ОСНОВЫ ГЕНЕТИКИ И СЕЛЕКЦИИ
advertisement
ОСНОВЫ ГЕНЕТИКИ И СЕЛЕКЦИИ Тема 7. Основные закономерности явлений наследственности (5 ч) Генетика — наука о закономерностях наследственности и изменчивости организмов. Моногибридное скрещивание. Первый и второй законы Менделя. Генотип и фенотип. Аллельные гены. Дигибридное скрещивание. Третий закон Менделя. Хромосомная теория наследственности. Генетика пола. Половые хромосомы. Наследование, сцепленное с полом. Тема 8. Закономерности изменчивости (4 ч) Модификационная и наследственная изменчивость. Комбинативная изменчивость. Мутационная изменчивость. Закон гомологических рядов наследственной изменчивости Н. И. Вавилова. Наследственная изменчивость человека. Лечение и предупреждение некоторых наследственных болезней человека. Тема 9. Генетика и селекция (4 ч) Одомашнивание как начальный этап селекции. Учение Н. И. Вавилова о центрах происхождения культурных растений. Методы современной селекции. Успехи селекции. Генная и клеточная инженерия. Клонирование. Общие указания. Генетика как наука по своей сути тесно связана с эволюционным учением Ч. Дарвина, с одной стороны, и цитологией — с другой, поэтому при повторении материала по данной теме следует вспомнить о преемственности терминов и понятий. Материал по генетике удобнее начать с повторения и уточнения терминологии, поэтому в первую очередь необходимо усвоить буквенную символику, принятую в генетике, и лишь после этого приступить к повторению законов. Буквенная символика по Г. Менделю Р (лат. «парентс» — родители). Родительские организмы, взятые для скрещивания, отличающиеся наследственными зачатками. F (лат. «филии» — дети). Гибридное потомство. А — доминантный признак желтой окраски семян гороха. а — рецессивный признак зеленой окраски семян гороха. В — доминантный признак гладкой поверхности семян гороха. b — рецессивный признак морщинистой поверхности семян гороха. Аа — аллельные гены окраски. Вb — аллельные гены характера поверхности. АА — доминантная гомозигота. аа — рецессивная гомозигота. Аа — гетерозигота при моногибридном скрещивании. АаВЬ — гетерозигота при дигибридном скрещивании. При изучении работ Г. Менделя обратите внимание на причины успеха его опытов и наблюдений. Положительные результаты его опытов обеспечили следующие предпосылки: применение гибридологического метода, наблюдение за одной парой альтернативных (противоположных) признаков, которые оказались несцепленными, самоопыляемость растений гороха. Все это дало возможность ученому наблюдать за передачей наследуемых признаков у нескольких поколений, при этом признаков было мало и все они были под контролем. Следует иметь в виду, что Г. Мендель установил закономерности наследования, а не наследственности. Признаки, передающиеся от поколения к поколению, он назвал наследственными зачатками, так как о гене тогда еще не существовало понятия. Генетика как наука сформировалась в начале XX в. В ее развитие внесли вклад ученые разных стран: Г. де Фриз, К. Корренс, Э. Чермак и др. В настоящее время ее значение велико как для теории, так и для практики сельского хозяйства, медицины, микробиологии, биоценологии и т. д. Задание 1 1 • Повторить имеющийся по теме материал. • Проанализировать рисунки 1 1 — 13, заполнить решетку Пеннета. • Ответить на вопросы для самоконтроля. • Выполнить контрольные работы № 18, 19. • Проанализировать таблицы 47-50. • Проверить по словарю знание терминов. Вопросы для самоконтроля • Что служит предметом изучения генетики? • Что такое наследственность? • Что такое изменчивость? • Какие существуют формы изменчивости? • Как называют совокупность признаков и свойств организма, передающихся по наследству? • Какая разница между гомозиготой и гетерозиготой? • В какие годы и в какой стране жил и работал Г. Мендель и на каких Растениях проводил он свои опыты? • Благодаря чему Г. Менделю, в отличие от других ученых, удалось вскрыть законы наследования признаков? • При каком способе опыления были получены Г. Менделем гибриды первого поколения и что для них характерно? • Единообразны ли по генотипу или по фенотипу гибриды первого поколения в опытах Г. Менделя? • При каком способе опыления были получены гибриды второго поколения? • Что значит полное и неполное доминирование при моногибридном скрещивании? • Какие гены называют аллельными? • Являются ли у семян гороха гены желтой окраски и гладкой поверхности аллельными? • Как распределяются неаллельные несцепленные гены у гибридов второго поколения? Контрольная работа № 18 1. По каким признакам Г. Мендель избрал горох объектом своих исследований (перекрестноопыляющийся, самоопыляющийся; однолетник, многолетник; имеющий контрастные признаки или сглаженные признаки)? 2. Сколько альтернативных признаков учитывается при моногибридном скрещивании (1, 2, 3,4 и более)? 3. В каком случае выделяют признаки доминантные и рецессивные (сходство, контрастность, неодновременность проявления)? 4. Как называют признаки гибрида, проявляющиеся в первом поколении (доминантные, рецессивные)? 5. Как называется зигота, из которой развиваются гибриды первого поколения (гомозигота, гетерозигота)? 6. Какие гаметы образуются у гибридов первого поколения — гибридные или негибридные (чистые)? 7. Какой способ опыления применял Г. Мендель для получения гибридов второго поколения (перекрестное, самоопыление, искусственное опыление)? 8. Какие признаки являются парными (желтый и зеленый цвет; желтый цвет и гладкая поверхность; гладкая и морщинистая поверхность)? 9. Где расположены гены парных признаков при дигибридном скрещивании (одна хромосома, разные хромосомы)? 10. Где расположены аллельные гены (одна хромосома, разные хромосомы)? 11. Как распределяются аллельные гены при мейозе (оказываются в одной клетке, оказываются в разных клетках)? 12. Как появляются в клетках гены парных признаков (складываются из родительских гамет; переходят по наследству; объединяются случайно)? 13. При каком скрещивании последующее расщепление идет по формулам: а) 1:2:1; б) 1:3; в 1:2:2:1:4:1:2:2:1; г) 9:3:3:1; в каком случае расщепление идет по генотипу, а в каком — п фенотипу? Таблица 47. Результаты, полученные Г. Менделем в его опытах с горохом Признаки родителей Семена Желтые х Зеленые Семена Круглые х Морщинистые Цветки Красные х Белые Первое поколение Второе поколение Отношение Все желтые 6022 желтых: 2001 зеленых 5474 круглых: 1850 морщинистых 705 красных: 224 белых 3,01:1 Все круглые Все красные 2,96:1 3,15:1 Рис. 11. Единообразие гибридов I поколения и расщепление гибридов IIТипы зигот гибридов II поколения при моногибридном скрещивании поколения — F2 Рис. 12. Единообразие гибридов I поколения и гибридов II поколения при дигибридном скрещивании Таблица 48. Законы и закономерности генетики Название Автор Правило (закон) Г. Мендель, 1865 единообразия гибридов г. первого поколения (первый закон) Закон расщепления (второй закон) Закон независимого наследования (третий закон) Формулировка При моногибридном скрещивании у гибридов первого поколения проявляются только доминантные признаки — оно фенотипически и генотипически единообразно Г. Мендель, 1865 При самоопылении гибридов г. первого поколения в потомстве происходит расщепление признаков в отношении 3:1 — образуются две фенотипические группы (доминантная и рецессивная); 1:2:1 — три генотипические группы Г. Мендель, 1865 При дигибридном скрещивании у г. гибридов каждая пара признаков наследуется независимо от других и дает расщепление 3:1, образуя при этом четыре фенотипические группы, характеризующиеся Гипотеза (закон) чистоты гамет Закон сцепленного наследования Закон гомологических рядов наследственной изменчивости отношением 9:3:3:1 (при этом образуется девять генотипических групп — 1:2:2:1:4:1:2:2:1) Г. Мендель, 1865 Находящиеся в каждом организме г. пары альтернативных признаков не смешиваются при образовании гамет и по одному от каждой пары переходят в них в чистом виде Т. Морган, 1911 Сцепленные гены, локализованные в г. одной хромосоме, наследуются совместно и не обнаруживают независимого распределения. Гены в хромосомах расположены линейно Н. И. Вавилов, Генетически близкие виды и роды 1920 г. характеризуются сходнымирядами наследственной изменчивости Контрольная работа № 19 1. Какую информацию несет ген (синтез молекулы белка, образование организма, образование органа)? 2. Где расположен ген (цитоплазма, ядерный сок, хромосома)? 3. В состав какой структуры входит ген (РНК, АТФ, ДНК, аминокислота)? 4. Где закодирована информация об одном конкретном признаке (РНК, ДНК, АТФ, ген)? 5. Сколько генов в хромосомах гибридного организма при моногибридном скрещивании отвечают за один и тот же признак (1, 2, 3, более)? 6. Как называют гены, отвечающие за один и тот же признак (аллельные, альтернативные)? 7. Какие признаки называют альтернативными (одинаковые, противоположные) и в каких генах они закодированы (аллельные, неаллельные)? 8. Признаком генотипа или фенотипа будет появление потомства, аналогичного родителям, например рождение у собаки щенят, образование у яблони яблок? 9. Что изменяется — генотип или фенотип, когда при переселении в горную местность коровы становятся низкорослыми и малоудойными? 10. Что больше подвергается изменениям под влиянием условий внешней среды (генотип, фенотип)? 11. Вследствие чего возникает полиплоидная клетка (модификация, генная мутация, хромосомная мутация, нерасхождение хромосом)? Словарь основных терминов и понятий Аллель (греч. «аллос» — другой) — пара генов, определяющая признак. Аллельные гены расположены в одних и тех же участках (локусах) гомологичных (парных) хромосом. У гомозиготных организмов оба аллельных гена имеют одинаковую структуру, У гетерозиготных — различную. Например, пурпурная окраска цветков гороха, полученного в результате скрещивания чистых линий красно- и белоцветковых растений гороха, обусловливается доминантным геном, а рецессивный ген (определяющий белую окраску) у гибрида не проявляется. Альтернативные признаки — два взаимоисключающих проявления признака (белая и пурпурная окраска цветков, желтая и зеленая окраска семян, гладкая и морщинистая поверхность семян, карие и голубые глаза). Анализирующее скрещивание — скрещивание, проводящееся для определения генотипа организма. Для этого подопытный организм скрещивают с организмом, являющимся рецессивной гомозиготой по изучаемому признаку. Рассмотрим это на конкретном примере. Допустим, надо выяснить генотип растения гороха, имеющего желтые семена. Возможны два варианта генотипа подопытного растения: он может являться либо гетерозиготой (Аа), либо доминантной гомозиготой (АА). Для установления его генотипа проведем анализирующее скрещивание с рецессивной гомозиготой (аа) — растением с зелеными семенами. 1. Р ♀ Аа х А а а а Аа Аа аа аа 2. Р ♀ АА х ♂ аа Гаметы: А;а а;а 2Аа 50% растений с желтыми семенами ♂ аа Гаметы: А;А а;а а а А Аа Аа А Аа Аа 2аа 50% растений с 100% растений зелеными с желтыми семенами семенами 4Аа Р ♀ АаВb х ♂ aabb Гаметы: АВ, Ab, ab аВ, ab Таким образом, если в результате анализирующего скрещивания в F1 наблюдается расщепление в соотношении 1:1, то подопытный организм был гетерозиготен; если расщепления не наблюдается и все организмы в F1 проявляют доминантные признаки, то подопытный организм был гомозиготен. Рассмотрим также один из возможных случаев анализирующего дигибридного скрещивания — когда подопытный организм оказывается гетерозиготен по двум признакам, т. е. является дигетерозиготой. F1 ab АВ АаВЬ Ab Aabb аВ aaBb ab aabb Из таблицы видно, что если подопытный организм был дигетерозиготой, то в результате анализирующего скрещивания в F1 наблюдается расщепление по фенотипу на 4 группы в соотношении 1:1:1:1. А у тосомы — хромосомы, одинаковые у обоих полов. Буквенная символика — принятое Г. Менделем обозначение генотипов и признаков при гибридизации. Р (лат. «парентс» — родители) — родительские формы, F (лат. «филии» — дети) — гибридное потомство; А, В — доминантные признаки; a, b — рецессивные признаки; А и а — аллельные гены, определяющие окраску семян гороха (желтую или зеленую); В и b — аллельные гены, определяющие характер поверхности семян гороха (гладкая или морщинистая); АА — доминантная гомозигота; аа — рецессивная гомозигота; АаВb — дигетерозигота (гетерозигота при дигибридном скрещивании); ААВВ — доминантная гомозигота при дигибридном скрещивании; aabb — рецессивная гомозигота при дигибридном скрещивании. Взаимодействие генов — совместное действие нескольких генов, приводящее к появлению признака, отсутствующего у родителей, или усиливающее проявление уже имеющегося признака. Вступать во взаимодействие могут как аллельные, так и неаллельные гены. Схема 21 1. Полное доминирование 2. Неполное доминирование 3. Множественный аллелизм 4. Кодоминирование 5. Сверхдоминирование 1. Комплементарность 2. Эпистаз 3. Полимерия (Иногда к числу неаллельных взаимодействий относят также плейотропию — явление множественного действия одного гена.) Гемизиготное состояние — состояние большинства генов, локализованных в половых