План урока №19
ТЕМА: Составление простейших схем моногибридного и дигибридного скрещивания.
ЦЕЛИ:
1 Образовательная:
- применить теоретические знания закономерностей наследования
2 Развивающая:
- продолжить формирование умений записывать схемы скрещивания и решетку Пеннета
- оперировать генетической символикой,
- решать генетические задачи и составлять родословные
Ход урока:
I Организационный момент
1 Ознакомление студентов с темой и целью урока
2 Перед студентами ставится ряд заданий, которые необходимо выполнить в процессе урока:
- уметь составлять простейшие схемы моногибридного и дигибридного скрещивания
II Основная часть
1. Выполнить практическую работу по заданиям указанным в ней.
Ответить на вопросы
III Подведение итогов урока
IV Домашнее задание
1 Записи в тетради
Занятие №19
Практическое занятие №1
Решение генетических задач и составление родословных
Цель: применить теоретические знания закономерностей наследования, продолжить формирование умений записывать схемы скрещивания и решетку Пеннета, оперировать генетической символикой, решать генетические задачи и составлять родословные.
Теория
В генетических задачах используются такие условные обозначения:
Р - родители;
F - потомки, гибриды;
F1 и F2 - цифровые индексы, обозначающие номер гибридного поколения;
♀ (зеркало Венеры) - материнская особь, женщина;
♂ (копье Марса) - отцовская особь, мужчина;
х - скрещивание;
А - доминантный ген;
а - рецессивный ген;
Аа -гетерозигота;
АА - доминантная гомозигота;
аа - рецессивная гомозигота;
А,а-аллельные гены;
А, В - неаллельные гены.
Условия задачи записывают в виде таблички, где в принятых условных обозначениях указываются гены и контролируемые ими признаки; кроме этого, можно записывать и схемы скрещиваний, в которых приведены или генотипы (если это возможно), или фенотипы всех особей, о которых идет речь в задаче.
При составлении схемы скрещивания на одной строке записывают условное обозначение родителей (Р), затем знак матери (♀) и ее генотип, знак скрещивания (х), знак отца { ♂ ) и его генотип. Если весь генотип родителей или потомков определить сразу невозможно, то в этом случае генотип записывают в виде генотипического радикала А-В- или А?В?, где прочерки или вопросы обозначают неизвестные гены. Ниже записывают типы гамет, которые образуются в родительских организмах, и обводят их в кружок. Под ними записывают генотипы потомков, их фенотипы. После решения задачи записывают ответ.
Наследование признаков, сцепленных с полом, характеризуется следующим: Х- и У-хромосомы имеют общие участки, поэтому признаки, контролируемые генами, находящимися в общих участках, проявляются одинаково у обоих полов; половые хромосомы имеют также негомологичные участки, отвечающие за формирование определенных признаков, поэтому эти признаки проявляются только у особей определенного пола. Если ген локализован в негомологичном участке Х-хромосомы, то он передается только от отца к дочери, а от матери - сыновьям и дочерям в равной пропорции. Рецессивные признаки, сцепленные с Х-хромосомой, чаще проявляются у особей мужского пола, а у особей женского пола - только в гомозиготном состоянии. Следует помнить, что у человека, дрозофилы, млекопитающих, рыб, некоторых двукрылых насекомых гетерогеметным является мужской пол, а у птиц, пресмыкающихся, бабочек гетерогаметен женский пол. При решении задач указывают, в какой половой хромосоме находится ген; например, рецессивный ген гемофилии, локализованный в Х-хромосоме - Xh. Ген нормального свертывания крови обозначают Хн.
Примеры решения типовых задач
Моногибридное скрещивание
Задача 1.
У крупного рогатого скота ген безрогости доминирует над геном рогатости. Безрогая корова после скрещивания с рогатым быком родила близнецов: одна телочка безрогая, а вторая - рогатая. Определите генотипы родителей и потомков.
Дано:
А – ген безрогости
а - ген рогатости
♂ - аа, рогатый
♀ - А?, безрогая
Р =? Fi =?
Решение
По условию задачи рогатый бык может быть только гомозиготным - аа, а безрогая корова - как гомозиготой АА, так и гетерозиготой Аа. Для определения генотипа коровы проанализируем фенотипы потомков.
