Задачник по биологии

Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Владивостокский государственный медицинский университет
федерального агентства по здравоохранению
и социальному развитию








Л.В. Веревкина

Сборник задач по биологии


Учебное пособие













Владивосток, 2008
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Владивостокский государственный медицинский университет
федерального агентства по здравоохранению
и социальному развитию








Веревкина Л.В.

СБОРНИК ЗАДАЧ ПО БИОЛОГИИ




Учебное пособие







Рекомендуется Дальневосточным региональным учебно-методическим
центром в качестве пособия для студентов
медицинских вузов и лицеев











Владивосток, 2008



УДК 57 (076) (075.8)
В313


Веревкина Л.В. Сборник задач по биологии:
Учебное пособие. – Владивосток; ВГМУ, 2008 – 200 с.












Рецензенты:
Н.П. Токмакова - к.б.н., доцент кафедры клеточной биологии ДВГУ
Г.Г.Божко - к.б.н., доцент кафедры биологии ВГМУ
В.А.Шаркова - к.м.н., доцент кафедры микробиологии ВГМУ






В учебном пособии «Сборник задач по биологии» (второе переиздание) представлено 500 задач по всем основным разделам биологии: цитологии; общей, медицинской и популяционной генетике, экологии. В каждом разделе перед задачами для самостоятельного решения дано краткое изложение теоритического материала по соответствующим темам, а также представлены схемы решения основных задач. Задачи подобраны разной степени трудности, поэтому пособие может быть использовано как студентами, так и лицеистами Владивостокского университета, а также преподавателями биологии медицинских классов образовательных школ и медицинских колледжей.








Оглавление


Стр.
Предисловие 4
1. Основы цитологии. 5
1.1. Генетический механизм наследования 5
1.2. Фотосинтез и хемосинтез 19
1.3. Обмен веществ и преобразования энергии в клетке 27
1.4. Митоз и митотический цикл 38
1.5. Мейоз и гаметогенез 45





2. Основы генетики. 56

2.1. Моногибридное скрещивание 56
2.2. Полигибридное скрещивание 71
2.3. Множественные аллели и группу крови 86
2.4. Наследование, сцепленное с полом 97
2.5. Сцепление генов 108
2.6. Взаимодействие неаллельных генов 120
2.7. Множественное действие генов 136
2.8. Основные закономерности изменчивости. 141
2.9. Составление и анализ родословных 150
2.10 Генетика популяций 161



3. Основы экологии 167

4. Ответы на задачи 178

5. Приложение 1,2. 198

6. Литература 199




Предисловие



Дорогие друзья!
Данное пособие предназначено для студентов и учащихся лицея ВГМУ. Этим пособием также могут воспользоваться учителя, преподающие биологию в медицинских классах и абитуриенты, готовящиеся к поступлению в медицинский ВУЗ.
Пособие содержит большое количество разнообразных задач по основгым разделам биологии: цитологии, генетике и экологии. Перед задачами для самостоятельного решения дано в сжатой, но достаточно полной мере, объяснение теоритического материала, а также решения типовых задач по каждому разделу.
Целью данного пособия было достижение хорошего усвоения теоритического материала как студентами, проходящими биологию в медвузе, так и лицеистами желающими поступить в медицинский университет.
Решение задач поможет глубже усвоить учебный материал и использовать теоритический материал в практической деятельности.
Биология является базовой дисциплиной в медицинском университете, потому что знание этого предмета необходимо для освоения других дисциплин. В связи с этим «Сборник задач по биологии», хочется надеяться достигнет своей цели.











ЗАДАЧИ ПО БИОЛОГИИ С РЕШЕНИЯМИ.

1. ОСНОВЫ ЦИТОЛОГИИ.

1.1. Генетические механизмы наследования.

Основное положение молекулярной биологии утверждает, что перенос генетической информации может происходить от ДНК через и-РНК (м-РНК) к белку, то есть по схеме: ДНК и-РНК белок.
Для каждого вида растений и животных характерен свой особый набор белков. Даже у особей одного вида, включая человека, белки различаются по свойствам.
Набор белков - это основа индивидуальной и видовой специфичности. Наследственная информация о строении белков хранится в молекулах ДНК. ДНК входит в состав хромосом ядра и непосредственного участия в синтезе белков не принимает. Сборка белковых молекул осуществляется на рибосомах в цитоплазме, а информация о белках из ядра к рибосомам поступает через посредника, которым является РНК (и-РНК).
Для перевода последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК и и-РНК в последовательность аминокислот в синтезируемой молекуле белка используется специальный генетический код.
Генетический код - это последовательность расположения нуклеотидов в молекуле ДНК, определяющая последовательность расположения аминокислот в белковой молекуле.
Свойства генетического кода.
Триплетность. Последовательность из трех нуклеотидов, названная триплетом, или кодоном, кодирует одну аминокислоту.
Вырожденность. Каждая аминокислота зашифрована более, чем одним кодоном. Исключения составляют аминокислоты метионин и триптофан. Каждая из них кодируется только одним триплетом. Для кодирования 20 аминокислот используется 61 комбинация нуклеотидов. Триплет АУГ, кодирующий метионин, называется стартовым. С него начинается синтез белка. Три кодона (УАА, УАГ, УГА) несут информацию о прекращении синтеза белка. Их называют триплетами терминаций.
Неперекрываемость. В молекуле ДНК каждый нуклеотид входит лишь в какой-либо один кодон.
Однозначность. Каждый кодон шифрует только одну аминокислоту.
Коллинеарность. Теория генетического кода предполагает, что аминокислоты в белке располагаются в той же последовательности, в какой кодоны располагаются в гене. Это положение получило название коллинеарности, то есть линейного соответствия аминокислот в белке и кодирующих их триплетов в соответствующем отрезке ДНК.
Универсальность. Генетический код един для всех живущих на земле существ.
В последовательности процессов, происходящих при синтезе белковых молекул можно выделить три этапа. Это транскрипция, процессинг и трансляция.
Структурными единицами наследственной информации являются гены, то есть участки молекул ДНК, несущие информацию о каком то определенном белке.
Транскрипция. (от лат. transcriptio - переписывание) - это синтез и-РНК на молекуле ДНК, при котором последовательность оснований одной цепи ДНК копируется в комплементарную (взаимодополняющую) последовательность оснований и-РНК. Молекула ДНК на участке гена раскручивается, и списывание информации происходит с одной из двух раскручиваемых нитей ДНК. Та нить, с которой снимается информация, называется кодогенной. Сборка молекул и-РНК по принципу комплеменатарности идет с помощью фермента ДНК-зависимой РНК-полимеразы. Скорость сборки достигает 50 нуклеотидов в секунду. Некоторые участки и-РНК не несут информацию о будущей молекуле белка. Их присутствие связано с особенностями строения генов и механизма транскрипции, поэтому эту и-РНК называют незрелой или про-и-РНК. Неинформативные участки молекул про-и-РНК, называемые интронами должны быть удалены. Это происходит во время процессинга.
Процессинг - это процесс созревания молекулы информационной РНК, сопровождающийся удалением неинформативных участков (интронов) и сращиванием (сплайсингом) остающихся информативных последовательностей, называемых экзонами. Поэтому длина зрелой, направляющейся к рибосомам, и-РНК оказывается короче первоначальной. Эту РНК называют матричной (м-РНК).
Трансляция (от лат. translatio - перевод)- это перевод информации с языка нуклеотидов на язык аминокислот. На рибосомах идет синтез комплементарных цепей белков по матрице м-РНК.
Аминокислоты, из которых синтезируется белки, доставляются к рибосомам с помощью специальных транспортных РНК (т-РНК). Молекулы т-РНК по форме напоминают лист клевера и состоят из 85-100 нуклеотидов. В клетке присутствует около 40 т-РНК. На вершине "листа" т-РНК имеется триплет, который называется антикодоном. Он комплементарен нуклеотидам кодона м-РНК. К основанию молекулы т-РНК присоединяется та аминокислота, которую кодирует триплет, комплементарный антикодону. Этот процесс проходит с помощью фермента - кодазы с затратой энергии, получаемой при расщеплении молекулы АТФ.
Трансляция состоит из трех последовательных фаз: инициации, элонгации и терминации.
Во время инициации происходит сборка всего комплекса, участвующего в синтезе молекулы белка. Последовательно объединяются м-РНК, малая субъединица рибосомы, первая т-РНК со своей аминокислотой, специальные ферменты, называемые факторами инициации, большая субъединица рибосом.
Элонгация - это процесс удлинения белковой молекулы. Он продолжается до тех пор, пока в рибосому не попадает один из трех кодонов, не кодирующих аминокислоты. Это триплеты терминации: УАА, УГА, УАГ.
Терминация - завершение синтеза белковой молекулы. В клетке не существует т-РНК с антикодонами, комплементарными триплетам терминации. К рибосоме присоединяется специальный фактор терминации, который способствует разъединению субъединиц и освобождению синтезируемой молекуле белка.
Для увеличения производства белков по одной молекуле м-РНК перемещается сразу много рибосом. Такой комплекс рибосом, объединенных одной молекулой м-РНК, называют полирибосомой.

По данной теме существуют различные типы задач.

1.Определение последовательности аминокислот в первичной молекуле белка с помощью таблицы кодонов и-РНК, и определение массы белковой молекулы.
Пример: участок молекул ДНК, кодирующий часть полипептида имеет следующую последовательность нуклеотидов: ТАЦ - АГГ - ГАЦ - ЦАТ - ГАА - ЦЦЦ. Определить последовательность аминокислот в полипептиде и найти его массу, если молекулярная масса аминокислоты равна 110.
Решение: переписываем последовательность нуклеотидов с ДНК на и-РНК согласно принципу комплементарности (против аденина в и-РНК становится урацил, против гуанина - цитозин), разбиваем на триплеты и по таблице кодонов и-РНК определяем аминокислоты, которые входят в молекулу белка, закодированного данной ДНК.
ДНК: ТАЦ-АГГ-ГАЦ-ЦАТ-ГАА-ЦЦЦ
и-РНК: АУГ-УЦЦ-ЦУГ-ГУА-ЦУУ-ГГГ
Белок: метионин - серин - лейцин - валин - лейцин - глицин.
Масса синтезируемого полипептида равна 660 (110х6).
2.Определение структуры ,длины и массы гена ,кодирующего полипептидную цепь.
Пример. Полипептид состоит из следующих аминокислот: аланин - глицин-валин - лизин - глутаминовая кислота - серин - триптофан - треонин.
Определите структуру участка ДНК, кодирующего вышеуказанный полипептид, найдите длину и массу гена, если длина одного нуклеотида составляет 3,4Е, а масса 330.
Решение. По таблице кода и-РНК находим кодоны, для каждой аминокислоты, а затем по принципу комплементарности определим структуру гена, в котором была закодирована данная последовательность аминокислот.
Белок: ала - гли - вал - лиз - глу - сер - три - тре.
и-РНК: ГЦУ - ГГГ - ГУА - ААА - ГАА - АГУ - УГГ - АЦЦ.
ДНК: ЦГА - ЦЦЦ - ЦАТ - ТТТ - ЦТТ - ТЦА - АЦЦ - ТГГ.
Длина молекулы ДНК равна 3,4Ах24= 81,6 А, а масса 330х24= 892,0

3. Определение влияния генных мутаций( вставок ,замен, выпадений нуклеотидов и.т.д.) на первичную длину белковой молекулы и последовательность аминокислот в ее составе.
Пример: какие изменения произойдут в молекуле белка, если в кодирующем его участке ДНК - АААААЦЦАТАГАГАГААГТАА между 5 и 6 нуклеотидами включен тирозин, между 9 и 10 - аденин, а между 20 и 21 - тимин?
Решение:
ДНК: ААА - ААЦ - ЦАТ - АГА - ГАГ - ААГ - ТАА
и-РНК: УУУ - УУГ - ГУА - УЦУ - ЦУЦ - УУЦ - АУУ
Белок: фен - лей - вал - сер - лей - фен - лей -в норме.
После происхождения мутации
ДНК: ААА - ААЦ - ЦАА - ТАА - ГАГ - АГА - АГТ - АТА
и-РНК: УУУ - УУГ - ГГУ - АУУ - ЦУЦ - УЦУ - УЦА - УАУ
Белок: фен - лей - гли - илей - лей - сер - сер - тир -измененный белок
Таким образом, длина первичной структуры белковой молекулы стала больше на одну аминокислоту и изменилась последовательность аминокислот в белковой молекуле.

4.Определение количественного соотношения нуклеотидов, входящих в ДНК и РНК.
Пример 1: в составе фрагмента ДНК обнаружено 1020 нуклеотидов, из которых 120 нуклеотидов представляют собой неинформативные последовательности, то есть интроны.
Определить:
а)Какова длина первоначальной и-РНК?
б)Какова длина матричной РНК?
в)Сколько аминокислот входит в состав синтезируемого полипептида?
Решение.:
а)Длина про-и-РНК равна 3,4Е х1020=3468 Е
б)Длина матричной РНК будет короче, так как во время процессинга из первоначальной и-РНК будет удалены неинформативные участки, т.е. интроны, поэтому длина м-РНК составит 3,4Е х (1020-120)=3,4Е х 900= 3060Е
в) Определяем количество аминокислот в белке, учитывая триплетность кода: 900 : 3 = 300 триплетов кодируют 300 аминокислот.
Пример 2: масса фрагмента ДНК составляет 81000. Из общего числа нуклеотидов на долю адениновых нуклеотидов приходится 70. Определить количество гуаниновых, цитозиновых и тиминовых нуклеотидов в отдельности. Какова длина этого фрагмента ДНК?
Решение: во- первых, определяем общее число нуклеотидов, входящих в состав ДНК. Если принять, что масса одного нуклеотида равна 300, то их число будет равно 81000 : 300= 270.Согласно правилу комплементарности количество адениновых нуклеотидов равно количеству тиминовых, то есть 70. Следовательно, на долю гуаниновых и цитозиновых нуклеотидов вместе будет приходиться 270- 140= 130 нуклеотидов
Длина фрагмента ДНК будет равна 3,4Е х 135 пар нуклеотидов, (3,4Е х 135=459Е), так как мы при решении задачи исходили из принципа комплементарности нуклеотидов, т.е речь вели о двухцепочечной ДНК.
Пример 3: в и-РНК находится 90 гуаниновых нуклеотидов,28% адениновых, 20% урациловых и 22% цитозиновых. Каково число аминокислот закодировано в этой и-РНК, и какова масса закодированного полипептида, если масса одной аминокислоты равна 110? Чему равна масса, длина и соотношение нуклеотидов в двухцепочечной ДНК, с одной из цепей которой снималась данная и-РНК?
Решение: начнем решение задачи с подсчета общего процента известных нуклеотидов и-РНК: 28% А + 20%У + 22% Ц = 70%. Отсюда следует, что на долю 90 гуаниновых нуклеотидов приходится 100% - 70% = 30%. С помощью уравнения можно определить число остальных нуклеотидов и-РНК. Число адениновых нуклеотидов будет равна (90 х 28%) : 30% = 84, урациловых –
(90 х 20%) : 30% = 60, цитозиновых - (90 х 22%): 30% = 66. Значит в и-РНК всего 300 нуклеотидов (90+84+60+66). Ее длина составит 3,4 Е х 300 = 1020 Е, а масса-300 х 300 = 90000.
Исходя из триплетности кода в данной и-РНК закодировано 300:3=100 аминокислот, а, следовательно, масса полипептида будет 110 х 100=11000.
Что касается двухцепочечной ДНК, с одной из цепей которой снималась и-РНК, то ее длина будет такой же, как и у и-РНК(1020 Е), а число нуклеотидов в ней и их масса будет в два раза больше, то есть число нуклеотидов равно 600 (300 х 2), а их масса составит 18000 (300 х 600).
Соотношение нуклеотидов двухцепочечной ДНК будет иным по сравнению с и- РНК:
и-РНК
ДНК


А - 28%
14% - Т - А - 14%
Ответ

У - 20%
10% - А - Т - 10%
Т=А=24%

Ц - 22%
11% - Г - Ц - 11%
Ц=Г=26%

Г - 30%
15% - Ц - Г - 15%


Находим численное соотношение нуклеотидов в двухцепочечной ДНК: тимина и аденина будет по 144 нуклеотидов (600х24%:100%=144), а гуанина и цитозина будет по 156 нуклеотидов (600х26%:100%=156).

Задачи для самостоятельного решения.

В молекуле ДНК имеется 4 вида нуклеотидов: адениновый, тиминовый, цитозиновый и гуаниновый. Каким должен быть генетический код – моноплетным, диплетным или триплетным, чтобы закодировать 20 аминокислот? Что такое вырожденность, неперекрываемость, специфичность, универсальность и коллинеарность генетического кода?
Что такое ген? Почему нарушение в строении гена в одной клетке может многократно повториться в генах ее потомков?
В какой последовательности проходят процессы биосинтеза белка? Дайте характеристику каждому этапу.
Фрагмент одной из цепей ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: ГАТАЦТТАТАААГАЦ. Какую последовательность будут иметь нуклеотиды в и-РНК в результате транскрипции? Как отражен в процессе транскрипции принцип комплементарности?
Сколькими триплетами кодируются аминокислоты: серин, треонин, глутамин? Какие аминокислоты кодируются только одним триплетом? Какой триплет называется стартовым? Какие триплеты являются триплетами терминации?
Одна из цепей молекулы ДНК, кодирующая часть полипептида имеет следующее строение: ТААЦАГАГГАЦЦААГАААТАА. Определите последовательность аминокислот в полипептидной цепи. Найдите длину и массу гена, если молярная масса нуклеотида 330, а длина нуклеотида 3,4Е (0,34 нм). Какова масса закодированного белка, если молярная масса одной аминокислоты равна 110?
Если в молекуле ДНК 30 % составляют цитозиновые нуклеотиды, то какой процент составят адениновые нуклеотиды?
Какие из свойств генетического кода указаны правильно?
а) большинство аминокислот кодируется несколькими кодонами;
б) каждый триплет кодирует только одну аминокислоту;
в) один кодон кодирует несколько аминокислот;
г) у растений и животных природа генетического кода различна;
д) у всех живых организмов одни и те же аминокислоты кодируются одина-
ковыми триплетами;
е) между генами существуют знаки препинания, между кодонами их нет.
Как будет выглядеть участок цепи и-РНК, если второй нуклеотид первого триплета в ДНК (ГЦТ - АГТ - ЦЦА) будет заменен на нуклеотид Т?
а) ЦГА – УЦА – ГГТ
б) ЦАА – УЦА – ГГУ
в) ГУУ – АГУ – ЦЦА
г) ЦУУ – УЦУ – ГГУ
Постройте последовательность реакций биосинтеза белка, выписав буквы в необходимом порядке
а) снятие информации с ДНК;
б) узнавание антикодоном т-РНК своего кодона на и-РНК;
в) отщепление аминокислоты от т-РНК;
г) поступление и-РНК на рибосомы;
д) присоединение аминокислоты к белковой цепи с помощью фермента.
Каким из указанных триплетов может быть прекращен синтез полипептидной цепи?
а) ГАУ; б) ААГ; в)УАА; г)АГУ.
Если антикодоны т-РНК состоят из триплетов АУА, то из какой аминокислоты будет синтезироваться белок?
а) из цистеина; б) из триптофана; в) из тирозина; г) из фенилаланина.
Эволюционное значение генетического кода заключается в том, что:
а) код индивидуален;
б) код универсален;
в) код триплетен;
14. Четвертый пептид в нормальном гемоглобине (гемоглобин А) состоит из следующих аминокислот: валин – гистидин – лейцин – треонин – пролин – глутаминовая кислота – глутаминовая кислота – лизин.
У больного с синдромом спленомегалии при умеренной анемии обнаружен следующий состав четвертого пептида: валин – гистидин – лейцин – треонин – пролин – лизин – глутаминовая кислота – лизин.
Определите изменения, произошедшие в ДНК, кодирующей четвертый пептид гемоглобина, после мутации.
15. В цепи А инсулина лошади аминокислоты в позиции 6 –11 имеют следующий состав: цистеин - цистеин – треонин – глицин – изолейцин – цистеин. У быка в этой цепи 8-ю позицию занимает аланин, 9-ю – серин, 10-ю – валин. Определите строение участка ДНК, кодирующего эту часть цепи инсулина, у лошади и быка.
16. Общая длинна всех молекул ДНК в ядре одной из половых клеток равна приблизительно 51 см. Сколько нуклеотидов содержится в ДНК половой и соматической клетках данного организма? Какова масса ДНК в гамете и соматической клетке?
17. Четвертый пептид гемоглобина Джорджтаун содержит следующие аминокислоты: валин – гистидин – лейцин – треонин – пролин - глутаминовая кислота – лизин – лизин. Определите количественное соотношение аденин + тимин и гуанин + цитозин в участке ДНК, кодирующем данный полипептид.
18. В составе фрагмента ДНК имеется 1200 нуклеотидов, из которых 900 экзонов.
Определите:
а) какова длина про-и-РНК, переписанной с этого фрагмента ДНК;
б) какова длина м-РНК;
в) сколько аминокислот будет входить в состав синтезируемого полипептида?
19. Известно, что длина нуклеотида в спирализованной двойной молекуле ДНК, измеренной вдоль оси спирали, составляет 3,4 ангстрема. Какую длину и массу имеет ген, определяющий молекулу нормального гемоглобина, включающего 287 аминокислот?
20. Исследования показали, что 31% то общего числа нуклеотидов данной и-РНК приходится на аденин, 21% - на урацил, 19% - на гуанин. Определите процентный состав азотистых оснований двухцепочечной ДНК, слепком с которой является вышеуказанная и-РНК?
21. В информационной РНК 120 урациловых нуклеотидов, 18% - цитозиновых, 28% - гуаниновых и 36% - адениновых. Какова масса полипептида закодирована в этой и-РНК? Чему равна длина и масса, а также соотношение нуклеотидов в двухцепочечной ДНК, с одной из цепей которой снималась данная И-РНК?
22. Сколько аминокислот входит в состав белка, если её кодирующий участок ДНК имеет массу 288000? Какова длина гена? Что тяжелее: ген или белок, закодированный в этом гене, если средняя молекулярная масса аминокислоты равна 110?
23. Сколько нуклеотидов содержат две цепи ДНК, если одна из них кодирует белок, состоящий из 210 аминокислот? Какова длина двухцепочечной ДНК и её масса?
24. Участок молекулы И-РНК состоит из 175 кодонов. Определите:
а) количество аминокислот в полипептиде, синтезируемом на этой матрице;
б) количество нуклеотидов в гене;
в) длину и массу гена.
25. Масса фрагмента ДНК составляет 180000. Из общего числа нуклеотидов этого фрагмента на долю цитозиновых нуклеотидов приходится 105. Определите количество адениновых, тиминовых и гуаниновых нуклеотидов в отдельности. Какова длина этого фрагмента ДНК?
26. Молекулярная масса полипептида равна 88000. Определите:
а) количество нуклеотидов, входящих в состав гена, кодирующего этот белок;
б) длину и массу гена;
в) что тяжелее: белок или ген, в котором закодирован данный белок.
27.Молярная масса ДНК равна 138000. Масса тиминовых нуклеотидов, входящих в состав данной ДНК, равна 18000. Сколько нуклеотидов каждого вида в отдельности входит в состав этой молекулы ДНК? Какова длина ДНК?
28. Длина гена составляет 765 ангстрем. Сколько аминокислот входит в состав полипептида, закодированного в этом участке ДНК? Какова масса этого гена, если длина одного нуклеотида составляет 3,4 ангстрема, а масса – 300?
29.Какие аминокислоты способна транспортировать т-РНК, имеющая следующие антикодоны: УУУ, ААА, ЦЦЦ, ГГГ.
30. Синтез белка завершается в момент:
а) узнавания кодона антикодоном;
б) истощения запасов фермента;
в) появления на рибосоме “знака препинания”;
г) присоединения аминокислоты к Т-РНК.
31.Если белковая цепь начинается с аминокислоты треонин, то, с какого триплета начнется цепь ДНК, с которой снята информация о белке?
а) ТГА; б) ТЦЦ; в) ААА; г) ТТТ.
32.Меньшая цепочка мономеров в молекуле инсулина (так называемая цепь А) заканчивается такими аминокислотами: лейцин – тирозин – аспарагин – тирозин – цистеин – аспарагин. Какой последовательностью нуклеотидов ДНК заканчивается соответствующий ген?
33.Нуклеиновая кислота имеет массу 3*108. Сколько белков закодировано в ней, если принять, что типичный белок состоит в среднем из 300 мономеров, а молекулярная масса нуклеотида 300?
34. Укажите порядок нуклеотидов в двуцепичечной ДНК, образующейся путем самокопирования цепочки: ЦАЦЦГТАЦАГААТЦГЦТГАТ. Какой принцип используется при удвоении ДНК?
35.Сколькими способами может быть закодирован в генах участок белка из следующих пяти мономеров: пролин – лизин – гистидин – валин – тирозин, если учесть существование “синонимов” в биохимическом коде наследственности?
36.Сколько нуклеотидов содержат две цепи ДНК, если одна из цепочек кодирует белок, состоящий из 110 аминокислот? Найдите массу гена и двуцепочечной ДНК? Какова длина ДНК?
37.В составе гена насчитывается 960 нуклеотидов, из которых 360 нуклеотидов входит в состав интронов. Определите:
а) какова длина и масса первоначальной и-РНК, переписанной с этого фрагмента ДНК;
б) какова длина и масса окончательного варианта и-РНК;
в) сколько кодонов включает в себя матричная РНК;
г) сколько аминокислот входит в состав синтезируемого полипептида;
д) какова масса синтезируемого полипептида, если молярная масса аминокислоты равна 110?
38. Длина гена составляет 646 ангстрем. Сколько нуклеотидов входит в состав гена? Сколько аминокислот закодировано в этом гене? Какова масса гена и закодированного белка? Длина одного нуклеотида 3,4 ангстрема, молярная масса аминокислоты 110, а нуклеотида 330.
39.Сколько содержится тиминовых, цитозиновых, адениновых нуклеотидов в отдельности во фрагменте ДНК, если в нем обнаружено 400 гуаниновых нуклеотидов, которые составляют 20% от общего числа нуклеотидов в этом фрагменте ДНК? Какова длина и масса этого фрагмента ДНК?
40.Теорию матричного синтеза предложил:
а) Дж. Уотсон
б) Н. Кольцов
в) Н. Дубинин
г) Т. Морган
41.Выберите правильные ответы:
а) информационная РНК содержит информацию о первичной структуре белка;
б) транспортные РНК состоят из 70-90 нуклеотидов;
в) антикодон – это группа триплетов т-РНК;
г) аминокислоты присоединяются к т-РНК и доставляются к рибосоме.
42. В каких из перечисленных реакциях участвуют ферменты?
а) в синтезе и-РНК;
б) во взаимодействии т-РНК с аминокислотой;
в) в сборке белковой молекулы;
г) во всех указанных реакциях.
43. В составе молекулы и-РНК, 22% от общего числа нуклеотидов приходится на цитозин,
20% – на гуанин, 30% – на урацил. Определите:
а) нуклеотидный состав соответствующего участка двуцепочечной ДНК, информация с которого “переписана” данной и-РНК;
б) количество триплетов в молекуле ДНК;
в) число аминокислот в полипептиде, закодированном в этой ДНК;
г) молярную массу закодированного полипептида.
Молярная масса ДНК составляет 107.
44. Как изменится структура и масса белка, если из кодирующего участка ДНК удалить все цитозиновые нуклеотиды: ТГЦГГЦГЦТЦААААТЦГАТГ.
45. Какую длину и массу имеет молекула И-РНК, несущая информацию к рибосоме о белковой молекуле, состоящей из 213 аминокислот, если известно, что длина нуклеотида 0.34 нм, а масса 330?
46.Одна из цепей ДНК включает следующие нуклеотиды: АЦГЦЦЦАТГГЦЦГГТЦАГАТА. Определите:
а) длину этого гена;
б) первичную структуру белка, закодированного в этом фрагменте ДНК;
в) структуру белка после замены цитозина на гуанин;
г) количество нуклеотидов каждого вида в отдельности в процентах в этом участке двухцепочечной ДНК?
47. Участок цепи полипептида состоит из следующих аминокислот: глицин – валин – изолейцин – лейцин – аргинин – гистидин? Определите количественное соотношение аденин + тимин и гуанин + цитозин в участке ДНК, кодирующем этот полипептид.





1.2. Фотосинтез и хемосинтез.

Синтез органических веществ из СО2 и Н2О, идущий за счет энергии солнечного света, называется фотосинтезом.
Фотосинтез осуществляется в хлоропластах зеленых растений, содержащих пигмент хлорофилл, который способен поглощать свет в красной и синей частях спектра. Имеются и другие светопоглощающие пигменты, которые придают некоторым водорослям и бактериям бурый, красный или пурпуровый цвет. Энергетические закономерности фотосинтеза как процесса использования света для образования органических веществ в растениях раскрыты русским физиологом К. Е. Тимирязевым (1843-1920). Процесс фотосинтеза очень сложный и многоступенчатый. В нем выделяют две главные стадии – «световую» и «темновую». «Световая» стадия – это серия реакций, вызываемых светом, «темновая» – реакции, для которых свет не нужен, но они могут протекать и на свету.
Световые реакции проходят в мембранах хлоропластов. Свет, попадая на молекулы хлорофилла, которые находятся в мембранах тилакоидов гран, приводит их в возбужденное состояние. В результате этого еЇ сходят со своих орбит и с помощью переносчиков выносятся за пределы мембраны тилакоида, создавая отрицательно заряженное поле.
Освободившиеся места вышедших электронов занимают еЇ, появившиеся в результате фотолиза (фоторазложения) воды:
Н2О ОН- + Н+ ; ОН- - еЇ ОН
Гидроксилы ОН- , став радикалами ОН объединяются:
4 ОН 2 Н2О+О2 , образуя воду и свободный кислород. Кислород может использоваться растением при дыхании или выделяться в атмосферу.
Протоны Н+ не проникают через мембрану и накапливаются внутри, образуя положительно заряженное поле, что приводит к увеличению разности потенциалов по обе стороны мембраны.
При достижении критической разности потенциалов (200 мВ) протоны Н+ устремляются по протонному каналу в ферменте АТФ – синтетазы, встроенному в мембрану тилакоида, наружу. На выходе из протонного канала создается высокий уровень энергии, которая идет на синтез АТФ (АДФ + Ф АТФ). Образовавшаяся молекула АТФ переходит в строму, где участвует в реакциях фиксации углерода.
Протоны Н+, вышедшие на поверхность мембраны тилакоида, соединяются с еЇ, образуя атомарный Н, который идет на восстановление окисленной формы переносчика водорода никотинамидадениндинуклеотидфосфата (НАДФ):
2 еЇ +2 Н+ +НАДФ+ НАДФ . Н2.
Таким образом, активированный световой энергией электрон хлорофилла используется для присоединения водорода к переносчику. НАДФ. Н2 переходит в строму хлоропласта, где участвует в реакциях фиксации углерода.
Темновые реакции (реакции фиксации углерода) осуществляются в строме хлоропласта, куда поступает АТФ, НАДФ. Н2 из тилакоидов гран и СО2 из воздуха. Кроме того, в строме постоянно находятся пятиуглеродные соединения – пентозы С5, которые образуются в цикле фиксации СО2, называемом циклом Кальвина в честь американского биохимика М. Кальвина, впервые подробно изучившего этот цикл.
Упрощенно этот цикл можно описать следующим образом.
К пентозе С5 присоединяется СО2, в результате чего появляется нестойкое шестиуглеродное соединение С6, которое расщепляется на две трехуглеродные группы 2С3 – триозы.
Каждая из триоз 2С3 принимает по одной фосфатной группе от двух АТФ, что обогащает молекулу энергией, и по одному атому водорода от двух НАДФ. Н2. После чего одни триозы объединяются, образуя углеводы
2С3 С6 С6Н12О6 (глюкоза), а другие триозы объединяются, образуя пентозы 5 С3 3 С5, и вновь включаются в цикл фиксации СО2.
Суммарная реакция фотосинтеза:
энергия света
6 СО2 + 6 Н2О С6Н12О6 + 6О2
хлорофилл
Значение фотосинтеза огромно: в результате фотосинтеза накапливается органическое вещество, в котором аккумулирована энергия солнечного света; фотосинтез обеспечивает поступление в атмосферу молекулярного кислорода.
Хемосинтез – это синтез органических веществ из неорганических, при котором источником энергии служат процессы окисления различных неорганических веществ: аммиака, сероводорода, серы, водорода и соединений железа (в отличие от фотосинтеза, при котором источником энергии является солнечный свет). Хемосинтез был открыт русским ученым С. Н. Виноградским в 1887 году.
Важной группой хемосинтезирующих организмов являются нитрифицирующие бактерии. Они способны окислять аммиак, образующийся при гниении органических остатков, сначала до азотистой, а затем до азотной кислоты:
2NH3 + 3O2 = 2HNO2 + 2Н2О + 663 кДж
2HNO2 + O2 = 2HNO3 + 142 кДж
Азотная кислота, реагируя с минеральными соединениями, образует нитраты, которые хорошо усваиваются растениями.
Бесцветные серобактерии энергию, необходимую для синтеза органических веществ из углекислого газа, получают при окислении сероводорода:
2H2S + O2 = 2Н2О + 2S + 272 кДж.
Выделяющаяся в результате свободная сера накапливается в клетках бактерий в виде крупинок. При недостатке сероводорода бактерии производят дальнейшее окисление серы до серной кислоты:
2S + 3O2 + 2Н2О = 2H2SO4 + 636 кДЖ.
Железобактерии окисляют двухвалентное железо до трехвалентного:
4FeCO3 + O2 + 6Н2О = 4Fe (OH)3 + 4CO2 + 324 кДж.
Водородные бактерии используют энергию, выделяющуюся при окислении молекулярного водорода:
2H2 + O2 = 2Н2О + 235 кДж.
Значение хемосинтеза также велико: нитрифицирующие бактерии участвуют в круговороте азота в биосфере; серобактерии, образуя серную кислоту, способствуют разрушению горных пород, каменных и металлических сооружений; серобактерии, окисляющие серу до сульфатов, очищают сточные воды; железобактерии участвуют в образовании болотной железной руды; водородные бактерии участвуют в окислении водорода, накапливающегося в природных условиях в больших количествах.
Зеленые растения и бактерии, синтезирующие органические вещества из неорганических, используя энергию солнечного света (фотосинтез) или энергию химических реакций (хемосинтез) называются автотрофными организмами.
Организмы животных, грибов и микроорганизмов, использующие для синтеза органических веществ энергию, освободившуюся в результате диссимиляции готовых органических соединений (белков, жиров и углеводов), называются гетеротрофными.
Пример 1: за сутки один юноша массой 60 кг при дыхании потребляет в среднем 400 г кислорода; 1м2 луга в процессе фотосинтеза за 5 весенне-летних месяцев поглощает 18 кг углекислого газа. Определите, сколько кв. м. луга обеспечат кислородом этого юношу в течение года?
Решение:
За сутки юноша потребляет 400 г кислорода, значит в течение года ему необходимо:
0,4 кг х 365 =146,0 кг.
Растения луга в течение 5 весенне-летних месяцев выделяют кислород, которым юноша будет дышать в течение года. Из условия задачи известно, что 1м2 луга при фотосинтезе потребляет 18 кг углекислого газа. Исходя из этого, по уравнению реакции определим, сколько при этом выделяется кислорода:
6 СО2 + 2 Н2О = С6Н12О6 + 6 СО2
м.в. СО2 = 44; м. в. О2 = 32. Составляем пропорцию:


6 х 44 г СО2 6 х 32г О2
18000г CO2 Хг О2
Х = 18000 х (6 х 32) : (6 х 44) = 1309 г. (13,09 кг) О2
13,09 кг кислорода выделяет 1м2 луга, а юноше в течение года потребуется для дыхания 146,0 кг кислорода. Составим пропорцию:
1м2 луга 13,09 кг О2
Х м2 146 кг О2
Х = (1 х 146) : 13,09 = 11,15 м2 луга.
Ответ: примерно 11 кв. м. луга обеспечат юношу кислородом в течение года.
Пример 2: водородные бактерии необходимую энергию для синтеза органических веществ в своей клетке получают за счет окисления водорода, накопленного в природных условиях:
H2 + O2 = Н2О + 235 кДж.
Проставьте коэффициенты в химической реакции, протекающей в водородных бактериях, и определите, сколько грамм-молекул водорода нужно окислить, чтобы получить энергию в количестве 1500 кДж для синтеза органических веществ.
Решение:
Проставляем коэффициенты в уравнении реакции:
2H2 + O2 = 2Н2О + 235 кДж.
Определяем по уравнению реакции количество молекул водорода, которые нужно окислить клетке для получения необходимой энергии:
2 молекулы Н2 235 кДж
Х молекул Н2 1500 кДж
2 х 1500
Х = 235 = 12,8 молекул Н2.
Ответ: 12,8 молекул Н2 нужно окислить водородной бактерии, чтобы получить энергию в количестве 1500 кДж для синтеза органических веществ в клетке.
Задачи для самостоятельного решения.

В каких органеллах клетки осуществляется процесс фотосинтеза (митохондрии, рибосомы, хромопласты, хлоропласты)?
Где сосредоточен пигмент хлорофилл в клетке (оболочка хлоропласта, строма, граны)?
При расщеплении какого соединения выделяется свободный кислород при фотосинтезе (CO2, Н2О, АТФ)?
Что происходит с АТФ в световую фазу (синтез, расщепление)?
Какие растения создают наибольшую биомассу и выделяют большую часть кислорода (споровые, семенные, водоросли)?
Какую роль играют ферменты при фотосинтезе (нейтрализуют, катализируют, расщепляют)?
Какие из перечисленных организмов способны к фотосинтезу (возможны несколько правильных ответов)?
а) дрожжи и холерный вибрион;
б) ольха и цианобактерии;
в) инфузория и белая планария;
г) эвглена зеленая и вольвокс.
Исходным материалом для фотосинтеза служат:
а) кислород и углекислый газ;
б) вода и кислород;
в) углекислый газ и вода;
г) углеводы.
В каком случае правильно перечислены процессы, происходящие в световой фазе:
а) образование глюкозы, кислорода и АТФ;
б) возбуждение хлорофилла, синтез АТФ и фотолиз воды;
в) связывание углекислого газа, образование глюкозы и кислорода;
г) синтез АТФ и глюкозы.
10. За сутки женщина при дыхании потребляет в среднем 410 г кислорода; 3м2 луга в процессе фотосинтеза за 6 весенне-летних месяцев поглощает 57 кг углекислого газа. Определите, какая площадь луга обеспечит кислородом женщину в течение года?
За сутки мужчина при дыхании потребляет в среднем 450 г кислорода. Одно дерево – дуб в процессе фотосинтеза в весенне-летний период поглощает около 40 кг углекислого газа. Определите, сколько таких деревьев обеспечат трех мужчин в течение года кислородом?
Один квадратный метр тундры за 3 весенне-летних месяцев поглощает около 22 кг углекислого газа. Определите, какая площадь трав обеспечит кислородом группу детей в количестве 10 человек в течение всего года, если за сутки каждый ребенок потребляет в среднем 185 г. кислорода?
Проставьте коэффициенты в химических уравнениях реакций, протекающих в нитрифицирующих бактериях:
1. NH3 + O2 = HNO2 + Н2О + 663 кДж
2. HNO2 + O2 = HNO3 + 192 кДж
Определите:
а) сколько моль аммиака должны окислить нитрифицирующие бактерии, чтобы получить энергию, необходимую для синтеза 3-х моль глюкозы (2832 кДж содержит 1 моль глюкозы)?
б) сколько литров кислорода для этого потребуется?
в) какое значение имеют нитрифицирующие бактерии в природе и сельском хозяйстве?
г) к какой группе - аэробам или анаэробам – относятся эти бактерии?
В водоеме, содержащем сероводород, энергию необходимую для синтеза органических соединений, бесцветные серобактерии, получают путем окисления сероводорода:
H2S + O2 = Н2О + S + 272 кДж.
Выделяющаяся в результате свободная сера накапливается в их клетках в виде крупинок. При недостатке сероводорода серобактерии производят дальнейшее окисление находящейся в них свободной серы до серной кислоты:
S + O2 + Н2О = H2SO4 + 636 кДж.
Проставьте коэффициенты в химических уравнениях, протекающих в бесцветных серобактериях, и определите:
а) сколько грамм – молекул сероводорода потребуется окислить бактериям, чтобы получить энергию, необходимую для синтеза 1 молекулы глюкозы (2832 кДж)?
б) сколько литров кислорода потребуется для окисления?
Заполните таблицу: «Фотосинтез и дыхание эукариот»
Признаки
Фотосинтез
Дыхание

Используемые вещества



Место осуществления процесса



Место образования АТФ



Важнейшие этапы процесса



Отношение к солнечному свету



Превращение энергии



Итог процесса



Суммарное уравнение




Заполните сравнительную таблицу «Фотосинтез и хемосинтез»

Фотосинтез
Хемосинтез

1. Сходство



2. Различие



3. У каких организмов происходит этот процесс








Заполните таблицу «Способы питания различных организмов»

Показатели
Автотрофные организмы
Гетеротрофные организмы


фототрофные
хемотрофные
сапрофитные
паразиты

Источник получения органического вещества





Источник получения энергии





Представители животного мира





Представители растительного мира, грибы, бактерии






1.3. Обмен веществ и преобразование энергии в клетке.

