Как составить соотношение фенотипов

А.Н. СОЛОПЕНКО,
учитель химии и биологии МОУ СОШ № 4,
г. Дальнереченск, Приморский край

Решение задач по общей и молекулярной генетике

Предлагаемый задачник включает задачи
по следующим темам: молекулярная генетика (роль
нуклеиновых кислот в пластическом обмене),
наследование признаков при моногибридном
скрещивании (I и II законы Менделя), наследование
признаков при дигибридном скрещивании (III закон
Менделя), наследование признаков сцепленных с
полом. Задачи расположены по сложности,
звездочками (*) отмечены задачи повышенной
сложности.

Задачник содержит методические
рекомендации, цель которых – помочь в
самостоятельном освоении способов решения
задач. В пособии приводятся примеры типовых
задач с подробным объяснением оформления,
условных обозначений и решения. Каждый тип задач
предваряется кратким теоретическим материалом.
Для закрепления полученных знаний предлагаются
контрольные задания (Приложение 5), которые
можно решать как в классе, так и дома (с
последующим зачетом этой контрольной работы).

Пособие может быть использовано как
при углубленном изучении биологии в школе, так и
при подготовке к поступлению в вузы.

Решение задач по молекулярной
генетике

Ген – это участок ДНК, кодирующий
определенный белок. Малейшее изменение
структуры ДНК ведет к изменениям белка, что в
свою очередь изменяет цепь биохимических
реакций с его участием, определяющих тот или иной
признак или серию признаков.

Первичная структура белка, т.е.
последовательность амнокислотных остатков,
зашифрована в ДНК в виде последовательности
азотистых оснований аденина (А), тимина (Т),
гуанина (Г) и цитозина (Ц). Каждая аминокислота
кодируется одной или несколькими
последовательностями из трех нуклеотидов –
триплетами. Синтезу белка предшествует перенос
его кода с ДНК на информационную РНК (иРНК) – транскрипция.
При транскрипции выполняется принцип
дополнения, или комплементарности: А, Т, Г и Ц в
ДНК соответствуют У (урацил), А, Ц и Г в иРНК.
Непосредственно синтез белка, или трансляция,
происходит на рибосоме: аминокислоты, подносимые
к рибосоме своими транспортными РНК (тРНК),
соединяются в полипептидную цепь белка
соответственно триплетам оснований иРНК.

Однозначная связь между
последовательностями нуклеотидов в ДНК и
аминокислот в полипептидной цепи белка
позволяет по одной из них определить другую. Зная
изменения в ДНК, можно сказать, как изменится
первичная структура белка.

Задача 1. Фрагмент молекулы ДНК
состоит из нуклеотидов, расположенных в
следующей последовательности: ТАААТГГЦААЦЦ.
Определите состав и последовательность
аминокислот в полипептидной цепи,
закодированной в этом участке гена.

Решение

Выписываем нуклеотиды ДНК и, разбивая
их на триплеты, получаем кодоны цепи молекулы
ДНК:
ТАА–АТГ–ГЦА–АЦЦ.
Составляем триплеты иРНК, комплементарные
кодонам ДНК, и записываем их строчкой ниже:
ДНК: ТАА–АТГ–ГЦА–АЦЦ
иРНК: АУУ–УАЦ–ЦГУ–УТТ.
По таблице кодонов (Приложение 6) определяем,
какая аминокислота закодирована каждым
триплетом иРНК:
Иле–Тир–Арг–Трп.

Задача 2. Фрагмент молекулы
содержит аминокислоты: аспарагиновая
кислота–аланин–метионин–валин. Определите:

а) какова структура участка молекулы
ДНК, кодирующего эту последовательность
аминокислот;
б) количество (в %) различных видов нуклеотидов в
этом участке гена (в двух цепях);
в) длину этого участка гена.

Решение

а) По таблице кодонов (Приложение 6)
находим триплеты иРНК, кодирующие каждую из
указанных аминокислот.
Белок: Асп–Ала–Мет–Вал
иРНК: ГАЦ–ГЦА–АУГ–ГУУ
Если аминокислоте соответствуют несколькими
кодонов, то можно выбрать любой из них.
Определяем строение той цепочки ДНК, которая
кодировала строение иРНК. Для этого под каждым
кодоном молекулы иРНК записываем
комплементарный ему кодон молекулы ДНК.
1-я цепь ДНК: ЦТГ–ЦГТ–ТАЦ–ЦАА.

б) Чтобы определить количество (%)
нуклеотидов в этом гене, необходимо, используя
принцип комплементарности (А–Т, Г–Ц), достроить
вторую цепь ДНК:
2-я цепь ДНК: ГАЦ–ГЦА–АТГ–ГТТ
Находим количество нуклеотидов (нтд): в двух
цепях – 24 нтд, из них А = 6. Составляем
пропорцию:
24 нтд – 100%
6 нтд – х%
х = (6×100) : 24 = 25%

По правилу Чаргаффа количество
аденина в молекуле ДНК равно количеству тимина, а
количество гуанина равно количеству цитозина.

