Сборник задач по генетикие с решениями. Решение и оформление генетических задач Некоторые общие методические приемы, которые могут быть использованы при решении задач
 Скачать 0.94 Mb.
|
Крестьянинов В.Ю., Вайнер Г.Б.СБОРНИКзадач по генетике с решениямиИздательство "Лицей" Оглавление: Глава I. Решение и оформление генетических задач 1. Некоторые общие методические приемы, которые могут быть использованы при решении задач 2. Оформление задач по генетике 3. Пример решения и оформления задач Глава II. Моногибридное скрещивание 1. Илллюстрации первого и второго законов Менделя 2. Выяснение генотипов организмов по генотипам и фенотипам родителей и потомков 3. Выяснение генотипов родителей по расщеплению в потомстве 4. Определение вероятности рождения потомства с искомыми признаками 5. Определение доминантности или рецессивности признака Ответы и решения к задачам главы II Глава III. Взаимодействие аллельных генов. Множественный аллелизм 1. Неполное доминирование и кодоминирование 2. Наследование по типу множественных аллелей 3. Наследование других признаков, осуществляющееся по типу множественных аллелей Ответы и решения к задачам главы III Глава IV. Независимое наследование 1. Дигибридное скрещивание 2. Задачи, иллюстрирующие закон независимого наследования 3. Выяснение генотипов особей 4. Определение генотипа организма по соотношению фенотипических классов в потомстве 5. Определение вероятности появления потомства с анализируемыми признаками 6. Выяснение доминантности или рецессивности признаков 7. Независимое наследование при неполном доминировании 8. Полигибридное скрещивание Ответы и решения к задачам главы IV Глава V. Взаимодействие неаллельных генов 1. Комплементарность 2. Полимерное действие генов 3. Эпистаз Ответы и решения к задачам главы V Глава VI. Сцепленное наследование 1. Полное сцепление 2. Определение типов гамет 3. Выяснение генотипов особей и определение вероятности рождения потомства с анализируемыми признаками 4. Задачи, в которых одновременно рассматривается сцепленное и независимое наследование 5. Неполное сцепление 6. Составление схем кроссинговера 7. Определение типа наследования (сцепленное или независимое) и расстояния между генами 8. Определение числа кроссоверных гамет или полученного соотношения особей в потомстве в зависимости от расстояния между генами в хромосоме 9. Картирование хромосом Ответы и решения к задачам главы VI Глава VII. Наследование генов, локализованных в половых хромосомах 1. Наследование генов, локализованных в Х-хромосоме 2. Наследование генов, сцепленных с Y-хромосомой 3. Кодоминантные гены, локализованные в Х-хромосоме 4. Наследование двух признаков, сцепленных с полом 5. Одновременное наследование признаков, расположенных в соматических и половых хромосомах 6. Наследование, зависимое от пола Ответы и решения к задачам главы VII Глава VIII. Наследование летальных генов 1. Летальные гены при моногибридном наследовании 2. Летальные гены при дигибридном скрещивании 3. Наследование летальных генов, локализованных в половых хромосомах Ответы и решения к задачам главы VIII Глава I. Решение и оформление генетических задачТемы главы I 1. Некоторые общие методические приемы, которые могут быть использованы при решении задач 2. Оформление задач по генетике 3. Пример решения и оформления задач 1. Некоторые общие методические приемы, которые могут быть использованы при решении задач Подавляющее большинство ошибок, допускаемых учащимися, связано с невыполнением простых правил, которые они должны усвоить из курса генетики. К этим правилам относятся следующие:
Кроме того, для успешного решения задач по генетике следует уметь выполнять некоторые несложные операции и использовать методические приемы, которые приводятся ниже. Прежде всего необходимо внимательно изучить условие задачи. Даже те учащиеся, которые хорошо знают закономерности наследования и успешно решают генетические задачи, часто допускают грубые ошибки, причинами которых является невнимательное или неправильное прочтение условия. Следующим этапом является определение типа задачи. Для этого необходимо выяснить, сколько пар признаков рассматривается в задаче, сколько пар генов кодирует эти признаки, а также число классов фенотипов, присутствующих в потомстве от скрещивания гетерозигот или при анализирующем скрещивании, и количественное соотношение этих классов. Кроме того, необходимо