Живая клетка – это сложная высокоупорядоченная система. Содержимое клетки находится в состоянии непрерывной активности; различные вещества все время входят в клетку и выходят из нее наружу. Все реакции, протекающие в клетке можно разделить на две группы:
Реакции синтеза крупных молекул из более мелких и простых; для этих процессов необходима затрата энергии. Совокупность реакций биологического синтеза называется пластическим обменом или ассимиляцией (от лат. assimilatio – уподобление), или анаболизмом (греч. anabole – подъем).
Реакции распада крупных молекул на более мелкие и простые, протекающие обычно с выделением энергии. Совокупность реакций расщепления называется энергетическим обменом или диссимиляцией (от лат. dissimilis – несходный), или катаболизмом (от греч. katabole – разрушение).
Совокупность ассимиляции и диссимиляции составляет обмен веществ в клетке, т.е. ее метаболизм (от греч. metabole – превращение). Ассимиляция и диссимиляция тесно связаны между собой и не могут существовать друг без друга. Это две стороны одного процесса, а обмен веществ клетки с окружающей средой является необходимым условием ее существования. Поступающие в клетку вещества служат, во-первых, строительным материалом, используемом для биосинтеза новых клеточных компонентов или замены компонентов, отслуживших свой срок, а, во-вторых, источником химической энергии, так как при расщеплении питательных веществ обычно высвобождается энергия. Эта энергия используется клеткой для поддержания ее жизненных процессов, например, биосинтеза веществ, механической работы, клеточного деления, активного транспорта, мышечного сокращения и т.д. Энергия поступает в разные участки клетки и переходит из одной формы в другую.
Наиболее пригодна для использования в живой клетке химическая энергия, так как она может быстро передаваться из одной части клетки в другую и расходоваться экономно где нужно и когда нужно. Таким постоянным источником энергии для клетки является АТФ(аденозинтрифосфорная кислота), АТФ – стандартная единица, в виде которой запасается высвобождаемая при дыхании энергия. Поскольку АТФ содержится во всех живых клетках, ее часто называют универсальным носителем энергии. Молекула АТФ состоит из пурина аденина, пятиуглеродного сахара рибозы (С5 Н10О5) и трех фосфатных групп. При гидролитическом расщеплении АТФ разрывается связь между фосфором и кислородом и от молекулы АТФ отщепляется молекула фосфорной кислоты, в результате чего АТФ переходит в АДФ (аденозиндифосфорная кислота). При этом выделяется 40 кДж энергии, поэтому фосфорно-кислородную связь называют макроэргической и обозначают значком - . АТФ действует как связующее звено между дыханием и процессами, требующими затраты энергии.
Синтез АТФ происходит в результате клеточного дыхания во время диссимиляции. Клеточное дыхание – это окисление субстрата, приводящее к получению химической энергии (АТФ). Субстратом для дыхания служат органические соединения – углеводы, жиры и белки.
Превращение веществ и энергии в процессе диссимиляции включает в себя три этапа:
Первый этап называется подготовительным.
Во время этого этапа сложные органические вещества под действием пищеварительных ферментов распадаются на простые, при этом выделяется тепловая энергия. Белки расщепляются до аминокислот, жиры – до глицерина и жирных кислот, нуклеиновые кислоты – до нуклеотидов, а углеводы(крахмал у растений и гликоген у животных) – до глюкозы.
Большинство клеток в первую очередь используют углеводы. Жиры пускаются в дело, когда запас углеводов исчерпан. В клетках скелетных мышц при наличии глюкозы предпочтение отдается жирным кислотам. Так как белки выполняют ряд важных функций, они используются лишь после того, как будут израсходованы все запасы углеводов и жиров, например, при длительном голодании. Поэтому синтез АТФ рассматривается на примере расщепления глюкозы.
Второй этап энергетического обмена – это бескислородное окисление или гликолиз (греч. glycos - сладкий; lysis – расщепление). Гликолиз – сложный, многоступенчатый процесс, происходящий в гиалоплазме. Это ряд следующих друг за другом реакций, каждую из которых катализирует особый фермент. С мембранами гликолиз не связан, и кислород в процессе гликолиза не участвует. Суммарное уравнение гликолиза можно записать следующим образом:
С6Н12О6 + 2АДФ + 2Н3РО4 = 2С3Н4О3 +4Н+ 2АТФ+ 2Н2О
Конечная судьба пировиноградной кислоты зависит от присутствия кислорода. Если кислорода нет, то она превращается в этанол при спиртовом брожении у дрожжей: (С3Н4О3 +2Н= С2Н5ОН+СО2), либо в молочную кислоту при анаэробном расщеплении в гиалоплазме клеток животных, молочнокислых бактерий и высших растений (С3Н4О3+2Н=С3Н6О3).
Во время бескислородного окисления освобождается 200 кДж, 80 кДж идет на образование двух молекул АТФ из АДФ(40 кДж Х 2 = 80кДж). Остальная энергия(200 кДж-80 кДж=120 кДж) рассеивается в виде тепла. В процессе гликолиза сохраняется 40% энергии, а 60% рассеивается.
Если в клетке имеется кислород, пировиноградная кислота поступает в митохондрии, то наступает третий этап энергетического обмена, который заканчивается полным окислением (аэробное дыхание).
Третий этап – кислородное окисление. На этом этапе под действием ферментов пировиноградная кислота в матриксе митохондрий подвергается расщеплению:
С3Н4О3+3Н2О=3СО2+10Н
Диоксид углерода(СО2) выделяется из митохондрий в окружающую среду, а атом водорода включается в цепь реакций, конечным результатом которых является синтез АТФ. Эти реакции идут в строгой последовательности с использованием большого количества ферментов.
Сначала атом Н с помощью ферментов-переносчиков поступает во внутреннюю мембрану митохондрий, образующую кристы, где он окисляется: Н-е-=Н+.
Затем протон Н+(катион водорода) выносится переносчиками на поверхность мембраны крист. Для протонов эта мембрана, так же как и наружная мембрана митоходрий, непроницаема, поэтому они накапливаются в межмембранном пространстве, образуя протонный резервуар.
Электроны водорода е- переносятся на внутреннюю поверхность мембран крист и тут же присоединяются к кислороду с помощью фермента оксидазы, образуя отрицательно заряженный активный кислород(анион):
О2+2е-=О2-.
Катионы и анионы по обе стороны мембраны создают разноименно заряженное электрическое поле. Когда разность потенциалов достигает 200мВ, начинает действовать протонный канал. Он возникает в молекулах ферментов АТФ-синтетаз, которые встроены во внутреннюю мембрану, образующую кристы.
Протоны Н+ устремляются через протонный канал внутрь митохондрии, создавая высокий уровень энергии, большая часть которой идет на синтез АТФ из АДФ и Ф (АДФ+Ф=АТФ), а сами протоны Н+ взаимодействуют с активным кислородом, образуя воду и молекулярный О2:
4Н++2О2-=2Н2О+О2 .
Таким образом, О2, поступающий в митохондрии в процессе дыхания организма, необходим для присоединения протонов Н+. При его отсутствии весь процесс в митохондриях прекращается, так как электронно-транспортная цепь перестает функционировать. Общую реакцию третьего этапа можно записать так:
2С3Н4О3+6О2+36АДФ+36Н3РО4=6СО2+36АТФ+42Н2О.
Образовавшиеся на этом этапе 36 молекул АТФ сохраняют 1440 кДж(40 Х 36).
Таким образом, в результате полного расщепления одной молекулы глюкозы образуется 38 молекул АТФ: на втором этапе – 2АТФ и на третьем – 36АТФ. Всего сохраняется в форме химической связи 1520 кДж энергии(40кДж Х 38). Это составляет около 54%, если принять, что один моль глюкозы содержит 2832 кДж энергии.
Итоговое уравнение полного расщепления молекулы глюкозы выглядит следующим образом:
С6Н12О6+6О2+38АДФ+38Н3РО4=38АТФ+6СО2+44Н2О .
Пример: на основании уравнения полного окисления глюкозы решите: сколько граммов глюкозы и литров кислорода израсходует 20 школьников на уроке продолжительностью 45 минут, если за 1 минуту один школьник расходует 8 кДж энергии (моль глюкозы дает 1520 кДж энергии), а кислород доставляется в достаточном количестве.
Решение:
За 45 минут один школьник расходует 360 кДж(8 кДЖ Х 45), а 20 школьников 7200(360 кДж Х 20) или 180 АТФ(7200 кДж/40 кДж).
Так как кислород доставляется в достаточном количестве, значит идет полное окисление глюкозы, и количество расходуемой глюкозы можно определить в граммах(молекулярный вес глюкозы 180 г):
180 г ----- 1520 кДж(38 АТФ)
Х г ------- 7200 кДж(180 АТФ)
Х=(180*7200)/1520=852,63 г глюкозы.
Используя закон Авогадро о молярном объеме газов, определяем объем используемого кислорода:
180 г глюкозы использует 22,4*6 л О2
852, 63 г ----- Х л
Х=(852,63*22,4*6)/180=636,63 л О2
Ответ:
20 школьников на уроке продолжительностью в 45 минут израсходовали 852,63 г глюкозы;
на полное окисление использованной глюкозы пошло 636,63 л О2;
Пример: в процессе диссимиляции произошло расщепление 10 моль глюкозы, из которых только половина глюкозы подверглась полному окислению. Определите:
сколько моль молочной кислоты и углекислого газа при этом образовалось;
сколько моль АТФ при этом синтезировано;
сколько энергии и в какой форме аккумулировано в образовавшихся молекулах АТФ;
сколько моль кислорода израсходовано на полное окисление 5 моль глюкозы?
Решение: всего расщепилось 10 моль глюкозы, из которых 5 моль глюкозы подверглось полному расщеплению, а другие 5 – неполному.
Записываем уравнение полного расщепления 1 моля глюкозы до СО2 и Н2О:
С6Н12О6+6О2= 6СО2+44Н2О+38АТФ.
По условию нашей задачи полному расщеплению подверглось 5 моль глюкозы, отсюда 5 Х С6Н12О6+5 Х 6О2= 5 Х 6СО2+5 Х 44Н2О+5 Х 38АТФ.
Следовательно, при полном расщеплении глюкозы использовано 30 моль О2, выделено 30 моль СО2 и синтезировано 190 моль АТФ.
Для других 5 моль глюкозы кислорода не хватило, и они подверглись неполному расщеплению до молочной кислоты.
Записываем реакцию неполного расщепления для одного моля:
С6Н12О6= 2С3Н6О3+2АТФ.
Находим количество молочной кислоты и АТФ для 5 моль глюкозы, подвергшихся гликолизу:
5 С6Н12О6= 5*2С3Н6О3+5* 2АТФ
Таким образом, при неполном окислении глюкозы образовалось 10 моль молочной кислоты и 10 моль АТФ.
Ответ:
молочной кислоты образовалось 10 моль, углекислого газа – 30 моль.
АТФ синтезировано 200(190 моль при полном расщеплении и 10 – при неполном);
Энергии аккумулировано 8000 кДж(40 кДж*200) в форме макроэргических связей;
при полном окислении 5 моль глюкозы использовано 30 моль О2;

Задачи для самостоятельного решения.

Где происходит процесс биологического окисления?
а) в митохондриях; б) в хлоропластах; в) в рибосомах; г) в лизосомах;
Что является конечными продуктами окисления органических веществ?
а) АТФ и вода; б) кислород и углекислый газ; в) вода и углекислый газ; г) АТФ и кислород;
Какое из утверждений правильно:
а) в результате окисления органических соединений образуются углекислый газ и кислород;
б) энергия органических соединений расходуется в виде тепла и идет на
синтез АТФ;
в) фотосинтез и окисление - тождественные процессы.
Что происходит с глюкозой на первом этапе расщепления?
а) глюкоза окисляется до углекислого газа и воды;
б) молекула глюкозы не изменяется;
в) происходит образование АТФ;
г) глюкоза расщепляется до двух трехуглеродных молеукл(ПВК).
Непременным участником всех этапов окисления глюкозы является?
а) кислород; б) ферменты; в) энергия света; г) углекислый газ;
В каком случае происходит анаэробный гликолиз?
а) в эритроцитах человека;
б) в митохондриях при образовании АТФ;
в) в клетках мышц при накоплении молочной кислоты;
Сколько молекул глюкозы надо расщепить без участия кислорода,
чтобы получить 24 молекулы АТФ?
а) 24; б) 48; в) 12; г) 36;
В каком случае правильно показано расщепление органических веществ:
а) белки-аминокислоты-вода и аммиак;
б) жиры-глицерин+жирные кислоты-углекислый газ и вода;
в) углеводы-моносахариды-дисахариды-углекислый газ и вода;
В процессе диссимиляции произошло расщепление 12 моль глюкозы, из которых полному(кислородному) расщеплению подверглась третья часть молекул.
Определите:
а) сколько моль молочной кислоты и углекислого газа при этом образовалось;
б) сколько моль АТФ при этом синтезировано;
в) сколько энергии и в какой форме аккумулировано в этих молекулах АТФ;
г) сколько моль кислорода израсходовано на полное окисление глюкозы;
В процессе диссимиляции произошло расщепление 16 моль глюкозы, из которых кислородному расщеплению подверглось 7 моль.
Определите: а), б), в), г) из 9-й задачи.
В результате энергетического обмена образовалось 11 моль молочной кислоты и 39 моль углекислого газа. Определите:
а) сколько всего моль глюкозы израсходовано;
б) сколько из них подверглось полному и неполному расщеплению;
в) сколько АТФ при этом синтезировано и сколько энергии аккумулировано;
г) сколько моль кислорода израсходовано на полное окисление глюкозы?
В результате диссимиляции образовалось 8 моль молочной кислоты и 18 моль углекислого газа. Определите: а), б), в), г) из 11-й задачи.
При марафонском беге мышцы ног за 3 минуты расходуют 55 кДж энергии. Определите:
а) сколько всего глюкозы израсходуют мышцы за 4 часа, если кислород доставляется кровью к мышцам в достаточном количестве, для полного окисления;
б) накопится ли в мышцах молочная кислота?
При выполнении вольных упражнений мышцы рук за 1 минуту расходуют 12 кДж энергии. Определите:
а) сколько всего глюкозы израсходуют мышцы рук за 25 минут, если кислород доставляется в достаточном количестве;
б) сколько литров кислорода для этого потребуется;
в) сколько моль СО2 при этом выделится;
г) накопится ли в мышцах молочная кислота?
На каком этапе диссимиляции углеводов:
а) синтезируется 2 АТФ(1,2,3);
б) 36 АТФ(1,2,3);
в) не синтезируется(1,2,3)?
Сколько граммов белка израсходовал организм, если анализ мочи показал, что в ней содержится 38 граммов азота( при окислении 100 граммов белка выделяется 16 граммов азота в виде мочевины)?
Сколько граммов белка подверглась окислению и распаду, если организм израсходовал на это 275 литров кислорода(на окисление 1 грамма белка идет 0,5 л кислорода)?
Сколько литров крови перекачивает сердце человека за 1 час, за сутки и за год, если оно сокращается 72 раза в минуту, выбрасывая при каждом сокращении из 2-х желудочков 150 кубических сантиметров крови?
На основании уравнения полного окисления глюкозы решите: сколько граммов глюкозы потребуется 14 студентам на занятии продолжительностью 2 часа 30 минут, если за 1 минуту один студент расходует 10 кДж энергии(моль глюкозы дает 1520 кДж). Сколько граммов кислорода при этом потребуется и сколько граммов углекислого газа выделится в окружающую среду?
На основе закона Авогадро и знания о молярном объеме газов определите, сколько литров кислорода(при нормальных условиях) потребуется в организме человека для полного окисления 140 граммов глюкозы и сколько литров углекислого газа при этом выделится?
Представьте ритмическую работу сердца 50-летнего человека, и, исходя из фаз сердечного цикла, определите, сколько лет из 50 у него:
а) работали мышцы желудочков сердца;
б) работали полулунные клапана;
в) работали мышцы предсердий;
г) работали створчатые клапана?
Сколько лет отдыхали мышцы желудочков и предсердий у человека, прожившего 80 лет?
Исходя из фаз сердечного цикла, определите, сколько у Вас( или Вашего близкого):
а) отдыхали мышцы желудочков сердца;
б) отдыхали мышцы предсердий;
в) отдыхали створчатые клапаны;
г) отдыхали полулунные клапаны;
д) сколько времени сердце находилось в состоянии систолы и диастолы?
При полном окислении 1 моль глюкозы запасается 38 молекул АТФ, а остальная энергия выделяется в виде тепла. Используя свои знания из химии о законе Авогадро, определите:
а) сколько энергии ( в кДж и АТФ) затратит человек при пробеге дистанции за 20 минут, если он расходовал за одну минуту 24 кДж?
б) сколько граммов глюкозы необходимо расщепить, чтобы получить необходимую энергию;
в) сколько всего литров кислорода потребуется для того, чтобы полностью окислить глюкозу для получения необходимой энергии;
г) сколько граммов углекислого газа при этом выделится?
В процессе диссимиляции 3-х моль глюкозы 2,5 моль глюкозы расщепилось полностью, а на 0,5 моль глюкозы кислорода не хватило. Определите:
а) сколько литров кислорода использовано для окисления 2,5 моль глюкозы и сколько литров углекислого газа при этом выделилось;
б) сколько моль молочной кислоты при этом образовалось;
в) сколько АТФ синтезировано при полном и неполном окислении;
г) сколько всего энергии аккумулировано и в какой форме?
На основании полного окисления глюкозы решите:
а) сколько граммов глюкозы и граммов кислорода израсходуют 15 лицеистов на занятии продолжительностью 90 минут, если за 1 минуту лицеист расходует 8 кДж энергии(1моль глюкозы дает 1520 кДж энергии или 38АТФ). Сколько литров углекислого газа при этом выделится?
Напишите суммарное уравнение процессов гликолиза, спиртового брожения(освобождается 108 кДж энергии) и полного расщепления глюкозы. Сравните эти процессы и объясните:
а) какой из этих процессов является более экономичным для организма;
б) у аэробных или анаэробных организмов процесс диссимиляции происходит более экономично и во сколько раз?
При работе мышцы обеих рук за 3 минуты расходуют 18 кДж энергии. Сколько глюкозы (г) и кислорода (л) расходуют мышцы за 20 минут работы, за 1 час и за 7 часов работы?
Какая из реакций отражает образование молекулы воды в аэробном окислении глюкозы?
а) Н2+СО2=СО2+Н2О;
б) О2+4е-+4Н+=2Н2О;
в) Н2СО3=2Н2О+СО2;
г) С6Н12О6=СО2+О2+Н2О;

1.4 Митоз и митотический цикл

Существует три способа деления клеток: амитоз, митоз и мейоз.
Амитоз - прямое деление клетки. При амитозе не происходит конденсации хромосом и не образуется веретено деления, Ядро делится перетяжкой, засечкой или фрагментацией, оставаясь в интерфазном состоянии. Деление цитоплазмы, то есть цитокинез, не всегда следует за делением ядра, поэтому могут возникнуть многоядерные клетки. Амитоз не обеспечивает равномерного распределения генетического материала, поэтому в норме он характерен для малоспециализированных клеток, заканчивающих своё развитие, например, для отмирающих эпителиальных клеток или фолликулярных клеток яичника. Наблюдается амитоз и при патологических процессах: воспалении, злокачественном росте.
После амитоза клетки не способны приступить к митотическому делению.
Митоз (греч. mithos – нити ) – непрямое деление клетки. Биологическое значение митоза заключается в точном идентичном распределении хромосом с содержащейся в них информацией между ядрами дочерних клеток. В результате этого деления дочерние клетки имеют набор хромосом, по количеству и качеству идентичного таковому материнской клетки. Этот способ деления характерен для соматических клеток. Митоз обеспечивает поддержание постоянства числа хромосом в ряду поколений, служит клеточным механизмом процессов роста, развития организма, регенерации и бесполого размножения.
Митотическое деление клетки включает в себя деление ядра (кариокинез) и деление цитоплазмы (цитокинез). Морфологически митоз состоит из четырех фаз: профазы, метафазы, анафазы и телофазы.
Профаза занимает 0,60 времени от всего митоза, метафаза – 0,05, анафаза- 0,05 и телофаза 0,3 времени митоза. Длительность митоза различна у разных клеток, но не менее 10 минут.
Профаза – самая продолжительная фаза митоза. Набор хромосом в профазе равен 2n, а количество ДНК равно 4С. Во время профазы увеличивается объём ядра. Хромосомы спирализуются, укорачиваются, утолщаются и становятся видимыми. Видно, что они состоят из двух хроматид, соединенных центромерой. Центриоли расходятся к полюсам клетки. Формируется веретено деления. К концу профазы ядрышки исчезают, ядерная оболочка растворяется, и хромосомы оказываются в цитоплазме.
Метафаза короткая. В метафазе спирализация хромосом достигает максимума, они располагаются в экваториальной плоскости веретена, образуя метафазную пластинку. Сестринские хроматиды обращены к противоположным полюсам. Митотическое веретено полностью сформировано и состоит из нитей, соединяющих центриоли или полюса клетки с центромерами хромосом (у высших растений ). Отчетливо видно, что хромосомы состоят из двух хроматид, соединенных в области центромеры. Четко видны число и форма хромосом, что позволяет сосчитать их и изучить строение. Набор хромосом и количество ДНК то же, что и в профазе, т.е. 2n4С.
Анафаза также короткая. В анафазе центромеры разъединяются, хроматиды, которые уже называются сестринскими или дочерними хромосомами, становятся самостоятельными. Нити веретена деления, прикрепленные к ценромерам, тянут дочерние хромосомы к полюсам клетки. Движение хромосом обеспечивается взаимодействием центромерных участков хромосом с микротрубочками веретена деления. В клетке находится два диплоидных набора при неизменном количестве ДНК, т.е. 4n4С.
Телофаза заканчивает митотическое деление. Хромосомы, состоящие из одной хроматиды, находятся у полюсов клетки. Они деспирализуются и становятся невидимы. Образуется ядерная оболочка, нити ахроматинового веретена распадаются. В ядре формируется ядрышко. Происходит деление цитоплазмы (цитокинез) и образование двух дочерних клеток. В клетках животных цитоплазма делится путем впячивания цитоплазматической мембраны от краев к центру, а в клетках растений образуется мембранная перегородка, которая растет по направлению к стенкам клетки. После образования поперечной цитоплазматической мембраны у растений образуется целлюлозная стенка. После деления в каждой дочерней клетке число хромосом и количество ДНК равно 2n2С.


Х Х - Материнская клетка :
2n =2 хромосомы = 4 хроматиды =
4С ДНК.

\\ \\ - Дочерние клетки :
2n = 2 хромосомы = 2 хроматиды =
2С ДНК.
Промежуток между делениями клеток называется интерфазой. Он сотоит из пресинтетического, синтетического и постсинтетического периодов.
В пресинтетический период, (G1- период), следующий непосредственно за делением клетки, синтез ДНК ещё не происходит, но накапливается РНК и белки, необходимые для образования клеточных структур.
В синтетический период, (S – период) идет синтез ДНК и репликация хромосомных структур, к концу этого периода содержание ДНК удваивается.
В постсинтетический период (G2- период) ДНК уже не синтезируется, но происходит накопление энергии и продолжается синтез РНК и белков, преимущественно ядерных.
Совокупность процессов, происходящих во время интерфазы и митоза, называется митотическим циклом. Различают два понятия – «митотический» и «жизненный» циклы клетки. Митотический цикл, как мы его уже определили – это цикл клетки от начала (или конца) одного деления до начала (или конца) другого деления, включающий в себя интерфазу и митоз. Жизненный цикл клетки – это период от появления клетки до её исчезновения, то есть весь период существования клетки.
Если клетка исчезает в результате нового деления, то жизненный и митотический циклы совпадают, а если клетка исчезает в результате её гибели и разложения, то в этом случае циклы по времени не совпадают. Высокоспециализированные клетки нервной ткани не делятся и всю свою жизнь находятся в пресинтетическом периоде интерфазы. Некоторые дифференцированные клетки эпителиальной и соединитнльной ткани при определенных условиях из пресинтетического периода переходят к следующим периодам митотического цикла. У таких клеток жизненный цикл продолжительнее митотического. Жизненный цикл клеток базального слоя эпидермиса может быть равен митотическому, так как клетки этого слоя кожи интенсивно делятся.
При нарушении хода митоза, происходящего под действием некоторых ядов, наблюдается нерасхождение хромосом, нарушение их строения, повреждение веретена деления. Вследствие повреждений возникают различного рода мутации.

Задачи для самостоятельного решения

Удвоение наследственного материала происходит в:
а) G1-периоде интерфазы; б) профазе; в) телофазе; г)S - периоде интерфазы; д ) G2- периоде интерфазы.
Кариотип человека определяется в:
а) анафазе; б) телофазе; в) профазе; г) метафазе; д) интерфазе.
3.В профазе митоза хромосомы находятся:
а) на полюсах клетки; б) на экваторе клетки; в) в центре клетки в виде клубка нитей; г) по направлению к полюсам; д) внутри ядра в виде глыбок хроматина.
Набор хромосом и ДНК 4n 4С выявляется в:
а) анафазе; б) метафазе; в) профазе; г) телофазе; д) интерфазе.
5.Какое количество хромосом и молекул ДНК содержится в клетках G1 и G2 периодах? Выберите правильный ответ:
2n2С; 2nС; 4n4С; 2n4С; n4С.
6. Хромосомы состоят из одной хроматиды в:
а) анафазе; б) S – периоде интерфазы; в) телофазе; г) метафазе; д) G2- периоде интерфазы.
7.Сколько хромосом будет иметь дочерняя клетка, если исходная материнская митотически делившаяся клетка комнатной мухи содержит 12 хромосом, кролика – 44, голубя – 80, сазана – 104 хромосомы? Покажите в виде схемы.
8. Если сравнить число анафазных дочерних хромосом с количеством профазных, то каких хромосом окажется больше в делящейся митозом клетке: профазных, анафазных или одинаковое число тех и других? Дайте объяснение.
Общая масса всех молекул ДНК в 46 хромосомах одной соматической клетки человека состовляет 12 х 10-9 мг. Определить, в каком периоде митотического цикла находится клетка, и чему будет равна масса всех хромосом в одной дочерней клетке и в двух дочерних клетках, образовавшихся в результате митотического деления? Составьте схему деления.
10.В клетке имеется четыре пары гомологичных хромосом: первая пара с генами Аа, вторая пара с генами Вв, третья пара с генами Сс, четвертая с генами Dd. Сколько гомологичных хромосом и с какими генами получит каждая клетка в результате митоза?
11. Одна из 8 хромосом в соматической клетке дрозофилы имеет длину 5 мкм, толщину 0,5 мкм, массу 1 х 10-9 мг. Объясните, каковы будут размеры и масса этой хромосомы в одной и другой дочерних клетках, образовавшихся в результате митоза?
Сколько хромосом и хроматид получат дочерние клетки при митотическом делении соматических клеток шимпанзе с диплоидным набором хромосом равным 48, если при митозе восьмая и десятая хромосомы потерялись?
13 Изолированная клетка человека в искусственных условиях поделилась 4 раза, Определить:
а) сколько всего новых (дочерних) клеток появится после четырехкратного деления;
б) по сколько хромосом и хроматид будет содержаться в каждой дочерней клетке;
в) сколько всего хромосом будет содержаться во всех дочерних клетках;
г) как и из чего образуется столь много хромосом при делении клеток?
д) привести схему 4-кратного деления клетки.
14.Во время митоза в культуре ткани человека произошла элиминация (исчезновение) трех хромосом. Сколько хромосом будет в каждой образовавшейся клетке?
15.Сколько хромосом и хроматид получат дочерние клетки при митотическом делении клеток окуня с диплоидным набором хромосом равным 14-ти парам, если две пары хромосом пошли в одну из клеток?
16.Какое количество хромосом и молекул ДНК содержится в метафезе митоза? Выберите правильный ответ:
n4С, 2n2С, 4n4С, 2n4С, 2nС.
17. Расположите перечисленные ниже события митоза в хронологическом порядке:
а) хромосомы конденсируются, ядерная оболочка исчезает;
б) образуется веретено;
в) хромосомы удваиваются;
г) хромосомы направляются к противоположным полюсам веретена;
д) хромосомы выстраиваются по экватору клетки;
е) цитоплазма делится.
18.Правильно ли назвать интерфазу «паузой» между двумя митотическими делениями?
19.Если во время митоза у человека одна из акроцентрические хромосомы из группы D (13,14,15-я пары) не разошлась к разным полюсам, то сколько хромосом и хроматид будет в дочерних клетках?
20. Исходная клетка зеленой лягушки имеет 26 хромосом. Сколько хроматид направляется к каждому полюсу клетки во время анафазы митоза?
21.В ядре соматической клетки щуки содержится 16 пар хромосом, а в ядре малярийного плазмодия одна пара. Изобразите в виде схемы сколько будет хромосом, хроматид и ДНК в каждой дочерней клетке в результате митоза.
22.Могут ли соматические клетки в норме у человека иметь 45, 46, 47 хромосом? Ответ обоснуйте.
23.Если соматическая клетка благополучно прошла все фазы кариокинеза, а цитокинез не наступил, то к чему это приведет? Дайте объяснение.

1.5. Мейоз и гаметогенез

Постоянство числа хромосом у каждого вида сохраняется из поколения в поколение. Следовательно, у видов с половым размножением гаметы должны содержать вдвое меньше хромосом, чем зигота и соматические клетки, поскольку последние образуются из зиготы в результате митотического деления. Уменьшение (редукция) числа хромосом происходит путем деления особого типа, называемого мейозом ( от греч. мeiosis – уменьшение ). Мейоз происходит во время гаметогенеза, то есть при развитии гамет. Он сопровождает образование гамет у животных и образование спор у растений. Образование женских гамет идет в яичниках и называется овогенезом, а мужских – в семенниках и называется сперматогенезом. Овогенез включает в себя три периода : размножения, роста и созревания, а сперматогенез четыре – размножения, роста, созревания и формирования.
В первый период гаметогенеза, т.е. в период размножения ( как овогенеза так и сперматогенеза) исходные клетки – гонии ( овогонии и сперматогонии) размножаются только митотическим путем, поэтому после деления они имеют число хромосом равное 2n, а количество хромосомного материала 2С ДНК. Разница между периодами размножения сперматогенеза и овогенеза у человека заключается в том, что при овогенезе у женщин размножение гоний идет до рождения, а у мужчин гонии размножаются и после рождения до самой старости.
Второй период гаметогенеза – это период роста. В этот период происходит значительное увеличение клеток за счет увеличения количества цитоплазмы, и называются они после периода роста сперматоцитами и овоцитами I порядка. После периода роста клетки имеют 2n хромосом и 4 С ДНК.
Третий период гаметогенеза – это период созревания.
В этот период и происходит мейоз. Сперматоциты и овоциты I порядка делятся. Процесс совершается во время двух следующих друг за другом делений периода созревания, называемых соответственно первым и вторым мейотическим делениями.
Первое деление иначе называется редукционным или уменьшительным. В результате из одной клетки с диплоидным набором хромосом образуется две с гаплоидным набором. Из каждого сперматоцита I порядка образуется два сперматоцита II порядка, а из овоцита I порядка образуется одна крупная клетка – овоцит II порядка, содержащая почти всю цитоплазму, и маленькая клетка, получившая название полярного или редукционного, или направительного тельца, или полоцита.
Второе мейотическое деление называется эквационным или уравнительным. Оно похоже на митоз. Из хромосом, имеющих две хроматиды, образуются хромосомы, состоящие из одной хроматиды. При втором делении созревания из сперматоцита II порядка образуется 2 сперматиды.
При овогенезе во время второго деления цитоплазма опять распределяется неравномерно. Из овоцита II порядка образуется одна крупная овотида (по существу яйцеклетка) и редукционное тельце. В это время первое редукционное тельце может разделиться на две клетки. Таким образом, из одного овоцита I порядка образуется одна яйцеклетка и три редукционных тельца. Редукционные тельца рассасываются или сохраняются на поверхности, но не принимают участия в дальнейшем развитии. Из сперматоцита же I порядка образуется 4 сперматиды, которые перемещаются в семенных канальцах в зону, ближайшую к просвету канальцев, где из него формируется сперматозоид.
Период формирования характерен только для сперматогенеза. Количество клеток и число хромосом в них на данной фазе не меняется. В этот период из четырех сперматид формируются четыре сперматозоида, в которых происходит обезвоживание, морфологическая реорганизация клеточных структур и появление хвоста.
Каждое из двух делений имеет фазы, аналогичные митозу.
Гаметогенез можно представить в виде схемы:

Периоды гаметогенеза
Число хромосом (n) и количество генетического материала (С) в клетке

Период размножения (митоз)
2n, 2С

Период роста (интерфаза I )
2n, 4С

Период созревания

Первое (редукционное) деление

Профаза 1
2n, 4С

Метафаза I
2n, 4С

Анафаза I
2n, 4С

Телофаза I
n, 2С

Интеркинез (интерфаза II)

Второе (эквационное) деление:

Профаза II
n, 2С

Метафаза II
n, 2С

Анафаза II
2n, 2С

Телофаза II
n, С



В интерфазу I (период роста) происходит удвоение количества хромосомного материала путем репликации молекул ДНК, поэтому клетка вступает в мейоз с диплоидным набором хромосом и удвоенным содержанием ДНК, т.е. 2n, 4С ДНК.
Профаза I – профаза первого мейотического деления – самая продолжительная. Её условно делят на пять стадий: лептонему, зигонему, пахинему, диплонему и диакинез.
Лептонема (стадия тонких нитей) морфологически напоминает раннюю профазу митоза, но отличается от неё следующими моментами : во – первых, ядра обычно крупные, а хромосомы очень тонкие, так что проследить их по всей длине очень трудно; во-вторых, хромосомы в продольном направлении выглядят едиными, а не двойными, хотя синтез ДНК уже произошел. Начинается спирализация хромосом.
Зигонема – стадия попарного соединения, прикосновения гомологичных хромосом. Природа силы, под действием которой хромосомы сближаются, неизвестна. Объединение гомологичных хромосом в пары, известное под названием конъюгации, начинается в одной или нескольких точках. Конъюгирующие хромосомы в этой стадии называются бивалентами, так как хроматиды ещё не видны. Число бивалентов равно гаплоидному набору хромосом.
Пахинема - стадия толстых нитей. В пахинеме происходит дальнейшая спирализация хромосом и конъюгация их по всей длине. Биваленты в этой стадии называются тетрадами, так как каждая гомологичная хромосома состоит из двух хроматид, а бивалент соответственно из четырех. Благодаря полной конъюгации спирализованные гомологичные хромосомы как бы увеличиваются в толщине, поэтому эту стадию называют стадией толстых нитей. Тесный контакт между хроматидами дает возможность обмениваться идентичными участками в гомологичных хромосомах. Это явление называется кроссинговер (англ. crossing over - перекрест)
Диплонема – стадия двойных нитей. Она характерезуется возникновением сил отталкивания. Хромосомы, составляющие биваленты, начинают отходить друг от друга, но не разделяются полностью. Расхождение начинается в области центромер. В одной или нескольких точках между ними сохраняются контакты при помощи перекрестов, называемых хиазмами (греч. chiasma – перекрест). Продольное удвоение каждой из хромосом произошло в интерфазу I, но стало очевидным лишь после того, как прекратилось притяжение между гомологами. Поэтому стадия диплонемы называется стадия двойных нитей. Хромосомы продолжают спирализоваться и укорачиваться.
Диакинез – стадия обособленных двойных нитей. Между этой стадией и диплонемой трудно провести четкую черту. В диакинезе отталкивание гомологичных хромосом продолжается, но всё ещё соединены в биваленты, максимально спирализованы, укорочены и утолщены. По мере усиления сокращения хиазмы утрачивают своё первоначальное положение и смещаются к концам хромосом. Ядрышко исчезает, ядерная оболочка растворяется, и центриоли расходятся к полюсам.
Таким образом, в профазе I мейоза происходит 3 основных момента :
1.Конъюгация гомологичных хромосом.
2.Образование бивалентов хромосом и тетрад хроматид.
3. Кроссинговер.
Метафаза I. Биваленты располагаются на нитях веретена таким образом, что центромеры лежат не на экваториальной пластинке, как при митозе, а по обе стороны и на равных расстояниях от неё. Такое расположение, по- видимому, соответствует состоянию равновесия. К центромерам прикрепляются нити веретена деления.
Анафаза I. В анафазе первого мейотического деления к полюсам расходятся хромосомы, а не хроматиды. В дочерние клетки попадают только по одной из пары гомологичных хромосом.
Телофаза I. В телофазе I число хромосом в каждой клетке становится гаплоидным. Хромосомы состоят из двух хроматид, соединенных только в области центромер. Вследствие кроссинговера хроматиды генетически не однородны. На короткое время образуется ядерная оболочка, хромосомы деспирализуются, ядро становится интерфазным. Затем у животной клетки начинается деление цитоплазмы, а у растительной – формирование клеточной стенки. У многих растений нет телофазы I, клеточная стенка не образуется, нет интерфазы II, клетки сразу переходят из анафазы I в профазу II.
Интерфаза II. Эта стадия есть только у животных клеток. Во время интерфазы между первым и вторым делением в S- период не происходит редупликации молекул ДНК.
Второе мейотическое деление называется эквационным. Оно похоже на митоз. Из хромосом, имеющих две хроматиды, образуются хромосомы, состоящие из одной хроматиды.
Профаза II. Во время этой фазы, которая очень короткая, хромосомы утолщаются и укорачиваются. Ядрышко исчезает, ядерная оболочка разрушается. Образуется веретено деления.
Метафаза II. В метафазе второго мейотического деления хромосомы выстраиваются на экваторе. Нити ахроматинового веретена отходят к полюсам. Образуется метофазная пластинка.
Анафаза II. В анафазе II центромеры делятся и тянут за собой к противоположным полюсам отделившиеся друг от друга хроматиды, называемые уже хромосомами. Опять набор хромосом в клетке стал диплоидным, только хромосомы в данном случае состоят из одной хроматиды.
Телофаза II. В телофазе второго мейотического деления хромосомы деспирализуются, становятся невидимыми, нити веретена исчезают. Вокруг ядра формируется ядерная оболочка. Ядра содержат гаплоидный набор хромосом. Происходит деление цитоплазмы и образование клеточной стенки у растений.
Таким образом, в результате двух последовательных мейотических делений из одной клетки с диплоидным набором хромосом образуется четыре клетки с гаплоидным набором хромосом. Следовательно, в зрелых гаметах количество ДНК вдвое меньше, чем в соматических клетках. При оплодотворении в зиготе восстанавливается диплоидный набор хромосом.
Значение мейоза.

