Генетика относится к числу точных наук. Решение задач помогает школьникам понять сложный материал. Для успешного решения задач по генетике прежде всего необходимо внимательно изучить условие задачи.
Основные термины и понятия, которые должны знать учащиеся:
1.Гомологичные хромосомы – парные хромосомы, одинаковые по форме, размерам, набору генов.
2.Альтернативные признаки – контрастные признаки.
3.Доминантный признак – господствующий, преобладающий, подавляющий.
4.Рецессивный ген – который подавляется.
5.Гамета – половая клетка, она несет один ген из аллельной пары генов и имеет гаплоидный набор хромосом.
6.Аллельные гены – гены, расположенные в одних и тех же локусах (участках) гомологичных хромосом. Контролируют развитие альтернативных признаков. 7.Гомозиготная особь – особь образует гаметы одного типа.
8.Гетерозигота – образует гаметы разного типа.
9.Зигота – оплодотворенная яйцеклетка. Она имеет диплоидный набор хромосом.
10.Каждая гамета получает гаплоидный набор хромосом (генов). Все хромосомы (гены) имеются в гаметах.
11.В каждую гамету попадает только одна гомологичная хромосома из каждой пары (только один ген из каждой аллели).
12.Одну гомологичную хромосому (один аллельный ген) из каждой пары ребенок получает от отца, а другую (другой аллельный ген) - от матери.
13.Гетерозиготные организмы при полном доминировании всегда проявляют доминантный признак. Организмы с рецессивным признаком всегда гомозиготны.
14.Решение задачи на дигибридное скрещивание при независимом наследовании обычно сводится к последовательному решению двух задач на моногибридное (это следует из закона независимого наследования).
При оформлении задач необходимо уметь пользоваться символами, принятыми в традиционной генетике:
♀ - женский организм (’’зеркало Венеры’’ от лат.);
♂ - мужской организм (’’щит и копье Марса’’ от лат.);
X – знак скрещивания;
Р – родительские организмы;
F1, F2 - дочерние организмы первого и второго поколения. А, В, С… - гены, кодирующие доминантные признаки. а, b, c… - аллельные гены, кодирующие рецессивные признаки.
АА, ВВ, СС –генотипы особей, моногомозиготных по доминантному
признаку.
Аа, Вb, Сс…-генотипы моногетерозиготных особей.
aа, bb, сс…- генотипы рецессивных особей.
АаВb, АаВbСс – генотипы ди - и тригетерозигот.
А В СD – генотипы дигетерозигот в хромосомной форме при
= = ; = независимом и сцепленном наследовании.
а   b сd
, , - гамета.
Генотип – совокупность генов в организме.
Фенотип – совокупность свойств и признаков организма, которые формируются в результате взаимодействия генотипа особи и окружающей среды.
Пример записи скрещивания (брака) А – желтая окраска семян. а– зеленая окраска семян. Запись в буквенной форме:
Р ♀ Аа ♂ аа
Χ
Желтая зеленая
г амета
F1 Аа аа
желтая ; зеленая
50% 50%
Запись в хромосомной форме: А а
Р ♀ = Χ ♂ =
а а
желтая зеленая
г амета
F 1 А а
= =
а а
желтая зеленая
50% 50%
При написании схемы скрещивании (брака) обязательно следует указывать всех рассматриваемых особей, поколение, к которому они принадлежат (F1, F2) а так же пол родителей и потомства. Гаметы следует обвести кружком (при невыполнении этого можно спутать гаметы с генами генотипа).
Пример решения и оформления задачи
Задача. Голубоглазый юноша женился на кареглазой девушке, у отца которой глаза были голубые. От этого брака родился кареглазый ребенок. Каков генотип ребенка?
В тетрадях учащихся условия задачи и ее решения будут иметь следующий вид:
ДАНО:
 А – ген кареглазости Р: ♀ Аа Х ♂ аа
а – ген голубоглазости
  ♀ -Аа гамета
♂ - аа
F1-кареглазый
 F1: Аа аа
Генотип
F1 -? 50% 50%
Ответ: F1- с генотипом Аа.
