Задачи по генетике

Выполнила ученица IX класса

МОБУ СОШ № 1 г. Белорецка

Бикбаева Ксения

Проверила: учитель биологии

Донец О.П

Моногибридное скрещивание.

Учитывается одна пара альтернативных (взаимоисключающих) признаков, следовательно, одна пара аллельных генов.

Задача № 1

У томатов ген, обеспечивающий красный цвет плодов, доминирует над геном желтой окраски. Какие по цвету плоды окажутся у растений, полученных от скрещивания гетерозиготных красноплодных растений с желтоплодными? Каковы их генотипы?

Решение задачи № 1

Ген, отвечающий за красный цвет плодов доминантный, обозначим А, ген желтой окраски плодов рецессивный, обозначим - а. Задача на моногибридное скрещивание, т.к. в условии растения отличаются 1 парой взаимоисключающих признаков (цвет плодов). Одна из родительских особей гетерозиготна, следовательно, эта особь несет гены одной аллельной пары в разном состоянии, один ген является доминантным, другой - рецессивным (Аа). Такая особь дает два типа гамет (А, а). Вторая особь желтоплодная, у нее оба гена находятся в одинаковом состоянии (аа), значит, особь гомозиготна и дает один тип гамет (а).

Зная генотипы родителей, запишем решение задачи и ответим на поставленный вопрос.

А - красные плоды

а - желтые плоды

Р - родители

Г - гаметы

F₁ - первое поколение

х - знак скрещивания

Р Аа х аа

красн. желт.

Г А, а а

F₁ Аа; аа

красн. желт.

Ответ: гибриды F₁ демонстрируют расщепление по фенотипу в соотношении 1:1 - 50% красноплодных, 50% желтоплодных томатов. По генотипу расщепление в соотношении 1:1 - 50% гетерозиготных особей (Аа), 50% гомозиготных особей (аа).

Решение задач по генетике с использованием законов Г.Менделя

- определять, к какому разделу она относится: моно-, ди- или полигибридное скрещивание; наследование, сцепленное с полом, или наследование признаков при взаимодействии генов... Это позволяет учащимся выбрать необходимые для решения задачи законы, закономерности, правила, соотношения. С этой целью можно дать текст какой-либо задачи и предложить определить, к какому разделу она относится. Учащиеся должны помнить, что наследуются гены, а не признаки.

Упражнение 1. Одна из пород кур отличается укороченными ногами (такие куры не разрывают огородов). Этот признак - доминирующий. Управляющий им ген вызывает одновременно и укорочение клюва. При этом у гомозиготных цыплят клюв так мал, что они не в состоянии пробить яичную скорлупу и гибнут, не вылупившись из яйца. В инкубаторе хозяйства, разводящего только коротконогих кур, получено 3000 цыплят. Сколько среди них коротконогих?

Упражнение 2. В медицине имеет большое значение различие между четырьмя группами человеческой крови. Группа крови является наследственным признаком, зависящим от одного гена. Ген этот имеет не две, а три аллели, обозначаемые символами А, В, 0. Лица с генотипом 00 имеют первую группу крови, с генотипами АА или А0 - вторую, BB или В0 - третью, АВ - четвертую (мы можем сказать, что аллели А и В доминируют над аллелью 0, тогда как друг друга они не подавляют). Какие группы крови возможны у детей, если у их матери - вторая группа крови, а у отца - первая?

Ответ: __________________________________

Типы задач

Все генетические задачи, какой бы темы они ни касались (моно- или полигибридное скрещивание, аутосомное или сцепленное с полом наследование, наследование моно- или полигенных признаков), сводятся к трем типам: 1) расчетные; 2) на определение генотипа; 3) на определение характера наследования признака.

В условии расчетной задачи должны содержаться сведения:

- о характере наследования признака (доминантный или рецессивный, аутосомный или сцепленный с полом и др.);

- прямо или косвенно (через фенотип) должны быть указаны генотипы родительского поколения.

Вопрос расчетной задачи касается прогноза генетической и фенотипической характеристик потомства. Приведем пример задачи расчетного типа.

