Задача
1. Гены B,
C и D
находятся в одной хромосоме. Между генами B и C кроссинговер
происходит с частотой 6,5 %, между генами C и D – с частотой 3,7 %. Определить
взаиморасположение генов B, C, D в хромосоме, если расстояние между генами B и
D составляет 10,2 морганиды.
Решение:
процент кроссинговера равен расстоянию между генами в морганидах.
Гены
в хромосоме располагаются линейно. Распределим их на одной линии, в
соответствии с условием задачи.
Между геном B и D – 10,2 морганиды.
Между B и C – 6,5 морганиды. Между C и D – 3,7 морганиды.
Задача
2. Гены А и С расположены в одной группе сцепления, расстояние между ними 4,6 морганиды. Определите, какие типы гамет и в каком
процентном соотношении образуют особи генотипа АаСс.
Решение:
определяем
типы гамет. У организма с данным генотипом наблюдается неполное сцепление
генов. Значит, он будет давать четыре типа гамет. Некроссоверные
– АС и ас и кроссоверные – Ас и аС.
Определяем процентное соотношение гамет. Расстояние между генами в 4,6 морганид говорит нам о том, что вероятность кроссинговера
составляет 4,6 %. Таким образом, общее количество кроссоверных
гамет составит те же 4,6 %. Поскольку таких гамет у нас два типа, рассчитываем
количество каждого из них. Получаем по 2,3 % Ас
и аС.
Итак, всего гамет – 100%. Находим общее количество некроссоверных
гамет – 95,4 %. Делим на два и получаем количество каждого типа некроссоверных гамет АС и ас – по 47,7
%.
Ответ:
данный организм будет давать четыре типа гамет. По 47,7 % некроссоверных
АС и ас и по 2,3 % кроссоверных Ас и аС.
Задача
3. При скрещивании самок
дрозофил, дигетерозиготных по генам А и В, с рецессивными по обоим генам
самцами получены следующие расщепления по фенотипу:
1. AB :Ab :aB :ab = 25 % : 25 % :
25 % : 25 %.
2. AB :Ab :aB :ab = 47 % : 3 % :
3 % : 47 %.
В каком случае наблюдается
свободное комбинирование, а в каком – сцепленное наследование? Определите
расстояние между генами А и В для случая сцепленного наследования. Обозначьте
расположение генов в хромосомах для всех случаев.
Решение: определяем тип наследования.
Свободное комбинирование будет иметь место в первом
случае, так как разные типы гамет образуются в одинаковых количествах. Это
говорит нам также о том, что гены расположены в разных парах хромосом.
Во втором случае образуется разное количество типов
гамет. Значит, мы имеем дело со сцепленным наследованием.
Определяем расстояние между генами.
Для этого находим общее число рекомбинантных потомков. Поскольку каждого типа
таких гамет образуется по три процента, то общее количество рекомбинантных
гамет составит шесть процентов. Из чего делаем вывод, что расстояние между
генами А и B
– 6 морганид и
располагаются они в одной паре хромосом.
Ответ: в первом случае – свободное комбинирование генов,
расположенных в разных парах хромосом, во втором – сцепленное наследование.
Гены A и B расположены в одной паре хромосом на
расстоянии 6 морганид.
Задача 4. У
томатов высокий рост стебля доминирует над карликовым, а шаровидная форма плода
– над
грушевидной, гены высоты стебля и формы плода сцеплены и находятся друг от
друга на расстоянии 20 морганид. Скрещено
дигетерозиготное растение с карликовым, имеющим грушевидные плоды. Какое
потомство и в каком соотношении следует ожидать от этого скрещивания?
Решение:
вводим буквенные обозначения генов. Пускай
А – ген, отвечающий за высокий рост стебля, а
– за карликовый рост. B
определяет шаровидную форму плодов, b – грушевидную форму.
Записываем
генотипы родительских форм. Они нам известны из условия задачи.
Как мы знаем, дигетерозиготная по двум
признакам особь будет давать четыре типа гамет в равном количестве. Но это в том случае, если
гены высоты стебля и формы плода находятся в разных парах хромосом. В случае же
сцепленного наследования,
то есть когда эти гены находятся в одной паре хромосом, дигетерозигота
будет образовывать только два типа гамет: AB и
ab.
Однако, в условии задачи сказано, что расстояние между генами роста и формы
плода равно 20 морганидам. Это означает, что
образуется 20 % кроссоверных гамет: 10 % Ab и
10 % aB.
Определяем количество некроссоверных гамет AB и
ab.
Общее количество гамет – 100 %. Кроссоверных
– 20 %. Значит, некроссоверных – 80 %. 40 % AB и 40 % ab.
Рассчитаем
количество потомков. Их будет четыре типа: высокого роста с круглыми плодами, высокого
роста с грушевидными плодами, карликовых с круглыми плодами и карликовых с
грушевидными плодами.
Обратите внимание – при независимом наследовании признаков мы получили бы вот
такое процентное соотношение.
В
нашем же случае, когда гены находятся в одной паре хромосом, это соотношение
будет следующим.
Ответ:
в потомстве следует ожидать 40 % особей высокого роста с круглыми плодами, 40 %
карликовых с грушевидными плодами, 10 % высокого роста с грушевидными плодами и
10 % карликовых с круглыми плодами.
Однако,
не всё так просто. Насколько слово «просто» применимо к задачам на сцепленное
наследование.
При
решении задачи мы приняли, что у одного (гетерозиготного) родителя гены A и
B находились
в одной хромосоме, а гены a
и b
–
в другой. Но у этого родителя гены могли располагаться иначе. Кроссинговер мог
произойти где-то в предыдущих поколениях. Тогда гены A и
b были бы в одной хромосоме, а гены а и B – в другой.
В таком случае соотношения гамет были бы другими. Некроссоверных
Ab
и
аB
–
по 40 %, а кроссоверных – АB и аb – по 10 %. Соответственно,
изменилось бы и процентное сочетание потомков.
Задача
5. Скрещивание между гомозиготным серым длиннокрылым самцом дрозофилы и
гомозиготной черной самкой с зачаточными крыльями
дало в F1 гетерозиготных потомков с серым телом и длинными крыльями.
