Решение задач по классической генетике Этапы решения типовых генетических задач

Окраска шерсти кроликов определяется двумя не сцепленными друг с другом аутосомными генами. Доминантный аллель одного гена обусловливает наличие пигмента. При наличии двух рецессивных аллелей этого гена пигмент не образуется, поэтому кролики получаются белыми. Доминантный аллель другого гена обусловливает неравномерное распределение имеющегося пимента по длине волоса, поэтому у кроликов формируется серая окраска. В отсутствие этого доминантного аллеля пигмент равномерно распределяется по волосу, поэтому у кроликов формируется черная окраска шерсти. Черного кролика несколько раз скрещивали с белой крольчихой. Половина их многочисленного потомства имела серую шерсть, а половина – белую.

1. 
   Эта задача – на дигибридное скрещивание, так как скрещиваемые организмы анализируют по двум парам альтернативных признаков. Первая пара альтернативных признаков: наличие пигмента – отсутствие пигмента; вторая пара альтернативных признаков: неравномерное распределение пигмента – равномерное распределение пигмента. За эти признаки отвечают аллели двух разных генов. Поэтому для обозначения аллелей разных генов будем использовать две буквы алфавита: “А” и “В”. Гены расположены в аутосомах, поэтому будем обозначать их только с помощью этих букв, без использования символов Х- и Y – хромосом. В условии прямо сказано, какой из признаков является доминантным, а какой – рецессивным. Поэтому без затруднений составим таблицу “признак – ген”.
   

2. 
   Гены, отвечающие за анализируемые признаки, не сцеплены друг с другом, поэтому будем решать задачу, применяя генную запись скрещивания. Сделаем краткую запись скрещивания. Записывая признаки, следует помнить, что окраска шерсти является сложным признаком, зависящим от комбинаций двух неальтернативных признаков, поэтому сначала краткую запись оформим без указания альтернативных признаков, но оставив для них соответствующее место.
   

В генотипе белой крольчихи обязательно должен быть аллель В, так как серые крольчата только от нее, а не от черного кролика, могут получить этот аллель. Напишем в генотипе белой крольчихи аллель В рядом с третьей точкой, нарисуем вокруг него окружность и изобразим стрелку, показывающую направление наследования найденного нами аллеля В.

Белую крольчиху многократно скрещивали с черным кроликом, и среди их многочисленного потомства ни разу не было черного кролика с генотипом bb. Это позволяет с уверенностью утверждать, что вторым аллелем гена “В” в ее генотипе является не аллель b, а аллель В, то есть крольчиха гомозиготна по доминантному аллелю B. Напишем в генотипе белой крольчихи аллель В рядом с четвертой точкой, нарисуем вокруг него окружность и в скобках напишем пояснение нашего выбора.

Теперь краткая запись скрещивания приобретает следующий вид:

6. Продолжим поиск недостающих аллелей в генотипах крольчат, используя для этого сведения о генотипах родителей.

Серые крольчата должны иметь аллель а, так как от белой крольчихи они могут получить только этот аллель. Серые крольчата должны иметь аллель b, так как от черного кролика они могут получить только этот аллель. Напишем аллели а и b в генотипе серых крольчат рядом с соответствующими точками и нарисуем соответствующие стрелки.

Белые крольчата должны иметь аллель В, так как от белой крольчихи они могут получить только этот аллель. Белые крольчата должны иметь аллель b, так как от черного кролика они могут получить только этот аллель. Напишем аллели В и b в генотипе белых крольчат рядом с соответствующими точками и нарисуем соответствующие стрелки.

7. 
   Если наши рассуждения верны, то при скрещивании родительских особей, имеющих найденные нами генотипы, среди их потомства должны появиться особи с серой и белой шерстью в соотношении 1 : 1. Проверим правильность наших рассуждений и выводов, записав результаты скрещивания особей с такими генотипами.
   

Карий цвет глаз доминирует над голубым и обусловлен доминантным аллелем аутосомного гена. Ретинобластома (злокачественная опухоль глаза) обусловлена доминантным аллелем другого аутосомного гена, не сцепленного с геном, отвечающим за цвет глаз. Пенетрантность аллеля ретинобластомы составляет 60%.

Чему равна вероятность того, что у гетерозиготных по обоим признакам родителей родится здоровый кареглазый ребенок?

_____________________________________________________________________

Решение.

3. 
   Эта задача – на дигибридное скрещивание, так как супруги и их ребенок анализируются по двум признакам: цвету глаз и возможности развития ретинобластомы. Эти признаки обусловлены двумя разными генами. Поэтому для обозначения генов возьмем две буквы алфавита: “А” и “В”. Гены расположены в аутосомах, поэтому будем обозначать их только с помощью этих букв, без использования символов Х- и Y- хромосом. Гены, отвечающие за анализируемые признаки, не сцеплены друг с другом, поэтому будем использовать генную запись скрещивания. В условии прямо сказано, какой из признаков является доминантным, а какой – рецессивным. Поэтому без затруднений составим таблицу “признак – ген”.
   

