для 10 класс Генетика

Теория к теме: «Первый и второй законы Менделя. Неполное доминирование»

Гибридологический метод изучения наследственности – скрещивание различающихся по определенным признакам родительских форм и отслеживание проявления изучаемых признаков в ряду поколений. Потомков от таких скрещиваний называют гибридами. Моногибридным называется скрещивания, при котором рассматривается наследование одной пары альтернативных (контрастных, взаимоисключающих) признаков. Для успешного решения задач на моногибридное скрещивание необходимо четко знать правило «чистоты гамет», согласно которому в каждую гамету попадает только один ген из каждой пары, определяющей развитие признака. При моногибридном скрещивании соблюдается первый закон Менделя (закон единообразия), согласно которому при скрещивании гомозиготных организмов у их потомков F1 проявляется только один альтернативный признак (доминантный), а второй находится в скрытом (рецессивном) состоянии. Потомство F1 единообразно по фенотипу и генотипу. Согласно второму закону Менделя (закон расщепления) при скрещивании гетерозигот в их потомстве F2 наблюдается расщепление по генотипу в соотношении 1: 2: 1 и по фенотипу в пропорции 3:1.

Анализирующее скрещивание

Вследствие доминирования отношения фенотипов среди потомков составит три доминантных фенотипа на один рецессивный фенотип. Организм из поколения F1, полученного от скрещивания между гомозиготной доминантной и гомозиготной рецессивной особями, гетерозиготен по своему генотипу, но обладает доминантным фенотипом. Для того чтобы проявился рецессивный фенотип, организм должен быть гомозиготным по рецессивному аллелю. В поколении F2 особи с доминантным фенотипом могут быть как гомозиготами, так и гетерозиготами (т.е. способными дать в последующих скрещиваниях расщепление признака). Для выявления генотипов особей используется метод анализирующего (возвратного) скрещивания. Скрещивая организм неизвестного генотипа с организмом, гомозиготным по рецессивному аллелю изучаемого гена, можно определить генотип путем одного скрещивания. Если у всех потомков от этого скрещивания проявится доминантный признак, то особь с неизвестным генотипом – гомозигота по доминантному аллелю. Численное соотношение потомков с доминантным и рецессивным признаком 1:1 указывает на гетерозиготность особи с неизвестным генотипом (пример: Грин, Стаут, Тейлор, с. 229, рис. 23.3).

Неполное доминирование

Не всегда гетерозиготные организмы по фенотипу точно соответствуют родителю, гомозиготному по доминантному гену. Случаи, когда гетерозиготные потомки имеют промежуточный фенотип, называют неполным доминированием или промежуточным наследованием признака (пример: окраска плодов земляники или цветков ночной красавицы). Когда у гетерозиготы проявляются оба родительских признака (доминантный и рецессивный) говорят о кодоминировании (пример: наследование чалой масти у крупного рогатого скота).

Цитологические основы закономерностей наследования

Гаметы несут материальные наследственные факторы – гены, которые определяют развитие того или иного признака. У гибридной гетерозиготной особи половые клетки чисты, т.е. имеют по одному гену из данной пары. Углубляем понятия гомозиготы и гетерозиготы. Гомозиготами по данной паре признаков называют такие особи, которые образуют лишь один сорт гамет, и поэтому при самоопылении или скрещивании с себе подобными в потомстве не дают расщепления. Гетерозиготы дают разные гаметы (несущие разные гены данной пары), и поэтому в их потомстве наблюдается расщепление.

Аллельные гены расположены в гомологичных хромосомах. При мейозе из каждой пары гомологичных хромосом в гаметах окажется по одной, а, следовательно, и по одному гену из каждой пары. При образовании диплоидного набора хромосом в зиготе восстановится парность хромосом и локализованных в них генов. Если исходные родительские формы были гомозиготными и одна из них обладала хромосомами, несущими доминантные гены, а другая – рецессивные, то гибрид первого поколения будет гетерозиготным. При созревании половых клеток у гетерозигот в процессе мейоза гомологичные хромосомы окажутся в разных гаметах и, следовательно, в гаметах будет по одному гену из каждой пары.