При
возвратном скрещивании мух из поколения F1 с гомозиготными рецессивными
по двум признакам особями были получены следующие результаты: серое тело,
длинные крылья – 5 965, чёрное тело, зачаточные крылья – 944; чёрное тело,
длинные крылья – 206, серое тело, зачаточные крылья – 185. Определите
расстояние между генами.
Неодинаковое
расщепление в потомстве при возвратном скрещивании говорит нам о том, что это
сцепленное наследование.
Для того, чтобы определить расстояние между генами, нам нужно узнать процент
кроссинговера. Процент кроссинговера можно найти, рассчитав процент кроссоверных гамет. Находим процент кроссоверных
гамет:
Ответ:
расстояние между генами составляет 17 морганид.
Сцепленное наследование генов
Необходимо запомнить
ВАЖНО!
Сцепление генов – это совместное наследование генов, расположенных в одной и той же хромосоме. Количество групп сцепления соответствует гаплоидному числу хромосом, то есть у дрозофилы 4. Природу сцепленного наследования объяснил Морган с сотрудниками. В качестве объекта исследования они избрали плодовую муху дрозофилу, которая оказалась очень удобной моделью для изучения данного феномена, так в клетках её тела находится только 4 пары хромосом и имеет место высокая скорость размножения (в течение года можно исследовать более 20-ти поколений). Итак, сцепленными признаками называются признаки, которые контролируются генами, расположенными в одной хромосоме. Естественно, что они передаются вместе в случаях полного сцепления (закон Моргана). Полное сцепление встречается редко, обычно – неполное, из-за влияния кроссинговера (перекрещивания и обмена участками гомологичных хромосом в процессе мейоза). То есть, гены одной хромосомы переходят в другую, гомологичную ей.
Частота кроссинговера зависит от расстояния между генами. Чем ближе друг к другу расположены гены в хромосоме, тем сильнее между ними сцепление и тем реже происходит их расхождение при кроссинговере, и, наоборот, чем дальше друг от друга отстоят гены, тем слабее сцепление между ними и тем чаще возможно его нарушение.
Рис. 1
На рисунке 1 слева: расстояние между генами А и В маленькое, вероятность разрыва хроматиды именно между А и В невелика, поэтому сцепление полное, хромосомы в гаметах идентичны родительским (два типа), других вариантов не появляется.
На рисунке 1 справа: расстояние между генами А и В большое, повышается вероятность разрыва хроматиды и последующего воссоединения крест-накрест именно между А и В, поэтому сцепление неполное, хромосомы в гаметах образуются четырёх типов – 2 идентичные родительским (некроссоверные) + 2 кроссоверных варианта.
Количество разных типов гамет будет зависеть от частоты кроссинговера или расстояния между анализируемыми генами. Расстояние между генами исчисляется в морганидах – единицах расстояния между генами, находящимися в одной хромосоме. 1 морганида соответствует 1 % кроссинговера. Такая зависимость между расстояниями и частотой кроссинговера прослеживается только до 50 морганид. Частота кроссинговера между определенной парой генов – довольно постоянная величина (хотя радиация, химические вещества, гормоны, лекарства влияют на нее; например, высокая температура стимулирует кроссинговер).
Пример, основанный на опытах Моргана
Рис. 2
Гены, расположенные в одной хромосоме, наследуются совместно. Фенотипы А – серое тело, нормальные крылья (повторяет материнскую форму). Б – тёмное тело, короткие крылья (повторяет отцовскую форму). В – серое тело, короткие крылья (отличается от родителей). Г – тёмное тело, нормальные крылья (отличается от родителей). В и Г получены в результате кроссинговера в мейозе.
Если скрестить мушку дрозофилу, имеющую серое тело и нормальные крылья (на рисунке самка), с мушкой, обладающей тёмной окраской и зачаточными (короткими) крыльями (на рисунке самец), то в первом поколении гибридов все мухи будут серыми с нормальными крыльями (А). Это гетерозиготы по двум парам аллельных генов, причём ген, определяющий серую окраску брюшка, доминирует над тёмной окраской, а ген, обусловливающий развитие нормальных крыльев, — доминирует над геном недоразвитых крыльев.
При анализирующем скрещивании гибрида F1 с гомозиготной рецессивной дрозофилой (Б) подавляющее большинство потомков F2 будет сходно с родительскими формами.
Это происходит потому, что гены, отвечающие за серое тело и нормальные крылья– сцепленные гены, также как и гены, отвечающие за тёмное тело и короткие крылья, т. е. они находятся в одной хромосоме. наследование сцепленных генов называют сцепленным наследованием.
Сцепление может нарушаться. Это доказывает наличие особей В и Г на рисунке, т. е. если бы сцепление не нарушалось, то этих особей бы не существовало, однако они есть. Это происходит в результате кроссинговера, который и нарушает сцепленность этих генов.
Рис. 3
На рисунке 3 опыт Моргана отображен подробно. Несцепленное наследование: два гена находятся в разных хромосомах, гетерозигота с равной вероятностью дает четыре типа гамет:
Рис. 4
Сцепленное наследование: два гена находятся в одной хромосоме.
а) При полном сцеплении гетерозигота дает только два типа гамет.
б) При неполном сцеплении гетрозигота дает четыре типа гамет, но не с равной вероятностью.
Рис. 5
На вышесказанном строится хромосомная теория наследственности Моргана:
1. Гены находятся в хромосомах и расположены в линейной последовательности на определенных расстояниях друг от друга.
2. Гены, расположенные в одной хромосоме, составляют группу сцепления. Число групп сцепления равно гаплоидному числу хромосом. Признаки, гены которых находятся в одной хромосоме, наследуются сцепленно (т. е. в тех же сочетаниях, в которых они были в хромосомах исходных родительских форм).
3. Новые сочетания генов, расположенных в одной паре хромосом, могут возникать в результате кроссинговера в процессе мейоза. Частота кроссинговера зависит от расстояния между генами.
