При скрещивании двух растений пастушьей сумки имевших треугольную форму плода из 177

Обновлено: 19.09.2024

Вложение	Размер
anohina_sbornik_zadach_po_genetike.docx	99.67 КБ

Предварительный просмотр:

Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа №450 Курортного района Санкт-Петербурга

Решение задач по генетике

Взаимодействие неаллельных генов

Анохина Елена Викторовна,

учитель биологии высшей категории

ГБОУ СОШ № 450 Курортного района

Сборник включает задачи на взаимодействие неаллельных генов:

Комплементарность
Эпистаз
Полимерия

I Комплементарность – форма взаимодействия неаллельных генов, при которой признак формируется в результате суммарного сочетания продуктов их доминантных аллелей.

Имеет место при наследовании ореховидной гребня у кур, синей окраски баклажанов, зеленого оперения у волнистых попугайчиков и др.

Ореховидная форма гребня у кур обуславливается взаимодействием двух доминантных аллелей комплементарных генов А и В (А_В_) . Сочетание одного из этих генов в доминантном, а другого в рецессивном состоянии вызывает формирование либо розовидного ( А_bb ), либо гороховидного гребня ( aa_B ). У особей с генотипом aabb - листовидный (простой) гребень.

P ♀ AaBb х ♂ AaBb

9/16 – ореховидная форма гребня; 3/16 - розовидная форма гребня; 3/16 - гороховидная форма гребня; 1/16 – листовидная (простая) форма гребня.

Расщепление по фенотипу: 9 : 3 : 3 : 1

Темно-синяя окраска плодов баклажанов формируется в результате взаимодействия продуктов двух неаллельных доминантных генов А и В . Растения, гомозиготные по любому из соответствующих рецессивных аллелей a и b или по ним обоим, имеют белые плоды.

9/16 – синяя окраска плодов у баклажанов; 7/16 – белая окраска плодов у баклажанов.

Расщепление по фенотипу 9 : 7

При комплементарном действии генов расщепление по фенотипу может быть не только 9 : 3 : 3 : 1 и 9 : 7, но и 9 : 6 : 1 и 9 : 3 : 4.

Образцы решения задач:

При скрещивании белых морских свинок с черными потомство получается серое, а во втором поколении наблюдается расщепление 9 (серые) : 3 (черные) : 4 (белые).

Какой характер наследования окраски шерсти у морских свинок?
Какое потомство можно ожидать от скрещивания дигетерозиготного самца и гомозиготной по первому рецессивному и гетерозиготной по второму признаку самки?

А_bb – черная окраска

aaB_ и aabb – белая окраска

А_ B_ - серая окраска

P ♀ aaBb х ♂ Aa B b

Окраска шерсти наследуется по типу комплементарного взаимодействия генов;
В F 1 расщепление по фенотипу 3(серые) : 1 (черные) : 4 (белые)

Зоопарк прислал заказ на белых попугайчиков. Однако скрещивание имеющихся на ферме зеленых и голубых особей не давало белых попугайчиков.

Каковы генотипы птиц, которых не было на ферме?

P ♂ А_ B_ х ♀ aaB_

Заказ получен на попугайчиков, имеющих именно белый цвет. Но бесцветное оперение волнистых попугайчиков возникает только в том случае, если удастся создать дигоморецессивный генотип aabb .
Голубые попугаи имеют генотип либо aaBB , либо aaBb . Но если зеленый родитель не имеет дигетерозиготного генотипа, то излишни подробности о том, каков генотип голубого родителя

Подходящими производителями белых попугайчиков могут быть особи с генотипами АaBb и aaBb .

P ♂ АaBb х ♀ aaBb

Ответ: на ферме не было зеленых попугайчиков с генотипом АaBb и голубых попугайчиков с генотипом aaBb .

Эпистаз – форма взаимодействия неаллельных генов, при которой одна пара генов подавляет (не дает проявиться в фенотипе) другую пару генов.

Ген – подавитель называют эпистатичным, подавляемый ген – гипостатичным.

Если эпистатичный ген не имеет собственного фенотипического проявления, то он называется ингибитором и обозначается буквой I(i) .

Если эпистатичный ген - доминантный, то эпистаз также называется доминантным. Расщепление по фенотипу при доминантном может идти в отношении 12 : 3 : 1, 13 : 3, 7 : 6 : 3. Если эпистатичный ген - рецессивный, то эпистаз также называется рецессивным, и в этом случае расщепление по фенотипу может быть 9 : 3 : 4, 9 : 7, 13 : 3.

Примером доминантного эпистаза является наследование белой окраски плодов тыквы. При этом ген B отвечает за желтую окраску плодов тыкв, b – зеленую окраску , I – эпистатичный ген, подавляет B и b, вызывая белую окраску, ген i на формирование окраски влияния не оказывает.

