Одним из основных объектов опытов Менделя был горох. Эта культура - самоопылитель, поэтому, используя его в опытах, легко проводить скрещивания, получать гибридное потомство и наблюдать за ним. Мендель отбирал для своих экспериментов сорта, различающиеся по окраске семенной кожуры (серая, прозрачная), окраске незрелого боба (зеленый, желтый), длине стебля (длинный, короткий), типу семян (гладкие, морщинистые), окраске семян (желтые, зеленые), расположению соцветий (пазушное, верхушечное). Первым его открытием было выявление того, что из двух альтернативных (контрастных) признаков при скрещивании в первом поколении проявляется только один. Так, при скрещивании растений с незрелыми зелеными бобами (материнская форма) с растением с незрелыми желтыми (отцовская форма) в первом поколении незрелые бобы у всех растений были зеленые (рис. 4.1).
Рис. 4.1. Наследование окраски незрелого боба у гороха (Pisum sativum)
Такая же картина имела место, когда в качестве материнской формы использовались растения с желтыми бобами, а в качестве отцовской формы - с зелеными. Подобные результаты были получены Менделем и по другим изучавшимся признакам. В F, проявлялись только такие признаки, как серая окраска семенной кожуры, лущильный тип боба, гладкие семена, желтая окраска семян, пазушное расположение соцветий, длинный стебель. Признаки, которые проявлялись у гибридов в F, Мендель назвал доминантными (преобладающими), а альтернативные признаки - рецессивными (отсутствующими). Явление единообразия всех особей первого поколения по преобладающему признаку было названо полным доминированием.
В дальнейшем были обнаружены факты, свидетельствующие о том, что полное доминирование - не универсальное явление. Так, при скрещивании линии львиного зева (.Antirrhinum majus) с красными цветками с линией с белыми цветками все растения в F, сформировали розовые цветки (рис. 4.2).
Наследование признаков подобного типа получило название неполного доминирования. И, наконец, в потомстве могут одновременно проявляться признаки обоих родителей. Этот тип наследования получил название кодоминирования. Примером его может служить наследование групп крови у человека (в системе АВО). Если один из родителей имеет группу крови А, а другой В, то в крови детей присутствуют антигены, характерные как для группы А, так и для группы В. Наличие этих антигенов определяется специальной антигенной реакцией. Применительно к растениям это наследование различных типов запасных белков (глиадины, глютенины и гордеины), выявляемых методом электрофореза (рис. 4.3). На рисунке 4.3 видно, что на электрофореграммах гордеинов гибридов как от прямого, гак и от обратного скрещивания присутствуют белковые компоненты от обоих родителей. Иными словами, электрофоретический спектр белков гибридов представляет собой сумму всех белков, присущих родительским формам. Вместе с тем,
Рис. 4.2. Наследование окраски цветка у львиного зева (Antirrhinum majus)
как можно заметить, электрофореграммы гордеинов гибридов от прямого и обратного скрещиваний различаются между собой по относительной интенсивности белковых полос. У гибрида Р, х Р 2 (прямое скрещивание) интенсивнее выражены белковые компоненты первой родительской формы, а у гибрида Р 2 х Pj (обратное скрещивание) - компоненты второй родительской формы. Это обусловлено тем, что гордеины - тканеспецифичные белки и синтезируются только в эндосперме. Последний является триплоидной тканью (Зл), в клетках которой присутствует двойной набор (2л) хромосом от материнской формы (центральное ядро зародышевого мешка) и одинарный (л) - от отцовской формы (спермий). Следовательно, аллели материнской формы представлены у гибрида в двух дозах, а отцовской - в одной. Именно по этой причине на электрофореграммах гибридов белковые компоненты материнской формы проявляются более интенсивно, чем отцовской. При анализе электрофореграмм запасных белков отдельных зерен F 2 можно не только различить родительские классы (гомозиготы), но и разделить гетерозиготы на два различных класса, учитывая дозы аллелей (табл. 4.1). В этом случае расщепление в F 2 как по генотипам, гак и по фенотипическим классам (электрофоретическим спектрам) будет соответствовать отношению 1:1:1:1.
Рис. 4.3. Наследование гордеинов ячменя, контролируемых локусом Hrd А.