1.Мейоз обеспечивает поддержание постоянства числа хромосом у вида из поколения в поколение.
Независимое расхождение каждой пары хромосом в анафазе I мейотического деления приводит к увеличению числа различных комбинаций негомологичных хромосом.
Рекомбинация генетического материала при кроссинговере создает ещё большую степень перекомбинации наследственного материала,что приводит к большой комбинативной изменчивости организмов и создает материал для отбора в процессе эволюции.
Схема мейоза
Х Х 2n = 2 хромосомы = 4 хроматиды = 4С ДНК
/ \
Х Х n = 1 хромосома = 2 хроматиды = 2С ДНК
/ \ / \
/ / / / n = 1 хромосома = 1 хроматида = 1С ДНК
Задача 1.
В генотипе мужчины 46 (ХУ) хромосом. Изобразите в виде схемы механизм образования сперматозоидов при данном кариотипе. Сколько сортов гамет может образовать мужчина?
Решение:
44 А + Х/\ Сперматоцит I порядка :2n = 46 хромосом
= 92 хроматиды = 4С ДНК
/ \

22 А + Х 22А + /\ Сперматоцит II порядка : n = 23 хромосомы
= 46 хроматид = 2 С ДНК
/ \ / \
22А + / 22 А+ / 22 А + / 22А + / Сперматиды : n = 23 хромосомы
= 23 хроматиды =С ДНК
Количество сортов гамет определяем по формуле 2n, где n – число пар аллелей, т.е. 2 23
Задача 2 .
В генотипе женщины 46 (ХХ) хромосом. Изобразите в виде схемы механизм образования яйцеклеток при данном кариотипе. Сколько сортов гамет может быть образовано?
Решение :
44 А + ХХ Овоцит I порядка : 2n = 46 хромосом
= 92 хроматиды = 4С ДНК
/ \
22А + Х 22А + Х Овоцит II порядка : n = 23 хромосомы
= 46 хроматид = 2С ДНК
/ \ / \
22 А + / 22А+/ 22А +/ 22А + / Овотида : n = 23 хромосомы
= 23 хроматиды = С ДНК
Количество сортов гамет – 223
Задача 3.
В генотипе мужчины, страдающего синдромом Клайнфельтера ХХУ общее число хромосом равно 47, из них – 44 аутосомы и 3 половые хромосомы ХХУ . С какими нарушениями мейоза связано возникновение данной мутации ? Какие другие возможны отклонения от нормы.
Решение :
Женщина Мужчина
(неправильное расхождение (правильное расхождение хромосом
половых хромосом во время во время мейоза.)
мейоза.)
44А + ХХ 44 А +Х/\
/ \ / \
22А + Х 22А +Х 22 А+Х 22А + /\
/ \ / \ / \ / \
22А+/ 22А + / 22А + 0 22 + / / 22А + / 22А + / 22А + / 22А + /


44А + / / / 44А + ///
синдром Клайнфельтера трисомия по Х- хромосоме
Задачи для самостоятельного решения

Изобразить в виде схемы распределение по дочерним клеткам двух пар хромосом в процессе двух делений мейоза. Показать процесс изменения хромосом (количество и формы) во всех фазах и стадиях редукционного и эквационного делений.
В исходной клетке диплоидный набор хромосом равен 8, а количество ДНК составляет 4С. Сколько хромосом, хроматид и какое количество ДНК получит каждая клетка в результате первого и второго мейотических делений? Изобразить схематически.
3.Если сперматоцит I – порядка самца европейского хомячка содержит 44 хромосомы, то сколько хромосом перемещается к полюсу в анафазу I? Сколько хроматид идёт к полюсу в анафазу II ? Составить схему мейоза и указать количество хромосом, хроматид и ДНК в каждой клетке.
4.Сколько хромосом, хроматид и ДНК будет иметь яйцеклетка мыши и редукционные тельца, если её овоцит I порядка имеет 20 пар хромосом?
Сколько типов сперматозоидов образуют организмы голубя и шимпанзе, если их количество хромосом равно соответственно 40 и 24 парам хромосом?
6.Сколько типов яйцеклеток будут продуцировать организмы крысы и кролика, если их диплоидный набор хромосом равен соответственно 26 и 44 хромосомам? В каждой фазе мейоза происходит случайное распределение отцовских и материнских хромосом между дочерними клетками?
7.Общая масса всех молекул ДНК в 46 хромосомах соматической клетки человека равна 6 х 10-9 мг (2С). Определить, чему будет равна масса всех хромосом в яйцеклетке? Изобразить схематически. Сколько типов яйцеклеток может быть образовано в организме женщины без учета кроссинговера?
Под действием наркотических средств произошли нарушения в периоде роста в овоцитах I порядка у женщины. Как вы думаете, к каким последствиям это приведет?
Под действием радиации у женщины в периоде созревания была нарушена анафаза II-го деления. С каким набором хромосом образовалась яйцеклетка? К чему это может привести?
Исходная клетка имеет 4 пары хромосом с генами АВСД. Сколько типов гамет и с какими генами дает клетка в результате мейоза?
Среди 46 хромосом соматической клетки женщины 23 хромосомы получены от отца и 23 хромосомы от матери. В результате овогенеза в яйцеклетке останется 23 хромосомы, по одной из каждой пары. Сколько из них является отцовскими, сколько материнскими? Существует ли здесь какая–то закономерность? Могут ли в яйцеклетке быть отцовскими 20 хромосом? 3 хромосомы? и ни одной? Объясните.
Как много типов сперматозоидов с разными комбинациями отцовских и материнских хромосом получится у мужчины из одного созревающего сперматогония?
Какая вероятность того, что ребёнок унаследует 23 хромосомы дедушки от матери?
В исходной клетке диплоидный набор хромосом равен 32 хромосомам. Могут ли половые клетки такого организма содержать 10 отцовских и 6 материнских хромосом? Возможны ли другие комбинации хромосом в гаметах?
Сколько бивалентов образуется в профазе I мейоза в клетках человека? Сколько хромосом и хроматид перемещается к каждому полюсу в анафазе редукционного и эквационных делений мейоза. Указать количество ДНК в материнской и дочерних клетках.
Составить схему сперматогенеза клетки, имеющей 6 пар гомологичных хромосом. Указать количество хромосом, хроматид и ДНК в каждой клетке. Какое название имеют клетки в разные периоды сперматогенеза?
Каково будет число хромосом в сперматозоидах, если у человека будет наблюдаться нерасхождение одной из фигур в анафазе I? в анафазе II?
Могут ли в клетках человека 24 хромосомы быть отцовскими?
Составить схему овогенеза клетки, диплоидный набор которой равен 8-ми хромосомам. Указать количество хромосом, хроматид и ДНК в каждой клетке. Как клетки называются в разные периоды овогенеза?
Сколько тетрад образуется в профазе первого мейотического деления мейоза, если диплоидный набор хромосом равен 32, 40, 80, 116 хромосомам?
Для каких клеток характерно следующее количество ДНК:
4С; 2) 2С; 3) С?
По какому признаку отличаются кариотипы мужчины и женщины?
а) по количеству аутосом;
б) по количеству гетерохромосом;
в) по форме гетерохромосом;
г) по гетерохромосомам;
д) по соотношению аутосом и Х- хромосом?
Если муха дрозофила за лето откладывает 800 яйцеклеток, то сколько сортов их будет и сколько яйцеклеток каждого сорта?
Объяснить, чем отличается между собой следующие кариотипы:
47, ХУ + 21; 46, ХХ – р 21; 46, ХХ ; 46, ХУ – q 5.
Сколько аллелей одного гена может содержаться в зрелой половой клетке?
Сколько яйцеклеток могут дать 6000 ооцитов I порядка женщины в процессе овогенеза?
Какие гаметы могут образоваться у человека, если патология нерасхождения по 21-й хромосоме наблюдалась в анафазе I мейоза? в анафазе – II мейоза? К чему это приведёт?
При тетрасомии по Х – хромосоме в кариотипе женщины 48 хромосом. Из них 44 аутосомы и 4 Х –хромосомы. С какими нарушениями мейоза связано возникновение такого аномального кариотипа? Указать возможные варианты?
У мужчин с синдромом Клайнфельтера кариотип может быть разным: 48 (ХХУУ), 48 (ХХХУ), 49 (ХХХУУ), 49 (ХХХХУ). С какими нарушениями мейоза связано возникновение такой мутации? Указать возможные варианты
При синдроме Патау, являющемся летальным, общее число хромосом равно 47: 45 аутосом и ХУ-хромосомы. Нерасхождение 15-й пары акроцентрических хромосом является причиной данной аномалии. Составьте схему мейоза, послужившего причиной данного синдрома.
Сколько хромосом, хроматид будет в дочерних клетках у организма с диплоидным набором хромосом равным 78, если:
а) при мейозе одна из хромосом элиминировалась (исчезла)?
б) при мейозе одна из пар не разошлась к полюсам?
в) при мейозе 11-я и 13- я хромосомы не разошлись?
У зеленой лягушки, имеющей 26 хромосом
а) при митозе две хромосомы пошли в одну из двух образовавшихся клеток;
б) при мейозе 2-я и 3-я пары не разошлись в разные стороны;
в) при мейозе две хромосомы не разошлись на хроматиды.
Сколько хромосом, хроматид будет в дочерних клетках после таких нарушений?
При нарушении в мейозе произошло нерасхождение трёх хромосом на хроматиды. Сколько хромосом, хроматид будет иметь яйцеклетка кролика, если её соматические клетки имеют 22 пары хромосом. Расписать все стадии овогенеза и указать название клеток во всех периодах овогенеза.
У мужчины в процессе сперматогенеза во время редукционного деления произошло нерасхождение бивалента 18-й пары хромосом. Сколько хромосом будут иметь в этом случае сперматозоиды? Нарисовать схему, указать названия клеток во всех периодах сперматогенеза. Чем это грозит будущему поколению?
Сколько хромосом, хроматид и ДНК будет иметь яйцеклетка, если её соматические клетки имеют 20 пар хромосом. Расписать периоды овогенеза и указать названия клеток на всех этапах гаметогенеза.



2. ОСНОВЫ ГЕНЕТИКИ

2.1. Моногибридное скрещивание

Первые шаги в познании законов наследственности сделаны выдающимся чешским естествоиспытателем Г. Менделем (1822 - 1884), который доказал, что сложное явление наследственности связано с материальными дискретными факторами ("Опыт над растительными гибридами", 1865).
В основу своих опытов Г. Мендель положил гибридологический метод, который лег в основу классической и современной генетики. Суть метода заключается в скрещивании (гибридизации) организмов, отличающихся друг от друга по одному или нескольким признакам, и в детальном анализе потомства с помощью вариационно-статистической обработки. В том случае, когда родительские организмы отличаются друг от друга по одному изучаемому признаку, скрещивание называют моногибридным. Мендель проводил опыты с горохом - самоопыляющимся растением. Среди большого количества сортов он выбрал для эксперимента два, отличающихся по одному признаку: семена одного гороха были желтыми, а другого - зелеными. Поскольку горох, как правило, размножается самоопылением, в пределах сорта нет изменчивости по окраске. Учитывая это свойство, Г. Мендель искусственно опылил это растение, скрестив сорта, отличающиеся цветом семян. Независимо от того, к какому сорту принадлежали материнские растения, гибридные семена первого поколения оказались только желтыми. Следовательно, у гибридов проявляется признак одного родителя, а признак другого исчезает. Такое преобладание признака одного родителя Г. Мендель назвал доминированием, а соответствующие признаки - доминантными. Признаки, не проявляющиеся у гибридов первого поколения, получили название рецессивных. В опытах с горохом признак желтой окраски семян доминировал над зеленой окраской.
Таким образом, Г. Мендель обнаружил единообразие по окраске гибридов первого поколения. Эта закономерность известна в генетике как первое правило Менделя (правило единообразия) и читается следующим образом: при скрещивании гомозиготных особей, отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных признаков (взаимоисключающих), всё потомство в первом поколении единообразно как по генотипу, так и по фенотипу. Наблюдаемая закономерность объясняется законом " чистоты гамет" (первый закон Менделя), т.е. явлением несмешивания аллелльных генов, в основе которого лежит мейоз. Согласно этому закону каждая гамета (половая клетка) несет гаплоидный набор хромосом (n), т.к. в анафазе первого мейотического деления гомологичные хромосомы расходятся, а следовательно, расходятся и гены, занимающие одинаковое положение (локус) в гомологичных хромосомах и участвующие в одних и тех же процессах. Эти гены назвали аллельными. При оплодотворении в зиготе восстанавливается диплоидный набор хромосом (2n). В результате каждая особь содержит два гена, определяющих развитие признака, причем один аллельный ген особь получает от матери, а другой - от отца. "Наследственные факторы" (по современной терминологии - гены) Мендель предложил обозначить буквами латинского языка.
Гены, относящиеся к одной паре, принято обозначать одной и той же буквой, но доминантный аллель - прописной, а рецессивный - строчной. Исходя из сказанного аллель желтой окраски семян, например, следует обозначать буквой В, а аллель зеленой окраски - в. Особь, гомозиготную по доминантному аллелю, следует записывать как ВВ, рецессивную - вв, гетерозиготную - Вв. Рецессивный аллель проявляется только в гомозиготном состоянии, а доминантный - как в гомозиготном, так и в гетерозиготном. Гомозиготы имеют один тип гамет (В или в), а гетерозиготы - два (В и в). Опыты по скрещиванию принято записывать в виде схем. Условились обозначать родителей буквой Р ( лат. parents - родители), особей первого поколения –F1 (лат. filii - дети), особей второго поколения -F2. Скрещивание обозначают знаком умножения х, генотипическую формулу материнской особи записывают первой и обозначают
· (зеркало Венеры), а отцовскую - второй и обозначают символом
· (щит и копье Марса).
Результаты скрещивания гороха с желтой и зеленой окраской семян можно проиллюстрировать с помощью символов следующим образом:
Генотип: Р:
· ВВ х
· вв
Фенотип: желтые зеленые
Гаметы Г: В в
F1: Вв
Генотип: гетерозиготы - 100%
Фенотип: желтые - 100%
Таким образом, при скрещивании гомозиготных родителей, отличающихся парой взаимоисключающих признаков, все потомство единообразно по фенотипу (проявляется доминантный признак) и генотипу (гетерозиготы).
Мендель продолжил свои опыты. Он скрестил гибриды первого поколения между собой. Обобщая фактический материал, он пришел к выводу, что во втором поколении (F2) происходит расщепление признаков в определенных частотных соотношениях, а именно 3/4 (75%) особей имеют доминантные признаки, а 1 /4 (25%) - рецессивные. Эта закономерность получила название второго правила Менделя (правила расщепления). Проиллюстрируем этот опыт с помощью схемы:
Генотип: Р:
·Вв х
· Вв
Фенотип желтые желтые
Гаметы Г: В в В в
F2: ВВ, Вв, Вв, вв.
Генотип : 1 : 2 : 1
Фенотип: 3 желтые : 1 зеленая
Второе правило Менделя формулируется так: при скрещивании двух гетерозиготных особей, т.е. гибридов, анализируемых по одной паре признаков, в потомстве наблюдается расщепление по генотипу в соотношении 1: 2: 1, а по фенотипу - 3: 1.
Для закрепления основных закономерностей наследования признаков при моногибридном скрещивании приведем решение задачи:
Задача: у томатов кожица плодов может быть гладкой и опушенной. Один сорт имеет плоды гладкие, другой – опушенные. При их скрещивании первое поколение имеет гладкие плоды, во втором поколении - 170 растений с опушенными и 520 с гладкими плодами. Как наследуется опушенность? Сколько будет гомозигот среди томатов с гладкой кожицей?
Решение: по закону Менделя единообразие наблюдается при скрещивании гомозиготных особей. Так как в первом поколении все плоды гладкие, значит ген гладкой кожицы плодов доминирует над геном опушенности Во втором поколении получено расщепление по фенотипу примерно в соотношении 3: 1 (520 томатов с гладкими плодами 170 томатов с опушенными плодами) Такое расщепление характерно для скрещивания гетерозиготных особей, каждая из которых дает два сорта гамет. Даем обозначения генам и изображаем решение в виде схемы.
А - ген гладкой кожицы плодов
а - ген опушенной кожицы плодов
Р:
· АА х
· аа
Г: А а
F1: Аа
100%
Гомозиготы дают по одному сорту гамет (гомозигота АА - гаметы А, гомозигота аа - гаметы а). В первом поколении все особи по генотипу гетерозиготные (Аа), а по фенотипу - с гладкими плодами, т е проявляется доминантный признак
2 Р:
· Аа х
· Аа
Г: А, а х А, а
F2: АА, Аа, Аа, аа
25% 50% 25%
Во втором поколении наблюдается расщепление 1: 2: 1 по генотипу и 3: 1 по фенотипу.
Ответ:
1. Ген опушенности наследуется по рецессивному типу, т.к. он подавляется и не проявляется в первом поколении
2. Среди томатов с гладкой кожицей плодов примерно 1/3 будут гомозиготы, что составит 1/4 всего потомства, или примерно 170 - 175 особей
Приведенный пример основан на явлении полного доминирования, т.е. доминантный ген полностью подавляет действие рецессивного. Однако наряду с полным доминированием нередко проявляется и неполное доминирование, когда гетерозиготы имеют иной фенотип. Классическим примером служит растение ночная красавица, разные сорта которой имеют белые и красные цветы. При моногибридном скрещивании все гибриды имеют розовую окраску лепестков (промежуточный тип наследования). При дальнейшем скрещивании гибридов с розовой окраской между собой во втором поколении происходит расщепление в соотношении 1:2:1 как по генотипу, так и фенотипу (25% красных 50% розовых: 25% белых цветов). Чтобы подчеркнуть, что ген не полностью доминирует, над ним ставится черточка. Изобразим описанный пример в виде схемы:

· - ген красных цветов
а - ген белых цветов

·а - розовые цветы
Р:
·
·
· х
· аа
Г:
· а
F1 :
·а розовые - по фенотипу единообразие гибридов
гетерозиготы - по генотипу первого поколения
Р:
·
·а х
·
·а
Г:
·,а
·,а
F2:
·
·,
· а,
· а, аа
красные розовые белые 1 : 2 : 1 - по фенотипу
1 : 2 : 1 - по генотипу
Свойством неполного доминирования обладает ряд генов, вызывающих наследственные аномалии и болезни человека. Например, так наследуется серповидноклеточная анемия. Ген серповидноклеточной анемии (S) кодирует аномальный гемоглобин HbS, который отличается от нормального гемоглобина НЬА тем, что в шестом положении аминокислота глутамин в цепи
· заменена валином. Такой аномальный гемоглобин плохо связывает кислород, эритроциты вместо обычной формы принимают форму серпа, отсюда и название болезни. У гомозигот SS развивается тяжелая форма анемии, они погибают в раннем возрасте. Гетерозиготы Ss клинически здоровы, но в условиях дефицита кислорода у них проявляются признаки анемии. Это объясняется тем, что значительная часть их эритроцитов содержит аномальный гемоглобин.
Задача: серповидноклеточная анемия у аборигенов Африки обусловлена доминантным геном, который в гомозиготном состоянии вызывает гибель особей от анемии. Люди с рецессивным генотипом в местных условиях гибнут от малярии, но не страдают малокровием; гетерозиготы выживают. Какова доля жизнеспособного потомства у гетерозиготных родителей; у гетерозиготной матери и здорового отца?
1. Решение: S - ген анемии, s - ген нормы
Р:
· Ss х
· Ss
Г: S, s S, s
F: SS, Ss, Ss ss
гибнут гибнут
от от
анемии малярии

Ответ: 50% детей всего потомства жизнеспособны у гетерозиготных родителей.
2. Решение во втором случае подобно первому (
· Ss х
· Ss), т.к. по условию задачи мать гетерозиготная, а отец здоров и может иметь генотип только Ss, иначе он погибнет (в местных условиях по данным задачи люди с генотипом SS и ss погибают).
Так как при полном доминировании нельзя отличить по фенотипу гомозиготы АА и гетерозиготы Аа, то для анализа применяется анализирующее скрещивание - скрещивание особей с неизвестным генотипом с рецессивной особью. По полученному потомству от анализирующего скрещивания можно судить о генотипе неизвестной особи.
Пример: охотник купил черную собаку и хочет быть уверен, что она не несет генов светлой окраски в скрытом виде. С какой особью по фенотипу и генотипу он должен скрестить свою собаку, чтобы ответить на этот вопрос?
Решение: А - ген черного цвета шерсти,
а - ген белого цвета шерсти
1.Р:
· АА х
· аа
черная белая
Г: А а
F: Аа - единообразие
черные
При получении единообразного потомства по фенотипу судим о том, что собака гомозиготна по доминантному гену (не несет рецессивных генов в скрытом виде), т.е. она чистопородна.
2. Р:
· Аа х
· аа
черная белая
Г: А,а а
F: Аа аа
черные белые
1 : 1 Расщепление по фенотипу и генотипу.
В случае расщепления (появление вновь особей с рецессивными признаками) делаем вывод, что собака несет гены белой шерсти в скрытом виде, т.е. она нечистопородна.
Ответ: чтобы определить генотип своей собаки по данному признаку, охотник должен провести анализирующее скрещивание и скрестить свою собаку с рецессивной гомозиготной особью (генотип аа).
Задачи для самостоятельного решения:
1.У человека карий цвет глаз доминирует над голубым
а) гомозиготный кареглазый мужчина женился на голубоглазой женщине. Какой цвет глаз унаследуют их дети? Какой будет у них генотип? Каким законом генетики Вы пользовались при решении задачи?
б) гетерозиготный кареглазый мужчина женился на гетерозиготной кареглазой женщине. Можно ли ожидать рождения голубоглазых детей? С какой вероятностью? Каким законом генетики Вы пользовались?
2. Альбинизм наследуется у человека как аутосомный рецессивный признак. В семье, где один из супругов альбинос, а другой нормален, родились разнояйцовые близнецы, один из которых нормален в отношении анализируемой болезни, а другой - альбинос. Какова вероятность рождения следующего ребенка альбиносом? Дайте цитологическое обоснование.
3. Болезнь Вильсона (нарушение обмена меди) наследуется как аутосомный рецессивный признак. Какова вероятность рождения больных детей в семье, где один из супругов страдает анализируемым заболеванием, а другой здоров, здоровы были также его родители, братья, сестры?
4. У львиного зева ген, определяющий широкие листья, не полностью доминирует над геном узких листьев. Гетерозиготы имеют промежуточную ширину листьев. Каким будет потомство от скрещивания двух растений с листьями промежуточной ширины? Запишите решение задачи в хромосомном виде.
5. У человека способность ощущать вкус фенилтиомочевины (ФТМ) является доминантным признаком. "Ощущающие" индивидуумы (ТТ или Tt) воспринимают как чрезвычайно горькие даже очень сильно разбавленные растворы ФТМ, тогда как "неощущающие" не воспринимают вкус этого вещества и в гораздо более высоких концентрациях.
а) каковы генотипы супругов, если сами они ощущают вкус ФТМ, а один из трех детей является "неощущающим"?
б) каких фенотипов, и в каком соотношении можно ожидать в потомстве от следующих браков:
гетерозигота х гетерозигота;
гомозиготный "ощущающий" индивидуум х гетерозигота;
гетерозигота х "неощущающий"
индивидуум?
6. У крупного рогатого скота чалая окраска шерсти проявляется как промежуточный признак при скрещивании белых и красных животных. Определите вероятность рождения телят, похожих на родителей, от скрещивания чалого быка и такой же коровы. Какой вид взаимодействия аллельных генов здесь наблюдается?
7. От спаривания двух мышей - Снифля, имевшего шерсть нормальной окраски, и альбиноски Эсмеральды родилось 6 мышат с нормальной окраской шерсти. Затем Эсмеральду спарили с Вискерсом, шерсть которого была той же масти, что и у Снифля. В этом случае некоторые мышата в помете оказались белыми.
а) каковы вероятные генотипы Снифля, Вискерса, Эсмеральды?
б) какого отношения фенотипов можно ожидать в потомстве от скрещивания самца из первого помета и самки из второго, имевшей шерсть нормальной окраски?
в) каких результатов следует ожидать от скрещивания самца из первого помета с самкой - альбиноской из второго помета?
8. Двое здоровых идентичных близнецов вступили в брак с двумя также здоровыми идентичными близнецами. Всего в этих двух семьях было 4 здоровых и 4 глухих детей. Как наследуется глухота? Каковы генотипы близнецов в обеих парах?
9. Установите генотип растений редиса, различающихся по форме корнеплода, по результатам следующих скрещиваний:
Родители:
Потомство:

длинный х овальный
109 длинных, 106 овальных

круглый х овальный
139 круглых, 143 овальных

Овальный х овальный
89 круглых, 181 овальный, 91 длинный

10. В семье родилось двое бесчерепных детей, которые умерли сразу после рождения, и один - нормальный. В дальнейшем у него родился бесчерепной ребенок. Дайте генетическое объяснение этому явлению.
11. Хозяин ирландского сеттера собрался повязать своего кобеля. Ему известно, что в родословной его собаки есть носители рецессивного гена, обусловившего атрофию сетчатки. В гомозиготном состоянии этот ген вызывает слепоту. Прежде чем договориться о вязке, владелец собаки должен убедиться в том, что она не является носителем этого гена. Как он может это сделать? Какой тип скрещивания используется в этой задаче?
12. При скрещивании двух дрозофил с нормальными крыльями у 88 потомков из 123 были нормальные крылья, а у 35 - укороченные.
а) как наследуются гены нормальных и укороченных крыльев?
б) какими были генотипы родительских особей в этом скрещивании?
в) если самку с укороченными крыльями скрестить с её "отцом", то сколько мух с нормальными крыльями следует ожидать среди её 80 потомков?
13. Желтая морская свинка при скрещивании с белой всегда даёт кремовых потомков. Скрещивание кремовых свинок между собой даёт расщепление 1 желтая: 1 белая: 2 кремовых. Какой тип взаимодействия аллельных генов имеет место в данном случае? Какого потомства следует ожидать при скрещивании кремовой морской свинки с белой? Дайте цитологическое обоснование.
14. Мужчина страдает тяжелой рецессивной болезнью - фиброзом поджелудочной железы. Собираясь жениться, он опасается рождения больного ребенка. У будущей жены в трех известных поколениях подобных больных не было. Служит ли это гарантией, что в семье не появится больной ребенок?
15. В потомстве от скрещивания черного баргузинского соболя с такой же черной самкой было получено 2 черных щенка. Этот же самец при скрещивании с рыжей уральской самкой дал 3 черных соболят. Рыжая уральская самка с таким же рыжим самцом принесла в потомстве 2 рыжих щенков. Какие выводы можно сделать о характере наследования окрасок у соболя?
16. От скрещивания гнедых лошадей с альбиносами рождаются жеребята с золотисто - желтой окраской туловища при почти белых гриве и хвосте (так называемая окраска "паломино"). Попытки развести в чистоте лошадей такой масти не увенчались успехом. При их скрещивании всегда возникало расщепление в отношении 1 гнедой: 2 "паломино": 1 альбинос. Как это объяснить? Как наследуется окраска "паломино"?
17. У человека ген полидактилии (шестипалость) доминирует над нормальным строением кисти.
а) определите вероятность рождения шестипалых детей в семье, где оба родителя гетерозиготны.
б) в семье, где один из родителей имеет нормальное строение кисти, а второй - шестипалый, родился ребенок с нормальным строением кисти. Какова вероятность рождения следующего ребенка также без аномалии?
18. У кошек нормальная шерсть доминирует над ангорской. Нормальношерстная кошка, скрещенная с ангорским котом, принесла 8 котят: 6 нормальных и 2 ангорских. Соответствует ли это расщепление отношению, которое Вы ожидаете?
19. Доминатный ген D определяет у человека развитие окостеневшего и согнутого мизинца на руке, что представляет известные неудобства. Ген в гетерозиготном состоянии вызывает развитие такого мизинца только на одной руке. Может ли родиться ребенок с нормальными или двумя ненормальными руками у супругов, имеющих дефект мизинца только на одной руке?
20. У человека умение владеть преимущественно правой рукой доминирует над умением владеть преимущественно левой рукой. Мужчина - правша, мать которого была левшой, женился на женщине - правше, имевшей трех братьев и сестер, двое из которых - левши. Определите возможные генотипы женщины и вероятность того, что дети, родившиеся от этого брака, будут левшами.
21. Акаталазия обусловлена редким аутосомным геном. У гетерозигот активность каталазы несколько понижена.
а) у обоих родителей и единственного сына в семье активность каталазы оказалась ниже нормы. Определите вероятность рождения в семье следующего ребенка без аномалии.
б) определите вероятные фенотипы детей в семье, где один из супругов страдает акаталазией, а другой имеет лишь пониженную активность каталазы.
22. У собак жесткая шерсть кодируется доминантным геном, а мягкая - рецессивным. Два жесткошерстных родителя дают жесткошерстного щенка. С особью какой шерсти его нужно скрестить, чтобы выяснить, имеет ли он в генотипе аллель мягкошерстности?
23. "Куриная слепота" в ряде случаев наследственно обусловлена и определяется доминантным геном N. Женщина, страдающая этой патологией, вышла замуж за здорового мужчину. Все 6 детей унаследовали заболевание. Родная сестра женщины, также страдавшая "куриной слепотой", вышла замуж за здорового мужчину, и от этого брака родилось 3 здоровых детей и один - с данной патологий. Каков генотип сестер и их родителей, если известно, что оба они страдали этой патологией? На какой закон генетики эта задача?
24. Слияние нижних молочных резцов наследуется как аутосомный доминантный признак. В одной семье у первенца обнаружили сросшиеся резцы. Родители не помнят, была ли у них эта аномалия. Определите возможные генотипы родителей, и для каждого варианта рассчитайте вероятность рождения следующего ребенка без аномалии.
25. Как можно установить, стала ли линия садового гороха генетически чистой в отношении этого признака?
26. От чего легче избавиться в стаде кур - от рецессивного признака листовидного гребня или доминатного - оперённых ног?
27. В 1905 году Бэтсон решил проверить справедливость законов Менделя и повторил опыты по скрещиванию гомозиготных растений с жёлтыми и зелеными семенами. В F1 все семена имели жёлтую окраску семядолей, а в F2 - при самоопылении растений, выросших из гибридных семян, было получено 3905 семян с зелеными и 11902 - с желтыми семядолями. Подтвердил ли опыт Бэтсона справедливость закона расщепления?
28. В помете двух сплошь окрашенных кроликов родился один крольчонок с голландской пегостью. При скрещивании его с матерью родилось 4 пегих и 5 сплошь окрашенных крольчат. Как наследуется голландская пегость и каков генотип исходных родителей?
29. Черная кошка с белыми пятнами на шее и на животе (доминантный признак) скрещивается с таким же по фенотипу котом одинакового с ней генотипа. Какова вероятность рождения у этой пары сплошь черного котенка без пятен на теле? Каким законом генетики пользовались при решении задачи?
30. Комолый бык скрещен с тремя коровами. От скрещивания с рогатой коровой А получен рогатый теленок; от скрещивания с рогатой коровой В - комолый теленок; от скрещивания с комолой коровой С - рогатый теленок. Каковы возможные генотипы всех родительских особей, и какое потомство можно ожидать в дальнейшем от каждого из всех трех скрещиваний?
31. Две черные самки скрещены с коричневым самцом. Первая самка принесла в нескольких пометах 9 черных и 7 коричневых мышат, вторая - 17 черных. Какие выводы можно сделать относительно наследования черной и коричневой окраски у мышей? Каковы генотипы родителей и потомства?
32. Генетик, работающий с морскими свинками, поставил два скрещивания между черной особью и альбиносом, используя различных животных. В потомстве первого скрещивания оказалось 12 черных свинок, а второго - 6 черных и 5 альбиносов. Каковы возможные генотипы родителей в каждом скрещивании? Каким законом генетики пользовались при решении задачи?
33. Один гнедой жеребец дал от 57 гомозиготных рыжих кобыл 32 рыжих и 25 гнедых жеребят. Второй гнедой жеребец от 67 рыжих кобыл дал 29 рыжих и 38 гнедых жеребят. Как наследуется рыжая и гнедая масти у лошадей, каковы генотипы указанных особей?
34. При разведении в себе горностаевых кур в потомстве, состоящем из 42 цыплят, было получено 20 горностаевых, 12 черных и 10 чисто белых кур. Как наследуется горностаевая окраска оперения?
35. У человека доминатный ген, вызывающий брахидактилию (укорочение пальцев), в гомозиготном состоянии приводит к гибели эмбриона. Какова вероятность рождения ребенка с брахидактилией и вероятность гибели эмбриона при браке гетерозиготных родителей?
36. В браке между здоровыми двоюродными братом и сестрой родилось 5 детей, трое из которых страдали несахарным мочеизнурением и погибли в возрасте 14 лет. Каким геном - доминантным или рецессивным - определяется это заболевание? Имеется ли опасность передачи его дальнейшему поколению от брака оставшихся в живых здоровых детей со здоровыми лицами, не состоящими с ними в родстве; состоящими в родстве?
37. У человека рецессивный ген определяет врожденную глухонемоту. Наследственно глухонемой мужчина женился на женщине с нормальным слухом. Ребенок имеет нормальный слух. Можно ли определить генотип матери? Наследственно глухонемая женщина вышла замуж за мужчину с нормальным слухом. Ребенок родился глухонемой. Можно ли определить генотип родителей?
38. Парагемофилия (склонность к кожным и носовым кровотечениям) наследуется как рецессивный аутосомный признак. Какова вероятность рождения детей с этой аномалией в семье, где один из супругов страдает парагемофилией, а у другого страдала мать?
39. Семейная гиперхолестеринемия наследуется доминантно через аутосомы. У гетерозигот это заболевание выражается в высоком содержании холестерина в крови. У гомозигот, кроме того, развиваются ксантомы (доброкачественные опухоли) кожи и сухожилий и атеросклероз. Определите возможную степень развития заболевания у детей в семье, где оба родителя имеют высокое содержание холестерина в крови.
40. Детская форма амавротической семейной идиотии (болезнь Тея - Сакса) наследуется как аутосомный рецессивный признак и заканчивается обычно смертью к 4-5 годам. Первый ребенок в семье умер от неё в то время, когда должен был родиться второй. Какова вероятность рождения второго больного ребенка? Составьте родословную.
41. У овец некоторых пород среди особей с ушами нормальной длины (мы будем называть их «длинноухими») встречаются и полностью безухие. При скрещивании длинноухих между собой, а также безухих между собой получается потомство, сходное по этому признаку с родителями. Гибриды же между длинноухими и безухими имеют короткие уши. Какое потомство получится при скрещивании таких гибридов между собой? А в результате скрещивания такого гибрида с безухой особью?
42. Стандартные норки имеют коричневый мех, а алеутские – голубовато-серый. И те и другие гомозиготны, причем коричневая окраска доминирует. Какое потомство F1 получится от скрещивания двух названных пород? Что получится в результате скрещивания между собой таких гибридов? Какой результат даст возвратное скрещивание алеутского отца с его гибридной дочерью?
43.Гигантский рост растений овса – рецессивный признак. Что можно сказать о генотипах родительской пары, если половина потомства имеет нормальный, а половина – гигантский рост? А если только четверть потомства отличается гигантизмом? Какие формы овса надо скрестить, чтобы все потомство получилось заведомо однородным по данному признаку?
44. Ген фертильности (в данном случае способности пыльцы к оплодотворению) метелки кукурузы доминирует над геном стерильности (в данном случае одного из видов стерильности, который называют «ядерным»; стерильность, обусловленная другими причинами, наследуется иначе). Какая пыльца будет у кукурузы, полученной от скрещивания гомозиготных растений с фертильными метелками и растений со стерильными метелками? Что получится от скрещивания между собой таких гибридов? Какой результат даст возвратное скрещивание растений с родительской формой, имеющей метелки со стерильной пыльцой? Метелки с фертильной пыльцой?
45.Как можно установить, стала ли линия томатов генетически чистой в отношении изучаемого признака?
46. У собак висячие уши доминируют над стоячими. Два родителя с висячими ушами дают щенка также с висячими ушами. С особью какой масти его нужно скрестить, чтобы выяснить, имеет ли он в генотипе аллель стоячих ушей?

47. У лошадей есть наследственная болезнь гортани: при беге больные лошади издают характерный хрип. От больных родителей часто родятся больные жеребята. Доминантна или рецессивна эта болезнь?
48. В Шотландии одна шортгорнская корова принесла в один отел 5 телят, в том числе бычка красной, двух телок чалой и двух телок белой масти. Можете ли вы определить масть быка и коровы, от которой родились эти телята?

2.2. Полигибридное скрещивание
Скрещивание особей, отличающихся друг от друга по двум и более парам альтернативных признаков, называется полигибридным. Если при полигибридном скрещивании гены находятся в разных парах хромосом, то наследование по каждой паре идет независимо от других признаков. Это объясняется тем, что при мейозе гомологичные хромосомы независимо расходятся в разные гаметы, поэтому в гаметах идет независимое комбинирование негомологичных хромосом. В опытах по дигибридному скрещиванию Г. Мендель скрещивал две линии гороха, отличающихся друг от друга по двум парам альтернативных признаков: растения с жёлтыми и гладкими семенами (доминантные признаки) и растения с зелеными и морщинистыми семенами (рецессивные признаки). В 1-м поколении все растения были единообразны по фенотипу (с жёлтыми и гладкими семенами) и по генотипу (все были гетерозиготны). Здесь сохраняется правило единообразия гибридов первого поколения. При скрещивании гибридов 1-го поколения между собой наблюдается расщепление по фенотипу в отношении 9 жёлтых гладких : 3 жёлтых морщинистых : 3 зеленых гладких : 1 зеленый морщинистый. В потомстве появляются особи, которые будут нести сочетания признаков, не свойственные родительским и прародительским формам (жёлтые морщинистые и зеленые гладкие).

Изобразим эту закономерность схематически:
А - жёлтые семена В - гладкая форма семян
а - зеленые семена в - морщинистая форма семян
Генотип Р:
· ААВВ х
· аавв
Фенотип жёлтые гладкие зеленые морщинистые
Гаметы: АВ ав
F 1: АаВв
Единообразие: по фенотипу - желтые гладкие,
по генотипу - дигетерозиготы.
Напомним, что для написания гамет нужно руководствоваться законом "чистоты" гамет. При мейозе гомологичные хромосомы расходятся к полюсам, поэтому гомозигота будет иметь только один сорт гамет АВ или ав.
Цитологическое обоснование:
А В Гаметы: А В
А В
а в Гаметы: a b
а в
Образовавшаяся дигетерозигота (АаВв) будет иметь уже 4 типа гамет, т.к. гомологичные хромосомы при мейозе расходятся к полюсам независимо, и аллельные гены всегда попадают в разные гаметы. С одинаковой вероятностью хромосома с геном А может встретиться в гамете с негомологичной хромосомой с геном В или в, так же, как хромосома с геном а может встретиться в гамете с хромосомой с геном В или в. Цитологическое обоснование:
А В Гаметы: А В, А в, а В, а в
а в
Чтобы не ошибиться в количестве сортов гамет, образуемых организмом с исследуемым генотипом, можно пользоваться формулой N = 2n, где:
N - число типов гамет,
n - количество пар хромосом.
В нашем случае - 22 = 4.
Тригибрид АаВвСс будет давать 23 = 8 типов гамет и т.д.
Продолжим скрещивание. Скрестим полученные в первом поколении гибриды между собой:
Р:
· АаВв х
· АаВв
Г: АВ, Ав, аВ, ав АВ, Ав, аВ, ав
Для удобства сочетания гамет составим решетку Пеннета (названа в честь генетика, впервые её предложившего):
Гаметы
АВ
Ав
аВ
ав

АВ
ААВВ
желтые гладкие
ААВв
желтые гладкие
АаВВ
желтые гладкие
АаВв
желтые гладкие

Ав
ААВв
желтые гладкие
ААвв
желтые морщин.
АаВв
желтые гладкие
Аавв
желтые морщинистые

АВ
АаВВ
желтые гладкие
АаВв
желтые гладкие
ааВВ
зеленые гладкие
ааВв
зеленые гладкие

Ав
АаВв
желтые гладкие
Аавв
желтые морщин.
ааВв
зеленые гладкие
аавв
зеленые морщинистые