4. Учитывая линейное расположение генов в хромосоме и частоту кроссинговера как показателя расстояния между генами, можно построить карты хромосом. За единицу расстояния между генами принята частота кроссинговера равная 1 % (морганида, сантиморган, сМ).
Задачи на нахождение расстояния между генами
Решение задачи на определение вероятности рождения здоровый и больных детей
Сцепленное наследование
02-Сен-2014 | Нет комментариев | Лолита Окольнова
Сцепленное наследование
Автор статьи — Саид Лутфуллин.
После открытия законов наследственности Менделя стали замечать, что не всегда эти законы срабатывают.
Например: скрестили дигетерозиготную самку дрозофилы с серым телом и нормальными крыльями с самцом с черным телом и укороченными крыльями.
Серое тело и нормальные крылья – доминантные признаки.
По законам Менделя схема скрещивания такая:
Но практический результат скрещивания отличается.
Как правило, в потомстве наблюдается расщепление 1:1,
фенотипы потомства: серое тело, нормальные крылья и черное тело, укороченные крылья.
Не срабатывает закон независимого наследования. Почему же так? Неужели законы Менделя действительно не работают? Конечно же, нет, законы природы, могут быть «нарушены», только если это позволяет другой закон (исключение из правила).
Давайте разберемся…
- информацию о каждом признаке несет определенный ген;
- гены находятся в хромосомах.
Естественно, что количество хромосом значительно меньше количества генов, поэтому в одной хромосоме закодировано несколько генов.
Гены, находящиеся в одной хромосоме наследуются вместе, то есть сцеплено.
А гены, находящиеся в разных хромосомах наследуются независимо,
так как при гаметогенезе хромосомы распределяются случайно, следовательно, два несцепленных гена могут попасть вместе в одну гамету гамете, а могут и нет.
Гены, находящиеся в одной хромосоме, обязательно окажутся в одной гамете.
В примере, который мы рассмотрели ранее, мы можем заметить: серое тело наследуется вместе с нормальные крыльями, а черное тело наследуется вместе с укороченными крыльями.
Гены цвета тела и длины крыльев находятся в одной хромосоме.
Самка дигетерозиготна, есть две гомологичные хромосомы:
в одной из гомологичных хромосом закодированы гены серого тела и нормальных крыльев,
в другой — гены черного тела и укороченных крыльев
Но получается всего два вида гамет — признаки цвета тела и размера крыльев «неделимы»
Отцовская особь по этим признакам дигомозиготная:
в одной гомологичной хромосоме гены черного тела и укороченных крыльев,
и в другой гомологичной хромосоме так же.
Все признаки, закодированные в одной хромосоме, образуют так называемую группу сцепления.
Признаки из одной группы сцепления наследуются вместе.
И как можно догадаться,
количество групп сцепления равно количеству хромосом в гаплоидном наборе.
Примеры задач
Задача 1:
Немного другое оформление: сцепленные признаки записываются на «палочках», например генотип самки из нашей задачи следует записать вот так:
- палочки означают гомологичные хромосомы, в которых локализованы гены
- буквы по одну сторону от палочек обозначают сцепленные друг с другом гены.
То есть запись говорит:
признаки АВ сцеплены друг с другом; признаки ab так же сцеплены друг с другом
- положение генов в генотипе 1) называется цис-положением: AB \ ab (доминантные признаки на одной хромосоме, рецессивные на другой)
- положение 2) называется транс-положением: Ab \ aB.
Разберем на примере:
1) В условии задачи сразу указаны все признаки, заполним таблицу:
|
Ген |
Признак |
|
А |
|
|
а |
|
|
B |
Усики есть |
|
b |
Усиков нет |
2) Первое растение дигетерозиготно, сказано, что доминантные признаки локализованы в одной хромосоме, то есть сцеплены. Причем доминантные признаки находятся на одной гомологичной хромосоме, следовательно на другой гомологичной хромосоме располагаются рецессивные признаки (цис-положение). Генотип первого растения: AB \ ab.
Получаем всего два вида гамет (так как признаки сцеплены):
AB и ab.
3) Так как у второго растения проявились рецессивные признаки, делаем вывод, что оно дигомозиготно. И его генотип: ab\ab. Образуется только один сорт гамет: ab.
4) Наконец, составим схему скрещивания:
И ответим на последний вопрос задачи — про закон:
проявляется закон сцепленного наследования, он гласит: гены, локализованные в одной хромосоме образуют группу сцепления и наследуются вместе.
Но случается, что даже гены из одной группы сцепления (локализованные в одной хромосоме) наследуются раздельно, то есть «расцепляются».
Для примера, возьмем скрещивание из предыдущей задачи.
При таком же скрещивании может получиться и 4 фенотипические группы (вместо положенных 2) в потомстве, как и при независимом наследовании. Это объясняется возможностью кроссинговера между гомологичными хромосомами (тем, кто не понимает о чем речь, советую прочитать статью кроссинговер).
Допустим если у особи признаки AB сцеплены, то при образовании гамет, если произойдет кроссинговер, есть вероятность, что участок хромосомы, в котором закодирован один из генов «перескочит» на другую гомологичную хромосому, и сцепление нарушится. На примере нашей задаче, в случае кроссинговера скрещивание будет следующим:
У дигетерозиготного растения образуется еще два сорта гамет, за счет кроссинговера. Гаметы, при образовании которых, произошел кроссинговер (в данной задаче это Ab и aB) называются кроссоверными. Статистически процент кроссоверных гамет меньше некроссоверных.
Чем дальше друг от друга находятся гены в хромосоме, тем больше вероятность того, что сцепленные гены, будут «разлучены» при рекомбинации, происходящей во время кроссинговера.
И соответственно, чем ближе друг к другу расположены гены в хромосоме, тем вероятность их разъединения.
Эта зависимость вероятности разделения генов кроссинговером и расстояния между генами оказалась настолько «удобной», что расстояние между генами измеряют в процентах вероятности их разъединения при кроссинговере. По формуле:
Где:
- x – вероятность разъединения генов в процентах,
- а – количество особей, образовавшихся из кроссоверных гамет, n – количество всех особей.
- И 1% вероятности разъединения генов приняли за единицу расстояния между этими генами.