Электрофоретические спектры гор- деина: / -родительскаяформа(Р,);
- 2 - F, от скрещивания Р, х Р 2 ;
- 3 - Fj от скрещивания Р 2 х Р (;
- 4 - родительская форма Р 2 (фото любезно предоставлено А.А.По- морцевым)
Следует отметить, что явление доминирования, открытое Менделем, не такое простое, как может показаться на первый взгляд. Было установлено, что в ряде случаев доминирование может видоизменяться под влиянием внешних условий, возраста, пола, особенностей самого организма и других, часто не установленных факторов. Так, у дурмана (Datura stramonium ) пурпурная окраска стебля растения доминирует над зеленой, если растения выращиваются в полевых условиях.
Однако при выращивании этих же гибридов в теплице гибриды первого поколения имеют значительно более светлую окраску стебля, чем родительская форма с пурпурным стеблем. Имеется множество и других примеров, свидетельствующих о случаях видоизменения доминирования.
Явление единообразия гибридов первого поколения получило в дальнейшем название - первый закон Менделя. При этом неважно, имеет ли исследователь дело с фактом полного или неполного доминирования либо со случаем кодоминирования. Во всех этих случаях исследователь имеет дело с единообразием особей первого гибридного поколения. Важно другое: особи (растения), вовлекаемые в скрещивания, должны быть гомозиготными.
4.1. Расщепление в F 2 по аллелям локуса, контролирующего гордеин А
Моногибридное скрещивание включает анализ наследования признаков, определяемых лишь одной парой аллельных генов. Мендель определил, что при скрещивании особей, отличающихся одной парой признаков, все потомство фенотипически однообразно. Здесь имеется в виду скрещивание гомозиготных особей, различных фенотипически. Например, при скрещивании гомозиготного желтого гороха (генотип АА) с гомозиготным зеленым (генотип аа) все потомство будет желтым, но гетерозиготным (генотип Аа). Ход скрещивания изображен в первой ступени схемы на рис. 1. Получившиеся гетерозиготные особи называются гибридами, а поскольку они гетерозиготны по одной паре генов, их называют моногибридами.
Скрещиваемые особи могут быть не обязательно гомозиготными. Для случаев, когда обе особи гетерозиготны, Менделем установлено: при скрещивании моногибридов во втором поколении происходит расщепление признаков на исходные родительские в отношении 3:1. 3/4 потомков оказывается с признаками, обусловленными доминантным геном, 1/4 - с признаками рецессивного гена.
Как и почему происходит фенотипическое расщепление в отношении 3:1, можно понять из второй ступени схемы на рис. 1. Здесь важно обратить внимание на то, что у моногибридов образуется два типа гамет: гаметы с геном А и гаметы с геном а. И тех и других поровну. В процессе оплодотворения разные гаметы отцовского и материнского организмов имеют равновероятную возможность слиться друг с другом. Поэтому возможно формирование генотипов потомства: 1/4 АА, 2/4 Аа и 1/4 аа. Фенотипически первые три будут с проявлением доминантного гена, один из четырех - с проявлением рецессивного гена. Правда, точное расщепление 3: 1 можно получить лишь при анализе бесконечно большого числа потомков. В случаях же малого числа их можно говорить только о вероятности появления особей с тем или иным признаком.
В генетике различают еще возвратное и анализирующее скрещивание. Возвратное - это скрещивание гибрида с гомозиготной особью (третья ступень схемы на рис. 1). Анализирующее -скрещивание гибрида с гомозиготной особью по рецессивным генам аллеля (правая часть третьей ступени схемы на рис, 1).
Рис. 1. Сема анализа поколений при моногибридном скрещивании
В простейших случаях решения задач на моногибридное скрещивание достаточно анализа одной из ступеней, изображенных на рис. 1, хотя некоторые требуют исследования 2-3 поколений. Для записи результатов скрещивания используются следующие общепринятые обозначения:
Р
–
родители (от лат. parental – родитель);
F
– потомство (от лат. filial – потомство): F 1
– гибриды первого поколения – прямые потомки родителей Р
; F 2
– гибриды второго поколения – потомки от скрещивания между собой гибридов F 1
и тд.
– мужская особь (щит и копье – знак Марса);
– (зеркало с ручкой – знак Венеры);
x
– значок скрещивания;
:
– расщепление гибридов, разделяет цифровые соотношения отличающихся (по фенотипу или генотипу) классов потомков.