хромосомах гетерогаметного пола (у большинства животных, в т. ч. человека — мужского). Данные гены не имеют аллельной пары, поэтому контролируемые ими признаки фенотииически проявляются далее в том случае, если ген рецессивен (например, проявление у мужчин гемофилии или дальтонизма). Ген (греч. «генос» — рождение, образующий). Термин предложен в 1909 г. В. Иогансеном взамен терминов «наследственный зачаток» и «наследственный фактор», применяемых Г. Менделем. Ген — элементарная единица наследственности, представленная биополимером — отрезком молекулы ДНК, где содержится информация о первичной структуре одного белка или молекулы рРНК и тРНК. Гены находятся в хромосомах, где их сосредоточено десятки и сотни тысяч. Они расположены линейно и объединены в группы сцепления. С обоих концов гены ограничены специальными триплетами, которые служат «знаками препинания», обозначающими начало и конец информации. Гены обладают целым рядом признаков и свойств, иногда противоположных друг другу; устойчивость и мутагенность, доминантность и рецессивность. Они способны к самоудвоению, взаимодействию. Гену свойственны способность к самоудвоению (путем редупликации ДНК), мутациям и рекомбинации. Гены, кодирующие белки, называются структурными. Помимо структурных имеются гены, несущие информацию о рРНК и тРНК. Имеются также регуляторные участки ДНК, которые ничего не кодируют, но тем не менее необходимы для работы генома в целом — промоторы, терминаторы и др. Генетика — наука о закономерностях наследственности и изменчивости организмов. Наследственность и изменчивость — два противоположных свойства живых организмов, неразрывно связанные между собой. Благодаря наследственности сохраняется однородность, единство вида, а изменчивость делает вид неоднородным, создает предпосылки для дальнейшего видообразования. Основоположник генетики — чешский ученый Г. Мендель, опубликовавший в 1865 г. труд «Опыты над растительными гибридами». Однако датой возникновения генетики как науки является 1900 г., когда ученые разных стран — Г. де Фриз, К. Корренс и Э. Чермак — независимо друг от друга вновь открыли законы генетики. Генетика — фундаментальная наука, изучающая процесс преемственности жизни на молекулярном, клеточном, организменном и популяционном уровнях. Современная генетика является научной основой для селекции, медицины, генной инженерии, основой для понимания теории эволюции. Генетика человека — смежная область генетики и медицины, изучающая законы наследственности и изменчивости у человека в норме и при патологиях, физические и психические врожденные признаки, а также некоторые аспекты поведения — соотношение «генотипического» и «средового» в формировании индивидуальных психологических характеристик. Основные генетические законы и закономерности универсальны и в полной мере приложимы к человеку. Всего у человека обнаружено более трех тысяч биохимических, морфологических и физиологических признаков, из них 120 сцеплены с полом. Изучены все 23 группы сцепления генов (22 — у аутосом, 23-я группа сцепления у Х- и Y-хромосом). Многие гены нанесены на карту хромосом. У малых популяций людей (не более 1500 человек) частота внутригрупповых браков свыше 90%, поэтому за 100 лет все члены популяции становятся троюродными братьями и сестрами. В таких популяциях высок коэффициент инбридинга, что приводит к переводу рецессивных мутаций в гомозиготное состояние (пигментные мутации, мутации скелета, глаз, до 8% — летальных мутаций и др.). Часто такие мутации проявляются еще у плода, и он погибает не родившись или сразу после рождения. У человека в гаплоидном наборе — геноме — от 100 тыс. до 1 млн генов; на один гаплоидный набор приходится от одной до 10 новых мутаций. Повышение уровня мутаций на 0,001% не имеет значения для здоровья одного ребенка, но в популяционном масштабе — это тысячи больных детей. Именно с точки зрения влияния на популяцию в целом и надо оценивать мутагенное действие окружающей среды. Человек имеет ряд особенностей, затрудняющих проведение генетических исследований. Такими особенностями являются: — большое число хромосом в кариотипе (2n=46); — большая продолжительность детства (т.е. времени от рождения до наступления половозрелости) и медленная смена поколений; — одноплодность (за одну беременность рождается, как правило, один ребенок. Исключения — рождение близнецов — редки); — малое число детей в браке; — невозможность формировать необходимую схему брака (т. е. скрещивания) и невозможность использования искусственного мутагенеза. В то же время у человека как объекта генетических исследований есть и свои достоинства: — почти исчерпывающие сведения по анатомии и физиологии; — большое число мутаций (постоянно пополняемых и в наше время); — многочисленность человеческой популяции, что всегда позволяет выбрать необходимую для исследований схему брака. Типы наследования и формы проявления генетических признаков у людей весьма разнообразны (для человека характерны все известные в генетике типы наследования признаков: доминантный, кодоминантый, рецессивный, аутосомный, сцепленный с полом и т. д.); кроме того, как уже говорилось выше, человек как объект генетических исследований имеет ряд особенностей. Все это обусловливает необходимость применения специальных методов при изучении генетики человека. Таблица 49. Основные методы исследования генетики человека Название метода Объект и методика исследований КлиникоСоставление и анализ генеалогический родословной (предложен Ф. Гальтоном в 1865 г.) Популяционногенетический Изучение частот различных генов и генотипов в человеческих популяциях Возможности метода и область его применения Определение типа наследования, изучение сцепленного наследования, определения типа взаимодействия генов. Прогноз вероятности проявления изучаемого признака в потомстве. Используется в медикогенетическом консультировании 1. Определение генетической структуры человеческих популяций, т . е . вычисление частот встречаемости наследственных признаков (в т. ч. болезней) в различных местностях, среди разных рас и народностей, степени гетерозиготности и полиморфизма. 2. Установление особенностей взаимодействия факторов, влияющих на распределение наследственных признаков в различных человеческих популяциях, что позволяет определить адаптивную ценность конкретных генотипов Название метода Объект и методика исследований Возможности метода и область его применения Близнецовый Сравнение частоты (предложен Ф. сходства по ряду Гальтоном в 1876 г.) признаков пар одно- и разнояйцевых близнецов Разграничение роли наследственности и среды в развитии различных признаков. Позволяет определить роль генетического вклада в наследование сложных признаков, а также оценивать влияние воспитания, обучения и т. д. Цитогенетический Строение метафазных 1. Изучение хромосом, их нормального морфологические кариотипа. особенности 2. Точная диагностика наследственных заболеваний, вызываемых хромосомными мутациями. 3. Определение последствий воздействия мутагенов. Используется в медикогенетическом консультировании Биохимический Пробы крови или 1. Выявление болезней амниотической обмена веществ. (околоплодной) 2. Выявление жидкости гетерозиготных носителей рецессивных генов Иммуногенетический Факторы иммунитета и 1. Установление тканевой причин тканевой совместимости несовместимости. 2. Определение наследования факторов иммунитета. 3. Изучение разнообразия и особенностей наследования На протяжении последних десятилетий все данные мировой литературы, касающиеся генетики человека, постоянно анализируются. На основе анализа этих данных регулярно публикуется каталог наследственных признаков человека. Генетический код — единая система записи наследственной информации в молекулах нуклеиновых кислот в виде последовательности нуклеотидов. Генетический код основан на использовании алфавита, состоящего всего из четырех букв-нуклеотидов, отличающихся азотистыми основаниями: А, Т, Г, Ц. Основные свойства генетического кода следующие: 1. Генетический код триплетен. Триплет (кодон) — последовательность трех нуклеотидов, кодирующая одну аминокислоту. Поскольку в состав белков входит 20 аминокислот, то очевидно, что каждая из них не может кодироваться одним нуклеотидом (поскольку в ДНК всего четыре типа нуклеотидов, то в этом случае 16 аминокислот остаются незакодированными). Двух нуклеотидов для кодирования аминокислот также не хватает, поскольку в этом случае могут быть закодированы только 16 аминокислот. Значит, наименьшее число нуклеотидов, кодирующих одну аминокислоту, оказывается равным трем. (В этом случае число возможных триплетов нуклеотидов составляет 4 3 = 64.) 2. Избыточность (вырожденность) кода является следствием его триплетности и означает то, что одна аминокислота может кодироваться несколькими триплетами (поскольку аминокислот 20, а триплетов — 64). Исключение составляют метионин и триптофан, которые кодируются только одним триплетом. Кроме того, некоторые триплеты выполняют специфические функции. Так, в молекуле иРНК три из них УАА, УАГ, УГА — являются терминирующими кодонами, т. е. стоп-сигналами, прекращающими синтез полипептидной цепи. Триплет, соответствующий метионину (АУГ), стоящий в начале цепи ДНК, не кодирует аминокислоту, а выполняет функцию инициирования (возбуждения) считывания. 3. Одновременно с избыточностью коду присуще свойство однозначности, которое означает, что каждому кодону соответствует только одна определенная аминокислота. 4. Код коллинеарен, т. е. последовательность нуклеотидов в гене точно соответствует последовательности аминокислот в белке. 5. Генетический код неперекрываем и компактен, т. е. не содержит «знаков препинания». Это значит, что процесс считывания не допускает возможности перекрывания кодонов (триплетов), и, начавшись на определенном кодоне, считывание идет непрерывно триплет за триплетом вплоть до стоп-сигналов (терминирующих кодонов). Например, в иРНК следующая последовательность азотистых оснований АУГГУГЦУУААУГУГ будет считываться только такими триплетами: АУГ, ГУГ, ЦУУ, ААУ, ГУГ, а не АУГ, УГГ, ГГУ, ГУГ и т. Д. или АУГ, ГГУ, УГЦ, ЦУУ и т. д. или еще каким-либо образом (допустим, кодон АУГ, знак препинания Г, кодон УГЦ, знак препинания У и т. п.). 6. Генетический код универсален, т. е. ядерные гены всех организмов одинаковым образом кодируют информацию о белках вне зависимости от уровня организации и систематического положения этих организмов. Геном — совокупность генов в гаплоидном наборе хромосом данного организма. В геноме каждый ген представлен лишь одним геном из каждой аллельной пары (только доминантным или только рецессивным). Если образование гаплоидных клеток происходит в результате мейоза (при гаметогенезе или спорообразовании), то может получиться так, что все четыре гаплоидные клетки, образовавшиеся из одной исходной диплоидной, будут иметь различные геномы. Это является следствием того, что в профазе I мейоза происходит конъюгация и кроссинговер между гомологичными хромосомами. Геномы неустойчивы и легко перестраиваются, однако объединение геномов в ходе полового размножения (при оплодотворении) создает весьма устойчивый генотип, что, в свою очередь, способствует стабилизации фенотипа. В молекулярной биологии под термином «геном клетки» часто понимают совокупность всех генов клетки. Генотип (греч. «генос» — рождение, «типус» — образец, отпечаток) — совокупность наследственных признаков и свойств, полученных особью от родителей, а также новых свойств, появившихся в результате мутаций генов, которых не было у родителей. Генотип складывается при взаимодействии двух геномов (яйцеклетки и сперматозоида) и представляет собой наследственную программу развития, являясь целостной системой, а не простой суммой отдельных генов. Целостность генотипа — результат эволюционного развития, в ходе которого все гены находились в тесном взаимодействии друг с другом и способствовали сохранению вида, действуя в пользу стабилизирующего отбора. Так, генотип человека определяет (детерминирует) рождение ребенка, у зайца-беляка потомство будет представлено зайчатами, из семян подсолнечника вырастет только подсолнечник и т. д. Генофонд (греч. «генос» — рождение и лат. «фонд» — основание, запас) — совокупность генов популяции, вида или другой систематической единицы на данном отрезке времени. Для сохранения генофонда Земли созданы списки Красной книги растений и животных, которые действуют в разных странах. Генофондом является, например, огромная коллекция семян различных растений земного шара, созданная академиком Н. И. Вавиловым и его учениками во Всесоюзном институте растениеводства. Образцы коллекции используются как исходный материал для селекции. Гетерогаметный пол — разногаметный пол, у которого половина гамет имеет половую хромосому одного типа (X), половина — другого типа (Y). Так, у большинства насекомых, моллюсков, млекопитающих, в том числе и у человека, гетерогаметным является мужской пол; половина сперматозоидов несет Х-хромосому, половина — Y. Если в зиготе ХХ-хромосомы, то из нее