При анализе таблицы мы видим, что произошло расщепление по фенотипу 9:3:3:1. Расщепление по цвету семян: 12 жёлтых: 4 зеленых (3:1). Расщепление по форме семян: 12 гладких: 4 морщинистых (3: 1). Эта закономерность известна как второй закон Менделя - закон независимого распределения признаков, т.е. расщепление по каждой паре аллельных генов идёт независимо от другой пары аллельных генов, в результате чего среди потомков второго поколения в определенных соотношениях появляются особи с новыми комбинациями признаков.
Дигибридное скрещивание можно представить в виде (3: 1)2, полигибридное - (3:1)n, где n - число пар аллельных генов.
Итак, второй закон Менделя справедлив для несцепленных генов, т.е. генов, находящихся в разных парах хромосом, т.к. при мейозе гены вместе со своими хромосомами распределяются независимо.
Пример: нормальный рост овса доминирует над гигантизмом, а раннеспелость - над позднеспелостью. Гены обоих признаков находятся в разных парах хромосом.
1. Какими признаками будут обладать гибриды от скрещивания гомозиготных растений позднеспелого овса нормального роста с гигантскими раннеспелыми?
2. Какой процент гигантских раннеспелых растений можно ожидать от скрещивания гетерозиготных по обоим признакам растений?
Решение: сначала определим гены:
А - ген нормального роста а - ген гигантизма
В - ген раннеспелости в - ген позднеспелости
Скрещиваем гомозиготные растения позднеспелого овса нормального роста (ААвв) с раннеспелыми гигантскими растениями (ааВВ). Гомозиготы дают один тип гамет. Запишем схематично:
Р:
· ААвв х
· ааВВ
Г: Ав ав
fi : АаВв
Получили единообразие по фенотипу – растения нормального роста, по генотипу – гетерозиготы.
Во втором условии необходимо скрестить гетерозиготные растения между собой. Дигетерозиготы дают 4 типа гамет.
Р :
· АаВв х
· АаВв
Г: Т АВ, Ав, аВ, ав АВ, Ав, аВ, ав
Составляем решетку Пеннета и получаем расщепление по 2-му закону Менделя:
9/16 – А – В - (нормальные раннеспелые)
3/16 – А – вв (нормальные позднеспелые)
3/16 – ааВ- (гигантские раннеспелые)
1/16 – аавв (гигантские позднеспелые)
Таким образом, гигантских раннеспелых растений мы получим 3 части из 16, или 18,75 %.
Ответ:
1. Растения будут нормального роста раннего созревания, т.к. эти признаки доминируют, – по закону единообразия Менделя.
2. Гигантских растений раннего созревания будет 3/16 или 18,75 %, – по закону независимого комбинирования.
Задачи для самостоятельного решения:
1. Выпишете гаметы организмов со следующими генотипами: ВВСС, Ввсс, ввСС, ВвСС, ввСс, ВВССРР, ВвССРр, ВвСсРр, ВВССРРОО, ВвСсРРОо, ВвСсРрОо, ВвССРР, ВвссРр.
2.У флоксов белая окраска цветов доминирует над кремовой, а плоский венчик – над воронковидным.
а) какими признаками будут обладать гибриды от скрещивания гомозиготного растения с белыми воронковидными цветами с растением, имеющим плоские кремовые цветы;
б) какой процент растений, имеющих кремовые плоские цветки, можно ожидать от скрещивания гетерозиготных по обоим признакам растений;
в) от скрещивания флоксов с белыми плоскими цветками между собой было получено 16080 растений. Из них кремовых было 4020 растений и столько же воронковидных. Определите число полученных кремовых растений с воронковидным венчиком.
3. У фигурной тыквы белая окраска плодов W доминирует над желтой w, а дисковидная форма плодов D – над шаровидной d.
а) скрещивается растение, гомозиготное по желтой окраске и дисковидной форме плодов, с растением, гомозиготным по белой окраске и шаровидной форме плодов. Какими будут окраска и форма плодов у растений первого поколения? Какими будут окраска и форма плодов в потомстве от возвратного скрещивания растений этого поколения с желтым дисковидным растением – родителем; с белым шаровидным родителем;
б) растение тыквы с белыми дисковидными плодами, скрещенное с растением, имеющим белые шаровидные плоды, дает 76 растений с белыми шаровидными плодами, 72 – с белыми дисковидными, 26 – с желтыми дисковидными плодами, 24 – с желтыми шаровидными плодами. Определите генотипы родительских растений;
в) растение тыквы с белыми дисковидными плодами, скрещенное с растением, имеющим такие же плоды, дало в потомстве: 56 растений с белыми дисковидными плодами, 18 – с белыми шаровидными плодами, 19 – с желтыми дисковидными плодами, 6 – с желтыми шаровидными плодами. Определите генотипы родительских растений. На какой закон генетики эта задача?
4. У дрозофилы отсутствие глаз / eyeless / наследуется как рецессивный признак, а нормальное строение крыльев доминирует над зачаточными / vestigial /.
а). Безглазая муха с нормальными крыльями, гетерозиготная по гену зачаточных крыльев, скрещена с мухой, гетерозиготной по гену eyeless и имеющей нормальные глаза и зачаточные крылья. Определите генотип и фенотип потомства;
б), скрещены мухи, гетерозиготные по обоим генам. Определите расщепление по генотипу и фенотипу в их потомстве;
в), при скрещивании мухи с нормальными глазами и крыльями с безглазой мухой, имеющей нормальные крылья, в потомстве получено 3/8 мух с нормальными глазами и крыльями, 3/8 – безглазых с нормальными крыльями и по 1/8 с нормальными глазами и зачаточными крыльями и безглазых с зачаточными крыльями. Определите генотипы родительских особей.
5. Курица и петух – черные хохлатые. От них получены цыплята: 8 черных и 3 бурых хохлатых, 4 черных и 1 бурый без хохла. Как наследуются указанные признаки у кур? Каковы генотипы родительских особей? Какое потомство можно ожидать от скрещивания родительской особи с потомком бурого оперения и без хохла?
6. Оперённость ног у кур (в противоположность голым) определяется доминантным геном. Гороховидный гребень доминирует над простым.
а) какими признаками будут обладать гибридные формы, полученные от скрещивания кур с гороховидными гребнями и оперенными ногами с голоногим петухом, имеющим простой гребень? Предполагается, что исходные особи гомозиготны по обоим генам. На какое правило Менделя эта задача;
б) какая часть второго поколения, полученного от скрещивания особей первого поколения между собой, окажется с гороховидным гребнем и голыми ногами? Дать цитологическое обоснование.
7. При скрещивании рыжих тараканов (прусаков), имеющих узкое тело коричневого цвета (дикий фенотип), с особями оранжевой окраски, но с нормальной шириной тела, в первом поколении было получено 5330 особей дикого типа. Во втором поколении наблюдалось следующее расщепление: 3242 особи дикого типа, 1085 особей с узким оранжевым телом, 1137 особей с широким коричневым телом и 360 особей с широким оранжевым телом. Как наследуется форма и окраска тела у тараканов – прусаков? Напишите генотипы родителей и потомства. Каким законом генетики пользовались при решении задачи?
8. У собак черная окраска шерсти доминирует над коричневой, а пегость рецессивна по отношению к сплошной окраске.
а) какую окраску можно ожидать у щенков, родившихся от коричневого отца и черно-пегой матери;
б) появятся ли коричнево – пегие щенки у черных родителей? Указать разные состояния гомозигот и гетерозигот у родительских особей в обоих случаях.
9. У кролика белая окраска шерсти рецессивна по отношению к серой, а волнистая шерсть доминирует над гладкой. Серый волнистый кролик скрещивается с серой гладкой самкой. В потомстве получены белые волнистые кролики. Как провести скрещивание дальше, чтобы получить больше белых волнистых кроликов? Как проверить чистоту линии белых волнистых кроликов из первого поколения?
10. У морских свинок всклоченная (розеточная) шерсть R доминирует над гладкой r, а черная окраска W – над белой w.
а) скрещивается всклоченная чёрная свинка со всклоченным белым животным. В потомстве получено: всклоченных черных – 28, всклоченных белых – 31, гладких черных – 11, гладких белых – 9. Установить генотипы родительских особей и потомства. Дать цитологическое обоснование.
б) скрещиваются между собой два всклоченных черных животных. В потомстве от этого скрещивания получено две особи, из которых одна всклоченная белая, а вторая – гладкая черная. Каковы генотипы родительских особей и какое потомство следует ожидать в дальнейшем от этих свинок?
11. У свиней белая щетина доминирует над черной. Однопалость – над двупалостью. Два борова А и В имеют однопалые ноги и белую щетину. Боров А при скрещивании с любыми свиноматками дает белых однопалых потомков. Боров В при скрещивании с черными свиньями дает половину белых и половину черных потомков: при скрещивании с двупалыми – половину однопалых и половину двупалых потомков. Объясните разницу между животными, укажите их генотипы.
12. У львиного зева красная окраска цветов частично доминирует над белой окраской, так что у гибридов цветки розовые. Узкие листья частично доминируют над широкими листьями - у гибридов листья обладают промежуточной шириной. Растения с красными цветками и средними листьями скрещиваются с растениями с розовыми цветками и средними листьями. Каким будет генотип и фенотип потомства от этого скрещивания?
13. У кур ген С определяет коротконогость и имеет рецессивный летальный эффект. Генотип
·
· имеет курчавое оперение,
·е - волнистое, ее- нормальное. Определить фенотип потомства в следующих скрещиваниях:
а) Cc
·е x Cc
·е
б) Сс ее x Cc
·
·
в) Сс
·е x CC
·
·
14. У кур гороховидный гребень доминирует над геном простого гребня, а по генам черной и белой окраски наблюдается неполное доминирование: гетерозиготные по генам окраски особи имеют "голубую" окраску. Если скрестить птиц, гетерозиготных по обоим парам, то какая доля потомков будет иметь:
а) простой гребень; б) "голубую" окраску;
в) белую окраску, г) белую окраску и гороховидный гребень;
д) " голубую " окраску и простой гребень?
15. У кошек ген черной окраски шерсти В доминирует над геном рыжей окраски в, а ген короткой шерсти S доминирует над геном длинной шерсти s. Какая ожидается доля особей с черной короткой шерстью от скрещивания:
а) Вв Ss x Вв ss
б) ВВ Ss x Вв ss
в) Вв Ss x вв ss – дайте цитологическое обоснование скрещивания.
16. У шортгорнской породы скота цвет шерсти наследуется по типу промежуточного наследования:
· обусловливает красную масть, о – белую, гетерозигота
·о имеет чалую масть. Ген комолости Р доминирует над геном рогатости р.
а) какое расщепление в первом поколении ожидается от скрещивания особей, имеющих генотип
·оpp между собой;
б) чалая гетерозиготная по гену комолости корова скрещена с красным рогатым быком. Каков генотип и фенотип будет у их потомства;
в) белая рогатая корова скрещена с гетерозиготным комолым красным быком. Определить генотип и фенотип потомства этих животных.
17. У кур оперенные ноги F доминируют над голыми f, розовидный гребень R – над простым г, а белое оперение J – над окрашенным i.
а) скрещивали гетерозиготную по всем парам генов курицу с таким же петухом. Определите вероятность появления потомства, похожего на родителей.
б) курица с оперенными ногами, розовидным гребнем и белым оперением скрещена с петухом, имеющим голые ноги, простой гребень и окрашенное оперение. Одна особь из цыплят, полученных от этого скрещивания, имела все признаки петуха. Можно ли установить генотип курицы?
18. Гомозиготная дрозофила желтого цвета с очень узкими крыльями и без щетинок скрещена с дрозофилой дикой линии (серого цвета, с нормальными крыльями и щетинками). Какими будут гибриды, и какое получится потомство в результате скрещивания между собой этих гибридов? Известно, что рецессивный ген желтой окраски, доминантный ген узких крыльев и рецессивный ген отсутствия щетинок находятся в разных парах хромосом. Запишите решение задачи в генном и хромосомном изображении.
19. У мышей ген черной окраски доминирует над аллелем коричневой окраски, ген длинных ушей доминирует над аллелем, обусловливающим короткоухость, а ген жесткой шерсти доминирует над аллелем мягкой шерсти. Черная длинноухая мышь с мягкой шерстью была скрещена с коричневым короткоухим самцом. В потомстве появился коричневый короткоухий мышонок с мягкой шерстью. Каковы генотипы родителей? Каковы еще возможны фенотипы мышат в потомстве?
20. У человека карий цвет глаз доминирует над голубыми глазами, а умение владеть преимущественно правой рукой – над леворукостью. Обе пары генов расположены в разных хромосомах.
а) голубоглазая левша вышла замуж за гомозиготного кареглазого правшу. Определите генотип и фенотип детей;
б) какими могут быть дети, если отец – левша, но гетерозиготен по цвету глаз, а мать – голубоглазая, но гетерозиготна в отношении умения владеть руками;
в) какими будут дети, если родители их гетерозиготны? Каким законом генетики Вы пользовались;
г) голубоглазый правша женился на кареглазой правше. У них родились двое детей: кареглазая левша и голубоглазый правша. Определите вероятность рождения в этой семье голубоглазых детей, владеющих преимущественно левой рукой;
д) кареглазый правша женился на голубоглазой правше. Их первенец – голубоглазый левша. Какие признаки будут у дальнейших потомков этой пары?
21. У человека имеется две формы глухонемоты, которые определяются рецессивными аутосомными несцепленными генами. Какова вероятность рождения детей глухонемыми в семье, где родители страдают разными формами глухонемоты, а по второй паре генов глухонемоты каждый из них гетерозиготен?
22. Фенилкетонурия и одна из форм агаммоглобулинемии швейцарского типа (обычно ведет к смерти до 6 – месячного возраста) наследуются как аутосомные рецессивные признаки. Успехи современной медицины позволяют избежать тяжелых последствий нарушения обмена фенилаланина. Какова вероятность рождения здорового ребенка в семье, где оба родителя гетерозиготны по обеим парам патологических генов?
23. У белокурого и близорукого мужчины и черноволосой женщины с нормальным зрением родилось четыре ребенка: черноволосый с нормальным зрением, белокурый близорукий, черноволосый близорукий, белокурый с нормальным зрением. Введите генетические обозначения и определите генотипы родителей и детей.
24.У глухонемого (предполагается, что глухонемота наследственно обусловлена) голубоглазого мужчины все дети кареглазые и имеют нормальные слух и речь. Какие признаки должна нести мать этих детей, какой она могла бы быть по генотипу, если бы у них родился глухонемой голубоглазый ребенок?
25.Мать имеет свободную мочку уха (доминантный признак) и гладкий подбородок, а отец – несвободную мочку уха и треугольную ямку на подбородке (доминантный признак). Сын имеет свободную мочку уха и треугольную ямку на подбородке, а дочь – те же признаки, что и мать. Напишите возможные генотипы родителей и детей.
26. Рыжеволосый (доминантный признак) и без веснушек мужчина и русоволосая женщина с веснушками (доминантный признак) имеют 5 детей. Определите вероятность рождения у таких родителей детей с рыжими волосами и веснушками и нерыжих без веснушек.
27. У человека глухонемота наследуется как аутосомный рецессивный признак, а подагра - как доминантный признак. Оба гена лежат в разных парах хромосом. Определите вероятность рождения глухонемого ребенка с предрасположенностью к подагре у глухонемой матери, но не страдающей подагрой, и мужчины с нормальным слухом и речью, болеющего подагрой.
28. Глаукома (нарушение оттока внутриглазной жидкости, приводящее в итоге к потере зрения) наследуется несколькими путями. Одна форма определяется доминантным аутосомным геном, другая – рецессивным также аутосомным несцепленным с предыдущим геном.
а) какова вероятность рождения ребенка с аномалией в случае, если оба родителя гетерозиготны по обеим парам патологических генов;
б) какова вероятность рождения детей с аномалией в семье, где один из родителей гетерозиготен по обеим парам патологических генов, а другой нормален в отношении зрения и гомозиготен по обеим парам генов?
29. Катаракта имеет несколько разных наследственных форм. Большинство из них наследуются как доминантные аутосомные несцепленные признаки. Какова вероятность рождения детей с аномалией, если оба родителя страдают её доминантно – наследствующейся формой, но гетерозиготны по ней и еще гетерозиготны по двум рецессивным формам катаракты?
30. Близорукий (доминантный признак) левша (рецессивный признак) вступает в брак с женщиной, нормальной по обоим признакам. Известно, что у обоих супругов были братья и сестры, страдающие альбинизмом, но сами супруги нормальны в отношении этой аномалии. В их семье первый ребенок был нормален в отношении всех трех признаков, второй был близоруким левшой, а третий оказался альбиносом. Определите генотипы родителей и всех трех детей. Каким законом генетики пользовались при решении задачи?
31. Полидактилия (шестипалось), близорукость и отсутствие малых коренных зубов передаются как доминантные аутосомные признаки.
а) какова вероятность рождения детей без аномалий в семье, где оба родителя страдают всеми тремя недостатками, но гетерозиготны по всем трем признакам? Каким законом генетики пользовались при решении задачи;
б) определите вероятность рождения детей без аномалий в семье, о которой известно: бабка по линии жены была шестипалой, а дед близоруким. В отношении других признаков они нормальны. Дочь же унаследовала от своих родителей обе аномалии. Бабка по линии мужа не имела малых коренных зубов, имела нормальное зрение и пятипалую кисть. Дед был нормален в отношении всех трех признаков. Сын унаследовал аномалию матери.
32. У человека синдактилия (сращение пальцев) и глаукома (нарушение оттока внутриглазной жидкости, приводящее к слепоте ) определяются аутосомными доминантными генами, локализованными в разных парах хромосом. Женщина, страдающая глаукомой, вышла замуж за мужчину с синдактилией. Мать женщины, как и многие родственники, страдала глаукомой, а отец был свободен от этого заболевания. У матери мужчины была синдактилия, а все родственники по линии отца не имели этой аномалии. Определите вероятность рождения ребенка с двумя заболеваниями сразу и ребенка с одним из этих наследственных нарушений.
33. Некоторые формы катаракты и глухонемоты у человека передаются как рецессивные аутосомные несцепленные между собой признаки. Отсутствие резцов и клыков верхней челюсти также может передаваться как рецессивный признак Какова вероятность рождения детей со всеми тремя аномалиями в семье, где один из родителей страдает катарактой и глухонемотой, но гетерозиготен по третьему признаку, а второй супруг гетерозиготен по катаракте и глухонемоте, но страдает отсутствием резцов и клыков в верхней челюсти?
34. При скрещивании особи, дигетерозиготной по генам А и В, с рецессивной гомозиготной получено расщепление по фенотипу на АВ, Ав, аВ, ав в процентном соотношении 25: 25: 25: 25. Наследуются ли эти гены сцепленно или здесь наблюдается свободная комбинация? Ответ пояснить.
35. В семье, где родители хорошо слышали и имели один – гладкие волосы, другой – вьющиеся, родился глухой ребенок с гладкими волосами. Их второй ребенок хорошо слышал и имел вьющиеся волосы. Какова вероятность дальнейшего появления глухих детей с вьющимися волосами в семье, если известно, что ген вьющихся волос доминирует над гладкими, а глухота – рецессивный признак; обе пары генов находятся в разных хромосомах
36. У голубоглазого темноволосого отца и кареглазой светловолосой женщины – четверо детей, каждый из которых отличается от другого по одному из этих признаков. Каковы генотипы родителей в данной семье? Каким законом генетики пользовались при решении задачи?
37. Праворукость и белая прядь в волосах наследуется доминантно. Правша с белой прядью женился на левше без пряди, у них родилось двое детей – левша без пряди и правша с прядью белых волос. Какова вероятность рождения левши с прядью белых волос?
38. У человека курчавость доминирует над гладковолосостью, а глухота является рецессивным признаком. В семье, где родители хорошо слышат, имеют один гладкие, а другой -курчавые волосы, родился глухой ребенок с гладкими волосами, Их второй ребенок хорошо слышит и имеет курчавые волосы. Каковы генотипы родителей? Какова вероятность рождения глухого ребенка с курчавыми волосами? Каким законом генетики пользовались при решении задачи?
39. Человек с нормальной пигментацией и шерстистыми волосами (доминантный признак) женился на женщине с нормальной пигментацией и нормальными волосами. Первый их ребенок оказался альбиносом. Какого потомства можно ожидать в этом браке? Каким законом генетики пользовались при решении задачи?
40. У человека имеется два вида слепоты, и каждая обусловлена аутосомным рецессивным геном. Определите вероятность рождения ребенка слепым, если известно, что его родители зрячие, а обе бабки страдали одинаковым видом наследственной слепоты, по другой паре они нормальны и гомозиготны, а в родословной со стороны дедушек наследственной слепоты не отмечено.
41. Отец страдает полидактилией (доминантный признак), а мать имеет белую прядь надо лбом (доминантный признак). Кроме того, известно, что у матери и отца были леворукие сестры и братья. Какое потомство и в каком процентном соотношении можно ожидать от данного брака? Каким законом генетики пользовались при решении задачи?
42.На бывшей Центральной станции по генетике сельскохозяйственных животных было поставлено следующее скрещивание кур:
Р : Орловские куры х Павловский петух
голоногие рыжие лохмоногий черный
F1 : 34 голоногих черных цыпленка
F2 : 118 голоногих черных цыплят
47 голоногих рыжих цыплят
49 лохмоногих черных цыплят
15 лохмоногих рыжих цыплят
Объясните результаты скрещиваний. Определите генотипы родителей и потомства. Что получится, если особей первого поколения возвратно скрестить с родителями?
43. При самоопылении растений томатов высоких с рассеченными листьями было получено: таких же растений – 1848; высоких с картофелевидными листьями – 634; карликовых с рассеченными листьями – 596; карликовых с картофелевидными листьями – 216. Определить генотипы указанных растений.
44. У человека лысость доминирует над отсутствием лысины у мужчин и рецессивна у женщин. Кареглазый лысый мужчина, отец которого не имел лысины и был голубоглазым, женился на голубоглазой женщине, отец и все братья которой были лысые. Каков вероятный фенотип детей от этого брака?
45. «Платиновую» норку из Висконсина скрестили с «платиновой» норкой из Орегона, а затем полученные таким образом гибриды скрестили между собой. Каким будет потомство, если рецессивные гены «платиновости» висконсинской и орегонской норок расположены в разных хромосомах? Доминантные гены отвечают за стандартную окраску. Если будет происходить расщепление, то в каком отношении?
46.Скрестили две дрозофилы с признаками дикого типа(серое тело и нормальное жилкование крыла). Все первое поколение погибло, за исключением одной мухи черного цвета и с прерванной кубитальной жилкой на крыльях. Каковы наиболее вероятные генотипы родителей? Какое генетическое объяснение можно дать этому результату?
47. Крупный рогатый скот типа Африкандер обычно имеет красную масть и рога, но в Юго-Западной Африке популярна желтая масть. На одной опытной ферме был получен комолый бык желтой масти. В данном случае комолость была, по-видимому, результатом мутации. От скрещивания этого быка с красными рогатыми коровами было получено: желтых комолых телят – 7; красных комолых – 7; желтых рогатых – 6; красных комолых – 7. Что можно сказать на основании этих данных о наследовании желтой и красной масти и комолости?
48. Скрещиваемые растения исходной пары гомозиготны, но отличаются друг от друга по пяти независимо наследуемым признакам. Из них два признака материнского растения доминантны и три рецессивны. Полученные гибриды размножаются путем самоопыления. Какая доля окажется фенотипически подобной «бабушке», а какая – «дедушке»?

2.3. Множественные аллели и группы крови

Во всех вышеперечисленных случаях каждый признак контролировался одним геном, который мог быть представлен одной из двух аллельных форм. Известно, однако, немало примеров, когда один признак проявляется в нескольких различных формах, контролируемых тремя и более аллелями. Такие аллели получили название множественных. Возникают множественные аллели в результате многократного мутирования одного и того же локуса в хромосоме. В результате, кроме основных доминантного и рецессивного аллелей появляются промежуточные аллели, которые по отношению к доминантному ведут себя как рецессивные, а по отношению к рецессивному – как доминантные аллели того же локуса. Хотя в популяции может быть несколько аллельных генов, у каждой особи их только два: один от матери, другой – от отца. У кроликов имеется серия множественных аллелей, определяющих окраску шерсти. Эти аллели располагаются в порядке доминирования следующим образом: С ( агути) > с ch (шиншиловый) > с h ( гималайский) > с ( белый ) . Но надо заметить, что аллель с с h неполностью доминирует над аллелем с h, поэтому гетерозиготы с с h с h дают светло – серую окраску. У кошек также имеется серия множественных аллелей, определяющих окраску шерсти. Они располагаются в таком порядке: С (дикий тип, т.е. серые кошки) > с s (сиамские) > с (белые кошки с красными глазами ).
Пример: от скрещивания серой кошки с сиамским котом родились 2 котенка: сиамский и белый; какие еще фенотипы могли бы выщепиться в этом скрещивании?
Решение: у кошек окраска шерсти определяется серией множественных аллелей: С – дикий тип ( серые кошки ), сs - сиамские кошки ( кремовые, черные уши и черные лапки), с - белые кошки с красными глазами. Каждый из аллелей полно доминирует над следующим. С >cs >c. По условию задачи кошка была серой, а кот сиамский, т.е. кошка в генотипе имеет аллель С, а кот – с s. У них родился белый котенок, он имеет генотип только сс. Отсюда следует, что генотип кошки Сс, а кота – с sc
Р:
· Сс х
· сs с
Гаметы: С, с сs, с
F: Ccs,Cc, csc, cc
серые сиамские белые
Ответ: таким образом, помимо сиамских и белых котят, возможно рождение серых, причем соотношение серых, сиамских и белых котят составляет 2:1:1.
Наследование групп крови системы АВО, установленной у человека в начале 20–го века, также связано с серией множественных аллелей. Локус аутосомного гена, контролирующего группы крови этой системы, обозначают буквой J ( от слова "изогемагглютиноген"), а три его аллеля – буквами А, В, О. Аллели А и В доминантны в одинаковой степени, а аллель О рецессивен по отношению к ним обоим. Это можно изобразить следующим образом: JA= JB > J°.
Группа крови
Антигены (белки) в эритроцитах
Антитела в сыворотке крови
Гены, определяющие синтез эритроц, белков
Возможные генотипы
Частота в популяции (Н.Грин, 1990)

1 (О)
О
a, Я
i (J°)
J° J°(ii)
46%

2 (А)
А
Я
JA
JA JA,JA J°
42%

3 (В)
В
a
JB
JB JB, JB J°
9%

4 (АВ)
АВ
-
JA JB
JA JB
3%

Рисунок: Наследование групп крови по системе АВО

В пределах системы групп крови АВО четыре фенотипа: группа 1 (0), 2 (А), 3 (В), 4 (АВ). Каждый из этих фенотипов отличается специфическими белками (антигенами), находящимися в эритроцитах, и антителами – в сыворотке крови. Рецессивный ген i (J°) обусловливает 1(0) группу крови, JA – 2 (А), JB-3(В); аллели JА и JB в гетерозиготе определяют 4 (АВ) группу, т.е. имеет место кодоминирование – оба гена доминируют и проявляются фенотипически. Кодоминирование – это одна из форм взаимодействия аллельных генов наряду с полным и неполным доминированием, о которых шла речь выше. Лица с группой 1 (0) называются универсальными донорами, т.к. их кровь можно переливать любому человеку. Лица с группой крови 4 (АВ) могут получать кровь любой группы и поэтому их называют универсальными реципиентами, но кровь этой группы можно переливать только лицам с группой крови 4 (АВ).
Пример: в одной семье у кареглазых родителей имеется 4 детей. Двое голубоглазых имеют 1 и 4 группы крови, двое кареглазых – 2 и 3 группы крови. Определите вероятность рождения следующего ребенка кареглазым с 1 группой крови. Карий цвет глаз доминирует над голубым и обусловлен аутосомным геном.
Решение: группы крови по системе АВО, как мы знаем, определяются тремя аллелями и обозначаются таким образом: J А = J в > J°. Первые два аллеля являются кодоминантными, а третий рецессивным по отношению к первым двум. Ген карих глаз обозначим, например, буквой С, а ген голубых глаз – соответственно с (если задача на группы крови системы АВО, то знаки А, В, О лучше для обозначения других пар генов не употреблять). Так как у кареглазых родителей были голубоглазые дети, значит родители по гену цвета глаз являются гетерозиготами. Поскольку у всех детей были разные группы крови – от 1 до 4, то отсюда следует,что один из родителей имел 3 а другой - 2 группы крови в гетерозиготном состоянии. Таким образом, генотиры родителей были CcJAJ° и CcJBJ°. Записываем схему решения задачи:
Р:
· CcJAJ0 x
· CcJBJ0
Г: CJACJ0 CJB,CJ0
cJA, cJ0 cJB,cJ0
F: CCJAJB, CCJAJ0, CcJAJB, CcJAJ0
CCJBJ0, CCJ0J0, CcJBJ0, CcJ0J0
CcJAJB, CcJAJ0, ccJAJB, ссJАJ0
CcJBJ0, CcJ0J0, ccJBJ0, ccJ0J0
Ответ: вероятность рождения ребенка кареглазым с 1 группой крови составляет 3/16 от всего потомства, т.е. 18,75 %.
Множественный аллелизм и кодомирование наблюдается и при наследовании групп крови по системе трансферринов (Т f). Трансферрины – белки, переносящие железо в организме.
Пример: у крупного рогатого скота трансферины определяются аутосомным геном, имеющим три кодоминантных аллелях ТА, Тд, ТЕ. Определите возможные типы транферринов у телят от спаривания животных, имеющих следующие типы вышеуказанных белков:
1.А х АД; 2. АД х АЕ 3. АЕ х Д
Решение:
1. Р:
·ТАТА х
· ТАТД
Г: ТА ТА, Тд
F: ТАТА, ТАТД
2. Р:
· ТАТд х
· ТАТЕ
Г: ТА , Тд ТА , ТЕ
F: ТАТА ТАТЕ , ТАТД Тд ТЕ
3. Р:
· ТАТЕ х
· ТДТД
Г: ТА , ТЕ Тд
F: ТАТД , Тд ТЕ
Ответ: у телят возможны следующие типы трансферринов:
1.АиАД; 2. А, АЕ, АД, ДЕ; 3. АД и ДЕ.
Кодоминирование имеет место и при наследовании групп крови по системе М N, открытой в 1927 г. Эта система определяется двумя алледями: JM JN. Они кодоминантны, поэтому люди с генотипом JM JM имеют в фенотипе фактор М, с генотипом JNJN – фактор N, а с генотипом JMJN – имеют оба фактора М и N. В сыворотке крови людей по этой системе крови нет антител и соответствующих антигенов, как это наблюдается в группах крови системы АВО. Поэтому при переливании крови эта система не учитывается. У лиц европеоидной расы генотип JMJM встречается в 36 %, JNJN – в 16 %, JMJN – в 48 %.
Среди групп крови широко известны группы крови системы Rh (резус). Эта система получила такое название потому, что в 1940 г. у макак рода резус из эритроцитов был получен антиген, получивший название резус – фактора (Rh – фактор). В дальнейшем он был обнаружен и у человека. Людей, у которых эритроциты несут Rh – антиген, называют резус – положительными (Rh+), а тех, у кого этот антиген отсутствует – резус – отрицательными (Rh). Известно, что Rh – фактор имеется у 85 % людей, и признак этот доминантен. Наследование его обусловлено не множественными аллелями, а тремя парами тесно сцепленных между собой неаллельных генов – С, D, К, поэтому имитирует моногенное наследование. В связи с этим при решении задач гены, обусловливающие Rh – положительную кровь, обозначаются одной буквой D, а их аллели, определяющие резус – отрицательную кровь – буквой d. Ген D полностью доминирует над геном d. Система Rh хорошо известна в связи с её ролью в возникновении эритробластоза (нарушение эритроцитов) у новорожденных; это заболевание возникает при вынашивании резус – отрицательной матерью резус – положительного плода. Если в кровяное русло матери попадает кровь плода, то в крови женщины появятся антитела к Rh – фактору. Первая беременность может закончиться благополучно, т.к. антитела находятся в ещё небольшом количестве, но при повторной беременности их количество увеличивается, они проникают в кровь плода и вызывают разрушение эритроцитов, имеющих Rh+ – антиген. С каждой новой беременностью, несовместимой по антигенам, количество антител к Rh+ – фактору в теле матери нарастает, что может вызвать разрушение эритроцитов и гибель плода.
Т.к. Rh – фактор имеется у 85 % людей, то вероятность того, что Rh – женщина встретит Rh+ партнера, и зачатый плод окажется Rh – положительным, велика. Но кровь плода далеко не всегда попадает в кровоток матери, и Rh матери благополучно рожают по несколько Rh+ детей. В наше время Rh матери сразу после рождения Rh+ ребенка вводят Rh – антитела. При этом Rh – антигены, которые могли попасть в кровь матери, связываются, так что в её организме антитела, которые могли бы причинить вред следующему ребенку, не вырабатываются.
Пример: у матери с группой крови М по системе MN и Rh по системе резус, родился Rh+ ребенок с группой крови MN. Какой генотип может быть у отца?
Решение: известно, что гены, определяющие группы крови по системе MN, ко-доминантны (JM = JN), a Rh+ кровь определяется геном D. Поэтому генотип матери будет ddJMJM, а генотип ребенка может быть только DdJMJN. Генотип отца этого ребенка точно установить нельзя. Он может быть DDJMJM, DDJNJN или DdJN JN, или DdJM JN. Можно быть уверенным только в том, что в генотипе отца есть гены D и JN, т.к. эти гены ребенок может получить только от него:
Р :
· ddJM JM х
· DDJN JN ( DdJN JN, DDJM JN, DdJM JN )
DdJMJN
Задачи для самостоятельного решения :
В локусе white дрозофилы известна серия множественных аллелей, определяющая окраску глаз от темно – красного до белого, причем каждый предыдущий аллель по мере убывания интенсивности окраски полно доминирует над последующим. Приводим часть этой серии аллелей: W (красный цвет глаз) > wbl (кровавый) >wc o (коралловый) >wa (абрикосовый) >wbf (рыжий или цвета буйволовой кожи) > w (белый). Сколько различных генотипов и фенотипов возможно при участии этих аллелей? Запишите их.
У кроликов имеется серия множественных аллелей, определяющих окраску шерсти. Ген дикой окраски С доминирует над всеми остальными окрасками. Ген шиншилловый (cch) и гималайский (ch) доминирует над геном белой окраски. Гетерозигота от шиншиловой и гималайской окраски дает светло – серую окраску.
а) кролик с окраской шерсти агути скрещивается с 16 белыми крольчихами. Получено 40 крольчат с окраской агути и 38 белых. Укажите предполагаемые генотипы родителей.
б) на ферме имеются гималайские самки и шиншилловые самцы. При скрещивании они дают 25% альбиносов, которые хозяйству нежелательны. Какой должен быть генотип самцов, чтобы свести к минимуму появление альбиносов?
в) селекционер скрестил кроликов дикой окраски (агути) с шиншилловыми и получил 81 крольчонка. Из них 41 с окраской агути, 19 – шиншилловых, 21 – альбинос. Определите генотипы этих родительских форм и потомков.
3.У крупного рогатого скота трансферрины (ферменты – переносчики железа в организме) детерминируются аутосомным геном, имеющим три кодоминантные аллеля: ТА, Тд, ТЕ . Корова с трансферрином АД осеменилась смесью спермий двух быков – производителей: первый имел трансферрин АД, второй – ДЕ. Родившийся теленок имел АЕ тип. Определите отца теленка.
4.У матери – 1 группа крови, у отца – 3. Могут ли дети унаследовать группу крови матери?
5. У матери 4 группа крови, у отца -1. Могут ли дети унаследовать группу крови одного из своих родителей?
6. У матери группа крови А по системе АВО, а у ребенка – В. Группа крови отца неизвестна. Чью кровь – отца или матери – можно перелить ребенку? Можно ли перелить кровь отца, не определяя её группу?
7. В каком случае дети не могут унаследовать группу крови ни от отца, ни от матери по группам крови системы MN?
8.У Rh+ родителей родился Rh ребенок. Возможно ли это? Дайте цитологическое обоснование. Какое будет состояние здоровья по Rh – фактору у матери и ребенка?
9. В семье мужчины с группой крови 4 и женщины с группой крови 2 было трое детей с группами крови 3, 4, 1. Определите генотип родителей и детей. Нет ли, по Вашему мнению, каких – либо сомнений в условии задачи?
10. Ребенок имеет группу крови АВ по системе АВО, на него претендуют две пары родителей. Группа крови отца в одной из них – А, матери – В; в другой: у матери – АВ, у отца – О. Претензия какой пары родителей исключается?
11. Rh женщина беременна Rh+ плодом. Каковы генотипы родителей и ребенка? Какое состояние здоровья по Rh – фактору будет у матери и ребенка?
12. Женщина с группой крови 2 по системе АВО и N по системе MN подает в суд на мужчину, как виновника рождения ребенка с группами крови 1 и N. Мужчина имеет 3 и М группы крови. Может ли он быть отцом ребенка?
13. Возможно ли путем исследования групп крови точно определить, кто чей сын, если родители одного из мальчиков имеют 2 и 3 группы крови, а родители второго – 1 и 2? Дайте цитологическое обоснование.
14.У человека наличие в эритроцитах антигена Rh- фактор определяется геном Д. Его аллель d обусловливает отсутствие этого антигена.
а) генотип мужа Д d JAJ°, жены – Д d JBJB. Какова вероятность рождения Rh+ ребенка с 4 группой крови;
б) мужчина с Rh кровью 1У группы женился на женщине с Rh+ кровью 3 группы. У отца жены была Rh кровь 1 группы. В семье имеется два ребенка: первый – с Rh кровью 3 группы, второй – с Rh+ кровью 1 группы. Судебно – медицинская экспертиза установила, что один из этих детей – внебрачный. По какому из двух пар аллелей исключается отцовство;
в) какую кровь унаследуют дети следующих родителей: отец имеет Rh+ кровь 2 группы, мать – Rh кровь 4 группы (один из родителей отца имел Rh кровь 1 группы);
г) чью кровь унаследует сын, если известно, что мать – Rh с 1 группой крови, а отец – Rh+ с 3 группой крови? Отец по обоим признакам гомозиготен.

15. Приведены различные комбинации групп крови родителей и ребенка. Какие из них в действительности невозможны?


Отец

Мать

Ребенок


1.

0, Rh+

В, Rh

0,Rh


2.

A, Rh

О, Rh

A,Rh+


3.

0, Rh+

B, Rh+

AB, Rh


4.

A, Rh

В, Rh

O, Rh


5.

B, Rh+

O,Rh+

B, Rh


16. Перед судебно–медицинским экспертом поставлена задача выяснить, родной или приемный сын в семье супругов. Исследование крови всех членов семьи показало следующие результаты: у женщины – Rh+ кровь 1У группы, у супруга – Rh кровь 1 группы, а у ребенка – Rh+ кровь 1 группы. Какое заключение даст эксперт и на каком основании?
17. По результатам анализа крови матери и трех её детей определите наиболее вероятные группы крови отца:
Члены семьи

Группы крови




а) мать

А N




1 ребенок

О MN




2 ребенок

А N




3 ребенок

A MN




б) мать

А N

Rh+


1 ребенок

В MN

Rh+


2 ребенок

О N

Rh+


3 ребенок

A MN

Rh"


18. У человека карие глаза доминируют над голубыми, а способность лучше владеть правой рукой – над левой. Может ли родиться левша с карими глазами и 2 группой крови у кареглазой правши со 2 группой крови, вышедшей замуж за правшу с карими глазами и гомозиготного по 3 группе крови? Поясните свой ответ.
19. В роддоме в одну ночь родились 4 младенца, обладавшие 1, 2, 3, 4 группами крови.
Группы крови родительских пар были:
1. 1, 1 ; 2. 4, 1 ; З.2,.3; 4. 3, 3.
Четырех младенцев можно с полной уверенностью распределить по родительским парам. Как это сделать?
20. Родители имеют 2 и 3 группы крови. У них родился ребенок с 1 группой крови и больной серповидноклеточной анемией (наследование аутосомное с неполным доминированием, несцепленное с группами крови). Определите вероятность рождения здоровых детей с 4 группой крови.
21. Для всех трёх указанных ниже случаев определите:
а) фенотипы мужчин, которые в каждом случае могли бы быть отцами ребенка,
б) фенотипы мужчин, которые в каждом случае не могли бы быть отцами ребенка. Аргументируйте свой ответ.
Случаи
1
2
3

Группы крови матери по системе АВО, MN
АВ, М
А, N
B, M

Группы крови ребенка
AB, M
AB, MN
O, MN


22. Дедушка индивида со стороны матери имеет 4 группу крови, а все остальные его бабушки и дедушки – 1 группу. Какова вероятность для данного индивида иметь группу крови 2, 3, 4, 1?
23. У отца с группами крови М по системе MN и О по системе АВО имеется ребенок с группами крови MN и В. Какой генотип может быть у матери ребенка?
24. Родители Rh+ по системе Rh и имеют 2 и 3 группы крови по системе АВО. У них родился ребенок с 1 группой крови и Rh. Какова вероятность рождения следующего ребенка Rh с 1 группой крови?
25. У человека антигены системы крови АВО находятся не только в эритроцитах, но и в других клетках тела. У одних людей (секреторы) водорастворимые формы этих антигенов выделяются со слюной и другими жидкостями, у некоторых людей (несекреторы) их там нет. Наличие антигенов А и В в слюне определяется доминантным геном Se (Secretor), ген se – рецессивный.
а) родители не выделяют антигена А и В в слюне, их генотипы: JAJB se se и J0J0 Se se. Какова вероятностьрождения ребенка, выделяющего антиген А в слюне?
б) при исследовании крови и слюны 4-х членов семьи установлено, что мать имеет антиген В в эритроцитах, но не содержит его в слюне; отец имеет антиген А в эритроцитах и слюне. У первого ребенка в эритроцитах антиген А, В обнаруживается, в слюне - нет; у второго ребенка антигены А, В отсутствуют в эритроцитах и слюне. Определить генотипы всех лиц.
26. У родителей с 3 группой крови родился сын с 1 группой и альбинос. Определите вероятность рождения 2-го ребенка здоровым и возможные группы его крови. Альбинизм наследуется как рецессивный аутосомный признак.
27. На одного Rh+ ребенка, имеющего группы крови MN и АВ, претендуют 2 родительские пары:
1. мать Rh+ с группой крови АВ, М; отец- Rh с группой крови О, MN ;
2. мать Rh- группой крови N ,В; отец- Rh+ с группой крови А, М. Какой паре принадлежит ребенок? Дать цитологическое обоснование.
28. В одной семье у кареглазых родителей имеется четверо детей. Двое голубоглазых имеют 1 и 4 группы крови, двое кареглазых – со 2 и 3 группой крови. Определите вероятность рождения следующего ребенка кареглазым с 1 группой крови. Карий цвет глаз доминирует над голубым и обусловлен аутосомным геном

2.4. Наследование, сцепленное с полом
Признаки, наследуемые через половые хромосомы, получили название сцепленных с полом. Половые хромосомы имеют своеобразное строение:
негомологичные участки
гомологичные участки
X – У – хромосомы.
В X – и У – хромосомах есть гомологичные друг другу участки. Гены, локализованные в этих участках, наследуются по закону Менделя. В негомологичном участке X – хромосомы находятся гены, аллельных которым в У – хромосоме нет, и наоборот, в негомологичном участке У – хромосомы находятся гены, у которых нет аллелей в X – хромосоме. Отсюда следует, что схема решения задач будет иной, чем при аутосомном скрещивании.
Фенотипическое проявление признаков, обусловленных действием генов, локализованных в половых хромосомах, зависит от типа наследования пола, т.е. от гомогаметности и гетерогаметности пола.


У всех млекопитающих, включая человека, у дрозофилы и многих других видов животных женские особи в соматических клетках имеют две X – хромосомы, а мужские – X-и У – хромосомы. У этих организмов все яйцеклетки содержат X – хромосомы, и в этом отношении они одинаковы. Сперматозоиды у них образуются двух типов : одни содержат Х-, другие – У-хромосому.
У птиц и ряда видов бабочек женские особи имеют разные половые хромосомы, а мужские – одинаковые. Так, у петуха соматические клетки содержат две X – хромосомы, и все сперматозоиды одинаковые. Курицы же наряду с X – хромосомой содержат У – хромосому, поэтому яйца бывают двух типов. Чаще всего X – хромосому в этом случае обозначают Z, а У – хромосому – W.
Пол, имеющий обе одинаковые половые хромосомы, называется гомогаметным, а имеющий разные половые хромосомы – гетерогаметным.
Таким образом, у человека, млекопитающих, дрозофилы гомогаметный пол – женский, гетерогаметный – мужской, у птиц и бабочек – наоборот.
Признаки, наследуемые через У – хромосому, получили название голандрических. К их числу у человека относятся: развитие волос на краю ушной раковины (гипертрихоз), сращение пальцев на ногах. Они передаются от отца всем его сыновьям.
Признаки, наследуемые через X – хромосому, могут быть у особей как одного, так и другого пола. Особи, имеющие в генотипе две X – хромосомы, могут быть гомо- и гетерозиготными по генам, локализованным в них. Рецессивные аллели у таких особей появляются только в гомозиготном состоянии. Если особь имеет в генотипе одну X – хромосому, то все локализованные в ней гены сразу же проявляются в фенотипе. Такой организм называется гемизиготным.
ХА ХА – гомозигота доминантная ; ХА Ха – гетерозигота.
Ха Ха - гомозигота рецессивная; XAY, XaY – гемизигота.
У человека к числу признаков, которые определяются аллелями, находящимися в негомологичном участке X – хромосомы, относятся : гемофилия, дальтонизм, синдром Дюшена, особая форма рахита и пр.
Пример: у человека ген, вызывающий одну из форм цветовой слепоты (дальтонизм), локализован в X – хромосоме. Состояние болезни вызывается рецессивным геном (d), состояние здоровья – доминантным (D). Девушка с нормальным зрением, отец которой страдал цветовой слепотой, выходит замуж за нормального мужчину, отец которого страдал дальтонизмом. Какое зрение можно ожидать у детей от этого брака?
Решение: по условию известно, что девушка здорова, у неё обязательно есть ген "нормы" XD. Второй ген из этой пары у девушки должен быть геном дальтонизма – Xd ,т.к. её отец страдал дальтонизмом, а женщина всегда получает одну X – хромосому от матери, а вторую – от отца. У отца она, как известно, единственная. Значит, генотип девушки XD Xd. Мужчина по условию задачи – нормальный, его генотип будет ХDУ.

Р:
· XD Xd х
· ХDУ
Гаметы: X D, X d X D, У
F : XD XD, XD Xd, XD У, Xd У
Ответ: все девочки фенотипически здоровы, но половина из них – носительницы гена дальтонизма – XD Xd; половина мальчиков будет здоровыми (ХDУ), по14 ѕА
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
· больными (XdУ).
Пример: гипоплазия эмали (тонкая зернистая эмаль, зубы светло – серого цвета ) наследуется как сцепленный с X – 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.
Решение: по условию задачи родители здорового сына больны (генотип сына, следовательно, ХаУ), значит генотип мужчины будет ХАУ, а генотип женщины обязательно будет содержать доминантный ген ХА. Но, поскольку ребенок здоров, то второй ген у матери будет Ха (У – хромосому сын получил от отца, а Ха он может получить только от матери).