Задача 1. У человека ген полидактилии (многопалости) доминирует над нормальным строением кисти. У жены кисть нормальная, муж гетерозиготен по гену полидактилии. Определите вероятность рождения в этой семье многопалого ребенка.

Решение этой задачи начинается с записи ее условия и обозначения генов. Затем определяются (предположительно) генотипы родителей. Генотип мужа известен, генотип жены легко установить по фенотипу - она носительница рецессивного признака, значит, гомозиготна по соответствующему гену. Следующий этап - написание значений гамет. Следует обратить внимание на то, что гомозиготный организм образует один тип гамет, поэтому нередко встречающееся написание в этом случае двух одинаковых гамет не имеет смысла. Гетерозиготный организм формирует два типа гамет. Соединение гамет случайно, поэтому появление двух типов зигот равновероятно: 1:1.

Решение.

Р: _ _ х _ _

гаметы: (_) (_) (_)

F₁: _ _ _ _

где: _ - ген полидактилии, _ - нормальный ген.

Ответ: вероятность рождения многопалого ребенка составляет примерно ___%

Обратите ваше внимание на недопустимость давать ответ в такой форме: «Один ребенок в семье родится нормальным и один многопалым» или еще хуже: «Первый ребенок будет многопалым, а второй нормальным». Сколько и каких детей будет у супругов, точно сказать нельзя, поэтому необходимо оперировать понятием вероятности.

В условии задачи на определение генотипа должна содержаться информация:

- о характере наследования признака;

- о фенотипах родителей;

- о генотипах потомства (прямо или косвенно).

Вопрос такой задачи требует характеристики генотипа одного или обоих родителей.

Задача 2. У норок коричневая окраска меха доминирует над голубой. Скрестили коричневую самку с самцом голубой окраски. Среди потомства два щенка коричневых и один голубой. Чистопородна ли самка?

Записываем условие задачи, вводя обозначения генов. Решение начинаем с составления схемы скрещивания. Самка обладает доминантным признаком. Она может быть как гомо- (АА), так и гетерозиготной (Аа). Неопределенность генотипа обозначаем А_. Самец с рецессивным признаком гомозиготен по соответствующему гену - аа. Потомки с коричневой окраской меха наследовали этот ген от матери, а от отца - ген голубой окраски, следовательно, их генотипы гетерозиготны. По генотипу коричневых щенков установить генотип матери невозможно. Голубой щенок от каждого из родителей получил ген голубой окраски. Следовательно, мать гетерозиготна (нечистопородна).

Решение.

Р: _ _ х _ _

гаметы: (_) (_) (_)

F₁: ______________ ,

Где: А - ген _________окраски меха, а - генг_________окраски меха.

Ответ: генотип самки - ___, то есть она ________________.

В условиях задач на установление характера наследования признака:

- предлагаются только фенотипы следующих друг за другом поколений (то есть фенотипы родителей и фенотипы потомства);

- содержится количественная характеристика потомства.

В вопросе такой задачи требуется установить характер наследования признака.

Задача 3. Скрестили пестрых петуха и курицу. Получили 26 пестрых, 12 черных и 13 белых цыплят. Как наследуется окраска оперения у кур?

При решении этой задачи логика рассуждения может быть следующей. Расщепление в потомстве свидетельствует о гетерозиготности родителей. Соотношение близкое к 1 : 2 : 1 говорит о гетерозиготности по одной паре генов. Согласно полученным долям (1/4 белые, 1/2 пестрые, 1/4 черные), черные и белые цыплята гомозиготны, а пестрые гетерозиготны.

Обозначение генов и генотипов с последующим составлением схемы скрещивания показывает, что сделанный вывод соответствует результату скрещивания.

Решение.

Р: _⁺_ х _^+_

______ ________

гаметы: (__) (__) (__) (__)

F₁: _________________

черные пестрые белые

Ответ: ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________-

Использование на уроках иллюстрированных задач

Задачи по генетике можно подразделить на текстовые и иллюстрированные. Преимущество иллюстрированных задач перед текстовыми очевидно. Оно основано на том, что зрительное восприятие изображений активизирует внимание и интерес учащихся, способствует лучшему осмыслению условия задачи и изучаемых закономерностей.

Задача 5.

1. Какая окраска шерсти у кроликов доминирует?

2. Каковы генотипы родителей и гибридов первого поколения по признаку окраски шерсти?

3. Какие генетические закономерности проявляются при такой гибридизации?

Ответы.

1. Доминирует _______ окраска шерсти.

2. Р:____ х ___; F₁ : ____.

3. Мы наблюдаем проявления правил ___________________________________________________-

Рисунки могут быть схематичными.

Задача 6.

1. Какая форма плода томата (шаровидная или грушевидная) доминирует?

2. Каковы генотипы родителей и гибридов 1 и 2 поколения?

3. Какие генетические закономерности, открытые Менделем, проявляются при такой гибридизации?

Ответы.

1. Доминирует _____________ форма плода.

2. Р: ___ х ___; F₁ : __; F₂ : __% АА, __% Аа, __% аа.

3. Законы ______________________________________________________________-____

Задача 7.

1. Каковы генотипы родителей и гибридов F₁, если красная окраска и круглая форма плодов томата - доминантные признаки, а желтая окраска и грушевидная форма - рецессивные признаки?

2. Докажите, что при таком скрещивании проявляется закон независимого распределения генов.

Ответы.

1. Р: _______ х _________; F₁: __ __________________________

2. Наследование признака окраски плодов томата идет независимо от их формы, а именно отношение числа красных плодов к желтым равняется:

(37% + 14%) : (37% + 12%) = __:__,

а круглой формы к грушевидным:

(37% + 37%) : (14% + 12%) = __:__.

Решение типовых задач с использованием законов Г.Менделя

Моногибридное скрещивание

Решение задач на моногибридное скрещивание при полном доминировании обычно трудностей не вызывает.

Поэтому остановимся лишь на примере решения задач на наследование отдельного признака при неполном доминировании.

Задача 8. Растения красноплодной земляники при скрещивании между собой всегда дают потомство с красными ягодами, а растения белоплодной земляники - с белыми ягодами. В результате скрещивания обоих сортов друг с другом получаются розовые ягоды. Какое потомство возникает при скрещивании между собой гибридных растений земляники с розовыми ягодами? Какое потомство получится, если опылить красноплодную землянику пыльцой гибридной земляники с розовыми ягодами?

Решение.

При скрещивании между собой растений с розовыми ягодами получается 25% красноплодных, 50% с розовыми ягодами и 25% белоплодных.

Растения с розовыми ягодами (КБ) - гибриды F₁. При скрещивании КБ х КБ образуются гаметы двух сортов: К несут признак красноплодности и Б признак белоплодности. Пользуясь решеткой Пеннета, внося обозначения гамет, определяем генотип и фенотип получившихся растений.Скрещивание КК х КБ дает расщепление: 50% КК (красноплодных) и 50% КБ (с розовыми ягодами).

Вышеизложенное решение (см. учебное пособие «Биология для поступающих в вуз. Способы решения задач по генетике». Составитель Галушкова Н.И. - Волгоград. : Изд. Братья Гринины, 1999, с. 7) на мой взгляд, создает определенные трудности для учащихся, т.к. для обозначения одного признака используются два буквенных символа, что характерно для решения задач на дигибридное скрещивание.

При решении данной задачи можно использовать и другие варианты буквенной символики. Например:

А - ген ...

а - ген ...

Но в условии задачи не сказано, какой признак доминирующий, и учащиеся испытывают определенные трудности при записи условия задачи.

В своей практике при решении задач на наследование отдельного признака при неполном доминировании я использую символы:

А⁺ - ген ...

А - ген ...

Дигибридное скрещивание.

Учитываются две пары альтернативных (взаимоисключающих) признаков, следовательно, две пары аллельных генов.

Задача № 1

Отец - глухонемой (рецессивный признак), с белым локоном надо лбом (доминантный признак). Мать здорова и не имеет белой пряди. Родился ребенок глухонемой и без локона надо лбом. Определите генотипы родителей и их детей.

Объяснение решения задачи № 1.

Вводим буквенные обозначения признаков:

Признак

Ген, определяющий признак

Норма

А

Глухонемота

а

Белый локон

В

Отсутствие белого локона

в

По условию задачи в семье родился глухонемой ребенок (аа), следовательно, фенотипически здоровая мать имеет в генотипе рецессивный ген, т.е. гетерозиготна по данной паре (Аа). Поскольку ребенок без белого локона (вв), следовательно, отец гетерозиготен по данной паре генов (Вв). Отсюда генотипы матери и отца следующие:

Р ♀ Аавв x aaBв ♂

Гаметы Aв, aв aB, aв

F₁

ав

Ав

АаВв

Аавв

ав

ааВв

аавв

Ответ: 25% - здоровы, но имеют белый локон(AaBB)

25% - глухонемые, имеют белый локон (aaBb)

25% - здоровы, не имеют белого локона (Aabb)

25% - глухонемые, не имеют белого локона (aabb)

Множественный аллелизм.

Задача № 1.

У кроликов имеется серия множественных аллелей, определяющих типы окраски. Ген дикой окраски (С) доминирует над всеми остальными аллелями. Ген шиншилловой (c^ch) и гималайской (c^h) доминируют над геном альбинизма (с). Светло-серый цвет получается у гетерозигот с^chс^h. Конечный результат зависит от сочетания аллелей, оказавшихся в данном генотипе.

Зверовод - любитель, желая создать стадо из кроликов светло-серой окраски, скрещивал их между собой, но получил светло-серых крольчат только половину, остальные были гималайской и шиншилловой окрасок. Определите генотип скрещиваемых животных и их потомков.

Решение задачи № 1.

По условию задачи скрещивали кроликов светло-серой окраски, генотип таких животных только один, т. е. с^ch с^h .

Поэтому решение следующее:

Р ♀ с^chс^h х с^chс^h♂

G. c^ch;c ^h c^ch;c^h

F₁ с^chс^ch ; с^chс^h; с^chс^h; с^hс^h

шиншилл. св.-сер. св.-сер. гимал.

25% 50% 25%

Наследование, сцепленное с полом

В данном случае речь идет о генах, расположенных в Х- или Y-хромосомах. Следует помнить, что женщина может быть гомо- или гетерозиготна по генам из Х-хромомомы, а мужчина только гемизиготен, т.к.указанная группа генов имеется у нормального мужчины в одном экземпляре.

При решении задач, где признаки сцеплены с полом, необходимо в записи условных обозначений учитывать это обстоятельство. Например, гемофилия наследуется как сцепленный с Х-хромосомой рецессивный признак, обозначить этот признак надо следующим образом: X^h- гемофилия; X^H- норма.

Задача № 1

У человека дальтонизм (одна из форм цветовой слепоты) обусловлен сцепленным с Х-хромосомой рецессивным геном. Женщина с нормальным зрением, отец которой был дальтоником, вступает в брак с нормальным мужчиной. Какова вероятность рождения в этом браке сына-дальтоника?

Решение задачи №1.

В данном случае нормальный признак доминантен, следовательно, обозначающий его символ - D, патологический признак рецессивен, следовательно, должен быть отмечен как d. Генотип мужчины, не страдающего этим заболеванием X^DY, т.к. в противном случае в силу гемизиготности мужского пола по генам данной группы дефектный ген проявился бы в фенотипе. Генотип фенотипически здоровой женщины теоретически мог быть как гомо-, так и гетерозиготным, однако, в данном случае он может быть только гетерозиготным, т.к. отец будущей матери страдал указанным заболеванием и передал дочери свою единственную Х-хромосому с дефектным геном (X^DX^d).

Р. ♀ X^DX^dх X^DY ♂

Гаметы: X^D; X^d; X^D; Y

F₁ X^DX^D; X^DX^d; X^DY; X^dY

Фено- Норм. Норм. Норм. Дальтонизм

тип ♀ ♀ ♂ ♂

Ответ: вероятность появления сына-дальтоника 25%.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ АЛЛЕЛЬНЫХ ГЕНОВ

Задача № 1

У человека карий цвет глаз доминирует над голубым, резус-положительность над резус-отрицательностью, а ген группы крови по системе АВО имеет три аллельных состояния. Кареглазая Rh⁺ женщина со II группой крови и голубоглазый Rh^- мужчина с IY группой крови имеют голубоглазого Rh^- ребенка с III группой крови.

1. Сколько типов гамет образуется у женщины?

2. Сколько фенотипов может быть среди детей этих супругов?

3. Какова вероятность рождения ребенка, фенотипически похожего на отца?

4. Какова вероятность рождения ребенка в этой семье с генотипом матери?

5. Какова вероятность рождения Rh^- ребенка?

Решение задачи № 1.

А - карий цвет глаз, а - голубой цвет глаз

D - Rh+ , d - Rh^-

I^AI^A, I^АI⁰ - 2 группа крови

I^АI^В - 4 группа крови

Р ♀ АаDdI^AI⁰ х ааddI^АI^В♂

Гаметы: 8 типов гамет 2 типа гамет (см. решетку)

♀

adI^А

аdI^B

ADI^А

AaDdI^АI^А

AaddI^АI^B

ADI⁰

AaDdI^АI⁰

AaDdI^BI⁰

AdI^А

AaddI^АI^А

AaddI^АI^B

AdI⁰

AaddI^АI⁰

AaddI^BI⁰

aDI^А

aaDdI^АI^А

aaDdI^АI^B

aDI⁰

aaDdI^АI⁰

AaDdI^BI⁰

adI^А

aaddI^АI^А

aaddI^АI^B

adI⁰

aaddI^АI⁰

AaddI^BI⁰

Ответы: 1) 8

2) 12

3) 1/16

4) 1/16

5) 1/2

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ НЕАЛЛЕЛЬНЫХ ГЕНОВ

Задача № 1

От скрещивания белозерного сорта ржи с желтозерным получились зеленозерные гибриды F₁, а в F₂ оказалось 1800 зеленых семян, 600 желтых, 800 белых.

1. Сколько разных генотипов среди зеленых семян F₂?

2. Сколько разных генотипов среди белых семян F₂?

3. Сколько полностью гомозиготных белых семян F₂?

4. Сколько разных фенотипов получится от возвратного скрещивания гибрида F₁ с желтозерной родительской формой?

5. Сколько разных генотипов получится от возвратного скрещивания гибрида F₁ с белозерной родительской формой?

Решение задачи № 1:

1800 : 600 : 800 = 9 : 3 : 4. Такое расщепление характерно для комплементарного взаимодействия генов

АВ - зеленая окраска зерен

А - желтая

В - белая

аавв - белая

Р ♀ ааВВ х ААвв ♂

Г аВ Ав

F₁ АаВв

F₂

АВ

Ав

аВ

ав

АВ

ААВВ

ААВв

АаВВ

АаВв

Ав

ААВв

ААвв

АаВв

Аавв

аВ

АаВВ

АаВв

ааВВ

ааВв

ав

АаВв

Аавв

ааВв

аавв

Ответы: 1) 4 (ААВВ, ААВв, АаВВ, АаВв)

2) 3 (ааВВ, ааВв, аавв)

3) 400

4) 2 (зеленые и желтые)

5) 4 (ААВВ, ААВв, АаВВ, АаВв)

Схема скрещивания к 4-ому вопросу:

Р' АаВв х Аавв

Г АВ, Ав, аВ, ав Ав, ав

F' ААВв, Аавв, АаВв, Аавв

зеленые желтые зеленые желтые

Схема скрещивания к 5-ому вопросу:

Р" АаВв х ааВВ

Г АВ, Ав, аВ, ав аВ

F" АаВВ, АаВв, ааВВ, ааВв

Генетика популяций

Данный тип задач основан на использовании закономерностей, описанных законом Харди-Вейнберга-Кастла:

в достаточно больших панмиксных (т.е. свободно скрещивающихся) популяциях при условиях отсутствия миграции и давления отбора частоты генов сохраняются постоянными

неопределенно долгое время.

Математическое выражение закона имеет следующий вид:

p²+2pq+ q² = 1 (100%)

Задача№ 1

В обследованной популяции 25% жителей имеют голубые

глаза, а остальные - карие. Определите количество гомо- и гетерозигот в данной популяции.

Решение задачи №1:

А - карие глаза (доминантный признак ) - [р - доля доминантного гена в генофонде популяции]

а - голубые глаза (рецессивный признак ) - [q - доля рецессивного гена в генофонде популяции]

Доля генотипов аа (q²) = 25% = 0,25

Если q² = 0,25, то q = 0,5

Поскольку р + q = 1, р = 1 - q = 1 - 0,5 = 0,5

р² = 0,5² = 0,25;

2 pq = 2 х 0,5 х 0,5 = 0,5

Ответ: число доминантных гомозигот (АА ) = 0,25 = 25 %

( р²); число гетерозигот (Аа ) = 0,5 = 50 % ( 2 pq ).

Проверка: 25% + 50% + 25% - 100%

(АА) (Аа) (аа)

Сцепленное наследование

Сцепленными называются гены, расположенные в одной группе сцепления т.е. в одной паре гомологичных хромосом. У женщины 24 группы сцепления (23+М-хромосома), у мужчины - 25, т.к. Y-хро-мосома представляет собой отдельную группу сцепления.

Задача № 1

У человека развитие дальтонизма и гемофилии обусловлено действием рецессивных генов, локализованных в Х-хромосоме на расстоянии 9,8% сантиморганид друг от друга.

Здоровая женщина, отец которой страдал гемофилией, вступает в брак со здоровым мужчиной. Известно, что мать женщины была дальтоником, но среди ее родственников гемофилии не было.

1. Какой процент гамет женщины содержат одновременно гены гемофилии и дальтонизма?

2. Сколько разных генотипов может быть среди детей этой супружеской пары?

Решение задачи №1:

Х^D_H - не несёт гены гемофилии и дальтонизма.

Х^d_h - несёт гены гемофилии и дальтонизма.

Р ♀ Х^D_h Х^d_H х Х^D_HУ ♂

Г Х^D_h; Х^d_H по 45,1% Х^D_H; Y

Х^D_H, Х^d_h по 4,9%

F1 Х^D_HХ^D_h; Х^D_hY; Х^D_HY; Х^D_HХ^d_H;

Х^D_HХ^D_H; Х^d_HY; Х^d_hY; Х^D_HХ^d_h

Ответы:

1. 4,9%

2. 8

3. 2,45%

4. 52,45%

5. 0

Задания заочного тура олимпиады «Шаг в будущее»

1. В начале одной из мРНК кролика была обнаружена поcледовательность :

5'ACCGCUGACAGUGAAUAAGAUGGUGAUUCCACGAUCAUUCGUAAUUGACUAGACCGAGUUUCUGGCUACAGAUCAAGGUGACGCUAGAGGUCACCA3'

Какой пептид она кодирует?

2. Костистые рыбы значительную часть продуктов азотистого обмена выводят в форме аммонийных солей через жабры. Почему при этом они имеют крупные хорошо развитые почки? В чём различия в функционировании почек у трески и щуки?

3. Некоторые представители кактусов, молочаев и ластовневых по внешнему виду похожи друг на друга. С чем связано такое сходство? Что позволяет отнести эти растения к разным семействам и почему именно по этим признакам они отличаются друг от друга?

4. Были взяты три самки дрозофилы с белыми глазами и 2 самца с коричневыми глазами. Среди гибридов первого поколения все самки имели коричневые глаза, а все самцы - белые. Их поместили в условия, позволяющие свободно скрещиваться и неограниченно размножаться. Каково будет отношение числа самок с коричневыми глазами и самцов с белыми глазами в пятом поколении? Отношение самцов с белыми и коричневыми глазами в 10 поколении?