разовьется особь женского пола, если XY — особь мужского пола. У. птиц, пресмыкающихся, некоторых насекомых (бабочек) гетерогаметным является женский пол: половина яйцеклеток несет половую хромосому Z, половина — хромосому W. Если в зиготе находятся ZZ-хромосомы, то из нее будет развиваться особь мужского пола, а если ZW, то особь женского пола. Следовательно, пол потомства определяется гаметами гетерогаметного организма, а вероятность появления особей мужского и женского пола одинакова. У человека пол рождающегося ребенка зависит от отцовской гаметы: если с яйцеклеткой X сольется Х-сперматозоид, то будет девочка, а если Y-сперматозоид, то будет мальчик. Мальчиков и девочек рождается примерно равное количество. У гетерогаметного пола все гены, локализованные в половых хромосомах, сразу же проявляются в фенотипе (даже в том случае, если они рецессивны). Например, проявление у мужчин дальтонизма или гемофилии. Гетерозигота (греч. «гетерос» — разный, другой, «зиготе» — спаренная) — зигота, имеющая две разные аллели данного гена, полученные от обоих родителей (одну — доминантную, другую — рецессивную). Из нее развивается гетерозиготный (гибридный) организм. Гетерозиготный организм — гибридный организм, имеющий разные аллели одного гена (один — рецессивный, другой — доминантный) и развивающийся из гетерозиготы. В потомстве гетерозиготы наблюдается расщепление по генотипу 1:2:1 (где 1 — доминантная гомозигота, 2 — гетерозиготы, 1 — рецессивная гомозигота) и расщепление по фенотипу 3:1 (3/4 особей имеют фенотип, соответствующий доминантному гену, 1/4 — соответствующий рецессивному). Гетерохромосомы — см. Половые хромосомы. Гибридизация (греч. «гибрида» — помесь) — естественное или искусственное скрещивание особей, относящихся к различным линиям, сортам, породам, видам, родам растений или животных. Гибридологический метод — метод изучения признаков родительских форм, проявляющихся в ряду поколений у потомства, полученного путем гибридизации (скрещивания). Этот метод был использован Г. Менделем при изучении наследования семи контрастных признаков у растений гороха (см. табл. 50). Гомогаметный пол — равногаметный пол, у которого половые хромосомы одинаковы. У большинства насекомых, млекопитающих, в том числе у человека, гомогаметный пол — женский (XX). У птиц, пресмыкающихся и бабочек гомогаметный пол — мужской (ZZ). Гомозигота (греч. «гомос» — одинаковый и «зиготе» — спаренная) — зигота, имеющая одинаковые структуры данного гена, полученные от обоих родителей (оба доминантные или оба рецессивные). Из нее развивается гомозиготный организм. Гомозиготный организм (греч. «гомос» — одинаковый и «зиготе» — спаренная) — организм с одинаковыми структурами данного типа гена (обе доминантные или обе рецессивные). Потомство гомозиготной особи однотипно как по генотипу, так и по фенотипу и не дает расщепления (оно может иметь или доминантные, или рецессивные признаки). Группа сцепления — совокупность генов, находящихся в одной хромосоме. Число групп сцепления равно числу пар гомологичных хромосом данного организма (иными словами, оно равно гаплоидному числу его хромосом.). Например, у гороха число хромосом 14 (2n = 14, n = 7), следовательно, он имеет 7 групп сцепления. Дигетерозигота — зигота, возникшая при скрещивании двух чистых линий, гаметы которых несут по две пары альтернативных признаков. Дигетерозиготный организм образует мужские и женские гаметы четырех типов (в опытах с горохом: АВ — желтый цвет и гладкая поверхность семян, Ab — желтый цвет и морщинистая поверхность семян, аВ — зеленый цвет и гладкая поверхность, ab — зеленый цвет и морщинистая поверхность). При оплодотворении образуются девять разных генотипов дигетерозигот и четыре фенотипа. Дигибридное скрещивание (греч. «ди» — дважды и «гибрида» — помесь) — скрещивание форм, отличающихся друг от друга по двум парам альтернативных признаков. Наблюдая за потомством растений гороха, различавшихся по цвету семян (желтый или зеленый) и характеру их поверхности (гладкая или морщинистая), Г. Мендель выявил идущее независимо расщепление в F2 по доминантным и рецессивным признакам в соотношении 3:1 (3 желтых:1 зеленый; 3 гладких: 1 морщинистый); при этом в фенотипе образуются четыре группы согласно формуле 9АВ: :3Аb : ЗаВ : 1ab. Образующиеся при этом генотипы распределялись в следующем соотношении: 1:2:2:1:4:1:2:2:1. Дискретный характер наследственности (лат. «дискретус» — прерывистый). До появления работ Г. Менделя существовала точка зрения, что наследственность и изменчивость носят непрерывный (слитный) характер, а половые гибриды образуют гибридные же половые клетки, поэтому однажды появившаяся смесь признаков полностью передается из поколения в поколение. Теория Ч. Дарвина противопоставила этому явлению действие отбора как фактора эволюции. Однако поскольку к моменту опубликования теории Ч. Дарвина (1859) еще не были открыты законы генетики, математик Ф. Дженкин сделал попытку опровергнуть путем расчетов творческую роль естественного отбора и показать, что в скрещиваниях признаки должны растворяться (явление, названное затем «кошмар Дженкина»). Лишь с появлением генетики было доказано, что наследственные признаки передаются отдельно (дискретно), а гаметы негибридны и несут гены в чистом виде (Г. Мендель, 1865). Доминантный признак (лат. «доминанс» — господствующий) — признак, проявляющийся у гибридов первого поколения при скрещивании чистых линий. У гороха доминантные признаки — пурпурная окраска цветков, желтая окраска семян, гладкая поверхность семян. К доминантным признакам у человека относятся: вьющиеся волосы, карие глаза, веснушки, близорукость, дальнозоркость, нормальное цветовое зрение и др. Доминирование неполное — один из видов взаимодействия аллельных генов, при котором один из аллелей (доминантный) в гетерозиготе не полностью подавляет проявление другого аллеля (рецессивного), и в F1 выражение признака носит промежуточный характер. Так, при скрещивании ночной красавицы с красной окраской цветков (АА) с растением, имеющим белые цветки (аа), в F1 все растения имеют промежуточную розовую окраску цветков (Аа). Неполное доминирование очень широко распространено в природе. Оно обнаружено при изучении наследования окраски цветков у многих растений, строения перьев у птиц, окраски шерсти у крупного рогатого скота и овец, ряда биохимических признаков у человека и др. Используя результаты опытов с неполным доминированием признаков, противники теории о дискретности наследственности пытались дока- зать, что происходит смешение, растворение признаков. Однако у гибридов последующих поколений наблюдалось расщепление и раздельное, независимое наследование признаков, что несовместимо с гипотезой о непрерывности (слитной) наследственности и смешении признаков и подтверждает справедливость гипотезы «чистоты гамет». Доминирование полное — один из видов взаимодействия аллельных генов, при котором один из аллелей (доминантный) в гетерозиготе полностью подавляет проявление другого аллеля (рецессивного). Например, у гороха ген желтой окраски семян полностью подавляет проявление гена зеленой окраски семян; ген, определяющий гладкую поверхность семян, подавляет действие гена, определяющего морщинистую поверхность. Дрозофила (Drosophila melanogaster) — плодовая муха, классический объект генетических исследований. Биологические особенности делают ее очень удобным объектом для проведения экспериментов. Имеет всего 4 пары хромосом; хромосомы крупные и удобны для проведения исследований. Эти мухи имеют четко выраженные внешние признаки, легко доступные для наблюдения, например длина крыльев, окраска тела, форма глаз, окраска глаз и др. Самцы и самки легко различимы, поэтому контролировать их спаривание довольно просто. Для дрозофилы характерна высокая скорость размножения (новое поколение каждые 10 дней), многочисленное потомство, удобство разведения в лабораторных условиях. В профазе I мейоза I у самцов мухи не происходит кроссинговер, поскольку нет белка, связывающего гомологичные хромосомы. Поэтому гаметы, содержащие такие хромосомы, называются некроссоверы. Закон (правило) единообразия гибридов первого поколения — закон Менделя, открытый в 1865 г., который гласит: при моногибридном скрещивании у гибридов первого поколения проявляются только доминантные признаки: фенотип и генотип их единообразны. Фенотипическое единообразие наблюдается среди гибридов растений, животных и человека. В опытах Г. Менделя при скрещивании гороха с пурпурными и белыми цветками гибриды имели только пурпурные цветки; при скрещивании гороха с желтыми и зелеными семенами — только желтые семена. Закон независимого наследования признаков — закон Г. Менделя, открытый в 1865 г.: при дигибридном скрещивании у гибридов второго поколения каждая пара контрастных признаков наследуется независимо от других и дает расщепление 3:1, образуя при этом четыре фенотипические группы в соотношении 9:3:3:1. Так, у гороха образуются четыре фенотипические группы семян, характеризующиеся отношением 9:3:3:1, где 9 — желтые гладкие, 3 — желтые морщинистые, 3 — зеленые гладкие, 1 — зеленые морщинистые. (Иными словами, 12 желтых: 4 зеленых, т. е. 3:1. Аналогичная закономерность прослеживается для гладких и морщинистых семян.) Генотипов образуется 9, из них 1 доминантная гомозигота, 1 рецессивная гомозигота, 7 дигетерозигот. Закон справедлив лишь в тех случаях, когда анализируемые признаки не сцеплены друг с другом, т. е. находятся в разных хромосомах. По генотипу расщепление идет по формуле: 1:2:2:1:4:1:2:2:1. Закон расщепления — закон Г. Менделя, открытый в 1865 г.: при самоопылении гибридов первого поколения в потомстве происходит расщепление признаков в отношении 3:1. Образуются две фенотипические группы — доминантная и рецессивная. В опытах Г. Менделя с горохом при самоопылении гибридов первого поколения с пурпурными цветками у потомства произошло следующее расщепление признаков: 3/4 особей имели пурпурные цветки, а 1/4 — белые, т. е. рецессивные признаки начинают проявляться лишь у гибридов второго поколения. У гибридов третьего и последующих поколений при самоопылении было отмечено такое же соотношение. Но расщепление признаков происходило не у всех особей: 1/4 из них давала потомство только с доминантными и 1/4 — только с рецессивными признаками, т. е. это были негибридные, гомозиготные особи. Лишь 1/2 особей были гибридными, гетерозиготными, и только они давали расщепление признаков 3:1. Аналогичные результаты были получены в опытах с семенами гороха. Закон чистоты гамет — закон, или гипотеза, выдвинутая Г. Менделем в 1865 г. Закон гласит, что находящиеся в каждом организме пары наследственных факторов не смешиваются и не сливаются и при образовании гамет по одному из каждой пары переходят в них в чистом виде: одни гаметы несут доминантный ген, другие — рецессивный. Гаметы никогда не бывают гибридными по данному признаку. Для наследования признака не имеет значения, какая именно гамета несет ген признака — отцовская или материнская; у дочернего организма в одинаковой степени проявляются доминантные признаки и не проявляются рецессивные. Закон чистоты гамет служит доказательством дискретного характера наследственности. Зигота (греч. «зиготе» — спаренная) — клетка, образующаяся при слиянии двух гамет (половых клеток) — женской (яйцеклетки) и мужской (сперматозоида) в результате полового процесса. Содержит двойной (диплоидный) набор гомологичных (парных) хромосом. Из зиготы образуются зародыши всех живых организмов, имеющих диплоидный набор гомологичных хромосом, — растений, животных и человека. Исходный материал — виды диких растений и животных, сорта культурных растений и породы животных, обладающие ценными хозяйственными признаками и качествами. При селекционных и генетических исследованиях исходный материал служит для отбора или гибридизации. Большой вклад в изучение исходного материала для селекции растений внес Н. И. Вавилов. Созданная им мировая коллекция семян сыграла большую роль в развитии селекции как науки. Кариотип (греч. «карион» — ядро, «типус» — форма) — совокупность хромосом клеток какого-либо вида растений или животных. Он характеризуется постоянным для каждого вида числом хромосом, их размеров, формы, деталей строения. Кариотип любого вида организмов специфичен и может являться его систематическим признаком. Кодоминирование — явление независимого друг от друга проявления обоих аллелей в фенотипе гетерозиготы, иными словами — отсутствие доминантно-рецессивных отношений между аллелями. Наиболее известный пример — взаимодействие аллелей, определяющих четвертую группу крови человека (АВ). Известна множественная серия, состоящая из трех аллелей гена I, определяющего признак группы крови человека. Ген I отвечает за синтез ферментов, присоединяющих к белкам, находящимся на поверхности эритроцитов, определенные полисахариды. (Этими полисахаридами на поверхности эритроцитов как раз и определяется специфичность групп крови.) Аллели IА и Iв кодируют два разных фермента; аллель I° не кодирует