Р:
· ХА Ха х
· ХА У
Гаметы : ХА, Ха ХА, У
F: ХАХА, ХАХа, ХАУ, ХаУ
Ответ: вероятность рождения здоровых детей в этой семье равна 25 %. Это – половина мальчиков (Ха У). Все девочки больны.
Пример: у некоторых пород кур гены, определяющие белый цвет и полосатую окраску оперения, сцеплены с X – хромосомой. Полосатость доминирует над белой сплошной окраской. Гетерогаметный пол у кур – женский, и X – хромосома в этом случае обозначается Z, а У – хромосома – W. У юннатов имеются полосатые петухи и белые курицы. От их скрещивания получено 100 полосатых петухов и кур и 98 – белых. Определите генотип потомства и родителей.
Решение : если обозначить ген полосатой окраски В, а белой – в, то генотип курицы, которая использовалась юннатами для скрещивания, будет ZB W, т.к. гетерогаметным полом у кур является женский пол. Среди потомства были курицы обеих окрасок. Следовательно, петух давал два типа гамет – ZB и Zв, т.е. его генотип был ZB Zв . Генотипы потомства
Р:
· ZB W x
·ZBZв
Гаметы: Zв, W x ZB, Zв
F: ZB Zв, ZB W, Zв Zв , Zв W
полосатые куры белые куры
и петухи и петухи
Задачи для самостоятельного решения:
1. У дрозофилы рецессивный ген белоглазия локализован в X – хромосоме. Мухи дикой расы имеют красные глаза.
а) гомозиготная красноглазая самка скрещена с белоглазым самцом. Определите цвет глаз самок и самцов в первом и втором поколениях;
б) белоглазая самка скрещена с красноглазым самцом. Определите цвет глаз самок и самцов в первом и втором поколениях.
2. У дрозофилы рецессивный ген S, вызывающий укорочение тела, локализован в X -хромосоме.
а) самка, имеющая нормальное тело, гетерозиготная по гену укороченного тела, скрещена с гемизиготным самцом, имеющим укороченное тело. Определить фенотип самок и самцов в потомстве от этого скрещивания;
б) генотип самки XsXs, самца XSУ. Установить фенотип самок и самцов первого поколения.
3. У дрозофилы рецессивный ген l локализован в Х- хромосоме, он обладает летальным действием ( вызывает гибель особи до вылупления из яйца ). От самки, гетерозиготной по гену l, было получено 45 потомков. Установить соотношение самок и самцов в потомстве.
4. Рубиновоглазая самка дрозофилы скрещена с самцом дикого типа, которая имеет красные глаза. В потомстве получены самки дикого типа и самцы рубиновоглазые. При скрещивании самок дикого типа с рубиновоглазым самцом получено потомство только дикого типа. Определить, доминантна или рецессивна рубиновоглазость; сцеплена она с полом или аутосомна?
5. У кур сцепленный с полом ген k обладает рецессивным летальным действием, вызывающим гибель цыплят до вылупления. От скрещивания одного петуха с группой кур получено 210 цыплят, из которых половина петушков и половина курочек. На следующий год те же куры были скрещены с другим петухом. Из 210 цыплят оказалось только 70 курочек. Определить генотип обоих петухов и кур по аллеломорфной паре К и k и генотипы потомства от их скрещивания.
6. У кур плимутрок ген серой окраски оперения Р локализован в Z – хромосоме. Его рецессивный аллель вызывает черную окраску оперения.
а) гомозиготный серый петух скрещивался с черной курицей. Определите фенотип первого поколения;
б) серая курица скрещивалась с черным петухом. Определите фенотип петушков и курочек в первом поколении;
в) серый петух, мать которого имела черное оперение, скрещивался с черной курицей. Определите расщепление по цвету оперения у курочек и петушков первого поколения.
7. У кур полосатость окраски обусловлена сцепленным с полом доминантным геном В, а отсутствие его – с рецессивным аллелем в. Скрещенные две полосатые птицы в потомстве дали двух цыплят: полосатого петуха и неполосатую курочку. Указать генотипы родительских особей, не забывая о том, что у кур гетерогаметен женский пол.
8. Петух гетерозиготен по сцепленной с полом рецессивной летали. Каково соотношение полов в потомстве от скрещивания такого петуха с нормальными курами?
9. Ген черной масти у кошек сцеплен с полом. Аллель этого гена соответствует рыжей масти. Ни один из аллелей масти не доминирует, т.к. гетерозиготные животные имеют пятнистую окраску. Какими будут котята от скрещивания:
а) пятнистой кошки с черным котом;
б) рыжей кошки с черным котом?
10. Кошка с пятнистой "черепаховой" окраской шерсти принесла котят черной, рыжей и "черепаховой" окраски. На каком основании можно исключить или предположить, что отцом этих котят является рыжий кот?
11. Черная кошка принесла котят, у одного из которых "черепаховая" окраска, а у трех - черная. Что можно сказать о генотипе по цвету шерсти этих котят и каков был их пол?
12. Известно, что недостаток образования некоторых половых гормонов у мужчин связан с наличием в У - хромосоме рецессивного аллеля, ответственного за синтез антигена Н-У. Как будет наследоваться гормональная недостаточность в ряду поколений; от кого юноша унаследовал этот дефект – от отца или от матери?
13. У человека псевдогипертрофическая мускульная дистрофия (смерть в 10 – 12 лет) в некоторых семьях зависит от рецессивного, сцепленного с полом, гена. Болезнь регистрируется только у мальчиков. Почему? Если больные мальчики умирают в юности, то почему эта болезнь не исчезает из популяции людей?
14. Мужчина, несколько лет проработавший у атомного реактора, стал отцом мальчика, страдающего гемофилией – единственный случай этого заболевания как в его роду, так и у предков его жены. Правы ли супруги, приписавшие возникновение аномалии у ребенка неблагоприятному действию среды, в которой находился его отец?
15. Гипертрихоз наследуется как сцепленный с У-хромосомой признак, который проявляется лишь к 17 годам. Одна из форм ихтиоза (чешуйчатость и пятнистое утолщение кожи) наследуется как рецессивный, сцепленный с Х-хромосомой признак. В семье, где женщина нормальная по обоим признакам, а муж является обладателем только гипертрихоза, родился мальчик с признаками ихтиоза. Определите вероятность проявления у этого мальчика гипертрихоза. Определите вероятность рождения в этой семье детей без обеих аномалий, и какого они будут пола?
16. У родителей с 4-й группой крови родился сын с 3-й группой и гемофилик. Оба родителя не страдали этой болезнью. Определите вероятность рождения второго ребенка здоровым и возможную группу его крови. Гемофилия наследуется как сцепленный с Х- хромосомой признак.
17. У человека альбинизм обусловлен аутосомным рецессивным геном. Отсутствие потовых желез проявляется как сцепленный с полом рецессивный признак. У одной супружеской пары, нормальной по этим признакам, родился сын с обеими указанными аномалиями. Определите генотипы родителей и вероятность того, что следующий ребенок будет страдать обеими аномалиями.
18. У человека аниридия (тип слепоты) зависит от доминантного аутосомного гена, а оптическая атрофия (другой тип слепоты) – от рецессивного, сцепленного с полом гена. Мужчина с оптической атрофией женился на женщине с аниридией. Какие могут быть у них дети?
19. У людей одна из форм дальтонизма (цветовая слепота) обусловлена сцепленным с X-хромосомой рецессивным геном. Способность различать вкус фенилтиокарбамида обусловлена аутосомным доминантным геном. Женщина с нормальным зрением, но различающая вкус фенилтиокарбамида, вышла замуж за дальтоника, не способного различать вкус фенилтиокарбамида. У них было две дочери, не страдающие дальтонизмом, но различающие вкус фенилтиокарбамида, и четыре сына, ни один из которых не страдал дальтонизмом, но двое различали вкус фенилтиокарбамида, а двое – нет. Определите вероятные генотипы детей и родителей. Выразите в хромосомном виде.
20. Классическая гемофилия передается как рецессивный, сцепленный с Х-хромосомой признак. Здоровая женщина, отец которой был болен гемофилией, вышла замуж за здорового мужчину. У них родилась здоровая дочь. Какова вероятность рождения больных детей? Обнаружится ли у внуков гемофилия, если дочь вступит в брак со здоровым мужчиной?
21. У человека доминантный ген Р определяет стойкий рахит, который наследуется сцеплено с полом. Какова вероятность рождения больных детей, если мать гетерозиготна по гену рахита?
22. Мужчина, страдающий дальтонизмом (цветовая слепота) и глухой, женился на женщине с нормальным зрением и хорошо слышащей. У них родился сын глухой и дальтоник и дочь-дальтоник с хорошим слухом. Определите вероятность рождения в этой семье дочери с обеими аномалиями, если известно, что дальтонизм и глухота передаются как рецессивные признаки, но дальтонизм сцеплен Х-хромосомой, а глухота – аутосомный признак.
23. Одна из форм агаммоглобулинемии наследуется как аутосомно-рецессивный признак, другая – как рецессив, сцепленный с Х-хромосомой. Определите вероятность рождения больных детей в семье, где мать гетерозиготна по обоим парам генов, а отец здоров и имеет лишь доминантные гены анализируемых аллелей.
24. Потемнение зубов может определяться двумя доминантными генами, один из которых расположен в аутосомах, а другой – в Х-хромосоме. В семье, где. родители имеют темные зубы, родились девочка и мальчик с нормальным цветом зубов. Определите вероятность рождения в этой семье следующего ребенка тоже без аномалий, если удалось установить, что темные зубы матери обусловлены лишь геном, сцепленным с Х-хромосомой, а темные зубы отца – аутосомным геном, по которому он гетерозиготен.
25. Мужчина, страдающий гемофилией, имеющий 4 группу крови, женился на женщине с 1 группой, здоровой, носительницей гена гемофилии. Определите вероятность рождения в этой семье здорового потомства.
26. Кареглазая женщина с Rh – положительной кровью и нормальным зрением вышла замуж за голубоглазого мужчину с Rh- положительной кровью и дальтоника. У них родилась голубоглазая дочь с Rh – отрицательной кровью и дальтоник. Какова вероятность того, что следующий ребенок в этой семье будет Rh – отрицательным и страдать дальтонизмом, если карий цвет глаз и положительный резус-фактор – доминантные, не сцепленные между собой признаки , а дальтонизм – рецессивный, сцепленный с Х-хромосомой признак ? Какой цвет глаз возможен у больных детей ?
27. Отец – дальтоник, мать различает цвета нормально. У отца отмечено уменьшение глазных яблок (наследование с неполным доминированием ). Кроме этого известно, что со стороны матери были случаи рождения детей с фруктозурией. Какова вероятность рождения здорового ребенка в данной семье ? Каким законом генетики пользовались при решении задачи?
28. Пигментный ретинит (прогрессирующее сужение поля зрения и усиливающаяся ночная слепота, нередко приводящая к полной слепоте) наследуется тремя путями: как аутосомный доминантный признак, как аутосомный рецессивный и как рецессивный, сцепленный с Х-хромосомой. Определите вероятность рождения больных детей в семье, где мать больна пигментным ретинитом и является гетерозиготной по всем трем парам генов, а отец здоров и нормален по всем трем признакам?
29. Женщина – правша с карими глазами и нормальным зрением выходит замуж за мужчину – правшу голубоглазого и дальтоника. Какова вероятность того, что следующий ребенок в этой семье будет левшой, кареглазым и страдать дальтонизмом, если известно, что карий цвет глаз – доминантный аутосомный признак, дальтонизм – признак, сцепленный с полом и рецессивный, а голубые глаза – рецессивный аутосомный признак? Дайте цитологическое обоснование.
30. У мужчины по материнской линии бабушка с нормальным зрением, дедушка – дальтоник, мать – также дальтоник, а отец нормальный. Установить их генотипы. Каким зрением обладает сам мужчина и его сестра ? Какое зрение будет у детей этого мужчины, если он женится на женщине, генетически подобной его сестре? Составить родословную.
31. Мужчина дальтоник женится на нормальной женщине. У них рождаются нормальные дочери и сыновья. Все они вступают в брак с нормальными в отношении зрения лицами. У каких из внуков обнаружится дальтонизм? Какие из правнуков будут страдать дальтонизмом, если среди внуков все браки произойдут между двоюродными родственниками? Составьте примерную родословную этой семьи.
32. Ангидрозная эктодермальная дисплазия (отсутствие потоотделения, нарушение терморегуляции) передается у людей как рецессивный, сцепленный с Х-хромосомой признак.
а) юноша, не страдающий этим недостатком, женится на девушке, отец которой лишен потовых желез, а мать и ее предки здоровы. Какова вероятность того, что дети от этого брака будут страдать отсутствием потовых желез;
б) нормальная женщина выходит замуж за мужчину, страдающего эктодермальной дисплазией. У них рождается больная девочка и здоровый сын. Определите вероятность рождения следующего ребенка без аномалий.
33. Гипертрихоз (вырастание волос на краю ушной раковины) наследуется как признак, сцепленный с У-хромосомой. Какова вероятность рождения детей с этой аномалией в семье, если у отца мужа наблюдался этот признак?
34. В семье отец постоянно употребляет алкоголь и много курит, а у матери нет этих вредных привычек. Ген табакокурения рецессивен и сцеплен с полом, ген алкоголизма доминантен и расположен в аутосоме. Отец женщины был заядлым курильщиком, а у мужчины оба родителя страдали алкоголизмом.
а) С какой вероятностью в семье могут родиться дети, не рискующие с возрастом стать алкоголиками?
б) С какой вероятностью в этой семье могут родиться дети, не склонные к табакокурению? Какой пол будет у этих детей?
в) Может ли в семье родиться мальчик, по описанным привычкам похожий на отца?
г) Если сын, похожий на отца, повзрослев, женится на непьющей и некурящей женщине, то могут ли у них родиться дети без склонности к этим вредным привычкам?
35. Наркотическая зависимость – признак рецессивный и контролируемый аутосомным геном, а курение табака рецессивным геном, сцепленным с полом. Мужчина, курящий и употребляющий наркотики, хочет создать семью с женщиной, которая лишена этих недостатков, но является носительницей этих генов.
а) Какие генотипы будут у детей в этой семье?
б) Сколько разных фенотипов может быть в этой семье?
в) С какой вероятностью может родиться ребенок, склонный к курению и употреблению наркотиков? Какой у него будет пол?
г) С какой вероятностью в семье может родиться ребенок без таких неприятных особенностей? Какой у него будет пол?
Дальтонизм (цветовая слепота) зависит от рецессивного гена, сцепленного с полом, а склонность к юмору – от рецессивного аутосомного гена. Жених и невеста различают цвета нормально, чувства юмора у них нет, но они гетерозиготны по этому гену. Отец девушки цвета не различает.
а) С какой вероятностью в семье может родиться девочка-дальтоник без чувства юмора?
б) С какой вероятностью в семье может родиться мальчик-дальтоник без чувства юмора?
в) С какой вероятностью родиться ребенок с чувством юмора?
г) С какой вероятностью у этого ребенка может быть обнаружен дальтонизм
У человека в Y-хромосоме встечается ген, определяющий развитие перепонки между 2 и 3 пальцами на ногах. Кроме того есть и аутосомный рецессивный ген, который контролирует четкость речи. В семье у отца перепонка между пальцами и очень четкая речь, а мать не очень понятно произносит слова и перепонки между пальцами у нее нет. У ее отца все предки говорили очень разборчиво.
а) С какой вероятностью в семье может родиться ребенок с перепонкой между пальцами?
б) Может ли родиться девочка с перепонкой?
в) Если девочка из этой семьи со временем выйдет замуж, за гетерозиготного по гену четкости речи, то с какой вероятностью у нее может родиться ребенок с такой особенностью?
2.5. Сцепление генов.
Во всех рассмотренных выше примерах скрещивания имело место независимое комбинирование генов различных аллельных пар, т.е. действовал закон Менделя о независимом комбинировании признаков. Но принцип независимого наследования и комбинирования признаков проявляется при условии, если один ген отвечает за один признак и если гены, определяющие эти признаки, находятся в разных парах гомологичных хромосом. Но число генов значительно превышает число хромосом. Следовательно, в каждой хромосоме локализован не один, а много генов, имеющих тенденцию наследоваться вместе. Они будут образовывать группу сцепления. Число групп сцепления у каждого вида равно гаплоидному набору хромосом (у дрозофилы – 4, у гороха – 7, у кукурузы – 10, у человека – 23 у женщин и 24 – у мужчин). Если гены одной группы сцепления наследуются только вместе, то мы говорим о полном сцеплении генов. Так, дигетерозигота ВвСс с локализацией обеих пар аллелей в одной хромосоме ВС при полном сцеплении образуют два типа гамет – ВС и вс. вс
.Однако гены одной группы сцеплены не абсолютно. Во время мейоза при конъюгации гомологичные хромосомы могут перекрещиваться (кроссинговер) и обмениваться идентичными участками, то есть гены одной хромосомы переходят в другую хромосому, гомологичную ей. Тогда сцепленные гены расходятся в разные гаметы и наблюдается, таким образом, неполное сцепление генов. Дигетерозигота ВС в этом случае будет давать 4типа гамет:
Вс
два типа со сцепленными генами (некроссоверные) ВС и вс и два типа с хромосомами, которые обменялись гомологичными участками (кроссоверные) – Вс и вС. Некроссоверных гамет всегда больше.
Чем дальше друг от друга расположены локусы в одной хромосоме, тем меньше действуют силы притяжения, тем чаще кроссинговер и обмен гомологичными участками. И, наоборот, чем ближе расположены гены в хромосомах, тем больше силы сцепления и реже происходит обмен идентичными участками при кроссинговере. 1% перекреста между генами условились принимать за единицу расстояния между ними, которую в честь Т. Моргана назвали морганидой. Зная процент кроссинговера между генами, мы можем говорить о расстоянии между ними. Допустим, что гены А и В относятся к одной группе сцепления и кроссинговер между ними 10 % , значит, расстояние между ними 10 морганид. Наоборот, зная расстояние между генами, находящимися в одной группе сцепления, мы можем определить процентное соотношение гамет у конкретного организма.
Пример: сколько типов гамет и в каком процентном соотношении дает дигетерозигота Cd, если известно, что расстояние между генами С и d равно
cD 20 морганидам?
Решение: данная дигетерозигота будет давать 4 сорта гамет: 2 сорта кроссоверных (CD и cd ), которые вместе составляют 20%, а порознь по 10%, и 2 сорта некроссоверных гамет (Cd и сD), составляющих вместе 80%, а порознь по 40%. Так как количество кроссоверных гамет всегда меньше, чем некроссоверных, то по потомству, полученному при анализирующем скрещивании, можно определить тип наследования признака: независимое или сцепленное, а также расстояние между генами, если обнаружено сцепление генов.
Пример: у мух дрозофил темная окраска тела рецессивна по отношению к серой, короткие крылья – к длинным. В лаборатории скрещивались серые длиннокрылые самки с самцами, имеющими черное тело и короткие крылья. В потомстве оказалось серых длиннокрылых особей 1394, черных короткокрылых – 1418, черных длиннокрылых – 287, серых короткокрылых – 288. Определите тип наследования признаков и расстояние между генами, определяющими эти признаки.
Решение: по условию задачи самка дигетерозиготна, а самец – рецессивный. Если мы обозначим ген серой окраски буквой В, а черный – в, длинные крылья – V, короткие – v, то генотип самки будет BвVv, самца – bbvv. По полученному потомству видно, что самка дает 4 типа гамет (самец – рецессивный и может давать только один тип гамет, а в потомстве – 4 группы особей, отличающихся по фенотипу), и что гены, отвечающие за цвет тела и длину крыльев, находятся в одной группе сцепления, т.к. похожих на родителей особей больше, а непохожих – меньше.
Р :
· BV х
· вv
вv вv
Г: BV, вv , Bv, вV, вv
некрос- кроссо-
соверные верные
F1: BV, вv Bv, вV
вv вv вv вv
некроссоверные кроссоверные
1394+1418 288+287
Если бы было независимое наследование, то самка давала бы 4 типа гамет в равном процентном соотношении, а в потомстве наблюдалось бы расщепление в соотношении
1: 1: 1: 1 (по 25 %). Такого не наблюдается, значит гены находятся в одной группе сцепления и дают кроссоверные и некроссоверные гаметы. Зная количество рекомбинантнов в потомстве, можно определить расстояние между генами – оно будет равно сумме кроссоверных организмов. Все потомство, по нашим данным, включает 3387 особей, а количество рекомбинантных форм – 575 (287 + 288), что составляет 17 %. Таким образом, гены, отвечающие за окраску тела и длину крыльев, находятся в одной хромосоме, и расстояние между ними равно 17 % кроссинговера, или 17 морганидам.
Явление неполного сцепления генов имеет большое значение при составлении генетических карт, т.е. таких прямых, на которых указан порядок расположения генов в хромосоме и относительное расстояние друг от друга. Генетические карты строятся на основе гибридологического анализа. Например, гены А, в, С лежат в одной хромосоме. Получено расстояние между ними в результате анализирующего скрещивания: S (Ав) - 10 морганид, S (вС) – 14 морганид, S (АС) – 24 морганиды. Тогда гены в хромосоме располагаются таким образом:
А_____10 %___________в____________14 %____________С
24 %
Задачи для самостоятельного решения:

1. Какие типы гамет дают дигетерозиготы Cd и тригетерозиготы OpS при отсутствии и наличии кроссинговера? сD oPS
2. Гены А и В находятся в одной группе сцепления, а ген С – в другой. Расстояние между генами А и В равно 20% кроссинговера. Какие типы гамет и в каком процентном соотношении будет давать тригетерозигота АаВвСс?
3. У дрозофилы гены А и В локализованы в двух разных парах аутосом, а гены М и N в одной и той же аутосоме. Написать генотипы особей, гетерозиготных по генам А и В и по генам М и N. Определите, сколько и какие типы гамет производят такие особи; объясните разницу в гаметообразовании у этих двух особей.
4. Гены О и Р находятся в одной группе сцепления, а ген М – в другой. Расстояние между генами О и Р равно 38 морганидам. Какие типы гамет и в каком процентном соотношении будет образовывать организм М ОР?
м ор
5. Если гены АВ сцеплены, и расстояние между ними равно 30 морганидам, то каков будет процент генотипов ав и аВ во втором поколении F2 от
ав аВ
cкрещивания организмов Ав и аВ
Ав аВ
6. Пусть гены а и в сцеплены и показывают 10% кроссинговера. Какие генотипы будут у особей первого поколения от скрещивания АВ и ав? Какие гаметы и в каком АВ ав
соотношении будут образовывать особи первого поколения? Какие фенотипы и генотипы потомков ожидаются от скрещивания особи первого поколения с рецессивной гомозиготой?
7. Генотип самки St, самца – st .
sT st
При их скрещивании в первом поколении получено 8% рекомбинантов. Определите генотипы потомства и процент мух каждого фенотипического класса.
8. В анализирующем скрещивании дигетерозиготы произошло расщепление на 4 фенотипические группы: 42,4 % – АВ, 8 % – Ав, 7 % – аВ, 42,6 % – ав. Как наследуются гены? Находятся ли они в фазе "притяжения" или "отталкивания"?
9. Рецессивные гены а и в у человека обусловливают наличие диабета и склонности к гипертонической болезни. По некоторым родословным сделано предположение, что эти гены тесно сцеплены. Какие типы гамет даст женщина с генотипом АВ и мужчина с генотипом Ав ?
ав аВ
Какова вероятность у каждого из них передать потомству сразу оба заболевания у одного и того же ребенка?
10. У человека в одной из аутосом локализованы доминантные гены голубых склер и частичной цветовой слепоты А и В. Какие и сколько типов гамет произведут мужчина АВ и женщина Ав? Что наиболее вероятно в потомстве браков этих ав аВ
мужчин и женщин с нормальными лицами, – проявление одной аномалии или обеих одновременно?
11. При скрещивании самки дрозофилы, гетерозиготной по генам В и V с рецессивным самцом получено 17% рекомбинантнов, а при скрещивании самки дрозофилы, гетерозиготной по генам D и L, с рецессивным самцом получено 30% рекомбинантнов. Определите, между какими генами расстояние больше и насколько?
12. Дигетерозиготная по генам С и Е самка скрещена с рецессивным самцом. В потомстве получено расщепление в соотношении 36,5% Ссее, 36,5% ссЕе, 13,5% СсЕе,. 13,5% ссее. Установите, каково сочетание генов в гомологичных хромосомах и чему равняется расстояние между генами С и Е?
13. Гены М, о, Р находятся в одной хромосоме. Между генами М и Р кроссинговер происходит с частотой 16,8%, между генами Р и о – с частотой 7,5%. Определите взаиморасположение генов Р, о, М, если расстояние между генами о и М равно 9,3 морганидам?
14. У дрозофилы гены vg (зачаточные крылья) и в (черное тело) локализованы во второй хромосоме. Проведено следующее скрещивание:
Р:
· черная длиннокрылая х
· серый с зачаточными крыльями
F1:
· из первого поколения х
· черный с зачаточными крыльями
F2: 282 серых длиннокрылых, 1294 серых с зачаточными крыльями, 1418 черных длиннокрылых, 241 черных с зачаточными крыльями. Определите силу сцепления между генами в и vg.
15. Гладкая форма семян кукурузы доминирует над морщинистой, окрашенные семена - над неокрашенными. Оба признака сцеплены. При скрещивании кукурузы с гладкими окрашенными семенами с растениями, имеющими морщинистые неокрашенные семена, получено потомство: окрашенных гладких – 4054, окрашенных морщинистых – 142, неокрашенных гладких – 146, неокрашенных морщинистых – 4059. Определите расстояние между генами. Каким законом генетики пользовались при решении задачи?
16. У дрозофилы доминантный ген, определяющий "лопастную" форму глаз (Lobe), располагается в той же хромосоме, что и рецессивный ген укороченного тела (chubby). Гомозиготную укороченную дрозофилу с "лопастными" глазами скрестили с нормальным гомозиготным самцом, имеющим круглые глаза и обычные размеры. Какими окажутся гибриды первого и второго поколений?
17. У мухи дрозофилы ген нормального цвета глаз доминирует над геном белоглазия, ген ненормального строения брюшка – над геном нормального. Обе пары расположены в X -хромосоме на расстоянии 3 морганид. Определите вероятные генотипы и фенотипы потомства от скрещивания гетерозиготной по обоим признакам самки с самцом, имеющим нормальный цвет глаз и нормальное строение брюшка.
18. У дрозофилы рецессивный ген желтой окраски у и ген белоглазия w лежат в половой хромосоме. Дигетерозиготные самки при скрещивании с желтым белоглазым самцом дали в потомстве следующих сыновей: 220 серых с красными глазами, 245 желтых с белыми глазами, 4 желтых с красными глазами, 3 серых с белыми глазами. Установите генотип гетерозиготной особи и определите расстояние между генами у и w.
19. Анализирующее скрещивание показывает, что один из родителей образует следующие типы гамет: РВ – 47%, Рв – 3%, рВ – 3%, рв – 47%. Перечислите все генетические выводы, какие можно сделать на основании этого результата. Напишите генотипы родительских особей и всех потомков. Определите расстояние между генами.
20. Для получения мышей шиншилла с розовыми глазами проведено скрещивание породы мышей с розовыми глазами с мышами из породы шиншиллы. Признаки розовых глаз и окраски шиншилла рецессивные. В потомстве анализирующего скрещивания особей первого поколения было получено мышей шиншилла – 43,5 %, мышей с розовыми глазами -41,5 %, мышей с розовыми глазами и мехом цвета шиншилла – 8 %, мышей дикого типа -7 %. Определите, как наследуются гены розового цвета глаз и окраски шиншилла, – независимо или сцепленно? Введите генетические обозначения, напишите гаметы, которые образует особь первого поколения. Какие генотипы потомков ожидаются от скрещивания особи первого поколения с рецессивной гомозиготой?
21. Катаракта, полидактилия у человека обусловлены доминантными, тесно сцепленнными генами (не обнаруживающими кроссинговера).
1. Какое потомство можно ожидать в семье, где муж нормален, а жена гетерозиготна по обоим признакам, если известно, что мать жены страдала обеими аномалиями, а отец был нормален?
2. Какое потомство можно ожидать в семье у родителей, гетерозиготных по обоим признакам, если известно, что матери обоих супругов страдали только катарактой, а отцы - только полидактилией?
22. Самку дрозофилы, гетерозиготную по рецессивным генам темной окраски тела и миниатюрных крыльев, скрестили с самцом, имевшим темное тело и миниатюрные крылья. От этого скрещивания было получено 259 мух с темным телом и нормальными крыльями, 20 мух с нормальными крыльями и нормальной окраской тела, 15 мух с темным телом и миниатюрными крыльями, 216 мух с нормальной окраской тела и миниатюрными крыльями. Считаете ли Вы, исходя из этих данных, эти две пары генов сцепленными или несцепленными? Если Вы решили, что гены сцеплены, то каково сочетание этих генов в гомологичных хромосомах, и чему равно расстояние между ними?
23. У дрозофилы ген красных глаз доминирует над геном пурпурных, а ген длинных крыльев – над геном укороченных. Самку, гетерозиготную по обоим признакам, скрестили с самцом, имевшим пурпурные глаза и укороченные крылья. В первом поколении было получено: 109 мух с красными глазами и длинными крыльями, 114 мух с красными глазами и укороченными крыльями, 122 мухи с пурпурными глазами и длинными крыльями, 116 мух с пурпурными глазами и укороченными крыльями. Считаете ли Вы, исходя из этих данных, эти пары генов сцепленными или несцепленными? Ген, отвечающий за цвет глаз, локализован в X – хромосоме. Дайте схему скрещивания.
24. У человека дальтонизм и гемофилия обусловлены рецессивными генами, сцепленными с Х-хромосомой. У женщины 6 сыновей: двое страдают дальтонизмом, но имеют нормальную свертываемость крови; трое страдают гемофилией при нормальном зрении; один страдает обеими аномалиями. Каков генотип матери? Почему она имеет сыновей трех типов? Могут ли у нее родиться здоровые сыновья и дочери? Страдающие этими аномалиями?
25. Если женщина, отец которой страдал гемофилией и дальтонизмом, вышла замуж за здорового мужчину, то какова вероятность рождения ребенка с этими аномалиями? Предположим, что отец мужа был болен гемофилией и дальтонизмом. Какова вероятность в этом случае?
26. Ген цветовой слепоты (дальтонизм) и ген ночной слепоты, наследующиеся через X-хромосому, находятся на расстоянии 50 морганид друг от друга (К.Штерн, 1965). Оба признака рецессивны. Определите вероятность рождения детей одновременно с обеими аномалиями в семье, где жена гетерозиготна по обоим признакам, и обе аномалии унаследовала от своего отца, а муж имеет обе формы слепоты.
27. Женщина, которая унаследовала ген мышечной дистрофии от матери, а ген гемофилии – от отца (оба гена рецессивны, локализованы в X – хромосоме), вышла замуж за здорового мужчину. Что можно сказать об их будущих детях? Каким законом генетики Вы пользовались в задаче?
28. У человека рецессивный ген гемофилии и рецессивный ген дистрофии Дюшена локализованы в X – хромосоме. Определите, сколько и какие типы гамет может производить женщина, которая унаследовала ген мышечной дистрофии от матери, а ген гемофилии – от отца? Определите генотип и фенотип потомства этой женщины при условии, если она выйдет замуж за здорового мужчину?
29. Классическая гемофилия и дальтонизм наследуются как рецессивные признаки, сцепленные с X – хромосомой. Расстояние между генами определяется в 9,8 морганид.
1. Девушка, отец которой страдает одновременно гемофилией и дальтонизмом, а мать - здорова и происходит из благополучной по этим заболеваниям семьи, выходит замуж за здорового мужчину. Определите вероятные фенотипы детей от этого брака.
2. Женщина, мать которой страдала дальтонизмом, а отец – гемофилией, вступает в брак с мужчиной, страдающим обеими аномалиями. Определите вероятность рождения в семье детей одновременно с обеими аномалиями. Дайте цитологическое обоснование.
30. Женщина – левша и дальтоник, чей отец был гемофилик, выходит замуж за здорового мужчину – правшу. Какое потомство можно ожидать в этом браке, если известно, что умение владеть правой рукой является доминантным аутосомным признаком, а дальтонизм и гемофилия – рецессивными признаками, сцепленными с X – хромосомой?
31. Синдром дефекта ногтей и коленной чашечки определяется доминантным аутосомным геном. На расстоянии 10 морганид от него находится локус групп крови по системе АВО.
Один из супругов имеет 4 группу крови, другой –3. Тот, у кого 4 группа, страдает дефектом ногтей и коленной чашечки. Известно, что его отец имел 3 группу крови и не имел дефекта, а мать – 2 группу и имела оба дефекта. Супруг, имеющий В группу крови, нормален и гомозиготен по обеим парам генов. Определите вероятность рождения в этой семье детей с обеими аномалиями и их возможные группы крови. Каким законом генетики Вы пользовались?
32. У человека локус резус – фактора сцеплен с локусом, определяющим форму эритроцитов, и находится от него на расстоянии 3 морганид (К. Штерн, 1965). Резус – положительность и эллиптоцитоз (эритроциты эллиптической формы) определяются доминантными аутосомными генами. Один из супругов гетерозиготен по обоим признакам. При этом резус – положительность он унаследовал от одного родителя, эллиптоцитоз – от другого. Второй супруг – резус - отрицателен и имеет нормальные эритроциты. Определите процентные соотношения вероятных генотипов и фенотипов детей в этой семье.
33. У человека рецессивный ген d обусловливает цветовую слепоту, а рецессивный ген m – мышечную дистрофию Дюшена. Признаки сцеплены с полом. По родословной одной многодетной семьи были получены следующие данные: здоровая женщина с нормальным зрением, отец которой страдал мышечной дистрофией, а мать – нарушением цветового зрения, вышла замуж за здорового мужчину. От этого брака родилось 8 мальчиков и 3 девочки. Все девочки и один мальчик – здоровы. Из остальных детей трое страдали мышечной дистрофией, трое – цветовой слепотой, один имел оба заболевания. Дайте приблизительную оценку расстояния между генами d и m. Почему не родились больные девочки?
34. Гомозиготная дрозофила желтого цвета с очень узкими крыльями и без щетинок скрещена с обычной дрозофилой. Какими будут гибриды и какое потомство получится в результате скрещивания между собой этих гибридов? Известно, что рецессивный ген желтой окраски и доминантный ген узких крыльев находится во второй хромосоме, а рецессивный ген отсутствия щетинок – в третьей.
У дрозофилы рецессивный ген белоглазия w и ген уменьшенных крыльев m лежат в одной половой хромосоме. Самки с генотипом mW при скрещивании с белоглазым самцом, Mw
имеющим уменьшенные крылья, дали в потомстве следующих сыновей: 168 – с уменьшенными крыльями и красными глазами; 170 – с нормальными крыльями и белыми глазами; 93 – с нормальными крыльями и красными глазами; 85 – с уменьшенными крыльями и белыми глазами.
При скрещивании дигетерозиготной по генам c и t самки с доминантным по обоим признакам самцом получено потомство, в котором все самки имеют фенотип СТ; 46,25% самцов имеет фенотип СТ; 3,75% - Ct; 3,75% - cT; 46,25% - ct. Предложить гипотезу, объясняющую эти результаты.
При анализирующем скрещивании особи, гетерозиготной по трем парам генов, получено следующее соотношение фенотипов в потомстве:
А-В-С- - 126;
А-В-сс – 114;
А-ввС- - 120;
А-ввсс – 122;

АаввС- - 136;
АаВ-С- - 128;
АаВ-сс – 112;
ааввсс – 126.

Какая из следующих четырех возможностей наиболее вероятна:
гены а, в и с тесно сцеплены;
гены а, в и с сцеплены, но разделены расстоянием, соответствующим примерно 50 кроссоверных единиц карты;
ген а расположен недалеко от гена в, но на значительном расстоянии от гена с;
гены а, в и с расположены в различных негомологичных хромосомах?
У человека ген гемофилии и ген цветовой слепоты расположены в Х-хромосоме на расстоянии 9,8 морганиды. Оба гена рецессивны. Ген синдрома дефекта ногтей и коленной чашечки находится в аутосоме, а на расстоянии 10 морганид от него расположен ген, определяющий группу крови по системе АВО. Ген синдрома дефекта ногтей и коленной чашечки – доминантный ген.
Женщина с 4 группой крови и гетерозиготная по остальным анализируемым признакам выходит замуж за мужчину с 1 группой крови и нормального по остальным признакам. Определите вероятность рождения детей в этой семье без анализируемых заболеваний и их группы крови, если известно, что отец женщины страдал одновременно гемофилией и ночной слепотой, имел дефект ногтей и 2 группу крови.
Женщина со 2 группой крови и гетерозиготная по остальным анализируемым признакам выходит замуж мужчину с 3 группой крови, дальтоника и нормального по остальным анализируемым признакам. Определите вероятность рождения детей в этой семье без анализируемых заболеваний и их группы крови, если известно, что у матерей супругов была 1 группа крови, и обе страдали только световой слепотой.
Материнское растение кукурузы обладает рецессивными признаками окрашенности, морщинистости и крахмалистости зерен. Отцовское же растение гетерозиготно по каждому из этих признаков, так что зерна у него бесцветные, гладкие и восковые. Потомство от этого скрещивания оказалось следующим (в%).
Окрашенных, морщинистых, крахмалистых – 40
Окрашенных, морщинистых, восковых – 9
Окрашенных, гладких, крахмалистых – 0
Окрашенных, гладких, восковых – 1
Бесцветных, морщинистых, крахмалистых – 1
Бесцветных, морщинистых, восковых – 0
Бесцветных, гладких, крахмалистых – 9
Бесцветных, гладких, восковых – 40
В одной или нескольких хромосомах находятся гены указанных признаков и наблюдается ли в данном случае явление перекреста?
Было проведено скрещивание серебристых (S) полосатых (В) петухов с золотистыми (s) неполосатыми (в) курами. Петухов первого поколения использовали в возвратном скрещивании с золотистыми неполосатыми курами. В потомстве получено: серебристо-полосатых птиц – 282, серебристых неполосатых – 226, золотисто-полосатых – 206, золотистых неполосатых – 266. Сколько особей можно было бы ожидать в каждом из этих четырех классов, если бы гены наследовались независимо? Велика ли сила сцепления между генами s и в?
2. 6. Взаимодействие неаллельных генов
Гены в организме находятся в сложных взаимодействиях между собой, и развитие организма – следствие этих сложных взаимодействий между аллельными и неаллельными генами.

Это можно выразить с помощью следующей схемы:
аллельных [полное доминирование, неполное доминирование
Взаимодействие генов кодоминирование, сверхдоминирование]
неаллельных [комплементарное действие, эпистаз, полимерия]
О взаимодействии аллельных генов уже велась речь, только кратко о них напомним.
Полное доминирование – взаимодействие аллельных генов, когда один аллель полностью скрывает присутствие другого аллеля.
Неполное доминирование – взаимодействие аллельных генов, при котором присутствие рецессивного аллеля как-то связывается с различной степенью неполного доминирования. Это объясняется тем, что доминантный аллель отвечает за активную форму белка – фермента, а рецессивный аллель кодирует те же белки, но со сниженной ферментативной активностью.
Кодоминирование – проявление в гетерозиготном состоянии признаков, определяемых обоими аллелями.
Сверхдоминирование – взаимодействие аллельных генов, при котором доминантный аллель в гетерозиготном состоянии проявляет большее действие, чем в гомозиготном. Более сложные взаимодействия складываются между неаллельными парами генов.
Комплементарное взаимодействие – взаимодействие между неаллельными генами, когда для формирования признака необходимо наличие нескольких неаллельных генов ( обычно доминантных ). Такие гены называются комплементарными, т.е. взаимодополняющими (лат. complementum – средство пополнения).
Рассмотрим несколько примеров комплементарного взаимодействия генов.
Пример: цветы душистого горошка могут быть белыми и красными. При скрещивании двух растений с белыми цветами всё потомство оказалось с красными цветами. При скрещивании потомков между собой оказались растения и с белыми, и с красными цветами в соотношении 9 красных: 7 белых. Определите генотипы родителей и потомков первого и второго поколений. Дайте характеристику генам.
Решение: можно предположить, что у душистого горошка окраска венчика цветка обусловлена наличием двух доминантных генов, и в отсутствие одного из них – цветки белые. Допустим:
А – ген, отвечающий за выработку вещества, из которого образуется пигмент;
а – ген отсутствия выработки исходного материала;
В – ген, отвечающий за выработку фермента, переводящего исходный материал в пигмент;
в – ген отсутствия фермента.
Тогда генотип одного скрещиваемого растения с белыми цветами будет ААвв, а генотип другого – ааВВ. В первом поколении растения оказываются окрашенными (АаВв), а во втором - расщепление происходит в соотношении 9 окрашенных: 7 белых.

Р:
· Аавв х
· ааВВ
белые белые
Г: Ав аВ
F1 АаВв – окрашенные
Р:
· АаВв х
· АаВв
Г: АВ, Ав, аВ, ав АВ, Ав, аВ, ав
F2: 9 А – В – окрашенные цветы – 9
3 А – вв – белые цветы
3 ааВ – – белые цветы - 7
1 аавв – белые цветы
При комплементарном взаимоотношении генов может быть и другое расщепление во втором поколении.
Пример: у мышей серая окраска обусловлена двумя доминантными генами. Один ген В кодирует образование темного пигмента, другой ген – С отвечает за неравномерное распределение пигмента, а именно, определяет отложение пигмента у вершины и у основания волоса, и носители его в присутствии гена В имеют серую окраску. При скрещивании черных и белых мышей было получено единообразное серое потомство. При скрещивании серых мышей между собой получено потомство из 82 серых, 35 белых, 27 черных мышей. Определите генотипы родителей и потомства.
Решение: В- ген образования темного пигмента
в – ген отсутствия пигмента
С - ген неравномерного распределения пигмента
с-ген равномерного распределения пигмента
Р:
· ВВсс х
· ввСС
черные белые
Г: Вс вС
F1 ВвСс – серые
Р:
·ВвСс х
· ВвСс
Г: ВС, Вс, вС, вс ВС, Вс, вС, вс
F2: 9 В - С- – серые мыши – 82 особи
3 В - сс – черные мыши – 27 особей
3 ввС - – белые мыши,
1ввсс – белые мыши – 35 особей
Таким образом, во 2 – м поколении наблюдается расщепление в соотношении 9: 3: 4.
Это возможно, если один доминантный ген проявляется в отсутствие другого, а другой доминантный ген не проявляется в отсутствие первого.
Есть и такой вид комплементарного взаимодействия генов, когда каждый из доминантных аллелей комплементарных генов может проявляться самостоятельно, независимо от другого, а совместное их присутствие в зиготе обусловливает новое состояние признака. Классический пример такого типа наследования – наследование формы гребней у кур.
Пример: форма гребня у кур может быть листовидной, гороховидной, розовидной, ореховидной. При скрещивании кур, имеющих ореховидные гребни, потомство получилось со всеми 4 формами гребней в соотношении: 9 ореховидных : 3 розовидных : 3 гороховидных : 1 листовидный . Выпишите возможные генотипы потомства , дайте характеристику генам.
Решение: соотношение в потомстве 9:3:3:1 характерно для дигибридного скрещивания. Но при независимом расщеплении признаков комбинации их наблюдаются в пределах двух контрастирующих признаков, которые определяются соответствующей парой генов, и по каждой паре можно проследить расщепление 3:1. В данном случае выделить контрастирующие пары невозможно. Представляя мысленно решетку Пеннета, мы находим, что особи с ореховидным гребнем образуются тогда, когда сочетание доминантных генов отмечается хотя бы по одному из каждой пары. Особи с простым гребнем соответствуют генотипу, гомозиготному по двум парам рецессивных генов. Оставшиеся два класса представляют собой особи с доминантным геном (одним или двумя) только из одной пары. Отсюда можно заключить, что один доминантный ген определяет гороховидный гребень (Р), другой – розовидный( R) гребень. Рецессивные аллели (р и г) определяют простой (листовидный) гребень. Тогда генотипы родителей и потомства будут:
Р:
· RrPp x
· PpRr
ореховидный ореховидный
Г: RP, Rp, rP, rp RP, Rp, rP, rp
F: 9 R – Р - ореховидный гребень
3 R-pp – розовидный гребень
3 rrP – – гороховидный гребень
1 rrрр – листовидный гребень
Таким образом, при комплементарном взаимодействии генов или доминантные гены друг без друга не проявляются (расщепление в F2: 9: 7), или один доминантный ген проявляется без другого, а другой без первого не проявляется (F2:9:3:4), или проявляются вместе и порознь (F2: 9:3:3:1). Комплементарное взаимодействие генов у человека можно показать на следующих примерах: нормальный слух обусловлен двумя парами доминантных неаллельных генов, один из которых определяет развитие улитки, а другой – слухового нерва; образование у млекопитающих интерферона (специфического белка для защиты от вирусов) связано с комплементарным взаимодействием двух неаллельных генов, локализованных в разных хромосомах; для синтеза гемоглобина, состоящего из 4 полипептидных цепей, требуется участие 4 комплементарных генов.
Эпистаз – взаимодействие неаллельных генов, когда один неаллельный ген подавляет действие другого. Подавляющий ген называется эпистатическим (иначе – супрессор), подавляемый - гипостатическим. Например, у кур доминантный аллель С обусловливает развитие пигмента, а доминантный аллель другого гена является его подавителем. Следовательно, белая окраска кур может быть обусловлена отсутствием доминантного гена С и наличием доминантного гена I – подавителя окраски.
При скрещивании двух белых кур с генотипом ССI I и ccii все особи первого поколения окажутся белыми CcIi, но в F2 произойдет расщепление с соотношением 13 белых: 3 окрашенных.
Р:
· ССП белые х
· ccii белые
CI ci
F1: - CcIi – белые
P:
· CcIi х
· CcIi
Г: CI, Ci, cI, ci CI, Ci, cI, ci
F2: 9 C-I- – белые
3 ccl- – белые -13
1 ccii – белые
3 C-ii – окрашенные – 3
Таким образом, 13/16 – белые птицы, 3/16 – окрашенные, т.е. для доминантного эпистаза характерно расщепление 13:3. Но возможно и другое расщепление, например, 12 : 3 : 1. Наблюдаются случаи и рецессивного эпистаза, т.е. не доминантный, а рецессивный ген является подавителем, но он проявляет свое действие только при наличии в зиготе двух аллелей из этой пары. Так называемый "бомбейский феномен" заключается в том, что редкий рецессивный эпистатический ген х в гомозиготном состоянии подавляет действие генов 1А и 1В, определяющих вторую и третью группы крови по системе АВО. Люди с генотипом IAIAxx, IAI0xx, IBIBxx, IBI0xx, IAIBxx имеют 1 группу крови.
Полимерия – такое взаимодействие неаллельных генов, когда несколько доминантных генов отвечают за один признак, усиливая его проявление. Такие гены получили название полимерных, а определяемые ими признаки – полигенных. Полимерные гены принято обозначать одной буквой латинского алфавита с указанием цифрового индекса, например, A1A1 и a1a1; A2A2 и а2а2 и т.д. Полимерия была открыта в 1908 году шведским ученым Г. Нильсоном – Эле.
Пигментация кожи человека определяется несколькими полимерными генами. У коренных жителей Африки (негроидная раса) преобладают доминантные аллели, у представителей европеоидной расы – рецессивные. Поэтому мулаты имеют промежуточную пигментацию, но при вступлении в брак мулатов у них возможно рождение как более, так и менее пигментированных детей. Это зависит от количества доминантных аллелей в генотипе: чем их больше, тем темнее кожа.
Пример: от браков белых и негров рождаются мулаты. Анализ потомства большого числа браков между мулатами дал расщепление 1:4:6:4:1. Фенотипически это были черные и белые потомки, мулаты, темные и светлые мулаты. Определите количество генов, обусловливающих окраску кожи, характер их взаимодействия и генотипы родителей и потомков.
Решение: по полученному расщеплению можно судить, что за окраску кожи отвечает два неаллельных гена, которые взаимодействуют между собой по типу полимерии:
A1 – ген темного цвета кожи, a1 – ген светлого цвета кожи,
А2 – ген темного цвета кожи, а2 – ген светлого цвета кожи
Р :
· A1A1A2A2 (негритянка) х
· a1a1a2a2 (белый)
F1: A1a1A2a2
Р:
·A1a1A2a2 (мулатка) х
· A1a1A2a2 (мулат)
Г: А1А2, А1а2, а1А2, а1а2 А1А2, А1а2, а1А2, а1а2
Составляем решетку Пеннета

·

·

А1А2

А1а2

a1А2

a1а2

А1А2
А1А1А2А2
(негр)
А1А1А2а2
(тем. мулат)
А1а1А2А2
(темн. мулат)
А1а1А2а2
(мулат)

А1а2
А1А1А2а2
(тем. мулат)
А1А1а2а2
(мулат)
А1а1А2а2
(мулат)
А1а1а2а2
(светл мулат)

а1А2
А1а1А2А2
(тем. мулат)
А1а1А2а2
(мулат)
а1а1А2А2
(мулат)
а1а1А2а2
(светл. мулат)

а1а2
А1а1А2а2
(мулат)
А1а1а2а2
(светл. мулат)
а1а1А2а2
(светл мулат)
а1а1а2а2
(белый)


Из решетки Пеннета видно, что:
1/16 потомства – негры (все гены доминантные),
4/16 - темные мулаты (три доминантных гена),
6/16 - мулаты (два доминантных гена),
4/16 - светлые мулаты (один доминантный ген),
1/16 - белые (все гены рецессивные),
т.е. данные условия задачи соответствуют полученному расщеплению.
Рост человека, масса тела, величина артериального давления также подчиняются законам полигенного наследования и очень зависят от влияния условий среды.
Задачи для самостоятельного решения:
1. У норки известны два разных гена р и i, каждый из которых или оба одновременно в гомозиготном состоянии обусловливают платиновую окраску меха. При наличии доминантных аллелей Р и J получается дикая окраска – коричневая.
а) при каком типе скрещивания двух платиновых норок все потомство первого поколения будет коричневым;
б ) указать ожидаемое ращепление по фенотипу во втором поколении от скрещевания особей первого поколения между собой.
2. При скрещивании желтоплодной тыквы с белой все потомство дало белые плоды. При скрещивании полученных особей между собой получилось растений с белыми плодами 204, с желтыми – 53, с зелеными – 17. Определите генотипы родителей и потомков, дайте характеристику генам.
3. Рост человека контролируется несколькими парами несцепленных генов, которые взаимодействуют по типу полимерии. Если пренебречь факторами среды и ограничиться лишь тремя парами генов (Ш. Ауэрбах, 1969), можно допустить, что в какой – то популяции самые низкие люди имеют рецессивные гены и рост 150 см, самые высокие – все доминантные гены и рост 180 см.
а) определите рост людей, гетерозиготных по всем трем парам генов роста;
б) низкорослая женщина вышла замуж за мужчину среднего роста. У них было 4 детей, которые имели рост 165, 160, 155, 150 см. Определите генотипы родителей и их рост.
4. Глухота может быть обусловлена разными рецессивными генами d и е, лежащими в разных парах хромосом. Нормальные аллели этих генов – Д и Е. Глухой мужчина ddEE вступил в брак с глухой женщиной ДДее. Какой слух будут иметь их дети? Какова вероятность рождения глухого ребенка у супругов, страдающих одним и тем же видом наследственной глухоты?
Белое оперение кур определяется двумя парами несцепленных неаллельных генов. В одной паре доминантный ген определяет окрашенное оперение, рецессивный – белое. В другой паре доминантный ген подавляет окраску, рецессивный – нет.
а) при скрещивании белых кур получено потомство из 1680 цыплят: 315- окрашенных, остальные – белые. Определите генотипы родителей и окрашенных цыплят;
б) на птицефабрике скрещивали белых кур с пестрыми и получили белых цыплят 5055, окрашенных – 3033. Определите генотипы родителей и потомства;
в) от скрещивания кур белой и пестрой окраски получено 915 пестрых и 916 белых цыплят. Определите генотипы родителей и потомства.
6. По данным Вандони Джон Карло окраска венчика у бразильского декоративного растения семейства глоксинии находятся под контролем двух пар генов (независимых), которые обозначены как Аа и Вв. При скрещивании растений с фиолетовыми и красными цветками в потомстве 1-го поколения все цветки имели фиолетово- голубую окраску. Во 2 – м поколении, полученном от скрещивания растений 1-го поколения между собой, 9/16 растений имели фиолетово-голубую окраску, 3/16- фиолетовую, 4/16 – красную. Установить характер наследования окраски и генотипы всех указанных особей.
7. Цветовые вариации в окраске лошадей определяются сочетанием трех пар несцепленных неаллельных генов. Различным мастям соответствуют следующие генотипы:
ааВ-Е- – гнедая А-В-Е – саврасая
А-ввее – соловая ааВ-ее – бурая ааввее – рыжая
А-ввЕ- – булано-саврас. А-В-ее – мышастая ааввЕ – – буланая
Какой ген, доминантный или рецессивный, будет вместо тире – безразлично.
а) скрещивались гомозиготные саврасые и рыжие лошади. Определите вероятные соотношения мастей от скрещивания их потомков между собой;
б) при скрещивании рыжей и саврасой лошадей родился рыжий жеребенок. Какова вероятность, что второй жеребенок от этого скрещивания будет тоже рыжим?
8. У овса цвет зерна определяется двумя парами не сцепленных между собой генов. Один доминантный ген обусловливает черный цвет, другой – серый. Ген черного цвета подавляет ген серого цвета. Оба рецессивные аллеля обусловливают белую окраску.
а) при скрещивании чернозерного овса в потомстве оказалось расщепление на 12 чернозерных, 3 серозерных, 1 с белыми зернами. Определите генотипы скрещиваемых особей и их потомства;
б) при скрещивании белозерного овса с чернозерным получилась половина растений с черными зернами, половина – с серыми. Определите генотипы скрещиваемых особей.
9. Скрещиваются две линии норок с бежевой и серой окраской. У гибридов 1-го поколения проявилась дикая коричневая окраска шерсти. Во 2 – м поколении, полученном от скрещивания особей 1-го поколения между собой, наблюдается следующее расщепление: 14 – серых, 46 – коричневых, 5 – кремовых, 16 – бежевых норок. Как наследуются эти окраски? Ввести генетические символы и написать генотипы исходных животных и потомства.
10. У кур встречается 4 формы гребня, обусловленные взаимодействием двух пар генов. Ген R детерминирует розовый гребень, ген Р - гороховидный. При сочетании этих генов развивается ореховидный гребень. Птицы, рецессивные по обоим генам ггрр, имеют простой, листовидный гребень.
а) скрещена дигетерозиготная особь с ореховидным гребнем с особью, имеющей простой листовидный гребень. Установить расщепление в первом поколении;
б) какую форму гребня будет иметь потомство, полученное от скрещивания следующих родителей: RRpp x rrPp; rrPp x RrPp;
Rrpp x RrPp; Rrpp x rrPp;
в) особь с розовидным гребнем скрещивается с особью, имеющей ореховидный гребень. В 1 – м поколении получено по 3/8 особей с ореховидным гребнем и с розовидным; по 1/8 – с гороховидным и с простым. Определите генотипы родительских особей и потомства;
г) от скрещивания особей с розовидными и гороховидными гребнями получено в потомстве 6 цыплят с ореховидным и 5 – с розовидным гребнем. Определить генотипы родителей;
д) скрещивание кур с ореховидными гребнями с петухами, в потомстве дало 4 особи с простыми гребнями, 5 – с гороховидными, 13 – с розовидными, 12 – с ореховидными. Каковы наиболее вероятные генотипы родительских особей и потомства?
е) трех петухов с ореховидными гребнями скрестили с курами с простыми гребнями. В одном случае все потомство имело ореховидные гребни, в другом – у одного потомка оказался простой гребень, в третьем – ореховидные и гороховидные. Какой генотип был у родителей и потомков?
11. Красная окраска луковицы лука определяется доминантным геном, желтая – его рецессивным аллелем. Однако проявление гена окраски возможно лишь при наличии другого, несцепленного с ним доминантного гена, рецессивный аллель которого подавляет окраску, и луковицы оказываются белыми. Краснолуковичное растение было скрещено с желто-луковичным. В потомстве оказались особи с красными, желтыми и белыми луковицами. Определите генотипы родителей и потомства.
12. В результате проведенной системы скрещивания получены следующие данные о наследовании окраски цветка люцерны. Исходные формы принадлежат к чистым линиям:
Р:
· пурпурные цветки х
· желтые цветки
F1: все растения с зелеными цветками
F2: 890 растений с зелеными цветками
311 – с пурпурными
306 – с желтыми
105 – с белыми цветками
Объяснить результаты этих скрещиваний, ввести генетические обозначения и написать генотипы всех указанных особей.
13. Так называемый бомбейский феномен состоит в том, что в семье, где отец имел первую группу крови, а мать – третью, родилась девочка с первой группой. Она вышла замуж за мужчину со второй группой крови, и у них родилось две девочки: первая – с четвёртой, вторая – с первой группой крови. Появление в третьем поколении девочки с четвертой группой крови от матери с первой группой вызвало недоумение. Однако в литературе было описано еще несколько подобных случаев. По сообщению В. Маккьюсика (1967), некоторые генетики склонны объяснять это явление редким рецессивным эпистатическим геном, способным подавлять действие генов, определяющих группы крови А и В. Принимая эту гипотезу:
а) установить вероятные генотипы всех трех поколений, описанных в бомбейском феномене;
б) определить вероятность рождения детей с первой группой крови в семье первой дочери из третьего поколения, если она выйдет замуж за такого же по генотипу мужчину, как она;
в) определить вероятные группы крови у детей в семье второй дочери из третьего поколения, если она выйдет замуж за мужчину с четвертой группой крови, но гетерозиготного по редкому эпистатическому гену.
14. Форма плодов у тыквы может быть сферической, дисковидной и удлиненной и определяется двумя парами несцепленных неаллельных генов.
а) при скрещивании двух растений со сферической формой плода получено потомство из растений, дающих дисковидные плоды. При скрещивании дисковидных тыкв между собой получилось потомство из растений, дающих 3 формы плода: с дисковидным – 9, со сферическим – 6, с удлиненным – 1. Определите генотипы родителей и потомства первого и второго поколений;
б) при скрещивании дисковидных тыкв с растениями, дающими удлиненные плоды, в потомстве получено соотношение: 1 дисковидный, 2 сферических, 1 удлиненный. Определите генотипы скрещиваемых растений и их потомства.
15. При скрещивании сортов перца, имеющих желтые и коричневые плоды, в первом поколении получены растения с красными плодами. При скрещивании гибридов первого поколения между собой получено 322 растения: 182 с красными, 59 с коричневыми, 20 с зелеными и 61 с желтыми плодами. Предложить гипотезу для объяснения этих результатов.
16. При скрещивании двух карликовых растений кукурузы получено потомство нормальной высоты. Во втором поколении от скрещивания между собой растений первого поколения получено: растений нормальной высоты – 452, карликовых – 352. Предложить гипотезу, объясняющую эти результаты и написать схему скрещивания, введя соответствующие генетические символы.
17. При скрещивании собак породы кокер - спаниель черной окраски получается потомство четырех мастей: 9 – черных, 3 – рыжих, 3 – коричневых, 1 – светло-желтый. Черный кокер - спаниель был скрещен со светло-желтым. От этого скрещивания в помете был светло-желтый щенок. Какое соотношение мастей в потомстве можно ожидать от скрещивания того же черного спаниеля:
а) с собакой одинакового с ним генотипа;
б) с собакой коричневой окраски;
в) с собакой рыжей окраски?
18. При скрещивании лошадей серой и рыжей масти в первом поколении все потомство оказалось серым. Во втором поколении на каждые 16 лошадей в среднем появилось 12 серых, 3 вороных, 1 рыжая. Определить тип наследования масти у лошадей и установить генотип указанных животных.
19. У человека имеется несколько форм наследственной близорукости. Умеренная форма (2,0 – 4,0) и высокая (выше 5,0) передается как аутосомно-доминантные не сцепленные между собой признаки. В семье, где мать была близорукой, а отец имел нормальное зрение, родилось двое детей: дочь и сын. У дочери оказалась умеренная форма близорукости, у сына – высокая. Какова вероятность рождения следующего ребенка в семье без аномалии, если известно, что у матери близорукостью страдал только один из родителей? Следует иметь в виду, что у людей, имеющих гены обеих форм близорукости, проявляется только одна высокая.
20. У пшеницы белая и красная пигментация зерна контролируется тремя парами аллелей: R1 -r1, R2 – г2, R3 -г3. Растения, рецессивные по всем трем парам аллелей, имеют белые зерна. Наличие одного или более доминантных генов обусловливает красную окраску зерна, усиливающуюся при увеличении числа генов (доминантных).
а) при скрещивании гомозоготного красного растения с белым во втором поколении получено расщепление на красные и белые в соотношении 15:1. Сколько пар доминантных генов имело родительское красное растение?
б) при скрещивании гомозиготной пшеницы с красными зернами с растением, имеющим белые семена, во втором поколении получено расщепление в соотношении: 1 растение с белыми семенами и 63 – с красными семенами. Сколько пар доминантных генов имело родительское красное растение ?
21. При скрещивании чистой линии собак коричневой масти с собаками белой линии все многочисленное потомство оказалось белой масти. Среди потомства большого числа скрещиваний белых собак первого поколения между собой оказалось: 112 белых, 32 черных, 10 коричневых щенят. Как можно генетически объяснить эти результаты?
22. У попугайчиков – неразлучников цвет перьев определяется двумя парами несцепленных неаллельных генов. Сочетание двух доминантных генов (хотя бы по одному из каждого аллеля) определяет зеленый цвет; сочетание доминантного гена из одной пары и рецессивных генов из другой определяет желтый или голубой цвет, рецессивные особи по обеим парам имеют белый цвет.
а) определить фенотип и генотип особей первого поколения при скрещивании между собой гомозиготных голубых и желтых птиц;
б) при скрещивании зеленых попугайчиков-неразлучников между собой получено потомство из 55 зеленых, 18 желтых, 6 белых птиц. Определите генотипы родителей и потомства;
в) зоопарк прислал заказ на белых попугайчиков. Однако скрещивание имеющихся на ферме желтых и голубых особей не давало белых птиц. Определите генотипы имеющихся на ферме птиц. Каких по генотипу – голубых и желтых попугайчиков нужно иметь, чтобы получить при их скрещивании белых птиц?
23. У человека различия в цвете кожи обусловлены в основном двумя парами независимо расщепляющихся генов. Четыре аллеля определяют черный цвет кожи, три – темный, два – смуглый, один – светлый.
а) от брака смуглого мужчины и светлой женщины родились дети, из большого числа которых по 3/8 оказалось смуглых и светлых, и по 1/8 – темных и белых. Определите генотипы родителей;
б) два смуглых родителя имеют черного и белого детей. Можно ли установить генотипы родителей;
в) могут ли родиться светлокожие дети у родителей – негров;
г) можно ли ожидать рождения более темных детей от белых родителей; от светлых; от смуглых, схожих и несхожих по генотипу?
24. У кур оперенные ноги F доминируют над голыми f, а белая окраска оперения I -над черной i. Форма гребня определяется двумя другими доминантными генами: R – розовидный гребень, Р – гороховидный, R и Р вместе обусловливают ореховидный гребень. В потомстве, полученном от скрещивания гомозиготного черного петуха с оперенными ногами и розовидным гребнем с гомозиготной курицей, имеющей белое оперение, голые ноги и гороховидный гребень, все особи имели белое оперение, оперенные ноги и ореховидный гребень. Какая часть второго поколения будет с черной окраской, голыми ногами и ореховидным гребнем?
25. У человека известно несколько заболеваний, в основе которых лежит полигенное наследование. Частота таких заболеваний у близких родственников пробанда значительно выше, а при снижении степени родства она быстро падает. Эти заболевания возникают у лиц с полигенным наследованием, превышающим некий порог. Можно ли точно предсказать рождение ребенка с таким заболеванием в семье, где оба родителя имеют полигенную предрасположенность к нему?
26. При скрещивании растений хлопка, волокна которых имеют коричневый и зеленый цвет в первом поколении все растения дают коричневое волокно; при скрещивании же особей этого поколения между собой получаются в основном растения, дающие коричневое волокно, некоторое количество растений – зеленое и незначительная часть растений – белое волокно. Чем можно объяснить этот факт?
27. При скрещивании кроликов-рексов (короткошерстных) из разных линий все крольчата первого поколения оказались с нормальной шерстью. Во втором поколении из 88 крольчат было 33 рекса. Каким будет расщепление по двум разным типам короткошерстности среди 33 рексов? Как, используя особей первого поколения, можно восстановить рексов обоих типов, в случае, если оба родителя погибли?
2.7. Множественное действие генов
Наряду с тем, что один признак определяется несколькими генами, имеет место и обратное явление – один ген оказывает свое действие не на один, а на ряд признаков организма. Зависимость нескольких признаков от одного гена называется плейотропией (греч. pleison – полный, tropos – способ), т.е. наблюдается проявление множественных эффектов одного гена. Это явление было впервые обнаружено Г. Менделем, хотя он специально его не исследовал. По его наблюдениям, у растений с пурпурными цветами всегда имелась красная окраска в основании черешков листьев, а кожура семян была бурого цвета. Эти три признака определялись одним геном. Н.И. Вавилов описал множественное действие гена черной окраски колоса у персидской пшеницы, который вызывал одновременно развитие другого признака – опушение колосковых чешуи. У человека известно наследственное заболевание – болезнь Марфана, которая сопровождается длительным ростом конечностей, особенно ног и пальцев, т.е. арахнодактилией ("паучьи пальцы" - очень тонкие и длинные), нарушением в строении хрусталика глаза, аномалией в сердечно – сосудистой системе. Ген, определяющий это заболевание, вызывает нарушение развития соединительной ткани и одновременно, таким образом, влияет на развитие нескольких признаков. Нередко ген, проявляющий множественное действие, является рецессивным или доминантным леталем и в гомозиготном состоянии ведет к гибели. В этом случае наблюдается отклонение от ожидаемого расщепления.
Действие летальных генов рассмотрим на примере наследования серой окраски у каракульских овец. Черный цвет и нормальное развитие рубца у этих овец кодируется одним аллельным геном, а серый цвет и недоразвитие рубца – другим. Серый цвет доминирует над черным. Гомозиготные особи по гену недоразвития рубца и серого цвета погибают. Поэтому при скрещивании гетерозиготных баранов с такими же ярками 1/4 потомства погибает в течение нескольких первых месяцев после рождения, и расщепление в конечном итоге оказывается в соотношении 2:1. Изобразим это расщепление в генном виде: В – ген серого цвета и недоразвития рубца, в – ген черного цвета и нормального рубца
Р:
· Вв серые х
· Вв серые
Г: В, в В, в
F: ВВ 2 Вв вв
серые серые черные
Отсюда ясно, что нельзя вывести чистую породу серых каракульских овец.
Летальные гены известны и у человека. Например, доминантная мутация брахидактилии проявляется в виде укороченных пальцев, однако в гомозиготном состоянии она приводит к гибели на ранних стадиях развития.
Рецессивные летальные гены фенотипически у гетерозигот не проявляются. Присутствие таких генов можно выявить только по значительному снижению плодовитости в определенных скрещиваниях, обнаружению нежизнеспособных уродливых эмбрионов.





Задачи для самостоятельного решения:

1. У мексиканского дога ген, вызывающий отсутствие шерсти, в гомозиготном состоянии ведет к гибели потомства. При скрещивании двух нормальных догов часть потомства погибает. При скрещивании того же самца со второй самкой гибели потомства нет. Однако при скрещивании потомков от этих двух скрещиваний опять наблюдалась гибель щенков. Определите генотипы всех скрещиваемых особей.
2. Платиновые лисицы иногда ценятся выше серых. Какие пары наиболее выгодно скрещивать для получения платиновых лисиц, если известно, что платиновость и серебристость определяются аллельными генами, платиновость доминирует над серебристостью, но в гомозиготном состоянии ген платиновости вызывает гибель зародыша?
3. Гетерозиготный бык голштинской породы несет рецессивный ген, вызывающий отсутствие шерсти. В гомозиготном состоянии этот ген ведет к гибели теленка. Определите вероятность рождения нежизнеспособных телят от скрещивания этого быка с одной из дочерей от нормальной коровы.
4. В 19 веке была популярной коротконогая порода крупного рогатого скота – декстер. При подсчете потомства от внутрипородного скрещивания оказалось, что 1/4 телят были мертворожденными, а 1/4 – нормально длинноногими. Определите генотипы коротконогих особей и дайте характеристику генам.
5. Генетик, занимающийся изучением различных генов, определяющих окраску шерсти у мышей, пытался вывести чистые линии мышей каждой из возможных окрасок. В процессе работы он скрещивал между собой желтых мышей на протяжении нескольких поколений и всякий раз обнаруживал в потомстве какую-то долю особей иной окраски.
а) какие выводы можно сделать относительно генотипа желтых мышей?
б) скрещивания в нескольких поколениях дали в общей сложности 184 особи с желтой шерстью и 95 особей иной окраски. Что можно сказать о природе гена желтой окраски на основании этих результатов?
в) почему ни разу не удалось получить гомозиготную желтую мышь?
г) что случилось с гомозиготным потомством? Как это доказать?
6. Линейные карпы отличаются от обычных чешуйчатых тем, что чешуя у них расположена лишь одной полоской. Линейность доминирует над чешуйчатостью. При скрещивании чешуйчатых карпов с чешуйчатыми потомство оказывается только чешуйчатым. При скрещивании линейных карпов с линейными в потомстве появляется 1/3 чещуйчатых и 2/3 линейных. При этом плодовитость снижается на 25%. Определите генотипы чешуйчатых и линейных карпов, дайте характеристику генам.
7. Из-за сильного укорочения ног одна из пород кур названа ползающими курами. При инкубации 10000 яиц, полученных от скрещивания этих кур между собой, вывелось 7498 цыплят, из которых 2482 цыпленка оказались с нормально длинными ногами, остальные - коротконогие. Определите генотипы невыпупившихся цыплят, длинноногих и коротконогих кур и дайте характеристику генам.
8. Доминантный ген D обусловливает появление у человека голубых склер. Голубые склеры сами по себе – безвредный признак, но вместе с ними у человека развивается глухота и хрупкость костей. Мужчина с голубыми склерами женился на женщине с нормальными склерами. Какова вероятность рождения у них нормальных детей и детей с указанными пороками?
9. У овец ген Р обусловливает комолость, а ген Р1 – рогатость. Доминирование этой пары аллелей зависит от пола: у самцов рогатость доминирует над комолостью, а у маток - комолость доминирует над рогатостью.
а) какое расщепление в первом поколении ожидается от скрещивания рогатой овцы с комолым бараном? Чей признак – отца или матери – при том же скрещивании унаследуют дочери и чей – сыновья;
б) какое расщепление в первом поколении ожидается от скрещивания рогатого барана с комолой овцой, если оба родителя гомозиготны? Чей признак – отца или матери – унаследуют дочери и сыновья;
в) какое расщепление в первом поколении ожидается при скрещивании гетерозиготных рогатого барана и комолой овцы?
10. Желтый и серый цвет мышей определяется двумя аллельными аутосомными генами. При скрещивании желтых мышей между собой получено 2386 желтых и 1235 серых. В дальнейшем скрещивались желтые мыши с серыми. Определите соотношение цветовых окрасок в потомстве от второго скрещивания и дайте характеристику генам.
11. Доминантный ген брахидактилии (укороченные пальцы) у человека в гомозиготном состоянии приводит к гибели на ранних стадиях развития.
а) какова вероятность, что у двух страдающих брахидактилией супругов родится нормальный ребенок;
б) какого соотношения фенотипов следует ожидать у потомков от брака нормальной женщины и страдающего брахидактилией мужчины?
12. У пчел ген, определяющий вислокрылость, проявляется только в гетерозиготном состоянии, а в гомозиготном вызывает гибель организма. Известно, что у них самцы развиваются из неоплодотворенного яйца и являются гомозиготными.
а) определите фенотипы и генотипы потомства от скрещивания вислокрылой пчелы с нормальным трутнем;
б) определите фенотипы и генотипы самцов – потомков вислокрылых пчел.
При скрещивании хохлатых уток с нормальными было получено 135 утят, из них 62 хохлатых и 73 нормальных. От скрещивания хохлатых уток между собой также появились хохлатые и нормальные утята (92 и 44 соответственно), причем часть эмбрионов погибла перед вылуплением. Какого потомства следует ожидать при скрещивании нормальных уток между собой?
В 1927 г врач Нелли Добровольская-Заводских в Рижском университете, облучая самцов мышей Х-лучами, получали в потомстве от них короткохвостых мышей. При скрещивании между собой короткохвостые мыши давали короткохвостых и длиннохвостых потомков в соотношении 2:1. Какую гипотезу о наследовании короткохвостости у мышей могла, на ваш взгляд, предположить исследовательница?
2.8. Основные закономерности изменчивости

Наряду с явлением наследственности, обеспечивающимися специфическими функциями ДНК, живым организмам свойственна и изменчивость, определяющая большое разнообразие органических форм на нашей планете.
Изменчивость – свойство живых организмов изменять свои признаки и свойства; это процесс, отражающий взаимосвязь организма с внешней средой. В результате скрещивания организмов и воздействия факторов внешней среды происходят различные изменения в самом наследственном материале (генотипическая изменчивость) или в фенотипе, без изменения наследственного материала (фенотипическая изменчивость).
Генотипическая изменчивость складывается из мутационной и комбинативной изменчивости в зависимости от причин, её вызывающих.
Комбинативная изменчивость – это изменчивость, связанная с получением новых сочетаний генов в генотипе. Достигается она в результате:
а) независимого расхождения хромосом при мейозе, в результате чего образуется большое число различных новых комбинаций негомологичных хромосом;
б) рекомбинации генетического материала при кроссинговере;
в) случайного сочетания при оплодотворении.
Отсюда ясно, что комбинативная изменчивость наблюдается у организмов, размножающихся половым путем.
Размах комбинативной изменчивости очень велик. Эта форма изменчивости распространена в природе и играет большую роль в эволюции организмов.
Мутационная изменчивость возникает в случае появления мутаций – случайно возникших стойких изменений генотипа, которые могут затрагивать целые хромосомы, их части или отдельные гены. Мутации могут быть полезными, вредными, нейтральными, летальными, полулетальными (понижающими жизнеспособность организма). Согласно современной классификации мутации делятся на следующие группы:
Генные мутации (точковые) – это изменения внутренней организации хромосом, связанные с изменением состава или последовательности нуклеотидов ДНК в пределах гена. Это наиболее важные среди категорий мутаций, т.к. изменяют состав соответствующих белков – ферментов, что в итоге ведет к фенотипической изменчивости.
Геномные мутации – связаны с изменением числа хромосом:
а) увеличение числа хромосом, кратное гаплоидному, называется полиплоидией. При этом вместо диплоидного набора хромосомный набор особи содержит Зп, 4п, 5п и более. Полиплоидия широко распространена у растений и реже – у животных. Полиплоиды характеризуются более крупными размерами, усиленным синтезом органических веществ, что делает их ценными для генетики – селекционных работ. Возникновение полиплоидии связано с нарушением деления клеток. В частности, нерасхождение гомологичных хромосом в мейозе у диплоидных организмов приводит к появлению гамет с диплоидным набором хромосом (2п).
б) изменение числа хромосом, связанное с добавлением или потерей отдельных хромосом, называется гетероплоидией. Мутации гетероплоидий можно обозначить так:
2п + 1 = трисомия; 2п – 1 = моносомия; 2п – 2 = нулисомия.
Гетероплоидия свойственна всем животным и растениям. У человека она ведет к наследственным заболеваниям. Например, болезнь Дауна связана с наличием лишней хромосомы в 21 – и паре (47 вместо 46 хромосом).
Хромосомные перестройки заключаются в перераспределении наследственого материала хромосом. В результате гены, находящиеся в хромосоме, перемещаются в новое положение внутри хромосомы.

Условные обозначения генов

Изменение структуры хромосом


АБВГДЕ

нормальный порядок генов


АБВВГДЕ

удвоение участка хромосомы


АБВЕ

нехватка участка


АБДГВЕ

поворот участка на 1 80°


АБВГМК

перемещение участка на негомологичную хромосому

Фенотипическая изменчивость – это изменчивость фенотипических признаков, возникающих под влиянием внешних условий, не затрагивающих генотип и, следовательно, не передающихся по наследству. Изменения фенотипа под действием внешних факторов называются модификациями. Они носят приспособительный характер, т.к. вызываются изменениями внешней среды.
Диапазон, в пределах которого один и тот же генотип способен давать различные фенотипы, получил название нормы реакции. Например, размеры листьев одного дерева (один и тот же генотип) могут варьировать в определенных пределах в зависимости от режима освещенности. Одни признаки (рост, масса, молочность, количество семян) обладают широкой нормой реакции, а другие, чаще всего качественные признаки - узкой нормой реакции (цвет глаз, окраска шерсти, группы крови). Чем шире норма реакции, тем больше возможности у организма приспособиться к разным условиям среды обитания.
Статистические закономерности модификационной изменчивости
Изменчивость многих признаков поддается количественному изучению. Так, рост и масса людей, число лучей в плавнике рыб и т.д. имеют количественные выражения. При исследовании количественных признаков из наблюдаемых объектов составляют вариационный ряд – это расположение изучаемых показателей (вариант) в один ряд по убывающей или возрастающей линиям. Вариационный ряд показывает размах модификационной изменчивости (норму реакции). Крайние варианты – предел нормы реакции. С помощью вариационного ряда можно вычислить среднее значение признака, наиболее часто встречаемое:
М = [((р v)] / n, где :
М-среднее значение признака, р – частота встречаемости признака,
v – варианты, n – число измерений.
Пример вариационного ряда сложных листьев желтой акации:
Число листовых пластинок в одном сложном листе (v)
3
4
5
6
7

число таких сложных листьев (р)
19
216
505
218
42=1000

р v
57
864
2525
1308
294=5048


М = [ 2 ( р v)] / n = 5048 / 1000 = 5
Таким образом, в сложном листе чаще встречается 5 листовых пластинок. Норма реакции данного признака в фенотипе от 3 до 7 листовых пластинок. Листья с крайними вариантами встречаются реже. Вариационный ряд, переложенный на график, называется вариационной кривой. Она показывает размах модификационной изменчивости.
Р
505

218

216

42
19


По оси абсцисс откладывают варианты (V), по оси ординат – частоту встречаемости вариантов признака (Р). Вариационная кривая показывает, что наибо-
лее часто встречаются средние варианты признака, и чем больше вариант отклоняется от среднего значения, тем реже он встречается. Благодаря тому, что модификационные изменения носят приспособительный характер, они обеспечивают большую вероятность выживания организмов с широкой нормой реакции в изменяющихся условиях существования.
Задачи для самостоятельного решения

1. Изменчивость краевых (язычковых) цветков в соцветии хризантемы:
Число краевых цветков водном соцветии (V)

7 8 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Число таких соцветий (Р)
1 3 25 46 140 153 912 947 30 15 12 8 6


а) определите среднюю величину; б) постройте вариационную кривую;
в) объясните, к какой форме изменчивости относится пример;
г) какова норма реакции данного признака в фенотипе?
2. Вычислите среднюю величину (М) и постройте вариационную кривую по следующим данным: изменчивость костных лучей в хвостовом плавнике камбалы
Число лучей в плавнике (V)
47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61

Число таких особей (Р)
2 5 13 23 58 96 134 127 11 74 37 16 4 2 1






3. В двух параллельных 8-х классах измерили рост 83 учащихся. Результаты следующие:
Группы в см с разницей Число вариант
в 5 см (V) (Р) – человек
142 -
147 6
152 15
157 23
162 21
167 8
172 3
177 1
182 -
а) постройте вариационную кривую роста учащихся;
б) определите среднюю величину ряда (М); в) определите норму реакции признака.
4. Изменчивость колосков в колосе пшеницы:
Варианты (V)
Число колосьев (Р)
13 14 15 16 17 18 19 20 21
2 3 12 24 30 22 18 10 3

а) определите среднюю величину (М);
б) постройте вариационную кривую;
в) определите пределы модификационной изменчивости признака.
5. Наблюдения за метаморфозом дрозофилы показали любопытные факты:
а) если в корм личинок дрозофилы внести немного нитрата серебра, то выводятся желтые мушки, несмотря на гомозиготность особей по доминантному гену серой окраски (АА);
б) у особей, гомозиготных по рецессивному гену зачаточности крыльев (вв), при комнатной температуре (15°С) крылья остаются зачаточными, а при температуре 31°С вырастают нормальные крылья.
а) что Вы можете сказать на основании этих фактов о взаимоотношении генотипа, среды, фенотипа?
б) происходит ли в данных случаях превращение рецессивного гена в доминантный или наоборот?
6. Вычислите среднюю величину (М) и постройте вариационную кривую по следующим данным: изменчивость числа краевых цветков в соцветии астры:
Число краевых цветков в одном соцветии (V)

8 9 10 11 12 13 14 15 16

Число таких соцветий (Р)
3 5 8 10 15 13 9 7 2

Объясните статистические закономерности вариационного ряда и определите норму реакции признака.
7. Вычислите среднюю величину (М) и постройте вариационную кривую по следующим данным: число листовых пластинок в сложных листьях желтой акации:
Число листовых пластинок в одном сложном листе (V)

3 4 5 6 7 8

Число таких сложных листьев (Р)
19 216 505 210 44 21

Объясните статистические закономерности вариационного ряда.
8. Определите среднюю величину (М) и постройте вариационную кривую по следующим данным: изменчивость числа краевых цветков в соцветии хризантемы
Число краевых цветков в одном соцветии (V)

7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Число таких соцветий (Р)
1 4 7 11 13 16 14 11 7 2

Объясните статистические закономерности вариационного ряда.
9. У пшеницы основное число хромосом (х) равно 7. Гаплоидное (n) число в два раза меньше диплоидного. Пользуясь знаками X и n, обозначить диплоидное число хромосом пшеницы:
а) мягкой (n = 21); б) твердой (n = 14); в) однозерной (n = 7).
10.Виды щавеля составляют полиплоидный ряд с основным числом хромосом, равным 10. Пользуясь знаками X и n, обозначить диплоидное число хромосом щавеля: а) диплоида; б) тетраплоида; в) гексаплоида; г) оксиплоида.
11. У культурной сливы, являющейся гексаплоидом, основное число хромосом равно 8. Определить гаплоидное число хромосом (n) и количество хромосом у гексаплоидной формы.
12. У моркови диплоидное число хромосом (2n) равно 18. Пользуясь гаплоидным числом (n) хромосом обозначить:
а) триплоидной формы; б) тетраплоидной формы;
в) пентаплоидной формы; г) гексаплоидной формы.
13. Топинамбур (Helianthus tuberosus) – гексаплоидный вид (2n = 102). Определить гаплоидное (n) и основное (х) число хромосом.
Преимущество полиплоидных форм заключается в том, что они:
а) гомозиготны по большинству требуемых признаков;
б) более устойчивы к влиянию внешней среды;
в) наиболее удобны в селекционной работе;
У хризантем основное число хромосом (х) равно 9. Встречается большое разнообразие полиплоидных форм хризантем, в том числе и с такими наборами хромосом как 2n, 4n, 6n, 8n, 10n, 22n. Чему равен гаплоидный и диплоидный набор хромосом у этих видов хризантем?
Тритикале – это гибрид:
а) ржи и ячменя;
б) пшеницы и овса;
в) ржи и пшеницы;
г) пшеницы и ячменя;
д) ржи и овса?
Полиплоидные формы тутового шелкопряда создал: а) И.В.Мичурин; б) Б.Л. Астауров; в) Г.Д. Карпеченко; г) Н.И. Вавилов?
Причиной бесплодия потомства, полученной отдаленной гибридизацией является: а) невозможность коньюгации хромосом в мейозе; б) нарушение мейоза; в) полное отсутствие мейоза.
Бесплодный гибрид капусты и редьки образует гаметы, содержащие:
а) 18 хромосом;
б) 36 хромосом;
в) 9 хромосом.
Полиплоидный ряд черного послена включает растения с диплоидным набором хромосом равным 36, 72, 108 и 144 хромосомам. Чему равен гаплоидный набор хромосом у этих растений? Изобразить этот ряд полиплоидных форм, пользуясь основным числом хромосом (х) равным 18.
В каком случае появляется плодовитое потомство при отдаленной гибридизации:
а) оба родителя обладают диплоидным набором хромосом;
б) один родитель диплоиден, другой – полиплоиден;
в) оба родителя – полиплоидны.
Количество гибридов в диаллельных скрещиваниях, производимых для определения специфической комбинационной способности, находят по формуле:
К = [n (n – 1)] / 2 , где К-количество получаемых гибридов; n – число анализируемых линий. Определить количество простых межлинейных гибридов, получаемых для оценки специфической комбинационной способности:
а) 50 самоопыляемых линий; б) 36 самоопыляемых линий; в) 15 самоопыляемых линий.
Урожайность зерна во втором поколении межлинейных гибридов определяется по формуле: F2 = [F1 – (F1 – Р) / n], где F1 – урожай гибридов первого поколения; Р – средняя урожайность скрещиваемых самоопыляемых линий; n – число самоопыляемых линий, входящих в состав гибридного ряда. Урожайность самоопыляющихся линий, входящих в состав двойного межлинейного гибрида, составляет 14, 13, 10 и 15 центнеров с одного гектара, а урожай первого поколения этого гибрида равен 53 ц/га. Определите урожайность у этого гибрида после первого пересева семян первого поколения.
При гибридизации относительную численность гетерозигот по одной паре аллелей определяют по формуле (1/2)n, а численность гомозигот равна 1 – (1/2)n, где n-число гибридных поколений.
а) в первом поколении гибрида ячменя число гетерозиготных форм по паре аллелей составляет 100 %. Определить долю гомозиготных форм в потомстве этого растения после самоопыления в F5.
б) определить число гетерозиготных форм по одной паре аллелей после четырех, шести, восьми поколений инбридинга.
На пустынный островок случайно попало одно зерно пшеницы, гетерозиготной по некоторому гену А. Оно взошло и дало начало серии поколений, размножавшихся путем самоопыления. Какими будут доли гетерозиготных растений среди представителей второго, третьего, четвертого,-------, n-го поколений, если контролируемый расматриваемым геном признак в данных условиях никак не сказывается на выживаемости растений и способности их произвидить потомство?