Единица эта называется морганида. Назвали единицу в честь известного генетика Томаса Моргана, который изучал это явление
1 морганида = 1% вероятности, что сцепленные гены, в результате кроссинговера, окажутся на разных гомологичных хромосомах
Задача 2:
1) Составим таблицу признаков
|
Ген |
Признак |
|
А |
|
|
а |
|
|
B |
Гладкий эндосперм |
|
b |
Шероховатый эндосперм |
2) Раз в условии сказано, что провели анализирующее скрещивание, значит второе растение дигомозиготно по рецессивным признакам, его генотип: ab \ ab.
3) В потомстве получили 4 фенотипических группы. Так как спризнаки сцеплены, то очевидно имел место кроссинговер. Так же появление четырех фенотипических групп при анализирующем скрещивании указывает на дигетерозиготность первого растения. Значит, его генотип: либо AB \ ab, либо Ab \ aB.
Чтобы определить в каком положении гены — цис или транс, надо посмотреть на соотношение в потомстве. Процент кроссоверных гамет меньше некроссоверных, поэтому особей, получившихся из некроссоверных гамет больше.
Эти особи: 208 высоких растений с гладким эндоспермом, 195 – низких с шероховатым эндоспермом
У них доминантный признак унаследовался с доминантным, а рецессивный с рецессивным. Следовательно гены у родительской дигетерозиготной особи в цис-положении: AB \ ab.
4) Схема скрещивания:
Красным отмечены кроссоверные гаметы и особи, полученные из них. Этих особей меньше, так как кроссоверных гамет образуется меньше. Если бы у родительской дигетерозиготной особи гены были бы в транс положении, в потомстве наоборот образовалось бы больше особей с признаками: высоких шероховатых, и низких гладких.
5) Определим расстояние между генами.
Для этого вычислим вероятность того, что признаки окажутся разделенными в результате кроссинговера.
По формуле:
x= 9 + 6208+ 195+ 9 + 6 ×100%= 15418 ×100%=3,59%
То есть расстояние между генами = 3,59 морганид.
Обсуждение: «Сцепленное наследование»
(Правила комментирования)
14
Севастопольское государственное бюджетное образовательное учреждение
профессионального образования
«Севастопольский медицинский колледж имени Жени Дерюгиной»
|
«СОГЛАСОВАНО» на заседании ЦМК общеобразовательных дисциплин Председатель ЦМК Смирнова З.М._______________ |
«УТВЕРЖДАЮ» Зам. директора по учебной работе ________________Полстянко Н.Н. «28» октября 2015 г. |
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
К САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЕ
для студентов медицинского колледжа
«Решение задач по генетике»
Методические рекомендации подготовлены
преподавателем биологии и генетики человека
с основами медицинской генетики
З.М.СМИРНОВОЙ
г. Севастополь
2014г
НАСЛЕДОВАНИЕ СЦЕПЛЕННЫХ ПРИЗНАКОВ. КРОССИНГОВЕР
Наследование признаков, гены которых находятся в одной паре гомологичных хромосом, называется сцепленным наследованием (закон Моргана). Гены, расположенные в одной хромосоме, образуют группы сцепления. Число групп сцепления равно гаплоидному числу хромосом.
Неполное сцепление. При неполном сцеплении гомологичные хромосомы могут обмениваться аллельными генами. Причиной этого является кроссинговер, который, в свою очередь, является результатом того, что при мейозе гомологичные хромосомы конъюгируют и могут обмениваться участками.
Кроссоверными называются хромосомы, у которых кроссинговер затронул анализируемые гены, и гаметы с такими хромосомами, некроссоверными – хромосомы и гаметы, у которых сохраняется исходное сцепление аллелей. Из кроссоверных гамет возникают кроссоверные (рекомбинантные) особи.
ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ НЕОБХОДИМО ЗНАТЬ:
-
При полном сцеплении у дигетерозиготного организма образуются не четыре типа гамет (когда гены расположены в разных хромосомах), а только два типа в равных количествах.
Например,
в хромосомном выражении: в генном выражении:
Р: C D Р: СсDd
c d
G: CD, cd; G: CD, cd;
и, следовательно, потомки будут иметь два сочетания признаков (соотношение фенотипов 1:1 как у родителей).
-
При составлении схем кроссинговера, при неполном сцеплении, следует помнить, что основное количество гамет будут составлять некроссоверные, а кроссоверные гаметы будут встречаться в небольших количествах, т.е. у дигетерозигот образуется 4 типа гамет, но не в равном соотношении.
-
При выписывании гамет при неполном сцеплении генов у дигетерозиготных организмов сначала выписывают некроссоверные гаметы, а затем кроссоверные.
Например,
в хромосомном выражении: в генном выражении:
Р: C D Р: СсDd
c d
G: CD, cd, Cd, cD; G: CD, cd, Cd, cD;
некроссоверные кроссоверные некроссоверные кроссоверные
гаметы; гаметы. гаметы; гаметы
-
Расстояние между генами в процентах кроссинговера находят по формуле:
(количество кроссоверных особей / общее количество особей) х 100%.
ОБУЧАЮЩИЕ ЗАДАЧИ
1. Написать типы гамет, которые образуют организмы со следующим генотипом:
А b
а B
Решение: Гаметы (G): Некроссоверные гаметы содержат хромосомы с исходным сочетанием аллелей: Ab, aB.
Обмен участками между гомологичными хромосомами (кроссинговер) образует новое сочетание сцепленных аллелей: AB, ab.
Ответ: если кроссинговера не было (полное сцепление), то получатся гаметы: Ab, aB, если кроссинговер затронул хромосомы (неполное сцепление), то образуются гаметы: AB, ab.
2. У дрозофилы аутосомные гены А(а) и В(b) находятсяв одной группе сцепления, гены С(с) и D(d) – в другой. Какие типы некроссоверных и кроссоверных гамет образуются у этой особи, если доминантные аллели находятся в одной хромосоме, а рецессивные в другой?
