Решение задач по биологии и химии. Российской Федерации гоувпо удмуртский государственный университет Кафедра экологии животных задачи по биологии задачник Издательство Удмуртский университет Ижевск 2010 2
 Скачать 0.88 Mb.
|
|
a представлен тремя аллелями а, а, а 3 а). Сколько различных генотипов могут образовывать сочетания этих аллелей 44 б. Сколько фенотипов может образоваться при полном доминировании (а 1 >a 2 >а 3 ), неполном доминировании, кодоминировании и аллельном исключении аллелей а, а , а в. Сколько фенотипов может образоваться, если аллели аи а доминируют над аллелью а, между собой они кодоминантны? Решение а. В диплоидном организме одновременно могут присутствовать только 2 гомологичных гена (аллеля), поэтому три аллеля могут дать потри гомо- и гетерозиготных генотипа гомозиготы а 1 а 1 , а 2 а 2 , а 3 а 3 ; гетерозиготы а 1 а 2 , а 1 а 3 , а 2 а 3 б). При полном доминировании будут образовываться 3 фенотипа фенотип ( a 1 a 1 , а 1 а 2 , а а ); фенотип (а 2 а 3 , а 2 а 2 ); фенотип 3 (а 3 а 3 ). При неполном доминировании, кодоминировании и аллельном исключении число фенотипов будет равно числу генотипов, т.к. гетерозиготы иметь специфические фенотипы, отличающиеся от фенотипов любой из гомозигот фенотип 1 (a 1 a 1 ); фенотипа а ); фенотип 3 (а 2 а 2 ); фенотип 4 (а 2 а 3 ); фенотип 5 (а 1 а 3 ); фенотип 6 (а 3 а 3 ). в. При полном доминировании аллелей аи а над аллелью аи кодоминировании между собой может наблюдаться 4 фенотипа фенотип 1 (а 1 а 1 и а 1 а 3 - полное доминирование фенотип 2 (а 2 а 2 и а 2 а 3 - полное доминирование фенотип 3 (а 3 а 3 -рецессивная гомозигота фенотип 4 (а 1 а 2 - результат кодоминирования). Ответа б) 3; 6 в) 4. Задача 3. Лен имеет серию множественных аллелей, определяющих невосприимчивость растения к разным расам ржавчины. При скрещивании растений из двух 45 чистых линий, имеющих иммунитет каждая к разной расе паразита, все потомство оказалось невосприимчивым к обеим формам ржавчины и соответственно имело большую жизнеспособность. В F 2 наблюдалось расщепление 21 особь, нечувствительная к первой расе паразита, 45 особей, имеющих иммунитет к обеим расам гриба, 23 особи, нечувствительные ко второй расе ржавчины. Объясните результаты. Решение Обозначим ген иммунитета к первой расе ржавчины – А, ко второй – А А 1 А 1 х A 2 A 2 иммунитет красе иммунитет ко 2 расе A 1 A 2 х иммунитет кирасам иммунитет иммунитет иммунитет красе к обеим расам ко 2 расе Т.к. наблюдаемое соотношение фенотипов в близко кто можно сделать вывод о моногенном наследовании признака. Т.к. в гетерозиготе наблюдается более сильное проявление признака, чем в обеих гомозиготах, то результаты можно объяснить явлением сверхдоминирования. С другой стороны, т.к. гетерозиготная особь выделяет оба защитных продукта антитела, то такое соотношение фенотипов в F 2 может быть объяснено явлением кодоминирования. Ответ моногенное наследовании признака при взаимодействии аллелей по типу сверхдоминирования или кодоминирования. 46 Задачи для самостоятельного решения 1. В родильном доме в одну и туже ночь родилось четыре младенца, обладавшие, как впоследствии было установлено, группами крови 0, А, В и АВ. Группы крови четырех родительских пар были 1) 0 и 0; 2) АВ и 0; 3) Аи В 4) В и В. Четырех младенцев можно с полной достоверностью распределить по родительским парам. Как это сделать 2. В родильном доме перепутали двух мальчиков. Родители одного из них имеют 0 и А группы крови, родители другого - Аи АВ. Исследование показало, что дети имеют 0 и А группы крови. Определите, кто чей сын. Возможно ли это сделать при других комбинациях групп крови Приведите примеры. В каких случаях можно было бы обойтись без исследования групп крови отцов 3. Дедушка индивида со стороны матери имеет группу крови АВ, а все остальные его бабушки и дедушки имеют 0 группу крови. С какой вероятностью данный индивид может иметь определенную группу крови 4. У супругов си группами крови двое детей у одного из детей I группа крови, у другого – II. Можно ли по этим данным