2.9. Составление и анализ родословных

При изучении генетики человека используются следующие методы генеалогический (метод родословных), близнецовый, цитогенетический, биохимический, дерматоглифический, популяционно-статистический.
Генеалогический метод занимает ведущее место в генетических исследованиях человека. Этот метод основан на прослеживании какого–либо патологического или нормального признака в ряде поколений среди близких и дальних родственников изучаемой семьи. Он введен в науку в конце 19 века Ф. Гальтоном. Составление родословных начинается от пробанда – лица, которое явилось причиной составления родословной. Им может быть больной или здоровый человек – носитель какого – либо признака, или лицо, обратившееся за советом к врачу – генетику. Родные братья и сестры пробанда называются сибсами, двоюродные – полусибсами. Чаще родословная составляется по одному признаку, но может составляться и по нескольким. Метод состоит из 2-х этапов – составления родословной и её анализа. Для графического изображения родословной приняты стандартные символы:
О - женщина О ( - брак
- мужчина

· - пол неизвестен О ( - родственный брак
O - обладатели изучаемого
( признака ( О О О дети, рожденные от одного брака
О - гетерозиготные носители О ( неофициальный брак
О - пробанд
4 – общее количество детей О ( бездетный брак
О ( - мертворожденные

О О - однояйцовые близнецы О ( - разнояйцовые близнецы

·
· - умерли
При составлении родословной поколения обозначают римскими цифрами сверху вниз. Потомство одного поколения располагается в одном горизонтальном ряду, каждый член этого поколения (в том числе мужья и жены) обозначаются арабскими цифрами слева направо. После составления родословной начинается второй этап – генеалогический анализ, способствующий установлению генетических закономерностей. Какие закономерности позволяет установить генеалогический анализ? Следующие:
а) характер признака (наследственный или ненаследственный);
б) тип наследования (доминантный или рецессивный, сцепленный с полом или аутосомный);
в) зиготность пробанда и возможный генотип членов родословной;
г) частоту встречаемости и степень выраженности признака.
Если признак встречается в родословной несколько раз, то можно думать о наследственном характере. Основным показателем наследования признака является то, что признак встречается во всех поколениях (по вертикали) при относительно большом количестве по горизонтали.
Основные показатели рецессивного наследования – это сравнительно небольшое число носителей признака в родословной, наличие признака по горизонтали, проявление признака через поколение. Доминантные и рецессивные типы наследования, обусловленные генами, локализованными в аутосомах, называются аутосомно-доминантными и аутосомно-рецессивными. Признаки, обусловленные генами, локализованными в Х- и У-хромосомах, определяют тип наследования, сцепленный с полом. Признаки, определяемые генами, находящимися в X – хромосоме, могут быть доминантными и рецессивными. При доминантном X – сцепленном наследовании признак проявляется у мужчин и у женщин. При рецессивном наследовании признака, сцепленного с X – хромосомой, как правило, страдают мужчины, у женщин же данный признак проявляется только в гомозиготном состоянии. Если же ген находится в У – хромосоме, то признак встречается только у мужчин и передается обязательно от отца к сыну. Нужно иметь в виду, что в данном случае речь идет о тех генах Х- и У – хромосом, которые расположены в негомологичных участках этих хромосом. Гены, располагающиеся в гомологичных участках половых хромосом, наследуются в равной степени как у мужчин, так и у женщин.
Необходимо помнить, что при анализе родословной надо начинать с первого пункта анализа, а не с вопроса задачи, на который необходимо ответить, иначе можно ошибиться.
В качестве примера построим и проанализируем одну родословную:
Пример: у супругов, имеющих нормальное зрение, четверо детей: две дочери и два сына. У первой дочери зрение нормальное, у двух ее сыновей – дальтонизм, а третий имеет нормальное зрение. У второй дочери, а также у пяти ее сыновей зрение нормальное. Первый сын – дальтоник: у него две дочери и два сына, все с нормальным зрением. Второй сын и четверо его сыновей так же имеют нормальное зрение. Каковы генотипы дедушки с бабушкой, всех их детей, их супругов и внуков? Составляем схему родословной:
XDXd О ( ХDу
- - -О XDXd - - - - O XDXD - - - - (Xdy XDy(- - - -
( ( ( ( ( ( ( ( ( O O ( ( ( ( (
Xdy Xdy XDy - - - -XDy- - - - XDy XDXd XDXd XDy - - XDy- -
Решение: так как признак (дальтонизм) встречается несколько раз в родословной, то можно думать, что он наследственный. В сравнении со всем числом людей в родословной небольшая часть членов ее страдает дальтонизмом. Отсюда можно сделать вывод, что признак рецессивный. Это доказывает и тот факт, что признак проявляется во втором поколении, значит он находился в скрытом виде у супругов первого поколения. Поскольку признак встречается только у мужчин, то можно сделать вывод , что он сцеплен с полом, и именно с Х-хромосомой, т.к. дальтонизм наблюдается у сыновей при отсутствии данного признака у их отца и наоборот. Обозначив гены буквами D и d, можно установить возможные генотипы (см. родословную) членов родословной, т.е. ответить на вопрос задачи.
Задачи для самостоятельного решения:
1. Составьте родословную со случаем фенилкетонурии в семье. Здоровый муж и жена - двоюродные сибсы – имеют больного ребенка. Мать мужа и отец жены – родные сибсы - здоровы. Брат мужа и две сестры жены здоровы. Общий дядя супругов тоже здоров. Их общая бабка была здорова, а брат деда страдал фенилкетонурией. Все родственики со стороны отца мужа и матери жены здоровы. Определите тип наследования заболевания и вероятность рождения больного ребенка у супругов.
2. Пробанд – здоровая женщина. Ее сестра также здорова, а два брата страдают дальтонизмом. Мать и отец пробанда здоровы. Четыре сестры матери пробанда здоровы, мужья их также здоровы. О двоюродных сибсах со стороны матери пробанда известно: в одной семье один больной брат, две сестры и брат здоровы; в двух других семьях по одному больному брату и по одной здоровой сестре. В четвертой семье – одна здоровая сестра. Бабушка пробанда со стороны матери здорова, дед страдал дальтонизмом. Со стороны отца пробанда больных дальтонизмом не было. Определите вероятность рождения у пробанда больных дальтонизмом детей при условии, если она выйдет замуж за здорового мужчину.
3. Составьте родословную семьи по короткопалости и определите характер наследования этого признака и генотипы указанных в родословной лиц. Пробанд – женщина с короткопалостью – имеет троих здоровых братьев и одну здоровую сестру. Отец пробанда короткопалый. Со стороны отца дядя и одна тетка короткопалые, а вторая имеет нормальную кисть. У дяди из 10 детей семеро с короткоопалой кистью (3 сына и 4 дочери), один сын и две дочери с нормальной. Бабка по отцу была короткопалой, а все родственники по матери нормальные.
4. Одна из форм рахита не излечивается обычными дозами витамина Д. Пробанд - юноша, страдающий этой формой рахита. Его сестра здорова, мать больна рахитом, отец здоров. У матери пробанда было трое братьев – все здоровы. Дед пробанда по линии матери болен, бабка здорова. Дед имел двух здоровых и одного больного братьев. У здоровых братьев деда от здоровых жен было 5 здоровых сыновей (у одного – 4 сына, у другого -1). У больного брата деда была здоровая жена. У них было три больные дочери и два здоровых сына. У двух больных дочерей брата деда пробанда от здоровых мужей было по одной здоровой дочери. Еще у одной больной дочери брата деда пробанда, состоящей в браке со здоровым мужчиной, два сына, один из которых болен, и больная дочь. У здоровых сыновей брата деда пробанда жёны здоровы, здоровы и их дети. Определите вероятность рождения больных рахитом детей в семье пробанда, если он вступит в брак со своей больной троюродной сестрой.
5. Определите вероятность рождения карликов (наследственно обусловленная ахондроплазия) у пробанда мужчины нормального роста. Известно, что его сестра и отец больны, а мать здорова. По линии отца дед карлик, бабушка нормального роста, две нормальные тетки, одна тетка и один дядя карлики. Тетка с карликовостью вышла замуж за мужчину нормального роста и имеет сына карлика. Здоровая тетка в браке со здоровым мужчиной имеет четырех здоровых сыновей.
6. У мужчин на краю ушной раковины сильно развит волосяной покров. У его отца, деда, прадеда уши тоже были волосатыми. Этот признак никак не сказывался на их умственных способностях. У двух сыновей мужчины уши волосатые, а у дочери – нет. Составьте родословную данной семьи и определите характер наследования признака, если известно, что со стороны супруги мужчины ни у кого в родословной признак волосатых ушей не проявлялся.
7. Молодожены нормально владеют правой рукой. В семье женщины было еще 2 сестры-правши и 3 брата-левши. Мать женщины-правша, отец – левша. У отца есть сестра и брат левши и сестра и 2 брата правши. Дед по линии отца правша, бабка – левша. У матери женщины есть 2 брата и сестра правши. Мать мужа – правша, отец – левша. Бабки и деды со стороны матери и отца мужа – правши. Определите вероятность рождения в этой семье детей, владеющих левой рукой.
8. Пробанд страдает дефектом ногтей и коленной чашечки, а его брат нормален. Этот синдром был у отца пробанда, а мать была здорова. Дедушка пробанда по линии отца – с синдромом, а бабушка здорова. Отец пробанда имеет трех братьев и четырех сестер, из них два брата и две сестры с синдромом. Больной дядя по линии отца женат на здоровой женщине и имеет двух дочерей и сына – здоровых. Определите вероятность проявления у детей синдрома в семье пробанда, если его супруга не будет страдать этим дефектом.
9. Пробанд – здоровая женщина – имеет двух здоровых братьев и двух братьев, больных алькаптонурией (выделение с мочой гомогентизиновой кислоты). Мать пробанда здорова и имеет двух здоровых братьев. Отец пробанда болен алькаптонурией и является двоюродным дядей своей жены. У него есть здоровые брат и сестра. Бабка по линии отца была больной и состояла в браке со своим здоровым двоюродным братом. Бабка и дед пробанда по линии матери здоровы, отец и мать деда также здоровы, при этом мать деда – родная сестра деда пробанда со стороны отца. Определите вероятность рождения больных алькаптонурией детей в семье пробанда при условии, что она выйдет замуж за здорового мужчину, мать которого страдала алькаптонурией.
10. Пробанд здоров. Отец пробанда болен эпидермолизом буллезным. Мать и ее родственники здоровы. Две сестры пробанда здоровы, один брат болен. Три дяди со стороны отца и их дети здоровы, а три дяди и одна тетка – больны. У одного больного дяди от первого брака есть больной сын и здоровая дочь, а от второго брака – больные дочь и сын. У второго больного дяди есть две здоровые дочери и больной сын. У третьего больного дяди - две больных дочери и два больных сына. Бабушка по отцу больна, дед здоров, здоровы были три сестры и два брата бабушки. Определите вероятность рождения больных детей в семье пробанда при условии, что он вступит в брак со здоровой женщиной.
11. Пробанд – больная мозжечковой атаксией (атрофия мозжечка и пирамидальных путей спинного мозга) женщина. Ее супруг здоров. У них 6 сыновей и 3 дочери. Один сын и одна дочь больны, остальные здоровы. Пробанд имеет здоровую сестру и трех больных братьев. Здоровая сестра замужем за здоровым мужчиной и имеет здоровую дочь. Три больных брата пробанда женаты на здоровых женщинах. В семье одного брата два здоровых сына и одна здоровая дочь, в семье второго – здоровый сын и больная дочь, в семье третьего – здоровые два сына и три дочери. Какова вероятность появления больных детей у больной дочери пробанда, если она выйдет замуж за здорового мужчину?
12. Составьте родословную семьи с редким заболеванием эпилойей, которая детерминируется геном с летальным действием. Большинство лиц с врожденной эпилойей (патологическое разрастание кожи, умственная отсталость, судорожные припадки, наличие опухоли в сердце, почках и др. органах) погибает, не достигнув половой зрелости. При слабой выраженности синдрома некоторые больные выживают и дают потомство. Пробанд – женщина, страдающая эпилойей, в браке со здоровым мужчиной имела трех детей: здоровых сына и дочь и больную дочь, у которой впоследствии родились пять детей: здоровые два сына и две дочери и одна дочь с эпилойей. Установлено, что у этой больной дочери пробанда было два мертворожденных ребенка. Определите, каким геном – доминантным или рецессивным – детерминируется это заболевание и как можно объяснить различный эффект этого гена?
13. Пробанд – нормальная женщина – имеет пять сестер, две из которых – однояйцовые близнецы, две – двуяйцовые близнецы. Все сестры имеют 6 пальцев на руке. Мать пробанда – нормальная, отец – шестипалый. Со стороны матери предки нормальны. У отца – два брата и четыре сестры – все пятипалые. Бабка по линии отца – шестипалая, у неё было две шестипалые сестры и одна – пятипалая. Дед по линии отца и все его родственники – нормальные пятипалые. Определите вероятность рождения в семье пробанда шестипалых детей при условии, если она выйдет замуж за нормального мужчину.
14. Ш. Ауэрбах (1969) приводит такую родословную по шестипалости. Две шестипалые сестры Маргарет и Мери вышли замуж за нормальных мужчин. В семье Маргарет было 5 детей: Джеймс, Сусанна, Дэвид – шестипалые, Элла и Ричард – пятипалые. В семье Мери была единственная нормальная дочь Джейн. От первого брака Джеймса с нормальной женщиной родилась шестипалая дочь Сара, от второго брака также с нормальной женщиной у него было 6 детей: одна дочь и два сына пятипалые, две дочери и один сын – шестипалые. Элла вышла замуж за нормального мужчину. У них было два сына и четыре дочери – все пятипалые. Дэвид женился на нормальной женщине; единственный их сын Чарльз оказался шестипалым. Ричард женился на своей двоюродной сестре Джейн; их две дочери и три сына – пятипалые. Определите вероятность рождения шестипалых детей в случаях:
а) брака нормальной дочери Джеймса с одним из сыновей Ричарда;
б) брака Сары с сыном Дэвида.
15. Пробанд и пять его братьев здоровы. Мать и отец пробанда – глухонемые; два дяди и тетка со стороны отца – глухонемые; со стороны матери четыре тетки и дядя здоровы и один дядя и одна тетка – глухонемые. Бабка и дед по матери – здоровые. Бабка и дед по отцу – глухонемые. Бабка по отцу имеет глухонемых брата и двух сестер. Дед по отцу имеет двух братьев, одного – здорового, другого – глухонемого и пять сестер, две из которых глухонемые. Мать и отец бабушки со стороны отца – глухонемые. Мать и отец дедушки со стороны отца – здоровые. Определите вероятность рождения детей глухонемыми в семье пробанда, если он вступит в брак с нормальной женщиной, происходящей из благополучной по этому заболеванию семьи.
16. Пробанд болен врожденной катарактой. Он состоит в браке со здоровой женщиной и имеет больную дочь и здорового сына. Отец пробанда болен, мать – здорова. Мать пробанда имеет здоровую сестру и здоровых родителей. Дедушка по линии отца болен, бабушка здорова. Пробанд имеет по линии отца здоровых родных дядю и тётю. Дядя женат на здоровой женщине и имеет здоровых трех сыновей (двоюродные братья пробанда по линии отца). Какова вероятность появления в семье дочери пробанда больных внуков, если она выйдет замуж за гетерозиготного по катаракте этого типа мужчину?
17. У пробанда – полидактилия (шестипалость). Отец его – многопалый, мать – с нормальным строением кисти. Дальнейшая родословная известна только по линии отца. У отца есть пятипалые брат и сестра и шестипалые брат и сестра. Многопалый дядя пробанда был дважды женат на нормальных женщинах. От одного брака у него была дочь с полидактилией, от втopoгo брака – 6 детей: две дочери и один сын с полидактилией и два сына и одна дочь с нормальным строением кисти. Тётя пробанда с нормальной кистью была замужем за нормальным мужчиной. У них было три мальчика и три девочки с нормальным строением кисти. Дед пробанда – без аномалии, бабушка – многопалая. Какова вероятность рождения многопалых детей в семье пробанда, если он вступит в брак с женщиной, имеющей нормальное строение кисти?
18. Пробанд – здоровый юноша – имеет 4 братьев, больных мышечной дистрофией Дюшена. Мать и отец пробанда здоровы. У матери пробанда – две здоровые сестры, один здоровый брат и два больных брата. Бабка и дед со стороны матери пробанда здоровы. У бабки были три здоровые сестры, два здоровых брата и один больной брат. Все здоровые братья и сестры бабки имели здоровых супругов. У обоих братьев было по 5 детей: все девочки и мальчики – здоровы. У одной из сестер бабки был больной сын, у второй сестры – три здоровых сына и одна здоровая дочь. Третья сестра бабки выходила замуж несколько раз за здоровых мужчин. От первого брака родился больной сын, от второго брака – один здоровый и один больной сыновья, от третьего – здоровый сын, здоровая дочь и два больных сына. Родители бабки пробанда по линии матери были здоровы. Определите вероятность рождения больных детей в семье пробанда, если его супруга будет иметь такой же генотип, как мать пробанда?
19. Составьте родословную своей семьи и отметьте тип наследования интересующего Вас признака: цвет волос, глаз, преимущественное владение правой и левой рукой, умение свертывать язык трубочкой, близорукость, дальтонизм, полидактилия, альбинизм, катаракта и другие признаки.
20. Определите тип наследственной передачи признаков в семьях, родословные которых представлены на рисунках. Установите возможные генотипы членов родословной:







2.10. Генетика популяций
Наследственная структура популяции определяется частотой гомозиготных и гетерозиготных особей по отдельным генам и количеством разных типов гамет, производимых родительскими особями. Математик Харди и врач Вайнберг обнаружили определенную закономерность, которая получила название закона равновесия Харди – Вайнберга (1908). Они указали, что в идеальной популяции частота генов А и а и частота генотипов АА, Аа, аа будет определяться по формуле:
( р + q )2 = р2 + 2pq + q2 , где :
р – частота гена А, р2 – частота генотипа АА,
q – частота гена а , 2pq – частота генотипа Аа,
q2 – частота генотипа аа,
Харди и Вайнберг утверждали, что закон действует в идеальной популяции, отвечающей следующим требованиям:
а) очень велика по числу особей;
б) в ней существует свободное скрещивание;
в) нет отбора в популяции;
г) нет мутаций по данному гену;
д) нет миграции особей (эмиграции и иммиграции), нет других, случайно изменившихся факторов.
Поскольку на естественные популяции воздействует множество переменных факторов, частота разных аллелей, как правило, в ряду поколений меняется. Но тем не менее, согласно формуле Харди – Вайнберга, при заданной частоте аллелей можно определить её генетический состав, в том числе количество гетерозиготных и гомозиготных особей по данному признаку и частоту генов.
При сравнении же частот генов и генотипов по интересующему в одной и той же популяции аллелю в разное время можно выяснить, в каком направлении идет эволюция - в сторону увеличения или уменьшения частоты данного аллеля. Приведем несколько решений подобных задач:
Пример: в одной изолированной популяции человека насчитывается примерно 16% людей, имеющих резус – отрицательную кровь (рецессивный признак). Установите число гетерозиготных носителей гена резус – отрицательной крови.
Решение: по формуле Харди – Вайнберга производится расчет по генетическому составу такой популяции. Согласно условию задачи частота встречаемости рецессивных гомозигот аа равна 16%, т.е. q2(aa) = 16% = 0, 16. Отсюда q(a) = 13 EMBED Equation.3 1415q2 = 13 EMBED Equation.3 1415 = 0,4. Следовательно, p(A)=l-q=l- 0,4 = 0,6. Частота встречаемости доминантных гомозигот будет р2 (АА) = 0,62 = 0,36, а гетерозигот – 2pq (Аа) = 2 0,6 0,4= 0,48. Если численность гомозигот и гетерозигот выражать в процентах, процент доминантных гомозигот составит 36 %, а гетерозигот – 48%.
Ответ: частота гетерозиготных носителей гена резус – отрицательной крови в данной популяции людей составляет 48%.
Пример: соответствует ли формуле Харди – Вайнберга следующее соотношение гомозигот и гетерозигот в популяции: 239 АА: 79 Аа: 6 аа?
Решение: дано, что популяция состоит из 239 доминантных гомозигот, 79 гетерозигот и 6 рецессивных гомозигот. Всю популяцию принимаем за единицу, тогда соотношения гетерозигот и гомозигот будут такими: 0,74 АА: 0,.24Аа: 0,02аа. Отсюда:
р(А) = 13 EMBED Equation.3 1415 = 0,86, q(a) = 13 EMBED Equation.3 1415 = 0,14
р + q = 0,86 + 0,14 – 1,0
р2 (АА)+ 2pq(Aa) + q2 (аа) = 0,862 + 2 0,86 0,14 + 0,142 =
= 0,7396 + 0,2408 + 0,.0196 = 1
После преобразования чисел становится ясно, что популяция по данному признаку находится в состоянии равновесия.
Ответ: да, соответствует.
Задачи для самостоятельного решения
1. В популяции диких зайцев на 1000 серых встречается 10 белых особей. Определите концентрацию аллелей А (серая окраска) и а (белая окраска), количество гомозиготных и гетерозиготных особей.
2. Доля особей АА в большой панмиктической популяции равна 0, 09. Какая часть популяции гетерозиготна по гену А?
3. В Великобритании среди 20 тысяч детей рождается 1 альбинос. Определите концентрацию аллелей А и а и частоту гомозиготных и гетерозиготных особей в данной популяции по гену альбинизма.
4. В одном городе с установившимся составом населения в течение пяти лет среди 25000 новорожденных зарегистрировано 2 больных фенилкетонурией, которая наследуется по аутосомно-рецессивному типу. Определите количество гетерозигот по фенилкетонурии среди населения данного города.
5. Одна из форм фруктозурии (ослабление усвоения фруктозы и повышенное содержание её в моче) проявляется субклинически. Дефекты обмена снижаются при исключении фруктозы из пищи. Заболевание наследуется аутосомно–рецессивно и встречается с частотой 7: 1000000 (В.Г. Эфроимсон, 1968). Определите число гетерозигот в популяции.
6. Ген юношеской формы амавротической идиотии не дает видимого эффекта в гетерозиготном состоянии; гомозиготные дети погибают. По данным Гершковича, один человек с таким заболеванием обнаруживается на 100 тысяч человек. Какова частота гена идиотии в генофонде и частота гетерозиготных носителей гена этого тяжелого заболевания?
7. Наследственная метгемоглобинемия (одна из форм анемии, обусловленная нарушением преобразования метгемоглобина в гемоглобин) обусловлена аутосомным рецессивным геном и встречается среди эскимосов Аляски с частотой 0,09 % (П.Б. Гофман-Кадошников, 1968). Определите генетическую структуру анализируемой популяции по метгемоглобинемии.
8. В популяции встречаются три генотипа по гену альбинизма а в соотношении: 9/16 АА : 6/16 Аа : 1/16 аа. Находится ли данная популяция в состоянии генетического равновесия?
9. В популяции, подчиняющейся правилу Харди-Вайнберга, частота аллелей А и а соответственно равны 0,2 и 0,8. Определить процент гетерозигот по этим генам.
10. В одном из американских городов в части, представляющей изолят из итальянских переселенцев, в период с 1928 по 1942 г. г. среди 26000 новорожденных 11 оказались с тяжелой формой талассемии – генотип ТТ (К. Штерн, 1965). Определите число гетерозигот среди итальянских переселенцев данного города.
11. В одном родильном доме в течение 10 лет выявлено 210 детей с патологическим рецессивным признаком среди 84000 новорожденных. Установите генетическую структуру популяции данного города, если она отвечает условиям панмиксии.
12. Доминантный ген Р обусловливает развитие у человека способности свертывать язык желобком; его рецессивный аллель не позволяет свертывать язык. Каким образом можно вычислить частоту аллеля, определяющего способность свертывать язык, если известно, что 64 % опрошенных жителей Балтимора обладают этой способностью, а 36 % -нет?
13. По системе групп крови М N выделяюются три фенотипа: М, MN, N, определяемые соответственно генотипами IMIM, IМ IN, ININ. В популяции по системе групп крови MN определено, что 36 % популяции имеет группу М, 48 % – MN и 16 % – N. Определить частоту генов, определяющих группы крови системы MN.
14. Алькаптонурия характеризуется окрашиванием хрящей тканей и быстрым потемнением подщелочённой мочи. В старости при этой аномалии развивается артрит. Наследуется ли аутосомный рецессивный признак? Заболевание встречается с частотой 1: 100 000 (В.П. Эфроимсон, 1968). Вычислите частоту гетерозигот в популяции.
15. Пентозурия эссенциальная наследуется как аутосомно-рецессивный признак и встречается с частотой 1: 50 000 (А.О. Бадалян, 1971). Определить частоту доминантных и рецессивных аллелей в популяции.
16. Аниридия (отсутствие радужной оболочки) наследуется как доминантный аутосомный признак и встречается с частотой 1: 10 000 (В. П. Эфроимсон, 1968 ). Определить генетическую структуру популяции.
17. М.Н. Васин получил следующее соотношение среди каракульских овец стада заревшанской овчарни по гену безухости: 729 АА: 111 Аа: 4 аа. Соответствует ли указанное соотношение формуле Харди-Вайнберга?
18. В одной популяции дрозофилы частота аллеля черной окраски тела (в) равна 0,2, в другой – 0,8. Установите относительную частоту серых и черных мух в обеих популяциях и частоту гомозиготных и гетерозиготных особей.
19. У крупного рогатого скота породы шортгорн красная масть не полностью доминирует над белой. Гибриды от скрещивания красных с белыми имеют чалую масть. В районе зарегистрировано 8338 красных животных, 7560 чалых и 1512 белых. Определите частоту генов красной и белой окраски скота в данном районе.
20. Частота рецессивного аллеля, обусловливающего неспособность свертывать язык трубочкой, составляет 0,6 Какова частота индивидов, обладающих способностью свертывать язык? Определите частоту гетерозиготных носителей. Каким законом генетики пользовались при решении задачи?
21. В популяции, подверженной правилу Харди-Вайнберга, частоты аллелей А и а соответственно равны 0,3 и 0,7. Определить процент гомозигот и гетерозигот по этим генам.
22. Каким будет процент гетерозигот среди черных овец, если число рыжих шкурок среди каракульских овец равно 1 %, а популяция этих животных находится в равновесном состоянии?
23. В популяции встречаемость рецессивного заболевания составляет 1 на 400 человек. Определите число носителей мутантного аллеля.
24. В популяции 16 % людей обладает группой крови N. Предполагая панмиксию, определите процент индивидов, имеющих группы крови М и MN.
25. В справочнике Бадаляна (1971) структура популяций по системе групп крови MN выглядит следующим образом: в (%)
M MN N
Население СССР 36 48 16
Европейцы 30 50 20
Папуасы Новой Гвинеи 1,1 15,9 83
Определите частоты аллелей Iм и In в указанных популяциях.
В популяции лис, насчитывающей 348 животных и состоящей из черно-бурых, красных и сиводушек, обнаружено 86,4 % красных особей. Определите процент чернобурых лисиц и сиводушек при условии, что данная популяция размножается свободно.
Популяция состоит из 1000 особей, гомозиготных по доминантному гену А, 2000 гетерозиготных особей с генотипом Аа и 2000 особей, гомозиготных по рецессивному гену а. Годовой приплод в этой популяции составляет 3500 детенышей. Каков состав этого приплода по генотипам? Скрещивание свободное, мутаций нет.
В течение ряда поколений численность популяций и ее состав по фенотипам сохраняются неизменными: 700 темных особей и 900 светлых. Известно, что темная окраска доминирует над светлой, а влиянием отбора и мутациями в данном случае допустимо пренебречь. Сколько в указанной популяции гетерозигот по гену, определяющему окраску?
На протяжении многих поколений состав популяции по фенотипам оставался без изменения: особи с рецессивным фенотипом составляли 49%. В обычных условиях рассматриваемый признак сколько-нибудь существенного биологического значения не имел. Но однажды в результате кратковременного стихийного бедствия все особи с рецессивным признаком погибли, а остальные выжили. Каким будет состав следующего поколения по генотипам? Мутации не учитывать.
В некоторой популяции 2000 особей имеют генотип АА, 4000 – генотип Аа (доминирование неполное) и 14000 особей – генотип аа. Докажите, что такая популяция не могла получиться в результате свободных скрещиваний без влияния мутаций или отбора.

3. ОСНОВЫ ЭКОЛОГИИ

Экология (греч. oikos – жилище, logos – наука) – наука о взаимосвязях организмов, видов, сообществ между собой и окружающей средой. Термин «экология» введен Э.Геккелем в 1866г. в его работе «Всеобщая морфология организмов» и означал «экономика природы».
Экология подразделяется на аутэкологию и синэкологию. Аутэкология – экология, изучающая отношения отдельных организмов со средой обитания, а синэкология – экология, изучающая жизненные сообщества видов.
Среда обитания – это все, что окружает организм и прямо или косвенно связано с ним. Отдельные элементы среды, взаимодействующие с организмом, называются экологическими факторами. Экологические факторы имеют разную природу и специфику действия. В зависимости от этого они делятся на абиотические, биотические и антропогенные.
Абиотические факторы – элементы неживой природы (свет, температура, влажность, ph среды, соленость, радиоактивное излучение, магнитное поле Земли, давление, виды почв, ветер, течения и др.), которые влияют на живые организмы.
Биотические факторы – это формы взаимодействия живых существ друг на друга. Взаимосвязи организмов – основа существования популяций и биоценозов.
Биотические взаимоотношения бывают внутривидовые и межвидовые.
Внутривидовые взаимоотношения направлены на размножение и расселение вида. Они сложились в результате эволюции и обеспечивают целостность вида. Существуют различные виды внутривидовых отношений: взаимные приспособления, конкуренция и даже каннибализм.
Существует большое разнообразие приспособлений, облегчающих контакты между особями. Такие адаптации С.А.Северцов в 1951г. предложил называть конгруэнциями в отличие от кооадаптаций, т.е. межвидовых приспособлений.
Северцов С.А. установил 5 групп конгруэнций между особями одного вида: между эмбрионами (и личинками) и родительскими организмами (например, взаимные приспособления детенышей и матери у сумчатых); между особями разного пола (образование специальных органов обоняния у самцов и органов, издающих запах у самок); между особями одного пола, в основном самцами (рога и зубы самцов млекопитающих, используемых в боях за самку); братьями и сестрами одного и того же поколения в связи со стадным образом жизни (яркие цветовые отметины на оперении птиц, способствующих взаимному распознаванию); между полиморфными особями (у общественных насекомых наблюдается специализация особей к выполнению определенных функций в жизни колоний).
Большое значение среди внутривидовых взаимоотношений занимает конкуренция, которая за довольно короткое время может повлиять на число погибших и родившихся особей, на рост и распределение биомассы в пределах популяции.
Нередок и такой тип внутривидовых взаимоотношений, как каннибализм, например, в выводках хищных зверей и птиц, особенно в голодные годы, а также при неравномерном развитии отдельных детенышей и птенцов.
Межвидовые отношения живых организмов очень разнообразны. Это конкуренция, хищничество и различные формы симбиоза.
Конкуренция (от греч. сonkurere – бежать вместе, соперничать) – форма взаимоотношения между особями одного или различных видов в одинаковых условиях среды. Конкурентные отношения между видами возникают тогда, когда существуют определенные противоречия между численностью и потребностями консументов, с одной стороны, и количеством, или запасом доступных ресурсов – с другой. Например, саранчовые, грызуны и копытные, питающиеся травами, вступают между собой в конкурентные взаимоотношения.
Хищничество – это способ добывания пищи животными (редко растениями), при котором они ловят, умертвляют и поедают других животных. Хищничество встречается практически среди всех типов животных – от простейших до хордовых, а также среди насекомоядных растений.
Симбиоз (от греч. symbiosis – совместная жизнь) – это различные формы тесного сожительства разноименных организмов, составляющих симбионтную систему. Термин «симбиоз» предложил немецкий ботаник Г.А.Де Бари в 1879г.
Симбиоз различных организмов существует в разных формах:
а) мутуализм (от греч. mutuus – взаимный) – взаимовыгодное сожительство (ассоциация между растениями и азотфиксирующими бактериями в корневых клубеньках бобовых растений; симбиоз грибов и деревьев, образующих микоризу; сожительство водорослей и грибов, образующих лишайники и др.);
б) Комменсализм (от лат. com – с, вместе и mensa – стол, трапеза) – форма симбиоза, при которой один из партнеров (комменсал) использует другого (хозяина) для регуляции своих контактов с внешней средой, но не вступая с ним в тесные взаимоотношения. Основой для комменсализма могут быть общее пространство, кров, но чаще пища. Комменсал использует особенности образа жизни хозяина, не причиняя ему вреда. Комменсалами являются рыбки-лоцманы, которые сопровождают крупных морских животных – акул, дельфинов и кормятся остатками пищи этих животных, или гиены, подбирающие остатки, недоеденной львами добычи. Такие отношения между видами называются нахлебническими;
в) Синойкия (от греч. syn – вместе, oikos – дом, жилище) – квартиранство. Это пример перехода нахлебничества в более тесные взаимоотношения между видами, при котором один организм использует жилище животного-хозяина. Квартиранты обычно питаются остатками пищи хозяина.
Примерами синойкии может быть сожительство крупных медуз и мальков рыб, которые прячутся под зонтиками медуз, снабженных стрекательными клетками. Другой пример - в гнездах птиц и норах грызунов обитает огромное количество насекомых и клещей;
г) Паразитизм (от греч. parositos - нахлебник) - взаимоотношения, при которых один организм использует другого как место обитания и источник питания. Паразитизм известен на всех уровнях организации живого, начиная с вирусов и бактерий и заканчивая высшими растениями и многоклеточными животными, он носит антагонистический характер. Особенно паразитизм распространен среди простейших, червей и членистоногих. Имеется немало классов животных, ведущих паразитический образ жизни. К ним относятся споровики, трематоды, цестоды.
Антропогенные факторы – непосредственные воздействия человека на организмы или воздействия через изменение им среды обитания. Это пирогенная деятельность человека (пожары, вызванные человеком), пастбищная, лесоэксплуатационная, техногенная и др. виды деятельности, приносящие вред окружающей среде.
Живые организмы, взаимодействующие друг с другом и элементами неживой природы, образуют экологические системы – биоценозы (сообщества) и биогеоценозы (экосистемы).
Биоценоз (от греч. boinos – общий) – взаимообусловленная совокупность растений, животных, грибов и микроорганизмов, населяющих боле или менее однородный участок суши. Термин «биоценоз» получил распространение преимущественно в немецкой и русской научной литературе, в англоязычной литературе используется нейтральный термин сообщество (community).
Биогеоценоз – это эволюционно сложившаяся, пространственно ограниченная, длительно самоподдерживающаяся природная система, или экосистема. Биогеоценозы могут сформироваться на любом участке земной поверхности. Они могут быть степными, болотными, луговыми, могут быть культурными или агроценозами. Понятие о биогеоценозе введено в науку В.Н. Сукачевым в 1940г.
В структуре биогеоценозов можно всегда выделить 4 звена:
абиотическое окружение, т.е. весь комплекс факторов физической среды, из которой биоценоз черпает средства жизни и куда выделяет продукты обмена;
комплекс продуцентов (от лат. producentis – производящий), т.е. организмов, обеспечивающих органическим веществом и энергией все живущее население в биогеоценозе.
комплекс консументов (от лат. consumo – потребляю), комплекс организмов, живущих в биогеоценозе за счет органических веществ, созданных продуцентами – это гетеротрофные растительноядные и плотоядные животные.
комплекс редуцентов (от лат.reducentis – возвращающий, восстанавливающий строение) – организмов, разлагающих отмершую органику до минерального состояния.
Между всеми звеньями биогеоценоза устанавливается динамическое равновесие – экологический гомеостаз. Способность к саморегуляции – важнейшая черта биогеоценоза. Каждый биогеоценоз испытывает закономерную смену своих сообществ – экологическую сукцессию. Сукцессия завершается формированием сообщества, видовой состав которого в дальнейшем изменяется незначительно.
Между организмами, входящими в биоценоз, на первом месте стоят пищевые связи. Они обладают определенной последовательностью В начале пищевой цепи всегда находятся зеленые растения, в конце – хищники, т.е. консументы. Например, кузнечик поедает траву, кузнечика поедает лягушка, лягушку – уж, ужа – хищная птица. Такая последовательность называется пищевой цепью, а каждое ее звено – трофическим уровнем (греч. trophos – питание). Первый трофический уровень занимают первичные продуценты, организмы второго трофического уровня называются первичными консументами, третьего – вторичными консументами, и т.д. При каждом очередном переносе 80-90% потенциальной энергии теряется, рассеиваясь в форме теплоты и примерно 10% расходуется на увеличение массы тела и поддержания жизнедеятельности последующего звена пищевой цепи. Такая природная закономерность называется правилом экологической пирамиды. Это обстоятельство ограничивает число звеньев в цепи от трех до пяти.
Различают пирамиду чисел, отражающую число особей на каждом этапе пищевой цепи, пирамиду биомассы – количество синтезируемого на каждом уровне органического вещества и пирамиду энергии – количество энергии в пище. В реальных условиях цепи питания могут перемешиваться, образуя сети питания. Виды с широким спектром питания могут включаться в пищевые цепи на разных уровнях. В рацион человека, например, входит как растительная пища, так и мясо травоядных и плотоядных животных. Поэтому человек выступает как консумент первого, второго и третьего порядка. Чем больше видовое разнообразие в биоценозе, тем он устойчивее.
Трофические цепи, начинающиеся с фотосинтезирующих организмов, называются цепями выедания, или пастбищными. Цепи, начинающиеся с отмерших остатков растений, трупов и экскрементов животных, называются цепями разложения, или детритными цепями. Детрит – это растительный и животный опад.
Пример пастбищной цепи был приведен выше, а примером детритной цепи может быть следующая цепь: листовая подстилка ( дождевой червь.
Пример. Биомасса сухой травы с 1м2 вино-овсяного поля составляет 300г. На основании правила экологической пирамиды определить, сколько гектаров вино-овсяного поля потребуется, чтобы прокормить в течение года ребенка с массой 32кг (43% из них составляет вода) при пищевой цепи: трава – корова – человек.
Решение. Сначала находим сухой вес ребенка. Если 43% составляет вода, то на сухой вес приходится 100% - 43% = 57%
32кг - 100%
Х кг - 57%
Х = (32(57)/100 = 18,24кг
Далее составляем пищевую цепь:
1824кг 182,4кг 18,24кг
трава – корова – человек
Правило экологической пирамиды говорит о том, что ребенку для набора тела с массой в 18,24кг нужно употреблять молока (или мяса) коровы в 10 раз больше, так как только 10% энергии предыдущего звена перейдет в биомассу его тела. Корове по той же причине нужно съесть в 10 раз больше сухой травы с винно-овсяного поля, т.е. 1824кг.
Определяем площадь поля:
1м2 поля – 0,3кг сухой травы
Хм2 – 1824кг сухой травы
Х = 1824кг/0,3кг = 6080м2 = 0,608га
Ответ. 0,608га винно-овсяного поля потребуется, чтобы прокормить в течение года ребенка с массой 18,24кг.

Задачи для самостоятельного решения.

