Решение задач по общей и молекулярной генетике

Решение задач по молекулярной генетике
Ген – это участок ДНК, кодирующий определенный белок. Малейшее изменение
структуры ДНК ведет к изменениям белка, что в свою очередь изменяет цепь
биохимических реакций с его участием, определяющих тот или иной признак или серию
признаков.
Первичная структура белка, т.е. последовательность амнокислотных остатков,
зашифрована в ДНК в виде последовательности азотистых оснований аденина (А), тимина
(Т), гуанина (Г) и цитозина (Ц). Каждая аминокислота кодируется одной или несколькими
последовательностями из трех нуклеотидов – триплетами. Синтезу белка предшествует
перенос его кода с ДНК на информационную РНК (иРНК) – транскрипция. При
транскрипции выполняется принцип дополнения, или комплементарности: А, Т, Г и Ц в
ДНК соответствуют У (урацил), А, Ц и Г в иРНК. Непосредственно синтез белка, или
трансляция, происходит на рибосоме: аминокислоты, подносимые к рибосоме своими
транспортными РНК (тРНК), соединяются в полипептидную цепь белка соответственно
триплетам оснований иРНК.
Однозначная связь между последовательностями нуклеотидов в ДНК и аминокислот в
полипептидной цепи белка позволяет по одной из них определить другую. Зная изменения
в ДНК, можно сказать, как изменится первичная структура белка.
Задача 1. Фрагмент молекулы ДНК состоит из нуклеотидов, расположенных в следующей
последовательности: ТАААТГГЦААЦЦ. Определите состав и последовательность
аминокислот в полипептидной цепи, закодированной в этом участке гена.
Решение
Выписываем нуклеотиды ДНК и, разбивая их на триплеты, получаем кодоны цепи
молекулы ДНК:
ТАА–АТГ–ГЦА–АЦЦ.
Составляем триплеты иРНК, комплементарные кодонам ДНК, и записываем их строчкой
ниже:
ДНК: ТАА–АТГ–ГЦА–АЦЦ
иРНК: АУУ–УАЦ–ЦГУ–УТТ.
По таблице кодонов (Приложение 6) определяем, какая аминокислота закодирована
каждым триплетом иРНК:
Иле–Тир–Арг–Трп.
Задача 2. Фрагмент молекулы содержит аминокислоты: аспарагиновая кислота–аланин–
метионин–валин. Определите:
а) какова структура участка молекулы ДНК, кодирующего эту последовательность
аминокислот;
б) количество (в %) различных видов нуклеотидов в этом участке гена (в двух цепях);
в) длину этого участка гена.
Решение
а) По таблице кодонов (Приложение 6) находим триплеты иРНК, кодирующие каждую из
указанных аминокислот.
Белок: Асп–Ала–Мет–Вал
иРНК: ГАЦ–ГЦА–АУГ–ГУУ
Если аминокислоте соответствуют несколькими кодонов, то можно выбрать любой из
них.
Определяем строение той цепочки ДНК, которая кодировала строение иРНК. Для этого
под каждым кодоном молекулы иРНК записываем комплементарный ему кодон молекулы
ДНК.
1-я цепь ДНК: ЦТГ–ЦГТ–ТАЦ–ЦАА.
б) Чтобы определить количество (%) нуклеотидов в этом гене, необходимо, используя
принцип комплементарности (А–Т, Г–Ц), достроить вторую цепь ДНК:
2-я цепь ДНК: ГАЦ–ГЦА–АТГ–ГТТ
Находим количество нуклеотидов (нтд): в двух цепях – 24 нтд, из них А = 6. Составляем
пропорцию:
24 нтд – 100%
6 нтд – х%
х = (6x100) : 24 = 25%
По правилу Чаргаффа количество аденина в молекуле ДНК равно количеству
тимина, а количество гуанина равно количеству цитозина. Поэтому:
Т = А = 25%
Т + А = 50%, следовательно
Ц + Г = 100% – 50% = 50%.
Ц = Г = 25%.
в) Молекула ДНК всегда двухцепочечная, ее длина равна длине одной цепи. Длина
каждого нуклеотида составляет 0,34 нм, следовательно:
12 нтд x 0,34 = 4,08 нм.
Задача 3. Молекулярная масса белка Х равна 50 тыс. дальтонов (50 кДа). Определите
длину соответствующего гена.
Примечание. Среднюю молекулярную массу одной аминокислоты можно принять равной
100 Да, а одного нуклеотида – 345 Да.