При решении задач на моногибридное скрещивание необходимо собдюдать следующие правила:
Правило первое
. Если при скрещивании двух фенотипически одинаковых особей в их потомстве наблюдается расщепление признаков, то эти особи гетерозиготны.
Правило второе.
Если в результате скрещивания особей, отличающихся фенотипически по одной паре признаков, получается потомство, у которого наблюдается расщепление по этой же паре признаков, то одна из родительских особей была гетерозиготна, а другая – гомозиготна по рецессивному признгаку.
Правило первое. Если при скрещивании фенотипически одинаковых (по одной паре признаков) особей в первом поколении гибридов происходит расщепление признаков на три фенотипические группы в отношениях 1:2:1, то это свидетельствует о неполном доминировании и о том, что родительские особи гетерозиготны.
Рассмотрим решение задачи на моногибридное скрещивание
Задача 1
У пшеницы карликовость доминирует над нормальным ростом. За эти признаки отвечают аутосомные аллельные гены. Гомозиготное карликовое растение скрестили с растением нормального роста.
Сколько растений нормального роста можно ожидать в F2 при скрещивании гибридов первого поколения друг с другом?
Решение:
Анализ условия задачи показывает, что скрещиваемые особи анализируются по одному признаку – росту, который представлен двумя альтернативными проявлениями: карликовый рост и нормальный рост. Причем сказано, что карликовость является доминантным признаком, а нормальный рост – рецессивным. Эта задача – на моногибридное скрещивание, и для обозначения аллелей достаточно будет взять одну букву алфавита. Изучаемый признак является аутосомным, поэтому для обозначения генов не надо использовать символы половых хромосом
(X и Y).
Составим таблицу «признак – ген», взяв для обозначения аллелей гена букву «А». Доминантный аллель обозначим прописной буквой А, рецессивный аллель – строчной буквой а.А - ген карликовости пшеницы;
а - ген нормального роста пшеницы.
Запишем генотипы родителей. Помним, что генотип организма включает в себя два аллеля изучаемого гена “А”. Карликовость – доминантный признак, поэтому карликовая пшеница имеет в своем генотипе аллель А. Второй аллель генотипа – тоже А, так как по условию задачи особь с доминантным признаком гомозиготна. Значит генотип карликовой пшеницы – АА.
Нормальный рост - рецессивный признак, поэтому пшеница нормального роста имеет в своем генотипе два аллеля а, так как только в этом случае рецессивный аллель проявится в фенотипе и сформируется рецессивный признак; если бы в генотипе был аллель А, то особь имела бы доминантный признак карликовости. Таким образом, генотип пшеницы нормального роста – аа.
В опытах Менделя при скрещивании сортов гороха, которые имели желтые и зеленые семена, все потомство (гибриды первого поколения) оказалось с желтым семенами. При этом не имело значения, из какого именно семени (желтого или зеленого) выросли материнские (отцовские) растения: оба родителя в равной степени способны передавать свои признаки потомству. Аналогичные результаты были обнаружены и в опытах, в которых во внимание брались другие признаки – при скрещивании растений с гладкими и морщинистыми семенами все потомство имело гладкие семена. При скрещивании растений с пурпурными и белыми цветками у всех гибридов оказались лишь пурпурные лепестки цветков… Обнаруженная закономерность получила название первого закона Менделя, или закона единообразия гибридов первого поколения. Состояние (аллель) признака, проявляющегося в первом поколении, получило название доминантного, а состояние (аллель), которое в первом поколении гибридов не проявляется, называется рецессивным. «Задатки» признаков (по современной терминологии – гены) Г. Мендель предложил обозначать буквами латинского алфавита. Состояния, принадлежащие к одной паре признаков, обозначают одной и той же буквой, но доминантный аллель – большой, а рецессивный – маленькой.