Биология Барабанщиков Б.И. "Сборник задач по генетике" 29
Барабанщиков Б.И., Сапаев Е.А. Сборник задач по генетике — Казань, 1988. — 191 c.
Предыдущая 30 31 32 33 34 35 .. 69 >> Следующая
3/23IAIA HH Le- sese только Lea 3/32IBIB HH Le- sese только Lea 6/32IAIB
HH Le- sese только Lea 1 /32IA IA HH lele sese не обнаруживаются \/2>2IB
IB HH lele sese не обнаруживаются 2/32IA IB HH lele sese не
обнаруживаются
Теоретически ожидается, что у половины детей данной пары (последние шесть
вариантов) продукты генов / и Н не могут быть выявлены в секретах из-за
наличия в генотипе рецессивных аллелей se в гомозиготном состоянии.
3.5. Полимерное взаимодействие генов
216. Зеленое растение кукурузы при самоопылении дает около 15/16 зеленых
и 1/16 белых (летальных) сеянцев. Объясните эти результаты, определите
генотип исходного растени^. " ' \ v '
74 1 " -т / h '
Zlц. У кукурузы одного сорта в початке имеется 16 рядов зерен, а у
другого сорта - 8 рядов. У гибридов первого поколения, полученных от
скрещивания этих сортов, наблюдается промежуточное количество рядов зерен
в початке - 12. Второе поколение гибридов фенотипически оказывается
неоднородным - количество рядов варьирует от 1 до 16. Причем примерно в
одном из каждых 32 початков имеется столько же рядов, сколько у одного из
родительских сортов. Сколько генов определяет данный признак?
218. При самоопылении зеленого растения гороха было получено 544 зеленых
и 45 хлорофнльных светло-зеленых растений. Объясните расщепление,
определите генотип исходного растения. Как можно использовать мутантные
растения для дальнейшей селекционной работы, если они окажутся
жизнеспособными?
219. При скрещивании двух растений пастушьей сумки, имевших треугольную
форму плода, из 177 растений F\ у 12 оказались плоды овальной формы. Как
можно объяснить такое необычное расщепление? Напишите генотипы
родительских растений. С каким растением надо скрестить родительские
формы, чтобы подтвердить Ваше предположение? Какие потомки и в каком
соотношении ожидаются в результате этих скрещиваний?
220. Кастл скрещивал кроликов, различавшихся по длине ушей: фландров с
длиной ушей 145 мм и польских с длиной ушей 85-90 мм. В первом поколении
от этого скрещивания все особи имели промежуточную длину ушей-110 мм.
Длина ушей 214 кроликов второго поколения варьировала от 92 до 123 мм.
Сколькими генами контролируется длина ушей у кроликов? Каковы генотипы
родителей?
221. При скрещивании кур и петухов с оперенными ногами из двух разных
линий в Fi все цыплята имели оперенные ноги, а в 64 цыпленка имели
оперенные и 5- голые ноги. Когда скрестили особей из Fi с голоногими
особями из F2, то получили 37 цыплят с оперенными и 11 с голыми ногами.
Как наследуется признак? Определите генотипы исходных петухов и кур.
222. Высота растения сорго, гомозиготного по рецессивным аллелям четырех
генов карликовости, обуславливающих укороченность стебля, равна 40 см.
Высота растения, гомозиготного по доминантным аллелям этих четырех генов,
равна 240 см. Допустим, что различия в вы-
соте стебля контролируются в равной мере всеми четырьмя аллелями, причем
их действие носит количественный и кумулятивный характер. Растение
генотипа A\A\A%A2-АъАгафа, скрещивали с растением Ка-
кова высота стебля у каждой из родительских форм? Какова ожидаемая высота
растений /м? Укажите ожидаемые пределы изменчивости высоты у растений Fi
и ожидаемую численность растений для каждого класса высоты. Какова
ожидаемая средняя высота растений F2?
223. Овца и баран имеют тонину шерсти 30 мкм, потомство их подобно по
этому признаку. Другая роди-' тельская пара с той же тониной дала
следующее потомство: 1 ягненок - 26 мкм, 4 ягненка - 28 мкм, 6- 30 мкм,
4-32 мкм, 1-37 мкм. Всего 16 ягнят. Каковы генотипы первой и второй
родительских пар?
224. Один служитель вивария заметил, что при скрещивании чистых линий
мышей с длинными хвостами (100 мм) с короткохвостыми мышами (50 мм) мышки
F\ всегда имели одинаковые хвосты промежуточной длины (75 мм). Каково
может быть простейшее генетическое объяснение этому факту? Какое
количество мышей в F2, например, из восьми, в этом случае должно иметь
длину хвоста 50 мм и какое 75 мм? Однако практика показала, что при
скрещивании между собой гибридов Fi расщепление в F2 оказывается совсем
иным:
Длина хвоста потомков (в мм) 50 62 75 88 100
Количество потомков 5 20 30 20 5
Как Вы теперь измените или дополните свой первоначальный ответ? Напишите
генотипы всех особей, участвовавших в скрещиваниях.
^225. Растение имеет генотип А\а\А2А2АгАзА^Аъаъ-А6А6. Какого
распределения по высоте следует ожидать у потомков от самоопыления этого
растения, если у гомозиготы по всем шести-доминантным гена^ высота 116
см, а у гомозиготы по всем рецессивным аллелям - 50 см? Для простоты
примем, что наличие любого из доминантных аллелей прибавляет рост
растения на одну и ту же величину.
226. Однажды садовод-любитель скрестил между собой два растения персика
разных сортов, но оба дававшие белые плоды. Три года он ухаживал за
гибридами, а весной четвертого года, когда растения зацвели,
76
садовод переопылил часть цветков гибридов Fi пыльцой одного из родителей,
Предыдущая 30 31 32 33 34 35 .. 69 >> Следующая