Решение
Структура генотипа такова:
А b С D
a b; c d
Некроссоверные гаметы содержат хромосомы с исходным сочетанием аллелей: ABCD, ABcd, abCD, abcd. Обмен участками между гомологичными хромосомами образует новое сочетание сцепленных аллелей:
А b C d
a B; c D
Ответ: если кроссинговер произошел только в первой паре хромосом, получатся гаметы с генотипами: AbCD, Abcd, aBCD, aBcd; если в кроссинговер была вовлечена только вторая пара хромосом, получатся гаметы с генотипами: ABCd, ABcD, abCd, abcD; если кроссинговер затронул обе пары хромосом, образуются гаметы с генотипами: AbCd, aBcD, AbcD, aBCd.
3. Скрестили особей CCDD и ccdd. Гены С(с) и D(d) сцеплены и находятся на расстоянии 16 морганид. Полученный гибрид скрещен с рецессивным родителем. Какое потомство получится в первом и во втором скрещивании?
Дано: Решение
LCD – 16 морганид P ♀ C D x ♂ c d
F1 ? C D c d
F2 ? G CD; cd
F1 C D
c d
F1 C D x c d
c d c d
G CD, cd, Cd, cD; cd
F2 C D. c d. c D. c D.
c d, c d, c d , c d ,
42%; 42%; 8%; 8%
84% 16%
или II cпособ оформления получения потомков F2
|
♀ ♂ |
cd |
|
CD |
CcDd |
|
cd |
ccdd |
|
Cd |
Ccdd |
|
cD |
ccDd |
F2
У гетерозиготной особи образуются 84% некроссоверных гамет: 42% CD и 42% cd, а также 16% кроссоверных – 8% cD и 8% Cd. Кроссинговер происходит и у гомозиготной особи, однако он не выявляем.
Ответ: соотношение потомков с разным сочетанием признаков соответствует соотношению гамет: нерекомбинантных (сочетание признаков, как у родителей) по 42%, а рекомбинантных (сочетание признаков новое, по сравнению с родительским) по 8%.
4. При скрещивании дигетерозиготного растения кукурузы с гладкими окрашенными семенами с растением с морщинистыми (а) неокрашенными семенами (b) семенами в потомстве получено расщепление по фенотипу: 100 растений с гладкими окрашенными семенами; 1500 – с морщинистыми окрашенными, 110 с морщинистыми неокрашенными; 1490 – с гладкими неокрашенными. Составьте схему скрещивания, определите генотипы потомства. Объясните формирование четырех фенотипических групп.
Признак Ген, генотип
Гладкие А
Морщинистые а
Окрашенные В
Неокрашенные b
Р: ♀ гладкие окрашенные Аа Вb
♂ морщинистые неокрашенные ааbb
F1 1490 гладкие неокрашенные ?
1500 морщинистые окрашенные ?
100 гладкие окрашенные ?
100 морщинистые неокрашенные ?
Схема скрещивания ?
Решение:
В потомстве: 1490 — с гладкими неокрашенными (А_bb)
1500 — с морщинистыми окрашенными(ааВ_)
100- гладкими окрашенными семенами (А_В_);
100 — с морщинистыми неокрашенными (аа bb).
Образуются четыре фенотипические группы, но не в равном соотношении. Такое сочетание фенотипов показывает, что признаки гладкие – неокрашенные (Аb) и морщинистые – окрашенные (аВ) сцеплены, но не полностью. Появление 4 фенотипических групп объясняется процессом кроссинговера.
Р ♀ А b х ♂ a b
а B а b
G: Аb, аВ, АВ, аb аb
F1 Aabb, aaBb, AaBb, aabb.
Ответ:1) Генотипы потомства: Ааbb — с гладкими неокрашенными
аа Вb — с морщинистыми окрашенными
Аа Вb — гладкими окрашенными семенами
аа bb — с морщинистыми неокрашенными
2) Признаки гладкие – неокрашенные (Аb) и морщинистые – окрашенные (аВ) сцеплены, но не полностью. Появление 4 фенотипических групп объясняется процессом кроссинговера.
3) В F1 проявляется закон сцепленного наследования и нарушение сцепления генов, так как появляются 4 фенотипических класса не равном соотношении.
5. При скрещивании растения гороха с гладкими семенами и усиками с растением с морщинистыми семенами без усиков все поколение было единообразно и имело гладкие семена и усики. При скрещивании другой пары растений с такими же фенотипами (гороха с гладкими семенами и усиками и гороха с морщинистыми семенами без усиков) в потомстве получили половину растений с гладкими семенами и усиками и половину растений с морщинистыми семенами без усиков. Составьте схему каждого скрещивания. Определите генотипы родителей и потомства. Объясните полученные результаты. Как определяются доминантные признаки в данном случае?
Признак Ген, генотип
1-е скрещивание:
Р: ♀ гладкие семена и усики ?
♂ морщинистые без усиков ?
F1 гладкие семена и усики ?
2-е скрещивание:
Р ♀ гладкие семена и усики ?
♂ морщинистые без усиков ?
F1: 50% гладкие семена и усики ?
50% морщинистые без усиков ?
Схема скрещивания – ?
Доминантные признаки ?
Решение:
1-е скрещивание:
Гены, определяющие гладкие семена и наличие усиков, являются
доминантными, так как в 1-м скрещивании всё F1 было единообразным и имело гладкие семена и усики. (по I закону Менделя, при скрещивании гомозигот в первом поколении потомство единообразно и проявляются доминантные признаки.)
Р ♀ ААВВ х ♂ ааbb
гладкие и усики морщинистые без усиков
G AB ab
F1 AaBb
семена гладкие и усики
2-е скрещивание:
Гены, определяющие гладкие семена и наличие усиков (А, В), локализованы в одной хромосоме и наследуются сцеплено, без кроссинговера, так как во 2-м скрещивании произошло расщепление по двум парам признаков в соотношении 1:1, а не 1:1:1:1, как при независимом наследовании.
Р ♀ А b х ♂ a b
a b a b
гладкие и усики морщинистые без усиков
G АB, аb; аb
F1 АаBb, ааbb
гладкие и усики морщинистые без усиков
50% 50%
Ответ:
1) Генотипы родителей в 1-ом скрещивании: ААВВ х ааbb;
Генотипы родителей во 2-ом скрещивании: АаBb х ааbb.