Экосистему, в которой множество связанных между собой видов и происходит сбалансированный круговорот веществ, считают:
а) неустойчивой в) молодой
б) стабильной г) отмирающей
Основная роль в минерализации органических веществ принадлежит:
а) продуцентам б) редуцентам в) консументам
Экосистема считается менее устойчива при:
а) увеличении разнообразия видов в ней;
б) замкнутом круговороте веществ в ней;
в) нарушении круговорота веществ в ней;
г) наличии разнообразия цепей питания в ней.
В каком случае правильно составлена пищевая цепь:
а) злаки – ястреб – мышь-полевка
б) мышь-полевка - злаки - ястреб
в) злаки - мышь-полевка – ястреб
В круговороте веществ и превращении энергии в биосфере наиболее активно участвует:
а) кислород; б) живое вещество;
в) климат; г) тепло земных недр?
Луг – это биогеоценоз, так как:
а) все обитающие в нем вид связаны генетическим родством;
б) в нем проживают автотрофные и гетеротрофные организмы;
в) виды не связаны между собой, растения живут обособленно от животных;
г) в нем длительное время проживает виды растений и животных, связанные между собой и с факторами неживой природы, участвующие в круговороте веществ?
Уничтожение хищников в сообществе приводит:
а) к наиболее благоприятным условиям существования;
б) к изменению оптимальных условий существования популяции;
в) к появлению генотипов с селективными преимуществами?
Потеря энергии в цепи питания от растений к растительноядным животным, а от них к последующим звеньям называется:
а) саморегуляцией численности популяций.
б) колебанием численности популяций;
в) правилом экологической пирамиды;
г) круговоротом веществ?
Пользуясь правилом экологической пирамиды, определите, какая площадь в га соответствующего биоценоза может выкормить одну особь последнего звена в цепи питания: планктон – рыба – тюлень – белый медведь (600кг, из них 60% приходится на воду). На 1м2 площади водного биоценоза биомасса планктона равна 600г.
Биомасса сухой наземной растительной одного м2 рощи составляет 200г. Пользуясь правилом экологической пирамиды, определите, сколько га рощи потребуется, чтобы волк набрал массу 70кг (60% составляет вода) при пищевой цепи: растения – заяц – лиса – волк.
На 1м2 площади культурного биоценоза – горохового поля растет 145 особей гороха посевного (биомасса в сухом виде 443г) и 170 особей сорных растений (сухая биомасса 456г) разных видов: осот розовый – 35 особей, осот желтый – 4, молочай обыкновенный – 2, вьюнок полевой – 9, марь белая – 3, щетинник зеленый – 85, пикульник-жабрей – 2, ярутка полевая – 2, пырей ползучий – 25, фиалка полевая – 3 (фауна не изучалась). Определите показатели данного биоценоза.
а) видовое разнообразие;
б) биомассу в кг/га и кдж/га;
в) что здесь будет численностью популяций?
На 1м2 луга растут следующие растения: борщевик – 2 особи, тимофеевка – 20, ежа сборная – 18, овсяница луговая – 6, костер безостый – 42, мятлик луговой – 120, клевер красный – 19, клевер розовый – 16, клевер белый – 26, мышиный горошек – 10, поповник – 25, тысячелистник – 9, колокольчик – 5; их общая масса в сухом виде – 128г. Там же обнаружены животные: стрекоза – 1 особь, кузнечик зеленый – 25, улитка-янтарка – 6, травяной клоп – 18, тля гороховая – 112, дождевой червь – 58, их общая масса в сухом виде – 81г. Определите показатели данного биоценоза:
а) видовое разнообразие;
б) биомассу в кдж/га, кг/га;
в) что здесь будет численностью видовых популяций?
Сравните цифры: содержание натрия в морской воде составляет 30,09%, а в сыворотке крови – 39%; содержание калия соответственно 1,1% и 2,7%, хлора – 55,27% и 45%. Чем объясните такое сходство химического состава морской воды и сыворотки крови млекопитающих?
Биомасса сухого сена с 1м2 луга составляет 200г, а с викно-овсяного поля – 500г. На основе правила экологической пирамиды определите, сколько гектаров луга потребуется, чтобы прокормить в течение года учащегося с массой 50кг (из них 63% составляет вода) при пищевой цепи трава – кролик – человек? Сколько га вико-овсяного поля потребуется?
На 1м2 луга произрастает 10 видов растений с общей массой в сухом виде 137г. Кроме того, обитает 10 видов беспозвоночных животных, составляющих биомассу в сухом виде 88г. Определите общую биомассу растений и животных в кг/га и кдж/га на данном лугу, а также биомассу животных и растений в отдельности. Дайте определение биоценоза и биогеоценоза. В чем их сходство и отличие?
Используя правило экологической пирамиды, определите, какая площадь луга в га соответствующего биоценоза может выкормить особь последнего звена цепи питания: растения – мыши – кабан – тигр? Вес тигра составляет 500кг, из них 58% приходится на воду. Биомасса растений на 1м2 – 550г.
Придумайте и составьте примеры структурных связей в экосистемах: тундры, тайги, лиственного леса, степи, пустыни, моря, реки.
Достройте пищевые цепи и назовите, к каким структурным компонентам экосистем относятся составляющие их организмы (звенья цепи):
а) .( плотва ( .( человек;
б).( синица ( блоха ( ..( бактерии гниения;
в)трава ( кузнечик (.( человек;
г) ( куропатка ( .( человек.
Заполните цифровыми значениями звенья пирамиды биомассы в цепи питания «трава – мыши – лисы», если известно, что для питания 1 лисы весом 8кг в течение 1 года требуется 5475 мышей, каждая мышь съедает 23кг/год травы, а весит 30г.
Определите количество и общую массу дождевых червей, которые могут жить на 4, 6, 15 сотках пашни с суглинистыми и супесчаными почвами, если их обычная численность на 1м2 составляет 450 особей/м2, а масса одного червя в среднем 0,2г.
Определите количество компоста, которое перерабатывает 1000 дождевых червей за 1, 3, 7 и 12 месяцев, если один червь за сутки потребляет количество компоста, равное его массе.
Определите объем полуперегнившего компоста, который необходим для разведения 5, 10, 30кг дождевых червей, если «посевная доза» червей составляет 0,3кг/м2, а толщина компостного слоя – 0,5м.
За год 1га леса поглощает около 50кг пыли, выделяя ценные для человека фитонциды, способные убивать болезнетворные микробы. Посчитайте для леса площадью 20, 40 и 50га количество выделяемых фитонцидов за сутки, месяц и год, если в сутки 1га леса дает 3кг фитонцидов, а 30кг фитонцидов достаточно для уничтожения вредных микроорганизмов в большом городе.
Какое минимальное количество деревьев необходимо посадить, чтобы обезвредить промышленные выбросы угарного газа в атмосферу, если известно, что за сутки выбрасывается 4, 12, 24, 48т угарного газа, а 1 липа перерабатывает за 1 час около 2,5кг ядовитой окиси углерода (угарного газа)?
В кабинете химии неосторожные ученики разбили колбу с серной кислотой, при этом часть кислоты испарилось. Кабинет имеет длину 12м, ширину 8 и высоту 3м. Найдите концентрацию паров серной кислоты в кабинете и сравните ее и ПДК (предельно допустимая концентрация), если масса серной кислоты 80г, ее испарившаяся часть составляет 0,2%, 0,5%, 1%, 10%, а ПДКH2SO составляет 0,1мг/м3.
Водитель в гараже с закрытыми воротами решил проверить работу двигателя. Через сколько времени после включения двигателя концентрация угарного газа в гараже станет ПДК (ПДКСО=3мг/м3)?
Через сколько времени концентрация станет 420мг/м3?
Размеры гаража: 3( 5 ( 2м3; 3 ( 6 ( 4м3; 3 ( 10 ( 4м3, а скорость заполнения гаража угарным газом 30г/мин.



4. ОТВЕТЫ НА ЗАДАЧИ:

1. ОСНОВЫ ЦИТОЛОГИИ
1. Генетические механизмы наследования
илей – вал – сер – три – фен – фен – илей; масса 2320; длина – 71,4
·
20%
а, б, д, е.
б
а, г, б, в, д.
в (УАА).
в
б
Норма: ЦАА – ГТА – ГАА – ТГА – ГГГ – ЦТТ – ЦТТ – ТТТ
После изменения: ЦАА – ГТА – ГАА – ТГА – ГГГ – ТТТ – ЦТТ – ТТТ.
В половой клетке: 1,5 х 109 нуклеотидов; масса – 4,5 х 1011;
В соматической клетке: 3 х 109 нуклеотидов; масса – 9 х 1011 (в G1); 6 х 109 и 18 х 1011 (в G2 периоде митотического цикла)
а)4080
·; б)3060
·; в)1020 аминокислот
20.Т – 26%; А – 26%; Г – 24%; Ц – 24%
320 аминокислот; длина гена-3264Е; ген тяжелее белка в 8.18 раз.
а) 175 аминокислот; б)525 нуклеотидов; в) длина гена – 1785 Е; масса гена – 53550.
Т – 60 нуклеотидов, А – 60, Г – 170, Ц – 170; длина двухцепочечной ДНК - 782Е
75 аминокислот; масса гена – 67500.
1111,1 белков.
660 нуклеотидов в двух цепях ДНК; масса гена – 99000; масса двухцепочечной ДНК – 198000; длина ДНК - 1122Е.
а)3264Е; масса – 288000; б)2040Е; масса 180000; в)200 кодонов; г)200 аминокислот; д)22000.
б.
а,б,г.
г.
а)Г – 21%, Ц – 21%, Т – 29%, А – 29%;
б)11111 триплетов; в)11111 аминокислот; г)1222210.
Длина – 217,26 нм, масса – 21087.
2
2. Фотосинтез и хемосинтез.
Хлоропласты.
Граны.
Н2О.
Синтез.
Семенные.
Все перечисленные.
б,г.
в.
б.
10,61 м2.
Примерно 6 деревьев.
а)6,23; б)279,1 л О2.
3. Обмен веществ и преобразование энергии в клетке
1. а. 2. в. 3. б. 4. г.
5. б. 6. в. 7. в. 8. б.
9. а) 16 моль молочной кислоты и 24 моля СО2;
б) 168 моль АТФ;
в)6720 кДж в форме химических связей;
г)24 моля О2
11. а)расщепилось всего 12 моль глюкозы;
б)5,5 моль глюкозы подверглось неполному расщеплению и 6,5 моль – полному.
в)258 моль АТФ; 10400 кДж
г)39 моль О2.
13. а)521,05 г глюкозы; б)молочная кислота не накопится.
15. а)на втором; б)на третьем; в)на первом.
16. 237,5 г белка
17. 550 г белка
18 10,8 л; 648 л; 15552 л; 5676480 л.
19. 24,86 г глюкозы; 2651,7 г О2 и 3646,1 г СО2
20. 104,5 л О2 и 104,5 л СО2.
21. а)18,75 лет; б)31,25 лет; в) 6,25 лет; г)18,75 лет
22. 50 лет; 70 лет

28. За 20 минут: 14,2 г глюкозы, 10,61 л О2;
за час: 42,6 г глюкозы, 31,83 л О2;
за 7 часов: 298,2 г глюкозы, 222,8 л О2.
29. б.
4.Митоз и митотический цикл.
г (S – период интерфазы).
г (метафаза).
в (в центре клетки в виде клубка нитей).
а (анафаза).
2n2C и 2n4С.
а (анафазе) и в (телофазе).
12,44,80,104.
Анафазных, так как сестринские (дочерние) хроматиды расходятся в анафазе и называются уже хромосомами, а цитоплазма еще не разделилась (4n4С).
Клетка находится в G2 периоде интерфазы; в одной дочерней клетке масса ДНК будет 6 х 10-9мг, а в двух -–12 х 10-9мг.
4 пары с генами АаВвСсDd.
Длина 5 мкм, диаметр – 0,25 мкм, масса – 0,5 х 10-9мг.
По 46 хромосом, 46 хроматид.
а) 16; б) по 46 хромосом в каждой клетке; в) 636; г) в интерфазу между делениями происходит удвоение гентического материала.
43 хромосомы.
32 хромосомы (хроматиды), 24 хромосомы (хроматиды).
2n4С.
в, а, б, д, г, е.
Нет, так как в этот период клетка готовится к новому делению.
В одной клетке 47 хромосом (хроматид), а в другой – 45 хромосом (хроматид).
26 хроматид.
У щуки в каждой дочерней клетке будет по 32 хромосомы, 32 хроматиды (2n2С), у малярийного плазмодия – по 2 хромосомы, 2 хроматиды (2n2С).
5. Мейоз и гаметогенез.
4 хромосомы, 8 хроматид (n2С) в результате первого деления мейоза; 4 хромосомы, 4 хроматиды (nC) в результате второго деления мейоза.
В анафазу I – 22 хромосомы (44 хроматиды), в анафазу II – 22 хромосомы (22 хроматиды).
20 хромосом, 20 хроматид (nC).
240 и 224.
213 и 222.
Масса ДНК в яйцеклетке – 3 х 10-9мг; 223типов яйцеклеток.
24 гамет с генами АВСD.
2 типа без учета кроссинговере и 4 – с учетом.
Да; возможны другие комбинации хромосом в гаметах, так как хромосомы в анафазу I расходятся независимо.
23 бивалента; в анафазу редукционного деления – 23 хромосомы, 46 хроматид (n2С), в анафазу эквационного деления – 23 хромосомы, 23 хроматиды (nC).
16, 20, 40, 58.


1) овоциты и сперматоциты I-го порядка;
2) овоциты и сперматоциты II-го порядка;
3) яйцеклетки, сперматозоиды и редукционные тельца.
16 типов гамет, по 50 гамет каждого сорта.
6 тысяч яйцеклеток.
а) 39 и 38 хромосом (хроматид); б) 40 и 38 хромосом (хроматид);
в) 41 и 37 хромосом (хроматид).
а) 28 и 24 хромосом (хроматид); б)15 и 11 хромосом (хроматид);
в) 14 и 12 хромосом (хроматид), если нерасхождение двух хромосом на хроматиды произошло в обеих клетках во время редукционного деления; 15, 11, 13 хромосом (хроматид) если нерасхождение даух хромосом на хроматиды произошло в одной из клеток во время эквационного деления мейоза.
22 и 24 хромосомы (хроматиды).
П. ОСНОВЫ ГЕНЕТИКИ.
1. Моногибридное скрещивание
50 % вероятность рождения следующего ребенка альбиносом.
25 % растений с широкими листьям,. 50 % – с промежуточными, 25 % – с узкими.
а) оба являются гетерозиготными (Tt); б) 75 % "ощущающих", 25 % – неощущающих"; все ощущающие; 50% "ощущающих" , 50 % "неощущающих".
50 % телят похожих на родителей; неполное доминиррование.
7. а) Снифль – доминантная гомозигота, Вискерс – гетерозигота, Эсмеральда – рецессивная гомозигота; б) 75 % с шерстью нормальной окраски и 25 % альбиносов; в) 50 % с шерстью нормального цвета, 50 % альбиносы.
10. Аномалия наследуется по рецессивному типу.
11. Следует повязать кобеля с суками-носителями гена атрофии сетчатки, то есть провести анализирующее скрещивание.
12. а) А – ген нормальных крыльев, а – ген укороченных крыльев; б) Аа х Аа; в) примерно 40.
14.Нет не служит.
15. Наблюдается полное доминирование аллеля черной окраски над аллелем рыжей окраски.
16. Наблюдается неполное доминирование.
· – ген гнедой окраски, а – ген альбинизма.
·а – лошади с окраской – "паломино" (промежуточный тип наследования).
18. Нет, не сооответствует, но такое возможно.
19. 25 % детей с нормальными руками, 25 % с аномалией на обеих руках и 50 % детей с нарушением строения мизинца на одной руке.
22. С рецессивной особью, имеющей мягкую шерсть.
23. Генотип сестер NN и Nn. Генотип родителей: или оба родителя гетерозиготы (Nn) или один гомозигота доминантная (NN), а другой – гетерозигота (Nn).
24. Вариантов 5, а вероятность рождения следующегго ребенка без аномалии 0-50 %.
25. С помощью анализирующего скрещивания.
26. От доминантного признака оперения ног.
28. Голландская пегость наследуется по рецессивному типу, генотипы исходных родителей – гетерозиготы.
32. А – ген черного цвета, а – ген альбинизма. Генотипы родителей при первом скрещивании – АА х аа, при втором – Аа х аа. При решении задачи пользовались законами Г.Менделя о единообразии и расщеплении.
34. Горностаевая окраска наследуется по промежуточному типу наследования.
37. В первом случае нельзя точно определить генотип женщины (она или гомозигота доминантная, или гетерозигота); во втором случае можно определить генотип родителей (мужчина гетерозиготен).
40. 25 % – вероятность рождения следующего ребенка больным.
43. Первое скрещивание – родители с генотипом Аа и аа; второе скрещивание – оба родителя гетерозиготные; однородным потомство будет при следующих гентипах родителей: АА х аа; АА х Аа; аа х аа.
2. Полигибридное скрещивание
1.1,2,1, 2,2,1,4,8,1,8,16,2,4 типов гамет.
2. а) белые цветки с плоским венчиком; б) 18,75%; в) 1005 растений.
3. а) белые плоды дисковидной формы; по 50% белых дисковидных и желтых дисковидных плодов; по 50% белых дисковидных и белых шаровидных плодов;
6)WwDd x Wwdd;
в) WwDd x WwDd, закон независимого комбинирования признаков.
5. Признаки наследуются независимо друг от друга; генотипы родительских особей гетерозиготны; 25% черных хохлатых, 25% черных без хохла, 25% бурых хохлатых, 25% бурых без хохла.
8. В – ген черной окраски, в – ген коричневой окраски, С – ген сплошной окраски, с – ген пегой окраски.
а) Черную, если генотипы родителей ВВсс х ввСС; черную и коричневую, если генотипы родителей Ввсс х ввСС; черную и коричневую, если генотипы родителей ВВсс х ввСс; черную сплошную, черно-пегую, коричневую, коричнево-пегую, если генотип родителей Ввсс х ввСс.
б) да, если генотипы родителей ВвСс х ВвСс.
11. А – ген белой щетины, а – ген черной щетины. В – ген однопалости, в – ген двупалости. Боров А – доминантная гомозигота (ААВВ), боров В – гетерозигота (АаВв).
13. а) коротконогие с курчавым оперением, коротконогие с волнистым оперением, коротконогие с нормальным оперением; б) коротконогие с волнистым оперением; в) коротконогие курчавые, коротконогие волнистые.
14. а) 25 %; б) 50 %; в) 25 %; г) 18,75 %; д) 6,25%.
15. а) 18,75 %; б) 50 %; в) 25 %.
16. а) 25 % красные рогатые, 50 % чалые рогатые, 25 % белые рогатые;
б) 12,5 % красные комолые (RRPp), 12,5% красные рогатые (RRpp), 25 % чалые комолые (RrPp), 25 % чалые рогатые (Rrpp), 12,5 % белые комолые (rrPp), 12,5% белые рогатые (ггрр);
в) 50 % чалые комолые (RrPp) и 50 % чалые рогатые (Rrpp).
20. а) генотип – гетерозиготы, фенотип – кареглазые правши;
б) кареглазые правши, кареглазые левши, голубоглазые правши, голубоглазые левши в соотношении 1:1:1:1;
в) кареглазые правши, кареглазые левши, голубоглазые правши, голубоглазые левши в соотношении 9:3:3:1. Закон независимого комбинирования признаков;
г) 12,5%;
д). Кареглазые правши, голубоглазые правши, кареглазые левши и голубоглазые левши в соотношении 3:3:1:1.
29. 85,9 %.
30. А- ген близорукости, а- ген нормы, В- ген умения владеть преимущественно правой рукой, в- ген умения владеть преимущественно левой рукой, С- ген нормы, с – ген альбинизма. Генотипы родителей:
· ааВвСс х
· АаввСс. Генотипы детей: ааВвС-, АаввС-, ааВвсс.
31. 1/64
32. 25 % с двумя аномалиями сразу, 50 % с одной аномалией.
33. 12,5 %.
37. 25 %.
40. 25 %.
43. Генотипы указанных растений были гетерозиготными по двум парам генов.
3. Множественные аллели и группы крови
1. Фенотипов 6; генотипов 21.
4 Да, если отец гетерозиготен. 5. нет, не могут.
6. Можно переливать кровь отца только после предварительного определения, убедившись, что он имеет 3 группу крови, а не 4.
7. Если у одного из родителей группа крови М, а у другого -N.
8. Возможно, состояние здоровья будет нормальное.
9. Генотип отца JAJB, матери скорее Bcero JAJ0. Генотипы детей JAJB и JBJ0; у родителей не могут быть дети с 1 – й группой крови.
10. Второй пары.
12 Нет, не может.
13. Возможно лишь в том случае, если один из мальчиков будет иметь 3 или 4 группу крови.
14. а) 37,5 %;
б) по группам крови системы АВО;
в). 25 % Rh +, 2; 25 % Rh-, 2; 12,5 %- Rh+,3; 12,5%- Rh+, 4; 12,5 % -Rh-, 3; 12,5% Rh-, 4;
г) отца.
15. Второй и третий случаи.
18. Не может. Дети могут быть кареглазыми и левшами, если родители гетерозиготны по этому гену, но не могут иметь 2 группу крови, т.к. отец гомозиготен (JBJB). Дети могут иметь 4 или 3 группы крови, если мать гетерозиготна по генам группы крови – JAJ0.
19. Ребенок с 1- й группой крови принадлежит первой паре, с 3-й группой – четвертой, со 2-й группой - второй, с 4-й группой – третьей паре.
20. Один генотип из шести возможных: JNJNJBJB, JNJNJBJ0, JNJNJAJB, JMJNJBJB, JMJNJBJ0, JMJNJAJB
24. 6,25 %.
25. a).25 %; б).мать- JBJ0sese, отец – JAJ0 Sese, дети – JAJBsese и J0J0sese.
.27. a).JAJ0; б). JBJ0; в)JAJ0 или JAJB; r).JBJ0; д).JАJА или JAJ0 или JAJB;
e).JAJ°; ж)JАJ0 или JBJ0, или J0J0; 3)JAJ0; и). JBJ0.
4. Наследование, сцепленное с полом
1. а). В F1 50 % красноглазых самок и 50 % красноглазых самцов; в F2 50 % красноглазых самок, 25 % красноглазых самцов и 25 % белоглазых самцов;
б) В F1 50 % красноглазых самок и 50 % белоглазых самцов; в F2 25 % красноглазых самок, 25 % белоглазых самок, 25 % красноглазых самцов, 25 % белоглазых самцов.
2. а) 25 % самок с нормальным телом и 25 % самок с укороченным телом, 25% самцов с нормальным телом и 25 % самцов с укороченным телом;
б) 50 % самок с нормальным телом и 50 % самцов с укороченным телом
3. 30 самок и 15 самцов.
5. Первый случай: генотип петуха – ZK ZK; генотип потомства – ZK ZK, ZKW; второй случай: генотип петуха – ZK Zk, генотип потомства – ZKZK, ZKZk, ZKW, ZkW.
7. Генотип курицы – ZВW, генотип петуха – ZBZb.
8. 2 части петухов и 1 часть кур.
9. а) 25% черных кошек, 25% "черепаховых кошек", 25% черных котов, 25% рыжих котов; б) 50% "черепаховых" кошек, 50% рыжих котов.
10. Если рыжий котенок является самкой, значит кот рыжий. Если черный котенок является самкой, значит, кот не является рыжим, а является черным.
12. Гормональная недостаточность будет наследоваться только по отцовской линии, юноша получил свой дефект от отца с У -хромосомой.
14. Нет, не правы.
16. 75 % – вероятность рождения здорового ребенка, возможные группы крови – А, В, АВ.
18. Если женщина гетерозигота по обоим признакам, то вероятность рождения детей с аниридией 25 %, с оптической атрофией – 25 %, с аниридией и атрофией вместе – 25 %, здоровых – 25 %.
21. 50 %, если отец здоров, и 75 %, если он болен.
22. 12,5 %.
23. 25 %.
24. 25 %.
26. 12,5 %, из них 6,25 % – кареглазые и 6,25 % – голубоглазые.
28. 62,5 %.
34. а) 0%; б) 50% (25% девочек и 25% мальчиков); в) да; г) 50% (25% девочек и 25% мальчиков).
35. а)8 генотипов; б)8 фенотипов; в)25% (12,5% девочек и 12,5% мальчиков); г)25% (12,5% девочек и 12,5 % мальчиков).
36. а) 18,75%; б) 0%; в) 25%; г) 25%.
5. Сцепление генов
1 .Cd, cD – при отсутствии кроссинговера; Cd, cD, CD, cd – при наличии кроссинговера; OpS, oPs – при отсутствии кроссинговера; OpS, oPs, OPS, Ops, Ops, oPS, opS, ops – при наличии кроссинговера.
2. 23 = 8 типов гамет: АВ С , АВ с , а в С, а в с - некроссоверные (80 %, по 20 % каждого типа); Ав С, Ав с, аВ С, аВ с – кроссоверные (20 %, по 5 % каждого типа).
3. А В ; гаметы А В, А в, а В, ав, MN: гаметы – MN, мn. Мn, мN.
а в м n
Гены А и В находятся в разных парах хромосом и наследуются независимо друг от друга. Гены М и N находятся в одной группе сцепления и имеют тенденцию наследоваться вместе, но возможен кроссинговер, в результате которого появляются кроссоверные гаметы Мn и мN.

5. 17,5% аВ; 25% ав,
аВ ав
7. 46% St; 46% sT; 4% ST; 4% st
st st st st
9. Женщина даст гаметы АВ и ав, мужчина – Ав и аВ. Вероятность передачи женщиной потомству сразу двух аномалий равна 50%, а мужчиной – 0%.
11 Растояние между генами Д и L больше, чем между генами В и V на 13 морганид.
12. Се; расстояние между генами СЕ равно 27 моганидам.
сЕ
14.Расстояние между генами в и vg равно 16,2% кроссинговера, что соответствует силам "отталкивания". Следовательно, сила "сцепления" между генами равна 83,8%.
16. Р: L ch x l Ch ; F1 L ch "лопастые глаза" и обычные размеры;
Lсh l Ch l Ch
F2: L ch, 2 L ch, 1 Ch 25% "лопастые" глаза и укороенное тело,
L ch I Ch 1 Ch 50% "лопастые " глаза и обычные размеры.
25% – круглые глаза и обычные размеры.
Так как не дано расстояние между генами, значит гены тесно сцеплены, и кроссинговер отсутствует.
18.Расстояние между генами у и w равно 1,48% кроссинговера.
20. А – ген дикого цвета глаз; а – ген розового цвета глаз; С – ген дикой окраски тела; с - ген шиншилловой окраски.
Р:
· Ас х
· ас Гены розовой окраски глаз и шиншилловой
аС ас окраски тела находятся в одной группе
Г: А с, а С. а с сцепления, расстояние между ними равно
некроссоверные 15 морганидам.
АС, а с – кроссоверные
F : Ас аС AC ас
ас а с а с ас
43,5% 41,5% 7% 8%
некроссоверные кроссоверные
23. Гены скорее всего не сцеплены, так как все четыре фенотипа представлены приблизительно равным числом потомков.
А – ген красных глаз, а – ген пурпурных глаз – в Х-хромосоме.
В – ген длинных крыльев, в – ген укороченных крыльев
Р:
· ВвХАХа х
· ввХау
Г: ВХА, ВХа, вХа, ву.
вХА, вХа
F: ВвХАХа, ВвХаХа, ввХАХа, ввХаХа, ВвХАу, ВвХау, ввХАу, ввХау.
25. 25% в обоих случаях (кроссинговер не учитываем, так как не дано расстояние между генами).
29. 72,55 % (50 % девочек и 22,55 % мальчиков) вероятность рождения здоровых детей; 27,45 % вероятность рождения больных детей (мальчики), из них у 22,55% две аномалии, у 2,45% только дальтонизм, у 2,45% только гемофилия.
31. 50 %, из них 3-я групппа – 45 %, 4-я – 5 %.
6. Взаимодействие неаллельных генов
1.a) PPii х ррII; б) 9 коричневых: 7 платиновых.
2. Соотношение белых, желтых и зеленых плодов во втором поколении соответствует расщеплению 12:3:1, что указывает на эпистатическое действие генов. А – ген желтой окраски; а – ген зеленой окраски; В – ген наличия подавления, в – ген отсутствия подавления. Генотипы исходных родителей: ААвв х ааВВ; генотип потомков в первом поколении – АаВв, во втором поколении – 9 А - В - белые, 3 А-вв - желтые,3 ааВ – – белые, 1 аавв – зеленые.
3. а) 165 см; б) генотип матери – рецессивная гомозигота (150 см), генотип отца – гетерозигота по всем трем парам генов (165 см).
4. Все дети будут иметь нормальный слух. У супругов, страдающих одним и тем же видом наследственной глухоты, все дети будут глухими
5. А – ген окрашенного оперения, а – ген белого оперения; В – ген подавления окраски, в -ген отсутствия подавления окраски;
а) генотипы родителей – АаВв х АаВв; генотипы потомков окрашенных – ААвв, Аавв;
б) генотипы родителей – АаВв х Аавв; генотипы потомства – 1 ААВв, 2 АаВв, 1 ААвв, 2 Аавв, 1 ааВв, 1 аавв.
в) первый случай: генотипы родителей – ааВв х ААвв, генотипы потомства – АаВв и Аавв. Второй случай: генотипы родителей – АаВв х ААвв; генотипы потомства – ААВВ, ААвв, АаВв, Аавв.
8. А - ген черного цвета, а – ген белой окраски, В – ген серого цвета, в – ген белой окраски.
а) генотипы родителей:АаВв х АаВв, генотипы потомства: 9 А-В-, 3 А-вв, 3 ааВ-, 1 аавв;
б) АаВВ х аавв.
10. а) 25% с ореховидным гребнем, 25% - с розовидным, 25% - с гороховидным, 25% – с листовидным;
б) 50% с ореховидным гребнем и 50% с розовидным; с ореховидным, розовидным, гороховидным и листовидным в сооотношении 3:3:1:1; 50% с ореховидным и 50% с гороховидным; 25% - с ореховидным, 25% – с розовидным , 25% – с гороховидныым, 25% – с листовидным.
в) генотипы родителей – Rrpp x RrPp; генотипы потомства: RRPp, 2 RrPp, 2 Rrpp, RRpp, rrPp, rrpp;
г) генотипы родителей - RRpp x rrPp.
д) генотипы родителей – RrPp x Rrpp, генотипы потомства – RRPp, 2 RrPp, 2 Rrpp, RRpp, rrPp, rrpp;
e) первый случай: генотипы родителей – RRPP x rrpp, генотип потомства – RrPp. Второй случай: генотипы родителей – RrPp x rrpp, генотипы потомства – RrPp, Rrpp, rrPp, rrpp. Третий случай: генотипы родителей - RrPP x rrpp, генотипы потомства – RrPp, rrPp.

13. а) наиболее вероятные генотипы родителей и детей:
в F1:
· IBI0Xx x
·I0I0Хх;
в F 2:
· 1В10 хх х
· 1А10 XX ( или IAIA Xx, или, 1А10 Хх ).
в F з:
· 1АIB Хх х
· 1010 Хх ( или 1А1В хх, или 1А10 хх, или 1В10 Хх ).
б) 25 %;
в) 1, 2, 3, если генотип второй дочери из третьего поколения 1010 Хх;
1,2, 3, 4 если её генотип 1А1вхх или IBI0 xx, или 1А10 хх.
17. А-В- – черная масть, А-вв – рыжая, ааВ- – коричневая, аавв-светло-желтая.
а) 9 черных : 3 рыжих : 3 коричневых : 1 светло-желтый;
б) 3 черных : 3 коричневых : 1 рыжий : 1 светло-желтый;
в) 3 черных : 3 рыжих : 1 коричневый : 1 светло-желтый.
18. В – ген вороной окраски, в – ген рыжей окраски. С – ген раннего поседения волос, с-ген отсутствия поседения. Генотипы родителей – ВВСС и ввсс, генотипы потомства: в первом поколении ВвСс (серые), во втором пооколении – 9 В-С- (серые), 3 ввС- (серые), 3 В-сс (вороные), 1 ввсс(рыжие).
22. А-ген голубой окраски, а-ген белой окраски, В-ген желтой окраски, в-ген белой окраски. А-В- – зеленая окраска.
а) птицы зеленой окраски АаВв;
б) генотипы родителей - АаВв х АаВв, генотипы потомства – 9 А-В- (зеленые), 3 А-вв ( голубые), 3 ааВ-(желтые), 1 аавв (белые);
в) генотипы имеющихся птиц - ААвв, ааВВ, нужно иметь – Аавв и ааВв.
23. А1, а1, А2, а2, – полимерные гены, отвечающие за цвет кожи.
а)
· А1 а1а2 а2 ( а1а1А2а2) х
·А1а1А2а2
б) да, их генотип А1а1А2а2 и А1а1А2а2;
в) нет;
г) от белых – нет, от светлых и смуглых – да.


7. Множественное действие генов
А – ген нормы, а- ген отсутствия шерсти.
Первое скрещивание : Р:
· Аа х
· Аа
F1: АА, 2Аа, аа
второе скрещивание: Р:
· АА х
· Аа
F1: АА, Аа
третье скрещивание: Р:
· Аа х
· Аа
F2: АА, 2Аа, аа
2. Наиболее выгодно скрещивать платиновых лисиц с серебристыми (Аа х аа)
3. 25 % нежизнеспособных телят.
4. А – ген коротких ног, а – ген длинных ног. В гомозиготном состоянии ген коротких ног вызывает гибель животных. Генотипы скрещиваемых коротконогих животных были Аа х Аа.
5. а) желтые мыши были гетерозиготными;
б) ген желтой окраски доминантный и обладает летальным действием;
в) гомозиготы доминантны и нежизнеспособны, они погибли в зародышевом состоянии и рассосались;
г) чтобы доказать вышесказанное, надо скрестить желтых мышей, а затем прооперировать самку на ранних сроках беременности и зафиксировать наличие мертвых зародышей.
6. В – ген линейности, в – ген чешуйчатости, вв – чешуйчатые карпы, Вв – линейные, ВВ -гибнут.
7. Из условия задачи видно, что соотношение нормальных цыплят, коротконогих и невылупившихся составляет 1:2:1. Ген коротких ног доминантный, ген ног нормальной длины - рецессивный. Генотипы невылупившихся цыплят – доминантные гомозиготы, коротконогих – гетерозиготы, длинноногих – рецессивные гомозиготы.
8. 50 % – вероятность рождения нормальных детей и 50 % – детей с указанным пороком.
9. а) по генотипу в потомстве наблюдается единообразие, по фенотипу – расщепление 1:1, дочери унаследуют признак отцов, а сыновья – матерей;
б) по генотипу единообразие, по фенотипу расщепление 1:1, дочери унаследуют признак матери, а сыновья отца;
в) расщепление по генотипу 1:2:1, по фенотипу – 1:1 (50 % комолых и 50 % рогатых), но среди баран 3 части рогатых и 1 часть комолых, а среди овец наоборот – 3 части комолых и 1 часть рогатых.
10. Ген желтой окраски доминирует над геном серой окраски и обладает летальным действием в гомозиготном состоянии. Соотношение цветовых окрасок у мышей в потомстве от второго скрещивания – по 50% желтых и серых.
11. а) 25%; б) 50 – нормальных, 50 % – с брахидактилией.
13. 100% - нормальные утята.
8. Основные закономерности изменчивости
1. М= 14,21; норма реакции: 7-21.
2. М= 53,67.
3.М= 158,49.
4. М= 17,28
5. Пример модификационной изменчивости.
9. а) 2n = 42 хромосомы (6Х – гексаплоид); б) 2n = 28 хромосом (4Х – тетрагатоид); в) 2n = 14 хромосом (2 х – диплоид).
10. а) 2n = 2х = 20 хромосом, б) 2n = 4 х = 40 хромосом; в) 2n = 6х = 60 хромосом; г) 2n = 8х = 80 хромосом
11. n = 24 хромосома.
12. а) Зn (27 хромосом); б) 4n (36 хромосом); в) 5n (45 хромосом); г) 6n (54 хромосомы).
13.n – 51 хромосома, х = 17 хромосом.
22.а) 1225 межлинейных гибридов; б) 630 межлинейных гибридов; в) 105 межлинейных гибридов.
23.43 ц/га.
24.. а) 0,97 (97%); б) 0,06 (6 %); 0,015 (1,5%); 0,004 (0,4%).
9. Составление и анализ родословных.
1.25%
2.25%
4.75%
6. Признак сцеплен с У – хромосомой.
7. 25%
8. 50%
10. Все будут здоровы
11. 50%
14. а) все будут пятипалыми; б) 75%.
18. 25%.
10. Генетика популяций
1. Р = 0,9; q = 0,1. Из 1000 особей 820 гомозиготы и 180 гетерозиготы.
2. 2Pq = 0,42.
3.Р = 0,993; q = 0,007; р2= 0,9860; q2= 0,00005; 2pq = 0,0139.
5. 2pq = 0,0052 (5200 человек из 1 000 000 являются гетерозиготами).
6. q= 1/316, 2pq= 1/158.
7. р = 0,97; q = 0,03, р2= 0,9409; 2pq = 0,0582, q2= 0,0009.
8. Да, находится.
9. 32%.
10. 2pq = 0,0404 ( 1050 детей из 26 000 ).
11. Р= 0,95; q = 0,05; р2= 0,9025, q2= 0,0025, 2pq = 0,095.
12. q2= 36% = 0,36; отсюда q = 13 EMBED Equation.3 1415 = 0,6. Следовательно, Р=1-q=1-0,6=0,4.
13. Частота гена 1М= 0,6, а частота гена IN= 0,4.
14. 2pq = 1/158.
16. q = 0,99, р = 0,01, q2 = 0,9801; 2pq = 0,0198; р2= 0,0001.
17. Да, соответствует.
18. В первой популяции частота встречаемости серых мух – 0,96(96%), а черных -0,04(4%). Во второй популяции частота серых мух – 0,36(36%), а черных – 0,64(64%). Частота встречаемости гомозиготных и гетерозиготных особей в обеих популяциях будет одинаковой; частота гомозигот составит 0,68 (68%), а гетерозигот – 0,32 (32%).
20. р2 + 2pq = 0,64; 2 pq = 0,48. Закон равновесия частот генов.
23. 0,095 (38 человек из 400 являются носителями мутантного гена).
Ш. ОСНОВЫ ЭКОЛОГИИ.
9. 40 га;
11. а)11 видов; б)8,9 т/га и 180 кДж/га; в)количество особей гороха – 145, осота разового – 35 и т.д.
12. а)19 видов; 2090 кг/га; 41900000кДж/га.
14. 0,925 га; 0,37 га.
16. 38 га
21. Если в месяце 30 дней, то 6 кг, 18 кг, 42 кг, 72 кг.
23. За сутки 20, 40 и 50 га леса дают соответственно 6о кг, 120 кг, 150 кг фитонцидов; за месяц – 1800 кг, 3600 кг, 4500 кг; за год – 65700 кг, 1314000 кг и 1642500 кг.
25 0,55 мг/м3; 1,39 мг/м3; 2,77 мг/м3; 27,7 мг/м3.





Приложение 1
КОДЫ и-РНК.

Основание кодонов

Первое
Второе
Третье



У

Ц

А

Г



У
фен
фен
лей
лей

У
Ц
сер
сер
сер
сер


А
тир
тир
нонсенс
нонсенс


Г
цис
цис
нонсенс
три


У
лей
лей
лей
лей

Ц
Ц
про
про
про
про


А
гис
гис
глуН2
глуН2


Г
арг
арг
арг
арг


У
илей
илей
илей
мет

А
Ц
тре
тре
тре
тре


А
асп Н2
асп Н2
лиз
лиз


Г
сер
сер
арг
арг


У
вал
вал
вал
вал

Г
Ц
ала
ала
ала
ала


А
асп
асп
глу
глу


Г
гли
гли
гли
гли


Приложение 2
СОВРЕМЕННАЯ СИСТЕМА ОБОЗНАЧЕНИЙ В ЦИТОЛОГИИ
Размеры клеточных структур даны в микрометрах (мкм), нанометрах (нм), ангстремах (Е):
1 метр = 103 мм (миллиметр) 1 метр = 109 нм (нанометр)
1 метр = 106 мк (микрон) 1 метр = 109 ммк (миллимикрон)
1 метр = 108мкм (микрометр) 1 метр = 1010Е (ангстрем)


ЛИТЕРАТУРА.
Барабанщиков Б.И., Сапаев Е.А.Сборник задач по генетике. – Изд-во Казанского университета, 1988. – 189 с.
Веревкина Л.В., Ермакова М.В., Барткова А.Д. Методические указания по биологии для школьников специализированных медицинских классов, абитуриентов ВГМИ (часть I и II). Владивосток, 1993. – 81 с.
Веревкина Л.В., Ермакова М.В. Сборник задач по биологии. Владивосток, 1996. – 117 с.
Абитуриенту Владивостокского государственного медицинского университета: Учебное пособие. /Под редакцией академика Ю.В. Каминского. – Владивосток, 1998 – 213 с.
Биология. В 2-х кн. Учебник для мед. спец. Вузов. /Под рук. В.Н. Ярыгина. – М.: Высш. шк., 1997. – 448с. и 352 с.
Биология /еженедельное приложение к газете “Первое сентября”, №9-21/2001г.
Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология: В3-х т.: Пер с англ. /Под ред. Р.Сопера. – М.:Мир, 1990г.
Гуляев Г.В. Задачник по генетике: М.: “Колос”, 1980. – 77с.
Каминская Э.А. Сборник задач по генетике. – Минск: Вышэйшая школа, 1982. – 104 с.
Кемп П., Армс К. Введение в биологию: Пер с англ. – М.: Мир, 1988. – 671с.
Муртазин Г.М. Задачи и упражнения по общей биологии: Пособие для учителей. – М.: Просвещение, 1981. – 192 с.
Приходченко Н.Н., Шкурат Т.П. Основы генетики человека: Уч. пособие, Ростов н/Д, “Феникс”, 1997. – 368 с.
Хелевин Н.В., Лобанов А.Н., Колосова О.Ф. Задачник по общей и медицинской генетике. Уч. пособие, М.: “Высшая школа”, 1976. – 159 с.
Христофорова Н.К. Основы экологии. Учебник для биол. и экол. факультетов. Владивосток. Дальнаука, 1999. 560 с. ISBN 5-7442-0973-5.
Чебышев Н.В., Гринева Г.Г., Козарь М.В., Гуленков С.И. Биология (учебник). – М.:ВУНМЦ, 2001. – 592 с.
V




Приложенные файлы

  • doc 10766517
    Размер файла: 1 MB Загрузок: 4

Добавить комментарий