантный признак, а нормальная длина ног - рецессивный.
Используя закон Харди-Вайнберга, определите долю коротконогих
гомозиготных особей в данной попу-ции (в%).
Задача 7.5
В популяции беспородных собак м. Донецкая было обнаружено 2457
животных коротконогих и 243 с нормальными ногами. Коротконогисть
у собак доминантный признак, а нормальная длина ног - рецессивный.
Используя закон Харди-Вайнберга, определите долю коротконогих
гетерозиготных особей в данной популяции (в%).
Задача 7.6
В человеческой популяции Средней Европы на 250 тыс. Человек
встречается один альбинос (отсутствие пигментации кожи -
рецессивный признак). Используя закон Харди-Вайнберга, определите
долю (в процентах) гетерозигот по этому аллелю через три поколения.
Задача 7.7
В человеческой популяции Средней Европы на 250 тыс. Человек
встречается один альбинос (отсутствие пигментации кожи рецессивный признак). Используя закон Харди-Вайнберга, определите
долю (в процентах) гомозиготных по нормальной пигментацией кожи
людей в этой популяции через три поколения.
Задача 7.8
В человеческой популяции Средней Европы на 250 тыс. Человек
встречается один альбинос (отсутствие пигментации кожи рецессивный признак). Используя закон Харди-Вайнберга, определите
долю (в процентах) рецессивного аллеля в этой популяции через три
поколения.
Задача 7.9
В человеческой популяции Средней Европы на 250 тыс. Человек
встречается один альбинос (отсутствие пигментации кожи рецессивный признак). Используя закон Харди-Вайнберга, определите
долю (в процентах) доминантного аллеля в этой популяции через три
поколения.
Задача 7.10
В исходной популяции ржи соотношение гомозиготных нормальных за
ростом растений и карликовых составило 3: 2. Учитывая, что рожь
перехресноза-пилюване, а нормальный рост доминирует над
карликовым, определите (в%) долю гетерозиготных растений в третьем
поколении, после установления равновесия.
Задача 7.11
В исходной популяции ржи соотношение гомозиготных нормальных за
ростом растений и карликовых составило 3 : 2. Учитывая, что рожь
перехресноза-пилюване, а нормальный рост доминирует над
карликовым, определите (в %) долю карликовых растений в четвертом
поколении, после установления равновесия.
Задача 7.12
В исходной популяции ржи соотношение гомозиготных нормальных за
ростом растений и карликовых составило 3 : 2. Учитывая, что рожь
перехресноза-пилюване, а нормальный рост доминирует над
карликовым, определите (в %) долю гомозиготных растений
нормального роста в пятом поколении, после установ-ления равновесия.
Задача 7.13
В популяции человека Европейского континента доля резусположительных людей составляет 84 %. Опираясь на закон ХардиВайнберга, определите в відсот-ках долю гетерозиготных носителей
этого признака через два поколения (резус-положительность – это
доминантный признак).
Задача 7.14
В популяции человека Европейского континента доля резусположительных людей составляет 84 %. Опираясь на закон ХардиВайнберга, определите в відсот-ках долю доминантных гомозигот по
этому признаку через два поколения (резус-положительность – это
доминантный признак).
Задача 7.15
В популяции человека Европейского континента доля резусположительных людей составляет 84 %. Используя закон ХардиВайнберга, определите в от-сотках суммарную долю гомозиготных по
резус-фактору людей через два поко-ления (резус-положительность –
это доминантный признак).
Задача 7.16
В популяции человека Европейского континента доля резусположительных людей составляет 84 %. Используя закон ХардиВайнберга, определите в от-сотках долю рецессивного аллелей в данной
популяции через два поколения (резус-положительность – это
доминантный признак).
Задача 7.17
В популяции человека Европейского континента доля резусположительных людей составляет 84 %. Используя закон ХардиВайнберга, определите в от-сотках долю доминантного аллеля в данной
популяции за три поколения (резус-положительность – это
доминантный признак).