Теория по теме « 3-й закон Менделя»

Дигибридным называется скрещивание, при котором рассматривается наследование двух альтернативных признаков, кодируемых генами, расположенными в разных парах гомологичных хромосом. Организмы гетерозиготные по двум генам называют дигетерозиготными.

Согласно третьему закону Менделя, при дигибридном скрещивании наследование обоих признаков осуществляется независимо друг от друга, а в потомстве дигетерозигот наблюдается расщепление по фенотипу в пропорции 9:3:3:1 (9 А-В-, 3 ааВ-, 3 А-вв, 1аавв, где «-» в данном случае обозначает, что ген может находиться либо в доминантном, либо в рецессивном состоянии). По генотипу расщепление будет осуществляться в соотношении 4:2:2:2:2:1:1:1:1 (4АаВв, 2ААВв, 2АаВВ, 2Аавв, 2ааВв, 1ААвв, 1ААВВ, 1ааВВ, 1аавв). В отличие от первого и второго законов Менделя, которые справедливы всегда, третий закон относится только к случаям независимого наследования, когда изучаемые гены расположены в разных парах гомологичных хромосом. При неполном доминировании по двум парам генов, участвующим в дигибридном скрещивании, следует ожидать 9 фенотипических и генотипических классов в соотношении 1:2:1:2:4:2:1:2:1 (1ААВВ: 2ААВв:1ААвв:2АаВВ:4АаВв:2Аавв:1ааВВ:2ааВв:1аавв). Для определения фенотипов и генотипов потомства при дигибридном скрещивании удобно пользоваться решеткой Пеннета.

А – желтая окраска семян (ж),

а – зеленая окраска семян (з),

В – гладкая форма семян (г),

в – морщинистая форма семян (м).

гаметы

АВ

Ав

аВ

ав

АВ

ААВВ ж.г.

ААВв ж.г.

АаВВ ж.г.

АаВв ж.г.

Ав

ААВв ж.г.

ААвв ж.м.

АаВв ж.г.

Аавв ж.м.

аВ

АаВВ ж.г.

АаВв ж.г.

ааВВ з.г.

ааВв з.г.

ав

АаВв ж.г.

Аавв ж.м.

ааВв з.г.

аавв з.м.

 

Тот факт, что признаки наследуются независимо друг от друга, значительно упрощает решение задач на дигибридное скрещивание. Оно сводится к тому, что надо абстрагироваться от второго признака и два раза решить задачу на моногибридное скрещивание.

При полигибридном скрещивании количество пар генов, по которым могут быть гетерозиготны скрещивающиеся организмы, часто оказывается больше двух. Количество генотипов и фенотипов, возникающих в таких полигибридных скрещиваниях, резко возрастает, хотя закономерности, которым оно подчиняется, те же, что и в моно- и дигибридном скрещиваниях.

 

Число пар генов

Гаметы

F2

Число классов

Число различных типов

Число возможных комбинаций

Фенотипических (при полном доминировании)

генотипических

1

2

4

2

3

2

4

16

4

9

..

..

..

..

..

n

2n

4n

2n

3n

 

Задачи по теме «1-й, 2-й законы Менделя, неполное доминирование»

В классе

1.                       Плоды томата бывают круглыми и грушевидными. Ген круглой формы доминирует. Каков будет внешний вид первого и второго поколений при скрещивании растения, гомозиготного по гену, определяющему круглую форму плодов, с растением, имеющим грушевидные плоды?

2.                       Черная окраска шерсти у крупного рогатого скота определяется доминантным геном В, а красная рецессивным в. Каким будет F1 от скрещивания гомозиготного черного быка с красной коровой?