Задача 40.
У пастушьей сумки Capsella bursa pastoris известны растения двух разновидностей, четко различающичся по форме плодов (стручков). Одна разновидность, имеющая генотип а₁а₁а₂а₂, характеризуется овальной формой стручков, другая (в генотипе имеется хотя бы одна доминантная аллель из двух пар полимерных некумулятивных генов) - треугольной формой стручков. Скрещивали между собой растения со стручками треугольной формы (данные гены в доминантном состоянии) и овальной. В F₁ получили 122 растения, в F₂ - 642.
1) Сколько растений F₁ могут иметь плоды треугольной формы?
2) Сколько растений F₂ могут иметь плоды овальной формы?
3) Сколько гомозиготных растений F₂ могут иметь плоды треугольной формы?
4) Сколько разных фенотипов могут иметь растения F₂?
5) Сколько разных генотипов могут иметь растения F₂?
Решение:
Это задача на полимерные гены, когда за формирования признака отвечают аллели двух генов. Характер треугольной формы плодов в этих случаях один и тот же как при наличи одного, так и при наличии нескольких полимерных доминантных генов. Это пример наследования по типу некумулятивной (неаддитивной) полимерии, когда характер проявления признака не меняется в зависимости от числа доминантных полимерных генов.
Так как скрещивали между собой растения со стручками треугольной формы (данные гены в доминантном состоянии, значит, генотип растения - А₁А₁А₂А₂) и овальной (генотип а₁а₁а₂а₂).

1. При скрещивании растений с доминантными и рецессивными гомозиготами между собой получится, согласно первому закону Менделя, единообразное потомство - все 122 растения пастушьей сумки в F₁ имеют стручки треугольной формы. Это можно проилюстрировать схемой скрещивания:

Расщепления по генотипу нет.
Фенотип:
A₁a₁A₂a₂ - треугольная форма стручка - 100%. Значит, все 122 растения пастушьей сумки в F₁ имеют треугольную форму стручков.

Схема скрещивания дигетерозигот:

Расщепление по генотипу: 1: 1:4:2:2:1:2:2:1, разных генотипов - 9 типов.

Фенотип:
Стручки треугольной формы - 93,75%; стручки овальной формы - 6,25%. Расщепление по фенотипу 15 : 1.

Выводы:
1. 122 растения F₁ могут иметь плоды треугольной формы, так как у всех особей генотип дигетерозигота А₁а₁А₂а₂;
2. Примерно 40 растений F₂ могут иметь плоды овальной формы, так как вероятность гомозигот по рецессивным аллелям составляет 6,25% (642 . 0,0625 = 40,125);
3. Примерно 40 гомозиготных растений F₂ могут иметь плоды треугольной формы, так как вероятность гомозигот по доминантным аллелям составляет 6,25% (642 . 0,0625 = 40,125);
4. Два разных фенотипов могут иметь растения F₂. Это стручки треугольной формы - 93,75% и стручки овальной формы - 6,25%;
5. Девять разных генотипов могут иметь растения F₂: А₁А₁А₂А₂; а₁а₁а₂а₂; А₁а₁А₂а₂; А₁А₁А₂а₂; А₁а₁А₂А₂; А₁А₁а₂а₂; А₁а₁а₂а₂; а₁а₁А₂а₂; а₁а₁А₂А₂.

Задача 41.
У гороха зеленая окраска плодов (стручков) проявляется при наличии хотя бы одной доминантной аллели из двух пар полимерных некумулятивных генов, а светло-зеленая окраска стручков определяется только тогда растение имеет генотип а₁а₁а₂а₂. Определите возможные генотипы и фенотипы потомства при скрещивании растений друг с другом, имеющих следующие генотипы: а) А₁а₁А₂А₂ и а₁а₁А₂А₂; б) А₁а₁А₂а₂ и а₁а₁А₂а₂.
Решение:
Эта задача на полимерные некумулятивные гены, когда за формирования признака отвечают аллели двух генов. При данном полимерном наследовании характер проявления признака не меняется в зависимости от числа доминантных полимерных генов, т.е. наличие в генотипе хотя бы одной из доминантных аллелей способствует формированию данного доминантного признака. Рецессивные признаки при некумулятивном полимерном наследовании проявляются лишь при дигомозиготном генотипе.

