Задачи по классической генетике и рекомендации по их решению

Процедура записи фенотипов особей потомства заключается в следующем. Читаем первую строку правого столбца таблицы. На ней написан генотип А, которому соответствует доминантный признак “наличие резус-фактора”. В F₁ имеется две особи с генотипом, содержащим доминантный аллель А, что позволяет нам написать под их генотипами название признака “наличие резус-фактора”. Затем читаем справа налево вторую строку таблицы. На ней написан генотип аа, которому соответствует рецессивный признак “отсутствие резус-фактора”. Среди потомства имеется две особи с генотипом аа, что позволяет нам написать под их генотипами название признака “отсутствие резус-фактора”. Теперь читаем справа налево третью строку таблицы и убеждаемся в том, что среди потомства нет особей с генотипами Х^bХ^b и Х^bY. Чтение четвертой строки позволяет написать под каждым генотипом особей потомства название признака “нормальное цветовосприятие”. После процедуры записи фенотипов строка F₁ приобретает следующий вид:

F₁ 1 Aa X^BX^b : 1 Аа X^bY : 1 аa X^ВX^b : 1 аa X^bY

Налич. резус-факт. Налич. резус-факт. отс. резус-факт. отс. резус-факт

норм. цветовоспр. дальтонизм норм. цветовоспр. дальтонизм

Можно ограничиться записью только тех признаков, которые будут необходимы для расчета вероятности рождения у родителей особи с набором конкретных значений изучаемых признаков. Более того, вместо названия признаков можно использовать их условные обозначения. При этом в качестве условных обозначений можно использовать подчеркивание. Например, особь, имеющая конкретное проявление первого признака, подчеркивается одной волнистой линией, а особь, имеющая конкретное проявление второго признака - двумя волнистыми линиями. Причем каждый раз подчеркивается та часть генотипа, которая обусловливает формирование признака. Например, если требуется найти вероятность рождения особи с резус-фактором и нормальным цветовосприятием, то строка F₁ с обозначением требуемых признаков будет иметь следующий вид:

F₁ 1 Aa X^BX^b : 1 Аа X^bY : 1 аa X^ВX^b : 1 аa X^bY

Такая упрощенная запись фенотипов особей потомства ускоряет процедуру нахождения вероятности рождения особи с определенным фенотипом и существенно снижает риск механической ошибки. Такая запись очень наглядно указывает ту группу особей, представители которой имеют и резус-фактор, и нормальное цветовосприятие.

9. При записи фенотипов особей потомства следует учитывать явление взаимодействия как между аллелями одного гена, так и между аллелями разных генов. В качестве обобщения приведем примеры, демонстрирующие особенности формирования фенотипа особи в зависимости от вида основных типов взаимодействия между генами.

а) Полное доминирование - явление, когда один аллель (например, А) полностью подавляет другой аллель (а) и в фенотипе проявляется только один из альтернативных признаков. Примером служит формирование ости у пшеницы:

АА - безостость

аа - остистость

Аа - безостость.

б) Неполное доминирование - явление, когда один аллель (например, А) неполностью подавляет другой аллель (а) и в фенотипе гетерозиготной особи формируется промежуточное значение признака. Примером служит формирование окраски у цветов львиного зева:

АА - красная

Аа - белая

Аа - розовая

в) Кодоминирование - явление, когда ни один из аллелей не доминирует над другим, и в фенотипе проявляются оба альтернативных признака. Примером служит одновременное образование агглютиногена А и агглютиногена В и формирование такого признака, как IV группа крови системы АВО.

i i - не образуются агглютиногены А и В (I группа крови)

I^AI^A; I^Ai - образуется только агглютиноген А (II группа крови)

I^BI^B; I^Bi - образуется только агглютиноген В (III группа крови)

I^AI^B - образуется и агглютиноген А, и агглютиноген В (IV группа крови)

г) Комплементарность - явление, когда присутствие в генотипе доминантных аллелей двух разных генов ведет к формированию нового признака, который не похож ни на один из тех, которые формируются без взаимодействия разных генов. Примером служит формирование формы гребня у кур:

aabb - листовидный

AAbb, Aabb - гороховидный

aaBB, aaBb - розовидный

AABB, AaBB, - ореховидный (в генотипе присутствуют доминантные

AABb, AaBb аллели обоих генов)

д) Эпистаз - явление, когда доминантный (или рецессивный) аллель одного гена подавляет проявление аллелей другого гена. Примером доминантного эпистаза служит формирование окраски у кур: аллель А обусловливает формирование окраски, а аллель В подавляет формирование окраски.

aaBB, aaBb, aabb - белая окраска (в генотипе отсутствует аллель А),

AAbb, Aabb - окрашенное оперение (в генотипе присутствует аллель

А и отсутствует аллель В),

AABB, AABb, - белая окраска (в генотипе присутствует аллель В,

AaBB, AaBb который подавляет проявление аллеля А)

е) Полимерия - явление, когда один и тот же признак определяется несколькими разными генами, и выраженность признака часто зависит от количества доминантных аллелей этих генов, каждый из которых вносит свой вклад в выраженность признака. Следует учитывать, что полимерные гены обозначаются одной буквой алфавита с индексом, указывающим номер гена.

