Решение задач по классической генетике Этапы решения типовых генетических задач
жүктеу/скачать 0.71 Mb.
|
голубые глаза нормальное цветовосприятие Р ♀ . . Х. Х. 2) Построчно просматривая таблицу “признак - ген”, написать над точками те аллели изучаемых генов, которые можно определить по личному фенотипу особи. Это не составит большого труда, так как, оформляя таблицу “признак - ген”, мы уже написали возможные генотипы, ставя точку вместо того аллеля, наличие которого нельзя выявить по одному лишь фенотипу этой особи. Разберем процесс записи генотипа особи по ее фенотипу на конкретном примере. Пусть мы имеем следующую таблицу “признак - ген” и краткую запись скрещивания.
Мы имеем дело с моногибридным скрещиванием, где особи анализируются по одному признаку, который обусловлен одним аутосомным геном. Этот ген представлен в генотипе двумя аллелями. Это позволяет обозначить места аллелей в записи генотипа двумя точками. То есть, первоначально генотип каждой особи записан нами в виде пары точек. Теперь постараемся найти и записать те аллели в генотипе каждой особи, которые можно определить по ее собственному фенотипу. Сначала читаем первую строку таблицы слева направо. На ней написано, что при наличии резус-фактора организм имеет генотип А . . По краткой записи скрещивания видим, что у нас есть одна особь с таким признаком. Поэтому над первой точкой генотипа этой особи напишем обозначение аллеля А. Затем переходим ко второй строке таблицы. На ней написано, что при отсутствии резус-фактора организм имеет генотип аа. По краткой записи скрещивания видим, что у нас есть две особи с таким признаком. Поэтому над каждой точкой генотипа этих особей напишем обозначение аллеля а. В результате наших действий краткая запись скрещивания приобретает следующий вид: наличие резус фактора отсутствие резус-фактора А аа Р ♀ . . х ♂ . . аа F1 ♂ . . отсутствие резус-фактора р наличие резус-фактора - ? В дальнейшем при ретроспективном анализе хода решения задачи подобная запись напомнит нам о том, что в условии задачи ничего не было сказано о генотипах особей, и мы сами нашли некоторые аллели генотипов особей по их личному фенотипу. 5. При записи гамет следует помнить, что те или иные аллели оказываются в гамете постольку, поскольку в этой гамете оказываются те хромосомы, в которых находятся эти аллели. При мейозе гомологичные хромосомы с находящимися в них аллелями расходятся в разные гаметы, а негомологичные хромосомы по одной от каждой пары все вместе попадают в одну гамету. Поэтому в каждой гамете будет присутствовать только один аллель любого аутосомного гена, и в каждой гамете будут присутствовать по одному аллелю из каждой пары аллелей анализируемых генов. Следует помнить, что комбинации негомологичных хромосом и, следовательно, комбинации аллелей их генов в гаметах случайны и равновероятны. При записи возможных типов гамет у родительского организма следует обращать внимание на то, в каких хромосомах находятся аллели изучаемых генов: в одной или в разных парах гомологичных хромосом. Если аллели разных генов находятся в разных парах гомологичных хромосом, то комбинации их аллелей будут формироваться случайно и равновероятно. Например, организм с генотипом AaBb будет формировать четыре сорта гамет: гаметы АВ, Ab, aB и ab. Опыт показывает, что процедура записи гамет является для учащихся наиболее затруднительной и содержит наибольшее количество ошибок. Поэтому нами разработаны специальные приемы, позволяющие безошибочно написать типы гамет, которые образует организм с тем или иным генотипом. Мы рекомендуем оформлять своеобразный “план по гаметам”, который представляет собой математическое действие, выполнение которого позволяет рассчитать количество типов гамет, образуемых организмом. Формулу для такого расчета можно представить следующим образом:
N – общее количество типов гамет, которые образует организм; n – количество типов гамет, которые образует организм по той или иной паре гомологичных хромосом; k – количество пар гомологичных хромосом, в которых расположены аллели изучаемых генов; 1, 2, 3, ... k – номера пар гомологичных хромосом, в которых расположены аллели изучаемых генов . Знак “х” в формуле означает, что любая хромосома одной пары (и, следовательно, находящиеся в ней аллели) может случайно оказаться в одной гамете с любой хромосомой другой пары (и, следовательно, с аллелями этой хромосомы), поскольку негомологичные хромосомы при мейозе по одной из каждой пары направляются к одному и тому же полюсу веретена деления и в последующем оказываются в одной гамете. Численное значение n может быть равно или 1, или 2, поскольку гомологичные друг другу хромосомы могут быть или одинаковыми, или неодинаковыми по находящимся в них аллелям изучаемых генов. Познакомьтесь с вариантами записи плана по гаметам для организмов с разными генотипами при разных видах расположения генов в хромосомах.