Решение
Белок Х состоит из 50 000 : 100 = 500 аминокислот.
Одна из цепей гена, кодирующего белок X, должна состоять из 500 триплетов, или
500 x 3 = 1500 нтд.
Длина такой цепи ДНК равна 1500 x 0,34 нм = 510 нм. Такова же длина гена
(двухцепочечного участка ДНК).
Решение задач по общей генетике
Основные понятия и символы









Ген – участок молекулы ДНК в хромосоме, содержащий информацию о первичной
структуре одного белка; гены всегда парные.
Генотип – совокупность всех генов организма.
Фенотип – совокупность всех внешних признаков организма.
Гибрид – организм, сформировавшийся в результате скрещивания особей,
различающихся по ряду признаков.
Альтернативные признаки – контрастные признаки (белый – черный, желтый –
зеленый).
Локус – местоположение гена в хромосоме.
Аллельные гены – два гена, занимающие одинаковые локусы в гомологичных
хромосомах и определяющие альтернативные признаки.
Неаллельные гены – гены, занимающие разные локусы в хромосомах.
Признаки, наследуемые по Менделю, – наиболее часто встречающиеся в решении
задач (Приложение 7).
Аллельные гены могут находиться в двух состояниях: доминантном, обозначаемом
прописной буквой латинского алфавита (А, В, С и т.д.), или рецессивном, обозначаемом
строчной буквой (а, b, с и т.д.).
Организмы, имеющие одинаковые аллели одного гена, например доминантные (АА) или
рецессивные (аа), называются гомозиготными. Они дают один сорт гамет (А) или (а).
Организмы, имеющие разные аллели одного гена (Аа), называются гетерозиготными.
Они дают два сорта гамет (А и а).
Символы:
х – скрещивание организмов;
Р – родители;
F – дети; индекс означает номер поколения: F1, F2, Fn и т.д.;
Г – гаметы родителей или половые клетки;
– «щит и копье Марса», мужской пол;
– «зеркало Венеры», женский пол.
Этапы решения задач
1. Запись генотипов и фенотипов родителей.
2. Запись возможных типов гамет у каждого родителя.
3. Запись возможных типов зигот.
4. Подсчет соотношения генотипов и фенотипов потомства.
1. Графический способ:
2. Алгебраический способ:
F1 (В + b) (В + b)
F2 = BB + 2Bb + bb
3. Решетка Пеннета:
Моногибридное скрещивание
Решение задач на моногибридное скрещивание включает анализ наследования признаков,
определяемых лишь одной парой аллельных генов. Мендель определил, что при
скрещивании гомозиготных особей, отличающихся одной парой признаков, все потомство
фенотипически единообразно (I закон Менделя).
При полном доминировании гибриды I поколения обладают признаками только одного из
родителей, поскольку в этом случае проявление гена А в аллельной паре не зависит от
присутствия другого гена а (аллель а не проявляется, поэтому ее называют рецессивной),
и гетерозиготы (Аа) фенотипически не отличаются от гомозигот (АА).
При скрещивании моногибридов во втором поколении происходит расщепление
признаков на исходные родительские в отношении 3 : 1 по фенотипу и 1 : 2 : 1 по
генотипу (II закон Менделя): 3/4 потомков имеют признаки, обусловленные доминантным
геном, 1/4 – признак рецессивного гена.
Задача 1. Определите генотипы и фенотипы потомства кареглазых гетерозиготных
родителей.
Дано:
А – карие глаза
а – голубые глаза
Определить: F1
Решение
Гетерозиготные кареглазые родители Аа
Происходит расщепление признаков, согласно II закону Менделя:
по фенотипу 3 : 1
по генотипу 1 : 2 : 1
Задача 2. Найти соотношение гладких и морщинистых семян у гороха в первом
поколении, полученном при опылении растений с морщинистыми семенами пыльцой
гомозиготных растений с гладкими семенами.
Дано:
А – гладкие семена
a – морщинистые семена
Определить: F1
Решение
Согласно I закону Менделя все семена гладкие.
Возможна и другая запись.
Гомозиготы по данной паре признаков образуют один сорт гамет:
При неполном доминировании функционируют оба гена, поэтому фенотип гибридов
отличается от гомозигот по обоим аллелям (АА и аа) промежуточным проявлением
признака, и во втором поколении происходит расщепление на три класса в отношении
1:2:1 как по генотипу, так и по фенотипу.