А₁А₁А₂А₂ - интенсивно красный цвет

А₁А₁А₂а₂, А₁А₁а₂а₂, А₁а₁А₂А₂, - красный цвет разной степени

А₁а₁А₂а₂, а₁а₁А₂А₂, А₁а₁а₂а₂, интенсивности

а₁а₁А₂а₂

а₁а₁а₂а₂ - белый цвет

При определении фенотипа особи с известным генотипом сначала нужно найти результат взаимодействия между аллелями каждого гена, а уже затем - результат взаимодействия между неаллельными генами.

10. При расчете вероятности рождения особи с тем или иным фенотипом следует знать, что количественное значение этого показателя не зависит от того, имелись ли уже у скрещиваемых особей потомки, и какие фенотипы они имели. Например, если в семье здоровых родителей уже есть сын - дальтоник, то при расчете вероятности рождения в этой семье сына с нормальным цветовосприятием не следует исключать из числа возможных потомков уже родившегося сына - дальтоника, так как такой сын опять может появиться у этих родителей.

Обычно для расчета вероятности рождения потомка с определенным фенотипом используют ожидаемое в F₁ соотношение особей с разными фенотипами. При этом вероятность вычисляют как долю особей с искомым фенотипом среди теоретически ожидаемых особей всего потомства. Рекомендуется в соотношении особей с разными фенотипами выделить ту группу особей, представители которой имеют интересующий нас фенотип. Это можно сделать, рисуя окружность вокруг фенотипа этих особей. Ниже приведен пример такого расчета.

= р

F₁ 9 кареглазость: 3 кареглазость: 3 голубоглазость: 1

голубоглазость

праворукость леворукость праворукость леворукость

р голубоглазость = 3/(9+3+3+1) = 3/16

праворукость

Мы рекомендуем вопреки традициям выражать вероятность не в процентах, а в виде обычной дроби. Дробь несет в себе важную информацию о содержании задачи, фенотипах и генотипах родительских особей, количестве образующихся гамет и зигот. Например, если при дигибридном скрещивании получается численное значение вероятности, равное 3/8, то можно с уверенностью утверждать следующее:

- общее число ожидаемых зигот в F₁ равно 8,

- одна из родительских особей образует 4 типа гамет, а другая - 2 типа гамет, так как только в этом случае при дигибридном скрещивании в F₁ будет получаться 8 зигот,

- родительская особь, образующая 4 типа гамет, дигетерозиготна, так как только в этом случае она будет образовывать 4 типа гамет

- родительская особь, образующая 2 типа гамет, гетерозиготна по одному гену и гомозиготна по другому гену, так только в этом случае эта особь будет образовывать 2 типа гамет; причем особь содержит два рецессивных аллеля этого гена, так как только в этом случае в соотношении особей F₁ по фенотипу будет фигурировать число 8,

- дигетерозиготная особь имеет в своем фенотипе два доминантных признака, так как содержит в своем генотипе два доминантных аллеля разных генов,

- родительская особь, образующая 2 типа гамет, обладает доминантным и рецессивным признаками, обусловленными аллелями разных генов,

- общее расщепление в F₁ по фенотипу составляет 3 : 3 : 1 : 1, так как оно является единственным, при котором образуется количество особей равно 8.

Конечно, обо всем этом может сообщить только тот учащийся, который знает теоретические основы закономерностей наследования и обладает прочными навыками решения генетических задач.

Традиционно расчету вероятности предшествует трудоемкий процесс составления решетки Пеннета, записи фенотипов особей потомства и составление соотношения особей с разными фенотипами.

Однако существует более простой способ расчета вероятности рождения потомка с определенным фенотипом, который существенно облегчает и ускоряет вычисление вероятности при ди- и, особенно, полигибридном скрещиваниях. Этот способ основан на независимом расхождении негомологичных хромосом к одному и тому же полюсу веретена деления при мейозе и использует правило расчета вероятности осуществления двух и более независимых друг от друга событий. Согласно этому правилу, если вероятность одного события равна р₁, а другого - р₂, то вероятность того, что произойдут сразу оба события, равна р₁ х р₂. В качестве примера вычислим вероятность рождения ребенка с тремя рецессивными признаками у родителей со следующими генотипами:

Р + АаbbХ^СХ^с х > ааBbХ^СY

Поскольку аллели трех изучаемых генов расположены в негомологичных хромосомах, то они наследуются независимо друг от друга, и вероятность рождения ребенка с тремя рецессивными признаками равна произведению вероятностей рождения ребенка с рецессивным признаком, рассчитанных для каждого признака по отдельности.