учитывать, связано ли наследование признака с половыми хромосомами, а также сцепленно или независимо наследуется пара признаков. Относительно последнего могут быть прямые указания в условии. Также, свидетельством о сцепленном наследовании может являться соотношение классов с разными фенотипами в потомстве. Для облегчения решения можно записать схему брака (скрещивания) на черновике, отмечая фенотипы и генотипы особей, известных по условию задачи, а затем начать выполнение операций по выяснению неизвестных генотипов. Для удобства неизвестные гены на черновике можно обозначать значками *, _ или ?. Выяснение генотипов особей, неизвестных по условию, является основной методической операцией, необходимой для решения генетических задач. При этом решение всегда надо начинать с особей, несущих рецессивный признак, поскольку они гомозиготны и их генотип по этому признаку однозначен – аа. Выяснение генотипа организма, несущего доминантный признак, является более сложной проблемой, потому что он может быть гомозиготным (АА) или гетерозиготным (Аа). Гомозиготными (АА) являются представители «чистых линий», то есть такие организмы, все предки которых несли тот же признак. Гомозиготными являются также особи, оба родителя которых были гомозиготными по этому признаку, а также особи, в потомстве которых (F1) не наблюдается расщепление. Организм гетерозиготен (Аа), если один из его родителей или потомков несет рецессивный признак, или если в его потомстве наблюдается расщепление. В некоторых задачах предлагается выяснить, доминантным или рецессивным является рассматриваемый признак. Следует учитывать, что доминантный признак во всех случаях, кроме неполного доминирования, проявляется у гетерозиготных особей. Его несут также фенотипически одинаковые родители, в потомстве которых встречаются особи, отличные от них по фенотипу. При моногенном наследовании доминантный признак всегда проявляется у потомства F1 при скрещивании гомозиготных родителей (чистых линий) с разным фенотипом (исключение – неполное доминирование). При определении возможных вариантов распределения генов в гаметах следует помнить, что каждая гамета содержит гаплоидный набор генов и что в нее попадает только один ген из каждой пары, определяющей развитие признака. Число возможных вариантов гамет равно 2n, где n – число рассматриваемых пар хромосом, содержащих гены в гетерозиготном состоянии. Распространенной ошибкой при определении вариантов гамет является написание одинаковых типов гамет, то есть содержащих одни и те же сочетания генов. Для определения возможных типов гамет более целесообразным представляется запись генотипов в хромосомной форме. Это упрощает определение всех возможных вариантов сочетания генов в гаметах (особенно при полигибридном скрещивании). Кроме того, некоторые задачи невозможно решить без использования такой формы записи. Сочетания гамет, а также соответствующие этим сочетаниям фенотипы потомства при дигибридном или полигибридном скрещивании равновероятны, и поэтому их удобно определять с помощью решетки Пеннета. По вертикали откладываются типы гамет, продуцируемых матерью, а по горизонтали – отцом. В точках пересечения вертикальных и горизонтальных линий записываются соответствующие сочетания генов. Обычно выполнение операций, связанных с использованием решетки Пеннета, не вызывает затруднений у учащихся. Следует учитывать только то, что гены одной аллельной пары надо писать рядом (например, ААВВ, а не АВАВ). Конечным этапом решения является запись схемы скрещивания (брака) в соответствии с требованиями по оформлению, описанными ниже, а также максимально подробное изложение всего хода рассуждений по решению задачи с обязательным логическим обоснованием каждого вывода. Отсутствие объяснения даже очевидных, на первый взгляд, моментов может быть основанием для снижения оценки на экзамене. Довольно распространенными являются задачи, которые могут иметь несколько вариантов решения (в качестве примера представлена задача 3-13). Все варианты решения должны быть рассмотрены учащимися. Конкретные приемы решения задач каждого типа приводятся в соответствующих главах. 2. Оформление задач по генетике При оформлении задач необходимо уметь пользоваться символами, принятыми в традиционной генетике и приведенными ниже:
Пример записи схемы скрещивания (брака) А – желтая окраска семян, а – зеленая окраска семян.