Задача 3. Растения красноплодного крыжовника при скрещивании между собой дают
потомство с красными ягодами, а растения белоплодного крыжовника – белыми. В
результате скрещивания обоих сортов друг с другом получаются розовые плоды.
1. Какое потомство получится при скрещивании между собой гетерозиготных растений
крыжовника с розовыми плодамиx
2. Какое потомство получится, если опылить красноплодный крыжовник пыльцой
гибридного крыжовника с розовыми плодамиx
Дано:
А – красная окраска плодов
а – белая окраска плодов
F1 – x
Решение
Ответ: при скрещивании гибридных растений с розовыми плодами в потомстве
происходит расщепление в соотношении по фенотипу и генотипу 1:2:1.
При скрещивании красноплодного крыжовника с розовоплодным в потомстве получится
расщепление по фенотипу и генотипу в соотношении 1:1.
В генетике часто используют анализирующее скрещивание. Это скрещивание гибрида,
генотип которого неясен, с гомозиготной особью по рецессивным генам аллеля.
Расщепление в потомстве по признаку происходит в соотношении 1:1.
Дигибридное скрещивание
Дигибридное скрещивание – это скрещивание, при котором организмы отличаются двумя
парами альтернативных признаков. Гибриды, полученные от такого скрещивания,
называются дигетерозиготами. При скрещивании двух гомозиготных особей,
отличающихся друг от друга по двум и более парам признаков, гены и соответствующие
им признаки наследуются независимо друг от друга и комбинируются во всех возможных
сочетаниях. При дигибридном скрещивании двух дигетерозигот (особей F1) между собой
во втором поколении гибридов (F2) будет наблюдаться расщепление признаков по
фенотипу в соотношении 9:3:3:1 (III закон Менделя). Это соотношение фенотипов –
результат наложения двух моногибридных расщеплений:
, где «n» – число пар признаков.
Число возможных вариантов гамет равно 2n, где n – число гетерозиготных пар генов в
геноме, а 2 – возможное число гамет у моногибридов.
Примеры
Образование четырех сортов гамет возможно, т.к. в мейозе (профаза I) происходит
конъюгация и кроссинговер хромосом.
Задача 4. Какими признаками будут обладать гибридные абрикосы, полученные в
результате опыления дигомозиготных красноплодных растений нормального роста,
пыльцой желтоплодных карликовых растенийx Какой результат даст дальнейшее
скрещивание таких гибридовx
Дано:
А – красная окраска плодов
а – желтая окраска плодов
В – нормальный рост
b – карликовый рост
Определить: F1 и F2
Решение
Ответ: при скрещивании гибридов в F2 произойдет расщепление в соотношении:
9/16 – красноплодные, нормальный рост;
3/16 – красноплодные, карликовый рост;
3/16 – желтоплодные, нормальный рост;
1/16 – желтоплодные, карликовый рост.
Задача 5. Кареглазый правша женился на голубоглазой правше. У них родилось двое
детей: кареглазый левша и голубоглазый правша. Определить вероятность рождения в
этой семье голубоглазых левшей.
Дано:
А – карие глаза
а – голубые глаза
В – праворукость
b – леворукость
Определить: F1
Ответ: вероятность рождения в этой семье голубоглазых детей, владеющих
преимущественно левой рукой, равна 1/8, или 12,5%.
По системе АВ0 существует четыре группы крови, различающиеся специфическими
белками: антигенами (агглютиногенами), содержащимися в эритроцитах, и антителами
(агглютининами) – в сыворотке крови.
I группа (0):
имеет антитела
нет антигенов
II группа (А):
имеет антиген А и антитела
III группа (В):
имеет антиген В и антитела
IV группа (АВ):
имеет антигены А и В
нет антител
и
Установлено, что четыре группы крови человека обусловлены наследованием трех
аллелей одного гена IA, IB, i. Явление, при котором имеется более чем два аллеля данного
гена, называется множественным аллелизмом. Эти разнообразные аллельные состояния
возникают путем мутаций одного локуса хромосомы, различающихся по своему
фенотипическому проявлению. Комбинируясь в диплоидных клетках по два, могут
образовывать 6 генотипов (00, АА, ВВ, А0, В0, АВ). Соответственно:
00 – I группа
А0, АА – II группа
В0, ВВ – III группа
АВ – IV группа
Так, I (0) группа обусловлена рецессивным аллелем (i), над которым доминируют как
аллель IA (II группа), так и аллель IB (III группа). Аллели IAIB в гетерозиготе определяют
IV группу.
Задача 6. Какие группы крови будут у детей, если у матери I группа крови, а у отца –
IV группа?