Организм с тремя рецессивными признаками имеет генотип ааbbХ^сY.

р_ааbbХ^с_Y = р_аа х р_bb х р_Х^с_Y

1) в скрещивании Аа х аа р_аа = 1/2

2) в скрещивании bb х Bb р_bb = 1/2

3) в скрещивании Х^СХ^с х Х^СY р_Х^с_Y = 1/4

4) р_ааbbХ^с_Y = р_аа х р_bb х р_Х^с_Y = 1/2 х 1/2 х 1/4 = 1/16

11. Для успешного решения генетических задач необходимо знать общие и частные формулы, которые связывают количество типов образующихся гамет, количество возможных комбинаций гамет при оплодотворении, количество разновидностей (классов) генотипов и фенотипов, соотношения особей по генотипу и фенотип и т.п. с количеством несцепленных друг с другом признаков (n).

Например, если скрещиваемые особи гетерозиготны по всем анализируемым признакам, то эти формулы для n-го количества признаков имеют следующий вид:

· количество гамет разного типа, образующихся у каждой особи 2ⁿ

· количество возможных комбинаций гамет при оплодотворении 4ⁿ

· количество разновидностей (классов) генотипов потомства 3ⁿ

· количество разновидностей (классов) фенотипов потомства 2ⁿ

(при условии полного доминирования)

· расщепление потомства по генотипу (1 : 2 : 1)ⁿ

· расщепление потомства по фенотипу (при условии полного (3 : 1)ⁿ

доминирования)

· доля особей, рецессивных по всем анализируемым признакам (1/4)ⁿ

Если часть изучаемых генов в генотипах скрещиваемых особей находится в гомозиготном состоянии, то эти формулы видоизменяются. Например, если скрещиваются особи с генотипами AaBb и aaBb, то некоторые из частных формул для этого конкретного случая при условии полного доминирования имеют следующий вид:

· количество гамет разного типа, которые образует 2² = 4

организм с генотипом AaBb

· количество гамет разного типа, которые образует 2

организм с генотипом аaBb

· количество возможных комбинаций гамет при оплодотворении

4 х 2 = 8

· расщепление потомства по генотипу (1 : 1) х (1 : 2 : 1) = 1 : 2 : 1 : 1 :

2 : 1

· расщепление потомства по фенотипу (1 : 1) х (3 : 1) = 3 : 3 : 1 : 1

· количество особей, рецессивных по обоим признакам 1/2 х 1/4 = 1/8

Нет необходимости запоминать результаты ди- и полигибридных скрещиваний омсобей с различными генотипами. Достаточно знать результаты различных вариантов моногибридного скрещивания в условиях полного доминирования.

Генотипы скрещиваемых особей	Соотношение фенотипов в потомстве	Соотношение фенотипов в потомстве
АА х АА	АА	потомство однородно
АА х Аа	1 АА : 1 Аа	потомство однородно
АА х аа	Аа	потомство однородно
аа х аа	аа	потомство однородно
Аа х Аа	1 АА : 2 Аа : 1 аа	3 : 1
Аа х аа	1 Аа : 1 аа	1 : 1

13. Необходимо записывать не краткий, а полный ответ на вопрос задачи, то есть такой ответ, по которому можно легко восстановить формулировку этого вопроса и убедиться в том, что найден ответ на тот вопрос, который стоит в условии задачи.

Резюмируя вышесказанное, предлагаем следующие основные рекомендации по процедуре и оформлению решения типовых генетических задач, в условии которых обычно указаны фенотипы родительских особей и их прямых родственников и требуется найти вероятность рождения потомка с тем или иным фенотипом.

3. Образцы решения генетических задач

Основные этапы решения генетических задач и рекомендации по их выполнению

1. Внимательно прочитайте текст условия задачи и мысленно составьте общий план решения задачи. Обычно он включает в себя следующие основные этапы:

1.1 оформление краткой записи условия задачи,

1.2 нахождение генотипов родительских особей,

1.3 расчет вероятности.

В свою очередь каждый из этих этапов включает в себя ряд последовательных действий, описываемых ниже.

2. Преобразуйте полный текст условия задачи в краткую запись условия задачи, включающую в себя модифицированную таблицу “признак - ген” и запись схемы скрещивания с указанием всей информации, содержащейся в тексте условии задачи. Краткая запись условия задачи должна использоваться непосредственно для решения задачи и оформления процедуры ее решения. В частности, активно используйте ее при записи аллелей генотипа особи по ее личному фенотипу и при записи фенотипом особей потомства по их генотипам.