никакого. При этом аллель I° рецессивен и по отношению к IА, и по отношению к 1в, а между двумя последними нет доминантнорецессивных отношений. Люди, имеющие четвертую группу крови, несут в своем генотипе два аллеля: 1А и 1В. Поскольку между этими двумя аллелями нет доминантнорецессивных отношений, то в организме таких людей синтезируются оба фермента и формируется соответствующий фенотип — четвертая группа крови. В F1 образуются дигетерозиготы, у которых есть и пропигмент, и фермент, необходимый для образования пигмента. Поэтому в F1 все растения будут иметь пурпурные цветки. Из приведенного примера видно, как именно формирование признака может зависеть от взаимодействия неаллельных генов, продукты которых взаимно дополняют друг друга. Р Гаметы F1 ♀ AAbb х ♂ ааВВ Ab аВ АаВb Летальные гены (лат. «леталис» — смертельный) — гены, в гомозиготном состоянии вызывающие гибель организма из-за нарушения нормального хода развития. Появление летальных генов — следствие мутаций, которые в гетерозиготном организме не проявляют своего действия. Так, у растений есть ген, отвечающий за образование хлорофилла. Если он подвергся мутации и оказался в гомозиготном состоянии, то вырастающее бесцветное растение погибает в фазе всходов из-за отсутствия фотосинтеза. Летальные гены появляются и у животных, и у человека, что приводит к изменению строения и функций организма, например к изменению строения позвоночника и спинного мозга, к возникновению беспалых конечностей и др. В изолированных популяциях, где велика вероятность перехода летальных генов в гомозиготное состояние, смертность потомства достигает 8% . Мендель Грегор Иоганн (1822-1884) — чешский ученый, основоположник генетики. В 1843 г. закончил университет по курсу «Философия». (В то время курс философии был значительно шире, чем сейчас, и включал в себя также естественные науки и математику.) Сразу же по окончании университета Мендель постригся в монахи в августинский монастырь в г. Брюнне (ныне Брно); позже он стал настоятелем этого монастыря. В 18561863 гг. провел свои знаменитые опыты по гибридизации гороха, результаты которых были доложены в 1865 г. в Обществе испытателей природы в Брюнне, а затем опубликованы в работе «Опыты над растительными гибридами». Успеху работ Менделя способствовало то, что при проведении экспериментов он использовал строгую и хорошо продуманную методику. Основные ее особенности заключаются в следующем: — использование самоопыляющегося растения (горох); — использование только чистых линий (на выведение которых он потратил несколько лет); — исключение возможности случайного переопыления (проводилось либо перекрестное опыление самим исследователем, либо имело место самоопыление); — в начале своих исследований Мендель наблюдал за наследованием одного признака, и лишь после установления закономерностей наследования одного признака он перешел к изучению наследования одновременно нескольких признаков; — выбор для работы признаков, встречающихся лишь в двух четко различающихся формах (альтернативные признаки). Всего Менделем было взято 7 таких признаков (см. табл. 50); — индивидуальный анализ потомства каждого скрещивания; — использование больших выборок и математических методов обработки результатов своих экспериментов (см. табл. 47). Таблица 50. Признаки, использованные Менделем у растений гороха Признак Поверхность семян Окраска семян Окраска цветков Форма бобов Доминантный Гладкая Желтая Красная Вздутая Рецессивный Морщинистая Зеленая Белая Плоская Основное значение работ Менделя для всего последующего развития биологии состоит в том, что он впервые сформулировал основные закономерности наследования: дискретность наследственных факторов и независимое их комбинирование при передаче из поколения в поколение. (Следует иметь в виду, что во времена Менделя биологи придерживались принципиально иных взглядов на наследование: они были сторонниками теории слитной наследственности. Обратите также внимание на то, что Мендель сформулировал законы наследования задолго до того, как были открыты материальные носители наследственности (хромосомы и гены) и механизмы, обеспечивающие передачу этих носителей следующим поколениям — мейоз и двойное оплодотворение у цветковых растений.) Множественный аллелизм — один из видов взаимодействия аллельных генов, при котором ген может быть представлен не двумя аллелями (как в случаях полного или неполного доминирования), а гораздо большим их числом; при этом члены одной серии аллелей могут находиться в различных доминантно-рецессивных отношениях друг с другом. Рассмотрим это на простейшем примере — трехчленной серии аллелей, определяющей окраску шерсти у кроликов. Окраска может быть сплошной темной, белой (альбинизм — полное отсутствие пигментации шерсти) или горностаевой (на фоне общей белой окраски черные кончики ушей, лап, хвоста и мордочки). Ген сплошной окраски доминирует над остальными членами серии; ген горностаевой окраски доминантен по отношению к белой, но рецессивен по отношению к сплошной, а ген белой окраски рецессивен по отношению и к сплошной, и к горностаевой. У мухи дрозофилы имеется серия аллелей гена окраски глаз, состоящая из 12 членов: вишневая, красная, коралловая и т. д. до белой, определяемой рецессивным геном. У человека также известны множественные аллели для многих признаков, например для ферментов, антигенов и др. Следует иметь в виду, что в генотипе диплоидных организмов могут находиться лишь два гена из серии аллелей. Остальные аллели данного гена в разных сочетаниях будут попарно входить в генотипы других особей данного вида. Таким образом, множественный аллелизм характеризует разнообразие генофонда целого вида, т. е. является видовым, а не индивидуальным признаком (в отличие от полимерии). Моногибридное скрещивание — скрещивание форм, отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных (контрастных) признаков, передающихся по наследству. Этот прием позволил Г. Менделю открыть законы, которые являются всеобщими для диплоидных организмов, размножающихся половым путем. Морганида — условная единица расстояния между генами в хромосомах; названа в честь Т. Г. Моргана. Соответствует расстоянию, при котором кроссинговер происходит в 1% гамет, т. е. 1 морганида эквивалентна 1% кроссоверных гамет. Мутация (лат. «мутацио» — изменение, перемена) — внезапно возникающие наследственные изменения генотипа. Понятие введено Г. де Фризом в 1901 г. Различают мутации генные и хромосомные, доминантные и рецессивные, индуцированные и спонтанные, ядерные и цитоплазматические, генеративные, геномные, соматические и др. Мутации могут возникать как следствие естественных причин, так и специально вызываться искусственными факторами. Они могут быть вредными, безразличными или полезными (редко) в данных условиях среды. Наследование признаков — процесс передачи «наследственных зачатков» (наследственной информации) от поколения к поколению. Законы наследования установлены Г. Менделем (1865), они положили начало генетике (1900). Наследование, сцепленное с полом, — особая форма наследования признаков, гены которых расположены в половых хромосомах. Впервые установлена американским ученым Т. Морганом (1911) в опытах с плодовой мушкой дрозофилой. У человека Xхромосома, которую мужчина получает от матери, несет гены дальтонизма (цветовой слепоты) и гемофилии (несвертываемости крови). Эти гены рецессивны; у женщин названные болезни проявляются крайне редко, а у мужчин чаще, так как в Y-xpoмосомах мужчин нет доминантного аллеля, подавляющего действие этих генов, Y-хромосома несет такие признаки, как, на- пример, волосатость мочки ушей, перепонка между пальцами ног, поэтому эти признаки проявляются только у мужчин как носителей Y-хромосомы. Всего с полом сцеплено около 120 признаков. Наследственность — свойство организмов передавать следующему поколению свои признаки и особенности развития, т. е. воспроизводить себе подобных. Каждый вид растений и животных сохраняет в ряду поколений характерные для него черты. У человека и высокоорганизованных животных наследственные признаки передаются через половые клетки (яйцеклетки и сперматозоиды); у растений и низкоорганизованных животных — не только через половые клетки, но и при бесполом (споры) и вегетативном размножении. Наследственный фактор — введенное Г. Менделем понятие, которым он обозначил признак, передающийся по наследству. Впоследствии для определения этого понятия В. Иогансеном был введен термин «ген». Неполное доминирование — см. Доминирование неполное. Носитель — организм, гетерозиготный по данному признаку, у которого фенотипически не проявляется рецессивный аллель изучаемого гена. Панмиксия — свободное скрещивание между особями в популяции. Пенетрантность — частота или вероятность появления аллеля определенного гена у разных особей родственной группы организмов. Определяется по проценту особей, у которых ген фенотипически проявился, от общего числа особей популяции, несущих данный ген. Плазмида — реплицирующаяся внехромосомная молекула ДНК; является носителем наследственной информации и стабильно наследуется потомством; как правило, несет гены, контролирующие свойства, не связанные с жизненно важными функциями. Плазмиды находятся в митохондриях растительной и животной клеток, в пластидах растительных клеток, в клетках микроорганизмов. Количество внехромосомной ДНК сравнительно невелико и составляет для разных организмов от десятых долей до нескольких процентов. Благодаря удобству работы с бактериальными плазмидами они стали классическим объектом молекулярной генетики, а также широко используются в генной инженерии. Плейотропия — явление одновременного влияния одного гена на несколько признаков. Существование этого явления отнюдь не противоречит классической концепции «один ген — один белок — один признак». Упрощенно влияние одного гена сразу на несколько признаков можно представить следующим образом. В результате считывания информации с гена образуется некий белок, который затем может участвовать в различных процессах, происходящих в организме, оказывая таким образом множественное действие. Ген белок процесс 1 процесс 2 процесс 3 Например, у овса окраска чешуи и длина ости контролируется одним геном. У человека ген, определяющий рыжую окраску волос, одновременно обусловливает более светлую окраску кожи и появление веснушек. Известен доминантный ген, вызывающий целый комплекс патологий, который называется синдром Марфана. У таких людей отмечается длительный рост конечностей, ненормально длинные пальцы рук и ног (паучьи пальцы), деформации лица, дефект хрусталика глаза, порок сердца, прогрессирующая с возрастом глухота и др. Полигибридное скрещивание — скрещивание форм, отличающихся друг от друга по нескольким парам альтернативных признаков. При этом особь, гетерозиготная по n парам генов, может произвести 2n типов гамет, а в F2 при расщеплении потомства полигибридного скрещивания может образоваться Зn генотипов. Частоту данного генотипа в потомстве родителей, отличающихся определенным числом независимо наследуемых генов, можно вычислить следующим образом: надо подсчитать вероятность соответствующего генотипа для каждой пары генов отдельно, а затем перемножить. Например, надо рассчитать частоту генотипа AabbCc в потомстве от скрещивания AaBbcc x x АаВbСс. Вероятность генотипа Аа в потомстве от скрещивания Аа x Аа равна 1/2; вероятность генотипа bb в потомстве от скрещивания Вb x Вb равна 1/4; вероятность генотипа Сс равна также 1/2. Следовательно, вероятность генотипа AabbCc составляет 1 /2 x 1/4 x 1/2 = 1/16 Полимерия — один из видов взаимодействия неаллельных генов, лри котором на проявление количественного признака оказывают влияние одновременно несколько генов. При этом чем больше в генотипе оказывается доминантных генов, обусловливающих этот признак, тем ярче этот признак выражается. Так, у человека количество пигмента меланина в коже (и, следовательно, цвет кожи) определяется тремя неаллельными генами: А1 А2, А3. Наибольшее количество меланина образуется в том случае, когда в генотипе все три аллеля находятся в гомозиготном доминантном состоянии: A1A1A2A2A3A3. В этом случае будет наблюдаться темно-коричневый цвет кожи, характерный для представителей негроидной расы. Самому светлому цвету кожи, характерному для европеоидов, соответствует генотип а1а1а2а2а3а3 (все три аллеля в гомозиготном рецессивном состоянии). Промежуточные варианты будут определять различную интенсивность пигментации, при этом чем больше доминантов окажется в генотипе, тем темнее будет кожа. Так, например, человек с генотипом A1a1A2A2A3a3 будет иметь более темную кожу, чем человек с генотипом А1а1А2а2А3а3. Полимерный механизм определяет также наследование многих хозяйственно ценных количественных признаков животных и растений: содержание сахара в корнеплодах свеклы, содержание витаминов в плодах и овощах, длина колоса злаков, длина початка кукурузы, плодовитость животных, молочность скота, яйценоскость кур и др. Половые хромосомы — хромосомы, по которым мужской пол отличается