Второй закон Менделя. Закон расщепления
При скрещивании гетерозиготных гибридов первого поколения между собой (самоопыления или родственное скрещивание) во втором поколении появляются особи как с доминантными, так и с рецессивными состояниями признаков, т. е. возникает расщепление, которое происходит в определенных отношениях: в опытах Менделя на 929 растений второго поколения оказалось 705 с пурпурными цветками и 224 с белыми. В опыте, в котором учитывался цвет семян, с 8023 семян гороха, полученных во втором поколении, было 6022 желтых и 2001 зеленых, а с 7324 семян, в отношении которых учитывалась форма семени, было получено 5474 гладких и 1850 морщинистых. Исходя из полученных результатов, Мендель пришел к выводу, что во втором поколении 75 % особей имеют доминантное состояние признака, а 25 % – рецессивное (расщепление 3:1). Эта закономерность получила название второго закона Менделя, или закона расщепления. Его формулировка: при скрещивании двух гибридов первого поколения, которые анализируются по одной альтернативной паре состояний признака, в потомстве наблюдается расщепление по фенотипу в соотношении 3:1 и по генотипу в соотношении 1:2:1.
Третий закон Менделя. Закон независимого наследования признаков
Изучая расщепления при дигибридном скрещивании, Мендель обратил внимание на следующее обстоятельство. При скрещивании растений с желтыми гладкими (ААВВ) и зелеными морщинистыми (aabb) семенами во втором поколении появлялись новые комбинации признаков: желтые морщинистое (Aabb) и зеленые гладкие (ааВЬ), которые не встречались в исходных формах. Из этого наблюдения Мендель сделал вывод, что расщепление по каждому признаку происходит независимо от второго признака. В приведенном примере форма семян наследовалась независимо от их окраски. Эта закономерность получила название третьего закона Менделя, или закона независимого распределения генов. Третий закон Менделя формулируется следующим образом: при скрещивании гомозиготных особей, отличающихся по двум (или более) признакам, во втором поколении наблюдаются независимое наследование и комбинирование состояний признаков, если гены, которые их определяют, расположены в разных парах хромосом. Это возможно потому, что во время мейоза распределение (комбинирования) хромосом в половых клетках при их созревании идет независимо и может привести к появлению потомства с комбинацией признаков, отличных от родительских и прародительских особей.
Для записи скрещиваний нередко используют специальные решетки, которые предложил английский генетик Пеннет (решетка Пеннета). Ими удобно пользоваться при анализе полигибридных скрещиваний. Принцип построения решетки состоит в том, что сверху по горизонтали записывают гаметы отцовской особи, слева по вертикали – гаметы материнской особи, в местах пересечения – вероятные генотипы потомства.
Рис. 1. Решетка Пеннета
При моногибридном скрещивании исследуется наследование одного гена. В классическом моногибридном скрещивании каждый ген имеет два аллеля. Для примера мы возьмем материнский и отцовский организмы с одинаковым генотипом – «Gg». В генетике, как мы уже знаем, для обозначения доминантного аллеля используются заглавные буквы, а для рецессивного – строчные. Этот генотип может дать только два типа гамет, которые содержат или аллель «G» или аллель «g».
Наша решетка Пеннета будет выглядеть следующим образом:
Суммировав одинаковые генотипы в решетке Пеннета для нашего потомства мы получим следующее соотношение по генотипам: 1 (25 %) GG: 2 (50 %) GG: 1 (25 %) GG – это типичное соотношение генотипов (1:02:01) для моногибридного скрещивания. Доминантный аллель будет маскировать рецессивный аллель, что означает, что организмы с генотипами «GG» и «Gg» имеют один и тот же фенотип. Например, если аллель «G» дает желтый цвет и аллель «g» дает зеленый цвет, то генотип «gg» будет иметь зеленый фенотип, а генотипы «GG» и «Gg» – желтый фенотип. Суммировав значения в решетке мы будем иметь 3G (желтый фенотип) и lgg (зеленый фенотип) – это типичное соотношение по фенотипам (3:1) для моногибридного скрещивания. А соответствующие вероятности для потомства будут 75%G: 25%gg.
При дигибридных скрещиваниях исследуется наследование двух генов. Для дигибридных скрещиваний мы можем составить решетку Пеннета только в случае, если гены наследуются независимо друг от друга – это означает, что при образовании материнских и отцовских гамет в каждую из них может попасть любой аллель из одной пары вместе с любым другим из другой пары. Этот принцип независимого распределения был открыт Менделем в экспериментах по дигибридным и полигибридным скрещиваниям.
Мы имеем два гена – Формы и Цвета. Для формы: «R» – это доминантный аллель, определяющий гладкую форму и «w» – это рецессивный аллель, который дает морщинистую форму горошин. Для цвета: «Y» – это доминантный аллель, определяющий желтую окраску и «g» это рецессивный аллель дающий зеленую окраску горошин. Мужское и женское растения имеют одинаковый генотип – «RwYg» (гладкие, желтые).