Запись в хромосомной форме, как отмечено выше, является более предпочтительной. При написании схемы скрещивания (брака) обязательно следует указывать фенотипы всех рассматриваемых особей, поколение, к которому они принадлежат (F1, F2 и т.д.), а также пол родителей и потомства. Гаметы следует обвести кружком (при невыполнении этого можно спутать гаметы с генами генотипа). К распространенным ошибкам, допускаемым учащимися при оформлении задач, относятся также случаи, когда генотип женского организма написан не слева (принятая форма записи), а справа. Довольно часто встречаются ошибки, когда у гомозиготных особей отмечается два типа гамет, например:
Такая запись не имеет смысла, так как должно быть указано не число гамет, которых может быть множество, а только число их типов. Запись типа «один ребенок будет больным, а другой здоровым» или «первый ребенок родится больным, а второй здоровым» также лишена смысла, поскольку результаты указывают лишь на вероятность рождения тех или иных особей. 3. Пример решения и оформления задач Задача 1-1 У человека альбинизм – аутосомный рецессивный признак. Мужчина альбинос женился на женщине с нормальной пигментацией. У них родилось двое детей – нормальный и альбинос. Определить генотипы всех указанных членов семьи. Решение А – нормальная пигментация, а – альбинизм.
Генотип особи с рецессивным признаком известен – аа. Особь с доминантным признаком имеет генотип А*:
Ответ Генотип мужа – аа, жены – Аа, ребенка с нормальной пигментацией – Аа, ребенка-альбиноса – аа. Глава II. Моногибридное скрещивание Темы главы II 1. Илллюстрации первого и второго законов Менделя 2. Выяснение генотипов организмов по генотипам и фенотипам родителей и потомков 3. Выяснение генотипов родителей по расщеплению в потомстве 4. Определение вероятности рождения потомства с искомыми признаками 5. Определение доминантности или рецессивности признака Ответы и решения Моногибридным называется скрещивание, при котором рассматривается наследование одной пары альтернативных (контрастных, взаимоисключающих) признаков, детерминируемых одной парой генов. При моногибридном скрещивании соблюдается первый закон Менделя (закон единообразия), согласно которому при скрещивании гомозиготных организмов у их потомков F1 проявляется только один альтернативный признак (доминантный), а второй находится в скрытом (рецессивном) состоянии. Потомство F1 единообразно по фенотипу и генотипу. Согласно второму закону Менделя (закон расщепления) при скрещивании гетерозигот в их потомстве F2 наблюдается расщепление по генотипу в соотношении 1:2:1 и по фенотипу в пропорции 3:1. Для успешного решения задач на моногибридное скрещивание необходимо также четко знать правило «чистоты гамет», согласно которому в каждую гамету попадает только один ген из каждой пары, определяющей развитие признака. 1. Илллюстрации первого и второго законов Менделя Задача 2-1 Ген черной масти у крупнорогатого скота доминирует над геном красной масти. Какое потомство F1 получится от скрещивания чистопородного черного быка с красными коровами? Какое потомство F2 получится от скрещивания между собой гибридов? Решение А – ген черной масти, а – ген красной масти.