от женского. В любой клетке тела диплоидного организма все хромосомы парные (гомологичные), так как организм образуется из зиготы. Одна хромосома каждой пары получена организмом от матери, другая — от отца. Половых хромосом также одна пара, одна из них получена от матери, другая — от отца. От сочетания половых хромосом зависит пол организма и связанные с полом признаки: внешний вид, особенности строения, поведения и функции организма. Пол организма определяется в момент оплодотворения яйцеклетки сперматозоидом и зависит от того, какого типа половые хромосомы окажутся в зиготе — одинаковые или разные. У человека, млекопитающих, моллюсков, большинства насекомых Х-хромосома определяет женский пол, а Y-хромосома — мужской. При этом яйцеклетка всегда несет только Х-хромосому, в то время как половина сперматозоидов несет X, а половина — Y-хромосомы. Если при оплодотворении зиготе окажутся две Ххромосомы, то из нее будет развиваться особь женского пола, если XY — особь мужского пола. То, что у большинства животных особи мужского и женского пола отличаются между собой по одной паре хромосом, приводит к важному следствию — соотношению полов 1:1. Рассмотрим пример. Р ♀ XX х ♂ XY Гаметы: Х;Х х X;Y X Y X XX XY X XX XY X X : X Y = 1:1 Из приведенного расчета видно, что данный механизм определения пола способствует поддержанию из поколения в поколение соотношения полов 1:1. Пробанд — лицо, по отношению к которому строится родословная. Рамка считывания — - один из трех возможных способов считывания нуклеотидной последовательности в виде последовательного ряда триплетов. Рецессивный признак (лат. «рецессус» — отступление) — признак, передающийся по наследству при гибридизации, но подавляющийся (не проявляющийся) у гибридов первого поколения. В опытах Менделя — это белые цветки, зеленые и морщинистые семена гороха. У человека к рецессивным признакам относятся прямые волосы, голубые или серые глаза, одноцветность кожи, нормальное оптическое зрение, дальтонизм. Самоопыление — перенос пыльцы с тычинок на пестик внутри одного цветка. Обычно этот процесс происходит в еще не раскрывшемся цветке. Потомство самоопыляющегося растения образует чистую линию. К числу таких растений относятся горох, пшеница, ячмень и др. Именно горох, отличающийся семью разнообразными признаками, передающимися по наследству, и избрал Г. Мендель для своих опытов. Сверхдоминирование — более сильное проявление признака в гетерозиготе, а не в гомозиготе. Так, у дрозофилы имеется рецессивный летальный ген, гетерозиготы по которому обладают большей жизнеспособностью, чем доминантные гомозиготы. Селекция (лат. «селекцио» — отбор) — наука о совершенствовании существующих и выведении новых пород животных, сортов растений, а также практическая деятельность человека в этих направлениях. Научной основой селекции является генетика, которая способствует быстрому и эффективному выведению пород и сортов с нужными для человека признаками и свойствами (продуктивность, урожайность, устойчивость к болезням и вредителям, экстерьер и т. д.). Сцепленное наследование — совместное наследование признаков, расположенных в одной хромосоме и образующих группу сцепления. Первые наблюдения над сцепленным наследованием были опубликованы в 1906 г. У. Бетсоном и Р. Пеннетом, которые обнаружили это явление у душистого горошка. Однако объяснено оно было лишь в 1911 г. американским ученым Т. Морганом и известно как закон Моргана: сцепленные гены, локализованные (находящиеся) в одной хромосоме, наследуются вместе и не обнаруживают независимого расщепления. Число групп сцепления у каждого вида соответствует числу хромосом в гаплоидном наборе. Так, у человека 23 группы сцепления, у дрозофилы — 4, у гороха — 7. Сцепление генов может быть полным, когда они расположены близко друг от друга, или неполным, когда они удалены. Фенотип (греч. «файно» — являю, «типус» — образец) — совокупность всех признаков и свойств организма, сложившихся в процессе индивидуального развития генотипа. Сюда относятся не только внешние признаки, но и внутренние: анатомические, физиологические, биохимические. Каждая особь имеет свои особенности внешнего вида, внутреннего строения, характера обмена веществ, функционирования органов, т. е. свой фенотип, который сформировался в определенных условиях среды. Хромосомная теория наследственности — сформулирована в 1911 г. американским ученым Т. Морганом. Ее сущность заключается в следующем: — основным материальным носителем наследственности являются хромосомы с локализованными в них генами; — гены наследственно дискретны, относительно стабильны, но при этом могут мутировать; гены в хромосомах расположены линейно, каждый ген имеет определенное место (локус) в хромосоме; — гены, расположенные в одной хромосоме, образуют группу сцепления и наследуются совместно; — число групп сцепления равно гаплоидному набору хромосом и постоянно для каждого вида организмов; — сцепление генов может нарушаться в результате кроссинговера; — частота кроссинговера прямо пропорциональна расстоянию между генами. Значение этой теории заключается в том, что она дала объяснение законам Менделя, вскрыла цитологические основы наследования признаков и генетические основы теории естественного отбора. Экспрессивность — степень фенотипического проявления гена. Эпистаз — вид взаимодействия неаллельных генов, при котором один из генов полностью подавляет действие другого гена. Ген, подавляющий действие другого гена, может называться ген-супрессор, ингибитор, эпистатичный ген. Подавляемый ген называется гипостатичным. Эпистаз может быть как доминантным, так и рецессивным. Рассмотрим пример доминантного эпистаза. У тыквы доминантный ген Y вызывает появление желтой окраски плодов, а его рецессив у — зеленой. Кроме того, имеется доминантный ген W, подавляющий проявление любой окраски, в то время как его рецессив w не мешает окраске проявляться. Поэтому растения, имеющие в своем генотипе хотя бы один доминантный ген W, будут образовывать белые плоды независимо от того, какие аллели гена Y будут присутствовать в их генотипах. Например, у растений с генотипами YYWW, YyWw, yyWw плоды будут белые. Эпистатическое действие рецессивного гена иллюстрирует наследование окраски шерсти у домовых мышей. Окраска агути (рыжеватосерая) определяется доминантным геном А, его рецессивный аллель а в гомозиготном состоянии определяет черную окраску. Доминантный ген другой пары С определяет развитие пигмента, а гомозиготы по его рецессивному аллелю с являются альбиносами (отсутствие пигмента в шерсти и радужной оболочке глаз). Особи, являющиеся доминантными гомозиготами по гену С или гетерозиготные по этому гену, будут иметь окраску шерсти в соответствии со своим генотипом по гену А (например, ААСС и ААСс будут рыжева то-серые агути, ааСС и ааСс — черные). Но все особи, гомозиготные по рецессивному гену-супрессору (ААсс, Аасс и аасс), будут альбиносами. Задачи, используемые при изучении темы “Основные закономерности наследственности”. К уроку 1. “Генетика - наука о закономерностях наследственности и изменчивости”. Задача 1. Тетя Маша выращивает помидорную рассаду. Ее покупают тетя Даша и тетя Лиза. У тети Лизы есть цветной телевизор, и она смотрит все сериалы. У тети Даши тоже есть телевизор, но ее раздражает реклама, и телевизор она включает редко. а/ Каких урожаев можно ожидать на соседских огородах и почему? б/ Вырастет ли из семян, полученных из помидор тети Лизы, закаленных в житейских невзгодах, чертополох, а из холеных помидорных семян тети Даши - ананас? в/ Как с точки зрения биологии можно объяснить фразы: “Рожденный ползать, летать не может”, “От яблоньки - яблочко, от елочки - шишка”. В результате беседы делаются выводы: Видовые признаки передаются по наследству через хромосомы половых клеток. Хромосомы контролируют развитие признаков,” держа их в определенных рамках”. Существуют механизмы, способные изменить признак. Любой организм обладает двумя свойствами: наследственностью и изменчивостью. Генетика - наука, изучающая закономерности наследственности и изменчивости. К уроку 2 “Гибридологический метод исследования”. Задача 2. Выбрать из перечисленных признаков альтернативные: красные цветки, красные плоды, желтые горошины, длинные стебель, большие глаза, добрые глаза, трехгранный стебель, трудолюбие тети Даши, округлый стебель, злые глаза, любовь тети Лизы к телевизору, маленькие глаза, белые цветки, короткий стебель, желтые плоды. Можно ли из данного признака выделить доминантные и рецессивные признаки? Задача 3. Даны а/ признаки: красные цветки, серое тело, длинные стебли, длинная шерсть, рогатость, коричневая шерсть, белые цветки, безрогость, черная шерсть, красные глаза, короткие стебли, желтые горошины, короткие глаза, короткая шерсть, зеленые горошины, белые глаза, черное тело, длинные крылья. б/ организмы: корова, плодовая мушка дрозофила, горох, морская свинка. Составьте схемы возможных моногибридных, дигибридных и тригибридных скрещиваний. Задача 4. Дан перечень условий для проведения научного эксперимента: Тщательное планирование всех экспериментов, с тем чтобы каждый раз внимание было сосредоточено только на одной переменной, что упрощает наблюдение. Экспериментирование со многими переменными для ускорения проведения опыта, быстрейшего получения опытов и развития науки. Поломка телевизора. Соблюдение методики проведения опытов. Приглашение соседа для консультации. Несоблюдение методик проведения опытов для получения непредвиденных результатов. Регистрация всех экспериментов и запись результатов. Запись результатов на салфетках. Получение достаточного количества данных для статистической достоверности экспериментов. Получение достаточного количества данных для создания зимних запасов. Предварительное ознакомление с экспериментальным объектом. Произвольный выбор объекта. Выберите условия, которые стали бы использовать тетя Даша и тетя Лиза. К уроку 3. “Закон единообразия”. Задача 5. У тети Лизы в одном кармане конфета “Дубок” и в другом кармане конфета “Дубок”. Какое максимальное количество детей может осчастливить тетя Лиза? Будут ли дети счастливы одинаково или разнообразно? Сколько сортов конфет у тети Лизы? (Ответы: 2; одинаково; 1) Задача 6. У тети Даши в одном кармане конфета “Дубок”, а в другом кармане конфета “Белочка”. Какое максимальное количество детей может осчастливить тетя Даша? Будут ли дети счастливы одинаково или разнообразно? Сколько сортов конфет у тети Даши? (Ответы: 2; разнообразно; 2) Задача 7. Сколько конфет на складе кондитерской фабрики, выпускающей конфеты “Дубок”? Сколько сортов конфет на складе? Сколько сортов конфет будет складировано, если фабрика начнет выпускать кроме “Дубка” еще и “Белочку”? (Ответы: множество; 1; 2) Задача 8. Сколько гамет может образовать организм с генотипом АА по данному признаку? Сколько типов гамет образует этот организм? (Ответы: множество; 1) Сколько гамет может образовать организм с генотипом Аа по данному признаку? Сколько типов гамет образует этот организм? (Ответы: множество; 2) Правило: Считаем не количество гамет, а количество типов гамет. Задача 9. Определите рецессивные и доминантные гены: А, В, с, в, С, а. Задача 10.Выберите из перечисленных генотипов те, которые дают 1 тип гамет по данному признаку, и те, которые дают 2 типа гамет: АА, Аа, аа, сс, Сс, Дд, ДД дд, СС, Ff, ff, FF. Назовите эти генотипы. Задача 11.Аллель F определяет коричневый цвет глаз, а аллель f - голубой. Какими будут фенотипы особей с генотипами FF, Ff , ff. АЛГОРИТМ решения генетической задачи на определение типа наследования признака. Внимательно прочитайте задачу. Определите, наследование какого признака изучается. Исходя из условия задачи или пользуясь таблицей менделирующих признаков, определите, какое проявление признака является доминантным. Введите обозначения. Определите генотипы родительской пары. Пользуясь гипотезой чистоты гамет, определите, какие гаметы могут образовывать данные организмы. Помни, что определяется не количество образовавшихся гамет, а количество типов гамет. Определите, какие генотипы могут образоваться в результате случайного оплодотворения. Если организмы образуют больше более двух типов гамет, используйте для записи возможных генотипов решетку Пеннета. Запишите фенотипы гибридов первого поколения. Запишите формулы расщепления по генотипу и фенотипу (если это требуется). Сделайте выводы о характере наследования признака. Запись решения генетической задачи Порядок действий Цитологическое обоснование Фенотипы родителей Генотипы родителей Гаметы Генотипы F1 Фенотипы F1 Формулы расщепления Краткие пояснения Ответ: Задача 12.Тетя Лиза решила заняться разведением фигурной тыквы с желтыми плодами, потому что тетя Даша выращивала такие тыквы уже в прошлом году. Одно растение тетя Лиза стянула ночью у соседки, а еще одно выпросила у тети Маши, которая тоже выращивала тыквы, но с белыми плодами. Поработав пчелкой-опылительницей в перерыве между сериалами, она стала ждать плодов. И они появились. Почему тетя Лиза пила валерьянку? Решение: Введем обозначения: А - белые плоды, а - желтые плоды Фенотипы родителей белые плоды желтые плоды из условия Генотипы родителей АА х аа Гаметы х г. чистоты гамет Генотипы F1 Аа сл. оплодотворение Фенотипы F1 все плоды белые закон единообразия Ответ: вместо ожидаемых плодов желтого цвета появились белые плоды, т.