Задача 7.18
Глухонемота препятствует нормальному развитию устной речи. Эта
анома-лия наследуется по аутосомно-рецессивному механизму. Частота
зустрічаль-ности глухонемых людей для европейских стран составляет
4 : 10000. Определите то-оретично возможное число гетерозиготных по
глухонімотою людей в городе Киеве с населением 4 млн.
Задача 7.19
Глухонемота препятствует нормальному развитию устной речи. Эта
анома-лия наследуется по аутосомно-рецессивному механизму. Частота
зустрічаль-ности глухонемых людей для европейских стран составляет
4 : 10000. Определите то-оретично возможное число гетерозиготных по
глухонімотою людей в городе Доне-цьку с населением 1 млн.
Задача 7.20
В военкоматах города М. юношей обследовали на цветовое восприятие.
Вы-явилось, что из каждой тысячи обследованных один страдает
полный дальтонизм (рецессивная, сцепленная с полом признак).
Определите количество людей, гетерозигот-ных по гену дальтонизма,
если в городе М. живет 1 млн. лиц (популяцию счи-жать идеальной).
Задача 7.21
В военкоматах города М. юношей обследовали на цветовое восприятие.
Вы-явилось, что из каждой тысячи обследованных один страдает
полный дальтонизм (рецессивная, сцепленная с полом признак).
Определите количество людей, гетерозигот-ных по гену дальтонизма,
если в городе М. живет 2 млн. лиц (популяцию счи-жать идеальной).
Задача 7.22
В военкоматах города М. юношей обследовали на цветовое восприятие.
Вы-явилось, что из каждой тысячи обследованных один страдает
полный дальтонизм (рецессивная, сцепленная с полом признак).
Определите количество людей, гетерозигот-ных по гену дальтонизма,
если в городе М. живет 3 млн. лиц (популяцию счи-жать идеальной).
Задача 7.23
В военкоматах города М. юношей обследовали на цветовое восприятие.
Вы-явилось, что из каждой тысячи обследованных один страдает
полный дальтонизм (рецессивная, сцепленная с полом признак).
Определите количество людей, стражда-ют на дальтонизм, если в
городе М. живет 6 млн. лиц (популяцию считать идет-альною).
Задача 7.24
В военкоматах города М. юношей обследовали на цветовое
восприятие.Проявления-лося с каждой тысячи обследованных один
страдает полный дальтонизм (ре-цесивна, сцепленный с полом
признак). Определите количество людей, страдающих дальтонизмом,
если в городе М. проживает 2 млн. Человек (популяцию считать Идеалной).
Задача 7.25
В военкоматах города М. юношей обследовали на цветовое восприятие.
Вы-явилось, что с каждой тысячи обследованных один страдает полный
дальтонизм (рецессивный, сцепленный с полом признак). Определите
количество людей, страдаем ют дальтонизмом, если в городе М.
проживает 10 млн. Человек (популяцию считать идеальной).
Задача 7.26
В военкоматах города М. юношей обследовали на цветовое восприятие.
Вы-явилось, что с каждой тысячи обследованных один страдает полный
дальтонизм (рецессивный, сцепленный с полом признак). Определите
количество людей с нормальным восприятием цветов в городе М., если в
нем проживает 4 млн. Человек (популяцию считать идеальной).
Задача 7.27
В военкоматах города М. юношей обследовали на цветовое восприятие.
Вы-явилось, что с каждой тысячи обследованных один страдает полный
дальтонизм (рецессивный, сцепленный с полом признак). Определите
количество людей с нормальным восприятием цветов в городе М., если в
нем проживает 2 млн. Человек (популяцию считать идеальной).
Задача 7.28
В военкоматах города М. юношей обследовали на цветовое восприятие.
Вы-явилось, что из каждой тысячи обследованных один страдает
полный дальтонизм (рецессивная, сцепленная с полом признак).