Дано:
i – I группа
IAIB – IV группа
Определить: F1
Ответ: в семье возможно рождение детей как со II, так и с III группой крови в
соотношении 1 : 1.
Сцепленные признаки
Сцепленными признаками называются признаки, которые контролируются генами,
расположенными в одной хромосоме. Естественно, что они передаются вместе в случаях
полного сцепления (закон Моргана). Однако, в мейозе при конъюгации гомологичные
хромосомы могут перекрещиваться (кроссинговер) и обмениваться гомологичными
участками. В этом случае гены одной хромосомы переходят в другую, гомологичную ей.
Чем ближе друг к другу расположены гены в хромосоме, тем сильнее между ними
сцепление и тем реже происходит их расхождение при кроссинговере, и, наоборот, чем
дальше друг от друга отстоят гены, тем слабее сцепление между ними и тем чаще
возможно его нарушение.
Количество разных типов гамет будет зависеть от частоты кроссинговера или расстояния
между анализируемыми генами. Расстояние между генами исчисляется в морганидах:
единице расстояния между генами, находящимися в одной хромосоме, соответствует
1% кроссинговера. Такая зависимость между расстояниями и частотой кроссинговера
прослеживается только до 50 морганид.
Задача 7. Гемофилия и дальтонизм определяются рецессивными генами,
расположенными в Х-хромосоме на расстоянии 9,8 морганиды. Какие типы гамет и в
каком количестве (в %) образуются у дигетерозиготной женщины?
Решение
Изобразим схему кроссинговера между парой Х-хромосом. Надо учесть, что в это время
каждая хромосома состоит из двух хроматид.
Наблюдается неполное сцепление. Процентное соотношение кроссоверных и
некроссоверных гамет определяется для генов Н и D. Оно составляет 9,8 морганиды, это
значит, что 9,8% гамет образуется в результате кроссинговера. Большая же часть гамет
получит сцепленные гены. Расчет:
100% – 9,8% = 90,2%.
Ответ. Кроссоверных гамет (Hd и hD) – 9,8% (4,9% Hd + 4,9% hD), некроссоверных (HD
и hd) – 90,2% (45,1% HD + 45,1% hd).
Наследование признаков, сцепленных с полом
Сцепленными с полом называются признаки, гены которых расположены не в аутосоме
(неполовой хромосоме), а в гетеросоме (половой хромосоме).
Хромосомы, определяющие пол у человека, различаются. Женщины имеют две крупных
Х-хромосомы (XX – гомогаметный пол), а мужчины – одну Х-хромосому и одну Yхромосому (XY – гетерогаметный пол). Следует иметь в виду, что у некоторых
представителей животного мира распределение половых хромосом иное (см. Приложение
8).
Схема решения задач на наследование признаков, сцепленных с полом, иная, чем на
аутосомное моногибридное скрещивание. В случае, если ген сцеплен с Х-хромосомой, он
может передаваться от отца только дочерям, а от матери в равной степени и дочерям, и
сыновьям. Если ген сцеплен с Х-хромосомой и является рецессивным, то у женщины он
проявляется только в гомозиготном состоянии. У мужчин второй Х-хромосомы нет,
поэтому такой ген проявляется всегда.
При решении задач этого типа используются не символы генов (А, а, В, b), как при
аутосомном наследовании, а символы половых хромосом X, Y с указанием
локализованных в них генов (XH, Xh).
Задача 8. Дочь дальтоника вышла замуж за сына дальтоника. Оба различают цвета
нормально. Определите, каким будет зрение у их детей?
Дано:
XH – норма
Xh – дальтонизм
Опредеить F1
Решение
Женщина, вступившая в брак, различает цвета нормально, но ее отец – дальтоник.
Следовательно, она гетерозиготна (XHXh).
Мужчина различает цвета нормально, хотя его отец – дальтоник, т. к. отец передает сыну
Y-хромосому.
Ответ. У всех дочерей зрение будет нормальным. У сыновей расщепление по признаку 1
: 1, т.е. вероятность рождения больных детей 25%.
Взаимодействия неаллельных генов
В организме одновременно функционирует множество генов из разных аллелей, в том
числе и расположенные в разных парах хромосом и распределяющиеся независимо друг
от друга. Различают 3 типа взаимодействия неаллельных генов: эпистаз,
комплементарность, полимерия.