Сначала необходимо определить все возможные комбинации гамет, для этого также можно использовать решетку Пеннета:
Таким образом, гетерозиготные растения могут дать четыре типа гамет со всеми возможными комбинациями: RY, Rg, wY, wg. Теперь составим решетку Пеннета для генотипов:
Суммировав одинаковые генотипы в решетке Пеннета, для нашего потомства мы получим следующее соотношение и вероятности по генотипам: 1(6,25 %) RRYY 2(12,5 %) RwYY: 1(6,25 %) wwYY: 2(12,5 %) RRYg: 4(25 %) RwYg: 2(12,5 %) wwYg: 1(6,25 %) RRgg: 2(12,5 %) Rwgg: 1(6,25 %) wwgg. А так как доминантные признаки маскируют рецессивные, то соотношение и вероятности по фенотипам мы получим такие: 9(56,25 %) R-Y – (гладкие, желтые): 3(18,75 %) R-gg (гладкие, зеленые): 3(18,75 %) wwY – (морщинистые, желтые): 1(6,25 %) wwgg (морщинистые, зеленые). Такое соотношение по фенотипам – 9:3:3:1 является типичным для дигибридного скрещивания.
Составить решетку Пеннета для скрещивания между двумя растениями гетерозиготными по трем генам будет более сложно. Вот решетка для генотипов (64 клетки).
Мы привели эти примеры для общего представления и расширения знаний по генетике – проблемы решения задач находятся не в сфере нашей дисциплины – основ психогенетики. Кроме того, само решение требует умения пользоваться полиномами и достаточно большого количества времени.
Вопросы и задания по теме 5
1. Подготовьте сообщения о жизни и научном творчестве Г. Менделя.
2. Расскажите подробно обо всех законах, открытых Г. Менделем.
3. Что собой представляет решетка Пеннета?
4. Подготовьте сообщения о роли Т. П. Моргана и его школы в развитии теории наследственности.
5. Как вы полагаете, в чем причина непринятия теории наследственности и генетики в нашей стране в определенные периоды развития науки?
Если скрещивать гибриды первого поколения, полученные так, как описано выше, т.е. от скрещивания гомозиготных форм, во втором поколении появляется расщепление . Расщепление это существование нескольких фенотипически различающихся классов в четких численных соотношениях. Оно состоит из двух компонентов: качественного, представляющего собой фенотипическое проявление признака, и количественного, заключающегося в численных соотношениях. Так, в моногибридном скрещивании во втором поколении оно составляет 3/4 особей с доминантным проявлением признака к 1/4 с рецессивным проявлением признака. Например, при скрещивании растений гороха из чистых линий, отличающихся по окраске семядолей, получается результат, изображенный на рисунке.
Или это можно описать еще так:
| P | АА х аа | Чистые линии |
| Желтые Зеленые | Исходные фенотипы | |
| A a |
Типы гамет |
|
| F 1 | Aa | |
| Желтые | Единообразие | |
| F 2 |
Расщепление по фенотипу: 3/4 желтые (А-) : 1/4 зеленые (аа) |
|
|
Расщепление по генотипу: 1/4 АА: 2/4 Аа: 1/4 аа |
||
|
Признак: доминантный рецессивный |
Следует обратить внимание на то, что хотя рецессивный признак одного из родителей (зеленая окраска семядолей) в первом поколении не проявляется («пропал»), во втором он вновь появляется и выглядит так же, как у исходной родительской формы. Это является практическим проявлением правила чистоты гамет. Во втором поколении, которое получается в результате скрещивания гибридов F 1 между собой, появляется два фенотипических класса (желтые и зеленые семена) в строго определенном соотношении (3/4: 1/4). Это и есть расщепление, состоящее соответственно из качественного и количественного компонентов. Из анализа расщепления вытекает много важных выводов. Например, можно определить число генов, по которым формы, взятые в скрещивание, различаются, тип взаимодействия генов и аллелей.