2. В схеме скрещивания расставьте точки, обозначая ими места аллелей изучаемых генов. При независимом наследовании генов используйте генную запись, при сцепленном наследовании - хромосомную запись, при сцепленном с полом наследовании - символы половых хромосом.

3. Найдите аллели генотипа особи по ее личному фенотипу. Для этого рядом с каждой точкой напишите тот аллель, наличие которого в генотипе особи можно определить по личному фенотипу этой особи. При записи аллелей генотипа упомянутых в условии задачи особей используйте модифицированную таблицу “признак - ген”. Сохраняйте точку даже после того, как вы по личному фенотипу особи найдете тот или иной аллель генотипа. Запись найденного вами аллеля рядом с точкой как раз и будет означать, что ранее неизвестный вам аллель вы нашли по личному фенотипу особи. Место расположения аллелей, которые нельзя выявить по одному лишь фенотипу особи, в генотипе особи обозначайте точкой и

4. Если в генотипе родительской особи остался ненайденным тот или иной аллель изучаемого гена, то найдите недостающий аллель по генотипу потомка или генотипу ее собственного родителя. Аллель генотипа особи, найденный вами по генотипу родителя или потомка этой особи, заключите в окружность. Это означает, что данный аллель вы нашли не по личному фенотипу особи, а по генотипу ее родственника. Укажите стрелкой направление наследования найденного вами аллеля, иллюстрируя тем самым ход вашей мысли.

5. Составьте план по гаметам и напишите типы гамет. Которые образуются у каждой родительской особи. При записи гамет используйте стрелки. Под написанными типами гамет укажите их количество и убедитесь в выполнении вами плана по гаметам.

6. Составьте план по зиготам и напишите все зиготы. При составлении плана по зиготам используйте числа, указывающие на количество типов гамет, образуемых родительскими особями. Укажите количество образующихся зигот и убедитесь в выполнении плана по зиготам. Напишите соотношение особей в F₁ с разными генотипами.

7. Напишите фенотипы особей F₁ по их генотипам. При записи фенотипов особей потомства используйте модифицированную таблицу “признак - ген”, анализируя особи сначала по одному признаку, а затем - по другому. Если имеет место взаимодействие аллелей разных генов, то необходимо учитывать характер их взаимодействия при окончательной записи фенотипа особей. Напишите соотношение особей в F₁ с разными фенотипами.

8. Рассчитайте вероятность рождения особи с указанным в условии задачи фенотипом. Для расчета используйте найденное вами соотношение особей с разными фенотипами. Выражайте вероятность в виде простой дроби. Для контроля за правильностью расчета при ди- и полигибридном скрещиваниях вычислите общую вероятность, используя правило перемножения вероятностей отдельных событий. Значения вероятности, рассчитанные разными способами, должны совпасть.

9. Напишите полный ответ на вопрос задачи.

Следуя этим рекомендациям, вы без досадных оплошностей и ошибок решите задачу, наглядно и лаконично оформите ход решения задачи, что при повторении и закреплении пройденного учебного материала поможет вам быстро вспомнить ход решения задачи.

Посмотрите, как выглядит оформленное по нашим рекомендациям решение одной из генетических задач.

Задача 3

Фенилкетонурия - заболевание, наследуемое как аутосомный рецессивный признак. Гемофилия - заболевание, наследуемое как рецессивный признак, сцепленный с Х-хромосомой. У здоровых родителей имеется дочь, страдающая фенилкетонурией, и сын - гемофилик. Чему равна вероятность рождения в этой семье здорового ребенка?

Решение

1. Составим краткую запись условия задачи и найдем генотипы родителей

Пара альтернативных признаков	Аллели	Возможные генотипы генов
Фенилкеторурия 1	а	аа А
Отсутствие фенилкетнурии	А	А (АА или Аа)
Гемофилия 2	Хb “В”	+ ХbХb; > ХbY
Нормальное свертывание крови	ХB	+ ХBХ. (ХBХB или ХBХb); > ХBY

отсутствие фенилкетонурии отсутствие фенилкетонурии

нормальное свертывание крови нормальное свертывание крови

Р + А а Х^.В Х^b х > А а Х^.В Y

F₁ + а.а Х Х; > . . Х^.bY

фенилкетонурия - гемофилия

р отсутствие фенилкетонурии (аа) В = ?