а) Схема скрещивания растений с генотипами А₁а₁А₂А₂ и а₁а₁А₂А₂:

б) Схема скрещивания растений с генотипами А₁а₁А₂а₂ и а₁а₁А₂а₂:

Расщепление по генотипу: 1А₁а₁А₂А₂, 2А₁а₁А₂а₂, 2а₁а₁А₂а₂, 1а₁а₁А₂А₂, 1А₁а₁а₂а₂, 1а₁а₁а₂а₂ (1:2:2:1:1:1). Генотипов 6 типов.
Фенотип:
Зеленая окраска стручков - 87,5%;
Светло-зеленая окраска стручков - 12,5%.
Расщепление по фенотипу: 7:1.

Задача 1. У пастушьей сумки плоды бывают треугольной и овальной формы. Признак определяется 2 парами неаллельных не сцепленных генов. При скрещивании двух растений в первом поколении было получено расщепление: 15 растений с треугольными плодами к 1 растению с овальными плодами. Определить фено- и генотипы Р и F?

Расщепление 15 : 1 соответствует расщеплению дигибрида при неаллельном взаимодействии генов по типу некумулятивной полимерии 15/16 : 1/16. Такое расщепление возможно при скрещивании двух дигетерозигот. Отсюда Р генотип А₁А₁А₂а₂  А₁а₁А₂а₂, фенотип треугольные плоды; F генотип 15/16 А₁--- + 1/16 а₁а₁а₂а₂, фенотип 15/16 треугольные плоды, 1/16 овальные. Так как в потомстве 15/16 растений одинаковы по фенотипу, то речь идет о некумулятивной полимерии и в этом случае достаточно одного доминантного гена А для проявления треугольной формы плода, а овальная форма будет у гомозиготного рецессива.

Задача 2. У пастушьей сумки плоды бывают треугольной и овальной формы. При скрещивании двух растений в первом поколении было получено 29 растений с треугольными плодами и 2  с овальными. Как наследуется форма плода у пастушьей сумки? Каковы фено- и генотипы исходных родительских форм? Каковы генотипы гибридов F₁?

Исходные родительские формы различаются между собой по одному признаку. Следовательно, скрещивание моногибридное. Однако форма плода не является моногенным признаком, поскольку наблюдаемое расщепление в F₁ явно не соответствует ни одну из расщеплений, характерных для моногенных признаков.

 2 _факт = ((31 - 29,06) 2 /29,06) + ((2 - 1,94) 2 /1,94) = 0,13

n =  - 1 = 1

Расчеты показывают, что наша гипотеза верна.

Поскольку в F₁ наблюдается расщепление, то, следовательно, исходные родительские формы гетерозиготны. Очевидно, что для того, что бы получилось 16 вариантов зигот, необходимо, что бы обе родительские формы были дигетерозиготны. В противном случае при всех других вариантах число комбинаций гамет будет меньше 16. Например, если одна родительская форма дигетерозиготна, а вторая гетерозиготна только по одному гену, то возможно всего лишь 8 сочетаний гамет, но не 16.

Наконец, необходимо определить, какой признак является доминантным, а какой рецессивным. Поскольку в F₁ растения, встречающиеся с частотой 1/16 (т.е. растения с генотипом a₁a₁a₂a₂), имеют овальную форму плода, то именно этот признак и является рецессивным. Треугольная же форма плода  признак доминантный.

Таким образом, исходные родительские формы дигетерозиготны и имеют треугольную форму плода. Введем генетические обозначения и запишем схему скрещивания.

треугольные плоды треугольные плоды

1/16 с овальными плодами (генотип а₁а₁а₂а₂)

Ответ. Форма плода у пастушьей сумки контролируется двумя независимо наследуемыми генами, взаимодействующими по типу некумулятивной полимерии. Исходные родительские формы имеют треугольную форму плода, их генотип А₁a₁А₂a₂. Генотипы гибридов F₁: 15/16 растений с генотипами А₁-А₂-, А₁-а₂а₂ или а₁а₁А₂- (треугольная форма плода) и 1/16 растений с генотипом а₁а₁а₂а₂ (овальная форма плода).

Задача 3. Допустим, что различие по урожайности между двумя чистыми сортами овса, один из которых дает около 6 г, а второй  около 10 г зерна на одно растение, зависит от двух одинаково действующих и слагающих в своем действии пар полигенов А₁-а₁ и А₂-а₂. Каковы будут фенотипы F₁ и F₂ от скрещивания между этими сортами?

Если предположить, что генотип растений, дающих 6 г зерна с растения, а₁а₁а₂а₂, а генотип сорта овса, дающего 10 г зерна с растения, А₁А₁А₂А₂, то тогда одна доминантная аллель любого из указанных полигенов контролирует образование 1 г зерна на растение ((10 г6 г)/4=1 г). Запишем схему скрещивания.

