Задачи по генетике
олимпиадные задания по биологии (11 класс) по теме

Задачи, используемые при изучении темы

“Основные закономерности наследственности”.

К уроку 1. “Генетика - наука о закономерностях наследственности и изменчивости”.

    Задача 1. Тетя Маша выращивает помидорную рассаду. Ее покупают тетя Даша и тетя Лиза. У тети Лизы есть цветной телевизор, и она смотрит все сериалы. У тети Даши тоже есть телевизор, но ее раздражает реклама, и телевизор она включает редко.

    а/ Каких урожаев можно ожидать на соседских огородах и почему?

    б/ Вырастет ли из семян, полученных из помидор тети Лизы, закаленных в житейских невзгодах, чертополох, а из холеных помидорных семян тети Даши - ананас?

    в/ Как с точки зрения биологии можно объяснить фразы: “Рожденный ползать, летать не может”, “От яблоньки - яблочко, от елочки - шишка”.

В результате беседы делаются выводы:        Видовые признаки передаются по наследству через хромосомы половых клеток.

        Хромосомы контролируют развитие признаков,” держа их в определенных рамках”.

        Существуют механизмы, способные изменить признак.

        Любой организм обладает двумя свойствами: наследственностью и изменчивостью.

        Генетика - наука, изучающая закономерности наследственности и изменчивости.

К уроку 2 “Гибридологический метод исследования”.

    Задача 2. Выбрать из перечисленных признаков альтернативные: красные цветки, красные плоды, желтые горошины, длинные стебель, большие глаза, добрые глаза, трехгранный стебель, трудолюбие тети Даши, округлый стебель, злые глаза, любовь тети Лизы к телевизору, маленькие глаза, белые цветки, короткий стебель, желтые плоды.

    Можно ли из данного признака выделить доминантные и рецессивные признаки?

   Задача 3. Даны а/ признаки: красные цветки, серое тело, длинные стебли, длинная шерсть, рогатость, коричневая шерсть, белые цветки, безрогость, черная шерсть, красные глаза, короткие стебли, желтые горошины, короткие глаза, короткая шерсть, зеленые горошины, белые глаза, черное тело, длинные крылья. б/ организмы: корова, плодовая мушка дрозофила, горох, морская свинка.

    Составьте схемы возможных моногибридных, дигибридных и тригибридных скрещиваний.

   Задача 4. Дан перечень условий для проведения научного эксперимента:

Тщательное планирование всех экспериментов, с тем чтобы каждый раз внимание было сосредоточено только на одной переменной, что упрощает наблюдение.

Экспериментирование со многими переменными для ускорения проведения опыта, быстрейшего получения опытов и развития науки.

Поломка телевизора.

Соблюдение методики проведения опытов.

Приглашение соседа для консультации.

Несоблюдение методик проведения опытов для получения непредвиденных результатов.

Регистрация всех экспериментов и запись результатов.

Запись результатов на салфетках.

Получение достаточного количества данных для статистической достоверности экспериментов.

Получение достаточного количества данных для создания зимних запасов.

Предварительное ознакомление с экспериментальным объектом.

Произвольный выбор объекта.

Выберите условия, которые стали бы использовать тетя Даша и тетя Лиза.

К уроку 3. “Закон единообразия”.

    Задача 5. У тети Лизы в одном кармане конфета “Дубок” и в другом кармане конфета “Дубок”. Какое максимальное количество детей может осчастливить тетя Лиза? Будут ли дети счастливы одинаково или разнообразно? Сколько сортов конфет у тети Лизы? (Ответы: 2; одинаково; 1)

    Задача 6. У тети Даши в одном кармане конфета “Дубок”, а в другом кармане конфета “Белочка”. Какое максимальное количество детей может осчастливить тетя Даша? Будут ли дети счастливы одинаково или разнообразно? Сколько сортов конфет у тети Даши? (Ответы: 2; разнообразно; 2)

    Задача 7. Сколько конфет на складе кондитерской фабрики, выпускающей конфеты “Дубок”? Сколько сортов конфет на складе? Сколько сортов конфет будет складировано, если фабрика начнет выпускать кроме “Дубка” еще и “Белочку”? (Ответы: множество; 1; 2)

    Задача 8. Сколько гамет может образовать организм с генотипом АА по данному признаку? Сколько типов гамет образует этот организм? (Ответы: множество; 1)

    Сколько гамет может образовать организм с генотипом Аа по данному признаку? Сколько типов гамет образует этот организм? (Ответы: множество; 2)

Правило: Считаем не количество гамет, а количество типов гамет.

   Задача 9. Определите рецессивные и доминантные гены: А, В, с, в, С, а.

   Задача 10.Выберите из перечисленных генотипов те, которые дают 1 тип гамет по данному признаку, и те, которые дают 2 типа гамет: АА, Аа, аа, сс, Сс, Дд, ДД дд, СС, Ff, ff, FF. Назовите эти генотипы.

   Задача 11.Аллель F определяет коричневый цвет глаз, а аллель f - голубой. Какими будут фенотипы особей с генотипами FF, Ff , ff.

АЛГОРИТМ

решения генетической задачи на определение типа наследования признака.

Внимательно прочитайте задачу. Определите, наследование какого признака изучается.

Исходя из условия задачи или пользуясь таблицей менделирующих признаков, определите, какое проявление признака является доминантным. Введите обозначения.

Определите генотипы родительской пары.

Пользуясь гипотезой чистоты гамет, определите, какие гаметы могут образовывать данные организмы. Помни, что определяется не количество образовавшихся гамет, а количество типов гамет.

Определите, какие генотипы могут образоваться в результате случайного оплодотворения. Если организмы образуют больше более двух типов гамет, используйте для записи возможных генотипов решетку Пеннета.

Запишите фенотипы гибридов первого поколения.

Запишите формулы расщепления по генотипу и фенотипу (если это требуется).

Сделайте выводы о характере наследования признака.

Запись решения генетической задачи

Порядок действий      Цитологическое обоснование      Краткие пояснения

Фенотипы родителей

Генотипы родителей

Гаметы

Генотипы F1

Фенотипы F1

Формулы расщепления

Ответ:

   Задача 12.Тетя Лиза решила заняться разведением фигурной тыквы с желтыми плодами, потому что тетя Даша выращивала такие тыквы уже в прошлом году. Одно растение тетя Лиза стянула ночью у соседки, а еще одно выпросила у тети Маши, которая тоже выращивала тыквы, но с белыми плодами. Поработав пчелкой-опылительницей в перерыве между сериалами, она стала ждать плодов. И они появились. Почему тетя Лиза пила валерьянку?

   Решение: Введем обозначения: А - белые плоды, а - желтые плоды

Фенотипы родителей        

белые плоды                   

желтые плоды        

из условия

Генотипы родителей        

АА        

х        

аа          

Гаметы        

х        

г. чистоты гамет

Генотипы F1        

Аа        

сл. оплодотворение

Фенотипы F1        

все плоды белые        

закон единообразия

   Ответ: вместо ожидаемых плодов желтого цвета появились белые плоды, т.к. белый цвет определяется доминантным аллелем. Результаты этого скрещивания объясняются действием закона единообразия гибридов первого поколения.

   Задача 13. (самостоятельное решение) Тетя Маша выращивала прекрасные красноплодные помидоры, а тетя Даша гордилась своими желтоплодными помидорами. Тетя Лиза решила всех перещеголять и получить растения с оранжевыми плодами. Взяв по одному растению у своих соседок, она скрестила жертвы селекционера-любителя. Почему, когда созрели помидоры, тетя Лиза опять пила валерьянку.

   (Перед решением задачи целесообразно задать следующие вопросы: “Можно ли, не прибегая к записи цитологических обоснований, ответить на вопрос задачи? Почему вы пришли к такому выводу?)

   Задача 14. У собак черный цвет шерсти доминирует над коричневым. Каковы возможные генотипы черных и коричневых животных? Можно ли ожидать рождения черных щенков от скрещивания коричневых собак? (Ответы: черные - АА, Аа; коричневый - аа; нет)

   Задача 15. (для домашнего задания) У томатов нормальный рост растения доминирует над карликовым. Какого роста будут растения первого поколения от скрещивания гомозиготных высоких растений с карликовыми? Дайте цитологическое объяснение своему ответу.

   Задача 16. (для домашнего задания) Скрестили черного и белого кроликов. В потомстве были только черные кролики. Какая окраска шерсти у кроликов доминирует? Каковы генотипы родителей и гибридов первого поколения по признаку окраски шерсти? Какие генетические закономерности проявляются при такой гибридизации?

Задачи, используемые при изучении темы

“Основные закономерности наследственности”.

К уроку 4. “Закон расщепления”.

Практическая работа “Статистические закономерности расщепления”.

Задача: Подтвердить закономерности расщепления при скрещивании организмов, гетерозиготных по данному признаку.

Оборудование: пуговицы двух цветов (или любые другие мелкие предметы).

Ход работы:

В зависимости от количества предметов, используемых в работе, ученики делятся на группы. Чем больше групп, тем с большей уверенностью результаты можно считать статистически достоверными.

