Решаем задачи по генетике - Р.М. Островская, В.И. Чемерилова 2012
Закономерности наследования признаков
Наследование признаков, сцепленных с полом
Хромосомный набор раздельнополых (бисексуальных) организмов представлен хромосомами двух типов: аутосомами — хромосомами, одинаковыми у представителей разного пола, и половыми хромосомами (гоносомами), по которым особи разного пола отличаются друг от друга. У особей гомогаметного пола половые хромосомы одинаковые (ХХ), а у особей гетерогаметного пола они гетероморфные, т.е. разные по размерам и морфологии (ХY). Так, например, в хромосомном наборе человека имеется 46 хромосом (или 23 пары), из которых 44 хромосомы или 22 пары, одинаковые у мужчин и женщин, являются аутосомами. Половые хромосомы (одна пара) у женщин (ХХ), а у мужчин — ХY. Такой набор хромосом (2n=46) имеется во всех соматических клетках, а также в первичных половых клетках (сперматогониях и овогониях). При образовании гамет во время мейоза гомологичные половые хромосомы расходятся к разным полюсам деления и попадают в разные половые клетки. Следовательно, каждая яйцеклетка имеет 22 аутосомы и 1 половую хромосому (Х). Каждый сперматозоид также имеет гаплоидный набор хромосом, из которых 22 аутосомы и 1 половая хромосома, причем половина сперматозоидов содержит Х-хромосому и половина — Y-хромосому.
В соответствии с расположением генов в хромосомах различают аутосомные признаки, гены которых расположены в аутосомах, и сцепленные с полом признаки, гены которых локализованы в половых хромосомах. Расположение генов в половых хромосомах может быть разным: 1) только в Х хромосоме; 2) и в Х, и в Y хромосомах; 3) только в Y хромосоме. Эти три типа расположения генов в половых хромосомах хорошо различимы по характеру наследования соответ-ствующих признаков, однако, в связи с генетической инертностью Y хромосомы, в подавляющем большинстве случаев имеет место первый тип, т.е. Х-сцепленное наследование.
В наследовании признаков, сцепленных с полом, обнаруживаются существенные особенности, отличающие их от наследования аутосомных признаков, которое происходит в полном соответствии с законами Г. Менделя. Эти особенности можно обнаружить, анализируя в сравнении: 1) потомство реципрокных скрещиваний, т.е. пары скрещиваний, в одном из которых носителем доминантного признака является материнская особь, а рецессивного — отцовская (прямое скрещивание), а в другом — наоборот (обратное скрещивание); 2) дифференцированно потомство женского и мужского пола. Особенности в наследовании сцепленных с полом признаков обусловлены тем, что Y хромосома, независимо от того, несет она аллель данного гена или нет, передается от гетерогаметного родителя только к потомкам гомогаметного пола и никогда не попадает к потомкам гетерогаметного пола. В то же время единственная Х хромосома к потомкам гетерогаметного пола попадает исключительно от родителя гомогаметного пола (например, мальчики получают свою единственную Х хромосому от своей матери, но не от отца), а потомки гомогаметного пола получают по одной Х хромосоме от отца и от матери.
Поскольку Y хромосома является генетически инертной, т.е. практически не содержит генов, в генотипе особей гетерогаметного пола содержится только один аллель данного гена. Такой генотип называется гемизиготным.
При решении задач на наследование признаков, сцепленных с полом, необходимо описывать фенотипы и генотипы родителей и потомков обязательно с учетом их пола. Следует также иметь в виду, что у разных организмов хромосомные механизмы определения пола различаются. Так, например, у многих организмов и у млекопитающих, в том числе, гомогаметным является женский пол, а у птиц и некоторых насекомых (чешуекрылые) гомогаметный пол — мужской.
Задачи:
1*. Женщина, отец которой был гемофиликом, вышла замуж за мужчину, отец которого также болел гемофилией. Какое потомство в отношении гемофилии может появиться у этой пары?
2. Представьте, что аллель b, сцепленный с полом, рецессивен и летален (летальный ген вызывает гибель зиготы или эмбриона). Мужчина вступил в брак с женщиной, гетерозиготной по этому гену. Какова вероятность рождения мальчиков и девочек среди детей этой супружеской пары?
3. Может ли признак, сцепленный с полом, передаваться от отца к сыну? Объясните.
4. Известно, что ген синдактилии (сращение указательного и среднего пальцев) локализован в Y хромосоме. Как будет наследоваться эта аномалия у детей, родившихся от брака здоровой женщины и мужчины со сросшимися пальцами?
5. Одна из специфических форм рахита, вызванная недостатком фосфора в крови, не излечивается витамином D. Ген, ответственный за развитие болезни, доминантный, локализован в Х-хромосоме. Женщина с такой формой рахита, мать которой не имела указанной аномалии, вступает в брак с больным мужчиной (та же форма рахита). Может ли у них быть шанс рождения здорового ребенка?