F₂: 1/16 растений, дающих 10 г зерна с растения (генотип А₁А₁А₂А₂),

Ответ. Фенотип гибридов F₁: урожайность будет 8 г с растения. Фенотипы гибридов F₂: 1/16 растений будут давать 10 г, 4/16  9 г, 6/16  8 г, 4/16  7 г и 1/16  6 г зерна с растения.

Задача 4. Г. Нильсон-Эле при скрещивании форм овса с разной окраской семени получил следующие результаты:

Р: ♀ черные семена  ♂ серо-белые семена.

F₁ – все растения имели черные семена, F₂ – 630 растений с черными семенами, 49 растений с серо-белыми семенами. Определите генотипы всех форм.

Определим соотношение фенотипов растений во втором поколении. Если меньшее число растений (40) принять за 1, то 630 будет примерно в 15 раз (630 : 40) больше, что соответствует расщеплению дигибрида 15/16 : 1/16. Используя критерий  2 убедимся, что такое предположение близко к фактически полученному результату ( 2 3А + 1а > 2А + 2а> 1А + 3а > 0А + 4а. Расщепление в F₂:

1. Почему в результате митоза возникают дочерние клетки с идентичными наборами хромосом.
2. Особенности профазы первого деления мейоза.
3. Сколько митотических делений претерпевает пыльцевое зерно при формировании мужских гамет?
4. Ген, аллель, генотип, фенотип, гомо- и гетерозигота. Расшифруйте эти понятия.
5. Дигибридное скрещивание. Закон независимого комбинирования неаллельных генов.
6. Наследование при нерасхождении половых хромосом у человека.
7. Опыты по бактериальной трансформации, с меченными вирусами, трансдукции, как прямые доказательства ведущей роли нуклеиновых кислот в наследственности.
8. Митохондриальная наследственность.
9. Понятие о полиплоидии и полиплоидных рядах.
10. Ненаследственная изменчивость, понятие нормы реакции, использование ее в сельскохозяйственном производстве.
11. У пастушьей сумки форма плода зависит от 2 пар полимерных генов. При скрещивании растения с треугольными плодами с растением с яйцевидными плодами в потомстве получены 3/4 растений с треугольными и 1/4 с яйцевидными плодами. Определите генотип растений.
12. Какие типы гамет образуют растения, имеющие генотипы: а) AaBBCc; б) aaBbCc; в) AaBbCc; г) AaBbCcDD
13. У кукурузы окрашенность семян доминирует над неокрашенностью, а гладкий эндосперм доминирует над морщинистым. Скрещено растение с окрашенными гладкими семенами с растением, имеющим неокрашенные морщинистые семена. В F1 все семена были окрашенные гладкие. В результате анализирующего скрещивания с гибридом первого поколения получены семена четырех типов: 4032 окрашенных гладких, 149 окрашенных морщинистых, 152 неокрашенных гладких, 4035 неокрашенных морщинистых. Объясните результаты, определите генотип исходных форм и гибридов первого поколения.
14. Какие изменения произойдут в строении белка в кодирующем его участке ДНК – ТААЦАААГААЦАААА, если между 10-м и 11-м нуклеотидом включить цитозин, между 13-м и 14-м – тимин, а на конце прибавить еще один аденин?
15. Нормальный слух у человека определяется комплементарным взаимодействием генов D и E, врожденная глухота – рецессивными аллелями d и e. Определите генотипы родителей в следующих семьях:
1) оба родителя глухие, а у всех 5 детей нормальный слух 2) у нормальных по слуху родителей 1 ребенок глухой.

1. Почему в результате митоза возникают дочерние клетки с идентичными наборами хромосом.

2. Особенности профазы первого деления мейоза.

Мейоз I начинается с профазы I. Это наиболее продолжительная фаза мейоза, которая, в свою очередь, подразделяется на стадии лептотена, зиготена, пахитена, диплотена и диакинез.
На стадии лептотены в ядре появляются слабо спирализованные хромосомы. Постепенно они приобретают нитевидную форму.
Зиготена начинается с постепенного попарного соединения (конъюгации, синапсиса) по длине параллельно уложенных гомологичных хромосом. Соединенные попарно хромосомы образуют биваленты. В связи с тем что перед началом мейоза произошла редупликация хромосом, каждый бивалент состоит из четырех хроматид. Функцию синапсиса выполняет синаптонемный комплекс (СК) — белковое образование, входящее в состав бивалента и имеющее вид трехслойной ленты, располагающейся между конъюгирующими хромосомами. СК формируется постепенно по принципу застежки-молнии на протяжении всей стадии зиготены. Образование бивалентов создает предпосылки для возможности обмена гомологичными участками между гомологичными хромосомами (кроссинговера), что представляет важное генетическое событие. В то же время продолжается процесс конденсации хромосом.
Пахитена — это стадия, на которой СК сформирован по всей длине хромосом (стадия стабильного синапсиса). Она характеризуется продолжающимся утолщением хромосом в результате непрерывной конденсации хроматина. На этой стадии происходит обмен гомологичными участками хроматид (кроссинговер) и, как следствие, рекомбинация сцепленных генов.
На следующей за пахитеной стадии, получившей название диплотены, продолжается конденсация хромосом, но при ном начинается процесс расхождения гомологичных хромосом, которые удерживаются в точках обмена участками, возникшими при кроссинговере. Они получили название хиазм.
Диакинез — последняя стадия профазы I. Она характеризуется максимальной конденсацией хромосом. Исчезает ядрышко, а биваленты располагаются по периферии ядра. При этом гомологичные хромосомы удерживаются в составе бивалентов благодаря хиазмам.

