Решаем задачи по генетике - Р.М. Островская, В.И. Чемерилова 2012
Закономерности наследования признаков
Моногибридное скрещивание
Наиболее простым типом гибридологического анализа является анализ наследования одного признака в ряду поколений. Для этого скрещиваются особи одного вида, различающиеся по данному признаку. Такое скрещивание называется моногибридным. Если родительские особи, контрастные по какому-либо одному признаку, гомозиготны, тогда в первом поколении (F1) от их скрещивания проявляется закономерность наследования, известная под названием 1-го закона Г.Менделя — закона единообразия гибридов первого поколения. В соответствии с этим законом все гибриды F1 единообразны как по генотипу, так и по фенотипу. Причиной единообразия является образование гомозиготными родительскими особями только по одному типу гамет, в результате чего при оплодотворении возникает только одно их сочетание — гетерозиготный генотип. У всех гибридов F1 проявится либо признак одного из родителей — доминантный признак — (явление полного доминирования), либо промежуточный признак по отношению к признакам родителей (явление неполного доминирования).
Во втором поколении моногибридного скрещивания вновь появляются особи двух исходных фенотипов — доминантного и рецессивного (при полном доминировании) в соотношении 3:1. Эта закономерность наследования признаков известна под названием 2-го закона Г. Менделя — закона расщепления. Ее выполнение обусловлено тем, что все гибриды первого поколения образуют по два типа гамет в равном соотношении (0,5 А и 0,5 а) и при оплодотворении возможно возникновение четырех равновероятных их сочетаний с образованием зигот трех типов, соотношение которых составляет 1АА:2Аа:1аа. В случае полного доминирования первые два типа зигот фенотипически не различаются (расщепление по фенотипу 3:1), а при неполном доминировании — различаются (расщепление — 1:2:1).
Гены, отвечающие за разные формы одного и того же признака, называются аллельными или аллелями и обозначаются заглавной и строчной буквами, например, А и а. Аллельные гены всегда располагаются в идентичных районах (локусах) гомологичных хромосом.
Схема моногибридного скрещивания
Р ♀ АА х ♂ аа
Гаметы А ↓ а
F1 Аа х Аа
Гаметы F1 А а ↓ А а
(в равной пропорции)
F2 (в равной пропорции) АА Аа Аа аа
Расщепление по генотипу: 1АА : 2Аа : 1аа
Расщепление по фенотипу: 3А— : 1аа
Скрещивания могут отличаться от стандартной схемы, но установленные Г. Менделем закономерности позволяют провести анализ генотипа родительских или гибридных особей, а также предсказывать ожидаемое расщепление в потомстве тех или иных скрещиваний. Выполнение данных закономерностей наследования зависит от количества полученных потомков, от жизнеспособности разных типов зигот, от характера оплодотворения (случайного или селективного) и ряда других условий.
Задачи:
1. При скрещивании коричневой норки с серой — потомство коричневое. В F2 получено 47 коричневых и 15 серых норок. Какой признак доминирует? Сколько будет гомозигот среди коричневых и серых норок в F2? Как это определить?
2. Неокрашенные пещерные рыбы из пещеры Пачон (Турция) были скрещены с окрашенными рыбами того же вида из открытых водоемов. Анализ второго поколения от этого скрещивания показал, что 787 рыб были окрашены, а 278 — не окрашены. Как наследуется окраска этих рыб? Каковы генотипы родительских форм? Каков генотип и фенотип рыб из первого поколения?
3. У лошадей есть наследственная болезнь гортани — сап. При беге больные лошади издают характерный хрип. От больных родителей часто родятся здоровые жеребята. Доминантна или рецессивна эта болезнь? Какова вероятность появления здоровых жеребят? Больных жеребят?
4. От чего легче избавиться в стаде кур — от нежелательного рецессивного признака (листовидный гребень) или от нежелательного доминантного признака (оперенные ноги)?