к. белый цвет определяется доминантным аллелем. Результаты этого скрещивания объясняются действием закона единообразия гибридов первого поколения. Задача 13. (самостоятельное решение) Тетя Маша выращивала прекрасные красноплодные помидоры, а тетя Даша гордилась своими желтоплодными помидорами. Тетя Лиза решила всех перещеголять и получить растения с оранжевыми плодами. Взяв по одному растению у своих соседок, она скрестила жертвы селекционера-любителя. Почему, когда созрели помидоры, тетя Лиза опять пила валерьянку. (Перед решением задачи целесообразно задать следующие вопросы: “Можно ли, не прибегая к записи цитологических обоснований, ответить на вопрос задачи? Почему вы пришли к такому выводу?) Задача 14. У собак черный цвет шерсти доминирует над коричневым. Каковы возможные генотипы черных и коричневых животных? Можно ли ожидать рождения черных щенков от скрещивания коричневых собак? (Ответы: черные - АА, Аа; коричневый - аа; нет) Задача 15. (для домашнего задания) У томатов нормальный рост растения доминирует над карликовым. Какого роста будут растения первого поколения от скрещивания гомозиготных высоких растений с карликовыми? Дайте цитологическое объяснение своему ответу. Задача 16. (для домашнего задания) Скрестили черного и белого кроликов. В потомстве были только черные кролики. Какая окраска шерсти у кроликов доминирует? Каковы генотипы родителей и гибридов первого поколения по признаку окраски шерсти? Какие генетические закономерности проявляются при такой гибридизации? Задачи, используемые при изучении темы “Основные закономерности наследственности”. К уроку 4. “Закон расщепления”. Практическая работа “Статистические закономерности расщепления”. Задача: Подтвердить закономерности расщепления при скрещивании организмов, гетерозиготных по данному признаку. Оборудование: пуговицы двух цветов (или любые другие мелкие предметы). Ход работы: 1. В зависимости от количества предметов, используемых в работе, ученики делятся на группы. Чем больше групп, тем с большей уверенностью результаты можно считать статистически достоверными. 2. Каждая группа получает коробочку, куда и помещаются пуговицы или другие предметы, которые приносят учащиеся. В каждой коробочке перемешивается равное количество темных и светлых пуговиц (например, по 50штук). 3. Ученики достают, не глядя, по одной пуговице и составляют из них пару. Таким образом они имитируют случайность встречи половых клеток (случайное оплодотворение). 4. Все результаты сразу же фиксируются в соответствующей графе таблицы: сочетание темные х темные темные х светлые светлые х светлые 111 11111 1111 вариант 5. Результаты всех групп заносятся в сводную таблицу, которая вычерчивается на доске. сочетание тхт(АхА) тхс(Аха) схс(аха) вариант первый 14 22 14 второй 13 24 13 третий 10 30 10 четвертый 13 24 13 пятый 12 26 12 шестой 10 30 10 седьмой 14 22 14 восьмой 14 22 14 девятый 14 22 14 десятый 11 28 11 одиннадцатый 13 24 13 всего: примерное соотношение: 138 274 138 1 2 1 6. Делаем выводы: В результате случайного оплодотворения происходит расщепление по генотипу в соотношении 1: 2: 1, что проявляется в расщеплении по фенотипу в соотношении 3 : 1. Примечания: а/ Игральные карты в качестве материала для работы нужно использовать очень осторожно, учитывая особенности классного коллектива. б/ Если в группе больше двух человек, целесообразно дать возможность каждому поучаствовать в выполнении работы. Но в этом случае нужно учесть увеличение затраченного времени (на составление 50 пар уходит в среднем 2 минуты). в/Если материала для проведения работы недостаточно, можно использовать прием возвращения уже составленных пар к общему числу предметов. Задача 17. Тетя Лиза, посадив семена, полученные из помидор, так огорчивших ее прошлым летом, спокойно смотрела любимые сериалы. Собирая урожай, Мендель в юбке приговаривала : “Вот оно свершилось! Теперь - то уж точно соседка от зависти лопнет!” Что так обрадовало тетю Лизу? Решение: Введем обозначения: А - белые плоды; а - желтые плоды Фенотипы родителей белые плоды Генотипы родителей АА желтые плоды х из условия Аа Гаметы г. чистоты гамет х Генотипы потомков АА + Аа + Аа +аа сл. оплодотворение Фенотипы потомков б б б ж закон расщепления Формулы расщепления по ф. 3 : 1 Ответ: у гибридов второго поколения произошло расщепления признака, появились плоды желтого цвета в соотношении 3 : 1. Задача 18. Скрестили коричневых норок с серыми. В первом поколении потомство получилось коричневым. Во втором поколении на 45 коричневых норок пришлось 15 серых. Определите количество гомозиготных особей среди коричневых и серых норок. Решение: Расщепление у гибридов второго поколения соответствует расщеплению по второму закону Менделя. Следовательно, мы можем предположить, что коричневый цвет - доминантный признак. Значит все серые норки - гомозиготны по рецессивному признаку. Среди норок, обладающих доминантным фенотипом, две трети гетерозиготны (30норок), одна треть обладает гомозиготным доминантным генотипом (15норок). Задача 19.(для домашнего задания) Какого потомства можно ожидать от скрещивания двух черных собак? Задача 20.(для домашнего задания) Плоды томата бывают круглыми (доминантный признак) и грушевидными. Каков будет внешний вид первого и второго поколения при скрещивании растения гомозиготного по гену, определяющему круглую форму плодов, с растением, имеющим грушевидные плоды? К уроку 5. Решение задач. Задача 21. При скрещивании двух дрозофил с нормальными крыльями у 82 потомков из 332 были укороченные крылья, а у 240 потомков - нормальные. Какой признак является доминантным? Каковы генотипы родителей и потомков? Составьте схему скрещивания. Решение: Характерное расщепление в соотношении 3:1 указывает на гетерозиготность родителей. Следовательно, нормальные крылья - доминантный признак. Введем обозначения: В - нормальные крылья, в - укороченные крылья Фенотипы родителей белые плоды Генотипы родителей Вв желтые плоды х Вв Гаметы из условия вывод из условия г. чистоты гамет x Генотипы потомков Вв + Вв + Вв +вв сл. оплодотворение Фенотипы потомков н закон расщепления н н к Ответ: генотипы родителей Вв; генотипы потомков: вв – у потомков с укороченными крыльями, ВВ - у одной трети потомков с нормальными крыльями, Вв - у двух третей потомков с нормальными крыльями. Задача 22. Мистер Смит приобрел у мистера Брауна быка для своего стада чернопестрых голштин-фризов и получил среди 26 телят 6 красно-пестрых. До этого краснопестрых животных в его стаде не было. Когда он потребовал возвращения денег, уплаченных за быка, мистер Браун частично признал свою ответственность, но заявил, что виновником является не один лишь бык. Кто из фермеров прав? Решение: расщепление в соотношении 3 : 1 указывает на то, что и коровы мистера Смита, и бык мистера Брауна были гетерозиготными по данному признаку. ( далее задача записывается по схеме) Ответ: прав мистер Браун, так как коровы мистера Смита не были чистопородными. Задача 23. Предполагают, что у человека волнистые волосы - доминантный признак. В семье трое детей: девочка Катя с прямыми волосами и два мальчика - Саша с прямыми волосами и кудрявый Миша. У матери этих детей, а также у ее отца волосы волнистые; у отца детей волосы прямые. Составьте родословную этой семьи и определите генотипы всех членов. Решение: Задача 24. На этом уроке целесообразно предложить учащимся устно составить задачу по аналогии с уже известными, пользуясь таблицей менделирующих признаков. Задачи для проверочной работы. 1уровень (на оценку “хорошо”) 2 уровень (на оценку “отлично”) 1. Скрестили гладкого и пушистого кролика. Все потомство было пушистым. Какой признак доминирует? Каковы генотипы родителей, F1 и F2, фенотипы F2? 1.Скрестили растение томатов, имеющее круглые плоды (доминантный признак), с растением с грушевидными плодами. 50% F1 имели круглые плоды и 50% - шаровидные. Объясните, почему в первом же поколении гибридов произошло расщепление признаков. 2.У томатов красная окраска плода (А) доминирует над желтой (а). Укажите генотипы и фенотипы потомков и их соотношение в следующем 2. Голубоглазый мужчина (рецессивный признак), родители которого имели карие глаза, женился на кареглазой женщине, у отца которой были голубые, а у матери карие глаза. От этого скрещивании: а) Аа х АА б) Аа х аа в) аа х аа г) АА х аа брака родился голубоглазый сын. Определите генотипы членов семьи и составьте ее родословную. Задача 25.(для домашнего задания) Определите и запишите вероятность рождения светловолосых детей в следующих случаях: а/ оба родителя гомозиготные темноволосые; б/ один темноволосый гомозиготный, другой светловолосый; в/ один темноволосый гетерозиготный, другой светловолосый; г/ оба гетерозиготные по признаку темноволосости; д/ один гомозиготный темноволосый, другой гетерозиготный; е/ оба родителя светловолосые. Решение: введем обозначения Т - темные волосы, т - светлые волосы а/ ТТ х ТТ = ТТ 0% б/ ТТ х тт = Тт 0% в/ Тт х тт = Тт + тт 50% г/ Тт х Тт = ТТ + 2Тт + тт 25% д/ ТТ х Тт = ТТ + Тт е/ тт х тт = тт 0% 100% Ответ: в случаях а, б, д - 0%; в случае г - 25%; в случае в - 50%; в случае е - 100%. Задача 26. Каковы генотипы родителей и детей, если: а/ у светловолосой матери и темноволосого отца 5 детей, все темноволосые; б/ у голубоглазого отца и кареглазой матери 5 детей, из них 2 ребенка голубоглазые; в/ у матери, имеющей по шесть пальцев на руках, и у отца с нормальным количеством пальцев 3 детей, все полидактилики; г/ у родителей с нерыжими волосами 4 детей, из них 2 рыжеволосые. Решение: обозначим доминантные гены заглавными буквами. а/ аа х АА = Аа (все кареглазые) б/ аа х Аа = Аа + аа (есть расщепление признака) в/ АА х аа = Аа (все полидактилики) или Аа х аа = Аа + аа (но все зиготы оказались Аа) г/ Аа х Аа = АА + 2Аа + аа (есть расщепление признака; фактическое расщепление признаков у потомков может совпадать с теоретически ожидаемым расщеплением только при большом количестве потомства). Задача 27. Составить задачу на моногибридное скрещивание. Задачи, используемые при изучении темы “Основные закономерности наследственности”. К уроку 6. “Анализирующее скрещивание “. Задача 28. У куриц розовидный гребень является доминантным признаком, а простой рецессивным. Каких потомков можно ожидать в следующих скрещиваниях: а/ ДД х дд (все Дд - с розовидным гребнем ) б/ Дд х ДД (Дд + ДД - все с розовидным гребнем) в/ дд х дд (все дд - все с простым гребнем ) г/ Дд х дд (Дд + дд - 50 : 50) Задача 30. Чтобы вы посоветовали сделать мистеру Смиту ( см. задачу 22, урок 5), чтобы после покупки скота ему больше не нужно было обращаться в суд? Ответ: скрестить животное с особью, гомозиготной по рецессивному признаку. Задача 31. Рядом с тетей Лизой поселилась молодая семья. Сарафанное радио тут же заработало: тетя Лиза побежала с докладом к тете Даше. Рассказала все, что смогла определить на глазок: “Муж темный, кареглазый, а жена светленькая и глазки у нее голубые, как незабудки.” - щебетала она - “Деток у них двое. Мальчик в папу - кареглазый и девочка тоже. Жалко, что не в маму. Даст бог, третьего родят голубоглазым”. Может ли молодая семья осчастливить тетю Лизу. Ответ: Скорее нет, чем да. (Дать конкретный ответ нельзя. Но решение этой задачи позволяет рассуждать, делать предположения. ) Задача 32. При скрещивании дрозофилы с нормальными крыльями с короткокрылой особью среди гибридов первого поколения было 50% нормальных и 50% короткокрылых. Можно ли определить доминирующий признак? К какому виду относится это скрещивание. Каковы генотипы родителей и потомков? Задача 33.( для домашнего задания )Кровь большинства людей содержит антиген Rh, который наследуется как доминантный признак (Rh+). В крови других людей нет этого антигена (Rh-). Какие дети могут родиться от брака двух резус-отрицательных родителей? В случае, если один из родителей резеус-положительный, а другой резус-отрицательный? От брака двух резус-положительных родителей. Укажите задачу, решение которой соответствует схеме анализирующего скрещивания. ( Вторая задача в случае гетерозиготности резус-положительного родителя) Задача 34. Составить задачу по теме “анализирующее скрещивание”. К уроку 7 - 8. “Дигибридное скрещивание”. Задача 35. Сколько типов гамет образуют организмы с генотипами: АА, Аа, Аа, ВВ, Вв, вв? Задача 36. Сколько типов гамет образуют организмы с генотипами: ААВВ, аавв, АаВв? Задача 37. Возможны ли другие генотипы, образованные аллелями А, В, а, в? Задача 38. Какие типы гамет образуют организмы с такими генотипами? Задача 39. Какой генотип дает наибольшее количество гамет? (дигетерозигота) Задача 40. Какие генотипы могут быть у гибридов от скрещивания двух дигетерозигот? Решение: АВ Ав аВ ав АВ ААВВ ААВа АаВВ АаВв Ав ААВв ААвв АаВв Аавв аВ АаВВ АаВв ааВВ ааВв ав АаВв Аавв ааВв аавв Сколько образуется генотипов, доминантных по двум признакам? ( 9 ) Сколько образуется генотипов, доминантных по первому признаку? ( 3 ) Сколько образуется генотипов, доминантных по второму признаку? ( 3 ) Сколько образуется генотипов, рецессивных по двум признакам? ( 1 ) Алгоритмическое предписание для решения задач на дигибридное скрещивание. Запишите известные данные о фенотипе родителей. Определите генотипы родителей, опираясь на данные условия задачи. Определите, сколько и каких типов гамет образует каждый родительский организм. Определите возможные генотипы гибридов первого поколения, пользуясь, если это необходимо решеткой Пеннета. 