Объяснение решения задачи:
Сначала запишем кратко условие задачи. Для ее решения необходимо знать генотипы родителей. Согласно данным таблицы «Альтернативные признаки», карий цвет глаз является доминантным признаком, поэтому ген, определяющий этот признак, обозначим через «А», а ген, определяющий голубой цвет глаз (рецессивный признак), -через «а».
Теперь определим генотипы родителей ребенка. Отец голубоглазый, следовательно,
в его генотипе оба аллельных гена определяющие цвет глаз, рецессивные,т. е. его генотип аа.
Мать ребенка кареглазая. Проявление этого цвета глаз возможно в двух случаях:1) при условии, что оба аллельных гена являются доминантными;2) при условии,
что один из аллельных генов доминантный, а другой рецессивный.
Поскольку отец матери ребенка голубоглазый, т. е. его генотип аа , то у нее один
аллельный ген рецессивный (а). Значит, мать ребенка гетерозиготна по данному
признаку, ее генотип Аа.
Запишем генотипы родителей справа от условия задачи.
Зная генотипы родителей, можно определить, какие типы гамет у них
образуются. В этом браке возможны дети с двумя генотипами по признаку цвета глаз: Аа – кареглазые и аа – голубоглазые. Фенотип ребенка, родившегося в этом браке, известен из условия задачи: ребенок кареглазый. Следовательно, его генотип - Аа
К распространенным ошибкам, допускаемым учащимися при оформлении задач, относятся случаи, когда женский организм написан не слева, а справа (принятая форма записи).
Опыт показывает, что для решения целесообразно включать задачи, содержащие материал по генетике растений, животных и человека. Такой подбор задач обеспечивает благоприятные условия для формирования у учащихся научно – материалистических представлений о всеобщем характере действия законов генетике.
Альтернативные признаки
ДОМИНАНТНЫЙ РЕЦЕССИВНЫЙ
ГОРОХ
1. Желтая окраска семян Зеленая окраска семян
2. Гладкая поверхность семян Морщинистая поверхность семян
3. Красная окраска венчика Белая окраска венчика
4. Высокий рост Карликовый рост
ТОМАТЫ
1. Круглая форма плода Грушевидная форма плода
2. Красная окраска плода Желтая окраска плода
3. Высокий стебель Низкий стебель
4. Пурпурный стебель Зеленый стебель
ДРОЗОФИЛА
1. Красный цвет глаз Белый цвет глаз
2. Серая окраска тела Черная окраска тела
3. Нормальные крылья Зачаточные крылья
НОРКА
1. Темная шерсть Белая шерсть
ЧЕЛОВЕК
1. Темные волосы Светлые волосы
2. Не рыжие волосы Рыжие волосы
3. Нормальная пигментация Альбинизм (отсутствие пигментации)
кожи, волос глаз
4. Карие глаза Голубые или серые глаза
5. Большие глаза Маленькие глаза
6. Толстые губы Тонкие губы
7. Веснушки на лице Отсутствие веснушек
8. Низкий рост тела Нормальный рост тела
9.Резус- положительная кровь Резус- отрицательная кровь
КРОЛИК
1. Серая окраска шерсти Черная окраска шерсти
2.Черная окраска шерсти Белая окраска шерсти
3. Мохнатая шерсть Гладкая шерсть
РОГАТЫЙ СКОТ
1.Черная окраска шерсти Красная окраска шерсти
2. Комолость (безрогость) Рогатость
3. Белая голова Сплошная окраска шерсти
Моногибридное скрещивание
Моногибридным называется скрещивание, при котором рассматривается наследование одной пары альтернативных признаков.
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.
Для успешного решения задач на моногибридное скрещивание необходимо также четко знать закон “ чистоты гамет”, согласно которому в каждую гамету попадает только один ген из каждой пары, определяющей развитие признака.
При неполном доминировании у гетерозигот не проявляется ни один признак из имеющихся у родителей. При промежуточном наследовании гибриды несут среднее выражение признаков.
Задачи
1. Гомозиготную черную крольчиху скрестили с гомозиготным белым кроликом. Определите генотипы и фенотипы крольчат первого поколения. Произойдет ли расщепление гибридного потомства? Какие законы и правила Менделя здесь проявляются?