определить, какой из детей родной, а какой приемный Раздел 4. Задачи по теме «Полигибридное скрещивание при независимом комбинировании генов Задачи на полигибридное скрещивание предполагают анализ наследования нескольких пар генов. Наиболее простым типом полигенного наследования является наследование генов, расположенных в разных парах негомологичных хромосом. В этом случае выполняется закон независимого комбинирования генов, 47 знание которого необходимо для решения задач поданной теме. Закон независимого комбинирования генов позволяет предсказать результаты любого скрещивания. Для прогнозирования результатов скрещиваний можно воспользоваться следующими формулами 2 n - число сортов гамет, образуемых гетерозиготой (n - степень гетерозиготности генотипа по этой же формуле можно определить число фенотипов в F 2 ив потомстве от анализирующего скрещивания при условии полного доминирования. 3 n - число генотипов в F 2 (в этом и следующем случаях n нужно рассматривать как степень гибридности скрещивания 4 n - минимальное число комбинаций гамет в зиготах, позволяющее описать расщепление в F 2 (число ячеек в решетке Пеннета). Примеры решения задач Задача Скрещены морские свинки, имеющие черную курчавую шерсть. В нескольких пометах этой пары получено 26 черных курчавых свинок, 10 черных свинок с гладкой шерстью, 8 белых курчавых и 2 белых свинки с гладкой шерстью. Определите характер наследования признаков и генотипы родителей. Решение 1. Запишем схему скрещиваний, указав в ней только фенотипы и количество всех форм. 2. На основании расщепления уже в первом поколении по окраске и структуре шерсти делаем вывод о гетерозиготности исходных форм по обоим рассматриваемым в задаче признакам. 48 3. Определяем степень гибридности скрещивания, для чего проводим анализ расщепления по каждой паре признаков в отдельности. На 36 черных свинок приходится 10 белых, а на 34 курчавых – 12 с гладкой шерстью. В обоих случаях соотношение оказывается близким к отношению 3 : 1, что свидетельствует о моногенности наследования каждого признака и дигибридности анализируемого скрещивания. Некоторые фактические отклонения от ожидаемого соотношения могут быть объяснены случайными причинами. 4. Теперь определим характер наследования признаков относительно друг друга. Для этого необходимо выявить количественные соотношения различных фенотипических классов в расщеплении. Исходя из наиболее простого предположения о том, что данные гены наследуются независимо друг от друга, считаем, что суммарное количество всех фенотипических классов в расщеплении должно быть кратно шестнадцати (именно такое суммарное количество различных классов расщепления бывает в потомстве дигетерозигот при их скрещивании между собой. Узнаем, во сколько раз число потомков больше шестнадцати (26+10+8+2)/16=2,88. Делим число потомков в каждом фенотипическом классе на 2,88, округляем полученные значения до целых чисел и получаем соотношение 9 : 3 : 3 : 1. Таким образом, предположение о том, что окраска и структура шерсти определяются двумя генами, которые наследуются независимо друг от друга, подтверждается. 5. Записываем генотипы родителей. Проявление у гетерозиготных особей черной окраски и курчавой шерсти свидетельствует о доминировании данных признаков. Если 49 черная окраска определяется геном А, белая – а, курчавая шерсть – В, гладкая – b, то генотипы родителей – AaBb. Ответ независимое наследование по каждому признаку при взаимодействии аллелей по типу полного доминирования генотипы родителей AaBb и AaBb. Задача 2. В семье, где родители хорошо слышали, и один из них имел гладкие волосы, а другой вьющиеся, родился один ребенок глухой с вьющимися волосами, а второй – хорошо слышали имел гладкие волосы. Какова вероятность дальнейшего появления глухих детей с вьющимися волосами в семье, если известно, что ген вьющихся волос доминирует над гладкими, глухота – признак рецессивный, и обе пары генов находятся в разных хромосомах Решение 1. Записываем схему скрещиваний и из условия задачи находим генотипы родителей. Т.