Каждая группа получает коробочку, куда и помещаются пуговицы или другие предметы, которые приносят учащиеся. В каждой коробочке перемешивается равное количество темных и светлых пуговиц (например, по 50штук).

Ученики достают, не глядя, по одной пуговице и составляют из них пару. Таким образом они имитируют случайность встречи половых клеток (случайное оплодотворение).

Все результаты сразу же фиксируются в соответствующей графе таблицы:

сочетание

вариант        темные х темные        темные х светлые        светлые х светлые

          1 1 1        1 1 1 1 1        1 1 1 1

Результаты всех групп заносятся в сводную таблицу, которая вычерчивается на доске.

сочетание

вариант        т х т ( А х А )        т х с ( А х а )        с х с ( а х а )

первый        14        22        14

второй        13        24        13

третий        10        30        10

четвертый        13        24        13

пятый        12        26        12

шестой        10        30        10

седьмой        14        22        14

восьмой        14        22        14

девятый        14        22        14

десятый        11        28        11

одиннадцатый        13        24        13

всего:

примерное соотношение:        138

1        274

2        138

1

Делаем выводы: В результате случайного оплодотворения происходит расщепление по генотипу в соотношении 1: 2: 1, что проявляется в расщеплении по фенотипу в соотношении 3 : 1.

Примечания:

   а/ Игральные карты в качестве материала для работы нужно использовать очень осторожно, учитывая особенности классного коллектива.

   б/ Если в группе больше двух человек, целесообразно дать возможность каждому поучаствовать в выполнении работы. Но в этом случае нужно учесть увеличение затраченного времени (на составление 50 пар уходит в среднем 2 минуты).

   в/Если материала для проведения работы недостаточно, можно использовать прием возвращения уже составленных пар к общему числу предметов.

   Задача 17. Тетя Лиза, посадив семена, полученные из помидор, так огорчивших ее прошлым летом, спокойно смотрела любимые сериалы. Собирая урожай, Мендель в юбке приговаривала : “Вот оно свершилось! Теперь - то уж точно соседка от зависти лопнет!” Что так обрадовало тетю Лизу?

   Решение: Введем обозначения: А - белые плоды; а - желтые плоды

Фенотипы родителей        белые плоды        

желтые плоды        из условия

Генотипы родителей        

АА        

х        

Аа          

Гаметы        

    х            

г. чистоты гамет

Генотипы потомков        

АА + Аа + Аа +аа        

сл. оплодотворение

Фенотипы потомков        

б       б       б       ж        

закон расщепления

Формулы расщепления по ф. 3 : 1

   Ответ: у гибридов второго поколения произошло расщепления признака, появились плоды желтого цвета в соотношении 3 : 1.

   Задача 18. Скрестили коричневых норок с серыми. В первом поколении потомство получилось коричневым. Во втором поколении на 45 коричневых норок пришлось 15 серых. Определите количество гомозиготных особей среди коричневых и серых норок.

   Решение: Расщепление у гибридов второго поколения соответствует расщеплению по второму закону Менделя. Следовательно, мы можем предположить, что коричневый цвет - доминантный признак. Значит все серые норки - гомозиготны по рецессивному признаку. Среди норок, обладающих доминантным фенотипом, две трети гетерозиготны (30норок), одна треть обладает гомозиготным доминантным генотипом (15норок).

   Задача 19.(для домашнего задания) Какого потомства можно ожидать от скрещивания двух черных собак?

   Задача 20.(для домашнего задания) Плоды томата бывают круглыми (доминантный признак) и грушевидными. Каков будет внешний вид первого и второго поколения при скрещивании растения гомозиготного по гену, определяющему круглую форму плодов, с растением, имеющим грушевидные плоды?

К уроку 5. Решение задач.

   Задача 21. При скрещивании двух дрозофил с нормальными крыльями у 82 потомков из 332 были укороченные крылья, а у 240 потомков - нормальные. Какой признак является доминантным? Каковы генотипы родителей и потомков? Составьте схему скрещивания.

   Решение: Характерное расщепление в соотношении 3:1 указывает на гетерозиготность родителей. Следовательно, нормальные крылья - доминантный признак.

Введем обозначения: В - нормальные крылья, в - укороченные крылья

Фенотипы родителей        

белые плоды                

желтые плоды        

из условия

Генотипы родителей        

Вв        

х        

Вв        

вывод из условия

Гаметы        

x        

г. чистоты гамет

Генотипы потомков        

Вв + Вв + Вв +вв        

сл. оплодотворение

Фенотипы потомков        

н        н       н        к        

закон расщепления

   Ответ: генотипы родителей Вв; генотипы потомков: вв – у потомков с укороченными крыльями, ВВ - у одной трети потомков с нормальными крыльями, Вв - у двух третей потомков с нормальными крыльями.

   Задача 22. Мистер Смит приобрел у мистера Брауна быка для своего стада черно-пестрых голштин-фризов и получил среди 26 телят 6 красно-пестрых. До этого красно-пестрых животных в его стаде не было. Когда он потребовал возвращения денег, уплаченных за быка, мистер Браун частично признал свою ответственность, но заявил, что виновником является не один лишь бык. Кто из фермеров прав?

   Решение: расщепление в соотношении 3 : 1 указывает на то, что и коровы мистера Смита, и бык мистера Брауна были гетерозиготными по данному признаку. ( далее задача записывается по схеме)

   Ответ: прав мистер Браун, так как коровы мистера Смита не были чистопородными.

   Задача 23. Предполагают, что у человека волнистые волосы - доминантный признак. В семье трое детей: девочка Катя с прямыми волосами и два мальчика - Саша с прямыми волосами и кудрявый Миша. У матери этих детей, а также у ее отца волосы волнистые; у отца детей волосы прямые. Составьте родословную этой семьи и определите генотипы всех членов.

   Решение:

   Задача 24. На этом уроке целесообразно предложить учащимся устно составить задачу по аналогии с уже известными, пользуясь таблицей менделирующих признаков.

Задачи для проверочной работы.

1уровень (на оценку “хорошо”)        

2 уровень (на оценку “отлично”)

   1. Скрестили гладкого и пушистого кролика. Все потомство было пушистым. Какой признак доминирует? Каковы генотипы родителей, F1 и F2, фенотипы F2?        

   1.Скрестили растение томатов, имеющее круглые плоды (доминантный признак), с растением с грушевидными плодами. 50% F1 имели круглые плоды и 50% - шаровидные. Объясните, почему в первом же поколении гибридов произошло расщепление признаков.

   2.У томатов красная окраска плода (А) доминирует над желтой (а). Укажите генотипы и фенотипы потомков и их соотношение в следующем скрещивании:

   а) Аа х АА

   б) Аа х аа

   в) аа х аа

   г) АА х аа        

   2. Голубоглазый мужчина (рецессивный признак), родители которого имели карие глаза, женился на кареглазой женщине, у отца которой были голубые, а у матери карие глаза. От этого брака родился голубоглазый сын. Определите генотипы членов семьи и составьте ее родословную.

   Задача 25.(для домашнего задания) Определите и запишите вероятность рождения светловолосых детей в следующих случаях: а/ оба родителя гомозиготные темноволосые; б/ один темноволосый гомозиготный, другой светловолосый; в/ один темноволосый гетерозиготный, другой светловолосый; г/ оба гетерозиготные по признаку темноволосости; д/ один гомозиготный темноволосый, другой гетерозиготный; е/ оба родителя светловолосые.

Решение: введем обозначения Т - темные волосы, т - светлые волосыа/ ТТ х ТТ = ТТ

б/ ТТ х тт = Тт

в/ Тт х тт = Тт + тт

г/ Тт х Тт = ТТ + 2Тт + тт

д/ ТТ х Тт = ТТ + Тт

е/ тт х тт = тт        

0%

0%

50%

25%

0%

100%

   Ответ: в случаях а, б, д - 0%; в случае г - 25%; в случае в - 50%; в случае е - 100%.

   Задача 26. Каковы генотипы родителей и детей, если: а/ у светловолосой матери и темноволосого отца 5 детей, все темноволосые; б/ у голубоглазого отца и кареглазой матери 5 детей, из них 2 ребенка голубоглазые; в/ у матери, имеющей по шесть пальцев на руках, и у отца с нормальным количеством пальцев 3 детей, все полидактилики; г/ у родителей с нерыжими волосами 4 детей, из них 2 рыжеволосые.

   Решение: обозначим доминантные гены заглавными буквами.

   а/ аа х АА = Аа (все кареглазые)

   б/ аа х Аа = Аа + аа (есть расщепление признака)

   в/ АА х аа = Аа (все полидактилики) или Аа х аа = Аа + аа (но все зиготы оказались Аа)

   г/ Аа х Аа = АА + 2Аа + аа (есть расщепление признака; фактическое расщепление признаков у потомков может совпадать с теоретически ожидаемым расщеплением только при большом количестве потомства).

   Задача 27. Составить задачу на моногибридное скрещивание.

Задачи, используемые при изучении темы

“Основные закономерности наследственности”.

К уроку 6. “Анализирующее скрещивание “.