2. Гетерозиготную черную крольчиху скрестили с таким же кроликом. Определите
формулу расщепления гибридного потомства по генотипу и фенотипу.
3. Скрещены гетерозиготный красноплодный томат с гомозиготным красноплодным. Определите формулу расщепления по генотипу и фенотипу.
4. Определите формулу расщепления гибридного потомства по генотипу и фенотипу при скрещивании томата, если материнское растение гетерозиготное кругло плодное, отцовское - грушевидное.
5. От скрещивания белого кролика с черной крольчихой получено 6 черных и 5белых крольчат. Почему в первом же поколении произошло расщепление? Каковы генотипы родителей и крольчат?
6. Могут ли белые кролики быть не чистопородными по окраске шерсти?
Почему? А черные кролики?
7. Как определить чистопородность (по окраске шерсти) черных коров?
8. Каковы фенотипы и генотипы родительской пары морских свинок: а) если в их потомстве было 25% гладких и 75% вихрастых свинок; б) если в потомстве было 50 %
гладких и 50 % вихрастых; в) при каких фенотипах и генотипах родителей получится фенотипически однородное - гладкое потомство; г) а при каких только вихрастое?
9. Определите и запишите в генном выражении вероятность рождения светловолосых детей в следующих случаях:
а) оба родителя гомозиготные темноволосые;
б) один гомозиготный темноволосый, другой светловолосый;
в) один гетерозиготный темноволосый, другой светловолосый;
г) оба гетерозиготные по признаку темноволосости;
д) один гомозиготный темноволосый, другой гетерозиготный темноволосый;
е) оба родителя светловолосые.
10. Редкий аллель а вызывает у человека наследственную анофтальмию (отсутствие глазных яблок). Аллель А обусловливает нормальное развитие глаза. У гетерозигот глазные яблоки уменьшены. а) Супруги гетерозиготны. Определите расщепление в первом поколении по генотипу и фенотипу. б) Мужчина, гетерозиготный по гену А (с уменьшенным глазными яблоками), женился на женщине с нормальным развитием глаз. Какое расщепление по фенотипу окажется у его детей?
11. Голубоглазый мужчина, оба родителя которого имели карие глаза, женился на кареглазой женщине, у отца которой глаза карие, а у ее матери - голубые. От этого брака родился один голубоглазый сын. Определите генотипы каждого из упомянутых лиц и составьте схему их родословной.
12. Женщина с не рыжими волосами, мать и отец которой имеют не рыжие, а брат – рыжие волосы, вступила в брак с рыжеволосым мужчиной, мать которого имеет тоже рыжие, а отец – не рыжие волосы. От этого брака родились мальчик с не рыжими и девочка с рыжими волосами. Определите генотипы у всех упомянутых лиц и составьте схему родословной этой семьи.
13. Платиновую (рецессив) норку, оба родителя которой имели коричневую окраску шерсти, скрестили с коричневой норкой, отец которой имел коричневую, а мать – платиновую окраску шерсти. При таком скрещивании получено несколько платиновых норок (внуков). Определите генотипы каждого из упомянутых особей и составьте схему их родословной, обозначая самок и самцов своими знаками.
14. При скрещивании серой крольчихи, оба родителя которой были серыми, с серым кроликом, родители которого тоже были серыми, родилось несколько черных крольчат (внуков). Определите генотипы каждого из упомянутых особей и составьте схему родословной.
15. У Володи и его родного брата Коли глаза серые, а у их сестры Наташи – голубые. Мама у этих детей голубоглазая, ее же родители имели серые глаза. Как наследуется голубая и серая окраска глаз? Какой цвет глаз у папы Володи, Коли и Наташи? Каковы генотипы всех членов семьи? Дайте аргументированный ответ.
16. У Пети и Саши карие глаза, а у их сестры Маши – голубые. Мама этих детей голубоглазая, хотя ее родители имели карие глаза. Какой признак доминирует? Какой цвет глаз у папы? Написать генотипы всех перечисленных лиц.