5. Определите фенотипы гибридов. 6. Определите формулу расщепления гибридного потомства. 1. 2. 3. 4. Определите формулу расщепления фенотипов гибридного потомства по каждому признаку. Задача 41. Тетя Даша купила белого гладкого кролика Кузю в подарок внукам. Тетя Лиза тут же купила крольчиху Муську, черную и лохматую. Внуки долго не приезжали. Зато у крольчихи родились крольчата. “Ай, Муська! Знать она сильна!” - ликовала тетя Лиза. Что польстило ее самолюбию? Через год по двору тети Лизы бегали кролики, отличающиеся длиной и цветом шерсти. В какой шубе будет ходить тетя Лиза следующей зимой? ( 1. Все крольчата первого поколения были черными и лохматыми. 2. Такой же, вероятно, будет и шуба, так как кроликов с таким фенотипом будет больше других) Задача 42. У свиней черная окраска шерсти доминирует над рыжей, длинная щетина над короткой. Определите генотипы и фенотипы потомства, полученного от скрещивания животных: а/ черного длиннощетинного, гетерозиготного по обоим аллелям, с рыжим короткощетинным. б/ гомозиготного черного длиннощетинного с рыжим короткощетинным. в/ Укажите скрещивание по типу анализирующего. Задача 43. Сколько и какие сорта гамет образуются у темноволосого кареглазого человека, если у него родились темноволосый голубоглазый сын и светловолосая кареглазая дочь? Ответ: генотип гетерозиготный, гаметы - АВ, Ав, аВ, Аа. Задача 44. ( для домашнего задания ) При скрещивании растений томатов появились гибриды с различными генотипами в соотношении 1:1:1:1. Составьте задачу, пользуясь данными о менделирующих признаках. Задача 45. ( для домашнего задания ) У человека карий цвет глаз и способность лучше владеть правой рукой наследуются как доминантные признаки. Гены, определяющие эти признаки, находятся в разных парах хромосом. а/ Кареглазый юноша, лучше владеющий правой рукой, гомозиготный по обоим признакам, женится на голубоглазой левше. б/ Кареглазый юноша, лучше владеющий правой рукой, гетерозиготный по обоим признакам, женится на голубоглазой левше. Определите в каждом случае, каких детей по фенотипу можно ожидать в таких семьях. К уроку 9. Решение задач. Задача 46. При скрещивании обычной серой самки гуппи с золотистым самцом появились 43 малька, из которых 22 были серыми и 21 - золотистыми. Какие нужно провести скрещивания, чтобы выяснить, какой из признаков доминирует? Решение: - расщепление в соотношении 1:1 (примерно) свидетельствует об анализирующем скрещивании, т.е. о том, что один организм гетерозиготен, а другой гомозиготен по рецессивному признаку. -необходимо скрестить рыб одной окраски между собой. Отсутствие расщепления будет свидетельствовать о том, что скрещиваемые особи были рецессивными гомозиготами. А расщепление будет свидетельствовать о гетерозиготности особей с доминантным фенотипом. Задача 47. Скрестили растения томатов с красными грушевидными плодами с растением с желтыми круглыми плодами. В F1 получили 50% красных круглых и 50% желтых круглых. От скрещивания растений с желтыми круглыми плодами из F1 получили 75% желтых круглых и 25% желтых грушевидных. Какой признак, определяющий, форму доминирует? Каковы генотипы родителей, гибридов F1 и F2, если красная окраска плодов доминирует? Решение: введем обозначения: А - красные плоды, В - круглая форма а - желтые плоды, в - грушевидная форма Фенотипы родителей кр., гр. Генотипы родителей Аавв ж., круг. х ааВВ Гаметы из условия вывод из условия г. чистоты гамет х Генотипы потомков Фенотипы потомков Генотипы родителей АаВв + ааВв кр.кр. ааВв х сл. оплодотворение ж.кр. закон расщепления ааВв из условия Гаметы г. чистоты гамет х Генотипы потомков ааВВ + ааВв + ааВв + аавв желтые круглые 75%, ж.гр. 25% сл. оплодотворение Задача 48. Имеются черные длинношерстные кошки и сиамские короткошерстные. И те и другие гомозиготны по длине шерсти и окраске. Известно, что черный цвет и короткошерстность - доминантные признаки. Предложите систему скрещиваний для выведения породы длинношерстных кошек с окраской шерсти, характерной для сиамских кошек. Определите вероятность появления кошек с таким фенотипом. Решение: введем обозначения: А - черный окрас, В - короткая шерсть а - сиамский окрас, в - длинная шерсть Фенотипы родителей черные дл-ш Генотипы родителей ААвв сиамские к-ш х ааВВ Гаметы х Генотипы потомков АаВв Фенотипы потомков черные короткошерстные Чтобы получить рецессивную дигомозиготу можно скрестить две дигетерозиготы из F1. Вероятность появления котенка с нужным генотипом мала, всего 1/16. При малом количестве потомков такой генотип может не появиться. Задачи для проверочной работы. 1 уровень (на оценку “хорошо”) 2 уровень (на оценку“отлично”) 1. Сколько и какие сорта гамет образуются у темноволосого кареглазого мужчины? 1. Муж и жена имеют вьющиеся темные волосы. У них родился ребенок с кудрявыми светлыми волосами. Запишите генотипы родителей и ребенка. 2.При скрещивании черного петуха без хохла с бурой хохлатой курицей все потомство оказалось бурым и хохлатым. Определите генотипы родителей и потомства. Какие признаки являются доминантными? Вопрос для повышения оценки: Какой % бурых без хохла цыплят получится в результате скрещивания гибридов F1? 2. Скрестили два сорта арбузов, один с длинными зелеными плодами, второй с круглыми полосатыми. В первом поколении плоды получились круглыми зелеными. Каким будет второе поколение и оба поколения от скрещивания с родительскими формами (возвратное скрещивание)? Задача 49. (для домашнего задания) У человека глухонемота наследуется как рецессивный признак, а подагра (отложение солей в суставах и их деформация) доминантный признак. Определите вероятность рождения глухонемого ребенка с предрасположенностью к подагре у глухонемой матери, не страдающей подагрой, и отца с нормальным слухом и речью, болеющего подагрой. уроку 11. “Сцепленное наследование”. Задача 50. Рассмотрите рисунок и определите, сколько типов гамет может образоваться в каждом случае: Ответ: 1. 4: АВ, Ав, аВ, ав 2. 2: А//В, а//в 3. 4: А//В, а//в, А//в, а//В Задача 51. В тете Лизе проснулась любовь к кроликам и она приобрела еще двух породистых: пятнистого с короткой шерстью и гладкоокрашенного ангорского. Через некоторое время выяснилось, что это были самка и самец: у самки родились крольчата все гладкоокрашенные ангорские. Пока тетя Лиза смотрела телевизор, пятнистого самца покусала собака, и он умер. Но поголовье ее длинноухого стада росло: появились на свет 4 сплошь окрашенных ангорских, 5 пятнистых с короткой шерстью. Были еще два не похожих ни на родителей, ни друг на друга. И тетя Лиза решила, что их подкинули. Права ли тетя Лиза, и откуда могли взяться эти два крольчонка? Задача 52. (для домашнего задания) Гены, определяющие высоту стебля и форму плодов, сцеплены, причем высокий рост стебля доминирует над карликовостью, а шаровидная форма плодов - над грушевидной. Какое потомство следует ожидать от скрещивания гетерозиготного по обоим признакам растения с растением с рецессивными признаками? К уроку 12. “Хромосомная теория наследственности”. Задача 53. А,В,С - три генных локуса, расположенных в одной хромосоме. Определите, между какими генами вероятность кроссинговера выше и почему? Задача 54. При анализирующем скрещивании мух дрозофил получены следующие результаты: потомков с родительскими фенотипами оказалось 965 и 944, с рекомбинантными фенотипами - 206 и 185. Определить частоту рекомбинаций и расстояние между генами. Решение: Частота рекомбинаций = число рекомбинантов _________________________ общее число потомков х 100% Частота рекомбинаций = (206+185): (965+ 944+206+185) х100% =17% Гены расположены на расстоянии 17 морганид друг от друга. Задача 55. Частота рекомбинаций между генами А и В - 4%, а между генами А и С - 9%. Определите возможное положение генов в хромосоме. Ответ: Ответ: Задача 56. У томатов высокий стебель доминирует над карликовым, а круглая форма плодов - над грушевидной. Гены, определяющие высоту стебля и форму плодов, находятся в одной хромосоме, а частота рекомбинаций равна 20%. Скрещено гетерозиготное по обоим признакам растение с карликовым, имеющим грушевидные плоды. Какое потомство следует ожидать в этом скрещивании? Ответ: процентное соотношение потомков: 40%, 40%, 10%, 10%. Задача 57. Если допустить, что гены А и В сцеплены и перекрест между ними составляет 20%, то какие гаметы и в каком количественном соотношении будет образовывать гетерозигота? Задача 58.Гладкая форма семян кукурузы доминирует над морщинистой, окрашенные семена доминируют над неокрашенными. Гены, определяющие эти признаки сцеплены. При скрещивании кукурузы с гладкими окрашенными семенами с растениями, имеющими морщинистые неокрашенные семена, получено потомство: окрашенных гладких 4152, окрашенных морщинистых 149, неокрашенных гладких 152, неокрашенных морщинистых 4163. Определите расстояние между генами. К уроку 13. “Генетика пола”. Задача 59. Заполни таблицу “Типы соотношения половых хромосом”. Генотип Организмы Самки самца Человек ХХ ХУ Дрозофила ХХ ХУ Моль ХО ХХ Птицы ХУ ХХ Бабочки ХУ ХХ Кузнечики ХХ ХО Гаметы самки Х самца ХиУ Гетерогаметный пол самки самца + Задача 60. Даны генотипы животных. Составьте схемы определения пола. Подчеркните гетерогаметный пол. 1. 2. 3. 4. Кузнечик 22 + ХО и 22 + ХХ (самка) Шелкопряд 54 + ХХ и 54 + ХУ (самка) Моль 60 + ХХ и 60 + ХО (самка) Человек 44 + ХУ и 44 + ХХ (самка) К уроку 14. “Наследование, сцепленное с полом” Задача 61. Аквариумисты-любители организовали выставку, на которую пошли тетя Даша, любительница всех животных, и тетя Лиза, сидевшая без дела, так как у нее сломался телевизор. Тетя Даша задержалась у аквариума с гуппи. Ее заинтересовала различная окраска рыбок. Одни из них были серенькими, а другие - пестренькими. “Одни, наверное, самки, а другие самцы. А вот какие?” - бормотала тетя Даша. “Да чего гадать то. Которые разукрашенные - это самцы. Петухи гамбургские с жабрами,”- сказала тетя Лиза через плечо и ушла смотреть золотых рыбок. Как это ни странно, Тетя Лиза оказалась права. Что бы вы могли рассказать тете Даше о наследовании окраски у гуппи. Задача 62. У канареек сцепленный с полом доминантный ген определяет зеленую окраску оперения, а рецессивный ген - коричневую. Зеленого гомозиготного самца скрещивают с коричневой самкой. Определите генотипы и фенотипы гибридов первого и второго поколения, гибридов от возвратного скрещивания ( возвратное скрещивание скрещивание с родительскими особями). Задача 63. Гемофилия наследуется как рецессивный признак, сцепленный с полом. У собаки в помете 8 щенков, половина из них самцы. У одного из них очень рано обнаружилась гемофилия. Будут ли болеть другие щенки. Ответ: все самки будут здоровыми, 50% их - носители гемофилии, как и мать. Среди самцов вероятность появления гемофилика 50%. Другие щенки также могут заболеть гемофилией. Задача 64. (для домашнего задания) У канареек ген окраски оперенья сцеплен с полом. Зеленая окраска - доминантный признак. Коричневая окраска -рецессивный признак. Наличие хохолка зависит от аутосомного гена С, его отсутствие - от гена с. Гомозиготного зеленого хохлатого самца скрещивают с коричневой самкой без хохолка. Определите генотипы и фенотипы гибридов первого и второго поколения. Решение: введем обозначения: В - зеленая окраска, С - наличие хохолка, (ген окраски сцеплен с полом), в - коричневая окраска, с - отсутствие хохолка Фенотипы родителей зеленый с хохолком Генотипы родителей ХВХВСС коричневая без хохолка х из условия ХвУсс Гаметы Г. чистоты гамет х Генотипы F1 ХВХвСс + ХВУСс Случайное скрещивание Фенотипы F1 зел. с х-м самец зел. с х-м самка а. скрещивание Генотипы родителей ХВХвСс х ХВУСс из условия Гаметы, генотипы и фенотипы F2: ХВС ХВс УС Ус ХВС ХВХВСС з.х. ХВХВСс з.х. ХВYСC з.х. ХВYСс з.х. ХВс ХВХВСс з.х. ХВХВcс з. ХВYСс з.х. ХВYcс з. ХвС ХВХвСC з.х. ХВХвСс з.х. ХвУСC к.х. ХвУСc к.х. Хвс ХВХвСс з.х. ХВХвcс з. ХвУСc к.