2. Генотипы родителей известны, поэтому мы можем сразу приступить к поиску ответа на основной вопрос задачи: чему равна вероятность рождения кареглазого здорового ребенка?

Запишем генотипы родительских особей.
Р ♀ AaBb x ♂AaBb
Согласно третьему закону Менделя среди особей F₁ должно ожидаться следующее соотношение по фенотипу:
F₁ 9 кареглазость : 3 кареглазость : 3 голубоглазость : 1 голубоглазость

ретинобласт. отс. ретинобласт. ретинобласт. отс. ретинобласт.
Кареглазые здоровые дети – это особи второй группы в F₁. Нарисуем вокруг обозначения фенотипа этой группы окружность. Обозначим вероятность рождения кареглазых здоровых детей без учета неполной пенетрантности символом р₁. Напишем этот символ рядом с нарисованной нами окружностью. После этого запись соотношения особей F₁ по фенотипу будет выглядеть следующим образом.

= р₁

F₁ 9 кареглазость : 3 кареглазость : 3 голубоглазость : 1 голубоглазость

ретинобласт. отс. ретинобл. ретинобласт. отс. ретинобласт.
Так мы изобразили план первого действия по вычислению вероятности. Найдем численное значение р₁.

р₁ = 3/(9 + 3 + 3 + 1) = 3/16 (это численное значение вероятности рождения кареглазого здорового ребенка без учета неполной пенетрантности патологического аллеля А)

р₁ - это доля тех кареглазых особей, которые никогда не будут страдать ретинобластомой, потому что в их генотипе отсутствует аллель, обусловливающий развитие этой болезни. Но в действительности кареглазых здоровых детей будет больше, потому что среди ожидаемых кареглазых особей с ретинобластомой заболеют не все, а только 60%. Остальные же 40% хотя и будут иметь в своем генотипе доминантный аллель ретинобластомы В, но он у них в фенотипе не проявится, и фенотипически эти особи будут кареглазыми здоровыми детьми.

Пусть р₂ – это вероятность рождения детей кареглазыми с ретинобластомой без учета неполной пенетрантности аллеля А. Эти особи составляют первую группу особей в соотношении среди особьей F₁. Отметим их с помощью окружности и напишем рядом с ней символ р₂. После этого запись соотношения особей F₁ по фенотипу будет выглядеть следующим образом.

Найдем численное значение р₂.

Пусть р₄ – это вероятность рождения кареглазых здоровых детей с учетом неполной пенетрантности патологического аллеля А. Этот показатель включает в себя и тех кареглазых здоровых особей, которые не имеют аллеля ретинобластомы, и тех кареглазых здоровых особей, у которых имеющийся аллель ретинобластомы А не проявится.

Таким образом, вероятность рождения кареглазого здорового ребенка с учетом неполной пенетрантности аллеля ретинобластомы равна 33/80 (41,25%).

У томатов высокий рост стебля доминирует над карликовым, а шаровидна. я форма плода – над грушевидной. Гены высоты стебля и формы плода сцеплены и находятся друг от друга на расстоянии 20 сантиморганов (сМ). Гетерозиготное по обоим признакам растение скрестили с карликовым растением, имеющим грушевидные плоды. У гетерозиготного растения доминантные аллели расположены в одной из гомологичных хромосом, а рецессивные аллели – в другой.

1. 
   Эта задача – на дигибридное скрещивание, так как скрещиваемые растения анализируются по двум аутосомным признакам: высоте стебля и форме плода. Эти признаки обусловлены аллелями двух разных генов. Поэтому для обозначения аллелей этих генов будем использовать две буквы алфавита: “А” и “В”. В условии прямо сказано, какой из признаков является доминантным, а какой – рецессивным. Это позволяет нам составить следующую таблицу “признак - ген”.
   

2. 
   Поскольку гены, отвечающие за высоту стебля и форму плодов, расположены в одной паре гомологичных хромосом, то при решении задачи удобнее использовать не генную, а хромосомную запись. Используя условные обозначения, сделаем краткую запись скрещивания, указывая в ней только те сведения, о которых сообщается в условии задачи, в том числе гетерозиготность одной особи и расположение доминантных аллелей ее генотипа в одной и той же хромосоме.
   

3. 
   Разместим рядом с изображением каждой хромосомы второй особи две точки, обозначая тем самым места расположения аллелей двух изучаемых генов. Затем, используя таблицу “признак - ген”, напишем эти аллели. После этого краткая запись скрещивания приобретает следующий вид.
   

4. 
   Поскольку генотипы родительских особей известны, то мы можем приступить к поиску ответа на основной вопрос задачи: чему равна вероятность появления в потомстве карликовых растений с шаровидными плодами?
   

Теперь напишем генотипы особей F₁, учитывая, что доля генотипов каждого вида будет равна произведению долей гамет, участвующих в формировании этих генотипов. Поскольку второй организм образует гаметы одного типа, то соотношение особей с разными генотипами будет равно соотношению гамет разного типа, образующихся у гетерозиготного организма. В таком случае в F₁ будет наблюдаться следующее соотношение особей с разными генотипами.