    Задача 28. У куриц розовидный гребень является доминантным признаком, а простой - рецессивным. Каких потомков можно ожидать в следующих скрещиваниях:

    а/ ДД х дд (все Дд - с розовидным гребнем )

    б/ Дд х ДД (Дд + ДД - все с розовидным гребнем)

    в/ дд х дд (все дд - все с простым гребнем )

    г/ Дд х дд (Дд + дд - 50 : 50)

    Задача 30. Чтобы вы посоветовали сделать мистеру Смиту ( см. задачу 22, урок 5), чтобы после покупки скота ему больше не нужно было обращаться в суд?

   Ответ: скрестить животное с особью, гомозиготной по рецессивному признаку.

    Задача 31. Рядом с тетей Лизой поселилась молодая семья. Сарафанное радио тут же заработало: тетя Лиза побежала с докладом к тете Даше. Рассказала все, что смогла определить на глазок: “Муж темный, кареглазый, а жена светленькая и глазки у нее голубые, как незабудки.” - щебетала она - “Деток у них двое. Мальчик в папу - кареглазый и девочка тоже. Жалко, что не в маму. Даст бог, третьего родят голубоглазым”. Может ли молодая семья осчастливить тетю Лизу.

   Ответ: Скорее нет, чем да. (Дать конкретный ответ нельзя. Но решение этой задачи позволяет рассуждать, делать предположения. )

    Задача 32. При скрещивании дрозофилы с нормальными крыльями с короткокрылой особью среди гибридов первого поколения было 50% нормальных и 50% короткокрылых. Можно ли определить доминирующий признак? К какому виду относится это скрещивание. Каковы генотипы родителей и потомков?

    Задача 33.( для домашнего задания )Кровь большинства людей содержит антиген Rh, который наследуется как доминантный признак (Rh+). В крови других людей нет этого антигена (Rh-). Какие дети могут родиться от брака двух резус-отрицательных родителей? В случае, если один из родителей резеус-положительный, а другой резус-отрицательный? От брака двух резус-положительных родителей. Укажите задачу, решение которой соответствует схеме анализирующего скрещивания. ( Вторая задача в случае гетерозиготности резус-положительного родителя)

    Задача 34. Составить задачу по теме “анализирующее скрещивание”.

К уроку 7 - 8. “Дигибридное скрещивание”.

    Задача 35. Сколько типов гамет образуют организмы с генотипами: АА, Аа, Аа, ВВ, Вв, вв?

    Задача 36. Сколько типов гамет образуют организмы с генотипами: ААВВ, аавв, АаВв?

    Задача 37. Возможны ли другие генотипы, образованные аллелями А, В, а, в?

    Задача 38. Какие типы гамет образуют организмы с такими генотипами?

    Задача 39. Какой генотип дает наибольшее количество гамет? (дигетерозигота)

    Задача 40. Какие генотипы могут быть у гибридов от скрещивания двух дигетерозигот?

Решение:            

АВ        

Ав        

аВ        

ав

АВ        

ААВВ        

ААВа        

АаВВ        

АаВв

Ав        

ААВв        

ААвв        

АаВв        

Аавв

аВ        

АаВВ        

АаВв        

ааВВ        

ааВв

ав        

АаВв        

Аавв        

ааВв        

аавв

Сколько образуется генотипов, доминантных по двум признакам? ( 9 )

Сколько образуется генотипов, доминантных по первому признаку? ( 3 )

Сколько образуется генотипов, доминантных по второму признаку? ( 3 )

Сколько образуется генотипов, рецессивных по двум признакам? ( 1 )

Алгоритмическое предписание

для решения задач на дигибридное скрещивание.

Запишите известные данные о фенотипе родителей.

Определите генотипы родителей, опираясь на данные условия задачи.

Определите, сколько и каких типов гамет образует каждый родительский организм.

Определите возможные генотипы гибридов первого поколения, пользуясь, если это необходимо решеткой Пеннета.

Определите фенотипы гибридов.

Определите формулу расщепления гибридного потомства.

Определите формулу расщепления фенотипов гибридного потомства по каждому признаку.

   Задача 41. Тетя Даша купила белого гладкого кролика Кузю в подарок внукам. Тетя Лиза тут же купила крольчиху Муську, черную и лохматую. Внуки долго не приезжали. Зато у крольчихи родились крольчата. “Ай, Муська! Знать она сильна!” - ликовала тетя Лиза. Что польстило ее самолюбию? Через год по двору тети Лизы бегали кролики, отличающиеся длиной и цветом шерсти. В какой шубе будет ходить тетя Лиза следующей зимой? ( 1. Все крольчата первого поколения были черными и лохматыми. 2. Такой же, вероятно, будет и шуба, так как кроликов с таким фенотипом будет больше других)

   Задача 42. У свиней черная окраска шерсти доминирует над рыжей, длинная щетина - над короткой. Определите генотипы и фенотипы потомства, полученного от скрещивания животных: а/ черного длиннощетинного, гетерозиготного по обоим аллелям, с рыжим короткощетинным. б/ гомозиготного черного длиннощетинного с рыжим короткощетинным. в/ Укажите скрещивание по типу анализирующего.

   Задача 43. Сколько и какие сорта гамет образуются у темноволосого кареглазого человека, если у него родились темноволосый голубоглазый сын и светловолосая кареглазая дочь?

   Ответ: генотип гетерозиготный, гаметы - АВ, Ав, аВ, Аа.

   Задача 44. ( для домашнего задания ) При скрещивании растений томатов появились гибриды с различными генотипами в соотношении 1:1:1:1. Составьте задачу, пользуясь данными о менделирующих признаках.

   Задача 45. ( для домашнего задания ) У человека карий цвет глаз и способность лучше владеть правой рукой наследуются как доминантные признаки. Гены, определяющие эти признаки, находятся в разных парах хромосом.

    а/ Кареглазый юноша, лучше владеющий правой рукой, гомозиготный по обоим признакам, женится на голубоглазой левше.

    б/ Кареглазый юноша, лучше владеющий правой рукой, гетерозиготный по обоим признакам, женится на голубоглазой левше.

    Определите в каждом случае, каких детей по фенотипу можно ожидать в таких семьях.

К уроку 9. Решение задач.

    Задача 46. При скрещивании обычной серой самки гуппи с золотистым самцом появились 43 малька, из которых 22 были серыми и 21 - золотистыми. Какие нужно провести скрещивания, чтобы выяснить, какой из признаков доминирует?

   Решение: - расщепление в соотношении 1:1 (примерно) свидетельствует об анализирующем скрещивании, т.е. о том, что один организм гетерозиготен, а другой гомозиготен по рецессивному признаку.

    -необходимо скрестить рыб одной окраски между собой. Отсутствие расщепления будет свидетельствовать о том, что скрещиваемые особи были рецессивными гомозиготами. А расщепление будет свидетельствовать о гетерозиготности особей с доминантным фенотипом.

    Задача 47. Скрестили растения томатов с красными грушевидными плодами с растением с желтыми круглыми плодами. В F1 получили 50% красных круглых и 50% желтых круглых. От скрещивания растений с желтыми круглыми плодами из F1 получили 75% желтых круглых и 25% желтых грушевидных. Какой признак, определяющий, форму доминирует? Каковы генотипы родителей, гибридов F1 и F2, если красная окраска плодов доминирует?

    Решение: введем обозначения: А - красные плоды, В - круглая форма

    а - желтые плоды, в - грушевидная форма

Фенотипы родителей        

кр., гр.                 

ж., круг.        

из условия

Генотипы родителей        

Аавв        

х        

ааВВ        

вывод из условия

Гаметы        

 х         

г. чистоты гамет

Генотипы потомков        

АаВв + ааВв         

сл. оплодотворение

Фенотипы потомков        

кр.кр.          ж.кр.        

закон расщепления

Генотипы родителей        

ааВв    х    ааВв        

из условия

Гаметы        

 х         

г. чистоты гамет

Генотипы потомков        

ааВВ + ааВв + ааВв + аавв

желтые круглые 75%, ж.гр. 25%        

сл. оплодотворение

    Задача 48. Имеются черные длинношерстные кошки и сиамские короткошерстные. И те и другие гомозиготны по длине шерсти и окраске. Известно, что черный цвет и короткошерстность - доминантные признаки. Предложите систему скрещиваний для выведения породы длинношерстных кошек с окраской шерсти, характерной для сиамских кошек. Определите вероятность появления кошек с таким фенотипом.

   Решение: введем обозначения: А - черный окрас, В - короткая шерсть

    а - сиамский окрас, в - длинная шерсть

Фенотипы родителей        

черные дл-ш                

сиамские к-ш

Генотипы родителей        

ААвв        

х        

ааВВ

Гаметы        

х        

Генотипы потомков        

АаВв

Фенотипы потомков        

черные короткошерстные

Чтобы получить рецессивную дигомозиготу можно скрестить две дигетерозиготы из F1. Вероятность появления котенка с нужным генотипом мала, всего 1/16. При малом количестве потомков такой генотип может не появиться.

Задачи для проверочной работы.

1 уровень (на оценку “хорошо”)        

2 уровень (на оценку“отлично”)

1. Сколько и какие сорта гамет образуются у темноволосого кареглазого мужчины?        