3.                       У человека ген, вызывающий одну из форм наследственной глухонемоты, рецессивен по отношению к гену нормального слуха. От брака глухонемой женщины с нормальным мужчиной родился глухонемой ребенок. Определить генотипы всей семьи. (выяснение генотипов организмов по генотипам и фенотипам родителей и потомков).

4.                       У морских свинок ген мохнатой шерсти R доминирует над геном гладкой шерсти r. Мохнатая свинка при скрещивании с гладкой дала 18 мохнатых и 20 гладких потомков. Каков генотип родителей и потомства? Могли бы у этих свинок родиться только гладкие особи? (генотипы родителей по расщеплению в потомстве).

5.                       Фенилкетонурия (нарушение аминокислотного обмена) наследуется как рецессивный признак. Жена гетерозиготна по гену фенилкетонурии, а муж гомозиготен по нормальному аллелю этого гена. Какова вероятность рождения у них больного ребенка? (вероятность рождения потомства с искомыми признаками).

6.                       Дурман, имеющий пурпурные цветы, дал при самоопылении 30 потомков с пурпурными и 9 с белыми цветами. Какие выводы можно сделать о наследовании окраски цветов у растений этого вида? Какая часть потомства F1 не даст расщепления при самоопылении? (определение доминантности или рецессивности признака).

7.                       При скрещивании между собой растений красноплодной земляники всегда получаются растения с красными ягодами, а белоплодной – с белыми. В результате скрещивания обоих сортов получаются розовые ягоды. Какое потомство получится при опылении красноплодной земляники пыльцой растения с розовыми ягодами?

Дома:

1.                       У собак черный цвет шерсти доминирует над коричневым. Каков генотип черных и коричневых животных? Какое потомство может появиться от скрещивания черных и коричневых собак, двух черных собак? Можно ли ожидать рождение черных щенков при скрещивании коричневых собак?

2.                       Плоды томата бывают круглыми и грушевидными. Ген круглой формы доминирует. В парниках высажена рассада, полученная из гибридных семян. 31750 кустов имели плоды грушевидной формы, а 92250 – круглой. Сколько было среди выросших кустов гетерозиготных растений?(генотипы родителей по расщеплению в потомстве).

3.                       При скрещивании серых мух друг с другом в их потомстве F1 наблюдалось расщепление. 1392 особи было серого цвета и 467 особей черного. Какой признак доминирует? Определить генотипы родителей. (определение доминантности или рецессивности признака).

4.                       У растения ночная красавица наследование окраски цветов осуществляется по промежуточному типу. Гомозиготные организмы имеют красные или белые цветы, а у гетерозигот они розовые. При скрещивании двух растений половина гибридов имела розовые, а половина – белые цветки. Определить генотипы и фенотипы родителей.

Задачи по теме «3-й закон Менделя»

В классе.

Написать возможные типы гамет, продуцируемых организмами со следующими генотипами: ААВВ, СсДД, ЕеFf, gghh (гены наследуются независимо).

У морских свинок ген черной окраски шерсти W доминирует над аллелем w, обуславливающим белую окраску. Короткошерстность определяется доминантным геном L, а длинношерстность – его рецессивным аллелем l. Гены окраски и длины шерсти наследуются независимо. Гомозиготное черное длинношерстное животное было скрещено с гомозиготным белым короткошерстным. Какое потомство получится от возвратного скрещивания свинок из F1 с родительской особью?

У человека альбинизм и способность преимущественно владеть левой рукой – рецессивные признаки, наследующиеся независимо. Каковы генотипы родителей с нормальной пигментацией и владеющих правой рукой, если у них родился ребенок альбинос и левша?

Тыкву, имеющую желтые плоды дисковидной формы, скрестили с тыквой, у которой были белые шаровидные плоды. Все гибриды от этого скрещивания имели белую окраску и дисковидную форму плодов. Какие признаки доминируют? Каковы генотипы родителей и потомства?