Из схемы видно, что расщепления по фенотипу и генотипу (или фенотипическое и генотипическое расщепления ) не всегда совпадают. В приведенном примере они разные (соответственно, 3 А- : 1 аа и 1 АА : 2 Аа : 1 аа ). (Знак «— » называется фенотипическим радикалом. Его можно заменить любым аллелем (доминантным или рецессивным, например, А или а , и фенотип особи не изменится)). Такая закономерность наблюдается в случае полного доминирования А над а . Однако, если аллели взаимодействуют по типу неполного доминирования и кодоминирования, они выглядят одинаково.
Если во втором поколении наблюдается фенотипическое расщепление на три класса в соотношении 1/4 АА : 2/4 Аа : 1/4 аа (или 1 АА : 2 Аа : 1 аа ), а в первом поколении — промежуточное проявление признака, речь идет о неполном доминировании одного аллеля над другим (или их взаимодействию по типу кодоминирования). К примеру, у ночной красавицы у формы АА цветки красные, у формы аа — белые, а у гетерозигота Аа (F 1) — розовые; во втором поколении расщепления по генотипу и по фенотипу будут совпадать: 1/4 АА (красные) : 2/4 Аа (розовоцветковые) : 1/4 аа (белоцветковые). Из анализа этого расщепления следует, что исходные формы (с красными и белыми венчиками) отличаются по одному гену (А ), имеющему два аллеля (А и а ), которые взаимодействую по типу неполного доминирования (или аллель А не полностью доминирует над аллелем а ).
Изложенное выше составляет суть закона расщепления в моногибридном скрещивании (или второй закон Менделя ), который гласит, что при скрещивании форм, отличающихся по аллелям одного гена, в первом поколении наблюдается единообразие, а во втором поколении появляется расщепление. При полном доминировании одного аллеля над другим получается фенотипическое расщепление на 3/4 особей с доминантным признаком и 1/4 с рецессивным, а генотипическое составляет 1/4: 2/4: 1/4. При неполном доминировании или кодоминировании расщепление выглядит 1/4: 2/4: 1/4 как по генотипу, так и по фенотипу.
Второй закон Менделя позволяет делать выводы и в обратном направлении: если при скрещивании двух особей получается одно из рассмотренных выше моногенных расщеплений (при скрещивании гибридов F1 — 3: 1, 1: 2: 1), то исходные родительские формы отличаются по аллелям одного гена. Иначе говоря, они имеют моногенное различие (по одному гену). Эта особенность закона имеет очень важное значение для проведения генетического анализа.
Таким образом, этот закон дает ключ к установлению числа генов, по которым различаются исследуемые организмы. Однако на этот вопрос можно ответить не только, скрещивая между собой гетерозиготные формы, но и проводя анализирующее скрещивание . Под ним понимают скрещивание анализируемой особи с организмом, гомозиготным по рецессивному аллелю рассматриваемого гена. Схематически его можно записать следующим образом:
Анализирующее скрещивание позволяет установить число генов, по которым отличаются исходные родительские формы, типы и частоты образуемых гетерозиготной особью гамет, какие организмы гетерозиготны, а какие нет.
Генотипы всех особей, появляющихся в анализирующем скрещивании, определяются всегда однозначно: в случае моногибридности те особи, которые имеют доминантное проявление признака, — заведомо являются гетерозиготными, а носители рецессивного — гомозиготными по рецессивному аллелю. В анализирующем скрещивании при любых видах взаимодействия аллелей наблюдается расщепление на 1/2: 1/2. Однако одинаковые численные соотношения фенотипических классов существенно ограничивают возможности анализирующего скрещивания: поскольку гетерозиготы и гомозиготы количественно не отличаются, установить, какой признак является доминантным не представляется возможным. Ответ на данный вопрос можно получить обратитившись к скрещиванию гетерозигот (F 2).
Posted on 16.11.2011 by Борис Садыков
Хочу вас обрадовать. Я написал по тем основным положениям генетики, освоив которые, вы без труда научитесь понимать решение генетических задач любой сложности.
В данной статье помещены лишь самые простые генетические задачи по моногибридному скрещиванию. Хотя для большинства из вас решение их не вызовет затруднений, но они нужны нам в основном в методическом плане.
Проследив логику рассуждений на простых примерах, вы сможете применить ее и к более сложным заданиям. Моногибридное скрещивание — основа основ понимания вами всей генетики в дальнейшем. Чтобы ваши знания были более полными в целом, «фундамент» должен быть прочным.
Различных руководств по решению генетических задач очень и очень много. Но большинство из них это простые задачники: есть условие задачи, есть ответ.