Эпистаз – подавление действия генов одного аллеля генами другого. Различают эпистаз
доминантный и рецессивный. В первом случае геном-подавителем является доминантный
ген, во втором – рецессивный. Анализ при эпистазе ведется по схеме дигибридного
скрещивания. В случае скрещивания дигибридов при доминантном эпистазе расщепление
в F1 оказывается 13 : 3 или 12 : 3 : 1, т.е. во всех случаях, когда присутствует доминантный
ген-подавитель, подавляемый ген не проявится. В случае скрещивания дигибридов при
рецессивном эпистазе расщепление во втором поколении наблюдается в отношении 9 : 3:
4.
Задача 9. Белое оперение определяется двумя парами несцепленных неаллельных генов.
В одной паре доминантный ген определяет окрашенное оперение, рецессивный – белое. В
другой паре доминантный ген подавляет окраску, рецессивный не подавляет окраску.
Определить расщепление по фенотипу в F2 при скрещивании белых птиц, имеющих
генотип CCII, с белыми птицами, имеющие генотип ccii.
Дано:
С – окраска пера
с – отсутствие окраски
I – подавление гена окраски
i – отсутствие подавления
Определить F1 , F2
Ответ. F1 белого цвета, т.к. проявляется закон единообразия и явление доминантного
эпистаза. В F2 происходит расщепление в соотношении 13 белых : 3 окрашенных
(выделенные генотипы).
Комплементарность – явление, при котором определенный фенотип формируется лишь
при совместном действии неаллельных генов и не может проявиться при раздельном
действии каждого из генов. Например, известно, что у некоторых растений пурпурная
окраска возникает только при наличии двух доминантных генов (С и Р). Эти гены
необходимы для появления ферментов, участвующих в синтезе пурпурного пигмента
антоциана. Если в генотипе имеется лишь один из доминантных генов (С_рр, ссР_) или
оба доминантных гена отсутствуют, то цвет будет белым.
Задача 10. Каковы будут расщепления по фенотипу F1 и F2 при скрещивании душистого
горошка с белыми цветами с генотипами ССрр и ссРР?
Дано:
С – синтез пропигмента
с – пропигмент не синтезируется
Р – синтез фермента, переводящего пропигмент в пигмент
р – фермент не синтезируется
Определить F1 , F2
Ответ. Гибриды F1 единообразны, пурпурного цвета. В F2 произошло расщепление по
фенотипу в соотношении 9 пурпурных (выделенные генотипы) : 7 белых.
Полимерия – обусловленность количественного фенотипического признака суммарными
действиями нескольких неаллельных генов (полигенов). Выраженность признака
пропорциональна количеству генов в генотипе и зависит от количества доминантных
генов, вносящих вклад в его развитие. Поскольку неаллельные гены оказывают
одинаковое действие на один и тот же признак, их принято обозначать одной буквой
латинского алфавита с указанием пары с помощью индекса (A1A1A2A2). У человека
подобная закономерность прослеживается в наследовании пигментации кожи, роста,
комплекции.
Задача 11. Цвет кожи человека определяется взаимодействием нескольких пар генов по
типу полимерии, т.е. цвет кожи тем темнее, чем больше доминантных генов в генотипе.
Возможные генотипы и фенотипы цвета кожи:
черная кожа – A1A1A2A2
темная – A1A1A2a2
смуглая (мулат) – A1a1A2a2
светлая – A1a1a2a2
белая – a1a1a2a2
Если два мулата (A1a1A2a2) имеют детей, то можно ли ожидать среди них детей с черной,
смуглой и белой кожей? Какую часть составят дети каждого типа?
Решение
Ответ. В этой семье возможны дети всех цветов кожи: 1 : 4 : 6 : 4 : 1, т.е.
черные – 1/16
темные – 4/16
смуглые – 6/16
светлые – 4/16
белые – 1/16
Приложение 1. Задачи по молекулярной генетике
(Знаками * и ** отмечены задачи повышенной сложности.)
Задача 1. Фрагмент молекулы белка миоглобина содержит аминокислоты,
расположенные в следующем порядке: валин – аланин – глутаминовая кислота – тирозин
– серин – глутамин. Какова структура участка молекулы ДНК, кодирующего эту
последовательность аминокислот?
Задача 2*. Известна молекулярная масса белка Х = 3500. Определите молекулярную
массу и длину соответствующего гена.
Задача 3. Дана последовательность нуклеотидов участка гена:
А–А–Т–Т–Т–Г–Г–Ц–Ц–А–Ц–А–Ц–А–А.
Последовательность каких аминокислот закодирована в этом участке?