1) АА; 2) АаBb; 3) ААBb; 4) АаBBСсDd; 5) АаХBY; 6) АВ С  
аb c План по гаметам составляется следующим образом. Сначала определяют количество сомножителей. Оно равно числу пар гомологичных хромосом. Затем определяют численное значение каждого сомножителя. Оно может быть равным 1 или 2 в зависимости от того, одинаковыми или неодинаковыми по набору аллелей изучаемых генов являются гомологичные хромосомы, в которых эти аллели расположены. Для того, чтобы не ошибиться при записи гамет, можно использовать следующие приемы:
2 х 2 =4 2 х 2 =4 2 х 2 =4 2 х 2 =4  
Г      енотип а) A a B b б) A a B b в) A a B b г) A a B b
Типы гамет АВ АВ, Ab AB, Ab, aB AB, Ab, aB, ab Рассуждать при записи гамет можно следующим образом: в результате мейоза аллель А может оказаться в одной клетке с аллелем В (рисуем 1-ю стрелку) – образуется гамета АВ (записываем гамету АВ), но этот же аллель А может оказаться в одной клетке и с аллелем b (рисуем 2-ю стрелку) – образуется гамета Ab (записываем гамету Ab); в свою очередь аллель а может оказаться в одной клетке с аллелем В (рисуем 3-ю стрелку) – образуется гамета аВ (записываем гамету аВ), но этот же аллель а может оказаться в одной клетке с аллелем b (рисуем 4-ю стрелку) – образуется гамета ab (записываем гамету ab). Для того, чтобы в последующем облегчить запись генотипов потомства, следует писать не все возникающие гаметы, а лишь типы гамет. Например, у организма AAbb формируется один тип гамет: гаметы Ab: 1х1=1  Генотип AAbb
Типы гамет Аb 1 Под типами гамет рекомендуется записывать их количество, которое должно быть равно “запланированному”. В последующем эти числа будут использоваться для записи “плана по зиготам”.
  С d = АВСd
 1х2 х2 х1=4 B c d = АВсd Типы
Г  енотип ААBbСсdd А гамет
b C d = АbCd
с d = Аbcd
4 Рассуждать при записи гамет этого организма можно следующим образом. Этот организм гомозиготен по доминантному аллелю А, поэтому будет образовывать один тип гамет по гену “А”. Аллель А окажется в гамете вместе с одним из аллелей всех других генов. Так, вместе с аллелем А в одну и ту же гамету может пойти или аллель В, или аллель b. Если аллель А пойдет в гамету вместе с аллелем В, то вместе с ними в гамете обязательно окажется один из аллелей гена “С”: или аллель С, или аллель с. Вместе с ними в гамету направится аллель d. Если же аллель А пойдет в гамету вместе с аллелем b, то вместе с ними в гамете окажется или аллель С, или аллель с. Вместе с ними в гамету обязательно направится и аллель d. Таким образом, формируется 4 типа гамет, и в каждой из них будет находиться по одному аллелю из каждой пары аллелей изучаемых генов. Если аллели разных генов находятся в одной паре гомологичных хромосом и тесно сцеплены друг с другом, то те их аллели, которые расположены в одной из гомологичных хромосом, будут наследоваться вместе. Например, организм с
г т мейозе окажутся в одной гамете, а аллели а и b, находясь в другой хромосоме, окажутся в другой гамете. При планировании количества типов гамет следует обращать внимание на количество пар гомологичных хромосом и сочетания аллелей разных генов в гомологичных хромосомах. При этом следует учитывать следующее:
Изучите запись “плана по гаметам” и процедуру записи гамет для следующего генотипа. 2 х 2 = 4  1 АВ С 3
Р   
2 аb с 4
Типы гамет АВ С ; АВ с ; аb C ; аb c 1 3 1 4 2 3 2 4
4 Рассуждать при записи “плана по гаметам” для этого организма можно следующим образом. Организм анализируется по двум парам хромосом, поэтому план по гаметам будет включать в себя два сомножителя. Поскольку хромосомы первой пары отличаются друг от друга по набору аллелей, то первым сомножителем будет число 2. Это значит, что по первой паре хромосом организм образует два типа гамет. Хромосомы второй пары тоже различаются по расположенным в них аллелям гена “С”, поэтому вторым сомножителем тоже будет число 2. Это значит, что и по второй паре хромосом организм образует два типа гамет. Знак “х” означает, что при мейозе любая хромосома первой пары может случайно оказаться в одной гамете с любой хромосомой второй пары. Выполнив действие умножения, получаем, что этот организм образует 4 типа гамет. Записывая возможные типы гамет, рассуждаем следующим образом. Хромосома 1 может пойти с хромосомой 3 (рисуем стрелку, направленную от хромосомы 1 к хромосоме 3), тогда образуется гамета АВ С. Но эта же хромосома 1 может пойти с хромосомой 4 (рисуем стрелку, направленную от хромосомы 1 к хромосоме 4), тогда образуется гамета АВ с. Хромосома 2 может пойти с хромосомой 3 (рисуем стрелку, направленную от хромосомы 2 к хромосоме 3), тогда образуется гамета аb С. Но эта же хромосома 2 может пойти с хромосомой 4 (рисуем стрелку, направленную от хромосомы 2 к хромосоме 4), тогда образуется гамета аb с. Если аллели изучаемого гена расположены в половых хромосомах, то при планировании количества типов гамет и записи самих гамет необходимо учитывать и сочетания половых хромосом у особи, и вид расположенных в них аллелей. Изучите запись “плана по гаметам” и процедуру записи гамет для следующего генотипа. 1 х 2 = 2  Р ♂ ААХbY
Типы гамет АХb ; АY 2 Рассуждать при записи “плана по гаметам” для этого организма можно следующим образом. Организм анализируется по двум парам хромосом, поэтому план по гаметам будет включать в себя два сомножителя. Поскольку аллели гена “А” расположены в аутосомах, то для изображения аллелей этого гена используется генная запись генотипа. Поскольку аллели гена “В” расположены в Х-хромосоме, то указываются половые хромосомы особи и расположенный в Х-хромосоме аллель. Поскольку по аллелям гена “А” этот организм гомозиготен, то он образует один тип гамет по гену “А”: все гаметы будут содержать только аллель А. Поэтому первым сомножителем будет число 1. Это значит, что по первой паре аллелей организм образует один тип гамет. Хромосомы второй пары разного вида: одна из них – это Х-хромосома, а другая – Y-хромосома. Уже поэтому этот организм будет образовывать гаметы двух типов, различающихся по половым хромосомам. Поэтому вторым сомножителем будет число 2. Это значит, что по второй паре хромосом организм образует два типа гамет. Знак “х” означает, что при мейозе любой аллель из первой пары аллелей в составе аутосомы может случайно оказаться в одной гамете с любой половой хромосомой второй пары. Выполнив действие умножения, получаем, что этот организм образует 2 типа гамет. Записывая возможные типы гамет, рассуждаем следующим образом. Аллель А может пойти с Х-хромосомой, в которой находится аллель b (рисуем стрелку, направленную от аллеля А к Х-хромосоме), тогда образуется гамета АХb. Но этот же аллель А может пойти с Y-хромосомой (рисуем стрелку, направленную от аллеля А к Y-хромосоме), тогда образуется гамета АY. Второй аллель А в расчет не берем, так как мы записывает типы гамет. При решении задач на кроссинговер следует учитывать следующее: количество (в %) кроссоверных гамет численно равно расстоянию (в сантиморганах) между генами. Например, если расстояние между генами «А» и
« 2% кроссоверных гамет: 1% будет приходиться ab на гамету АВ и 1% - на гамету ab. Остальные 98% будут приходиться на некроссоверные гаметы: 49% - на гамету Аb и 49% - на гамету аВ. При неполном сцеплении генов “план по гаметам” слегка видоизменяется и включает в себя сумму типов некроссоверных и кроссоверных гамет с указанием доли (в %) гамет каждого типа. Изучите запись “плана по гаметам” и процедуру записи гамет для генотипа, где расстояние между сцепленными генами равно 6 сантиморганам. (100-6=94 %) 2 некроссоверные + 2 кроссоверные (6 %) = 4 1 АВ Р расстояние = 6 сМ
2 аb Типы гамет: некроссоверные АВ ; аb 47 % + 47 % = 94 % кроссоверные Аb ; аВ 3 % + 3 % = 6 % 4 Рассуждать при записи “плана по гаметам” для этого организма можно следующим образом. Организм анализируется по генам, расположенным в одной паре гомологичных хромосом, поэтому при полном сцеплении генов для расчета следует использовать одно число. Поскольку гомологичные друг другу хромосомы различаются по набору аллелей изучаемых генов, то этим числом будет 2. Это значит, что данный организм формирует два типа некроссоверных гамет по аллелям гомологичных хромосом. Однако, в редких случаях будет происходить кроссинговер, и аллели одного гена будут меняться местами относительно аллелей другого гена. Поэтому кроме двух типов некроссоверных гамет будет образовываться два типа кроссоверных гамет. Общее количество типов гамет будет равно сумме типов некроссоверных и кроссоверных гамет и составит 4. Доля кроссоверных гамет двух типов будет равна 6 %, так как по условию задачи расстояние между изучаемыми генами равно 6 сантиморганам. В таком случае доля некроссоверных гамет двух типов составит 100 – 6 = 94 %. Записывая возможные типы гамет, рассуждаем следующим образом. При полном сцеплении генов хромосома 1 направляется в одну половую клетку, и в составе этой хромосомы в одной половой клетке оказываются аллели А и В. Образуется некроссоверная гамета АВ. При этом хромосома 2 направляется в другую половую клетку, и в составе этой хромосомы в одной половой клетке оказываются аллели а и b. Образуется некроссоверная гамета аb. На долю некроссоверных гамет приходится 94%: по 47% на гамету каждого типа. Однако, в А и а, могут меняться местами относительно аллелей гена “В”. После кроссинговера одна хромосома будет содержать аллели А и b, а другая – аллели а и В. Хромосомы с новыми сочетаниями аллелей будут расходиться по разным половым клеткам, поэтому в равном количестве будут образовываться кроссоверные гаметы Аb и аВ. На долю кроссоверных гамет приходится 6%: по 3 % на кроссоверную гамету каждого типа. Мы написали четыре типа гамет, доля которых соответствует расстоянию между генами. Предлагаемый алгоритм рассуждений при планировании и написании типов гамет организма должен существенно облегчить процедуру написания гамет и снизить риск ошибочных действий. Незнание цитологических основ наследования приводит к следующим типичным ошибкам учащихся.
6. При решении задачи очень часто приходиться находить тот или иной аллель генотипа особи по генотипу ее родителя или потомка. В этом случае следует учитывать, что в генотипе особи может присутствовать тот аллель, который имеется у его родителя или потомка. Если в генотипе потомка имеется тот или иной аллель, то он его получил от одного из родителей, поэтому хотя бы один из его родителей обязательно должен иметь в своем генотипе данный аллель. Решая задачу, следует так оформлять решение, чтобы можно было увидеть не только тот аллель, который был найден по генотипу другой особи, но и процедуру нахождения этого аллеля. Вокруг найденного аллеля рекомендуется рисовать окружности, обозначая таким образом аллель генотипа одной особи, найденный по генотипу другой особи. Следует указывать стрелкой направление наследования найденного аллеля, иллюстрируя тем самым процедуру нахождения этого аллеля. Ниже приведен пример такой записи. Стрелка показывает, что патологический рецессивный аллель а попадает в генотип сына – дальтоника от его здоровой матери в составе ее Х-хромосомы. На основании этого делается вывод о гетерозиготности матери по изучаемому гену.
жүктеу/скачать 0.71 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|