Поэтому:

Т = А = 25%
Т + А = 50%, следовательно
Ц + Г = 100% – 50% = 50%.
Ц = Г = 25%.

в) Молекула ДНК всегда двухцепочечная,
ее длина равна длине одной цепи. Длина каждого
нуклеотида составляет 0,34 нм, следовательно:
12 нтд x 0,34 = 4,08 нм.

Задача 3. Молекулярная масса белка
Х равна 50 тыс. дальтонов (50 кДа). Определите
длину соответствующего гена.

Примечание. Среднюю молекулярную
массу одной аминокислоты можно принять равной
100 Да, а одного нуклеотида – 345 Да.

Решение

Белок Х состоит из 50
000 : 100 = 500 аминокислот.
Одна из цепей гена, кодирующего белок X, должна
состоять из 500 триплетов, или
500 x 3 = 1500 нтд.
Длина такой цепи ДНК равна
1500 x 0,34 нм = 510 нм. Такова же длина
гена (двухцепочечного участка ДНК).

Решение задач по общей генетике

Основные понятия и символы

  • Ген – участок молекулы ДНК в
    хромосоме, содержащий информацию о первичной
    структуре одного белка; гены всегда парные.

  • Генотип – совокупность всех
    генов организма.

  • Фенотип – совокупность всех
    внешних признаков организма.

  • Гибрид – организм,
    сформировавшийся в результате скрещивания
    особей, различающихся по ряду признаков.

  • Альтернативные признаки
    контрастные признаки (белый – черный, желтый –
    зеленый).

  • Локус – местоположение гена в
    хромосоме.

  • Аллельные гены – два гена,
    занимающие одинаковые локусы в гомологичных
    хромосомах и определяющие альтернативные
    признаки.

  • Неаллельные гены – гены,
    занимающие разные локусы в хромосомах.

  • Признаки, наследуемые по Менделю,
    – наиболее часто встречающиеся в решении задач
    (Приложение 7).

Аллельные гены могут находиться в двух
состояниях: доминантном, обозначаемом
прописной буквой латинского алфавита (А, В,
С и т.д.), или рецессивном, обозначаемом
строчной буквой (аb, с и т.д.).

Организмы, имеющие одинаковые аллели
одного гена, например доминантные (АА) или
рецессивные (аа), называются гомозиготными.
Они дают один сорт гамет (А) или (а).

Организмы, имеющие разные аллели
одного гена (Аа), называются гетерозиготными.
Они дают два сорта гамет (А и а).

Символы:

х – скрещивание организмов;
Р – родители;
F – дети; индекс означает номер поколения: F1,
F2, Fn и т.д.;
Г – гаметы родителей или половые клетки;
– «щит и копье Марса»,
мужской пол;
– «зеркало Венеры»,
женский пол.

Этапы решения задач

1. Запись генотипов и фенотипов
родителей.
2. Запись возможных типов гамет у каждого
родителя.
3. Запись возможных типов зигот.
4. Подсчет соотношения генотипов и фенотипов
потомства.

1. Графический способ:

2. Алгебраический способ:

F1 (В + b) (В + b)
F2 = BB + 2Bb + bb

3. Решетка Пеннета:

Моногибридное скрещивание

Решение задач на моногибридное
скрещивание включает анализ наследования
признаков, определяемых лишь одной парой
аллельных генов. Мендель определил, что при
скрещивании гомозиготных особей, отличающихся
одной парой признаков, все потомство
фенотипически единообразно (I закон
Менделя).

При полном доминировании гибриды
I поколения обладают признаками только одного
из родителей, поскольку в этом случае проявление
гена А в аллельной паре не зависит от
присутствия другого гена а (аллель а
не проявляется, поэтому ее называют рецессивной),
и гетерозиготы (Аа) фенотипически не
отличаются от гомозигот (АА).

При скрещивании моногибридов во
втором поколении происходит расщепление
признаков на исходные родительские в отношении 3
: 1 по фенотипу и 1 : 2 : 1 по генотипу (II закон
Менделя): 3/4 потомков имеют признаки,
обусловленные доминантным геном, 1/4 – признак
рецессивного гена.

Задача 1. Определите генотипы и
фенотипы потомства кареглазых гетерозиготных
родителей.

Дано:

А – карие глаза
а – голубые глаза
Определить: F1

Решение

Гетерозиготные кареглазые родители Аа

Происходит расщепление признаков,
согласно II закону Менделя:

по фенотипу 3 : 1
по генотипу 1 : 2 : 1

Задача 2. Найти соотношение гладких
и морщинистых семян у гороха в первом поколении,
полученном при опылении растений с морщинистыми
семенами пыльцой гомозиготных растений с
гладкими семенами.

Дано:

А – гладкие семена
a – морщинистые семена
Определить: F1

Решение

Согласно I закону Менделя все семена
гладкие.
Возможна и другая запись.

Гомозиготы по данной паре признаков
образуют один сорт гамет:

При неполном доминировании
функционируют оба гена, поэтому фенотип гибридов
отличается от гомозигот по обоим аллелям (АА
и аа) промежуточным проявлением признака, и
во втором поколении происходит расщепление на
три класса в отношении 1:2:1 как по генотипу, так и
по фенотипу.