1. Муж и жена имеют вьющиеся темные волосы. У них родился ребенок с кудрявыми светлыми волосами. Запишите генотипы родителей и ребенка.

2.При скрещивании черного петуха без хохла с бурой хохлатой курицей все потомство оказалось бурым и хохлатым. Определите генотипы родителей и потомства. Какие признаки являются доминантными?

   Вопрос для повышения оценки:

Какой % бурых без хохла цыплят получится в результате скрещивания гибридов F1?        

2. Скрестили два сорта арбузов, один с длинными зелеными плодами, второй с круглыми полосатыми. В первом поколении плоды получились круглыми зелеными. Каким будет второе поколение и оба поколения от скрещивания с родительскими формами (возвратное скрещивание)?

    Задача 49. (для домашнего задания) У человека глухонемота наследуется как рецессивный признак, а подагра (отложение солей в суставах и их деформация) - доминантный признак. Определите вероятность рождения глухонемого ребенка с предрасположенностью к подагре у глухонемой матери, не страдающей подагрой, и отца с нормальным слухом и речью, болеющего подагрой.

Задачи, используемые при изучении темы

“Основные закономерности наследственности”.

К уроку 11. “Сцепленное наследование”.

Задача 50. Рассмотрите рисунок и определите, сколько типов гамет может образоваться в каждом случае:

Ответ: 1. 4: АВ, Ав, аВ, ав

              2. 2: А//В, а//в

              3. 4: А//В, а//в, А//в, а//В

    Задача 51. В тете Лизе проснулась любовь к кроликам и она приобрела еще двух породистых: пятнистого с короткой шерстью и гладкоокрашенного ангорского. Через некоторое время выяснилось, что это были самка и самец: у самки родились крольчата - все гладкоокрашенные ангорские. Пока тетя Лиза смотрела телевизор, пятнистого самца покусала собака, и он умер. Но поголовье ее длинноухого стада росло: появились на свет 4 сплошь окрашенных ангорских, 5 пятнистых с короткой шерстью. Были еще два не похожих ни на родителей, ни друг на друга. И тетя Лиза решила, что их подкинули. Права ли тетя Лиза, и откуда могли взяться эти два крольчонка?

    Задача 52. (для домашнего задания) Гены, определяющие высоту стебля и форму плодов, сцеплены, причем высокий рост стебля доминирует над карликовостью, а шаровидная форма плодов - над грушевидной. Какое потомство следует ожидать от скрещивания гетерозиготного по обоим признакам растения с растением с рецессивными признаками?

К уроку 12. “Хромосомная теория наследственности”.

    Задача 53. А,В,С - три генных локуса, расположенных в одной хромосоме. Определите, между какими генами вероятность кроссинговера выше и почему?

    Задача 54. При анализирующем скрещивании мух дрозофил получены следующие результаты: потомков с родительскими фенотипами оказалось 965 и 944, с рекомбинантными фенотипами - 206 и 185. Определить частоту рекомбинаций и расстояние между генами.

Решение:

Частота рекомбинаций =        

число рекомбинантов

_________________________

общее число потомков х 100%

Частота рекомбинаций = (206+185): (965+ 944+206+185) х100% =17%

Гены расположены на расстоянии 17 морганид друг от друга.

    Задача 55. Частота рекомбинаций между генами А и В - 4%, а между генами А и С - 9%. Определите возможное положение генов в хромосоме.

    Ответ:

Ответ:

    Задача 56. У томатов высокий стебель доминирует над карликовым, а круглая форма плодов - над грушевидной. Гены, определяющие высоту стебля и форму плодов, находятся в одной хромосоме, а частота рекомбинаций равна 20%. Скрещено гетерозиготное по обоим признакам растение с карликовым, имеющим грушевидные плоды. Какое потомство следует ожидать в этом скрещивании?

   Ответ: процентное соотношение потомков: 40%, 40%, 10%, 10%.

    Задача 57. Если допустить, что гены А и В сцеплены и перекрест между ними составляет 20%, то какие гаметы и в каком количественном соотношении будет образовывать гетерозигота?

    Задача 58.Гладкая форма семян кукурузы доминирует над морщинистой, окрашенные семена доминируют над неокрашенными. Гены, определяющие эти признаки сцеплены. При скрещивании кукурузы с гладкими окрашенными семенами с растениями, имеющими морщинистые неокрашенные семена, получено потомство: окрашенных гладких 4152, окрашенных морщинистых 149, неокрашенных гладких 152, неокрашенных морщинистых 4163. Определите расстояние между генами.

К уроку 13. “Генетика пола”.

    Задача 59. Заполни таблицу “Типы соотношения половых хромосом”.         

Генотип        

Гаметы        

Гетерогаметный пол

Организмы        

Самки        

самца        

самки        

самца        

самки        

самца

Человек        

ХХ        

ХУ        

Х        

Х и У                 

+

Дрозофила        

ХХ        

ХУ                                    

Моль        

ХО        

ХХ                                    

Птицы        

ХУ        

ХХ                                    

Бабочки        

ХУ        

ХХ                                    

Кузнечики        

ХХ        

ХО                                    

    Задача 60. Даны генотипы животных. Составьте схемы определения пола. Подчеркните гетерогаметный пол.

Кузнечик 22 + ХО и 22 + ХХ (самка)

Шелкопряд 54 + ХХ и 54 + ХУ (самка)

Моль 60 + ХХ и 60 + ХО (самка)

Человек 44 + ХУ и 44 + ХХ (самка)

К уроку 14. “Наследование, сцепленное с полом”

    Задача 61. Аквариумисты-любители организовали выставку, на которую пошли тетя Даша, любительница всех животных, и тетя Лиза, сидевшая без дела, так как у нее сломался телевизор. Тетя Даша задержалась у аквариума с гуппи. Ее заинтересовала различная окраска рыбок. Одни из них были серенькими, а другие - пестренькими. “Одни, наверное, самки, а другие самцы. А вот какие?” - бормотала тетя Даша. “Да чего гадать - то. Которые разукрашенные - это самцы. Петухи гамбургские с жабрами,”- сказала тетя Лиза через плечо и ушла смотреть золотых рыбок. Как это ни странно, Тетя Лиза оказалась права. Что бы вы могли рассказать тете Даше о наследовании окраски у гуппи.

    Задача 62. У канареек сцепленный с полом доминантный ген определяет зеленую окраску оперения, а рецессивный ген - коричневую. Зеленого гомозиготного самца скрещивают с коричневой самкой. Определите генотипы и фенотипы гибридов первого и второго поколения, гибридов от возвратного скрещивания ( возвратное скрещивание - скрещивание с родительскими особями).

    Задача 63. Гемофилия наследуется как рецессивный признак, сцепленный с полом. У собаки в помете 8 щенков, половина из них самцы. У одного из них очень рано обнаружилась гемофилия. Будут ли болеть другие щенки.

   Ответ: все самки будут здоровыми, 50% их - носители гемофилии, как и мать. Среди самцов вероятность появления гемофилика 50%. Другие щенки также могут заболеть гемофилией.

    Задача 64. (для домашнего задания) У канареек ген окраски оперенья сцеплен с полом. Зеленая окраска - доминантный признак. Коричневая окраска -рецессивный признак. Наличие хохолка зависит от аутосомного гена С, его отсутствие - от гена с. Гомозиготного зеленого хохлатого самца скрещивают с коричневой самкой без хохолка. Определите генотипы и фенотипы гибридов первого и второго поколения.

    Решение: введем обозначения: В - зеленая окраска, С - наличие хохолка,

    (ген окраски сцеплен с полом), в - коричневая окраска, с - отсутствие хохолкаФенотипы родителей        

зеленый

с хохолком                

коричневая

без хохолка        

из условия

Генотипы родителей        

ХВХВСС        

х        

ХвУсс        

Гаметы        

х        

Г. чистоты гамет

Генотипы F1        

ХВХвСс + ХВУСс        

Случайное скрещивание

Фенотипы F1        

зел. с х-м

самец        

зел. с х-м

самка        

а. скрещивание

Генотипы родителей ХВХвСс х  ХВУСс из условия

Гаметы, генотипы и фенотипы F2:         

ХВС        

ХВс        

УС        

Ус

ХВС        

ХВХВСС

з.х.        

ХВХВСс

з.х.        

ХВYСC

з.х.        

ХВYСс

з.х.

ХВс        

ХВХВСс

з.х.        

ХВХВcс

з.        

ХВYСс

з.х.        

ХВYcс

з.

ХвС        

ХВХвСC

з.х.        

ХВХвСс

з.х.        

ХвУСC

к.х.        

ХвУСc

к.х.

Хвс        

ХВХвСс

з.х.        

ХВХвcс

з.        

ХвУСc

к.х.        

ХвУcc

к.

    Ответ: среди F1 самцы зеленые с хохолком и такие же самки; среди F2 могут появиться 6 самцов зеленых с хохолком и 2самца зеленых без хохолка, № зеленых с хохолком самки, 1самка зеленая без хохолка, 3 коричневых самки с хохолком и 1 коричневая самка без хохолка.

Задачи, используемые при изучении темы

“Основные закономерности наследственности”.