к. появился глухой ребенок, то оба родителя гетерозиготны по гену глухоты (Аа), атак как появился ребенок с гладкими волосами, то родитель, имеющий вьющиеся волосы также гетерозиготен (Вв), а родитель с гладкими волосами, соответственно, рецессивная гомозигота (вв) поданному признаку. Таким образом, генотипы родителей следующие Аавв (слышит с гладкими волосами) и АаВв (слышит с вьющимися волосами. 2. В схему скрещиваний подставляем генотипы родителей и с помощью решетки Пеннета находим, что вероятность появления второго ребенка с генотипом ааВв глухой с вьющимися волосами) – 1/8 (12,5 %) (появление первого ребенка сданным сочетанием признаков никак не влияет на вероятность появления второго с таким же сочетанием. 50 Ответ вероятность того, что второй ребенок в семье будет глухой с вьющимися волосами, составляет 12,5%. Задачи для самостоятельного решения 1. Чистопородный черный комолый бык скрещивается с красными рогатыми коровами. Какими будут гибриды Каким окажется следующее поколение, полученное от скрещивания этих гибридов между собой, если известно, что комолость доминирует над рогатостью, а черная масть - над красной, причем гены обоих признаков находятся в разных парах хромосом 2. Известно, что нормальный росту овса доминирует над гигантизмом, а раннеспелость над позднеспелостью. Все исходные растения гомозиготны, и гены обоих признаков находятся в разных хромосомах. Какими признаками будут обладать гибриды раннеспелого овса нормального роста с позднеспелым гигантского Какой результат даст дальнейшее скрещивание между собой таких гибридов 3. Голубоглазый правша женится на кареглазой правше. У них родилось двое детей - кареглазый левша и голубоглазый правша. От второго брака этого же мужчины с другой кареглазой правшой родилось 3 кареглазых детей все правши. Каковы генотипы каждого из трех родителей 4. Ген, определяющий раннее облысение, у мужчин проявляется как доминантный, у женщин - как рецессивный. Кареглазый лысый мужчина, отец которого не имел лысины и был голубоглазым, женился на голубоглазой женщине, гетерозиготной по гену раннего облысения. Какими могут быть фенотипы детей от этого брака Какова вероятность их появления 51 5. У человека наличие в крови резус-фактора определяется доминантным геном D, отсутствие - d. Определите, какова вероятность рождения резус- положительного ребенка с четвертой группой крови в семье, где генотип мужа - А, жены - В. 6. У морской свинки курчавая шерсть определяется геном R, гладкая - r, короткая - L, длинная - l, черная окраска шерсти - B, белая - b. Какое будет F 1 и F 2 при скрещивании свинок, различающихся по аллелям всех трех генов Что получится при скрещивании гибрида F 1 с гладко- и длинношерстной белой свинкой 7. Курица и петух - черные хохлатые. От них получено 13 цыплят 7 черных хохлатых, 3 бурых хохлатых, 2 черных без хохла и 1 бурый без хохла. Каковы генотипы петуха и курицы 8. Полидактилия и отсутствие малых коренных зубов у человека определяются доминантными аллелями аутосомных генов. Мужчина с полидактилией вступил в брак с женщиной, у которой отсутствуют малые коренные зубы. В семье родился ребенок, не имеющий указанных аномалий. Сколько типов гамет образуется у мужчины Сколько разных генотипов может быть среди детей этой пары Какова вероятность рождения в этой семье ребенка с обеими аномалиями, с одной аномалией, без аномалий 9. От скрещивания растений пшеницы, имеющих плотный остистый колосс растениями, имеющими рыхлый безостый колос, в первом поколении все растения имели безостые колосья средней плотности. Во втором поколении получено безостых с плотным колосом - 58, безостых с колосом средней плотности - 125, безостых с рыхлым колосом - 62, остистых с плотным колосом - 18, остистых с колосом средней плотности - 40, остистых с 52 рыхлым колосом - 21. Как наследуются изучаемые признаки Каковы генотипы родительских растений 10. У девочки - голубые глаза и прямые волосы. Оба ее родителя и обе бабушки - кареглазые с курчавыми волосами. У обоих дедушек были голубые глаза и прямые волосы. Составьте родословную данной семьи. Определите, как наследуются признаки. 