Решение задач по классической генетике Этапы решения типовых генетических задач
жүктеу/скачать 0.71 Mb.
|
| Решение задач по классической генетике
1. Этапы решения типовых генетических задач Наиболее простые генетические задачи содержат в своем условии многие важные сведения: доминантность или рецессивность изучаемых признаков, расположение генов в хромосомах, фенотипы и генотипы родительских особей и т.п. Решение таких генетических задач обычно не составляет трудности и осуществляется в несколько последовательных этапов:
В качестве примера приведем решение простой задачи на моногибридное скрещивание организмов с аутосомным признаком, для которого характерно явление полного доминирования. Решение задачи будем оформлять в соответствии с общепринятыми требованиями. Задача 1. ________________________________________________________ У пшеницы карликовость доминирует над нормальным ростом. За эти признаки отвечают аутосомные аллельные гены. Гомозиготное карликовое растение скрестили с растением нормального роста. Сколько растений нормального роста можно ожидать в F2 при скрещивании гибридов первого поколения друг с другом?
Анализ условия задачи показывает, что скрещиваемые особи анализируются по одному признаку – росту, который представлен двумя альтернативными проявлениями: карликовый рост и нормальный рост. Причем сказано, что карликовость является доминантным признаком, а нормальный рост – рецессивным. Эта задача – на моногибридное скрещивание, и для обозначения аллелей достаточно будет взять одну букву алфавита. Изучаемый признак является аутосомным, поэтому для обозначения генов не надо использовать символы половых хромосом (X и Y). Составим таблицу “признак – ген”, взяв для обозначения аллелей гена букву “А”. Доминантный аллель обозначим прописной буквой А, рецессивный аллель – строчной буквой а.
Запишем генотипы родителей. Помним, что генотип организма включает в себя два аллеля изучаемого гена “А”. Карликовость – доминантный признак, поэтому карликовая пшеница имеет в своем генотипе аллель А. Второй аллель генотипа – тоже А, так как по условию задачи особь с доминантным признаком гомозиготна. Значит генотип карликовой пшеницы – АА. Нормальный рост - рецессивный признак, поэтому пшеница нормального роста имеет в своем генотипе два аллеля а, так как только в этом случае рецессивный аллель проявится в фенотипе и сформируется рецессивный признак; если бы в генотипе был аллель А, то особь имела бы доминантный признак карликовости. Таким образом, генотип пшеницы нормального роста – аа. Первые две строчки краткой записи решения задачи приобретают вид: карликовость нормальный рост Р ♀ АА х ♂ аа Теперь запишем типы гамет родительских особей. У особи с генотипом АА первый аллель А попадает в одну гамету, а второй аллель А – в другую. Эти гаметы одинаковы по находящемуся в них аллелю А, они однотипны. Таким образом, организм АА формирует гаметы одного типа: гаметы А. Рассуждая таким же образом, мы приходим к выводу, что особь с генотипом аа тоже формирует гаметы только одного, но другого типа: гаметы а. Краткая запись решения задачи приобретает вид: карликовость нормальный рост Р ♀ АА х ♂ аа типы гамет А а Запишем генотипы и фенотипы потомства. Гамета а оплодотворяет гамету А, и образующаяся зигота имеет генотип Аа. Каждый из родительских организмов формирует большое количество однотипных гамет, но все многочисленные потомки этих родителей будут иметь одинаковый генотип Аа. Аллель А будет полностью подавлять аллель а, поэтому у всех особей потомства F1 будет формироваться только один из альтернативных признаков – доминантный признак: карликовый рост. Краткая запись решения задачи приобретает вид: карликовость нормальный рост Р ♀ АА х ♂ аа типы гамет А а F1 генотип Аа 100% фенотип карликовость 100% Теперь запишем результаты скрещивания гибридов первого поколения друг с другом. Запись результатов скрещивания особей первого поколения друг с другом начинается со следующей строки: карликовость карликовость F1 ♀ Аа х ♂ Аа Сначала запишем гаметы этих гетерозиготных особей. У особи с генотипом Аа аллель А попадает в одну гамету, а аллель а – в другую. В равном количестве формируются гаметы двух типов: гамета А и гамета а. Таким образом, каждый из скрещиваемых организмов формирует гаметы двух типов: гамету А и гамету а. Каждая из двух гамет одного организма с равной вероятностью может встретиться с любой из двух гамет другого организма. Равновероятны 2 х 2 = 4 комбинации аллелей гена “А” в генотипах зигот: АА, Аа, Аа и аа. Для удобства записи генотипов особей F1 используем решетку Пеннета: в верхнем горизонтальном ряду таблицы пишем мужские гаметы, а в левом вертикальном столбце – женские гаметы. В местах пересечения воображаемых вертикальных и горизонтальных линий, идущих от мужских и женских гамет, запишем генотипы потомков. Из таблицы видно, что в F1 два генотипа из четырех одинаковы по набору аллелей гена “А”. Краткая запись второго скрещивания приобретает вид: карликовость карликовость F1 ♀ Аа х ♂ Аа типы гамет А; а А; а F2 генотипы