Схема скрещивания
Ответ При скрещивании чистопородного черного быка с красными коровами все потомство будет черного цвета. При скрещивании между собой гибридов F1 в их потомстве (F2) будет наблюдаться расщепление: 3/4 особей будет черного цвета, 1/4 – красного. Задача 2-2 Гладкая окраска арбузов наследуется как рецессивный признак. Какое потомство получится от скрещивания двух гетерозиготных растений с полосатыми плодами? 2. Выяснение генотипов организмов по генотипам и фенотипам родителей и потомков При решении таких задач необходимо помнить, что генотип особей с рецессивным признаком известен – они гомозиготны. Наличие доминантного или рецессивного гена у организмов, несущих доминантный признак (их гомо- или гетерозиготность), можно определить по генотипам их родителей или потомков, учитывая то, что один ген из каждой пары ребенок получает от отца, а второй – от матери. Задача 2-3 Способность человека ощущать горький вкус фенилтиомочевины (ФТМ) – доминантный признак, ген которого (Т) локализован в 17-й аутосоме. В семье мать и дочь ощущают вкус ФТМ, а отец и сын не ощущают. Определить генотипы всех членов семьи. Решение
Схема брака
Ответ Генотип матери и дочери – Tt, отца и сына – tt. Задача 2-4 У человека ген, вызывающий одну из форм наследственной глухонемоты, рецессивен по отношению к гену нормального слуха. От брака глухонемой женщины с нормальным мужчиной родился глухонемой ребенок. Определить генотипы всех членов семьи. Задача 2-5 Седая прядь волос у человека – доминантный признак. Определить генотипы родителей и детей, если известно, что у матери есть седая прядь волос, у отца – нет, а из двух детей в семье один имеет седую прядь, а другой не имеет. Задача 2-6 Комолость у крупного рогатого скота доминирует над рогатостью. Комолый бык Васька был скрещен с тремя коровами. От скрещивания с рогатой коровой Зорькой родился рогатый теленок, с рогатой коровой Буренкой – комолый. От скрещивания с комолой коровой Звездочкой родился рогатый теленок. Каковы генотипы всех животных, участвовавших в скрещивании? 3. Выяснение генотипов родителей по расщеплению в потомстве Задача 2-7 У морских свинок ген мохнатой шерсти (R) доминирует над геном гладкой шерсти (r). Мохнатая свинка при скрещивании с гладкой дала 18 мохнатых и 20 гладких потомков. Каков генотип родителей и потомства? Могли бы у этих свинок родиться только гладкие особи? Задача 2-8 У овса ранняя спелость доминирует над позднеспелостью. На опытном участке от скрещивания позднеспелого овса с гетерозиготным раннеспелым получено 69134 растения раннего созревания. Определить число позднеспелых растений. Задача 2-9 Плоды томата бывают круглыми и грушевидными. Ген круглой формы доминирует. В парниках высажена рассада, полученная из гибридных семян. 31750 кустов имели плоды грушевидной формы, а 92250 – круглой. Сколько было среди выросших кустов гетерозиготных растений? Решение А – круглая форма, а – грушевидная форма.
Ответ Гетерозиготных растений было примерно 62500. 4. Определение вероятности рождения потомства с искомыми признаками Вероятность появления особей с тем или иным генотипом можно определить по формуле:
Вероятность осуществления взаимосвязанных событий равна произведению вероятностей каждого события. Задача 2-10 Одна из форм шизофрении наследуется как рецессивный признак. Определить вероятность рождения ребенка с шизофренией от здоровых родителей, если известно, что бабушка со стороны отца и дед со стороны матери страдали этими заболеваниями. Решение
Схема брака
Ответ Вероятность рождения ребенка, больного шизофренией, равна 25% (1/4). Задача 2-11 Фенилкетонурия (нарушение аминокислотного обмена) наследуется как рецессивный признак. Жена гетерозиготна по гену фенилкетонурии, а муж гомозиготен по нормальному аллелю этого гена. Какова вероятность рождения у них больного ребенка? Задача 2-12 Ирландские сеттеры могут быть слепыми в результате действия рецессивного гена. Пара животных с нормальным зрением дала помет из нескольких щенков, один из которых оказался слепым. Установить генотипы родителей. Один из зрячих щенят из этого помета должен быть продан для дальнейшего размножения. Какова вероятность того, что он гетерозиготен по гену слепоты? 5. Определение доминантности или рецессивности признака Если в задаче не указано, какой признак является доминантным, а какой рецессивным, его можно определить, исходя из следующих соображений:
Задача 2-13 От скрещивания комолого (безрогого) быка с рогатыми коровами получились комолые и рогатые телята. У коров комолых животных в родословной не было. Какой признак доминирует? Каков генотип родителей и потомства? Решение
Запись скрещивания А – комолость, а – рогатость.