К уроку 15. “Генетика человека”.

     Задача 65. В поле зрения тети Лизы опять попали молодые соседи. С некоторых пор ее стал интересовать вопрос, почему они не покупают машину? Успокоилась она только тогда, когда узнала, что состоятельный сосед - дальтоник. “Ой как жалко, значит и детки всю жизнь будут на городском транспорте ездить.” Надо ли жалеть соседских детей?

   Решение: введем обозначения: А - нормальное зрение, а - дальтонизм (ген сцеплен сполом)

    а/ если мать гомозиготна по гену нормального цветового зрения

Фенотипы родителей        

норма                

дальтонизм

Генотипы родителей        

ХAХA        

х        

ХaY

Гаметы        

х        

Генотипы F1        

ХAХa +ХAY

Все дети родятся здоровыми.

    б/ если мать гетерозиготна по гену цветового зрения

Фенотипы родителей        

норма                

дальтонизм

Генотипы родителей        

ХAХa        

х        

ХaY

Гаметы        

х        

Генотипы F1        

ХAХa + ХaХa + ХAY + ХaY

н            д            н            д

    Ответ: только в случае гетерозиготности матери по гену цветового зрения могут родиться дети дальтоники в 50% случаев.

    Задача 66. Мужчина больной гемофилией женится на здоровой женщине, отец которой страдал гемофилией. Какова вероятность рождения в этом браке больных детей.

   Ответ: вероятность рождения больного ребенка 50%.

    Задача 67. (для домашнего задания) Составит задачу на тему “Генетика человека”.

К уроку 16. Решение задач.

    Задача 68. Две красноглазые длиннокрылые особи дрозофилы при скрещивании друг с другом дали следующее потомство:

    самки: 154 красноглазых длиннокрылых, 48 красноглазых с зачаточными крыльями;

    самцы: 98 красноглазых длиннокрылых, 25 красноглазых с зачаточными крыльями, 95 белоглазых длиннокрылых и 32 белоглазых с зачаточными крыльями.

    Как наследуются признаки: Определите генотипы родителей и потомков.

   Решение: введем обозначения: А - красные глаза, В - длинные крылья

        а - белые глаза, в - короткие крылья

   Подсказка: анализируйте каждый признак отдельно.

Окраска глаз: появление белоглазости только у самцов свидетельствует о сцепленном с полом наследовании признака.

ХA - красные глаза, Хa - белые глаза. Если самец был красноглазым, то самка должна быть гетерозиготной по этому признаку: ХAХa - красноглазая самка, ХAY - красноглазый самец.

Длина крыльев: особей с длинными крыльями 347, а с короткими крыльями 105; расщепление примерно равно 3 : 1. Можно предположить наследование по типу моногибридного скрещивания, не сцепленное с полом, аутосомное. Генотипы самки и самца Вв.

    Ответ: окраска глаз и длина крыльев наследуются независимо, причем признак окраски глаз сцеплен с полом, ген длины крыльев локализован в аутосоме. Генотип самки ХAХaВв, самца ХAYВв.

    (домашнее задание: записать цитологическое обоснование этой задачи).

    Задача 69. Отсутствие потовых желез наследуется у людей как рецессивный сцепленный с полом признак. Здоровый мужчина женится на здоровой женщине, отец которой не имел потовых желез, а мать и ее предки здоровы. Какова вероятность заболевания у детей от такого брака?

   Ответ: вероятность рождения 25% и только мальчики.

    Задача70. Женщина с нормальным зрением, отец которого был дальтоником, выходит замуж за нормального по цветовому зрению мужчину. Какое зрение будет у их детей?

   Ответ: Девочки будут рождаться с нормальным зрением; Здоровый мальчик может родиться с вероятностью 50%.

Задачи для проверочной работы.

1 уровень (на оценку “хорошо”)        

2 уровень (на оценку “отлично”)

1. Гетерозиготную серую самку дрозофилы скрестили с серым самцом. Определите численное соотношение расщепления гибридов по генотипу и фенотипу (по полу и окраске тела) (самцы гетерогаметные, признак сцеплен с полом).        

1. Серебристую курицу из породы белый виандот (доминантный признак сцепленный с полом) скрестили с золотистым (коричневым) петухом породы леггорн. Сколько и каких курочек должно быть среди тысячи цыплят, полученных на ферме?

2. От родителей, имевших по фенотипу нормальное цветовое зрение, родилось несколько детей с нормальным зрением и один мальчик-дальтоник. Чем это объяснить? Каковы генотипы родителей и детей?        

2. Каковы вероятные генотипы и фенотипы детей от брака женщины-дальтоника со здоровым по цветовому зрению мужчиной?

    Задача 71. (для домашнего задания) Мужчина больной гемофилией, женится на здоровой женщине, и у них рождаются нормальные дети. Существует ли вероятность заболевания у внуков, при условии, что все дети вступили в брак со здоровыми людьми?

   Ответ: 0% и 25%.

Задачи, используемые при изучении темы

“Основные закономерности наследственности”.

К уроку 17 - 19. “Генотип - целостная система”.

Неполное доминирование.

    Задача 72. Черная кошка тети Лизы родила котят: черных котиков и трехцветных (черепаховых) кошечек. Подозревать в отцовстве тетя Лиза могла лишь одного кота - рыжего Фому. Но рыжих котят не было. Черные, понятное дело, в кошку-маму. А вот откуда трехцветные, хозяйка загадочной животины понять не могла. Поэтому все списала на плохую экологию. Права ли тетя Лиза?

    Задача 73. От скрещивания двух сортов земляники, один из которых имеет усы и красные плоды, а у второго белые ягоды и усы отсутствуют, гибриды первого поколения имеют усы и розовые ягоды. Можно ли вывести сорт с розовыми ягодами и без усов. Предложите способ размножения такого сорта.

    Подсказка: сорт - чистая линия; нужно выбрать скрещивание с наименьшим количеством возможных генотипов (анализирующее).

   Ответ: при анализирующем скрещивании F1 возможно появление искомого генотипа в количестве 25%. Размножать такой сорт можно только делением куста, т.к. при семенном размножении произойдет расщепление признака, а усов нет.

Множественные аллели.

    Задача 74. Тетя Лиза в страшном волнении: на молодую семью, которая стала занимать в ее жизни второе место после телевизора, свалилось несчастье. Кто-то предъявил права на их мальчика, утверждая, что когда-то в родильном доме детей перепутали. Все немногое, что ей удавалось понять из разговоров несчастных родителей, она пересказывала тете Даше. Таким образом та узнала, что у всех членов семьи брали кровь на анализ и выяснили, что все они положительные. Да и с чего им отрицательным-то быть. Но и та семья тоже оказалась неплохой. По группе крови сосед вроде как первый, а соседка вторая. Ну а те, стало быть, успели третьим и четвертой. И все чистые. Так это само собой, не пойдешь же к врачу грязным. Теперь ждут анализ крови детей, и уж тогда все прояснится. Как вы думаете, будет ли на тете Лизиной улице праздник?

    Задача 75. У матери 1 группа крови, у отца - 4. Могут ли дети унаследовать группу крови одного из родителей?

   Ответ: нет, дети могут иметь или вторую, или третью группу крови.

    Задача 76. (для домашнего задания) На одного ребенка резус-отрицательного и с группой крови О претендуют две родительские пары: а/ мать резус-отрицательная с группой крови О, отец резус-положительный с группой крови А; б/ мать резус-положительная с группой крови А, отец резус-положительный с группой крови АВ. Какой родительской паре принадлежит ребенок?

   Ответ: родителями ребенка может быть только первая пара при условии, что отец гетерозиготен по резус-фактору и группе крови: ООRh-Rh- -мать, АОRh+Rh- - отец.

Летальные гены.

    Задача 77. У соседей тети Лизы живет мексиканский дог Дон Жуан. В городе есть три собаки этой породы, и Дон Жуан, единственный представитель сильной половины, давно стал многодетным папашей. Однажды расстроенная соседка рассказала тете Лизе, что друзья семьи, вырастив породистую мексиканскую догиню, предложили познакомить с ней Дон Жуана. Но часть щенков родились без шерсти и вскоре умерли. Знакомые во всем обвинили дога. Тетя Лиза невозмутимо заявила: “ В Америке свои “Четыре свадьбы и одни похороны”, а у нас свои”,- и невозмутимо повела Жуанчика гулять. Кто виноват в гибели щенков?

   Ответ: вероятно, ген, определяющий отсутствие шерсти у мексиканских догов, является летальным (это на самом деле так). Очевидно, что он рецессивен.

    Причина гибели щенков в гетерозиготности обоих собак по этому гену. Поэтому у щенков, унаследовавших рецессивный аллель от отца и от матери, ген перешел в гомозиготное состояние и вызвал смертельный исход

    Задача 78.Альбинизм у растений связан с отсутствием пигмента хлорофилла и определяется рецессивным геном с. Могут ли существовать растения с генотипом сс ? Ответ поясните. Составьте схему скрещивания кукурузы с генотипами Сс. Какое количество проростков погибнет в посеве, сделанном полученными семенами?