Задача 3. Растения красноплодного
крыжовника при скрещивании между собой дают
потомство с красными ягодами, а растения
белоплодного крыжовника – белыми. В результате
скрещивания обоих сортов друг с другом
получаются розовые плоды.

1. Какое потомство получится при
скрещивании между собой гетерозиготных растений
крыжовника с розовыми плодамиx

2. Какое потомство получится, если
опылить красноплодный крыжовник пыльцой
гибридного крыжовника с розовыми плодамиx

Дано:

А – красная окраска плодов
а – белая окраска плодов
F1 – x

Решение

Ответ: при скрещивании гибридных
растений с розовыми плодами в потомстве
происходит расщепление в соотношении по
фенотипу и генотипу 1:2:1.

При скрещивании красноплодного
крыжовника с розовоплодным в потомстве
получится расщепление по фенотипу и генотипу в
соотношении 1:1.

В генетике часто используют анализирующее
скрещивание
. Это скрещивание гибрида, генотип
которого неясен, с гомозиготной особью по
рецессивным генам аллеля. Расщепление в
потомстве по признаку происходит в соотношении
1:1.

Дигибридное скрещивание

Дигибридное скрещивание – это
скрещивание, при котором организмы отличаются
двумя парами альтернативных признаков. Гибриды,
полученные от такого скрещивания, называются
дигетерозиготами. При скрещивании двух
гомозиготных особей, отличающихся друг от друга
по двум и более парам признаков, гены и
соответствующие им признаки наследуются
независимо друг от друга и комбинируются во всех
возможных сочетаниях. При дигибридном
скрещивании двух дигетерозигот (особей F1)
между собой во втором поколении гибридов (F2)
будет наблюдаться расщепление признаков по
фенотипу в соотношении 9:3:3:1 (III закон Менделя).
Это соотношение фенотипов – результат наложения
двух моногибридных расщеплений:
, где «n» – число
пар признаков.
Число возможных вариантов гамет равно 2n,
где n – число гетерозиготных пар генов в геноме, а
2 – возможное число гамет у моногибридов.

Примеры

Образование четырех сортов гамет
возможно, т.к. в мейозе (профаза I) происходит
конъюгация и кроссинговер хромосом.

Задача 4. Какими признаками будут
обладать гибридные абрикосы, полученные в
результате опыления дигомозиготных
красноплодных растений нормального роста,
пыльцой желтоплодных карликовых растенийx Какой
результат даст дальнейшее скрещивание таких
гибридовx

Дано:

А – красная окраска плодов
а – желтая окраска плодов
В – нормальный рост
b – карликовый рост

Определить: F1 и F2

Решение

Ответ: при скрещивании гибридов в F2
произойдет расщепление в соотношении:

9/16 – красноплодные, нормальный рост;
3/16 – красноплодные, карликовый рост;
3/16 – желтоплодные, нормальный рост;
1/16 – желтоплодные, карликовый рост.

Продолжение следует

В этом посте вы найдете, как найти соотношение фенотипов для потомства с помощью моногибридного и дигибридного скрещивания.

Соотношение фенотипов для потомства относится к наблюдаемым признакам и определяется функциональными генами или признаками.

Соотношение фенотипов в потомстве можно определить с помощью скрещивания Менделя.

  • Моногибридный кросс
  • Дигибридный кросс

Моногибридный кросс

Моногибридное скрещивание имеет дело только с одним признаком. Грегор Дж. Мендель был первым, кто изучил наследование одного признака. С помощью моногибридного скрещивания мы можем определить фенотипическое соотношение особи.

F1 Генерация:

Мендель провел перекрестное опыление чистого высокого растения гороха (100-120 см) и чистого карликового растения гороха (22-44 см). Он назвал их родительским поколением. Он собрал семена, полученные от этого скрещивания, и вырастил из них растения. Все эти растения оказались высокими. Ни один из них не был карликовым или средним по размеру. Они составили Ф.1 поколение.

фенотипическое соотношение потомства
Фенотипическое соотношение потомства :Поколение F1

F2 Генерация:

F1 растения опылялись между собой или подвергались самоопылению. Цветки растения накрывают асептическими пакетами, чтобы избежать взаимодействия нежелательных пыльцевых зерен с цветками рыльца. Растениям F1 давали возможность спариваться, и из них получали семена. Семенам, полученным из растений F1, давали расти, и растения выращивали из этих семян, составляющих поколение F2. Растения поколения F2 были высокими и карликовыми. Их соотношение 3:1 означает три высокорослых и одно карликовое растение. Это указывает на то, что Ф1 у растений была черта высокого роста, а также черта карликовости. Такое генетически смешанное потомство, полученное от скрещивания двух чистокровных родителей, обладающих контрастными признаками, называется гибриды

Фенотипическое соотношение для потомства: поколение F2 моногибридного скрещивания

F3 Генерация:

Мендель допускал каждую F2 растение образует семена путем самоопыления. Семена были произведены растениями поколения F2, собраны и высеяны, а растения выращены из. Выращенные таким образом растения образовали F3 поколение. Мендель заметил, что высокие и карликовые растения ведут себя по-разному. Селекция карликовых растений была чистой, т. е. они давали карликовые растения при самоопылении. Очевидно, у них не было черты высокого роста. Одно из высокорослых растений, только одна треть растений оказалась истинной и, таким образом, была чистой по высоте. Было обнаружено, что растения, полученные из поколений F3, являются растениями поколения F1, что означает растения, имеющие отношение 3 высоких к 1 карликовому. Указывалось, что у них также был признак карликовости, т. е. они были гибридами.