расщепление по генотипу 1 АА : 2 Аа : 1 аа Запишем фенотипы особей F2 и расщепление их по фенотипу. Особи АА и Аа имеют доминантный аллель А. Поэтому у них формируется доминантный признак – карликовый рост. Особи аа имеют только рецессивные аллели гена “А”, и у них формируется рецессивный признак – нормальный рост. Поскольку особи с генотипами АА и Аа имеют одинаковый фенотип – карликовый рост, то расщепление особей F2 по фенотипу приобретает следующий вид: 3 карликовые : 1 нормальный рост. Краткая запись второго скрещивания приобретает вид: карликовость карликовость F1 ♀ Аа х ♂ Аа типы гамет А; а А; а F2 генотипы
расщепление по генотипу 1 АА : 2 Аа : 1 аа фенотипы карликовость карликовость норм. рост 
расщепление по фенотипу 3 карликовость : 1 нормальный рост Теперь ответим на основной вопрос задачи и найдем долю растений нормального роста среди всего потомства F2: р нормальный рост = 1/(3+1) =1/4 (25%) Краткая запись второго скрещивания с записью окончательного ответа приобретает следующий вид: карликовость карликовость F1 ♀ Аа х ♂ Аа типы гамет А; а А; а F2 генотипы
расщепление по генотипу 1 АА : 2 Аа : 1 аа фенотипы карликовость карликовость норм. рост
расщепление по фенотипу 3 карликовость : 1 нормальный рост р нормальный рост = 1/(3+1) =1/4 (25%) Ответ: Можно ожидать, что в F2 растений нормального роста будет 1/4 (25%). В итоге краткая запись всех этапов решения задачи имеет следующий вид:
карликовость нормальный рост Р ♀ АА х ♂ аа типы гамет А а F1 генотип Аа 100% фенотип карликовость 100% карликовость карликовость F1 ♀ Аа х ♂ Аа типы гамет А; а А; а F2 генотипы
расщепление по генотипу 1 АА : 2 Аа : 1 аа фенотипы карликовость карликовость норм. рост
расщепление по фенотипу 3 карликовость : 1 нормальный рост р нормальный рост = 1/(3+1) =1/4 (25%) Ответ: Можно ожидать, что в F2 растений нормального роста будет 1/4 (25%). 2. Практические рекомендации по решению задач по классической генетике Условия большинства учебных генетических задач приближены к реальным, и в них многое бывает неизвестно: генотипы и фенотипы родителей, доминантность или рецессивность изучаемых признаков, где расположены изучаемые гены: в аутосоме, Х - или Y – хромосоме. Решение таких задач становится возможным только после нахождения этих недостающих сведений. Для успешного решения таких задач достаточно иметь четкое представление о закономерностях наследования генов и хромосом и их цитологических основах. Желательно выполнять рекомендации, существенно облегчающие процедуру поиска ответа на вопрос задачи и оформления хода ее решения. 1. При ознакомлении с содержанием задачи в первую очередь следует установить следующее.
ab
2. При краткой записи условия задачи рекомендуется использовать видоизмененную таблицу “Признак - ген”. Изменения традиционной таблицы “признак - ген” заключаются в следующем.
При составлении таблицы “признак – ген” альтернативные признаки и отвечающие за них аллели следует записывать парами: сначала записывается одна пара альтернативных признаков и аллелей, затем – другая пара. Первым следует записывать тот альтернативный признак, который в условии задачи упомянут первым. Доминантные аллели следует записывать прописными буквами (например, В), а рецессивные аллели – строчными буквами (например, b). Рядом с названием пары альтернативных признаков и обусловливающих их аллелей рекомендуется изображать фигурные скобки. Рядом с левой скобкой ставится число, указывающее порядковый номер изучаемого признака, а рядом с правой скобкой в кавычках указывается название изучаемого гена. Если гены расположены в половых хромосомах, то аллели этих генов следует записывать вместе с той хромосомой, в которой они располагаются (например, ХА, Ха, Yа). Не полностью доминирующий аллель следует обозначать прописной буквой с черточкой над ней 
(например, В). При записи возможного генотипа особи с доминантным признаком вместо неизвестного аллеля рекомендуется ставить не общепринятый знак “радикал - _”, а точку “.” Это, на наш взгляд, позволит избежать возможной путаницы, так как символ “черточка” используется еще в двух случаях: для изображения хромосомы и обозначения не полностью доминирующего аллеля. Ниже представлена модифицированная таблица “Признак - ген”, составленная по условию следующей генетической задачи.