   Ответ: нет, т.к. растение сможет расти только до тех пор, пока не кончатся запасные питательные вещества семени (фотосинтезировать оно не может);1/4.

    Задача 79. (для домашнего задания). Как изменится расщепление по фенотипу у гибридов второго поколения, если при дигибридном скрещивании растений с генотипами ААвв и ааВВ гамета АВ окажется нежизнеспособной.

    Задача 80. (для домашнего задания). Предположим, что скотовод создает большое стадо шортгорского скота, скрещивая чалых быков с чалыми коровами. Какую часть стада будут составлять рыжие, белые и чалые животные? Рыжая окраска определяется рецессивным геном, белая – доминантным, а чалая развивается у гетерозигот.

    Задача 81. (для домашнего задания). У овец некоторых пород среди животных с ушами нормальной длины (длинноухие) 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 от скрещивания таких гибридов между собой и при скрещивании их с безухой особью?

    Задача 82. (для домашнего задания). В родильном доме в одну ночь родились четыре младенца с группами крови О, А, В и АВ. Группы крови четырех родительских пар были: 1/ О и О; 2/ АВ и О; 3/ А и В; 4/ В и В. Если допустить, что детей могли перепутать, можно ли их распределить по законным родителям?

Эпистаз.

    Задача.83. Весной, думая о том, чтобы такое необременительное посадить на компостной куче, чтобы ее прикрыть, тетя Лиза вспомнила о семенах, полученных из злополучных белых тыкв. Но если в прошлый раз тетя Лиза пила валерьянку, то, собирая новый урожай, она торжествовала. На куче созрело 12 белых, 3 желтых и 1 зеленая тыква. Тетя Лиза все приписала чудодейственной силе компоста и всерьез стала подумывать о дальнейших экспериментах. Получит ли она красные огурцы?

    Задача.84. Собаки породы кокер-спаниель при генотипе А_В_ имеют черную масть, при генотипе А_вв – рыжую, при генотипе аавв – светло-желтую. Черный кокер-спаниель был скрещен со светло-желтым. Родился светло-желтый щенок. Какое соотношение по масти следует ожидать от скрещивания того же черного спаниеля с собакой одинакового с ним генотипа?

    Задача 85 (для домашнего задания). От скрещивания двух пород кур с белым оперением гибриды F1 оказались тоже белые, а в F2 получилось 650 белых и 150 окрашенных цыплят. Сколько типов гамет образует гибрид F1? Сколько разных генотипов среди цыплят F2? Сколько белых цыплят полностью гомозиготны? Сколько разных генотипов среди окрашенных цыплят F2? Сколько окрашенных цыплят полностью гомозиготны?.

Комплементарность.

    Задача. 86. Окрыленная тыквенным успехом, тетя Лиза развернула бурную деятельность по разведению тыкв. Она посадила тыквы с шаровидными плодами и приготовилась удивляться. Тыквы не обманули ее надежд и уродились дисковидными. Тыквы, выросшие из семян этих плодов, превзошли все ее ожидания: 18 тыкв получились дисковидными, 12 – шаровидными и 2 имели удлиненную форму. Лиза ликовала. Объясните тете Лизе причину тыквенных превращений, пока она не стала завозить материалы для пьедестала.

    Задача. 87. Способность образовывать самоукореняющиеся побеги (“усы”) характерна для многих растений, в том числе для земляники. Степень проявления этой способности зависит от совместного действия двух доминантных генов(С,Д). Определите по генотипам растения, способные образовывать “усы”. Укажите их номера: 1/ ССДД; 2/ ссДД; 3/ ССдд; 4/ СсДД; 5/ СсДд; 6/ССДд; 7/ ссДд.

    Задача. 88. При скрещивании двух карликовых растений кукурузы получено потомство нормальной высоты. Во втором поколении от скрещивания растений нормальной высоты –450; карликовых – з50. Предложите гипотезу, объясняющую эти результаты, и напишите схему скрещивания, введя соответствующие генетические символы.

    Задача.89 (для домашнего задания). При скрещивании растений льна с белой и голубой окраской цветков в первом поколении все потомство получилось с голубыми цветками, а во втором на 9 растений с голубыми цветками пришлось 3 – с розовыми и 4 – с белыми. Определите тип наследования признака.

Полимерия.

    Задача 90. Тетя Лиза, насмотревшись всякого по телевизору, требовала у тети Даши ответ на вопрос: ”Может ли у двух негров родиться белый ребенок?” Тетя Даша говорила: ”Нет”. Но тетя Лиза не унималась: ” А почему нет? Ведь у белых может родиться негр? Может! Почему наоборот нельзя?” Так они спорили каждый вечер. Помогите тете Лизе вернуться к телевизору.

    Задача 91. (для домашнего задания). Уши кроликов породы баран имеют длину 30см, у других пород – 10см. Предположим, что различия в длине ушей зависят от двух пар генов с однозначным накапливающим действием. Генотип кроликов породы баран Д1Д1Д2Д2, обычных кроликов д1д1д2д2. Определите генотипы и фенотипы потомков первого и второго поколения от скрещивания этих пород между собой.

Вопрос: Что бы вы посоветовали тете Лизе?

Ответ: Учить генетику!

Конспект урока - семинара “Генетики бесценные дары”

Тема:        

“Генетики бесценные дары” (2часа)

Задачи урока:        

Обобщение и систематизация знаний по теме “Основные закономерности наследственности”.

Тип урока:        

Урок комплексного применения знаний с элементами игры.

Оборудование        

Карточки-задания для работы групп, наборы знаковых табличек, бумага для рисования, фломастеры.

План урока:        Организационное начало – 1мин.

Водное слово учителя к разделу “Значение работ Менделя” с элементами беседы-5м.

Формулирование основных положений гипотезы Менделя о наследовании признаков и работа по определению доминантных признаков (работа в группах -5м.

Обсуждение сформулированных положений и работы “портретистов” - 15 мин.

Вводное слово к разделу “Хромосомная теория наследственности” с элементами беседы - 5 мин.

Фронтальная работа - 10 мин.

Работа в группах по решению генетических задач - 10 мин.

Заслушивание результатов групповой работы - 16 мин.

Вводное слово к разделу “Геном человека” - 5 мин.

Работа в группах - 5 мин.

Обсуждение причин необходимости работ по программе “Геном человека” - 10 мин.

Заключительное слово - 3 мин.

Ход урока:        

“Истина может на время быть затемнена

заблуждением, но ее свет рано или поздно

пробивает тучи”.                                              

Гельвеций

“Всякое изменение, ... если оно ... выгодно для особи какого-либо вида, ... передается потомству” - писал Чарльз Дарвин в своей знаменитой книге “Происхождение видов путем естественного отбора”, увидевшей свет в 1859году. Ни причин, побуждающих организм изменяться, ни способов передачи изменений Дарвин не знал. И это незнание обошлось ему очень дорого. На эволюционную теорию последовала критика, ответить на которую Дарвин не мог, и которая до конца дней не давала ему покоя. В 1867 году появилась статья шотландского математика Флеминга Дженкина, который подверг резкой критике идею Дарвина о передаче изменений по наследству. Дженкин утверждал, что естественный отбор неспособен “подхватить” новое полезное наследственное изменение, которое мгновенно “растворяется” в системе скрещиваний. Если смешать раствор сахара с водой, получится раствор в 2 раза менее концентрированный. Тоже должно происходить и с новыми признаками, которые будут “разбавляться” в результате скрещиваний с уже имеющимися. Сначала от признака останется 1/2, потом 1/4 и т.д. Признак будет исчезать так быстро, что естественный отбор не успеет “подхватить” его.

(Схемы на столах учащихся в конверте №1)

Вопрос        

Что позволило Дженкину рассуждать подобным образом?

Примерный ответ:        

   Во времена Ч.Дарвина в биологии была распространена модель “слитной наследственности”: считалось, что наследственные признаки сливаются, смешиваются и “ загрязняются” при скрещивании.

   Брешь в эволюционной теории Дарвина была пробита. Противопоставить критике Дженкина какое-нибудь строго доказанное возражение Дарвин не мог, о чем горько сожалел.

   По иронии судьбы, уже существовали факты, уничтожающие критику Дженкина, и только отсутствие информации помешало Дарвину познакомиться с ними.

Вопрос        

С какими материалами нужно было познакомиться Дарвину, чтобы доказать свою теорию?

Примерный ответ:        

   С трудами Брюннского общества естествоиспытателей, где в 1865 году была помещено статья Иоганна Грегора Менделя “Опыты с растительными гибридами”.

   В отличии от Дарвина вы уже знакомы и с работами Менделя, и с законами, вытекающими из его опытов. Получив задания, вы должны сформулировать гипотезу, которая могла бы помочь Дарвину справиться с “кошмаром” Дженкина

   Пока группы не приступили к работе над положениями гипотезы Менделя о наследовании признаков, необходимо выбрать по 1 человеку от группы, которые будут подтверждать идеи Менделя в нашем художественном салоне. Каждая группа подготовила задание, которое заключалось в следующем: подобрать родительскую пару с яркими внешними данными. А вот возможных потомков этих потенциальных родителей должны будут нарисовать наши начинающие художники (все признаки находятся в гомозиготном состоянии). Задания находятся в конвертах №2 (группы должны обменяться конвертами).

Примерное содержание задач:        

   Все задачи начинаются одинаково: Нарисовать портрет мужчины (женщины), родители которого обладали следующей внешностью:

отец имеет рыжие волосы, веснушки, раздвоенный подбородок и голубые глаза; у матери нет веснушек, гладкий подбородок, светлые волосы и зеленые глаза.

мать имеет прямые темные волосы, ямочки на щеках, короткие ресницы и большие глаза; у отца тоже ямочки на щеках, маленькие глаза, но длинные ресницы, он рано облысел.

у отца римский нос, большие карие глаза, тонкие губы; у матери нос курносый, губы полные, глаза большие и светлые.

отец рано облысел, косолап, низкого роста с большими глазами; у матери ямочки на щеках, веснушки, рыжие волосы и зеленые глаза.

Задания для групповой работы находятся в конвертах №3.

Задание для 1 группы:        

   Со времен Левкиппа и Демокрита были известны идеи дискретности, которые получили конкретизацию в атомно-молекулярной и клеточных теориях. Ответив на вопросы, сформулируйте 1 положение:

   а/ Как эти идеи отразились в гипотезе Менделя о наследственных факторах, передающихся по цепи поколений организмов и их клеток?

   б/ Наследуются признаки или факторы?

Задание для 2 группы:        

   Давно известно, что отцовский и материнский организмы характеризуются своими комплексами признаков. Эти признаки закодированы в их половых клетках. При слиянии этих клеток задатки наследственных признаков отца и матери соединяются, обусловливая новую комбинацию. Ответив на вопросы, сформулируйте второе положение:

   а/ Сколько факторов контролируют развитие каждого признака?

   б/ Различны или одинаковы наследственные факторы гибрида, влияющие на проявление одного признака?

   в/ Что происходит чаще: проявление одного из наследственных факторов или промежуточное наследование?

Задание для 3 группы:        

   Ответив на вопросы, сформулируйте третье положение:

   а/ Верно ли утверждение Дженкина о том, что признаки сливаются, смешиваются, разбавляются? Как ведут себя доминантные и рецессивные факторы?

   б/ Зависит ли передача фактора от того, осуществил ли он свое действие в развитии особи или контролируемый им признак был подавлен?

Задание для 4 группы:        

   Ответив на вопросы, сформулируйте четвертое положение:

   а/ Сколько факторов из каждой пары попадает в одну гамету при ее образовании?

   б/ В каком соотношении образуются гаметы, несущие разные факторы из пары?

   в/ Зависят ли встреча и слияние гамет при оплодотворении от факторов, которые они несут?

   (В результате обсуждения формулируются четыре положения гипотезы Менделя. На доске открываются формулировки каждого положения, написанные заранее)

   Откройте конверт №4. В нем вы найдете краткое изложение гипотезы Менделя о наследовании признаков и положения, записанные с использованием современных терминов, принятых в генетике. Карточки пронумерованы в произвольном порядке. Расположите их в соответствующем порядке.

Краткое изложение гипотезы Менделя

о наследовании признаков.

   1.По цепи поколений организмов и их клеток передаются не признаки, а наследственные факторы, их определяющие.

   2.Развитие каждого признака контролируется двумя факторами, полученными от отцовской и материнской форм. Наследственные факторы гибрида, влияющие на проявление одного признака различны. Чаще проявляется только один из них (доминантный), реже возможно промежуточное наследование.

   3.Доминантный и рецессивный факторы у гибрида сосуществуют не сливаясь, не смешиваясь, не разбавляясь. Передача фактора последующим поколениям не зависит от того, осуществил ли он свое воздействие на развитие или контролируемый им признак был подавлен.

   4.При образовании гамет в каждую из них попадает только один фактор из каждой пары. Гаметы с разными факторами образуются гибридами в равных числе и обладают равной жизнеспособностью. Встреча и слияние гамет при оплодотворении не зависят от факторов, которые они несут.

Положения, сформулированные с использованием современных терминов.

   Карточка 3. Из поколения в поколение передается не признак, а определяющий его аллель, как дискретная единица.

   Карточка 4. Каждый признак контролируется парой аллелей. Каждый организм наследует по одному аллелю (для каждого признака) от каждой из родительских особей. Если организм содержит два различных аллеля для данного признака, то один из них (доминантный) может проявляться, полностью подавляя проявление другого (рецессивного).

   Карточка 2. При передаче аллели не изменяются.

   Карточка 1. При мейозе каждая пара аллелей разделяется (расщепляется) и каждая гамета получает по одному из каждой пары (принцип расщепления). При образовании гамет в каждую из них может попасть любой аллель из пары вместе с любым другим из другой пары (принцип независимого распределения).

   Пришло время познакомиться с работой наших художников. Каждая группа проверит выполнение задания, сравнивая копию с оригиналом (рисунком, сделанным самой группой).

   Итак, Г.Мендель прежде всего перенес в биологию новые для этой науки идеалы физического познания: выделил элементарные носители рассматриваемых свойств, тщательно спланировал эксперименты, статистически обработал результаты. Включение менделевского открытия в биологию требовало усвоения новой исследовательской программы точных наук, к чему современники Менделя были явно не готовы. Ученые не сумели оценить значение его открытий возможно еще и потому, что в то время нельзя было связать данные Менделя с какими-то конкретными структурами в гаметах.

Вопрос:        

Когда наступило время для признания работ Грегора Менделя?

Примерный ответ:        

   Во-первых, к концу 19 века в результате повышения оптических качеств микроскопов и совершенствования цитологических методов стало возможно наблюдать поведение хромосом в гаметах и зиготах.

   Во-вторых, время для восприятия менделизма пришло тогда, когда идея дискретности окончательно утвердилась в естествознании с открытием квантов М.Планком в 1900 году. Лишь после этого работы Г.Менделя были моментально “реанимированы” сразу в трех странах (Голландии, Австрии, Германии).

“Пусть будущие поколенья

славят

нас за труды”

В. Шекспир

Наступивший ХХ век ошеломляет известием о законах Менделя. Правда, сначала ученые больше были заняты разговорами, чем конкретными исследованиями. Но постепенно все большее количество известных и малоизвестных ученых увлекаются идеями Менделя, подтверждая его гипотезы на самых разных объектах. Причем, опыты ставят не генетики, которых как таковых еще и не было, а ученые других биологических специальностей: ботаники, зоологи, эмбриологи, цитологи. Существует легенда, что на вопрос: “Чем занимаетесь?”- один профессор зоологии отвечал, что проводит три рода экспериментов: дурацкие, чертовски дурацкие и те, что еще хуже первых.

Вопрос:        

Как вы думаете, кто был этот шутник и какие эксперименты он проводил?

Примерный ответ:        

Американский ученый Томас Морган проводил опыты с плодовой мушкой дрозофилой.

Вопрос:        

Что явилось результатом опытов Моргана и его сотрудников?

Детальная разработка хромосомной теории наследственности.

Задания для групп:        

   Назвать положения хромосомной теории наследственности.

(группы называют положения по очереди одно за другим)

   На основе сходства между поведением хромосом во время образования гамет и оплодотворения и передачей менделевских наследственных факторов Сэттон и Бовери сформулировали хромосомную теорию наследственности. Согласно этой теории,

   1.каждая пара факторов локализована в паре гомологичных хромосом, причем каждая хромосома несет по одному фактору. Поскольку факторов намного больше хромосом. каждая хромосома должна содержать множество факторов

   На основе результатов экспериментов на дрозофилах, Т. Морган и его ученики пришли к выводам, которые дополнили и углубили хромосомную теорию.

   2.Гены, локализованные в пределах одной хромосомы, составляют одну группу сцепления и передаются совместно (сцеплено).

   3.Число групп сцепления равно гаплоидному числу хромосом, постоянному для каждого вида организмов.

   4.Признаки, зависящие от сцепления генов, также наследуются совместно.

   5.Сцепленное наследование признаков может нарушаться в результате перекреста хромосом (кроссинговера), ведущего к перераспределению генетического материала между гомологичными хромосомами во время мейоза.

   6.Каждый ген имеет определенное место (локус) в хромосоме.

   7.Гены расположены в хромосоме в определенной линейной последовательности.

   8.Частота кроссинговера между генами пропорциональна расстоянию между ними.

   Заслуги “дрозофильной группы” Моргана огромны. Их открытия по мощности сравнивают с открытием законов наследственности Менделя. Можно утверждать, что развитие генетики середины ХХ столетия в огромной степени обязано теоретическим положениям и экспериментальным исследованиям школы Т. Моргана.

   Идеи и методы генетики находят применение во всех областях человеческой деятельности, связанной с живыми организмами и с самим человеком, как объектом познания. Задания, которые вы сейчас будете выполнять, познакомят нас лишь с некоторыми направлениями генетических исследований, но они так или иначе касаются человека и имеют для него большую или меньшую значимость.

   Откройте конверты №5 и приступайте к выполнению заданий.

Задания для 1 группы:        

Не поет Лутоня песен,

На соседей не глядит.