Дигибридный кросс

Мендель также изучал наследование двух признаков одновременно. Мендель рассматривал форму семени и окраску семядолей. Он скрестил родительское поколение растений гороха с фенотипом круглых и желтых семян и фенотипом зеленых и морщинистых семян. Фенотип обоих растений можно записать как RRYY x Рий. Из них производятся гаметы, которым позволяют сливаться. Были получены семена, и все выращенные из них растения составили поколение F1. У всех растений поколения F1 преобладают круглые и желтые семена. Рецессивные признаки никогда не проявляются в поколении F1.

Фенотипическое соотношение потомства :Поколение F1 с круглым фенотипом и желтыми семенами.

Ниже приведены пункты, приведенные ниже для объяснения дигибридного скрещивания:

  • Растениям F1 было позволено самоопыляться для получения растений поколения F2. Гаметы, образованные из поколения F1, — это RY, Ry, rY и ry. Гаметам дали возможность слиться и сформировали поколение F2. Мы можем определить фенотип путем скрещивания гамет или генотипов с помощью площади Пеннета.
  • Растения, полученные таким образом из поколения F1, образуют четыре типа различных растений в соотношении 9:3:3:1, что показывает, что доминируют 9 растений с круглыми и желтыми семенами. 3 растения показали доминантный округлый и рецессивный признаки, а другие три показали рецессивный и доминантный признаки в семенах, а одно растение показало все семена с рецессивным признаком.
  • Фенотипическое соотношение дигибридного скрещивания представляет собой просто комбинацию моногибридных соотношений. Из-за преобладания как круглых, так и желтых черт, соотношение их моногибридов F2 будет 3 круглых к 1 морщинистому и 3 желтых к 1 зеленому. Если мы умножим соотношение моногибридов, мы получим соотношение дигибридов поколения F2, которое составляет 9:3:3:1.
  • Растения, образованные путем самоопыления поколения F1 дигибридного скрещивания, представляли собой гибриды, имеющие два разных аллеля формы и цвета семян, которым является RrYy.
  • Гибриды растений поколения F1 скрещивали друг с другом. Во время производства гамет аллели, контролирующие форму семян и цвет семядолей, сегрегируют или разделяются еще раз. От каждого гибрида образуются четыре разных типа гамет. Образуются четыре гаметы: RY, Ry, rY, ry.
  • При скрещивании гамет мы получаем четыре разных типа растений, имеющих разное качество семян или фенотипический признак. Всего путем слияния гамет было получено 16 растений.
  • Два растения проявляют признаки семени, имеющие гетерозиготный доминантный признак (RRYY) и гетерозиготный рецессивный признак (rryy), и являются чистыми. Остальные растения представляют собой гетерозиготные доминантно-рецессивные гибриды.
  • В поколении F2 при скрещивании гибридов F1 получены гетерозиготные доминантные и рецессивные признаки в соотношении 3:1.

Это доказывает, что аллели разных признаков не мешают поведению друг друга, а распределяются независимо друг от друга.

Часто задаваемые вопросы

Q1. В чем разница между фенотипом и генотипом?

Фенотип Генотип
Это выражение черты. например, высокий горох.  Именно набор генов определяет признак, например, TT или Tt для высокого растения гороха.
Непосредственное наблюдение за человеком может выявить фенотип. Это можно установить по происхождению или потомству человека.
Это определяется генотипом.  Не зависит от фенотипа.

Q2. Дайте определение гомозиготным особям.

Люди, имеющие сходные аллели определенного признака (TT или tt), известны как гомозиготные люди. Они обладают доминантными или рецессивными аллелями, но никогда обоими. Они производят только один вид гамет (Т, Т или т, т).

Q3. Дайте определение Закону доминирования.

В нем говорится, что персонажи контролируются факторами, а факторы всегда присутствуют парами. Эти факторы позже назвали аллелями или генами. Проявившийся фактор описывается как доминантный фактор, а невыраженный — как рецессивный.

Q4. Дайте определение Закону Сегрегации.

В нем говорится, что аллели, которые содержат пару факторов, согласно этому закону, два аллеля отделяются друг от друга во время образования гамет в мейозе I и снова во время мейоза II, две копии хромосомы отделяются друг от друга, что показывает, что аллели не миксы и гаметы всегда чисты для каждого признака.

Q5. Что вы подразумеваете под аллелью?

Пара генов, контролирующих два альтернативных проявления одного и того же признака и имеющих один и тот же сайт в гомологичном хромосомы называются аллелями or аллеломорфы.