Задача 4*. Определите антикодоны тРНК, участвующие в синтезе белков:
а) Вал – Гли – Фен – Арг;
б) Арг – Тир – Цис – Сер.
Задача 5*. Сколько нуклеотидов содержит ген, в котором закодирован белок инсулин,
состоящий из 51 аминокислоты?
Задача 6*. Дана цепь ДНК:
Ц–Т–А–Т–А–Г–Т–А–А–Ц–Ц–А–А.
Определите:
а) первичную структуру белка, закодированного в этой цепи;
б) количество (в %) различных видов нуклеотидов в этом гене;
в) длину этого гена;
г) первичную структуру белка, синтезируемого после выпадения девятого нуклеотида в
этой цепи ДНК.
Приложение 2. Задачи по общей генетике
Тема: «Закономерности наследования при моногибридном скрещивании (I,
II законы Менделя)»
Задача 1. Определите генотипы и фенотипы потомства от брака кареглазых
гетерозиготных родителей.
Задача 2. Определите генотипы родителей, если у матери имеется седая прядь волос надо
лбом, а у отца – нет; из двух детей в семье один имеет седую прядь, а другой нет.
Задача 3. Белая окраска плодов тыквы доминирует над желтой. Введем для генов,
ответственных за эти признаки, обозначения В и b.
А. Родительские растения гомозиготные; одно из них имеет белые плоды, а другое
желтые. Какие плоды будут у потомков от скрещивания гибридов первого поколения с его
белым родителем? С его желтым родителем?
Б. При скрещивании белой тыквы с желтой получено потомство, половина которого имеет
белые плоды, а половина – желтые. Каковы генотипы родителей?
Задача 4. Гетерозиготную черную крольчиху скрестили с таким же кроликом. Определите
формулу расщепления гибридного потомства по фенотипу и генотипу.
Задача 5*. Каковы генотипы родителей и детей, если:
а) у светловолосой матери и темноволосого отца пять темноволосых детей.
б) у матери, имеющей по шесть пальцев на руках, и у отца с нормальным числом пальцев
трое детей, и все – полидактилики.
Задача 6*. Серый каракулевый мех (ширази) красивее и ценится дороже, чем каракуль
(черный). Каких овец по окраске шерсти и почему экономически выгодно отбирать для
скрещивания, чтобы одновременно получить как можно больше серых и черных
каракульских ягнят. Известно, что гомозиготные серые особи летальны по причине
летальности доминантного гена серой окраски меха в гомозиготном состоянии.
Задача 7**. Голубоглазый мужчина, оба родителя которого имели карие глаза, женится на
кареглазой женщине, у отца которой глаза карие, а у матери – голубые. От этого брака
родился один голубоглазый сын. Определите генотипы каждого из упомянутых лиц и
составьте схему их родословной, указав Р, F1, F2.
Задача 8*. Какое потомство F1 и F2 по фенотипу и генотипу получится при скрещивании
красноплодной земляники с белоплодной? (Ни один из этих признаков не дает полного
доминирования, поэтому у гибридов плод розовый, ген неполного доминирования
обозначается черточкой над буквой А.)
Задача 9*. Определите и объясните, какие группы крови возможны у детей:
а) если у матери I группа, а у отца II группа крови;
б) если у матери I группа, а у отца IV группа.
Примечание. Группа крови зависит от действия не 2-х, а 3-х аллельных генов,
обозначаемых символами А, В, 0. Они, комбинируясь в диплоидных клетках по два, могут
образовывать 6 генотипов (00, АА, ВВ, А0, В0, АВ). Соответственно этому возможны
группы:
00 – I ;
АА, А0 – II;
ВВ, В0 – III;
АВ – IV.
Так, первая группа обусловлена рецессивным аллелем (i), над которым доминируют как
аллель второй группы (IA), так и аллель третьей группы (IB).
Тема: «Закономерности наследования при дигибридном скрещивании (III
закон Менделя)»
Задача 1. Напишите возможные генотипы человека, если по фенотипу у него:
а) тонкие губы и «римский нос»;
б) толстые губы и темный цвет волос;
в) большие серые глаза и тонкие губы;
(Курсивом отмечены доминантные признаки.)
Задача 2. У свиней черная окраска щетины доминирует над рыжей, а длинная щетина –
над короткой. Определите формулы расщепления гибридного потомства, если
скрещиваются следующие животные.
1. Черное длиннощетиновое, гетерозиготное по второму аллелю, с рыжим гетерозиготным
длиннощетиновым.