3. Сколько митотических делений претерпевает пыльцевое зерно при формировании мужских гамет?

Генеративная клетка митотически делится, и образуются два спермия. Таким образом, происходит одно деление.

4. Ген, аллель, генотип, фенотип, гомо- и гетерозигота. Расшифруйте эти понятия.

Ген — материальный носитель наследственной информации, совокупность которых родители передают потомкам во время размножения. В настоящее время, в молекулярной биологии установлено, что гены — это участки ДНК, несущие какую-либо целостную информацию — о строении одной молекулы белка или одной молекулы РНК. Эти и другие функциональные молекулы определяют рост и функционирование организма.
Аллели — различные формы одного и того же гена, расположенные в одинаковых участках (локусах) гомологичных (парных) хромосом; определяют варианты проявления одного и того же признака. В диплоидном организме может быть два одинаковых аллеля одного гена, в этом случае организм называется гомозиготным или два разных, что приводит к гетерозиготному организму.
Нормальные диплоидные соматические клетки содержат два аллеля одного гена (по числу гомологичных хромосом), а гаплоидные гаметы — лишь по одному аллелю каждого гена. В случае, если клетка содержит два разных аллеля (гетерозиготное состояние), развитие признака обусловливается влиянием одного из них — доминантного. Рецессивный же аллель влияет на фенотип только в том случае, если он находится в обоих гомологичных хромосомах (гомозиготное состояние). Доминирование того или иного аллеля может быть неполным, что ведёт к развитию промежуточной формы проявления признака. Обычно существует лишь пара аллелей для каждого гена, однако известны случаи множественного аллелизма.
Генотип — совокупность генов данного организма, в отличие от генома, который характеризует вид, а не особь. Вместе с факторами внешней среды определяет фенотип организма.
Фенотип — совокупность характеристик, присущих индивиду на определённой стадии развития. Фенотип формируется на основе генотипа, опосредованного рядом внешнесредовых факторов. У диплоидных организмов в фенотипе проявляются доминантные гены.
Гомозигота – организм, у которого в обоих локусах один и тот же аллель определенного гена.
Гетерозигота – организм, копии генов которого в гомологичных хромосомах представлены разными аллелями.

5. Дигибридное скрещивание. Закон независимого комбинирования неаллельных генов.

Из схемы видно, что вероятность образования гамет с различными комбинациями аллелей двух генов одинакова и составляет 1/4.
Если подсчитать расщепление по признаку, обусловленному геном A и по признаку, обусловленному геном B отдельно, то оно составит 3:1 и 3:1, т.е. как в случае моногибридного скрещивания. В пределах каждого генотипического класса: AA, Aa, aa частота встречаемости генов BB, Bb и bb одинакова – 1:2:1.

6. Наследование при нерасхождении половых хромосом у человека.

Хромосомная структура мужчины 44A+XY и женщины 44A+XX такая же, как и у дрозофилы, однако у человека особь кариотипом 44A+X0 оказалась женщиной, а особь 44A+XXY мужчиной. В обоих случаях они проявляли дефекты развития, но все же пол определялся наличием или отсутствием Y-хромосомы.
Люди генотипа XXX2A представляют собой бесплодную женщину, с генотипом XXXY2A – бесплодных умственно отстающих мужчин.
Такие генотипы возникают в результате нерасхождения половых хромосом, что приводит к нарушению развития (например, синдром Клайнфельтера (XXY)). Нерасхождение хромосом изучаются как в мейозе, так и в митозе. Нерасхождение может быть следствием физического сцепления, в таком случае Х–нерасхождение имеет место в 100% случаев хромосом.
Несмотря на то, что женщины имеют две Х-хромосомы, а мужчины - только одну, экспрессия генов Х-хромосомы происходит на одном и том же уровне у обоих полов. Это объясняется тем, что у женщин в каждой клетке полностью инактивирована одна Х-хромосома (тельце Барра).
Случаи нерасхождения половых хромосом:
XXX: женщины внешне нормальны, плодовиты, но отмечается умственная отсталость
XXY, Синдром Клайнфельтера: мужчины, обладающие некоторыми вторичными женскими половыми признаками; бесплодны; яички развиты слабо, волос на лице мало, иногда развиваются молочные железы; обычно низкий уровень умственного развития
XYY: мужчины высокого роста с различным уровнем умственного развития; иногда обладают психопатическими чертами или проявляют склонность к мелким правонарушениям
Тетрасомия и пентасомия
Тетрасомия (4 гомологичные хромосомы вместо пары в диплоидном наборе) и пентасомия (5 вместо 2-х) встречаются чрезвычайно редко. Примерами тетрасомии и пентасомии у человека могут служить кариотипы XXXX, XXYY, XXXY, XYYY, XXXXX, XXXXY, XXXYY, XYYYY и XXYYY.