нормальная свертываемость крови (Х)

2. Ответим на основной вопрос задачи

2 х 2 = 4 2 х 2 = 4

Р + А а Х ^ВХ ^b х > А а Х^ВY

Типы гамет АХ^В; АХ^b; аХ^В ; аХ^b АХ^В; АY; аХ^В ; аY

4 4 4 х 4 = 16

F₁

> +	АХВ	АY	аХВ	аY
АХВ	ААХВХВ отс. фенилкет. норм. свертыв.	ААХВY отс. фенилкет. норм. свертыв.	АаХВХВ отс. фенилкет. норм. свертыв.	АаХВY отс. фенилкет. норм. свертыв.
АХb	ААХВХb отс. фенилкет. норм. свертыв.	ААХbY отс. фенилкет. гемофилия	АаХВХb отс. фенилкет. норм. свертыв.	АаХbY отс. фенилкет. гемофилия
аХВ	АаХВХВ отс. фенилкет. норм. свертыв.	АаХВY отс. фенилкет. норм. свертыв.	ааХВХВ фенилкетонурия норм. свертыв.	ааХВY фенилкетонурия норм. свертыв.
аХb	АаХВХb отс. фенилкет. норм. свертыв.	АаХbY отс. фенилкет. гемофилия	ааХВХb фенилкетонурия норм. свертыв.	ааХbY фенилкетонурия гемофилия

доминантность рецессивность фенотип генотип

16

Соотношение особей по фенотипу:

= р

9 отс. фенилкет. : 3 отс. фенилкет. : 3 фенилкет. : 1 фенилкет.

норм. свертыв. гемофилия норм. свертыв. гемофилия

р отс. фенилкет_. = 3/16

норм. свертыв.

Это же значение получаем, перемножая численные значения вероятностей, рассчитанные для каждого признака по отдельности:

р _{А . Х}^В_. = р_{А .} х р_Х^B_. = 3/4 х 1/4 = 1/16.

Ответ: вероятность рождения в этой семье здорового ребенка равна 1/16

Оформление решения задачи наглядно демонстрирует, что дано по условию задачи, как мы нашли генотипы и гаметы родителей, как нашли ответ на основной вопрос задачи.

Задача 4

Карий цвет глаз и праворукость - аутосомные доминантные признаки, несцепленные друг с другом. У кареглазой женщины, хорошо владеющей левой рукой, и у голубоглазого мужчины, хорошо владеющего правой рукой, родилось двое детей: голубоглазая праворукая дочь и кареглазый леворукий сын.

Чему равна вероятность рождения в этой семье кареглазого праворукого ребенка?

Решение.

1. Для того, чтобы ответить на вопрос задачи, необходимо найти генотипы родителей. Начнем поиск генотипов родителей с составления краткой записи условия задачи. Сначала оформим модифицированную таблице “признак - ген”.

Эта задача - на дигибридное скрещивание, так как супруги и их дети анализируются по двум признакам: цвету глаз и способности хорошо владеть той или иной рукой. Цвет глаз представлен двумя альтернативными признаками: карие глаза и голубые глаза; второй признак представлен двумя другими альтернативными признаками: праворукость и леворукость. Напишем в первый столбец таблицы пары альтернативных признаков, ставя первым тот из альтернативных признаков, который в условии задачи упомянут первым. Объединим пары альтернативных признаков фигурной скобкой и пронумеруем изучаемые признаки.

Таблица приобретает следующий вид:

Пара альтернативных признаков	Аллели	Возможные генотипы генов
Кареглазость 1
Голубоглазость
Праворукость 2
Леворукость

Поскольку мы анализируем особи по двум признакам, то для обозначения генов возьмем две буквы алфавита: “А” и “В”. Гены расположены в аутосомах, поэтому будем обозначать их только с помощью этих букв, без использования символов Х- и Y-хромосом. Гены, отвечающие за анализируемые признаки, не сцеплены друг с другом, поэтому будем использовать генную запись скрещивания. В условии прямо сказано, какой из признаков является доминантным, а какой - рецессивным. Поэтому можно легко заполнить второй столбец таблицы “признак - ген”, ставя в соответствующе места аллели генов и объединяя их фигурной скобкой. Таблица приобретает следующий вид.

Пара альтернативных признаков	Аллели	Возможные генотипы генов
Кареглазость 1	А А
Голубоглазость	а
Праворукость 2	В «В»
Леворукость	b

Переходим к заполнению третьего столбца таблицы. Напротив названия каждого признака напишем те генотипы, которые обязательно должны быть у организма с таким признаком. На месте неизвестного аллеля поставим точку, а в скобках напишем возможные генотипы). При этом будем рассуждать следующим образом. Кареглазость - доминантный признак, поэтому кареглазая особь будут иметь в своем генотипе хотя бы один доминантный аллель А. Вторым аллелем гена «А» у кареглазой особи может быть и аллель А, и аллель а. Поэтому на первой строке третьего столбца напишем генотип А. Кареглазая особь может быть гомо- или гетерозиготна по доминантному аллелю. Напишем в скобках возможные генотипы АА или Аа. Голубоглазость - рецессивный признак, и в генотипе особи с рецессивным признаком присутствуют только два рецессивных аллеля а, так как только в этом случае особь будет формировать рецессивный признак. Рассуждая подобным образом, напишем возможные генотипы особей с альтернативными проявлениями второго признака, после чего таблица приобретает следующий вид.