Определите количество людей с нормальным восприятием цветов в
городе М., если в нем живет 6 млн. лиц (популяцию считать идеальной).
Задача 7.29
В популяции человека (считать идеальной) в первом поколении
кареглазые люди составляли 51 %. Используя закон Харди-Вайнберга,
определите (в %) долю аллеля а в шестом поколении (каре окраска глаз
– доминантное, а блвакитні глаза – рецессивный признак).
Задача 7.30
В популяции человека (считать идеальной) в первом поколении
кареглазые люди составляли 51 %. Используя закон Харди-Вайнберга,
определите (в %) долю гетерозигот в шестом поколении (каре окраска
глаз – доминантное, а голубые глаза – рецессивный признак).
Задача 7.31
В популяции человека (считать идеальной) в первом поколении
кареглазые люди составляли 51 %. Используя закон Харди-Вайнберга,
определите (в %) долю кареглазых гомозиготных индивидуумов в
четвертом поколении (каре заба-рвлення глаз – доминантное, а голубые
глаза – рецессивный признак).
Задача 7.32
В популяции человека (считать идеальной) в первом поколении
кареглазые люди составляли 51 %. Используя закон Харди-Вайнберга,
определите (в %) концентрацию аллелей А в четвертом поколении (каре
окраска глаз – домина-нтне, а голубые глаза – рецессивный признак).
Задача 7.33
В популяции города N (считать идеальной) с населением 1 млн. жителей
об-стежено 10 тыс. мужчин. Оказалось, что среди них 100 человек
больные гемофилией (рецессивная, сцепленная с полом признак).
Определите количество гетерозиготных по этим генам людей в городе
N.
Задача 7.34
В популяции города N (считать идеальной) с населением 2 млн. жителей
об-стежено 20 тыс. мужчин. Оказалось, что среди них 200 человек
больны гемофилией (рецессивная, сцепленная с полом признак).
Определите количество гетерозиготных по этим генам людей в городе
N.
Задача 7.35
В популяции города N (считать идеальной) с населением 3 млн. жителей
об-стежено 30 тыс. мужчин. Оказалось, что среди них 300 человек
больны гемофилией (рецессивная, сцепленная с полом признак).
Определите количество гетерозиготных по этим генам людей в городе
N.
Задача 7.36
В популяции города N (считать идеальной) с населением 3 млн. жителей
об-стежено 30 тыс. мужчин. Оказалось, что среди них 300 человек
больны гемофилией (рецессивная, сцепленная с полом признак).
Определите количество людей-гомозигот с нормальной зсілістю крови в
городе N.
Задача 7.37
В популяции города N (считать идеальной) с населением 2 млн. жителей
об-стежено 20 тыс. мужчин. Оказалось, что среди них 200 человек
больны гемофилией (рецессивная, сцепленная с полом признак).
Определите количество людей-гомозигот с нормальной зсілістю крови в
городе N.
Задача 7.38
В популяции города N (считать идеальной) с населением 1 млн. жителей
об-стежено 10 тыс. мужчин. Оказалось, что среди них 100 человек
больные гемофилией (рецессивная, сцепленная с полом признак).
Определите количество людей-гомозигот с нормальной зсілістю крови в
городе N.
РАЗДЕЛ 8. ОСНОВЫ СЕЛЕКЦИИ
Срок селекция имеет два значения.
Во-первых – это наука о теоретических основах и методах создания
искусственных популяций организмов, полезных для человека.
Во-вторых – это практическая деятельность человека, направленная на
вы-ние новых и совершенствование уже существующих сортов
растений, пород животных и штаммов микроорганизмов.