11. Скрещиваются особи АаBbCc и AaBbCC. Какова вероятность появления в потомстве особей с генотипами а) ААbbCC б) ааbbсс в) АаВВСс? Раздел 5. Задачи по теме Множественное действие генов Множественное, или плейотропное, действие генов заключается в том, что один ген может оказывать влияние на проявление нескольких признаков. Признаки, определяемые одним геном, наследуются совместно, те. проявляются у одних и тех же особей. При этом наследование данных признаков полностью соответствует закономерностям моногенного наследования. Некоторые гены с плейотропным действием могут оказывать различное влияние на фенотип в гомо- ив гетерозиготном состоянии. Например, существуют гены, которые в гомозиготном состоянии снижают жизнеспособность особей или даже вызывают их гибель, а в гетерозиготе на жизнеспособность не влияют. Эти особенности проявления данных генов могут приводить к стойким отклонениям от ожидаемых результатов скрещиваний, что необходимо учитывать при решении генетических задач. 53 Примеры решения задачи Задача 1. При скрещивании платиновых лисиц в их потомстве всегда наблюдается расщепление в отношении 2 платиновые к 1 серебристо-черной. Иногда появляются чисто-белые щенки, которые вскоре погибают. Как наследуется окраска лисиц Каковы генотипы всех форм Решение Расщепление уже в первом поколении свидетельствует о гетерозиготности платиновых лисиц. Характер расщепления указывает на то, что в задаче приводятся результаты моногибридного скрещивания. Вне хватает 1/4 части потомков. По-видимому, это особи, гомозиготные по гену белой окраски, которые оказываются нежизнеспособными. Таким образом, можно сделать следующие выводы 1) окраска лисиц наследуется моногенно; 2) платиновая окраска характерна для гетерозигот 3) особи с серебристо- черной и белой шерстью гомозиготны по разным аллелям окраски 4) гомозиготы по гену белой окраски нежизнеспособны. Ответ моногенное наследование по типу неполного доминирования серебристо-черные лисицы имеют генотип АА, платиновые – Аа, белые щенки – аа; особи с генотипом аа нежизнеспособны. Задача 2. При скрещивании между собой черных мышей все потомство оказалось черным, а при скрещивании желтых - наблюдалось расщепление в отношении 2 части желтых 1 часть черных. Дайте возможные объяснения этим фактам. Решение Черные мыши не дают расщепления, следовательно, они гомозиготны (генотип АА или аа), желтые мыши дают 54 расщепление, следовательно, они гетерозиготны. Запись расщепления при втором скрещивании имеет вид. Р Аа х Аа желтые желтые F 1 ? 2Аа ? 1леталь : желтые : черные Т.к. наблюдалось нарушение менделеевского расщепления в соотношении 2:1, то можно сделать вывод, что или доминантные или рецессивные гомозиготы являются леталями. При этом возможно два варианта а) Если доминирование полное, то при таком соотношении (2:1), черные мыши не могут иметь доминантный генотип, следовательно, они рецессивные гомозиготы. Леталью являются доминантные гомозиготы (АА), которые должны были иметь желтую окраску. F 1 фенотип леталь желтые черные генотип АА 2Аа аа б) Если доминирование неполное, то летальными равновероятно будет один из гомозиготных генотипов (АА или аа), а другой будет иметь черную окраску. Ответ желтые мыши имеют генотип Аа, черные – гомозиготны (или АА или аа); наблюдаемое соотношение представляет одно из нарушений закона расщепления при моногибридном скрещивании, т.к. имеются летальные сочетания генов. Задачи для самостоятельного решения 1. Мыши генотипа yy – серые, Yy – желтые, YY – гибнут на эмбриональной стадии. Каким будет потомство следующих родителей желтый х серая, желтый х желтая В каком скрещивании можно ожидать более многочисленный помет 55 2. При скрещивании между собой хохлатых уток утята выводятся только из 3/4 яиц, а 1/4 эмбрионов гибнет перед вылуплением. Среди вылупившихся утят примерно 2/3 хохлатых и 1/3 нормальных. Каким будет потомство от скрещивания хохлатых с нормальными утками 3. Имеется две породы овец – с серой и черной окрасками. При разведении черных овец в себе потомство всегда бывает черным. При разведении в себе серых овец в потомстве всегда наблюдается расщепление в отношении 2/3 овец с серой окраской к 1/3 – с черной. При скрещивании серых овец с черными половина ягнят – серые, половина – черные. Объясните результаты скрещиваний. 