Наличие в крови резус-фактора является доминантным аутосомным признаком. Дальтонизм – заболевание, наследуемое как рецессивный сцепленный с Х-хромосомой признак. В брак вступили мужчина и женщина. Оба имеют нормальное цветовосприятие. В крови женщины имеется, а в крови мужчины отсутствует резус-фактор. Их сын страдает дальтонизмом, и в его крови резус-фактор отсутствует. Чему равна вероятность рождения в этой семье ребенка с резус-фактором и нормальным цветовосприятием? _____________________________________________________________________ Предварительные рассуждения. В условии задачи упомянуты альтернативные проявления двух разных признаков, один из которых связан с резус-фактором, а другой – с особенностями цветовосприятия. Поэтому для обозначения генов необходимо взять две буквы алфавита. В условии задачи сказано о доминантности признаков и их расположении в хромосомах. Особи с доминантным признаком обязательно будут иметь в своем генотипе доминантный аллель; вместо второго аллеля необходимо ставить точку, которая означает, что вторым аллелем может быть или аллель А, или аллель а. Особь с рецессивным признаком содержит два рецессивных аллеля, так как только в этом случае у нее будет формироваться рецессивный признак. Наши рассуждения позволяют оформить таблицу “Признак - ген” следующим образом. Модифицированная таблица “Признак - ген”  
Пара альтернативных признаков Аллели Возможные генотипы генов   
Наличие резус-фактора А А . (АА или Аа) 1 “А” Отсутствие резус-фактора а аа  
Дальтонизм Хb ♀ ХbХb; ♂ ХbY 2 “В” Нормальное цветовосприятие ХB ♀ ХBХ. (ХBХB или ХBХb); ♂ ХBY 3. Необходимо оформлять краткую запись скрещивания, в которую следует включать символы родительских особей, их потомков и только те фенотипы и генотипы, которые упомянуты в условии задачи. При этом названия альтернативных признаком необходимо записывать построчно и в той последовательности, в которой они указаны в таблице “Признак - ген”. Названия альтернативных признаков следует записывать так, как они записаны в таблице “Признак - ген”. Если в условии задачи не сказано прямо о генотипе той или иной особи, то в краткой записи скрещивания следует оставить место для генотипа этой особи. Краткая запись скрещивания должна быть составлена так, чтобы по ней и по таблице «признак-ген» можно было легко восстановить текст задачи. Краткая запись скрещивания по условию предыдущей задачи имеет следующий вид.
Использование краткой записи скрещивания благодаря ее наглядности существенно облегчает выбор последовательности этапов решения задачи и поиск ответа на поставленный в задаче вопрос. Кроме того, краткая запись скрещивания позволяет наглядно оформить ход решения задачи, что немаловажно для закреплении навыка решения генетических задач. 4. При записи генотипа особей следует помнить, что в генотипе каждый аутосомный ген представлен двумя аллелями: одинаковыми или разными, а количество сцепленных с полом аллелей зависит от количества и комбинаций половых хромосом в кариотипе особи. Обычно в условии задачи сообщаются сведения о фенотипах особей, и одним из этапов решения задачи является нахождение аллелей генотипа по известному фенотипу. Находить генотип особи по ее фенотипу рекомендуется в следующей последовательности: 1) На месте записи аллелей аутосомного гена изобразить две точки, поскольку в генотипе каждый ген представлен двумя аллелями. Тем самым мы указываем, что этих аллелей будет два и что о них прямо не сказано в условии задачи. Если аллели гена расположены в половых хромосомах, то эти точки следует записывать вместе с половыми хромосомами. Если аллели изучаемых генов расположены в одной паре гомологичных хромосом, то точки следует изображать вместе с символическими изображениями этих хромосом. Ниже представлены варианты использования точек для обозначения аллелей изучаемых генов при разных видах наследования. а) независимое наследование
жүктеу/скачать 0.71 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|
♂