2) Генотипы потомков в 1-ом скрещивании: AaBb;
Генотипы родителей во 2-ом скрещивании: АаBb; ааbb.
3) Гены, определяющие гладкие семена (А) и наличие усиков (В), являются доминантными, т.к. проявились в F1.
4) Расщепление 1:1, характерно для сцепленного наследования признаков. Если кроссинговер не происходит, то у дигетерозиготного родителя образуется только два вида гамет (полное сцепление).
6. У одной из лабораторных линий мух черное тело и пурпурные глаза. Оба признака рецессивны и контролируются сцепленными аутосомными генами b (черный цвет тела) и d (пурпурные газа). Мухи дикой расы гомозиготны по доминантным генам серого тела (В) и красных глаз (D). Скрестили самку дикой расы с самцом лабораторной линии. Среди гибридов первого поколения были взяты самки для скрещивания с самцами лабораторной линии. От этого скрещивания получили 78 черных мух с красными глазами, 80 серых мух с пурпурными глазами, 297 серых мух с красными глазами и 300 черных мух с пурпурными глазами. Составьте схему каждого скрещивания. Найдите расстояние между этими генами.
Признак Ген, генотип
Cерый цвет B
Черный цвет b
Красные газа D
Пурпурные газа d
Р: ♀ серое тело красные глаза ААВВ
♂ черное тело пурпурные глаза aabb
F1 серое тело красные глаза
F2:78 черные с красными глазами
80 серые с пурпурными глазами
297 серые с красными глазами
300 черные с пурпурными глазами
Схема скрещивания – ?
Расстояние между генами – ?
Решение:
Генотипы скрещиваемых особей:
Р ♀ BBDD х ♂ bbdd
серое тело черное тело
красные глаза пурпурные глаза
Структура их генотипов:
Р ♀ B D х ♂ b d
B D b d
G BD; bd
F1 BbDd
серое тело
красные глаза
Cтруктура генотипа гибридов F1: B D
b d
У гибридных самок происходит кроссинговер, который изменяет сцепление аллелей. Мухи многочисленных фенотипических классов произошли из некроссоверных гамет, малочисленных – из кроссоверных:
F1 ♀ B D х ♂ b d
b d b d
серое тело черное тело
красные глаза пурпурные глаза
G BD, bd, Bd, bD; bd
F2 BbDd; bbdd; Bbdd; bbDd
серое тело черное тело серое тело черное тело
красные пурпурные пурпурные красные глаза
глаза; глаза; глаза;
некроссоверные кроссоверные
Всего получено: 297 + 300 + 80 +78 = 755 особей.
Из них кроссоверных 78 = 80 =158.
Отсюда частота кроссинговера: (158/755) х 100% = 20,9%, следовательно, расстояние между генами составляет 20,9 морганиды.
Ответ: расстояние между генами составляет 20,9 морганиды.
ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ
1. Гены А и В сцеплены, сила сцепления равняется 20 морганидам. Какие гаметы и в каком соотношении будут возникать в ходе мейоза у дигетерозиготного организма?
2. Гемофилия и дальтонизм наследуются как рецессивные признаки, сцепленные с Х-хромосомой. Расстояние между генами 9,8 морганиды.
а) Девушка, отец которой страдает одновременно гемофилией и дальтонизмом, а мать здорова и происходит из благополучной по этим заболеваниям семьи, выходит замуж за здорового мужчину. Определите вероятные генотипы и фенотипы детей от этого брака.
б) Женщина, мать которой страдала дальтонизмом, а отец гемофилией, вступает в брак с мужчиной, страдающим обоими заболеваниями. Определите фенотипы детей. Определите вероятность рождения детей в этой семье одновременно с обоеми аномалиями.
3. Катаракта и полидактилия обусловлены доминантными аутосомными тесно сцепленными генами (т.е. кроссинговер не обнаруживается). Женщина унаследовала катаракту от матери, а полидактилию от отца. Ее муж нормален в отношении обоих признаков. Что можно ожидать от их детей: одновременного появления катаракты и полидактилии, отсутствия обоих этих признаков или наличия только одной аномалии – катаракты или полидактилии?
4. Гладкая форма семян кукурузы доминирует над морщинистой, окрашенность над бесцветностью, обе пары признаков сцеплены. При скрещивании кукурузы с гладкими окрашенными семенами и растениями с бесцветными морщинистыми семенами было получено потомство: окрашенных гладких – 4152 особи, окрашенных морщинистых – 149, бесцветных гладких – 152, бесцветных морщинистых – 4161. Определить расстояние между генами.
5. Произведено скрещивание двух пар дрозофил. В обеих парах самки были дигетерозиготны по генам «А» и «В», а самцы рецессивны по этим генам. Первая пара мух дала такое расщепление потомства по фенотипу:
АВ : Ав : аВ : ав =48% : 2% : 2% : 48%.
Другая пара дала расщепление –
АВ : Ав : аВ : ав = 2% : 48% : 48% : 2%. Как расположены гены А, а, В, в в парных хромосомах у первой и второй самки? Определить расстояние между генами А и В.
6. Ген цветной слепоты и ген ночной слепоты наследуются как рецессивные сцепленные с Х-хромосомой. Расстояние между этими генами составляет 50 морганид. Определите вероятность рождения детей одновременно с обеими аномалиями в семье, где жена имеет нормальное зрение, но её мать страдала ночной слепотой, а отец — цветной слепотой. Муж ее нормален по этим признакам.
Список использованной литературы:
-
Атраментова Л. А., Карнацевич И. Я. «Сборник задач по генетике» (Харьков «Торсинг», 2002 год)
-
Болгова И.В. Сборник задач по общей биологии с решениями для поступающих в вузы. – М.: ООО «Издательство Оникс»: ООО «Издательство «Мир и образование», 2008.
-
Гуляев Г.В. « Задачник по генетике» (М. , «Колос», 1980г.)
-
Жданов Н. В. «Решение задач при изучении темы: «Генетика популяций» (Киров, пед. инст., 1995г.) «Задачи по генетике для поступающих в ВУЗы» (г. Волгоград, изд. «Учитель», 1995г.)