17. В одном из зоопарков Индии у пары тигров с нормальной окраской родился тигр альбинос. Тигры альбиносы встречаются крайне редко. Какие действия должны провести селекционеры, чтобы как можно быстрее получить максимальное количество тигрят с данным признаком?
18. У двух здоровых родителей родился ребенок альбинос. Второй ребенок был нормальным. Доминантный или рецессивный ген определяет альбинизм? Определить генотипы родителей и детей.
19. Наследование резус – фактора осуществляется по обычному аутосомно – доминантному типу. Организм с резус – положительным фактором несет доминантный ген, а резус – отрицательный – рецессивный ген. Если муж и жена резус – положительны, то может ли их ребенок быть резус – отрицательным?
20. Ребенок резус – положителен. Какой резус – фактор может быть у родителей?
21. 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 красно плодной земляники пыльцой растения с розовыми ягодами?
ОТВЕТЫ И РЕШЕНИЯ
1. Аа (черные) 1 закон Менделя и закон чистоты гамет.
2. Формула расщепления по генотипу – 1АА: 2Аа:1аа, по фенотипу – 3 черные:1 белые.
2 закон Менделя.
3. АА: Аа, по фенотипу все красноплодные.
4. Аа: аа, по фенотипу 50 % круглоплодных: 50 % грушевидных.
5. Генотипы родителей и крольчат Аа: аа.
6. Белые не могут быть не чистопородными по окраске шерсти. Рецессивный признак проявляется только при гомозиготности. А черные могут.
7. Провести анализирующее скрещивание. Скрестить с особью у которой проявляется рецессивный признак.
8. а) оба родителя Аа ( вихрастые); б) Аа (вихрастые): аа ( гладкие); в) оба родителя аа (гладкие); г) оба родителя АА или АА и аа.
9. Ноль в случаях а, б, д; в) 50 %; г) 25%; е) 100 %.
а) По сколько оба супруга гетерозиготны по гену А, то их генотипы одинаковы _Аа. Расщепление по генотипу в первом поколении составит АА: 2Аа: аа (согласно второму закону Менделя). В задачи доминирование неполное, то расщепление по фенотипу составит 1 (ребенок с нормальными глазами):2 (дети с уменьшенными глазными яблоками): 1 (ребенок с анофтальмией). Т.е. при неполном доминировании расщепление по фенотипу совпадает (в количественном отношении) с расщеплением по генотипу.
Р ♀Аа х ♂Аа
Ум. Ум.
F1 АА: 2Аа: аа
Норм. Ум. Анофт.
б) По сколько у женщины нормальное развитие глаз, то она гомозиготна по
доминантному гену А.
Р ♀ АА х ♂Аа
Норм. Ум.
F 1 АА: Аа
Норм. Ум.
Расщепление по фенотипу у детей мужчины с уменьшенными глазными
яблоками и женщины с нормальными глазами составит 1: 1 т. е. половина детей
будут нести признак матери (нормальные глазные яблоки), а половина – отца
(уменьшенные глазные яблоки).
11. Составьте схему родословной, обозначая линиями родственные отношения,
кружком – лиц женского пола, квадратиком – лиц мужского пола. б) Внутри
этих фигур запишите условные номера перечисленных в задаче лиц (по порядку
их упоминания), а рядом – их фенотипы и известные по условиям задачи гены;
неизвестные гены обозначая знаком «?». в) На основании принципа чистоты
гамет определите и запишите неизвестные гены упомянутых лиц, начиная с
последнего поколения (внука).
Р (дедушки и Голубоглазая Кареглазый Кареглазая Кареглазый
бабушки) женщина мужчина женщина мужчина
5
3
А?
    аа А? А?
F
1
1(родители) Кареглазая голубоглазый
  женщина мужчина
А? аа
F
7
2(внук) Голубоглазый
сын
аа
Ответ. 1) аа; 2)Аа; 3) Аа; 4)Аа; 5) Аа или АА; 6) аа; 7)аа.
12. 1) Аа; 2) Аа; 3) Аа; 4) аа; 5) аа; 6) аа;7) Аа ; 8) Аа; 9) аа.