Могут быть и пособия с краткими пояснениями. Но эти пояснения оказываются полезными лишь тем, кто и так уже довольно хорошо понимает как надо решать.
Я же, как репетитор по биологии, постараюсь на примере многих возможных типов заданий по генетике, преподнести разъяснение решений различных задач наиболее подробно. В общем моя функция: разъяснить как решать задачи по генетике тем, кому кажется, что это что-то очень трудное, но они непременно хотели бы научиться решать самостоятельно.
В моей платной книге « « , подробно разбираются задачи:
* по Менделевским типам скрещивания (моногибридному и дигибридному);
* по Моргану на сцепленное наследование (с кроссинговером и без кроссинговера);
* по наследованию, сцепленному с полом
* и по анализу родословных.
Примеры, приводимых мною заданий по моногибридному скрещиванию очень различаются по сложности. Советую сначала, прочитав условие задачи, решать ее самостоятельно и лишь в случае затруднения с решением читать мои пояснения (порой они слишком развернутые и тем, кто разбирается, конечно, покажутся через чур подробными).
Кареглазый мужчина женился на голубоглазой женщине. У них родился голубоглазый ребенок. Определите генотипы родителей и вероятность рождения ребенка с карими глазами.
Задача 2. Вы знаете, что полидактилия (шестипалость) — доминантный признак
Полидактилия у человека является доминантным признаком, а нормальное строение кистей рук – признак рецессивный. От брака гетерозиготного шестипалого мужчины с женщиной, имеющей нормальное строение кистей рук, родились два ребенка: пятипалый и шестипалый. Каков генотип этих детей?
Задача 3. На неполное доминирование
У человека курчавые волосы – доминантный признак, а прямые (гладкие) рецессивный признак. У гетерозигот волосы волнистые. Какой тип волос у детей может быть, и с какой вероятностью, если оба родителя имеют волнистые волосы?
Задача 4. Объясняющая, что такое анализирующее скрещивание
У человека доминантный ген вызывает аномалию развития скелета, выражающуюся в изменении костей черепа и редукции ключиц. Женщина с нормальным строением скелета вышла замуж за мужчину, страдающего данной аномалией. Ребенок от этого брака имел нормальное строение скелета. Можно ли по фенотипу ребенка определить генотип его отца? Ответ обоснуйте.
Задача 5. Микросомия гемифациальная
Микросомия гемифациальная сопровождается односторонней аномалией ушной раковины с недоразвитием нижней челюсти на той же стороне. Определяется аутосомным доминантным геном. Какое потомство можно ожидать от брака супругов гетерозиготных по данной патологии.
Задача 6. Когда может родиться кто угодно
Голубоглазый мужчина женат на кареглазой женщине, родители которой были также кареглазыми, но сестра – голубоглазая. Может ли у них родиться голубоглазый ребенок? Какой закон действует в данной ситуации? Назовите и сформулируйте его.
Решения этих задач подробно разбираются в моей платной книге « «.
Примеры решений некоторых типичных задач на моногибридное скрещивание
Задача1. Из семян плодов томатов красного цвета фермер получил растения с плодами красного цвета и растения с плодами желтого цвета. Красный цвет определяется доминантным геном.
а) назовите цвет плодов томатов, составляющих три четверти полученного урожая
б) выберите правильный вариант ответа. П олученный результат является доказательством: 1) закона единообразия; 2) закона расщепления признаков
в) сформулируйте Менделевский закон, выбранный в предыдущем задании
а) Так как от растений с красными плодами получились растения и с красными, и с желтыми плодами, значит красный цвет определяется доминантным аллелем А , а желтый — рецессивным а -малое. Очевидно и то, что получить от растений с красными плодами растения и с красными, и с желтыми плодами, возможно, если генотип растений томата с красными плодами был гетерозиготным: Аа х Аа (получим по фенотипу 3А- к 1аа или на 3 части красных томатов 1 часть желтых).
б) это 2) закон расщепления признака (ни в коем случае «не признаков», а именно признака, так как речь идет о моногибридном скрещивании, когда рассматривается характер наследования всего одного признака - в данном случае это цвет плодов томатов, который может быть красным или желтым)
в) Уже более 100 лет этот второй закон Менделя: «закон расщепления признака в потомстве второго поколения в соотношении 3:1 по фенотипу и 1:2:1 по генотипу» .