-
Кириленко А.А. Биология. Сборник задач по генетике. Базовый и повышенный уровни ЕГЭ: учебно-методическое пособие. – Ростов н/Д: Легион, 2009
-
Кочергин Б. Н., Кочергина Н. А. «Задачи по молекулярной биологии и генетике» (Минск, «Народная асвета», 1982г)
-
Методическая разработка для уч-ся биологического отделения ВЗМШ при МГУ «Законы Менделя» (Москва, 1981г.)
-
Муртазин Г. М. «Задачи и упражнения по общей биологии (Москва, 1981г.)
-
Орлова Н. Н. «Малый практикум по общей генетике (сборник задач)» (Изд. МГУ, 1985г.)
-
Сборник задач по генетике : для студентов биол. фак. / С23 Н. П. Максимова [и др.]. – Минск : БГУ, 2008. – 167 с.
-
Соколовская Б. Х « Сто задач по молекулярной биологии и генетике» (М., 1981г.)
-
Хелевин Н. В., Лобанов А. В., Колесова О. Ф. «Задачник по общей и медицинской генетике» (Москва «Высшая школа», 1976г.)
Явления сцепления генов в Х-хромосоме. Кроссинговер (crossing over)
Задача 1
Какие типы гамет и сколько даст организм: 
а) при полном сцеплении генов А и В;
б) если расстояние между генами А и В — 12 морганид?
Решение:
а) При полном сцеплении организм: дает два типа гамет: 
каждой по 50%.
б) Расстояние между генами 12 м показывает, что кроме не кроссоверных гамет есть кроссоверные гаметы, причем последних будет 12%. Гаметы некроссоверные: ; их соотношение [(100% — 12%) : 2 = 44% ] по 44%. Кроссоверные гаметы: 
, их соотношение [ 12 : 2 = 6% ] по 6%.
При решении задачи использовались положения теории Моргана:
1) гены лежат в хромосомах;
2) при полном сцеплении гены, лежащие в одной хромосоме, наследуются только вместе;
3) при неполном сцеплении генов гены, лежащие в одной хромосоме, могут наследоваться как вместе, так и раздельно (появляются кроссоверные гаметы);
4) 1 морганида (м) = 1% кроссинговера, поэтому по расстоянию генов можно судить о количестве кроссоверных гамет (1м = 1% кроссоверных гамет).
Задача 2
Сколько типов гамет, и какие дает организм, имеющий две пары хромосом: 
а) при полном сцеплении;
б) если расстояние между генами А и В равно 12 морганид?
Решение:
а) Хромосомы во время мейоза расходятся к полюсам независимо друг от друга, поэтому будет 4 типа гамет:
, по 25%.
б). Расстояние между генами 12 морганид, поэтому гаметы будут как некроссоверные, так и кроссоверные. Некроссоверные гаметы: , каждой по
= 22%. Кроссоверные гаметы: 
, каждой по 12/4 =3%.
Задача 3
Гены А, В, и С лежат в одной хромосоме. Между генами АС кроссинговер проходит с частотой 12,7% , количество рекомбинантов по генам ВС – 23,3% , расстояние между генами АВ – 36 морганид. Построить генетическую карту по взаиморасположению этих генов в хромосоме.
Решение:
1) 1% кроссинговера равен 1 морганиде.
2) Рекомбинанты – это организмы, образовавшиеся при слиянии кроссоверных гамет. Так как гены в хромосоме лежат линейно, чертим прямую линию и откладываем расстояние между генами, которое выражено в морганидах:
Гены в хромосомах лежат линейно, в определенных местах – локусах. Одна морганида соответствует одному проценту кроссинговера или рекомбинантных (кроссоверных) особей.
Задача 4
Расстояние между генами АВ равно 24 морганиды. Какова доля генотипов: 
и во втором поколении от скрещивания организмов ААвв и ааВВ?
Решение:
В Расстояние между генами АВ — 24 морганиды показывает, что эти гены неполностью сцеплены, расположены в одной хромосоме и кроссоверных особей по этим генам будет 24%.
Такие задачи решаем в виде хромосомных карт.
Кроссоверные организмы и гаметы отмечены звездочкой — (*).
Расстояние между генами — 24 морганиды показывает, что кроссоверных особей 24%. Доля каждого кроссоверного генотипа: 24 : 12 (на число кроссоверных особей) = 2%. Доля каждого некроссоверного генотипа: (100% — 24%) : 4 (на число некроссоверных особей) = 19%.
Ответ:
Доля кроссоверного генотипа:
— 2%, а доля некроссоверных генотипов:
— 19%.
При решении задачи использовали: закон чистоты гамет и хромосомную теорию наследственности, взаимодействие генов – не полное сцепление.
Задача 5
У перца красная окраска плода доминирует над зеленной, а высокий рост стебля — над карликовым. Гены, определяющие окраску плода и высоту стебля, лежат в одной хромосоме, расстояние между их локусами 40 морганид. Скрещено гетерозиготное по обеим признакам растение с карликовым, имеющим зеленую окраску плода.
Какое потомство и в каком соотношении можно ожидать от этого скрещивания? Какие законы генетики использовали при решении задачи и какое взаимоотношение генов наблюдается при наследовании данных признаков?
Решение:
А — ген, определяющий красную окраску плода;
а — ген, определяющий зеленную окраску плода;
В – ген, определяющий высокий рос стебля;
в – ген, определяющий карликовость;
(Расстояние между генами) SAB = 40 морганид.
Так как SAB = 40м, то гены не полностью сцепленны. В связи с тем, что ген роста стебля и окраски плодов сцеплены, генотип растений записываем в виде хромосомной карты. Допустим, что у гетерозиготной особи гены А и В пришли от одного родителя, а гены а и в от другого родителя, тогда ее хромосомная карта будет: 
[Но у гетерозиготного родителя может быть и иначе: гены А и в пришли то одного родителя, а гены а и В пришли от другого родителя. В этом случае соотношение кроссоверных гамет и некроссоверных будет иное и поэтому другая фенотипическая структура потомства.]