5. У кур розовидный гребень определяется геном R, листовидный гребень — r. Петух с розовидным гребнем скрещен с двумя курами с таким же гребнем. Первая дала 14 цыплят, все они с розовидным гребнем, вторая 9 цыплят, из них 7 с розовидным и 2 с листовидным гребнем. Каковы генотипы все трех родителей?
6. Джонс инбридировал 6 растений кукурузы и получил от каждого примерно по 25 семян. Из некоторых семян выросли зеленые растения, а от некоторых — альбиносные:
19 зеленых, 5 белых
13 зеленых, 9 белых
21 зеленых, 4 белых
15 зеленых, 4 белых
15 зеленых, 8 белых
25 зеленых, 4 белых.
Определите характер наследования альбинизма.
7. В Королевском ветеринарном колледже в Стокгольме Вьерке и других местах исследовали нервное заболевание у фокстерьеров, которое проявлялось в возрасте 4-6 месяцев и хотя не было смертельным, но препятствовало в дальнейшем свободному передвижению больных собак. Из 91 щенка, родившегося в 23 пометах, этот дефект наблюдался у 25. Он получил название мозжечковой атаксии. Аномалия наблюдалась у щенят обоего пола. Какой вывод можно сделать из этих данных о генетической обусловленности данной аномалии?
8. У собак жесткая шерсть доминантна, мягкая — рецессивна. Два жесткошерстных родителя дают жесткошерстного щенка. С кем его нужно скрестить, чтобы выяснить, имеет ли он в генотипе аллель мягкошерстности?
9*. В ряде скрещиваний карпа, имеющего брюшные плавники, с карпами, у которых эти плавники отсутствовали, были получены следующие результаты:
1. 96 с плавниками, 101 без плавников
2. 118, все с плавниками
3. 201, все с плавниками
4. 45 с плавниками, 39 без плавников.
Как наследуется отсутствие плавников у карпа? Определите генотипы родительских особей во всех скрещиваниях.
10. У хламидомонад зигота (2n) вскоре после ее образования делится мейотически, и основной «формой существования» организма является гаплоидная стадия. Исследователю удалось получить клон (потомство одной клетки) хламидомонады, устойчивый к антибиотику циклогексимиду. Было выяснено, что каждая клетка полученного клона содержит лишь одну копию аллеля, ответственного за устойчивость к циклогексимиду. Этот клон скрещивали с неустойчивым к яду клоном и обнаружили, что зигота выживает на среде, содержащей циклогексимид. Какие расщепления по этому признаку следует ожидать в F1? В F2?
11. Какое соотношение по генотипу и фенотипу следует ожидать в F2 моногибридного скрещивания, если гаметы А и а образуются с частотой 0,8 и 0,2, соответственно?
12. Лисицы генотипа Рр имеют платиновую окраску, рр — серебристо-черную. Обычно платиновые лисицы при разведении в себе дают расщепление на 2 платиновые к 1 серебристо-черной. Но иногда рождаются чисто белые щенки, которые вскоре погибают. Каков может быть их генотип?
13. Мыши генотипа уу — серые, Уу — желтые, УУ — гибнут во время эмбрионального развития. Каково будет потомство от следующих родительских пар: желтый х серая, желтый х желтая? В каком скрещивании можно ожидать более многочисленного потомства?
14. Признак рыжих волос наследуется как рецессивный признак. Какое будет потомство, если в брак вступят кузены (двоюродные брат и сестра) с рыжими и темными (брюнет) волосами?
15. Если две сестры — однояйцевые близнецы — выйдут замуж за двух братьев — также однояйцевых близнецов — и у них будут дети, будут ли эти дети похожи друг на друга как идентичные близнецы?
16. Мужчина с полидактилией (многопалость — доминантный признак) женится на нормальной (пятипалой) женщине. Они имеют пятерых детей с полидактилией. Один из них женится на нормальной женщине. У многих ли их детей будет полидактилия?
17. У человека умение владеть преимущественно правой рукой доминирует над умением владеть преимущественно левой рукой. Мужчина правша, мать которого была левшой, женился на женщине правше, имевшей трех братьев и сестер, двое из которых — левши.