2. Черное длиннощетиновое, гетерозиготное по первому аллелю, с черным
гетерозиготным короткощетиновым.
3. Дигетерозиготное черное длиннощетиновое с гомозиготным черным
короткощетиновым.
Задача 3**. Темноволосая женщина с кудрявыми волосами, гетерозиготная по первому
признаку, вступила в брак с мужчиной, имеющим темные гладкие волосы,
гетерозиготным по первому признаку. Каковы вероятные генотипы детей, если кудрявые
волосы – доминантный признак, волнистые волосы – промежуточный признак?
Задача 4**. У человека праворукость доминирует над леворукостью, а карий цвет глаз –
над голубым. В брак вступают кареглазый мужчина-правша, мать которого была
голубоглазой левшой, и голубоглазая женщина-правша, отец которой был левша.
Определить генотипы упомянутых лиц. Какова вероятность того, что у этой пары родится
ребенок-левша (выразить в %)?
Задача 5**. У крупного рогатого скота ген комолости доминирует над геном рогатости, а
чалая окраска шерсти формируется как промежуточный признак при скрещивании
красных и белых животных. Скрещивали гетерозиготного комолого чалого быка с такой
же коровой. Определите вероятность рождения телят, похожих на родителей.
Задача 6**. У человека свободная мочка уха доминирует над приросшей, а гладкий
подбородок рецессивен по отношению к подбородку с треугольной ямкой. Эти признаки
наследуются независимо.
От брака мужчины с приросшей мочкой уха и треугольной ямкой на подбородке и
женщины, имеющей свободную мочку уха и гладкий подбородок, родился сын с гладким
подбородком и приросшей мочкой уха. Какова вероятность рождения в этой семье
ребенка с гладким подбородком и свободной мочкой уха; с треугольной ямкой на
подбородке (выразить в %)?
Тема: «Наследование признаков, сцепленных с полом»
Задача 1. Гетерозиготную самку дрозофилы скрестили с серым самцом. Определите
расщепление по генотипу и фенотипу (по полу и окраске тела).
Примечания.
1) Указанные признаки сцеплены с полом, т.е. их гены находятся только в половых Ххромосомах: доминантный ген А – в одной Х-хромосоме, рецессивный ген желтой
окраски а – в другой, гомологичной Х-хромосоме.
2) Половая Y-хромосома генов окраски тела не содержит, но она гомологична Ххромосоме.
3) Символ гена сцепленного с полом признака записывать нижним индексом (ХаY, ХаХа,
ХАХа и т.д.).
Задача 2. Гипоплазия эмали наследуется как сцепленный с Х-хромосомой доминантный
признак. В семье, где оба родителя страдали отмеченной аномалией, родился сын с
нормальными зубами. Определите вероятность того, что следующий ребенок будет тоже с
нормальными зубами.
Задача 3. Одна из форм гемофилии наследуется как рецессивный признак, сцепленный с
Х-хромосомой. Мужчина, больной гемофилией, вступает в брак с нормальной женщиной
(отец и мать которой здоровы). Будут ли дети страдать этим заболеванием?
Задача 4. Рецессивный ген дальтонизма находится в Х-хромосоме. Отец девушки
страдает дальтонизмом, а мать, как и все ее предки, различает цвета нормально. Девушка
выходит замуж за здорового юношу. Что можно сказать об их будущих сыновьях,
дочерях?
Задача 5*. Черепаховую (пятнистую) кошку скрестили с рыжим котом. Как пойдет
расщепление гибридов по генотипу и фенотипу (по окраске шерсти и полу)?
Примечания.
1) У кошек и котов ген черной окраски шерсти, как и ген рыжей окраски, дает неполное
доминирование, при сочетании этих двух генов получается черепаховая окраска:
ХВ – черная окраска;
Хb – рыжая;
ХBХb – черепаховая.
2) Эти аллельные гены сцеплены с полом и находятся только в X-хромосоме.
Задача 6*. Гипертония у человека определяется доминантным аутосомным геном,
оптическая атрофия вызывается рецессивным геном, сцепленным с полом. Женщина с
оптической атрофией выходит замуж за мужчину с гипертонией, у которого отец также
страдал гипертонией, а мать была здорова. Какова вероятность, что ребенок в этой семье
будет страдать обеими аномалиями (в %)? Какова вероятность рождения здорового
ребенка (в %)?