7. Опыты по бактериальной трансформации, с меченными вирусами, трансдукции, как прямые доказательства ведущей роли нуклеиновых кислот в наследственности.

8. Митохондриальная наследственность.

Суть нехромосомной, в общем, и митохондриальной, в частности, наследственности заключается в том, что в отличие от большинства признаков, которые передаются потомству от обоих родителей, некоторые признаки и свойства наследуются только от одного из родителей, а именно по материнской линии.
Поскольку у высших растений цитоплазма зиготы происходит в основном от женской гаметы (яйцеклетки), а мужская гамета (спермий) представлена главным образом хромосомным материалом, объяснение феномена материнской наследственности сводилось к тому, что некоторые наследственные факторы расположены не в ядре, а в цитоплазме. Отсюда и синонимы материнской наследственности: цитоплазматическая, нехромосомная, внеядерная, экстрахромосомная, неменделевское наследование. Впоследствии такой тип наследования был обнаружен не только у высших растений, но и у многих других организмов (бактерий, грибов, водорослей, насекомых, млекопитающих и др.), что свидетельствует об универсальности этого явления. С момента открытия цитоплазматической наследственности было ясно, что это явление не противоречит принципам менделизма и ядерной наследственности.
На современном этапе развития генетики уже на новом молекулярном уровне показано, что в клетке существуют две генетические системы, которые функционально связаны, и что носителями наследственных свойств в цитоплазме, как и в ядре, являются дискретные, самореплицирующиеся структуры, сохраняющие физическую и генетическую непрерывность в ряду клеточныx поколений.
Наиболее полно изучены три формы цитоплазматической наследственности: пластидная, митохондриальная и цитоплазматическая мужская стерильность (ЦМС).
Пластидная наследственность открыта и подробно изучена в классических опытах Корренса (1904) и Баура (1909) по скрещиванию пестролистных и зеленых растений львиного зева, ночной красавицы и пеларгонии. Итак, характерная черта пластидной наследственности — беспорядочное расщепление на различные фенотипы в потомстве, обусловленное случайным распределением пластид. Главным объектом в изучении пластид стала одноклеточная водоросль хламидомонада.
Митохондриальная наследственность впервые была изучена у дрожжей и нейроспоры.
Мужская стерильность, впервые обнаруженная в 1904 г. Корренсом у огородного растения летний чабер сейчас описана у большинства культурных растений. Различают два типа мужской стерильности: генную (ГМС), или ядерную, и цитоплазматическую (ЦМС). Первая обусловлена генами ядра и наследуется в соответствии с законами Менделя, вторая — взаимодействием ядерных генов и плазмогенов, она передается только по материнской линии. Открытие ЦМС дало возможность использовать явление гетерозиса в производстве таких культур, как сорго, лук, томат, подсолнечник, рис и др., у которых ручная кастрация цветков, обязательная для получения гибридов, практически невозможна.
При реципрокных скрещиваниях каждый из двух родительских компонентов используют в одном случае в качестве материнской формы, а во втором — в качестве отцовской. К реципрокным скрещиваниям прибегают, когда хотят установить специфику взаимодействия ядра и цитоплазмы родительских форм. Если родительские сорта различаются по цитоплазме, то результат в прямых и обратных скрещиваниях может быть неодинаковым. Этот тип скрещиваний особенно важен при отдаленной гибридизации, когда в прямых и обратных комбинациях результаты могут получиться разными как по завязыванию семян, так и качеству гибрида.

9. Понятие о полиплоидии и полиплоидных рядах.