х. ХвУcc к. Ответ: среди F1 самцы зеленые с хохолком и такие же самки; среди F2 могут появиться 6 самцов зеленых с хохолком и 2самца зеленых без хохолка, № зеленых с хохолком самки, 1самка зеленая без хохолка, 3 коричневых самки с хохолком и 1 коричневая самка без хохолка. Генетика человека”. Задача 65. В поле зрения тети Лизы опять попали молодые соседи. С некоторых пор ее стал интересовать вопрос, почему они не покупают машину? Успокоилась она только тогда, когда узнала, что состоятельный сосед - дальтоник. “Ой как жалко, значит и детки всю жизнь будут на городском транспорте ездить.” Надо ли жалеть соседских детей? Решение: введем обозначения: А - нормальное зрение, а - дальтонизм (ген сцеплен сполом) а/ если мать гомозиготна по гену нормального цветового зрения Фенотипы родителей норма Генотипы родителей ХAХA Гаметы дальтонизм х ХaY х Генотипы F1 ХAХa +ХAY Все дети родятся здоровыми. б/ если мать гетерозиготна по гену цветового зрения Фенотипы родителей норма дальтонизм Генотипы родителей х ХAХa Гаметы Генотипы F1 ХaY х ХAХa + ХaХa + ХAY + ХaY н д н д Ответ: только в случае гетерозиготности матери по гену цветового зрения могут родиться дети дальтоники в 50% случаев. Задача 66. Мужчина больной гемофилией женится на здоровой женщине, отец которой страдал гемофилией. Какова вероятность рождения в этом браке больных детей. Ответ: вероятность рождения больного ребенка 50%. Задача 67. (для домашнего задания) Составит задачу на тему “Генетика человека”. К уроку 16. Решение задач. Задача 68. Две красноглазые длиннокрылые особи дрозофилы при скрещивании друг с другом дали следующее потомство: самки: 154 красноглазых длиннокрылых, 48 красноглазых с зачаточными крыльями; самцы: 98 красноглазых длиннокрылых, 25 красноглазых с зачаточными крыльями, 95 белоглазых длиннокрылых и 32 белоглазых с зачаточными крыльями. Как наследуются признаки: Определите генотипы родителей и потомков. Решение: введем обозначения: А - красные глаза, В - длинные крылья а - белые глаза, в - короткие крылья Подсказка: анализируйте каждый признак отдельно. 1. Окраска глаз: появление белоглазости только у самцов свидетельствует о сцепленном с полом наследовании признака. ХA - красные глаза, Хa - белые глаза. Если самец был красноглазым, то самка должна быть гетерозиготной по этому признаку: ХAХa - красноглазая самка, ХAY красноглазый самец. 2. Длина крыльев: особей с длинными крыльями 347, а с короткими крыльями 105; расщепление примерно равно 3 : 1. Можно предположить наследование по типу моногибридного скрещивания, не сцепленное с полом, аутосомное. Генотипы самки и самца Вв. Ответ: окраска глаз и длина крыльев наследуются независимо, причем признак окраски глаз сцеплен с полом, ген длины крыльев локализован в аутосоме. Генотип самки ХAХaВв, самца ХAYВв. (домашнее задание: записать цитологическое обоснование этой задачи). Задача 69. Отсутствие потовых желез наследуется у людей как рецессивный сцепленный с полом признак. Здоровый мужчина женится на здоровой женщине, отец которой не имел потовых желез, а мать и ее предки здоровы. Какова вероятность заболевания у детей от такого брака? Ответ: вероятность рождения 25% и только мальчики. Задача70. Женщина с нормальным зрением, отец которого был дальтоником, выходит замуж за нормального по цветовому зрению мужчину. Какое зрение будет у их детей? Ответ: Девочки будут рождаться с нормальным зрением; Здоровый мальчик может родиться с вероятностью 50%. Задачи для проверочной работы. 1 уровень (на оценку “хорошо”) 2 уровень (на оценку “отлично”) 1. Гетерозиготную серую самку дрозофилы скрестили с серым самцом. Определите численное соотношение расщепления гибридов по генотипу и фенотипу (по полу и окраске тела) (самцы гетерогаметные, признак сцеплен с полом). 1. Серебристую курицу из породы белый виандот (доминантный признак сцепленный с полом) скрестили с золотистым (коричневым) петухом породы леггорн. Сколько и каких курочек должно быть среди тысячи цыплят, полученных на ферме? 2. От родителей, имевших по фенотипу нормальное цветовое зрение, родилось несколько детей с нормальным зрением и один мальчик-дальтоник. Чем это объяснить? Каковы генотипы родителей и детей? 2. Каковы вероятные генотипы и фенотипы детей от брака женщины-дальтоника со здоровым по цветовому зрению мужчиной? Задача 71. (для домашнего задания) Мужчина больной гемофилией, женится на здоровой женщине, и у них рождаются нормальные дети. Существует ли вероятность заболевания у внуков, при условии, что все дети вступили в брак со здоровыми людьми? Ответ: 0% и 25%. Задачи, используемые при изучении темы “Основные закономерности наследственности”. К уроку 17 - 19. “Генотип - целостная система”. Неполное доминирование. Задача 72. Черная кошка тети Лизы родила котят: черных котиков и трехцветных (черепаховых) кошечек. Подозревать в отцовстве тетя Лиза могла лишь одного кота рыжего Фому. Но рыжих котят не было. Черные, понятное дело, в кошку-маму. А вот откуда трехцветные, хозяйка загадочной животины понять не могла. Поэтому все списала на плохую экологию. Права ли тетя Лиза? Задача 73. От скрещивания двух сортов земляники, один из которых имеет усы и красные плоды, а у второго белые ягоды и усы отсутствуют, гибриды первого поколения имеют усы и розовые ягоды. Можно ли вывести сорт с розовыми ягодами и без усов. Предложите способ размножения такого сорта. Подсказка: сорт - чистая линия; нужно выбрать скрещивание с наименьшим количеством возможных генотипов (анализирующее). Ответ: при анализирующем скрещивании F1 возможно появление искомого генотипа в количестве 25%. Размножать такой сорт можно только делением куста, т.к. при семенном размножении произойдет расщепление признака, а усов нет. Множественные аллели. Задача 74. Тетя Лиза в страшном волнении: на молодую семью, которая стала занимать в ее жизни второе место после телевизора, свалилось несчастье. Кто-то предъявил права на их мальчика, утверждая, что когда-то в родильном доме детей перепутали. Все немногое, что ей удавалось понять из разговоров несчастных родителей, она пересказывала тете Даше. Таким образом та узнала, что у всех членов семьи брали кровь на анализ и выяснили, что все они положительные. Да и с чего им отрицательным-то быть. Но и та семья тоже оказалась неплохой. По группе крови сосед вроде как первый, а соседка вторая. Ну а те, стало быть, успели третьим и четвертой. И все чистые. Так это само собой, не пойдешь же к врачу грязным. Теперь ждут анализ крови детей, и уж тогда все прояснится. Как вы думаете, будет ли на тете Лизиной улице праздник? Задача 75. У матери 1 группа крови, у отца - 4. Могут ли дети унаследовать группу крови одного из родителей? Ответ: нет, дети могут иметь или вторую, или третью группу крови. Задача 76. (для домашнего задания) На одного ребенка резус-отрицательного и с группой крови О претендуют две родительские пары: а/ мать резус-отрицательная с группой крови О, отец резус-положительный с группой крови А; б/ мать резусположительная с группой крови А, отец резус-положительный с группой крови АВ. Какой родительской паре принадлежит ребенок? Ответ: родителями ребенка может быть только первая пара при условии, что отец гетерозиготен по резус-фактору и группе крови: ООRh-Rh- -мать, АОRh+Rh- - отец. Летальные гены. Задача 77. У соседей тети Лизы живет мексиканский дог Дон Жуан. В городе есть три собаки этой породы, и Дон Жуан, единственный представитель сильной половины, давно стал многодетным папашей. Однажды расстроенная соседка рассказала тете Лизе, что друзья семьи, вырастив породистую мексиканскую догиню, предложили познакомить с ней Дон Жуана. Но часть щенков родились без шерсти и вскоре умерли. Знакомые во всем обвинили дога. Тетя Лиза невозмутимо заявила: “ В Америке свои “Четыре свадьбы и одни похороны”, а у нас свои”,- и невозмутимо повела Жуанчика гулять. Кто виноват в гибели щенков? Ответ: вероятно, ген, определяющий отсутствие шерсти у мексиканских догов, является летальным (это на самом деле так). Очевидно, что он рецессивен. Причина гибели щенков в гетерозиготности обоих собак по этому гену. Поэтому у щенков, унаследовавших рецессивный аллель от отца и от матери, ген перешел в гомозиготное состояние и вызвал смертельный исход Задача 78.Альбинизм у растений связан с отсутствием пигмента хлорофилла и определяется рецессивным геном с. Могут ли существовать растения с генотипом сс ? Ответ поясните. Составьте схему скрещивания кукурузы с генотипами Сс. Какое количество проростков погибнет в посеве, сделанном полученными семенами? Ответ: нет, т.к. растение сможет расти только до тех пор, пока не кончатся запасные питательные вещества семени (фотосинтезировать оно не может);1/4. Задача 79. (для домашнего задания). Как изменится расщепление по фенотипу у гибридов второго поколения, если при дигибридном скрещивании растений с генотипами ААвв и ааВВ гамета АВ окажется нежизнеспособной. Задача 80. (для домашнего задания). Предположим, что скотовод создает большое стадо шортгорского скота, скрещивая чалых быков с чалыми коровами. Какую часть стада будут составлять рыжие, белые и чалые животные? Рыжая окраска определяется рецессивным геном, белая – доминантным, а чалая развивается у гетерозигот. Задача 81. (для домашнего задания). У овец некоторых пород среди животных с ушами нормальной длины (длинноухие) встречаются и полностью безухие. При скрещивании длинноухих между собой, а также безухих между собой получается потомство, сходное по этому признаку с родителями. Гибриды же между длинноухими и безухими имеют короткие уши. Какое потомство получится от скрещивания таких гибридов между собой и при скрещивании их с безухой особью? Задача 82. (для домашнего задания). В родильном доме в одну ночь родились четыре младенца с группами крови О, А, В и АВ. Группы крови четырех родительских пар были: 1/ О и О; 2/ АВ и О; 3/ А и В; 4/ В и В. Если допустить, что детей могли перепутать, можно ли их распределить по законным родителям? Эпистаз. Задача.83. Весной, думая о том, чтобы такое необременительное посадить на компостной куче, чтобы ее прикрыть, тетя Лиза вспомнила о семенах, полученных из злополучных белых тыкв. Но если в прошлый раз тетя Лиза пила валерьянку, то, собирая новый урожай, она торжествовала. На куче созрело 12 белых, 3 желтых и 1 зеленая тыква. Тетя Лиза все приписала чудодейственной силе компоста и всерьез стала подумывать о дальнейших экспериментах. Получит ли она красные огурцы? Задача.84. Собаки породы кокер-спаниель при генотипе А_В_ имеют черную масть, при генотипе А_вв – рыжую, при генотипе аавв – светло-желтую. Черный кокер-спаниель был скрещен со светло-желтым. Родился светло-желтый щенок. Какое соотношение по масти следует ожидать от скрещивания того же черного спаниеля с собакой одинакового с ним генотипа? Задача 85 (для домашнего задания). От скрещивания двух пород кур с белым оперением гибриды F1 оказались тоже белые, а в F2 получилось 650 белых и 150 окрашенных цыплят. Сколько типов гамет образует гибрид F1? Сколько разных генотипов среди цыплят F2? Сколько белых цыплят полностью гомозиготны? Сколько разных генотипов среди окрашенных цыплят F2? Сколько окрашенных цыплят полностью гомозиготны?. Комплементарность. Задача. 86. Окрыленная тыквенным успехом, тетя Лиза развернула бурную деятельность по разведению тыкв. Она посадила тыквы с шаровидными плодами и приготовилась удивляться. Тыквы не обманули ее надежд и уродились дисковидными. Тыквы, выросшие из семян этих плодов, превзошли все ее ожидания: 18 тыкв получились дисковидными, 12 – шаровидными и 2 имели удлиненную форму. Лиза ликовала. Объясните тете Лизе причину тыквенных превращений, пока она не стала завозить материалы для пьедестала. Задача. 87. Способность образовывать самоукореняющиеся побеги (“усы”) характерна для многих растений, в том числе для земляники. Степень проявления этой способности зависит от совместного действия двух доминантных генов(С,Д). Определите по генотипам растения, способные образовывать “усы”. Укажите их номера: 1/ ССДД; 2/ ссДД; 3/ ССдд; 4/ СсДД; 5/ СсДд; 6/ССДд; 7/ ссДд. Задача. 88. При скрещивании двух карликовых растений кукурузы получено потомство нормальной высоты. Во втором поколении от скрещивания растений нормальной высоты –450; карликовых – з50. Предложите гипотезу, объясняющую эти результаты, и напишите схему скрещивания, введя соответствующие генетические символы. Задача.89 (для домашнего задания). При скрещивании растений льна с белой и голубой окраской цветков в первом поколении все потомство получилось с голубыми цветками, а во втором на 9 растений с голубыми цветками пришлось 3 – с розовыми и 4 – с белыми. Определите тип наследования признака. Полимерия. Задача 90. Тетя Лиза, насмотревшись всякого по телевизору, требовала у тети Даши ответ на вопрос: ”Может ли у двух негров родиться белый ребенок?” Тетя Даша говорила: ”Нет”. Но тетя Лиза не унималась: ” А почему нет? Ведь у белых может родиться негр? Может! Почему наоборот нельзя?” Так они спорили каждый вечер. Помогите тете Лизе вернуться к телевизору. Задача 91. (для домашнего задания). Уши кроликов породы баран имеют длину 30см, у других пород – 10см. Предположим, что различия в длине ушей зависят от двух пар генов с однозначным накапливающим действием. Генотип кроликов породы баран Д1Д1Д2Д2, обычных кроликов д1д1д2д2. Определите генотипы и фенотипы потомков первого и второго поколения от скрещивания этих пород между собой. Вопрос: Что бы вы посоветовали тете Лизе? Ответ: Учить генетику!