В условии задачи сказано, что расстояние между генами равно 40 морганидам. Это означает, что кроме нормальных гамет (некроссоверных) у особи: будут кроссоверные гаметы. Некроссоверные гаметы:
наблюдаются в соотношении 
, а кроссоверные гаметы:
по 40%/2 = 20% каждой.
Второй родитель будет имеет хромосомную карту:
и один тип гамет: а____в.
Рассмотрим скрещивание:
Кроссоверные гаметы и организмы в таблице отмечены: (*)
Вероятность кроссоверных особей каждого генотипа: 40%/2 = 20% ; некроссоверных особей каждого типа = 30%.
Взаимодействие генов: полное доминирование и неполное сцепление генов.
Законы генетики, которые использовали при решении задачи: закон чистоты гамет, хромосомная теория Моргана.
Задача 6
Жужелицу с коричневым и широким телом скрестили с самцом, имеющим узкое и зеленное тело. Гибриды первого поколения были коричневые с узким телом. Гибридную самку скрестили с самцом, имеющим зеленое и широкое тело. Во втором поколении получили: 55 с коричневым и 290 с зеленым телом, имеющих узкое тело, а с широким телом: 49 зеленой и 304 коричневой окраской. Написать схему скрещивания, дать цитологическое обоснование. Какое взаимодействие генов и каким законом генетики вы пользовались?
Решение:
Напишем фенотипическую схему первого скрещивания:
Из этой фенотипической схемы видно, что ген, определяющий коричневое тело, и ген, определяющий узкое тело, доминируют. Отсюда напишем дано:
Дано:
А – ген, определяющий коричневое тело;
а – ген, определяющий зеленое тело;
В – ген, определяющий узкое тело;
в – ген, определяющий широкое тело.
Из фенотипического расщепления во F2 видно, что одна группа организмов имеет по 290 и 304 особей, а вторая – 49 и 55 особей, что значительно меньше. Поэтому можно предположить, что здесь неполное сцепление генов.
Найдем расстояние между генами А и В.
Расстояние между генами выражается в морганидах — 1 морганида равна 1% кроссинговера.
Взаимодействие генов: полное доминирование, неполное сцепление. Закон генетики, которые использовали при решении задачи: закон чистоты гамет, хромосомная теория Моргана. Записывая хромосомные карты организмов — даем цитологическое обоснование.
Задача 7
Воробьи, имеющие длинные крылья и серую окраску тела, скрестили с воробьями (самцами), имеющими черную окраску тела и короткие крылья. В первом поколении все воробьи были серые и длиннокрылые. При скрещивании гибридов первого поколения с самцом из первого скрещивания, во втором поколении получили 18 – с серым телом и длинными крыльями, 1 – с черным телом и длинными крыльями, а коротких: 21 с черным телом и 2 с серым телом. Написать схему скрещивания. Какое взаимодействие генов и какие законы использовали при решении задачи?
Решение:
Из первого скрещивания можно выяснить какие гены за что отвечают: А – длинные крылья, а – короткие крылья, В – серая окраска, в – черная окраска.
Из второго скрещивания становиться ясно, что ген окраски тела и длины крыльев не полностью сцеплены.
Взаимодействие генов: полное доминирование, неполное сцепление. Закон генетики: закон чистоты гамет, хромосомная теория Моргана.
Задача 8
Определить вероятность рождения детей одновременно с обеими аномалиями и здоровых в семье, где жена страдает дефицитом глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа (А), ее отец был гемофилик и страдал дефицитом глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, а мать здорова. Муж имел такой же генотип, как и отец женщины. Расстояние между генами 12 морганид. Дать цитологическое обоснование. Какими законами генетики пользовались?.
Решение:
Дано:
А – глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа, а – норма;
h – гемофилия, H – нормальное свертывание крови;
SАВ = 12 м.
Ход решения:
Расстояние между генами 12 м говорит о том, что задача на неполное сцепление генов, поэтому решением в хромосомном исполнении. Оба гена лежат в неаллельном участке Х-хромосомы.
это некроссоверные особи, их вероятность:
= 22%.
кроссоверные особи, их вероятность: 12% : 4 = 3%
Вероятность рождения детей с обеими аномалиями: 2 • 22% + 3% = 47% ;
вероятность здоровых детей в семье: 22%.
При решении задачи применяли закон чистоты гамет, хромосомную теорию Моргана, сцепленное с полом наследование. Взаимодействие генов: полное доминирование, не полное сцепление генов.
Задача 9
Женщина, получившая аниридию (отсутствие радужной оболочки) от отца, а темную эмаль зубов от матери, вышла замуж за здорового мужчину. Какова вероятность рождения в этой семье детей с данными аномалиями, если локусы генов, определяющих эти признаки находятся в половых хромосомах на расстоянии 20 морганид.
Решение:
Дано:
А – ген аниридии;
а – ген нормы по радужной оболочке;
В – ген темной эмали зубов;
в – ген нормы;
SАВ = 20 морганид.
Это некроссоверные особи, их вероятность:
=20%.
Это кроссоверные особи, их вероятность: 20% : 4 = 5%.
Вероятность рождения детей: с обеими аномалиями — 5% • 2=10%; норма – 5% • 2=10%; с аниридией – 20% •2= 40%; с темные зубы – 20% •2 = 40%.
Задача 10
У кареглазых родителей родился голубоглазый сын, который страдал дальтонизмом и гемофилией, а также пятеро детей — дальтоники. Каковы вероятные генотипы родителей?.
Решение:
Дано:
А – карие глаза;
а – голубые глаза;
Д – нормальное зрение;
д – дальтонизм;
H – нормальное свертывание крови;
h – гемофилия.
сли у здоровых родителей родился сын дальтоник и гемофилик, то гены, определяющие эти заболевания он получил от матери через ее Х – хромосому. Кроме того эти гены у матери лежали в разных Х – хромосомах, так как пятеро детей были только дальтониками (т.е. это некроссоверные организмы – их всегда больше, чем кроссоверных). По цвету глаз родители гетерозиготные, потому что у них ребенок – голубоглазый.