Он не ласков. Он не весел.

Призадумавшись сидит.

На жену свою не взглянет.

Почернел от маяты....

Ой, как ждал Лутоня сына!...

Да, видать, опять судьбина

Подшутила в эту ночь:

Не дала на счастье сына,

А дала на горе дочь.

               (Сергей Островский)

   Прав ли казак Лутоня, обидевшись на жену, родившего ему седьмую дочь? Определите область генетической науки, объясните ситуацию.

(Для объяснений воспользуйтесь набором знаковых табличек)

Примерный ответ:        

   Эта ситуация связана с генетикой пола. Люди с давних времен старались понять механизм определения пола и повлиять на него в ту или иную сторону. И всегда, как и в случае с казаком Лутоней, виноватой в рождении ребенка нежелательного пола, считалась женщина. И только генетические исследования ХХ века расставили все по своим местам, определив истинные причины появления мальчиков и девочек. Различие между мужчиной и женщиной заключается в их хромосомных наборах, вернее в половых хромосомах. Гетерогаметным полом у человека является мужчина (ХУ), а женщина гомогаметна (ХХ). Пол определяется в момент оплодотворения, встреча гамет является случайной.

Задания для 2 группы:        

   Вы пришли на птичий рынок для того, чтобы купить себе котенка. У вас есть твердое желание купить кота. Но все котята, которых предлагают, вам не нравятся. И вот вы увидели очаровательное пушистое создание бело-черно-коричневой (черепаховой) окраски. Купите ли вы этого котенка?

   (Для объяснений воспользуйтесь набором знаковых табличек)

Примерный ответ:        

   Нет, не купим, так как это кошка, а мы хотим купить кота. Это задача на наследование, сцепленное с полом, и кодоминантность. Черная окраска кошек определяется доминантным аллелем, расположенным в Х - хромосоме, а рыжая окраска – рецессивным аллелем. Аллели не проявляют полного доминирования. Поэтому гетерозиготы не проявляют чистой окраски, а являются черепаховыми. Гетерозиготными могут быть только кошки, т.к. они имеют две Х-хромосомы. Коты, имеющие только одну Х-хромосому, могут иметь или доминантный или рецессивный аллель, которые и определяют черную или рыжую окраску соответственно. Наследование, сцепленное с полом, характерно для всех организмов с хромосомным определением пола, включая человека.

Задания для 3 группы:        

   В родильном доме перепутали двух младенцев с группами крови О и А. Одна пара предполагаемых родителей имеет группы крови О и А, другая - А и АВ. Можно ли достоверно установить, кто чей сын?

Примерный ответ:        

   Задача на множественный аллелизм. Первый младенец не может принадлежать второй паре, т.к. один из супругов не может образовать гаметы с рецессивным аллелем. Первая пара может быть его родителями при условии, что один из супругов гетерозиготен.

   Второй ребенок может принадлежать второй паре родителей при любом генотипе родителя с группой крови А (гомозиготном или гетерозиготном).

О О    х    А О

О     х   АО

ОО  +  АО        

А_   х   А В

А _   х   А В

АА + _А + АВ + _В

  В судебной практике встречаются случаи, которые требуют установления родственных связей. Для этого используют различие методы, в том числе используют групповую принадлежность крови (по аллелем А,В,О и М,N), резус-фактор. Существуют очень сложные методы, называемые “генетической дактилоскопией” - т.е. распознавании опреде-ленных участков ДНК, характерных для родственных организмов.

Задания для 4 группы:        

  У здоровых по цветовому зрению родителей родился сын-дальтоник. Какова вероятность рождения второго сына с такой же аномалией.

  (Для объяснения используйте набор знаковых табличек)

Примерный ответ:        

  Дальтонизм – это рецессивный признак, сцепленный с полом. Он передается через Х-хромосому. Если отец был здоров, значит, его Х-хромосома несла доминантный ген. Следовательно, мать должна быть гетерозиготной.

ХAХa    х     ХAY

х

ХAХA + ХAХa + ХAY + ХaУ

  Вероятность рождения мальчика-дальтоника сохраняется на уровне 25%.

  Сцепленными с полом являются и гены, определяющие развитие тяжелых заболеваний, например, гемофилии. В случае риска рождения больных детей, необходимо обращаться в медико-генетические консультации. Аномалии, определяющиеся генами, связанными с полом, чаще встречаются у мужчин, так как мужской пол является гетерогаметным.

Вопрос        

   А теперь откройте конверт №6. (В них лежат различные карты: исторические, географические, туристические, игральные).

   Что общего между картами и генетикой?

Примерный ответ:        

  Только слово “карты”, т.к., вероятно, речь идет о генетических картах.

Вопрос        

  Что такое генетические карты и зачем они нужны.

Примерный ответ:        

   Генетическая карта - это схема взаимного расположения генов, находящихся в одной группе сцепления. Расстояние между генами определяется по частоте кроссинговера между ними. Единицей расстояния между генами является морганида, равная 1% кроссинговера.

   Наиболее подробные генетические карты составлены для дрозофилы, у которой изучено более 1000 генов в четырех хромосомах, а также для кукурузы (400 генов в 10 хромосомах). Созданы генетические карты мыши, томатов, кишечной палочки и других организмов. Генетические карты позволят планировать работу по получению организмов с определенным сочетанием признаков. Сравнение генетических карт разных видов способствует пониманию эволюционного процесса.

   Естественно предположить, что особый интерес вызывает составление генетических карт человека.

“Как это нужно –                                    

Содрать с предметов слой наружный,

Увидеть мир без оболочек.”                

А. Вознесенский

   В биологии наступила эпоха больших свершений. Однако даже тогда, когда возникали имевшие мировую славу школы и крупные лаборатории, не существовало больших биологических проектов. Теперь они появились. Одним из них стала Российская программа “Геном человека”, существующая с 1989 года.

   Содержание программы определено самим названием: ее объект - человек и его геном, т.е. совокупность всех генов. Суть программы - изучение материального носителя, “языка,” способов хранения и передачи наследственной информации. В настоящее время уже очень многое известно. А проблема состоит в прочтении генетического текста, т.е. в химическом определении последовательности нуклеотидов в линейных молекулах ДНК. Такие аналитические методы существуют, но за ними скрываются огромные технические трудности. С одной стороны, они тормозят решение проблемы, а с другой, способствуют установлению связей между институтами и лабораториями, разбросанному по всему миру, и объединению их усилий по изучению генома человека. Так каждая из 23 пар хромосом имеет в мире своего куратора. В Российской программе основное внимание обращено на хромосомы 3, 5, 13, 19. В период создания этой программы, она вызывала ожесточенные споры в научном мире. Защитники называли ее “Чашей Грааля” современной генетики. Противники заявляли, что секвенирование (определение нуклеотидной последовательности) генома человека “столь же полезно, как перевод полного собрания сочинений Шекспира в клинописные тексты с тем различием, что секвенирование труднее осуществляется и не так понятно”.

Задания для групп:        

   Выскажите свою точку зрения, ознакомившись с некоторыми числовыми данными из конверта №7.

Геном бактерии образован 4-5млн пар нуклеотидов.

Геном плодовой мушки-дрозофилы образован 155млн пар нуклеотидов.

Геном человека образован 3 млрд пар нуклеотидов. Для записи обычными символами информации, полученной после их секвенирования, потребовалось бы 1200томов по 1000 страниц с 2500 печатными знаками на каждой.

Определение нуклеотидной последовательности одним исследователем вручную, по-видимому, ограничено 100000 нуклеотидных пар в год. Современные автоматы, хотя и обладают производительностью более 10000пар нуклеотидов в день, тем не менее не достигают оптимального уровня.

Большой % повторных и испорченных анализов.

В нуклеотидных последовательностях ДНК заложена система метаболических команд, управляющих всеми основными проявлении жизни: развитие многоклеточного организма от оплодотворенной яйцеклетки до его зрелого состояния, действие отдельных функций и их совокупностей, воспроизведение поколений, их эволюция, расцвет и угасание живого существа и т.д.

Последовательности нуклеотидов разных людей ( кроме монозиготных близнецов) почти одинаковы - они различаются только одним нуклеотидом из 300. Эти различия и определяют индивидуальность любого человека.

Никто в сущности не знает сколько генов у человека. Одни называют 30000, другие 100000 (по материалам 1997г. -около 50000).

Изучено пока немногим более 5000 генов.

Насчитывается около 4000 наследственных заболеваний.

Обсуждение проблемы        

   (после обсуждения) Несомненно, программа “Геном человека” должна существовать и развиваться. Составление генетических карт человека позволит в будущем развивать методы генной терапии, т.е. методы, которые позволят исправлять генетические дефекты введением в пораженные клетки нормальных генов.

   Программа “Геном человека” - это путь в биологию третьего тысячелетия.

   В 1910 году русский физик Николай Александрович Умов написал замечательные слова: “...С каждым ударом маятника знание истины становится насущнее, связи ее с жизнью, как бы ни казалась она (истина) отвлеченной, становятся настоятельнее”.

   Все развитие генетики как науки и ее достижения, которые широко используются человеком, являются ярким тому подтверждением.