Глухота и болезнь Вильсона (нарушение обмена меди) – рецессивные признаки. От брака глухого мужчины и женщины с болезнью Вильсона родился ребёнок с обеими аномалиями. Какова вероятность рождения в этой семье здорового ребёнка?

Темноволосый (доминантный признак), не имеющий веснушек мужчина женился на светловолосой женщине с веснушками (доминантный признак). У них родился светловолосый сын без веснушек. Определить вероятность рождения у них темноволосого ребёнка с веснушками.

Дома:

У голубоглазой близорукой женщины от брака с кареглазым мужчиной с нормальным зрением родилась кареглазая близорукая девочка и голубоглазый с нормальным зрением мальчик. Ген близорукости (В) доминантен по отношению к гену нормального зрения (в), а ген кареглазости (С) доминирует над геном голубоглазости (с). Какова вероятность рождения в этой семье кареглазого с нормальным зрением ребенка?

У собак черный цвет шерсти доминирует над кофейным, а короткая шерсть над длинной. Обе пары генов находятся в разных хромосомах. Охотник купил черную с короткой шерстью собаку и хочет быть уверен, что его собака чистопородна. Какого партнера по скрещиванию ему нужно подобрать, чтобы убедиться в чистоте породы?

Полидактилия (многопалость) и отсутствие малых коренных зубов передаются как доминантные признаки. Признаки наследуются независимо. Какова вероятность рождения детей без аномалий в семье, где оба родителя страдают обеими болезнями и гетерозиготны по этим парам генов?

 

Задачи к практикуму по теме «1-й, 2-й законы Менделя, неполное доминирование»

(Простые)

Седая прядь волос у человека – доминантный признак. Определить генотипы родителей и детей, если известно, что у матери есть седая прядь волос, у отца – нет, а из двух детей в семье один имеет седую прядь, а другой не имеет. (выяснение генотипов организмов по генотипам и фенотипам родителей и потомков).

У овса ранняя спелость доминирует над позднеспелостью. На опытном участке от скрещивания позднеспелого овса с гетерозиготным раннеспелым получено 69134 растения раннего созревания. Определить число позднеспелых растений. (генотипы родителей по расщеплению в потомстве).

Одна из форм шизофрении наследуется как рецессивный признак. Определить вероятность рождения ребенка с шизофренией от здоровых родителей, если известно, что бабушка со стороны отца и дед со стороны матери страдали этими заболеваниями. (вероятность рождения потомства с искомыми признаками).

Две черные самки мыши скрещивались с коричневым самцом. Одна самка дала 20 черных и 17 коричневых потомков, а другая – 33 черных. Какой признак доминирует? Каковы генотипы родителей и потомков? (определение доминантности или рецессивности признака).

При скрещивании серых кур с белыми все потомство оказалось серым. При скрещивании этого потомства опять с белыми получилось 172 особи, из которых 85 серых. Какой признак доминирует? Каковы генотипы обоих форм и их потомства? (определение доминантности или рецессивности признака).

Форма чашечки у земляники может быть нормальная и листовидная. У гетерозигот чашечки имеют промежуточную форму между нормальной и листовидной. Определите возможные генотипы и фенотипы потомства от скрещивания двух растений, имеющих промежуточную форму чашечки. (неполное доминирование).

При скрещивании между собой земляники с розовыми плодами в потомстве оказалось 25% особей, дающих белые плоды, и 25% растений с красными плодами. Остальные растения имели розовые плоды. Объясните полученные результаты. Каков генотип рассмотренных особей?

(Сложные)

В лабораторию с мышами, гомозиготными по гену серого цвета, привезли из питомника серого самца. Все гибриды первого поколения были серыми. Всех гибридных самок этого поколения скрестили с тем же привезенным самцом и получили во втором поколении расщепление по цвету (серые мыши, черные мыши) в пропорции 7:1. объясните результаты, считая, что окраска зависит от одной пары аллелей. (вероятность).