Задача 7*. Каковы генотипы родителей, если от брака кареглазой здоровой (по
свертываемости крови) женщины с голубоглазым здоровым мужчиной родился
голубоглазый мальчик-гемофилик. Гемофилия и голубые глаза – рецессивные признаки,
но ген голубых глаз расположен в аутосоме, а ген гемофилии сцеплен с Х-хромосомой.
Ответы к задачам
Приложение 1. Задачи по молекулярной генетике
Задача 1. ЦАА–ЦГА–ЦТТ–АТА–АГА–ГТТ.
Задача 2. Мол. масса гена М = 72450 Да, длина гена l = 35,7 нм.
Задача 3. Лей–Иле–Лей–Цис–Вал.
Задача 4. а) ЦАУ–ЦЦУ–ААА–ГЦА; б) УЦУ–АУА–АУА–АГА.
Задача 5. 306.
Задача 6. а) Асп–Иле–Иле–Гли; б) А = Т = 34,6%, Г = Ц = 15,4%; в) 4,42 нм; г) Асп–Иле–
Мет–Вал.
Приложение 2. Задачи по общей генетике
Тема: «Закономерности наследования при моногибридном скрещивании (I, II
законы Менделя)
Задача 1. АА, аа, Аа, Аа; 3:1; 1:2:1
Задача 2.
Аа,
aa
Задача 3. А. Белые (100%); белые (50%) и желтые (50%). Б. Вв, вв.
Задача 4. АА, Аа, Аа, aa; 1:2:1; 3:1
Задача 5. а) Р:
АА; F1 Аа б) Р:
aa
АА
aa; F1 Aa
Задача 6. Серые с черными Аа x aa = 1Аа : 1аа; при таком варианте летальных особей
нет, все 100% ягнят живые, из них 50% – ширази (Аа).
Задача 7. F2. Отец и бабушка по материнской линии – aa; мать, бабушка и дедушка по
отцовской линии – Аа; бабушка по материнской линии – АА или Аа.
Задача 8. F1 – все розовые. F2 – 1 красные (АА), 2 розовые (Аа), 1 белые (aa).
Задача 9. а) II группа, I группа; б) II группа, III группа.
Тема: «Закономерности наследования при дигибридном скрещивании (III
закон Менделя)»
Задача 1. а) ааВВ, ааВb. б) ААВВ, АаВb, ААВb, АаВВ. в) AAbbcc, Aabbcc.
Задача 2. 1. АаВВ, АаВb, Aabb. 2. ААВb, АаВb, ааВb. 3. ААВb, АаВb, AAbb, Aabb. 4.
АаВb, ааВb, АаВb, ааВb, Ааbb, aabb.
Задача 3.
Задача 4. 3 – ААВb, АаВb, 3:3:1:1, 3 – Aabb, AAbb, 1 – aaBb, 1 – aabb, P=25%.
Задача 5. Поскольку родители гетерозиготны по двум парам аллелей, но по первой паре
аллелей наблюдается полное доминирование и расщепление 3:1 (12:4), а по второй –
неполное доминирование? и расщепление по признаку цвета пойдет в соотношении 1:2:1
(4:8:4), то 8/16 животных F1 будут с чалой мастью, и три четверти их, т.е. 6/16 (37%) от
всего числа потомства, ожидается с доминантными признаками, т.е. комолые.
Задача 6. Свободная мочка, гладкий подбородок – 25%; с треугольной ямкой на
подбородке – 50%.
Тема: «Наследование признаков, сцепленных с полом»
Задача 1. 2 серые
, 1 серый
, 1 желтая
.
Задача 2. 25%.
Задача 3. Не будут.
Задача 4. Один сын дальтоник, один сын здоровый.
Задача 5.
ХB Хb – черепаховая,
Задача 6. 25%, 25%.
ХBY – черный,
XbXb – рыжая,
XbY – рыжий.
Задача 7.
АаХAXa,
ааХAY.
Приложение 3. Ключевая таблица кодонов
Краткие обозначения аминокислот
Аланин – Ала
Аргинин – Арг
Аспарагин – Асн
Аспарагиновая кислота – Асп
Валин – Вал
Гистидин – Гис
Глицин – Гли
Глутамин – Глн
Глутаминовая кислота – Глу
Изолейцин – Иле, или Илей
Лейцин – Лей
Лизин – Лиз
Метионин – Мет
Пролин – Про
Серин – Сер
Тирозин – Тир
Треонин – Тре
Триптофан – Три, или Трп
Фенилаланин – Фен
Цистеин – Цис
Приложение 4. Признаки, наследуемые по Менделю
Приложение 5. Типы соотношений половых хромосом у животных