Можно сказать, что селекция – это эволюция, которая сознательно
направляется лю-диной. Поскольку эволюционные изменения в
природе происходят в результате взаимо-действия наследственности,
изменчивости и естественного отбора, то теоретическими основами
современной селекции является генетика и эволюционное учение. В
результате естественного отбора в природе появляются формы жизни,
наиболее приспособлены к условиям до-окружающей среды. Конечной
целью селекционной деятельности человека (искусственный отбор)
является оде-ржание определенного количества организмов с заранее
заданными качествами.
Растения, животные, грибы и микроорганизмы значительно отличаются
по своим биологическим свойствам: геномом, формами и скоростью
размножения, способом питания, физиологией, условиями
жизнедеятельности и прочее. Поэтому по отношению к представителям
каждой группы селекционеры используют не только общие, но и
специальные методы селекции.
К группе общих методов можно отнести:
- различные типы гибридизации;
- получение и использование искусственных мутаций;
- методы клеточной и генной инженерии;
- различные варианты искусственного отбора.
В селекции растений применяют:
- различные типы отдаленного скрещивания (межвидовое, міжродове)
для получения генетического разнообразия и большого количества
особей с выраженным гетерози-сом;
- искусственное самоопыление для перехреснозапилюваних растений;
- использование цитоплазматической стерильности;
- получение полиплоидных сортов;
- прививка (искусственное объединение двух частей различных
растений);
- массовую и индивидуальную формы искусственного отбора.
В селекции животных применяют:
- скрещивание представителей отдаленных пород (очень редко
межвидовое);
- скрещивание между собой особей, имеющих родства первой или
второй степени (инбридинг);
- метод оценки производителя по качеству потомства;
- искусственное оплодотворение;
- индивидуальную форму искусственного отбора.
В селекции микроорганизмов применяют:
- методы селективных искусственных питательных сред;
- явление трансформации и трансдукции (включение в генотипа генов
от других организмов или искусственно синтезированных человеком
генов);
- массовую форму искусственного отбора.
В последнее время в селекции большинства организмов используют
эффективные методы клеточной и генной инженерии:
- гибридизация соматических клеток;
- методы клонирования;
- введение или изъятие определенных структурных или регуляторных
генов.
Дальнейшее развитие селекции и использования современных
биотехнологий в сельском хозяйстве и промышленности позволят
решить многие проблемы человечества, связанные с экспоненциальным
ростом его численности.
Задачи для самостоятельного решения
Задача 8.1
Как вы знаете, виды, в которых количество хромосом в кариотипе
больше в кратное число раз по сравнению с гаплоидной (n), называются
поліпоїдами. К поліплої-иии относятся много культурных видов
растений: хлопчатник, люцерна, садовая земляника и др. Основное
гаплоидные число хромосом для пшеницы n = 7. Твердая пшеница имеет
кариотип – 28 хромосом, а мягкая – 42 хромосомы. Как вы назовете эти
пшеницы по степени плоидности? Сколько хромосом в кариотипе будет
в гибридной амаранта-эти, полученной от скрещивания твердой и
мягкой пшеницы?
Задача 8.2
У обычного диплоидного ржи набор хромосом равно 14. Достаточно легко получено несколько тетраплоидных сортов ржи (4n = 28),
различаются по нескольким признакам. В ржи окраска зерен
определяется типом кумуля-тивной полимерии (сводная действие
генов) и может меняться от красного (А1А1А2А2) до белого (а1а1а2а2).
Скрещенные два разных тетраплоидных сорта ржи, причем один из них
гетерозиготный по генам А1 и А2, а другой – только за геном А2.
Определите, какое расщепление по генотипу и фенотипу будет в F1.
Какие методы селекции следует использовать для получения растений с
интенсивно окрашенными красными зернами? Помните, что рожь –
перехреснозапилювана растение.
Задача 8.3
Одним из примеров, что подтверждает закон гомологических рядов
наследственной изменчивости Н. И. Вавилова, является наличие
опушенных и неопушених растений у ржи и пшеницы. Опушенность –
доминантный признак и наследуется моногенно (одна пара генов). На
одном опытном участке растет гетерозиготная пшеница (самозапилювана растение), а на другой – гетерозиготне рожь
(перехреснозапилювана). В каком случае легче отобрать гомозиготные
опушенные растения? Докажите это с помощью генетической схемы.