4. Скрещиваются две дрозофилы с загнутыми наверх крыльями и укороченными щетинками. При анализе многочисленного потомства, получившегося в результате этого скрещивания, обнаружены мухи четырех фенотипических классов с родительским сочетанием признаков, с загнутыми наверх крыльями и нормальными щетинками, с нормальными крыльями и укороченными щетинками и мухи с нормальными крыльями и нормальными щетинками (дикий тип) в соотношении 4:2:2:1. Дайте генетическое объяснение этого результата. Раздел 6. Задачи по теме Пенетрантность генов Под пенетрантностью понимается частота проявления гена у его носителей Она определяется отношением числа особей, имеющих данный признак, к числу особей, имеющих данный генотип. Так, у многих наследственных болезней человека пенетрантность значительно менее 100 %. 56 Пример решения задачи Задача Некоторые формы шизофрении наследуются как аутосомные доминантные признаки с неполной пенетрантностью. При этому гомозигот пенетрантность равна 100%, у гетерозигот – равна 20 %. Определите вероятность рождения больных детей а) в семье, где один из супругов гетерозиготен, а другой нормален в отношении анализируемого признака б) в браке двух гетерозиготных родителей. Решение а. Записываем схемы скрещиваний и находим, что вероятность рождения гетерозиготного ребенка равна 0,5. Но так как пенетрантность у гетерозигот поданной болезни равна 0,2, то вероятность рождения больного ребенка будет Х = 0,1, или 10 %. б. Во втором случаев брак вступают два гетерозиготных индивида. Вероятность рождения доминантной гомозиготы – 25% (все больные, вероятность рождения гетерозиготного организма – 0,5. Из них больны будут 20%, или 0,1 из всех родившихся. Находим общую вероятность рождения больного ребенка. 25% + 10%=35%. Ответ в первом случае вероятность рождения больного ребенка равна 10%, во втором – 35%. Задачи для самостоятельного решения 1. Подагра наследуется по аутосомно-доминантному типу. Пенетрантность этого гена у мужчин составляет 20%, у женщин равна 0. Какова вероятность заболевания подагрой детей, если один из родителей гетерозиготен, а другой гомозиготен по анализируемому признаку. 2. Пенетрантность по шизофрении у гетерозигот составляет 20%, у гомозигот – 100%. Мужчина, 57 страдающий периодическими обострениями шизофрении, женится на здоровой женщине. Известно, что у родственников жены такой патологии не было. Бабушка мужа была больна, но его родители здоровы. Каков прогноз появления данного признака в этой семьи 3. Имеется здоровая девушка в возрасте 18 лет, один из родителей которой болен сахарным диабетом. Сделайте прогноз появления у нее самой и ее будущих детей сахарного диабета, если максимальная пенетрантность этого признака (20%) достигается с возрастом. Рассмотрите признак как доминантный. 4. У одного из видов дрозофилы (Drosophila funebris) имеется рецессивная мутация (vti), которая вызывает прерывистое строение или полное отсутствие поперечных жилок на крыльях. Причем, пенетрантность данной мутации сильно варьирует ив трех разных линиях составила 45%, 85% и 100% соответственно. Какое количество мух в каждой линии должно иметь дикий (нормальный) фенотип, если проанализировано 100 особей. Раздел 7. Задачи по теме Взаимодействие неаллельных генов В данном разделе рассматриваются задачи на основные типы взаимодействия неаллельных генов, расположенных в разных парах негомологичных хромосом. Для решения задач этой группы необходимо знать теоретические основы комплементарного, эпистатического и полимерного действия генов. Комплементарность – тип взаимодействия неаллельных генов, когда при совместном нахождении в генотипе в доминантном состоянии ( |