13. 1, 6, 7 – аа; 2, 3,4 –Аа; 5 – АА или Аа (номера особей – в порядке упоминания их в условиях задачи).
14. 1,4 –Аа; 2, 3, 5, 6 – Аа или АА; 7 – аа.
15. Р серые глаза серые глаза
6
А? А?
F
7
1 голубые глаза Фенотип?
  аа Генотип?
1
2
серые глаза
F2 голубые глаза А?
аа
серые глаза
А?
Решение задачи удобно записать в виде родословной.
Родители матери имели серые глаза, а у нее глаза голубые. Следовательно, родители должны были быть гетерозиготными (потомство отличается от родителей). Поскольку они были сероглазыми, то, следовательно, серый цвет глаз доминантен. Что бы у матери мог проявиться голубой цвет глаз, она должна быть гомозиготна по рецессивному (по данному признаку). Поскольку у детей цвет глаз разный (у братьев –серый, у Наташи –голубой), то у их отца цвет глаз должен быть серым, а сам он гетерозиготен по данному признаку.
Ответ: 1 – Аа; 2 – Аа; 3 – аа; 4 – аа; 5 – Аа ; 6 – Аа; 7 – Аа(серые глаза).
16. 1 – Аа; 2 – Аа; 3 – аа; 4 – аа; 5 – Аа ; 6 – Аа; 7 – Аа(карие глаза). Доминирующим является признак карего цвета глаз.
17. У фенотипически одинаковых животных родился отличающийся от них ребенок, следовательно, они гетерозиготны, их генотип – Аа, а нормальная пигментация является доминантным признаком. Генотип тигра – альбиноса аа (он проявляет рецессивный признак). При скрещивании тигра альбиноса с обычными тиграми в потомстве первого поколения альбиносов не было бы. И только при скрещивании гибридов F1 в их потомстве F2 альбиносы встречались бы с частотой примерно 25%. Поэтому более целесообразным было бы скрестить тигра – альбиноса с одним из родителей. В этом случае, уже в первом поколении половина потомства несла бы признак альбинизма:
Р ♀ Аа Х ♂ аа
нормальный альбинос
г  аметы
F1 Аа; аа
нормальный альбинос
50 % 50%
Такое скрещивание и было проведено селекционерами.
18. Альбинизм определяется рецессивным геном. Генотипы родителей и нормального ребенка – Аа. Генотип ребенка альбиноса – аа.
19. Может, если оба родителя гетерозиготны.
20. R – резус – положительный фактор (доминантный признак)
r - резус – отрицательный фактор (рецессивный признак)
У родителей возможны генотипы: RR или Rr.
21. Растения с красными и белыми плодами при скрещивании между собой не давали в потомстве расщепления. Это указывает на то, что они являются гомозиготными.
Скрещивание гомозиготных особей, отличающихся по фенотипу приводит к образованию у гетерозигот нового фенотипа (розовая окраска плодов). Это свидетельствует о том, что в данном случае наблюдается явление промежуточного наследования.
Таким образом, растения с розовыми плодами являются гетерозиготными, а с белыми и красными – гомозиготными.
Запись скрещивания:
АА – красные плоды
аа – белые плоды
Аа – розовые плоды
Р ♀АА х ♂Аа
красноплодная розовоплодная
 
гаметы
F1 АА Аа
красноплодная розовоплодная
50% 50%
Ответ: 50% растений будут иметь красные, и 50% - розовые плоды.
Литература:
Левитин М. Г., Левитина Т. П. Общая биология: В помощь выпускнику школы и абитуриенту. Издательство «Паритет», 2000г.
Крестьянинов В. Ю., Вайнер Г.Б. Сборник задач по генетике с решениями. Саратов. 1998г.
Г. М. Муртазин . Задачи и упражнения по общей биологии: Пособие для учителей. – М.: Просвещение, 1981г. Издательство «Просвещение».
Киселева З. С. Мягкова А.Н. Генетика: Учеб. Пособие по факультативному курсу для учащихся 10 класс – М.: Просвещение, 1983г.
Как мы учимся решать задачи по генетике. Н. В. Жданов. «Биология в школе» журнал № 6 1984г.
|