Задача 8.4
От скрещивания мягкой пшеницы (2n = 42) с многолетней злаковою рослиною – пыреем (2n = 12) гибриды (2n = 28) обычно бесплодные. Но
академику Н. В. Цицину удалось получить плодовитый многолетний
пшенично-пирійний гибрид, который характеризуется (2n = 56).Он был
получен путем искусственного удвоения числа хромосом с
использованием мутагена колхицина. Составьте генетическую схему
получения этого растения. Каким образом будет происходить мейоз у
этого гибрида и сколько "пшеничных" и "пырейные" хромосом попадать
в каждой его гаметы?
Задача 8.5
От скрещивания пшеницы (2n = 28) со злаковой растением из другого
рода - рожью (2n = 14) межродовые гибриды (2n = 21) бесплодны, так
как хромо-сомы ржи и пшеницы не образуют гомологичных пар во
время мейоза. Экспери-ментально удалось получить плодовитый
пшенично-ржаной гибрид - тритикале, для которого характерно (2n =
42). Он был получен путем искусственного удвоение количества
хромосом с использованием мутагена колхицина. Составьте
генетическую схему получения тритикале. Каким образом будет
происходить мейоз у этого гибрида и сколько “пшеничных” и “ржаных”
хромосом попадать к каждой его гаметы?
Задача 8.6
Один из сортов пшеницы имеет красный колос и стебель, которое не
заключается, а др-ший сорт – белый колос и стебель, заключается. В
білоколосого сорта выше содержание белков, но полегание затрудняет
уборку комбайнами. Перед селекціоне-рамы поставленную задачу –
получить сорт со стеблем, которое не заключается, и белым колосом
(оба признака рецессивные). Каким образом это сделать? Приведите
соответствующие схемы скрещиваний, укажите возможные методы
селекции.
Задача 8.7
Существует три сорта роз: с красными, желтыми и белыми цветками.
При скрещивании красной розы из белой или красной с желтой у
гибридов красные цветы. При скрещивании желтой розы с белой
гибриды имеют только желтые цветы. У цветочника есть
червоноквіткові и жовтоквіткові растения, полученные от междусортового скрещивания. Составьте генетическую схему по
восстановлению чистых сортов роз. Какими методами селекции
растений вы при этом воспользуетесь?
Задача 8.8
У селекционера есть два гомозиготных сорта помидоров –
желтоплодный нор-мального роста и червоноплідний карликовый.
Каким образом из этого исходного материала можно получить новые
сорта (группы гомозиготных организмов): черво-ноплідний
нормального роста и желтоплодный карликовый, если желтый окрассоответствует и карликовость определяются рецессивными генами?
Приведите соответствующие схемы скрещиваний.
Задача 8.9
У помидоров красная окраска плодов доминирует над желтым, двогнізді
плоды – над багатогніздими, высокий стебель – над карликовым.
Селекционер имеет высокий сорт с красными двогніздими плодами. Как
практически можно опреде-читы, есть он гомозиготним?
Задача 8.10
У породистых скаковых лошадей является наследственное заболевание
– аномальный роз-виток гортани. Во время быстрого бега у больных
лошадей появляется характерный хрип. От скрещивания между собой
лошадей с аномалией довольно часто рожу-ются здоровые жереб'ята.
Определите, доминантным или рецессивным геном викли-кается эта
болезнь. Если в небольшом табуне есть только больные лошади, то
каким-ном надо проводить скрещивание, чтобы количество больных
животных стала минима-льною?
Автор
ДонАгрА-З
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
307
Размер файла
142 Кб
Теги
решение, генетика, методичка, задачи, пример
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа