Решение  задач по теме «Закономерности наследования при моногибридном скрещивании»

Обучение решению задач по генетике начинается с урока, на котором приводится объяснение результатов экспериментов Менделя по изучению наследования признаков гороха.

Грегор Мендель (1822 - 1884) — выдающийся чешский ученый. Основоположник генетики. Впервые обнаружил существование наследственных факторов, впоследствии названных генами.

Грегор Мендель проводил опыты с горохом. Среди большого количества сортов гороха он выбрал для первого эксперимента два, отличающихся по одному признаку. Семена одного сорта гороха были желтые, а другого - зеленые.

Г.Мендель произвел искусственное опыление, скрестив сорта, отличающиеся цветом семян: желтые и зеленые. Независимо от того, к какому сорту принадлежали эти сорта гороха и какого цвета были семена, все полученные гибридные семена оказались только желтыми.

Моногибридное скрещивание — скрещивание, при котором скрещиваемые организмы отличаются только одним признаком, в данном случае исследовался признак цвет семян. Моногибридное скрещивание включает анализ наследования признаков, определяемых лишь одной парой аллельных генов. Мендель определил, что при скрещивании особей, отличающихся одной парой признаков, все потомство однообразно по фенотипу. Например, при скрещивании гомозиготного желтого гороха (генотип АА) с гомозиготным зеленым (генотип аа) все потомство будет желтым, но гетерозиготным (генотип Аа).

Это показано на схеме скрещивания.

Обнаруженная закономерностьполучила название правила единообразия гибридов первого поколения (первый закон г. Менделя).

Первое правило Менделя, или правило единообразия первого гибридного поколения, в общем виде можно сформулировать так при скрещивании гомозиготных особей, отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных признаков, все потомство в первом поколении единообразно как по фенотипу, так и по генотипу.

Все семена гибридов первого поколения Г. Мендель собрал и высеял для размножения.

В выращенном из них втором гибридном поколении уже не наблюдалось однообразия: одна часть семян наследовала один, а другая — другой признак аллельной пары. Так, растения второго поколения, выращенные из желтых семян гибридов первого поколения, имели как желтые, так и зеленые семена. Подсчеты показали, что на три желтых семени приходилось одно зеленое. Такое отношение не представляло исключения, оно наблюдалось по всем другим парам признаков, по которым различались родительские формы.

Закономерность в распределении доминантных и рецессивных признаков у гибридов второго поколения в кратном отношении 3:1 была названа Г. Менделем правилом расщепления.

Это показано на схеме

Второй закон Менделя: при скрещивании двух потомков первого поколения между собой (двух гетерозиготных особей) во втором поколении наблюдается расщепление в определенном числовом соотношении: по фенотипу 3:1, по генотипу 1:2:1.

При решении задач на моногибридное скрещивание необходимо соблюдать следующие правила:

1. Если при скрещивании двух фенотипически одинаковых особей в их потомстве наблюдается расщепление признаков, то эти особи гетерозиготны.
2. Если в результате скрещивания особей, отличающихся фенотипически по одной паре признаков, получается потомство, у которого наблюдается расщепление по этой же паре признаков, то одна из родительских особей была гетерозиготна, а другая – гомозиготна по рецессивному признаку.
3. Если при скрещивании фенотипически одинаковых (по одной паре признаков) особей в первом поколении гибридов происходит расщепление признаков на три фенотипические группы в отношениях 1:2:1, то это свидетельствует о неполном доминировании и о том, что родительские особи гетерозиготны.

Для успешного решения задач на моногибоидное скрещивание необходимо четко знать правило «частоты гамет», согласно которому в каждую гамету попадает только один ген из каждой пары, определяющей развитие признака.

Приведем алгоритм решения задач на моногибридное скрещивание.

1. Определить доминантный и рецессивный признак по результатам скрещивания первого поколения (F1) и второго (F2) (по условию задачи).

Ввести буквенные обозначения: А - доминантный а - рецессивный.

2. Записать генотип особи с рецессивным признаком или особи с известным по условию задачи генотипом и гаметы.
3. Записать генотип гибридов F1.
4. Составить схему второго скрещивания. Записать гаметы гибридов F1 в решетку Пеннета по горизонтали и по вертикали.
5. Записать генотипы потомства в клетках пересечения гамет. Определить соотношения фенотипов в F1.

Рассмотрим решение задач.

Задача1.

Кареглазый мужчина женился на голубоглазой женщине. У них родился голубоглазый ребёнок. Определите генотипы родителей и вероятность рождения ребёнка с карими глазами, если ген кареглазости является доминантным.

Решение:

1. В задаче идёт речь об одном признаке – цвете глаз. Значит, это задача на моногибридное скрещивание.
2. Выбираем буквенные обозначения для разного состояния генов, то есть для каждого цвета глаз. При этом учитываем, что ген кареглазости доминантный, а ген, обуславливающий голубой цвет глаз рецессивный.
   Допустим А обозначает карие глаза, а ген - а – голубые.
3. Записываем ход скрещивания условными обозначениями.

Родители: Р (♀) аа Р (♂ ) Аа

В данном случае необходимо обратить внимание учащихся, что на первом месте всегдазаписывается генотип женской особи (если на первое место поставить мужскую – это будет ошибкой).

Женщина голубоглазая —может быть только один вариант генотипа – аа. То есть, женский организм – рецессивная гомозигота по данному признаку.

Кареглазый мужчина может быть, как доминантной гомозигото (АА), так и гетерозиготой (Аа). Но так как по условию задачи у этой пары рождается голубоглазый ребёнок, значит у мужчины в гаметах будет рецессивный ген а. Записываем гетерозиготу –Аа.

Начало записи скрещивания Р.: аа х Аа

4. Определяем гаметы, которые будут давать родительские формы: у матери все они будут содержать а, так как гомозиготы не дают расщепления в потомстве. В данном случае педагог должен акцентировать внимание, что записывать нужно только тип гамет. У нас он один. А у гетерозиготного отца образуется два типа гамет: одни будут содержать А – ген кареглазости, другие – а – ген, обуславливающий голубой цвет глаз.

Записываем гаметы:

5. Определяем возможные генотипы и фенотипы детей.

F1: Аа (карие глаза) аа (голубые глаза)

При слиянии сперматозоида, содержащего доминантный ген А и яйцеклетки, содержащей рецессивный ген а, развивается гетерозиготный ребёнок по данному признаку с карими глазами. Это один вариант. При слиянии половых клеток с одинаковыми рецессивными генами, будет развиваться гомозиготный ребёнок по данному признаку с голубым цветом глаз. Это второй вариант. Других генотипов у гибридов первого поколения быть не может. Значит, в потомстве получаем расщепление, обусловленное гетерозиготностью отца: 50% кареглазых и 50% голубоглазых детей.

Записать задачу следует так:

Ответ:мужчина гетерозиготен по данному признаку. Женщина - рецессивная гомозигота. Вероятность рождения в семье ребёнка с карими глазами – 50%.

Задача 2.

У крупного рогатого скота ген, обусловливающий черную окраску шерсти, доминирует над геном, определяющим красную окраску. Какое потомство можно ожидать от скрещивания гомозиготного черного быка и красной коровы?

Решение:

В генетике для генов приняты буквенные символы: доминантные гены обозначают прописными буквами, рецессивные — строчными.

Ген черной окраски доминирует, поэтому его обозначим А.

Ген красной окраски шерсти рецессивен — а.

Следовательно, генотип черного гомозиготного быка будет АА.

Каков же генотип у красной коровы? Она обладает рецессивным признаком, который может проявиться в организме фенотипически только в гомозиготном состоянии. Таким образом, ее генотип аа. Если бы в генотипе коровы был хотя бы один доминантный ген А, то окраска шерсти у нее не была бы красной.

Теперь, когда генотипы родительских особей определены, необходимо составить схему теоретического скрещивания

Дано:

А – черная окраска

а – красная окраска

Р: ♀аа × ♂ АА

G: аА

F1: Аа черный

Ответ: при скрещивании гомозиготного черного быка и красной коровы в потомстве следует ожидать только черных гетерозиготных телят.

При решении задач на выяснение генотипов организмов по генотипам и фенотипам родителей и потомков необходимо помнить, что генотип особей с рецессивным признаком известен – они гомозиготны. Наличие доминантного или рецессивного гена у организмов, несущих доминантный признак (их гомо- или гетерозиготность), можно определить по генотипам их родителей или потомков, учитывая то, что один ген из каждой пары ребенок получает от отца, а второй – от матери.

Задача 3.

Способность человека ощущать горький вкус фенилтиомочевины (ФТМ) – доминантный признак, ген которого (А) локализован в 17-й аутосоме. В семье мать и дочь ощущают вкус ФТМ, а отец и сын не ощущают. Определить генотипы всех членов семьи.

Решение

1. Отец и сын не ощущают вкус ФТМ, т.е. несут рецессивный признак следовательно, их генотип – аа.
2. Мать и дочь ощущают вкус, значит, каждая из них несет доминантный ген А.
3. Одну хромосому ребенок получает от отца, другую – от матери. От отца дочь может получить только рецессивный ген а (поскольку он гомозиготен). Следовательно, генотип дочери – Аа.
4. В потомстве матери есть особь с генотипом аа, следовательно, она также несет рецессивный ген а, и ее генотип – Аа.

Схема решения:

Ответ: Генотип матери и дочери – Аа, отца и сына – аа.

Рассмотрим задачу на выяснение генотипов родителей по расщеплению в потомстве.

Задача 4.

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?>

Решение:

А – круглая форма,

а – грушевидная форма.

1. Рассада была получена из гибридных (гетерозиготных) растений. Их генотип – Аа.Расщепление в потомстве, близкое к 3 : 1, подтверждает это предположение.
2. Среди растений с круглой формой плодов имеются гетерозиготы (Аа) и гомозиготы (АА). Поскольку в F2 при моногибридном скрещивании наблюдается расщепление по генотипу в пропорции 1 : 2 : 1, то гетерозиготных растений должно быть от общего числа растений с доминантным признаком, т.е. 92290 · 2/3 = 61500, или в 2 раза больше, чем растений с рецессивным признаком: 31750 · 2 = 63500.

Ответ: Гетерозиготных растений было примерно 62500.

Список литературы:

1. Богданова Т.Л. Справочник по общей биологии». Аст - Пресс школа 2006 год.
2. Ручинский А.О. Общая биология. Учебник для 10-11 классов школ с углубленным изучением биологии. Москва, «Просвещение» 1993.
3. Клаг У., Камингс М Основы генетики. М.: Техносфера, 2007
4. Глазер В.М. Задачи по современной генетике. М.: Изд-во «КДУ». 2005.