Одна из телочек рогатая, т.е. является рецессивной гомозиготой - аа, причем один рецессивный ген она получила от отца, а второй - от матери. Следовательно, генотип безрогой коровы будет Аа. Такой же генотип (Аа) будет и у безрогой телочки.
Запишем схему скрещивания.
Р ♀ Аа х ♂ аа
гаметы / \ / \
| безрогая рогатая |
А а а а
F1 _Аа__аа_
Чтобы ответить на второй вопрос задачи, необходимо записать схему скрещивания:
Р ♀ Аа х ♂ аа
гаметы / \ / \
А А а а
F1 Aa
безрогая
Из этой схемы видно, что все потомки будут безрогими.
Ответ: генотипы родителей: ♀ - Aa; ♂ - аа; генотипы телочек: Аа и аа; все потомки от скрещивания рогатого быка с гомозиготными коровами будут безрогими.
Дигибридное скрещивание
Задача 2
У человека кареглазость доминирует над голубоглазостью, а праворукость - над леворукостью. Кареглазый левша женился на голубоглазой женщине-правше. У них родился голубоглазый ребенок-левша.
Решение
Проанализируем условие задачи. Генотип кареглазого мужчины-левши может быть ААвв или Аавв.
Генотип голубоглазой женщины-правши может быть ааВВ или ааВв.
Родившийся голубоглазый ребенок-левша может быть только рецессивной дигомозиготой - аавв.
Поскольку потомки получают один ген из аллельно пары от матери, а второй - от отца, то можно сделать вывод, что один ген голубоглазости ребенок получил от отца, а второй - от матери. Поэтому вторым геном из аллельной пары, отвечающей за окраску глаз у отца, будет рецессивный ген- а. следовательно генотип отца - Аавв.
Аналогично ребенок получил один рецессивный ген леворукости от матери, второй - от отца, поэтому генотип матери - ааВв.
Для решения задачи можно воспользоваться также вторым законом Менделя: расщепление потомков по фенотипу наблюдается только в случае гетерозиготности хотя бы одного из родителей. Отсюда следует, что мать будет гетерозиготна по генам определяющим право- и леворукость; а отец - гетерозиготен по генам окраски глаз.
Составим схему брака:
Р ♀ ааВв х ♂ ааВв
/ \ / \
гаметы аВ ав Ав ав
F1 АаВв Аавв ааВв аавв
кареглазый кареглазый голубоглазый голубоглазый
правша левша правша левша
Ответ: генотип матери - ааВв; генотип отца - Аавв; генотип ребенка - аавв.
Задача 3
У человека свободная мочка уха (А) доминирует над несвободной (а), а подбородок с треугольной ямкой (В) - над гладким подбородком (в). У мужчины - несвободная мочка уха и подбородок с треугольной ямкой, а у женщины - свободная мочка уха и гладкий подбородок. У них родился сын с несвободной мочкой уха и гладким подбородком.
A) Сколько типов гамет образуется у мужчины?
Б) Сколько разных фенотипов может быть у детей в этой семье?
B) Сколько разных генотипов может быть у детей в этой семье?
Г) Какова вероятность рождения ребенка со свободной мочкой уха и гладким подбородком?
Д) Какова вероятность рождения ребенка с треугольной ямкой на подбородке?
Е) Какова вероятность того, что в этой семье два раза подряд родятся рецессивные
гомозиготы?
Ж) Какова вероятность того, что в этой семье четыре раза подряд родятся рецессивные гомозиготы?
Дано:
А - свободная мочка уха
а - несвободная мочка уха
В - подбородок с треугольной ямкой
в - гладкий подбородок___________
Решение
Проанализируем условие задачи. Генотип мужчины с несвободной мочкой уха и треугольной ямкой на подбородке может быть - ааВВ или ааВв.
Генотип женщины со свободной мочкой уха и гладким подбородком может быть ААвв или Аавв.
Родившийся ребенок - с несвободной мочкой уха и гладким подбородком может быть только рецессивной дигомозиготой - аавв.
Поэтому генотипы родителей можно определить по генотипу сына, так как из двух аллелей каждого гена ребенок один аллель получает от матери, а другой - от отца. Таким образом, генотипы родителей определяются однозначно: у матери - Аавв, а у отца - ааВв.
Составим схему брака:
Р ♀ Аавв х ♂ ааВв
/ \ / \
Гаметы
Ав ав аВ ав
Составление решетки Пиннета
| ♂ ♀ | аВ | ав |
| Ав | АаВв | Аавв |
| ав | ааВв | аавв |
Анализ решетки (в соответствии с вопросами):
A)У мужчины образуется два типа гамет - аВ и ав.