Пара альтернативных признаков	Аллели	Возможные генотипы генов
Кареглазость 1	А А	А . (АА или Аа)
Голубоглазость	а	аа
Праворукость 2	В «В»	В . (ВВ или Вb)
Леворукость	b	b b

2. Используя условные обозначения, делаем краткую запись скрещивания, указывая пол особей и их фенотипы и оставляя незаполненными места расположения генотипов особей, поскольку о них ничего не сказано в условии задачи. Кратко записываем основной вопрос задачи.

кареглазость голубоглазость

леворукость праворукость

Р + х >

F₁ + ; >

голубоглазость кареглазость

праворукость леворукость

р (кареглазость, праворукость) = ?

3. Обозначим места расположения аллелей в генотипах всех особей, поставив на их место точки. Поскольку мы имеем дело с двумя признаками и двумя разными генами, то на месте каждого генотипа ставим по две пары точек, так как каждый аутосомный ген представлен в генотипе двумя аллелями. Первые две точки в каждом генотипе - это места, оставленные для записи аллелей гена “А”, а вторая пара точек - это места, оставленные для записей аллелей гена “В”. Краткая запись скрещивания начинает использоваться для оформления процедуры решения задачи, в частности, для нахождения генотипа родителей, и приобретает следующий вид:

кареглазость голубоглазость

леворукость праворукость

Р + х >

F₁ +; >

голубоглазость кареглазость

праворукость леворукость

р (кареглазость, праворукость₎ = ?

4. Теперь для каждой особи напишем рядом с точками те аллели ее генотипа, наличие которых можно определить по личному фенотипу этой особи. Мы уже для каждого признака написали в таблице соответствующие им генотипы, осталось лишь переписать из таблицы в краткую запись скрещивания. Для этого построчно читаем таблицу и “разносим” генотипы из таблицы в краткую запись скрещивания. Так, прочитав первую строку, где в качестве признака фигурирует кареглазость, всем особям с таким признаком, а именно матери и ее сыну, рядом с первой точкой пишем аллель А. Прочитав вторую строку, где в качестве признака фигурирует голубоглазость, всем особям с таким признаком, то есть, отцу и его сыну, рядом с двумя первыми точками пишем аллель а. Аналогичным образом “разносим” генотипы для альтернативных проявлений второго признака. После этого краткая запись скрещивания приобретает следующий вид:

кареглазость голубоглазость

леворукость праворукость

Р + А b b х > а а В

F₁ + а а В; > А b b

голубоглазость кареглазость

праворукость леворукость

р (кареглазость, праворукость) = ?

5. В генотипе каждого родителя остается неизвестным один аллель. Найдем неизвестные аллели родителей, используя для этого генотипы детей. По законам наследования каждый ребенок получает один аллель каждого гена от своей матери, а другой аллель - от своего отца. Дочь имеет два аллеля а, один их которых она получила от матери, поэтому вторым аллелем гена “А” в генотипе метери обязательно должен быть аллель а. Напишем рядом со второй точкой в генотипе матери аллель а и нарисуем вокруг него окружность. Это означает, что этот аллель мы нашли не по личному фенотипу матери, а по генотипу ее прямого потомка - дочери. Нарисуем стрелку от найденного нами аллеля а матери к аллею а ее дочери, демонстрируя тем самым источник и направление наследование этого аллеля. Эта стрелка показывает, каким образом мы нашли аллель а матери. Рассуждая подобным образом, находим, что вторым аллелем гена “В” в генотипе мужчины является аллель b, после чего должным образом оформляем процедуру поиска этого аллеля. В конечном итоге краткая запись скрещивания преобразуется следующим образом:

кареглазость голубоглазость

леворукость праворукость

Р + А а b b х > а а В b

F₁+ а а В; > А b b

голубоглазость кареглазость

праворукость леворукость

р (кареглазость, праворукость) = ?

Генотипы родителей стали нам известны. Теперь мы можем ответить на основной вопрос задачи: чему равна вероятность рождения в этой семье кареглазого праворукого ребенка?

6. Сначала на линии родителей напишем найденные нами генотипы родителей.