Ответ Доминантным является признак комолости. Генотип быка – Аа, коров – аа, телят – Аа и аа. Задача 2-14 Дурман, имеющий пурпурные цветы, дал при самоопылении 30 потомков с пурпурными и 9 с белыми цветами. Какие выводы можно сделать о наследовании окраски цветов у растений этого вида? Какая часть потомства F1 не даст расщепления при самоопылении? Задача 2-15 При скрещивании серых мух друг с другом в их потомстве F1 наблюдалось расщепление. 1392 особи были серого цвета и 467 особей – черного. Какой признак доминирует? Определить генотипы родителей. Задача 2-16 Две черные самки мыши скрещивались с коричневым самцом. Одна самка дала 20 черных и 17 коричневых потомков, а другая – 33 черных. Какой признак доминирует? Каковы генотипы родителей и потомков? Задача 2-17 У двух здоровых родителей родился ребенок альбинос. Второй ребенок был нормальным. Доминантный или рецессивный ген определяет альбинизм? Определить генотипы родителей и детей. Задача 2-18 При скрещивании серых кур с белыми все потомство оказалось серым. При скрещивании этого потомства опять с белыми получилось 172 особи, из которых 85 серых. Какой признак доминирует? Каковы генотипы обеих форм и их потомства? Задача 2-19 При скрещивании нормальных дрозофил между собой в их потомстве 25% особей оказались с уменьшенными глазами. Последних скрестили с родительскими особями и получили 37 мух с уменьшенными и 39 с нормальными глазами. Определить генотипы скрещиваемых в обоих опытах дрозофил. Задача 2-20 У Пети и Саши карие глаза, а у их сестры Маши – голубые. Мама этих детей голубоглазая, хотя ее родители имели карие глаза. Какой признак доминирует? Какой цвет глаз у папы? Напишите генотипы всех перечисленных лиц. Решение
Схема брака
Ответ Генотип дедушки и бабушки со стороны матери – Аа, матери и дочери – аа, отца и сыновей – Аа. Доминирующим является признак карего цвета глаз. Задача 2-21 В одном из зоопарков Индии у пары тигров с нормальной окраской родился тигр-альбинос. Тигры-альбиносы встречаются крайне редко. Какие действия должны провести селекционеры, чтобы как можно быстрее получить максимальное количество тигрят с данным признаком? Решение
Такое скрещивание и было проведено селекционерами. Задача 2-22 Устойчивые к действию ДДТ самцы тараканов скрещивались с чувствительными к этому инсектициду самками. В F1 все особи оказались устойчивыми к ДДТ, а в F2 произошло расщепление: 5768 устойчивых и 1919 чувствительных. Какой из признаков доминирует? Какая часть устойчивых особей при скрещивании между собой будет давать чувствительных потомков? Задача 2-23 В лабораторию с мышами, гомозиготными по гену серого цвета, привезли из питомника серого самца. Все гибриды первого поколения были серыми. Всех гибридных самок этого поколения скрестили с тем же самцом и получили во втором поколении расщепление по цвету (серые мыши, черные мыши) в пропорции 7:1. Объясните результаты, считая, что окраска зависит от одной пары аллелей. Решение