Определите возможные генотипы женщины и вероятность того, что дети, родившиеся от этого брака, будут левшами.
18. Альбинизм наследуется у человека как рецессивный признак. В семье, где один из супругов альбинос, а другой — нормален, родились разнояйцевые близнецы, один из которых нормален в отношении анализируемого патологического признака, а другой альбинос. Какова вероятность рождения следующего ребенка альбиносом?
19. Серповидноклеточная анемия у аборигенов Африки обусловлена доминантным геном S, который в гомозиготном состоянии вызывает гибель особей от анемии. Люди с генотипом ss в местных условиях гибнут от малярии, но не страдают малокровием. Гетерозиготы Ss выживают, так как не страдают малокровием и не болеют малярией. Какова доля жизнеспособного потомства у гетерозиготных родителей? У гетерозиготной матери и здорового отца?
20. У крупного рогатого скота RR — красная масть, rr — белая, Rr — чалая (пестрая). Имеется чалый бык и коровы всех трех окрасок. Какова вероятность появления чалого теленка в каждом из трех возможных скрещиваний?
21*. При скрещивании пестрых петуха и курицы было получено 38 цыплят, из них 9 белых, 11 черных и 18 пестрых. Как наследуется пестрая окраска? Какими скрещиваниями можно проверить Вашу гипотезу? От каких птиц будут получаться только пестрые цыплята?
22. От скрещивания серебристо-соболиного самца норки с нормальными темными самками получено в потомстве 345 серебристо-соболиных и 325 темных норок. Величина помета составляла в среднем 5,11 щенка. При скрещивании серебристо-соболиных норок между собой было получено 19 особей родительского типа и 10 темных при средней величине помета 3,65 щенка. Как Вы объясните полученные результаты?
23. На планете Фаэтон обитают триплоидные организмы. Они размножаются половым путем, продуцируют гаплоидные половые клетки, но каждый потомок является результатом трехродительского скрещивания. Какого потомства в F1 и F2 можно ожидать по генотипу и фенотипу от скрещивания двух родителей с генотипом ааа и одного с генотипом ААА?
24. Галактоземия наследуется как аутосомный рецессивный признак. Успехи современной медицины позволяют предупредить развитие болезни и избежать тяжелых последствий нарушения обмена веществ. Какова вероятность рождения больных детей в семье, где один из супругов гомозиготен по гену галактоземии, но развитие болезни у него было предотвращено диетой, а второй — гетерозиготен по галактоземии?
25. Детская форма амавротической семейной идиотии (болезнь Тей-Сакса) наследуется как аутосомный рецессивный признак и обычно заканчивается смертельным исходом к 4-5 годам. Первый ребенок в семье умер от анализируемой болезни в то время, когда должен был родиться второй ребенок. Какова вероятность того, что второй ребенок будет страдать той же болезнью?
26. Родители гомозиготны по II и III группам крови. Какую группу крови унаследуют их дети?
27. Родители гетерозиготны по II и III группам крови. Какие группы крови по системе АВО могут иметь их дети и с какой вероятностью?
28. Родители гетерозиготны по III группе крови. Какие группы крови и с какой вероятностью возможны у их детей?
29. Мать со II группой крови имеет ребенка с I группой крови. Каковы возможные группы крови его отца.
30. У мальчика I группа крови, а у его сестры — IY. Определите группу крови родителей этих детей.
31. У матери I группа крови, у отца — III. Могут ли дети унаследовать группу крови своей матери?
32. В родильном доме перепутали двух мальчиков, они имеют I и II группы крови. У родителей одного из них I и II группа крови, у родителей другого — II и IY. Определите, кто чей сын.
33. У матери и ребенка II группа крови, у мужа — I, у подозреваемого в отцовстве — IY. Можно ли в данном случае установить истинное отцовство? Поможет ли в этом тот факт, что у матери I группа крови и если да, то каким образом?
34. Ребенок имеет группу крови АВ, на него претендуют две родительские пары. Группа крови отца в одной из них А, матери — В. В другой паре у матери группа крови АВ, у отца — О. Претензия какой пары родителей исключается?