Р + А а b b х > а а В b

Теперь составим план по гаметам для каждой родительской особи. В генотипе женщины написаны аллели двух несцепленных друг с другом генов “А” и “В”, поэтому план по гаметам будет включать в себя два числа. Первым числом будет число 2, так как ген “А” представлен в генотипе женщины двумя разными аллелями. Напишем число 2 над аллелями гена “А” в генотипе женщины. Это означает, что по гену “А” организм женщины будет формировать 2 типа гамет. Вторым числом будет число 1, так как ген “В” представлен одним видом аллелей. Напишем число 1 над аллелями гена “В” в генотипе женщины. Это означает, что по гену “В” организм женщины будет формировать 1 тип гамет. Теперь определим количество типов гамет, которое будет формировать организм женщины по двум изучаемым генам. Для этого поставим знак умножения между написанными нами числами, так как любой аллель гена “А” может случайно оказаться в одной гамете с любым аллелем гена “В”. Выполнив математическое действие, получаем число 2. Это означает, что организм женщины с таким генотипом формирует 2 типа гамет, каждая из которых содержит случайные сочетания аллелей двух генов. Размышляя аналогичным образом, составим и запишем план по гаметам для организма мужчины. После этого линия родителей приобретает следующий вид.

2 х 1 = 2 1 х 2 = 2

Р + А а b b х > а а В b

7. Теперь напишем типы гамет, которые образуются у каждой родительской особи. Для того, чтобы правильно написать типы гамет и не совершить ошибки, будет использовать стрелки, показывающие, какой аллель одного гена может пойти в одну половую клетку с каким-то аллелем другого гена. Сначала рисуем стрелку от аллеля А к аллелю b. Это означает, что аллель А может оказаться в одной гамете с аллелем b. В таком случае образуется гамета Аb. Напишем эту гамету под генотипом женщины и продолжим запись гамет. Поскольку второй аллель гена “В” тоже аллель b, то он не используется для расчета типов гамет. Переходим в аллелю а. Рисуем стрелку от аллеля а к первому аллелю b. Это означает, что аллель а может оказаться в одной гамете с аллелем b. В таком случае образуется гамета аb. Напишем эту гамету под генотипом женщины. Гамет других типов организм женщины не образует. Мы закончили запись типов гамет женского организма. Количество записанных нами типов гамет равно двум, что соответствует запланированному количеству типов гамет. Напишем число 2 под обозначениями гамет женского организма.

Размышляя аналогичным образом, напишем типы гамет для организма мужчины. После этого запись решения задачи приобретает следующий вид.

2 х 1 = 2 1 х 2 = 2

Р + А а b b х > а а В b

Типы гамет Аb; аb аВ; аb

2 2

8. Теперь составим план по зиготам потомства, после чего напишем генотипы зигот и соотношение особей F₁ с разными генотипами. При составлении плана по зиготам размышляем следующим образом. Любая гамета женского организма может случайно встретиться с любой гаметой мужского организма, поэтому возможны 2 х 2 = 4 сочетания аллелей разных генов в зиготах потомства. Напишем это математическое действие справа на той линии, на которой мы ранее написали количество полученных нами типов гамет родительских организмов. Для записи генотипов потомков воспользуемся решеткой Пеннета. После оформления решетки Пеннета и записи соотношения особей с разными генотипами.

2 х 1 = 2 1 х 2 = 2

Р + А а b b х > а а В b

Типы гамет Аb; аb аВ; аb

2 2

F₁

> +	аB	аb
Аb	АаВb	Ааbb
аb	ааВb	ааbb

1 АаВb : 1 Ааbb : 1 ааВb : 1 ааbb

9. Напишем фенотипы особей F₁, используя для этого таблицу “признак - ген”. Делаем это следующим образом. Сначала читаем первую строку таблицы, начиная с третьего столбца. Видим, что генотипу А . соответствует признак “кареглазость”. Поэтому в записи соотношения особей F₁ под генотипами особей, имеющими в своем составе аллель А, пишем название признака “кареглазость”. Переходим ко второй строке. Видим, что генотипу аа соответствует признак “голубоглазость”. Поэтому в записи соотношения особей F₁ под генотипами особей аа пишем название признака “голубоглазость”. После выполнения нами этой процедуры для генотипов, содержащих аллели гена “В”, запись расщепления приобретает следующий вид:

1 АаВb : 1 Ааbb : 1 ааВb : 1 ааbb

кареглазость кареглазость голубоглазость голубоглазость

праворукость леворукость праворукость леворукость

Запишем соотношение особей F₁ с разными фенотипами.

1 кареглазость : 1 кареглазость : 1 голубоглазость : 1

голубоглазость

праворукость леворукость праворукость леворукость

10. Ответим на основной вопрос задачи: найдем вероятность рождения в этой семье кареглазого праворукого ребенка. Для этого сначала в соотношении особей F₁ с разными фенотипами с помощью окружности обозначим группу особей с фенотипом “кареглазость, праворукость”, после чего выполним соответствующее математическое действие и найдем численное значение вероятности.

= р

1 кареглазость : 1 кареглазость : 1 голубоглазость : 1

голубоглазость

праворукость леворукость праворукость леворукость

р (кареглазость, праворукость) = 1/(1+1+1+1) = 1/4

11. Напишем ответ.