6. Мужчина-дальтоник женится на женщине — носительнице гена дальтонизма. Можно ли ожидать в этом браке здорового сына? Может ли в этой семье родиться дочь дальтоник?
7. Напишите генотип здоровой женщины, если ее отец был гемофиликом, а мать — альбиносом. Альбинизм определяется рецессивным аутосомным геном, а гемофилия — Х-сцепленный рецессивный признак.
8. У здоровых родителей трое детей. Один болен гемофилией и умирает в 14-летнем возрасте. Другой сын и две дочери здоровы. Какова вероятность гемофилии у внуков в этой семье?
9. Отец и сын в семье — кареглазые дальтоники, а мать голубоглазая и имеет нормальное цветовое зрение. Можно ли сказать, что сын унаследовал оба признака от отца?
10. Нормальная женщина имеет брата дальтоника. Может ли ее сын также быть дальтоником?
11. Отсутствие потовых желез у людей передается по наследству как рецессивный признак, сцепленный с полом. Юноша, не страдающий этим заболеванием, женится на девушке, отец которой лишен потовых желез, а мать и ее предки здоровы. Какова вероятность того, что сыновья и дочери от этого брака будут страдать отсутствием потовых желез? Если жены сыновей и мужья дочерей будут здоровы, то будут ли здоровы их внуки?
12. Недостаток фосфора в крови связывают с проявлением особой формы рахита, не поддающегося лечению витамином D. В потомстве от браков 14 мужчин с описанным заболеванием и здоровых женщин родились 21 дочь и 16 сыновей. Все дочери страдали недостатком фосфора в крови, а все сыновья были здоровы. Какова генетическая обусловленность этого заболевания? В чем отличие наследования этого заболевания от гемофилии?
13. Нормальные в отношении цветового зрения мужчина и женщина имеют: сына-дальтоника, у которого дочь обладает нормальным зрением; дочь с нормальным зрением, имеющую двух сыновей, один из которых дальтоник; дочь с нормальным зрением, пять сыновей которой здоровы.
Каковы вероятные генотипы родителей, детей и внуков?
14. Один из близнецов страдает гемофилией, а второй (мужского пола) здоров, их отец также здоров. Каков вероятный пол близнеца, страдающего гемофилией? Являются ли эти близнецы однояйцевыми. Поясните.
15. Женщина с группой крови А и нормальной свертываемостью крови выходит замуж за здорового мужчину с группой крови В. От этого брака родились три ребенка: Катя — здоровая, с группой крови А, Витя —здоровый, с группой крови О, Глеб — гемофилик, с группой крови А. Известно, что родители жены были здоровы, мать имела группу крови О, а отец — АВ. У мужчины отец и мать также здоровы, их группы крови А и В, соответственно. Объясните, от кого Глеб унаследовал гемофилию. Определите генотипы всех членов семьи.
16. Здоровый мужчина с группой крови АВ женился на здоровой женщине с группой крови О, отец которой страдал гемофилией. Какие фенотипы можно ожидать у потомков этих супругов? С какой относительной частотой?
17. Женщина, страдающая катарактой (аутосомно-доминантная форма), с нормальной свертываемостью крови, выходит замуж за гемофилика, имеющего нормальное зрение. У них родился сын-гемофилик. Каков прогноз в отношении здоровья детей в этой семье?
18*. Отец и мать — кареглазые, имеют нормальное цветовое зрение, их сын голубоглазый дальтоник. Может ли в этой семье появиться дочь с таким же фенотипом, как брат? Известно, что кареглазость — доминантный аутосомный признак, а дальтонизм — рецессивный, сцепленный с полом признак.
19. Окраска шерсти у кошек контролируется одним геном с неполным доминированием, локализованным в Х-хромосоме. Рыжая окраска шерсти определяется геном В, черная — в. Гетерозигота имеет черепаховую окраску. Определить генотипы родителей и потомства в следующих скрещиваниях:
Родители: Потомки:
кошка кот кошки коты
рыжая черный черепаховые рыжие
черная рыжий черепаховые черные
черепаховая рыжий рыжие и черные и
черепаховые рыжие
черепаховая черный черные и черные и
черепаховые рыжие
20. Гены окраски шерсти кошек расположены в Х хромосоме. Рыжая окраска определяется геном ХВ, черная — геном Хв, гетерозиготы имеют черепаховую окраску. От черной кошки и рыжего кота родились один черепаховый и один черный котенок. Определите генотипы родителей и потомства, возможный пол котят.
21. Рано оперившийся петух скрещивался с поздно оперившейся курицей. В потомстве появились 20 поздно оперившихся петушков и 22 рано оперившихся курочки. В обратном скрещивании и самки и самцы оперялись поздно. Как наследуется признак? Какие результаты ожидаются
в F2 обоих скрещиваний?
22. При скрещивании золотистых петухов (породы род-айленд) с суссекскими курицами серебристого оперения в F1 наблюдается крисс-кросс (крест-накрест) наследование. Как наследуется окраска оперения? Какое потомство ожидается в F2 от этого скрещивания? Какое потомство ожидается в F1 и F2 обратного скрещивания?
23. Петуха с желтыми ногами скрещивали с курицей, имеющей зеленые ноги. В F1 петушки и курочки имели желтые ноги, а в F2 152 потомка (курочки и петушки) имели желтые ноги и 49 курочек — зеленые. Как наследуется данный признак? Определите генотипы исходных особей. Какое расщепление ожидается в F2 обратного скрещивания?
24. У кур встречается рецессивный, сцепленный с полом летальный ген, который вызывает гибель цыплят до вылупления. Нормальная самка, скрещенная с гетерозиготным по летальному гену самцом, дала 120 живых цыплят. Какое количество среди них самцов? Среди них самок?
25. У человека есть наследственное аллергическое заболевание — геммаррогический диатез, вызываемый рецессивным геном. Аллели этого гена находятся в Х- и Y-хромосоме. Определите, какие будут дети и внуки, если родители: а) жена и все ее предки здоровы, а муж болен; б) муж и все его предки здоровы, а жена больна.
26. У населения Средиземноморских стран распространен один из видов анемии — талассемия, которая обусловливается аутосомным рецессивным геном, вызывающим в гомозиготе более тяжелую форму заболевания — большую талассемию, обычно смертельную для детей. В гетерозиготе проявляется менее тяжелая форма - малая талассемия. Женщина-дальтоник с малой талассемией вышла замуж за человека с нормальным зрением и также малой талассемией. Определите генотипы этих двух людей. Укажите возможные фенотипы и генотипы детей от такого брака. Какой части детей угрожает смерть от талассемии?
27. У одной нормальной по зрению женщины отец — дальтоник. Двое ее братьев, а также дядя с материнской стороны больны гемофилией, а дочь дальтоник. Составьте родословную этой семьи. Определите генотипы членов этой семьи. Какова вероятность того, что дочь является носительницей гена гемофилии?
28. У кур полосатость окраски оперения обусловлена доминантным, сцепленным с полом геном В, а отсутствие ее — рецессивным аллелем в. Скрещенные две полосатые птицы в потомстве дали двух цыплят: полосатого петуха и неполосатую курочку. Указать генотипы родительских особей, не забывая о том, что у кур гетерогаметен женский пол.
29. У кур породы плимутрок ген серой окраски оперения Р локализован в Х-хромосоме. Его рецессивный аллель вызывает черную окраску оперения. Гомозиготный серый петух скрещивался с черной курицей. Определите фенотип первого поколения (отдельно для петушков и для курочек).
30. Серая курица скрещивалась с черным петухом. Определите фенотип петушков и курочек в первом поколении от этого скрещивания
31. Серый петух, мать которого имела черное оперение, скрещивался с черной курицей. Определите расщепление по цвету оперения у курочек и петушков в первом поколении от этого скрещивания.
32. У молодых цыплят нет внешне заметных половых признаков, а между тем экономически целесообразно устанавливать для будущих петушков и курочек различные режимы кормления. Нельзя ли с этой целью воспользоваться тем обстоятельством, что ген серой окраски находится в половой хромосоме? При ответе на этот вопрос воспользуйтесь описанием гена окраски оперения, приведенным в задаче 28.
33. У кур сцепленный с полом ген k обладает рецессивным летальным действием, вызывающим гибель цыплят до вылупления. От скрещивания одного петуха с группой кур получено 210 цыплят, из которых половина петушков и половина курочек. На следующий год те же куры были скрещены с другим петухом. Из полученных 210 цыплят оказалось только 70 курочек. Определите генотип обоих петухов и кур в отношении указанного летального гена.
34. Петух, гетерозиготный по летальному гену, скрещенный с нормальной самкой, дал 120 живых цыплят. Какая часть из них должна оказаться самцами и какая самками?
35. У человека аниридия (вид слепоты) зависит от доминантного аутосомного гена, а оптическая атрофия (другой вид слепоты) — от рецессивного сцепленного с полом гена, локализованного в Х-хромосоме. Мужчина с оптической атрофией женился на женщине с аниридией. Определите возможный фенотип потомства. Предполагается ли в этом браке рождение ребенка (сына или дочери) с обоими видами слепоты и в каком случае?
36. Мужчина — альбинос и дальтоник — является сыном нормальных в отношении этих признаков родителей. Каковы наиболее вероятные генотипы родителей? Какова вероятность того, что его сестра обладает такими же признаками, как и он сам? Может ли его брат иметь такой же фенотип, как у родителей, и какова вероятность этого события?
37. Женщина-альбинос гетерозиготна по гену дальтонизма. Каковы наиболее вероятные фенотипы и генотипы ее родителей, если известно, что альбинизм — рецессивный аутосомный признак, а дальтонизм — рецессивный, сцепленный с полом признак. Какие по фенотипу могут быть братья и сестры у этой женщины? Какова вероятность того, что ее брат может быть одновременно альбиносом и дальтоником?