Q6. Дайте определение Закону Независимого ассортимента.

Этот закон применим к наличию более одного символа. Во время гаметогенеза два признака не будут влиять или зависеть друг от друга. Оба персонажа будут разделяться независимо друг от друга, не влияя на других персонажей или черты.

Definition

Phenotypic ratio helps us to predict gene expression in the future generations of organisms. In phenotypic ratio calculations, we map out specific parental alleles and predict the probability of how they will be expressed in their offspring. Knowledge of allele dominance is required, although it is possible to figure out very simple parental genetic makeup by looking at observable traits (phenotypes) in their young.

phenotypic ratio

What is Phenotypic Ratio?

Phenotypic ratio is a term that describes probability of finding the patterns and frequency of genetic trait outcomes in the offspring of organisms. A phenotype is an observable or measurable characteristic and is the result of expressed genes. For example, by noting the traits in a long-haired, pink-nosed and a short-haired, black-nosed guinea pig breeding pair, we can calculate the probability of their offspring having pink or black noses and short or long hair. The number of times each phenotype is expected to occur according to strict calculation determines the phenotypic ratio.

flower colors phenotypic ratio phenotype genotype petals

Different colors of the same species = different phenotypes

Phenotypic Ratio: How To Find It.

Before finding out how to find the phenotypic ratio, it is worth brushing up on several terms used in the field of genetics.

  • Gene: a basic unit of inheritance that is the result of the genes of the parents. Genes are coded messages that produce specific proteins inside a cell, but only if a cell has been switched on to express it.
  • Allele: a version of a gene that comes from one of the two parents. When an allele from either parent is the same, it is called a homozygous gene. If two alleles inherited from the parents are different, the alleles of that organism’s offspring can also be heterozygous. (See below image).
  • Locus: a locus gives us the coordinates for the position of a specific gene on a chromosome.
  • Genotype: the total set of genes in an organism that makes up a specific trait; these genes do not have to be expressed; they are present in every strand of DNA.
  • Phenotype: a trait that is observable or measurable in an organism at any point during that organism’s lifetime. A phenotype is an expressed gene.
  • Monohybrid: the offspring of two parents that only differ at a specific gene locus and for one specific trait. Which of these two heterozygous loci is expressed (dominant) decides the phenotype of the offspring.
  • Dihybrid: the offspring of two parents that only differ at two specific gene loci. Offspring can express different combinations of phenotypes.
  • Trihybrid: the offspring of two parents that only differ at three specific gene loci. Offspring can express a greater range of phenotypes than in dihybrids.
  • Autosomal dominant: a pattern of inheritance in non-sex (autosomal) chromosomes. A dominant allele or gene will always be expressed as a phenotype when the corresponding allele from the other parent is recessive.
  • Autosomal recessive: an allele or gene that cannot override a dominant allele; however, if the other parent also has a recessive allele at the same location, the recessive trait will be observed in the offspring.
  • Punnett square: a graphical representation of potential genotypes and phenotypes that predicts the probability of a specific trait in a breeding pair.

homozygous heterozygous allele gene chromosome phenotype genotype genotypic phenotypic ratio

Different labels for inherited alleles

The phenotypic ratio is the number of times a specific combination of alleles appears in the predicted phenotypes of any offspring. Genetic information relating to the studied trait must be known. It is also possible to work out which parent alleles are dominant or recessive by studying the phenotypes of their offspring.

This is an example of Mendelian inheritance or inheritance patterns that occur in offspring after sexual reproduction between two organisms. The name comes from Gregor Mendel who – at first rather unwittingly – experimented with pea-plant crosses in his monastery’s garden. These observations led to our understanding of dominant and recessive traits.

gregor mendel mendelian inheritance phenotypic ratio phenotype peas brno

Mendel’s statue at his monastery in Brno, Czech Republic

Phenotypic Ratio Calculations For Cross Types

Phenotypic ratio calculations are easy to perform using Punnett squares or with specially-developed phenotypic ratio calculators.

As most observable traits are the result of multiple allele combinations (sometimes at completely different loci) such calculations can be extremely complex. For the purposes of this article, we will pretend that a single allele is responsible for a single trait.

Not only can we calculate the chance of a certain phenotype appearing in the first generation (F1) of a breeding pair, we can also predict the effects of breeding through subsequent generations.

Although early horse and dog breeders knew nothing about DNA, they knew how to produce animals with different traits over time. Selective breeding has brought us the huge range of domesticated breeds we are familiar with today.

dog breeds phenotypes genotypes

‘Purebred’ dogs are the result of phenotypic calculations

Phenotypic Ratio of a Monohybrid Cross

To work out the phenotypic ratio of a monohybrid cross, let us return to the guinea pig example.

We have two opposite-sex guinea pigs – the female has long hair; the male short hair.

short-haired long-haired guineapig

Short- and long-haired versions

The hair length is, for this example’s purposes, determined by a single allele. Both parents carry a complete set of DNA that includes instructions for both hair lengths and both come from very long lines that only include their particular hair length.

When studying generations, the first set of parents is labeled the P1 (parental) generation. Their litters are called the F1 (first filial) generation; litters produced by the F1 generation are noted as the F2 generation, and so on.

To find out which of the short and long hair alleles is recessive, we need either have studied that allele beforehand or – as was the case for thousands of years – look at the phenotypes of the offspring after they are born. Without knowing which hair-length allele is dominant, we cannot predict a reliable outcome.

The female guinea pig produces four offspring. All of these have long hair. With this information, we can surmise that the long-hair gene is dominant. From this point on, we use LL, Ll, and ll to represent three potential outcomes for future generations – LL is a homozygous allele for long hair, Ll a heterozygous allele for long hair, and ll a homozygous recessive allele for short hair.

phenotypic ratio calculations punnett square

We can almost predict the outcome

In the monohybrid cross Punnett square below, all F1 offspring are heterozygous for long hair (Ll). We now know the long-haired mother is homozygous for this allele (LL). If she were heterozygous (Ll) we would expect 50% of any offspring to be short-haired. You can see how this works in the next LL/Ll/ll Punnett square. As the father has short hair and short hair is produced by a recessive gene, he must have the ll allele.

In a Punnett square, the mother’s alleles are noted at the top and the father’s at the side. The dominant allele is always listed first.

monohybrid cross punnett square phenotypic ratio

Mother in red (LL), father in blue (ll) – offspring (purple) are a mix of both (Ll)

As all four offspring are long-haired, a phenotypic ratio calculation is redundant. We only need to measure the phenotypic ratio when more than one phenotype exists. In this example, there are two possible genotypic outcomes – long hair and short hair – but only long hair is expressed (phenotype). There is a 100% visibility rate in the single dominant phenotype. As there is no second phenotype, there is no phenotypic ratio. If we did put this result as a ratio, it would be 4:0.

The genotypic ratio, however, does not look at the observable trait (the phenotype) but at potential allele combinations. In this case, there is only one phenotype – Ll – but three potential combinations are involved using these alleles whether they are expressed or not – LL, Ll, and ll. The genotypic ratio is, therefore, 0:4:0.

genotype phenotype genotypic phenotypic ratio

Genotype and phenotype

We have now worked out that all four offspring have heterozygous Ll alleles that favor long-hair but carry the short-haired gene. This means we have the knowledge to encourage short-haired offspring in future generations.

When we take one of these offspring and create a mating pair with a short-haired guinea pig, we can predict that around 50% of this second generation will be short-haired, as seen in the following Punnett square.

monohybrid cross genotypic phenotypic ratio punnett square

We can now predict some short-haired offspring

In this case, there is more than one potential phenotype – both short and long-haired F2 litters are possible when breeding with the F1 generation (Ll). There is a 50% visibility rate for either the dominant or recessive phenotype.

To calculate the phenotypic ratio, we look at the observable traits – long (dominant) and short (recessive) phenotypes. Two babies have long hair (Ll) and two have short hair (ll). This gives us a phenotypic ratio of 2:2. This can be rounded down to 1:1.

The genotypic ratio, however, calculates the probability of all potential allele combinations: LL, Ll, and ll (in that order). In this example, the result is 0:2:2.

Phenotypic Ratio of a Dihybrid Cross

If breeders concentrated on one phenotype, less useful features could appear. There is no use in breeding a fast racehorse if it has inherited heart problems from either parent. This is why breeders and geneticists look for more than one feature to encourage in or block from future generations. When two phenotypes are in play, we call this a dihybrid cross.

racehorse thoroughbred breeding phenotype

Bred to win

In the guinea pig example, we notice that a small number of babies have very tiny ears when both parents of these litter have big ears. We can represent this particular allele with the letter E. Here, the small ear gene is recessive and both parents have the Ee allele, where E represents the phenotype for big ears and e small ears.

It is now possible to predict the phenotypic ratio of short-haired small-eared, short-haired big-eared, long-haired small-eared, and long-haired big-eared babies from various breeding pairs. This is done using a dihybrid cross Punnett square or a phenotypic ratio calculator.

dihybrid punnett square genotypic phenotypic ratio

Color-coded phenotype predictions

In the above Punnett square, there are nine potential genotypic outcomes:

  1. LLEE
  2. LLEe
  3. LLee
  4. LlEE
  5. LlEe
  6. Llee
  7. llEE
  8. llEe
  9. llee

However, due to dominant and recessive alleles, there are only four possible phenotypic outcomes:

  1. Long-haired big ears (LLEE, LlEE, LLEe, LlEe)
  2. Long-haired small ears (LLee, Llee)
  3. Short-haired big ears (llEE, llEe)
  4. Short-haired small ears (llee)

The phenotypic ratio calculation result requires us to count the colored squares that relate to phenotype and add them up. We then list them as ratios, starting with the largest number. This gives us the following result: 9:3:3:1. We can expect offspring from these parents to have a nine times higher chance of having long hair and big ears than short hair and small ears; a three times higher probability of having long hair and big ears than either long or short hair with small ears.

guinea pigs cavia

Ear shape – probably the result of multiple alleles

A genotypic ratio calculation, on the other hand, does not consider phenotype but the nine potential allele combinations. This would produce 1:2:1:2:4:2:1:2:1.