Ответ: вероятность рождения в этой семье кареглазого праворукого ребенка равна 1/4

Ниже приведена полная краткая запись решения этой задачи. Она не содержит многочисленных объяснений и рассуждений. Однако использование специальных символов и приемов наглядно демонстрирует ход решения задачи и последовательность выполненных нами действий.

Решение задачи

Этап 1. Оформим краткую запись условия задачи и найдем генотипы родителей

Пара альтернативных признаков	Аллели	Возможные генотипы генов
Кареглазость 1	А А	А . (АА или Аа)
Голубоглазость	а	аа
Праворукость 2	В «В»	В . (ВВ или Вb)
Леворукость	b	b b

Р + .А .а .b .b х > .а .а .В .b

F₁ + а а В; > А b b

Голубоглазость кареглазость

праворукость леворукость

р (кареглазость, праворукость) = ?

Этап 2. Ответим на основной вопрос задачи

2 х 1 = 2 1 х 2 = 2

Р + А а b b х > а а В b

Типы гамет Аb ; аb аВ ; аb

2 2

F₁

> +	аB	аb
Аb	АаВb	Ааbb
аb	ааВb	ааbb

1 АаВb : 1 Ааbb : 1 ааВb : 1 ааbb

кареглазость кареглазость голубоглазость голубоглазость

праворукость леворукость праворукость леворукость

= р

1 кареглазость: 1 кареглазость: 1 голубоглазость: 1 голубоглазость

праворукость леворукость праворукость леворукость

р (кареглазость, праворукость) = 1/(1+1+1+1) = 1/4.

Ответ: вероятность рождения в этой семье кареглазого праворукого ребенка равна 1/4

При решении следующих задач мы будем пропускать те детальные объяснения хода решения, которые аналогичны приведенным в решении первой генетической задаче. Кроме того в ряде случаев будем применять специальные приемы, ускоряющие и облегчающие процедуру поиска ответа на вопрос задачи.

Теперь решим задачу, в которой не известны не только генотипы родителей, но даже не сказано прямо: какой из признаков является доминантным, а какой - рецессивным.

Задача 5

Болезнь Вильсона (нарушение синтеза белка, транспортирующего медь, ведущее к отложению меди в организме) наследуется как аутосомный признак, а потемнение эмали зубов - как сцепленный с Х-хромосомой признак. Здоровые женщина и мужчина, имеющие темный цвет зубов, вступили в брак. Их сын здоров и имеет нормальный цвет зубов, а дочь страдает болезнью Вильсона и имеет темный цвет зубов.

Чему равна вероятность рождения в семье еще одного здорового сына с нормальным цветом зубов?

Решение

1. Для того, чтобы ответить на вопрос задачи, необходимо найти генотипы родителей. В свою очередь, для того, чтобы найти генотипы родителей, сначала необходимо определить: какой из признаков является доминантным, а какой - рецессивным.

Начнем с составления краткой записи условия задачи.

Эта задача - на дигибридное скрещивание, поскольку в условии задачи упоминаются альтернаимвные приявления двух признаков, один из которых связан с особенностями синтеза медь-транспортирующего белка, а другой - с цветом эмали зубов. Поэтому для обозначения разных генов возьмем две буквы алфавита «А» и «В». Пусть ген «А» отвечает за аутосомный признак, обусловливающий развитие (или отсутствие) болезни Вильсона, а ген «В» - за сцепленный с Х-хромосомой признак - цвет зубов. Аллели гена «В» расположены в Х-хромосоме, поэтому для обозначения его аллелей будем использовать символ Х-хромосомы. Оформим модифицированную таблицу “признак-ген”, ставя вместо аллелей генов точки, так как в условии задачи прямо не сказано, какой из альтернативных признаков является доминантным, а какой - рецессивным. По этой же причине остается незаполненным третий столбец таблицы.

Пара альтернативных признаков	Аллели	Возможные генотипы генов
Болезнь Вильсона 1	А
Отсутствие болезни Вильсона
Темные зубы 2	Х “В”
Нормальные зубы	Х

2. Используя условные обозначения, оформим краткую запись скрещивания, указав только ту информацию, которая присутствует в условии задачи.

отсутствие б. Вильсона отсутствие б. Вильсона

темные зубы темные зубы

Р + х >

F₁ > +

отсутствие б. Вильсона б. Вильсона

нормальные зубы темные зубы

р (отсутствие б.Вильсона, нормальный цвет зубов, сын) = ?

3. Расставим точки на месте предполагаемых аллелей в генотипах всех упомянутых в условии задачи особей. При этом учитываем, что аллели гена “В” расположены в Х-хромосоме, поэтому в предварительной записи генотипов необходимо указывать сочетания половых хромосом. После этого краткая запись скрещивания приобетает следующий вид.

отсутствие б. Вильсона отсутствие б. Вильсона

темные зубы те...