Почему в анализирующем скрещивании нельзя использовать особь, гомозиготную по доминантному аллелю (например, АА), чтобы определить генотип особи, обладающей доминантным генотипом? Проиллюстрируйте свой ответ схемой скрещивания.

Скрестили пестрых петуха и курицу. Получили 26 пестрых, 12 черных и 13 белых цыплят. Какой признак доминирует? Как наследуется окраска оперения у этой породы кур? (неполное доминирование).

У коров гены красной R и белой r окраски кодоминантны друг другу. Гетерозиготные особи (Rr) – чалые. Фермер купил стадо чалых коров и решил оставлять себе только их, а красных и белых продавать. Быка какой масти он должен купить, чтобы продать возможно больше телят?

От скрещивания между собой растений редиса с овальными корнеплодами получено 68 растений с круглыми, 138 с овальными и 71 с длинными корнеплодами. Как осуществляется наследование формы корнеплода у редиса? Какое потомство получится от скрещивания растений с овальными и круглыми корнеплодами?

Какое практическое значение может иметь анализирующее скрещивание и в каких областях человеческой деятельности это скрещивание эффективно применяется?

 

Задачи к практикуму по теме «3-й закон Менделя»

У кур ген гороховидного гребня доминирует над геном простого гребня, а по генам черной и белой окраски наблюдается неполное доминирование: гетерозиготные особи имеют голубую окраску. Если скрещивать птиц, гетерозиготных по обоим парам генов, то какая доля потомков будет иметь:

а)простой гребень,

б)голубую окраску,

в)простой гребень и голубую окраску,

г)белую окраску и гороховидный гребень?

У львиного зева окраска цветка контролируется одной парой генов с неполным доминированием, а ширина листа – другой парой генов с неполным доминированием. Обе пары генов наследуются независимо. Какое соотношение генотипов и фенотипов получится в потомстве от скрещивания растений с красными цветками и средними листьями и с розовыми цветками и узкими листьями?

У крупного рогатого скота комолость доминирует над рогатостью, а окраска контролируется парой генов с неполным доминированием – гомозиготные животные имеют красную или белую масть, а гетерозиготные – чалую. Комолый чалый бык при скрещивании с рогатой белой коровой дал рогатую чалую телку. Каковы генотипы всех этих животных?

Написать типы гамет, которые образуются у организма с генотипом АаВвСс. Гены А, В и С наследуются независимо.

Короткопалость, близорукость и альбинизм кодируются рецессивными генами, расположенными в разных хромосомах. Короткопалый, близорукий с нормальной пигментацией мужчина женился на здоровой женщине альбиноске. Их первый ребенок был короткопал, второй – близорук, третий – альбинос. Определить генотипы родителей и детей.

Карий цвет глаз, темные волосы и владение правой рукой доминантные признаки, которые наследуются независимо. Отец – кареглазый темноволосый левша, мать – голубоглазая, светловолосая, владеет правой рукой. В семье имеются: сын – голубоглазый светловолосый левша и дочь – кареглазая, темноволосая, владеет правой рукой. Определить генотипы всех членов семьи.

У кур оперенные ноги доминируют над голыми, розовидный гребень – над простым, белое оперение над окрашенным. Курица с оперенными ногами, розовидным гребнем и белым оперением скрещена с таким же петухом. Среди их потомства был цыпленок с голыми ногами, простым гребнем и окрашенными перьями. Определить генотипы родителей.

У собак короткошерстность доминирует над длинношерстностью, черная окраска над коричневой, отвислое ухо над стоячим. Определить, сколько гамет и каких типов образует:

а) короткошерстный, черный кобель с отвислыми ушами, гетерозиготный по цвету и длине шерсти и гомозиготный по гену висячести ушей.

б) гетерозиготная по всем признакам сука.

 

Предыдущий:

Следующий: