«Решение задач по генетике»

Урок 3. Наследование признаков при дигибридном скрещивании.

1. 
   Вопросы для контроля.
   

1. 
   Какое скрещивание называется дигибридным?
   
2. 
   Сколько разных букв используются для обозначения генотипа пи дигибридном скрещивании?
   
3. 
   Сколько типов гамет образует дигетерозигота?
   
4. 
   Каковы правила заполнения решётки Пеннета?
   

2. 
   Решение задачи в тренажёре программы «виртуальная школа Кирилла и Мефодия».
   

Задание. Открыть урок № 29, слайд 10, выполнить решение задачи в тренажёре.
3. Задача с на дигибридное скрещивание с комментарием.

У томатов пурпурная окраска стебля доминирует над зеленой, а рассеченные листья над цельнокрайними («картофелелистность»). При скрещивании растений то­мата с пурпурными стеблями и рассеченными листьями с растениями, имеющими зеленые стебли и рассеченные листья, получено 642 пурпурных рассеченных, 202 пур­пурных картофелелистных, 620 зеленых рассеченных и 214 зеленых картофелелистных. Объясните результаты.

Решение. При анализе по нескольким парам призна­ков целесообразно посмотреть сначала закономерности, наблюдающиеся по каждой паре в отдельности. Так, в этой задаче по окраске расщепление идет примерно в отношении 1 : 1 (844 пурпурных : 834 зеленых), а по форме листовых пластинок 3 : 1 (1262 рассеченных : : 416 картофелелистных), т. е. по окраске расщепления как при анализирующем скрещивании, а по форме лис­товой пластинки — как F₂. Отсюда общее расщепление примерно 3:1:3:1. Если применить теорему умноже­ния вероятностей, то легко убедиться, что теоретически так и должно быть:




4. Задачи для самостоятельной работы.
Задача 1. Нормальный рост у овса доминирует над гигантизмом, а раннеспелость над позднеспелостью. Гены обоих признаков находятся в разных парах хромосом. Какими признаками будут обладать гибриды, полученные от скрещивания гетерозиготных по обоим признакам родителей? Каков фенотип родительских особей?
Задача 2.

У человека некоторые формы близорукости доминируют над нормальным зрением, а цвет карих глаз над голубым. Гены этих признаков находятся в разных хромосомах. Какое потомство можно ожидать от брака близорукого кареглазого мужчины с голубоглазой женщиной с нормальным зрением? Определите все возможные генотипы родителей и потомства.

Урок 4. Решение задач на законы Менделя.

1. 
   Вопросы для контроля.
   

1. 
   Сформулируйте первый закон Менделя и второй закон (закон расщепления).
   
2. 
   Сформулируйте третий закон Менделя (закон независимого наследования признаков).
   
3. 
   Объясните с точки зрения поведения негомологичных хромосом в мейозе, почему при дигибридном скрещивании наследование по каждой паре признаков идёт независимо друг от друга.
   
4. 
   Запишите фенотипический радикал дигибридного скрещивания.
   

( 9А_В_ : 3 А_bb : ааВ_ : 1 ааbb )

2. 
   Примеры решения задач.
   

В парниках овощесовхоза высажена рассада то­матов. 31 760 кустов этой рассады принесли плоды гру­шевидной формы, а 95 150 кустов — круглой. Определи­те характер наследования формы плодов у томатов и ге­нотипы родителей. Сколько примерно гетерозиготных кустов среди них?

Решение. Расщепление произошло в отношении 3 круг­лой : 1 грушевидной формы, что характерно для F₂ при моногибридном скрещивании. Следовательно, родители имели генотипы гибридов F₂ т. е. оба — гетерозиготные. Круглая форма плода доминирует над грушевидными, так как теоретически с доминантным признаком расте­ний должно быть в 3 раза больше, чем с рецессивным, что наблюдалось в овощесовхозе. Исходя из общей фор­мулы расщепления по генотипу в Р₂ (1АА : 2Аа : 1аа) ге­терозиготных кустов было примерно ²/з от общего коли­чества кустов с круглыми плодами (1АА + 2Аа), т. е. 95 150 • ²/з = 64 433 гетерозиготных куста.

Схема скрещивания:

Расщепление по фенотипу — 3:1.

Расщепление по генотипу — 1:2:1.

Так как расщепление по фенотипу и генотипу совпа­дает, нет промежуточного фенотипа, наблюдается явление полного доминирования.

3. 
   Решение задач в тренажёре - ЦОР «Виртуальная лаборатория по генетике. Биологика».
   

Урок 5. Анализирующее скрещивание.

1. 
   Работа с теоретическим материалом.
   

Анализирующее скрещивание – это скрещивание особей с доминантным признаком, но неизвестным генотипом, с особью, гомозиготной по рецессивному признаку, генотип которой всегда аа.

По результату скрещивания определяется генотип особи с доминантным признаком:

I вариант. Если при скрещивании особи с доминантным признаком с рецессивной гомозиготой полученное потомство единообразно, то анализируемая особь с доминантным признаком гомозиготна.
Схема скрещивания.

Р: фенотип домин. приз. × рецес. приз.

генотип Ах аа

G: А, х а

F₁: фенотип доминантный признак

Генотип Аа
ВЫВОД: если потомство единообразно, то х = А, Ах = АА.

При единообразии потомства каждая родительская особь даёт только один тип гамет, следовательно, особь с доминантным признаком гомозиготна и имеет генотип АА.

II вариант. Если при скрещивании особи с доминантным признаком с рецессивной гомозиготой полученное потомство даёт расщепление 1:1, то исследуемая особь с доминантным признаком гетерозиготна.

Схема скрещивания.

Р: фенотип домин. приз. × рецес. приз.

генотип Ах аа

G: А, х а

F₁: фенотип 1 доминантный : 1 рецессивный

генотип 1 Аа : 1 аа

ВЫОД: если у потомства происходит ращепление признаков, то х = а, Ах = Аа.

В случае расщепления признаков у потомков F₁ особь с доминантным признаком должна образовывать два типа гамет А, а. следовательно, она гетерозиготна по генотипу.

2. 
   Задача для самостоятельного решения.
   

Коричневого самца мыши скрестили с двумя чёрными самками. Скрещивание проводили в трёх повторах. У первой самки в потомстве оказалось 13 коричневых и 15 чёрных мышей. У второй самки всё потомство 925 мышей) имело только чёрную окраску. Зная, что чёрная окраска доминирует над коричневой, определите генотипы родителей.
Урок 6. Взаимодействие аллельных генов.

1. 
   Работа с теоретическим материалом.
   

Составление систематизирующей таблицы «Типы взаимодействия генов».

Тип взаимодействия	Сущность	Примеры
1. Взаимодействие аллельных генов.
Полное доминирование	Одна аллель полностью подавляет действие другой	1) Наследование окраски семян у гороха. 2) ….
Неполное доминирование	Имеет место проявление промежуточного признака.	Окраска венчика у ночной красавицы.
Кодоминирование	Проявление в гетерозиготном состоянии признаков, обусловленных двумя аллелями одного гена.	Наследование группы крови у человека.

Кодоминирование. Группа крови человека кодируется аутосомным геном и имеет три аллели - 0, А, В. Аллели А и В являются доминантными, аллель 0 рецесивна по отношению к обеим доминантным аллелям.

Каждая доминантная аллель контролирует синтез в эритроцитах соответствующих агглютиногенов А или В. При наличии у человека двух доминантных аллелей А и В имеет место кодоминирование и в эритроцитах синтезируются оба агглютиногена. Группа крови определяется наличием или отсутствием того или иного агглютиногена.

При решении задач на взаимодействие аллельных генов необходимо:

1. 
   Определить доминантный и рецессивный признак (-и) по условию задачи, рисунку, схеме или по результатам скрещивания F₁ и F₂.
   
2. 
   Ввести буквенные обозначения доминантного и рецессивного признгаков, если они не даны в условии задачи.
   
3. 
   Записать фенотипы и генотипы родительских форм.
   
4. 
   Записать фенотипы и генотипы потомков.
   
5. 
   Составить схему скрещивания, обязательно указать гаметы, которые образуют родительские формы.
   
6. 
   Записать ответ.
   

2. 
   Задачи на разные типы взаимодействия аллельных генов.
   

1. 
   При скрещивании растений красноплодной земляники между собой всегда получаются красные ягоды, а при скрещивании растений с белыми ягодами – белые ягоды. При скрещивании этих линий получаются растения с розовыми ягодами. Какое потомство получиться при опылении красноплодной земляники пыльцой земляники с розовыми ягодами?
   
2. 
   Родители имеют II и III группы крови, а их сын – I группу крови. Определите генотипы крови родителей и ребенка. Возможно ли переливание крови родителей их ребенку?
   
3. 
   У матери I группа крови, у отца – IV. Могут ли дети унаследовать группу крови одного из родителей?
   

Уроки 7, 8, 9. Взаимодействие неаллельных генов.

1. 
   Работа с теоретическим материалом.
   

Продолжение составления систематизирующей таблицы «Типы взаимодействия генов».

Тип взаимодействия	Сущность	Примеры
2. Взаимодействие неаллельных генов.
Комплементарность	Взаимодействие нескольких неаллельных генов, приводящих к развитию нового признака.	Наследование формы гребня у кур. Наследование формы плода у тыквы.
Эпистаз (доминантный и рецессивный)	Один ген подавляет действие другого неаллельного гена.	Наследование окраски шерсти у спаниелей.
Полимерия	Признак обусловлен несколькими парами неаллельных генов, обладающих одинаковым действием.	Цвет кожи человека, окраска зёрен ржи.

При решении задач на взаимодействие неаллельных генов необходимо:

1. 
   Сделать краткую запись задачи.
   
2. 
   Если признак не один, вести анализ каждого признака отдельно, сделав по каждому признаку соответствующую запись.
   
3. 
   Применить формулы многогибридного скрещивания, если ни одна из них не подходит, то…
   
4. 
   Сложить все числовые показатели в потомстве, разделить сумму на 16, найти одну часть и выразить все числовые показатели в частях.
   
5. 
   Исходя из того, что расщепление в F₂ дигибридного скрещивания идёт по формуле 9A_B_ : 3A_bb : 3 aaB_ : 1aabb, найти генотипы F₂.
   
6. 
   По F₂ найти генотипы F₁.
   
7. 
   По F₁ найти генотипы родителей.
   

2. Пример решения задачи.

При скрещивании черной курицы с белым пету­хом все цыплята черные. В анализирующем скрещива­нии получено 44 белых и 15 черных цыплят. Объясните результаты.

Решение. Соотношение в потомстве 3:1, однако предполагать здесь различие по одной паре аллелей нельзя, так как для моногибридного анализирующего скрещивания характерно соотношение 1 : 1, да и вероят­ности доминантного и рецессивного признаков не харак­терны для моногибридного скрещивания. Поэтому сле­дует предположить, что различия окраски между пету­хом и курицей определяется двумя генами. Можно предположить, что черная окраска развивается в том слу­чае, если в генотипе присутствует два доминантных ге­на, т. е. при их взаимодействии. Если присутствует один доминантный ген, окраска не развивается, так и в слу­чае отсутствия обоих доминантных генов:

Следовательно, в данном примере наблюдается комп­лементарное взаимодействие генов, или двойной рецес­сивный эпистаз (аа > В и ЬЬ > А).

3. 
   Задачи для самостоятельной работы.
   

Задача 1. Для решения используйте фенотипический радикал. При скрещивании двух сортов ржи с белым и желтым зерном в первом поколении все растения имели зеленые зерна. При скрещивании зеленых гибридов во втором поколении F2 получили 450 зеленых зерен, 150 желтых зерен, 200 белых. Определите генотипы исходных родительских особей и потомков F1 и F2. Какой из вариантов взаимодействия генов имеет место в данном случае?

Задача 2. Окраска кожи у человека определяется двумя парами неаллельных генов, причем четыре доминантных гена ААВВ определяют черный цвет кожи негра, а четыре рецессивных гена aabb – белый цвет кожи. Мулаты могут иметь окраску кожи различной интенсивности: тёмную, среднюю и светлую. Какое потомство можно ожидать от брака 1)мужчины негра с белой женщиной; 2)двух средних мулатов, гетерозиготных по двум парам аллелей? Составьте схемы возможных вариантов скрещивания.

Урок 10. Наследование признаков при сцеплении генов.

1. 
   Изучение теоретического материала при просмотре презентации.
   

Авторская презентация или из программы «Виртуальная школа Кирилла и Мефодия. 10 класс».

2. 
   Пример решения задачи.
   

Известно, что при дигибридном анализирующем скрещивании у потомков происходит расщепление по фенотипу в соотношении 1:1:1:1. Объясните, почему в опытах, которые проводил Т.Морган, при скрещивании самки дрозофилы, имеющей серое тело и нормальные крылья (дигетерозигота), с самцом, у которого чёрное тело и зачаточные крылья (рецессивные признаки), произошло расщепление по фенотипу в следующем соотношении.: 41,5% дрозофил с серым телом и нормальными крыльями, 41,5% мух имели чёрное тело и зачаточные крылья, 8,5% с серым телом и зачаточными крыльями, 8,5% - с чёрным телом и нормальными крыльями. Составьте схему решения задачи. Определите генотипы родительских форм и потомства. Обоснуйте результаты скрещивания.

Решение.

1. 
   Условия задачи:
   

Признак, фенотип	Ген, генотип
Серое тело Чёрное тело Нормальные крылья Зачаточные крылья Р: ♀ серое тело нормальные ♂ чёрное тело зачаточные крылья F1: 41,5% серое тело нормальные крылья 41,5% чёрное тело зачаточные крылья 8,5% серое тело зачаточные крылья 8,5% чёрное тело нормальные крылья	А А В B ? ? ? ? ? ? ?

2. 
   Схема решения задачи:
   

Р: ♀ серое тело нормальные крылья × ♂ чёрное тело зачаточные крылья

АаВb ааbb

G: АВ, Аb, аВ, ab аb

F_1: 41,5% : 41,5% : 8,5% : 8,5%

серое тело чёрное тело серое тело чёрное тело

нормальные зачаточные зачаточные нормальные

крылья крылья крылья крылья

41,5% А_В_ 41,5% ааbb 8,5% А_bb 8,5% ааВ_

3. 
   Объяснение решения задачи: в скрещивании участвуют особи: гетерозиготная по двум парам признаков (АаВb) и дигомозиготная по рецессивным признакам (ааbb). В процессе образования гамет в мейозе может происходит конъюгация и кроссинговер. В результате идее перекомбинация генов и возникают новые сочетания Этим можно объяснить отклонение от соотношения 1:1:1:1, которое проявляется при полном сцеплении.
   

4. 
   Ответ.
   

1. 
   Генотипы родителей:
   

♀ - АаВb, ♂ ааbb

2. 
   У самки образуется два типа некроссоверных гамет (АВ, аb), т.к. кроссинговер не происходит, и два типа кроссоверных гамет за счёт процесса кроссинговера (Аb,аВ); у самца образуется один тип гамет (аb).
   
3. 
   Случайное сочетание гамет друг с другом при оплодотворении формирует четыре вида фенотипов, но так как гены сцеплены, то исходные фенотипы образуются чаще (по 41,5%).
   

3. 
   Задача для самостоятельного решения.
   

У кукурузы ген коричневой окраски (А) и гладкой формы В семян сцеплены друг с другом и находятся одной хромосоме, рецессивные гены белой окраски и морщинистой формы семян тоже сцеплены. При скрещивании двух растений с коричневыми гладкими семенами и белыми морщинистыми семенами было получено 400 растений с коричневыми гладкими семенами и 398 растений с белыми морщинистыми семенами. Составьте схему решения задачи. Определите генотипы родительских форм и потомства. Обоснуйте результаты скрещивания.
Урок 11. Основные положения хромосомной теории наследственности.
Основные положения хромосомной теории наследственности.

1. 
   Гены находятся в хромосомах. Каждая хромосома представляет собой группу сцепления генов. Число групп сцепления у каждого вида равно гаплоидному числу хромосом.
   
2. 
   Каждый ген в хромосоме занимает определённое место (локус). Гены в хромосомах расположены линейно. Гены относительно стабильны.
   
3. 
   Гены могут изменяться (мутировать).
   
4. 
   Между гомологичными хромосомами может происходить обмен аллельными генами – кроссинговер.
   
5. 
   Расстояние между генами в хромосоме пропорционально проценту кроссинговера между ними.
   

1. 
   Контрольные вопросы.
   

1. 
   Что такое группа сцепления? От чего зависит количество групп сцепления у каждого организма?
   

2. 
   Одинаковое ли количество групп сцепления будут иметь организмы одного вида? Поясните.
   
3. 
   Что такое кроссинговер? Между какими хромосомами он может происходить? К чему это приводит?
   

2. 
   Пример решения задачи.
   

При скрещивании пятнистых нормальношерстных кроликов со сплошь окрашенными ангорскими крольчихами гибриды были пятнистые нормальношерстные. В потомстве от анализирующего скрещивания получено:

52 — пятнистых ангорских;

288 — сплошь окрашенных ангорских;

46 — сплошь окрашенных нормальношерстных;

314 — пятнистых нормальношерстных.

Объясните результаты.

Решение. Очевидно, что шерсть нормальной длины доминирует над ангорской, а пятнистая окраска — над сплошной. Гены окраски и длины шерсти сцеплены, так как при расщеплении в анализирующем скрещивании наблюдается неравномерное соотношение фенотипических классов (в отличие от менделевского 9:3:3:1 для F₂ в дигибридном скрещивании).

Кроссоверные классы легко определить по меньшей численности или сравнивая классы с исходными родите­лями. Ясно, что здесь кроссоверные кролики 52 пятнис­тых ангорских и 46 сплошь окрашенных нормальношер­стных. Для определения относительного расстояния меж­ду генами окраски и длины шерсти нужно вычислить процент кроссоверных кроликов от всего потомства:

Урок 12. Генетическое определение пола.

1. 
   Типы определения пола.
   

Группы организмов	Определение пола
	Женский	Мужской
Некоторые отряды насекомых	ХХ	Х0
Большинство рыб, растений, млекопитающие, дрозофила, некоторые отряды насекомых	ХХ	ХY
Бабочки, пресмыкающиеся, птицы, некоторые виды растений, рыб	ХY	ХХ
Некоторые виды насекомых (моль)	Х0	ХХ

2. 
   Вопросы для контроля.
   

1. 
   В чём разница между аутосомами и половыми хромосомами?
   
2. 
   От наличия какой хромосомы зависит пол особи?
   
3. 
   Сколько аутосом содержится в генотипе человека?
   
4. 
   Чем отличается генотип женского и мужского организма у человека?
   

3.Работа с тестами в программе «Виртуальная школа Кирилла и Мефодия» (урок № 32 )

Урок 13. Наследование признаков, сцепленных с полом.

1. 
   Образец решения задачи на наследование, сцепленное с полом.
   

Женщина-дальтоник вышла замуж за мужчину с волосатыми ушами и не страдающего дальтонизмом. Какие дети могут родиться в этой семье, если рецессивный ген дальтонизма локализован в Х-хромосоме, а ген волосатых ушей – в Y-хромосоме? Определите генотипы родителей, генотипы и фенотипы потомства. Составьте схему решения задачи.

Решение.

1. 
   Условие задачи:
   

Признак, фенотип	Ген, генотип
Нормальное цветовое зрение Дальтонизм Волосатые уши (гипертрихоз) Р: ♀ дальтоник ♂ нормальное цветовое зрение, волосатые уши(гипертрихоз) F1: генотип, фенотип	ХD Xd Yz XDYz ?

Схема решения задачи:

Р: ♀ дальтоник × ♂ нормальное цветовое зрение,

волосатые уши(гипертрихоз)

X^d X^d X^DY^z

G: X^d X^D, Y^z

F₁: ♀ X^D X^d ♂ X^d Y^z

Здоровы, Дальтоники, гипертрихоз

носители гена дальтонизма (волосатые уши)
3. Объяснение решения задачи: женщина страдает дальтонизмом, её генотип - X^d X^d . Мужчина имеет волосатые уши и нормальное цветовое зрение, его генотип - X^DY^z . Дети в этой семье могут страдать обоими дефектами (только мальчики), девочки здоровы, но являются носителями гена дальтонизма.

4.Ответ.

1. 
   1) Генотипы родителей: ♀ - X^d X^d , ♂ - X^DY^z .
   
2. 
   ) генотипы потомков: ♀ - X^D X^d , ♂ - X^d Y^z .
   
3. 
   Фенотипы потомков : ♀- здоровы, носители гена дальтонизма, ♂ - дальтоники с волосатыми ушами.
   

2. Задачи для самостоятельной работы.

1) Составьте схемы четырех вариантов наследования аномального признака, сцепленного с полом: 1)XX* и XY; 2)XX и X*Y: 3)XX* и X*Y; 4)X*X* и XY. Рассчитайте в каждом случае в (%) вероятность рождения особей-носителей и особей, у которых проявляется аномальный признак. Сравните вероятность проявления признака у мужских особей и женских особей (XX – женский пол, XY – мужской пол).

2) У кошек ген чёрной и ген рыжей окраски сцеплены с полом, находятся в Х-хромосоме и дают неполное доминирование. При их сочетании получается черепаховая окраска шерсти. От кошки черепаховой масти родилось 5 котят, один из которых оказался рыжим, 2 котенка имели черепаховую окраску и 2 котенка были чёрными. Рыжий котенок оказался самкой. Определите генотип и фенотип кота-производителя, генотипы и пол котят.

3) Гипертрихоз передается с У-хромосомой, а по­лидактилия (многопалость) — аутосомный доминантный признак. В семье, где отец имел гипертрихоз, а мать — полидактилию, родилась нормальная дочь. Какова веро­ятность того, что следующий ребенок будет с обеими ано­малиями?

Урок 14. Методы генетики и их применение.

1. 
   Методы генетики.
   

Задание. Построить систематизирующую таблицу «Методы генетики».

Название метода	Сущность метода
Гибридологический метод	Система скрещиваний, позволяющая определить в ряду поколений наследование признака и выявить новообразования. Это основной метод генетики.
Цитогенетический метод	Изучение материальных структур наследственности - микроскопическое изучение структуры и числа хромосом.
Биохимический метод	Обнаружение изменений в биохимических параметрах организма, связанных с изменением генотипа.
Онтогенетический метод	Изучение проявления гена в процессе онтогенеза.
Популяционный метод	Изучение генетического состава популяций, выяснение распространения отдельных генов в популяции, вычисление частоты аллелей и генотипов.
Генеалогический метод	Составление и изучение родословных, изучение характера и типа наследования признаков.
Близнецовый метод	Изучение природы различных признаков (морфологических, физиологических, поведенческих), выявление роли среды и наследственности в формировании признаков.
Генная инженерия	Использование природных или искусственно созданных генов.
Математический анализ	Статическая обработка полученных данных.

2. 
   Просмотр презентации «Наследственные заболевания человека.
   
3. 
   Контрольные вопросы и задания.
   

1. 
   В чём суть гибридологического метода генетики?
   
2. 
   Как в генетике используется математический анализ?
   
3. 
   Что такое кариотип? Сколько хромосом в кариотипе человека?
   
4. 
   В чём сущность цитогенетического метода исследования? Какие заболевания человека можно установить с его помощью?
   
5. 
   В каких случаях используется генеалогический метод?
   
6. 
   Какие закономерности наследственности и изменчивости можно установить с помощью близнецового метода?
   
7. 
   Для чего используют популяционно-статистический метод?
   

Урок 15. Генеалогический метод.
Символы, применяемые для анализа родословных.