Phenotypic Ratio of a Trihybrid Cross

Add a third phenotype to the mix and the potential outcomes of gene expression in the next generation increase.

guinea pig cavia close up nose eye noses eyes

Pink or black?

If most guinea pigs in a litter have pink noses (NN or Nn) and just one or two have black noses (nn), pink noses can be considered dominant. This article will not deal with more complex topics such as co-dominance as the purpose here is to make the phenotypic ratio concept clear.

We can now calculate the phenotypic ratio of the offspring of two guinea pigs. To save ink, we do not have to list the entire allele list for each parent, just the three alleles in their possible combinations, as in the example below.

punnett squoare trihybrid cross phenotypic ratio genotypic ratio

It gets more complicated the more alleles you include

When we look at the phenotypic ratio, we look at the eight potential combinations of the three expressed phenotypes:

  1. Long hair, big ears, pink noses (red)
  2. Long hair, big ears, black noses (yellow)
  3. Long hair, small ears, pink noses (blue)
  4. Long hair, small ears, black noses (green)
  5. Short hair, big ears, pink noses (brown)
  6. Short hair, big ears, black noses (orange)
  7. Short hair, small ears, pink noses (pink)
  8. Short hair, small ears, black noses (lilac)

This gives us eight possible phenotypic results. Remember, a genotypic result would look at all possible allele combinations, whether or not these genes are expressed.

In the above example, the genotypic ratio would read 1:2:2:2:4:8:4:4:2:2:4:1:2:4:2:1:2:1:4:2:2:1:2:1:2:1 – where LLEENN is represented by the first number and lleenn by the last. There are twenty-six possible expressed and non-expressed allele combinations.

We can now work out the phenotypic ratio or a trihybrid cross. Order is arranged according to probability. Where probability is the same, results are ordered according to the dominant gene traveling from left to right (L to N).

phenotypic ratio exampleFrom this calculation, we can expect most pups to have long hair, big ears and pink noses. If we specifically want a short haired, small eared, pink nosed baby, the law of probability tells us that the parents will have to produce about twenty-seven pups.

Bibliography

Show/Hide

  • Morvillo N, Schmidt M. (2016). The MCAT Biology Book: Comprehensive Review of both MCAT Biology & MCAT Verbal. California, Nova Press.

Последний
этап решения задач – анализ полученных
при скрещивании особей. Цель анализа
зависит от вопроса задачи:

1)
Каков генотип и фенотип ожидаемого
потомства?

2)
Какова вероятность появления носителя
того или иного признака в потомстве?

Чтобы
ответит на первый вопрос необходимо
правильно решить в буквенном выражении
поставленную генетическую задачу и
найти все возможные генотипы и фенотипы
ожидаемого потомства.

Ответ
на второй вопрос связан с расчетом
вероятности проявления признака.
Вероятность может быть рассчитана и в
процентах. В этом случае общее число
потомков принимают за 100% и рассчитывают
процент особей, несущих анализируемый
признак.

Анализ
по генотипу

В
большинстве случаев при анализе генотипов
потомков необходимо определить
количественные соотношения между
различными генотипами и записать их.
Сначала выписывают все варианты генотипов
с различными сочетаниями доминантных
и рецессивных генов, причем одинаковые
варианты объединяют и суммируют.

Пример
8.1.

При моногибридном скрещивании подчеркивают
количество гомозиготных доминантных,
гомозиготных рецессивных и гетерозиготных
организмов и записывают соотношение
их.

Так,
при скрещивании двух гетерозиготных
организмов с генотипом Аа общее число
вариантов генотипов потомков
равно четырем (генотипы АА, Аа, Аа, аа).
Из
них
одна часть особей будет гомозиготна по
доминантному признаку, две – гетерозиготны,
одна – гомозиготна
по рецессивному
гену). Анализ по генотипу должна быть
записана
как

1АА
:
2Аа :
1аа

или
проще

1
:
2 :
1

Такая
запись соотношений генотипов Аа среди
потомков наблюдается неоднородность
по генотипу. Причем на одну особь с
генотипом АА приходится две особи с
генотипом Аа и одна с генотипом аа.
Возникновение такой неоднородности
называют расщеплением.

Анализ
по фенотипу

После
записи соотношения генотипов определяют
фенотипическое проявление каждого из
них. При анализе по фенотипу учитывают
проявление доминантного признака. Если
в генотипе присутствует доминантный
ген, то организм с таким генотипом будет
нести доминантный признак. Рецессивный
признак проявится только тогда, когда
организм гомозиготен по рецессивному
гену. Учитывая все это, подсчитывают
количество всех особей, имеющих тот или
иной признак, и записывают численное
соотношение их.

Пример
8.2.

При моногибридном скрещивании двух
организмов с генотипом Аа. Запись
генотипов потомков первого поколения
выглядела как

1АА
:
2Ав :
1аа.

Доминантный
ген А полностью подавляет проявление
рецессивного гена а. Поэтому фенотип
особей, имеющих генотип АА и Аа, будет
одинаков: эти особи будут нести доминантный
признак.

Соотношение
особей с различными фенотипами будут
иметь вид 3 :
1. Такая запись означает, что среди
потомства наблюдается неоднородность
по фенотипу и на три особи с доминантным
признаком приходится одна особь с
рецессивным признаком. Так как скрещивались
однородные по фенотипу особи, то можно
сказать, что в первом поколений произошло
расщепление по фенотипу.

При
определении вероятности появления в
потомстве особи с определенным фенотипом
необходимо найти долю таких особей
среди всех возможных. В рассматриваемом
примере доля особей с доминантным
признаком равна 3 (1АА и 2Аа). Рассчитанная
в процентах вероятность составляет
75%.

Рассмотрим
как записывают соотношения генотипов
и фенотипов и осуществляют расчет
вероятности.

Пример
8.3.

Нормальная пигментация кожи доминирует
над альбинизмом. Какова вероятность
появления ребенка-альбиноса в семье
гетерозиготных родителей?

признак
:
ген

норма
:
А

альбинизм
:
а

Решение:

Р Аа х Аа

норма
норма

Гаметы А;
а А; а F1 АА;
Аа; Аа; аа

по
генотипу 1АА :
2Аа
:
1аа

по
фенотипу 3 норма :
1 альбинизм

Р
альбинизм
=
1 = 1 или 25%

3+1 4

По
записи решения видно, что потомство
будет иметь 4 следующих генотипа: АА,
Аа, Аа, аа. Анализ по генотипу показывает,
что среди детей первого поколения один
– гомозиготный доминантный (АА), два –
гетерозиготных (Аа) и один – гомозиготный
рецессивный. Цифровое соотношение
генотипов будет иметь вид 1:2:1.
Анализ по фенотипу показывает, что дети
с генотипом АА и Аа будут иметь доминантный
признак – нормальную пигментацию кожи.
Числовое соотношение детей,
имеющих нормальную пигментацию
и альбинизм, будет 3:1. На долю детей с
альбинизмом
приходится ¼ часть всех гибридов. Это
значит, что вероятность
(р) появления детей-альбиносов равна ¼,
или
25%.

Анализ
гибридов, полученных при дигибридном
скрещивании, аналогичен описанию для
многогибридного
скрещивания. Сначала также подписывают
различные варианты генотипов и одинаковые
варианты суммируют. Варианты генотипов
при этом могут быть самые разнообразные:
дигомозиготные доминантные, дигомозиготные
рецессивные, дигетерозиготные,
моногетерозиготные.
После подсчета результаты записывают
в виде численного соотношения также,
как в случае моногибридного скрещивания.

Пример
8.4.

У
человека нерыжий цвет волос доминирует
над рыжим, а веснушки – над нормой. Гены,
определяющие цвет волос и
веснушчатость кожи, не сцеплены. Какой
процент нерыжих веснушчатых детей можно
ожидать в браке мужчины и женщины,
гетерозиготных по обоим признакам?

признак : ген

нерыжий
цвет :
А

рыжий
цвет :
а

веснушчатость :
В

нормальная
кожа :
в

Р АаВв х АаВв

нерыжая нерыжий

веснушчатая веснушчатый

Гаметы
АВ, Ав, аВ, ав АВ,Ав, аВ, ав

Для
определения генотипов особей первого
поколения воспользуемся решеткой
Пеннета, в которой по горизонтали запишем
женские гаметы, по вертикали – мужские
гаметы, а в клетках решетки – генотипы
особей первого поколения.

F1

АВ

Ав

аВ

ав

АВ

ААВВ

ААВв

АаВВ

АаВв

Ав

ААВ
в

ААвв

АаВв

Аавв

аВ

АаВВ

АаВв

ааВВ

ааВв

ав

АаВв

Аавв

ааВВ

авав

Анализ
по генотипу здесь основан на подсчете
и составлении числовых соотношений
всех возможных вариантов генотипов
особей, причем одинаковые генотипы их
суммируют. В данном случае расщепление
по генотипу будет иметь следующий вид:

Соседние файлы в предмете Генетика

  • #

    23.11.201538.63 Кб12bio.txt

  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #

Вася Иванов

Мореплаватель — имя существительное, употребляется в мужском роде. К нему может быть несколько синонимов.
1. Моряк. Старый моряк смотрел вдаль, думая о предстоящем опасном путешествии;
2. Аргонавт. На аргонавте были старые потертые штаны, а его рубашка пропиталась запахом моря и соли;
3. Мореход. Опытный мореход знал, что на этом месте погибло уже много кораблей, ведь под водой скрывались острые скалы;
4. Морской волк. Старый морской волк был рад, ведь ему предстояло отчалить в долгое плавание.

Понравилась статья? Поделить с друзьями:
  • Как составить прогноз дебиторской задолженности
  • Как найти чопа гта 5
  • Как найти вещество по формуле химия
  • Как найти собственника квартиры по фамилии
  • Как исправить короткое имя в вк