Это удовлетворяет условию задачи. Расщепление в соотношении, отличающемся от менделевского (3:1), обусловлено тем, что в скрещивании участвовали генетически неоднородные самки. Задача 2-24 Наследование резус-фактора осуществляется по обычному аутосомно-доминантному типу. Организм с резус-положительным фактором (Rh+) несет доминантный ген R, а резус-отрицательный (rh–) – рецессивный ген r. Если муж и жена резус-положительны, то может ли их ребенок быть резус-отрицательным? Задача 2-25 Ребенок резус-положителен. Какой резус-фактор может быть у родителей? Ответы и решения к задачам главы II 2-1. При скрещивании чистопородного черного быка с красными коровами все потомство будет черного цвета. При скрещивании между собой гибридов F1 в их потомстве F2 будет наблюдаться расщепление: 3/4 особей будет черного цвета, 1/4 – красного. 2-2. При скрещивании двух гетерозиготных растений получится растений с полосатыми плодами: 25% – c генотипом АА, 50% – с генотипом Аа, 25% растений – с гладкими плодами (генотип аа). 2-3. Генотип матери и дочери – Tt, отца и сына – tt. 2-4. Генотип женщины – аа, мужчины – Аа, ребенка – аа. 2-5. Генотип матери – Аа, отца – аа, ребенка с седой прядью – Аа, ребенка без седой пряди – аа. 2-6. Генотип быка – Аа, рогатых коров – аа, комолой коровы – Аа, генотип первого теленка – аа, второго – Аа, третьего – аа. 2-7. Генотип мохнатых свинок – Rr, гладких – rr. Поскольку законы Менделя носят вероятностный характер, то у этих свинок могли бы родиться потомки только с гладкой шерстью, но вероятность этого невелика. 2-8. Примерно столько же, так как в данном случае, как и при анализируемом скрещивании, происходит расщепление признака в соотношении 1:1. 2-9. Гетерозиготных было примерно 62500 растений. 2-10. Вероятность рождения ребенка, больного шизофренией, равна 1/4. 2-11. Вероятность рождения больного ребенка равна 0. 2-12. Вероятность того, что щенок с нормальным зрением будет гетерозиготен по гену слепоты, равна 2/3. 2-13. Доминантным является признак комолости. Генотип быка – Аа, коров – аа, телят – Аа и аа. 2-14. Доминантным является признак пурпурной окраски цветов. При самоопылении F1 примерно половина особей не даст расщепления. 2-15. Доминирует серый цвет. Родители гетерозиготны по этому признаку (Аа). 2-16. Доминирует признак черной окраски. Генотип самца – аа, первой самки – Аа, второй – АА. Генотип потомства при первом скрещивании – Аа и аа, при втором – Аа. 2-17. Альбинизм определяется рецессивным геном. Генотипы родителей и нормального ребенка – Аа. Генотип ребенка-альбиноса – аа. 2-18. Доминирует признак серой окраски. Генотип белых кур – аа, серых родителей – АА, серого потомства F1 – Аа. 2-19. Доминирует признак нормальной формы глаз. Генотип исходных особей – Аа, потомков F1 c уменьшенными глазами – аа. 2-20. Генотип дедушки и бабушки со стороны матери – Аа, матери и дочери – аа, отца и сыновей – Аа. Доминирующим является признак карего цвета глаз. 2-21. Надо провести возвратное скрещивание с одним из родителей. В этом случае половина потомства будет являться альбиносами. 2-22. Доминантным является признак устойчивости, так как он проявляется у потомства при скрещивании особей с альтернативными фенотипами. В потомстве F2 гетерозиготными (способными давать чувствительных потомков) будет около 2/3 всех устойчивых, то есть 5768 · 2/3 ≈ 3800 особей. 2-23. Объяснение в тексте. 2-24. Может, если оба родителя гетерозиготны (Rr×Rr). 2-25. У родителей возможно любое сочетание генотипов, кроме rr×rr. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
А , 
АВ ,