Б) У детей возможны четыре разных фенотипа:
- свободная мочка уха, треугольный подбородок (генотип АаВв);
- свободная мочка уха, гладкий подбородок (генотип Аавв);
- несвободная мочка уха, треугольная ямка на подбородке (генотип ааВв);
- несвободная мочка уха, гладкий подбородок (генотип аавв).
B)Число генотипов соответствует числу фенотипов и равно четырем.
Г)Фенотип ребенка со свободной мочкой уха и гладким подбородком соответствует генотипу: Аавв. Такой генотип может образоваться в одном случае из четырех возможных вариантов (см. решетку), следовательно, вероятность его образования 1/4 = 25%.
Д) Треугольная ямка на подбородке соответствует генотипам АаВв и ааВв. Такие генотипы образуются в двух случаях из четырех возможных (см. решетку), т. е. с вероятностью 2/4 = 1/2 = 50%.
Е) Генотип рецессивной гомозиготы - аавв. Такой генотип может образоваться в одном случае из четырех, т.е. с вероятностью 1/4. поскольку при совместном появлении нескольких событий вероятности перемножаются, то 1/4 х 1/4 = 1/16, откуда X = 100:16 = 6%.
Ж) Рождение четырех таких детей подряд равно произведению вероятности:
1/4 х 1/4 х 1/4 х 1/4 = 1/256, откуда Х= 100: 256 = 0,4%.
Ответ: 2/4/4/25%/50%/6%/0,4%
Наследование, сцепленное с полом
Задача 4
У фенотипически здоровых родителей две дочери здоровы, а сын болен гемофилией. Ген гемофилии локализован в Х-хромосоме. Каковы генотипы родителей и детей?
Дано:
Н - ген нормального свертывания крови
h - ген гемофилии________________
Р=? Fi=?
Решение
Проанализируем условие задачи. Мать фенотипически здорова, т.е. она имеет хотя бы один доминантный ген нормального свертывания крови Н. Второй ген из этой аллельной пары неизвестен - ХнХ?. Отец тоже здоров, т.е. имеет доминантный ген нормального свертывания крови Н и его генотип может быть только ХнУ. Если бы отец имел генотип ХhУ, то он был бы болен, что противоречит условию задачи. Дочери были фенотипически здоровы, т.е. они обе имели хотя бы один доминантный ген нормального свертывания крови Н и их генотип ХнХ?. Сын болен гемофилией, ген которой локализован в X-хромосоме, следовательно его генотип ХhУ.
Анализ фено- и генотипов позволяет заключить, что рожденный больной сын получил У -хромосому от отца, а Х -хромосому с рецессивным геном гемофилии - от матери. Таким образом, мать имела как доминантный ген нормального свертывания крови (Н), так и рецессивный ген гемофилии (h), т.е. она являлась носительницей гена гемофилии и ее генотип ХНХh.
Исходя из этого, записываем схему брака:
| Р | ♀ XHXh х | ♂ХНУ |
| / \ | / \ | |
| Гаметы: | Хн Xh | Хн У |
Составление решетки Пиннета
| ♂ ♀ | Хн | У |
| Хн | ХнХн | ХНУ |
| Xh | XHXh | XhУ |
F1: ХнХн
здоровая
дочь (25%)
XHXh
фенотипически здоровая дочь-
носительница гена гемофилии (25%)
ХНУ
здоровый сын (25%)
XhУ больной
сын (25%)
Ответ: генотип матери - ХнXh; генотип отца - ХнУ; дочери могут быть здоровы
и иметь генотип - ХнХн или могут быть носительницами гена гемофилии - ХнХЬ.
Контрольные вопросы
1. Что изучает генетика?
2. Кто является основоположником генетики?
3. В чем сущность закона единообразия гибридов первого поколения?
4. Какие гены называют аллельными?
5. Какие гены называются неаллельными?
6. Что такое альтернативные признаки?
7. В чем сущность закона расщепления?
8. В чем сущность закона независимого наследования признаков?
9. В чем состоит смысл выражения «признак сцеплен с полом»?
Литература
В.В. Захаров, С.Г. Мамонтов, Н.И. Сонин «Общая биология» М., Дрофа 2002