Вот в третьем законе Менделя, «закон независимого наследования признаков », установленном им при дигибридном скрещивании, действительно речь идет о характере наследования двух разных признаков.
Задача 2. У пшеницы красная окраска колоса доминантная по отношению к белой. Гетерозиготное красноколосое растение скрещено с белоколосым. В F2 получено 28 растений.
1.Сколько типов гамет может образовать красноколосое растение?
2.Сколько типов гамет может образовать белоколосое растение?
3.Сколько растений F2 будут гетерозиготными?
4.Сколько растений F2 могут быть красноколосыми?
5.Сколько разных генотипов может быть в F2
6.Продемонстрируйте проявление законов Менделя на результатах задачи.
Обозначим А - аллельный ген, ответственный за проявление красной окраски колоса пшеницы; а — аллельный ген, ответственный за проявление белой окраски колоса пшеницы. Тогда генотип красноколосого растения будет АА или Аа ; генотип белоколосого только аа .
1. 2 гаметы «А » и «а »; 2. Одну гамету «а »; 3. Из 28 растений гетерозигот с генотипом Аа будет половина, 14 штук; 4. Все гетерозиготы и есть красноколосые, их 14 штук; 5. 2 генотипа Аа и аа ;
6. P: Aa x aa
G: … A,a … a
Гетерозигота Аа будет по фенотипу красноколосым растением (Это 1 закон Менделя, закон единообразия гибридов первого поколения. Или закон доминирования одного аллельного гена над другим).
Продемонстрировать на условии этой задачи второй закон Менделя (а тем более третий для дигибридного скрещивания) не удастся. Для демонстрации второго закона, закона расщепления признака в потомстве в отношении 1:2:1 по генотипу и 3:1 по фенотипу, надо скрещивать две гетерозиготные особи друг с другом (или провести самоопыление), то есть скрестить Аа х Аа.
Задача 3. У голубоглазого мужчины родители имеют карие глаза, он женился на кареглазой женщине, у которой отец имел карие глаза, а мать голубые. От этого брака родился голубоглазый ребёнок. Определить генотипы всех упомянутых лиц со стороны родителей.
Обозначим: А — доминантный аллель, ответственный за проявление карих глаза; а — рецессивный аллель, ответственный за проявление голубые глаз.
У мужчины голубые глаза, значит его генотип — aa . Поэтому оба его родителя обладали рецессивным аллелем а — малое. Поскольку у них у обоих карие глаза, то их генотип был гетерозиготным Аа.
У женщины карие глаза, значит в ее генотипе присутствует аллель A . Аллель a — малое также присутствует, так как у неё родился голубоглазый сын — aa (а значит один из рецессивных аллельных генов унаследован от неё). Генотип матери этой женщины — aa , генотип отца этой женщины мог быть как АА. так и Аа .
Итак, генотипы всей семьи запишутся так:
aa
— мать женщины
A-
— отец женщины
Aa
— мать мужчины
Aa
— отец мужчины
Aa
— женщина
aa
— мужчина
aa
— их сын
Задача 4. У человека ген длинных ресниц доминирует над геном коротких ресниц. Женщина с длинными ресницами, у отца которой ресницы были короткими вышла замуж за мужчину с короткими ресницами. Какова вероятность рождения ребенка с длинными ресницами?
Обозначим: А - аллельный ген, ответственный за проявление признака длинных ресниц; а - короткие ресницы.
Определим генотип женщины. Очевидно, что она была гетерозиготой Аа , так как от отца ей достался аллельный ген а — малое, но сама то она была фенотипически с длинными ресницами.
Генотип мужчины мог быть только - аа .
Значит вероятность рождения ребенка с длинными ресницами в этом браке составляет 50%.
Задача 5. При разборе судебного дела по установлению отцовства суду была предоставлена справка о том, что мать имеет вторую группу крови, ребенок четвертую, а предполагаемый отец — третью. К какому выводу должен придти суд?
В. Решение генетических задач | аллельные гены анализирующее скрещивание гетерозигота гомозигота доминантные гены микросомия гемифациальная моногибридное скрещивание наследование признаков неполное доминирование полидактилия репетитор биологии по Скайпу репетитор по биологии рецессивные гены решение генетических задач чистые линии шестипалость |