Под полиплоидией понимают кратное увеличение основного числа хромосом в ядре, а всякое отклонение числа хромосом от нормального диплоидного в сторону как увеличения, так и уменьшения, а также кратное и некратное называют гетерополиплоидией или гетероплоидией.
Первые шаги по экспериментальному получению полиплоидов были сделаны профессором Московского университета И. И. Герасимовым, который в 1889 г. путем температурных воздействий Получил у водоросли спирогира клетки с удвоенной массой ядерного вещества. Им же были апробированы для получения таких клеток хлороформ, эфир и хлоралгидрат.
В 1916 г. Г. Винклер, изучая прививки паслена на томат, обнаружил в местах соединения привоя и подвоя клетки с увеличенным набором хромосом. Ученый назвал это явление полиплоидией (от греч. poly — многократный и plooseidos — вид).
Полиплоидия постоянно привлекала к себе внимание селекционеров и генетиков. Так в 1909 г. Р. Гейтс обнаружил, что гигантский мутант энотеры, открытый Де Фризом, был естественным тетраплоидом (2n = 28). Интерес к полиплоидии еще больше возрос в 40-х годах XX в., когда американские исследователи Блексли и Эйвери, а также Эйгсти, Небель и Раттл (1937) провели многочисленные успешные опыты по обработке семян и растений колхицином с целью получения полиплоидов и разработали основные способы удвоения числа хромосом в клетках растений.
Механизм действия колхицина на делящиеся клетки состоит в том, что он блокирует веретено деления в метафазе, в результате чего дочерние хромосомы не расходятся к полюсам, а остаются в центре материнской клетки (С-митоз или K-митоз).
Экспериментально возникшая в 30-х годах XX в. полиплоидия стала играть огромную роль в селекции сельскохозяйственных растений, а также в генетической инженерии.
Основное число хромосом полиплоидного ряда — гаплоидное, его принято обозначать n=x. Диплоидное состояние организмов — первый шаг полиплоидии, его обозначают 2n = 2х. Развитие у высших растений при двойном оплодотворении триплоидного эндосперма подтверждает, что возникновение полиплоидии в эволюции растительного мира — не случайность. Увеличение основного числа хромосом в несколько раз ведет к появлению полиплоидного ряда внутри вида, рода или семейства. Наиболее часто полиплоиды встречаются у покрытосемянных растений, особенно у многолетних травянистых, в меньшей степени у однолетних и древесных. У голосемянных растений полиплоиды редки. В северных широтах и в высокогорьях полиплоидных видов больше, чем в южных и на равнинах. По мнению В. В. Сахарова, почти половина важных культурных растений относится к полиплоидам.
Главным внешним фактором, способствующим становлению полиплоидов, считают появление новых экологических ниш. В их отсутствие новые полиплоиды вынуждены конкурировать с диплоидами и уступают им. Народная селекция, руководствуясь стремлением отобрать растения с крупными цветками, семенами, плодами, привела к тому, что самые распространенные культурные растения — полиплоиды. У многих родов растений различные виды образуют правильные естественные полиплоидные ряды: пшеница, овес, ячмень (14, 28, 42), картофель (24, 36, 48, 60, 72), свекла (18, 36, 54), подсолнечник (34, 68, 102), кукуруза (10, 20), рис (24, 48), люпин (36, 40, 52, 96), лен (18, 30, 36, 60), хлопчатник (26, 52), клевер (16, 24, 32, 48), люцерна (16, 32, 48), тимофеевка (14, 28, 42), костер, пырей, мятлик и овсяница (14, 28, 42, 56, 70) земляника (14, 28, 42, 56), малина (14, 21, 28), слива (16, 32), роза (14, 21, 28, 35, 42, 56) и др. Многие роды, например, лен, имеют не один, а два полиплоидных ряда.
К автоплоидам относятся картофель, люцерна, кофе, сахарным тростник, батат, арахис. Поскольку из-за нарушений в мейозе семенная продуктивность этих видов снижена, многие из них размножают вегетативно.
У аллополиплоидов, среди которых наиболее широко распространены пшеница, овес, рапс, брюква, горчица сарепская и другие культуры, мейоз протекает без нарушений и семена хорошо образуются.
Иногда различные виды одного рода отличаются друг от друга не кратным увеличением исходного числа хромосом, а на 1, 2, 3 хромосомы и т.д. Такие соотношения хромосом называют анеуплоидными рядами. Они обнаружены у вики, люпина и других культур.
Анеуплоидный ряд представлен в происхождении видов рода капуст, который имеет 6 типов хромосом (n = 6). В гаплоидном наборе горчицы черной (n — 8) две добавленные хромосомы, капусты (n = 9) — три, сурепицы, репы и турнепса (n = 10) — четыре.
Полиплоидные ряды часто сочетаются с анеуплоидией. В основном такие формы размножаются вегетативно. Примером может служить сахарный тростник, имеющий полиплоидно-анеуплоиднып ряд с 2n=60, 70, 80, 82, 84, 90, 96, 98, 100, 110, 116, 118, 140, 144.

10. Ненаследственная изменчивость, понятие нормы реакции, использование ее в сельскохозяйственном производстве.

11. У пастушьей сумки форма плода зависит от 2 пар полимерных генов. При скрещивании растения с треугольными плодами с растением с яйцевидными плодами в потомстве получены ¾ растений с треугольными и ¼ с яйцевидными плодами. Определите генотип растений.

Очевидно, что ген треугольных плодов доминирует над геном яйцевидных плодов.
Поскольку мы имеем дело с полимерией, то:
А1 – – – генотип растения с треугольными плодами
– – А2 – генотип растения с треугольными плодами
а1а1а2а2 генотип растения с яйцевидными плодами
Очевидно, что родительское растение с яйцевидными плодами имеет генотип а1а1а2а2. Поскольку расщепление 3:1, то можно предположить, что генотип другого родителя А1а1А2а2.
Проверка:
P А1а1А2а2 × а1а1а2а2
↓
F1:

Читайте также: