Методические рекомендации "Решение задач по генетике"
методическая разработка по биологии (10 класс) на тему

ЭЛЕКТРОСТАЛЬСКИЙ ФИЛИАЛ

 ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ «МОСКОВСКИЙ КОЛЛЕДЖ УПРАВЛЕНИЯ И НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ»

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

 РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ПО ГЕНЕТИКЕ

для специальностей:

Компьютерные системы и комплексы,

Банковское дело

                              Автор Луцкая Н.В.

г.о.Электросталь

 2012

       Настоящая методическая разработка посвящена решению генетических задач, предусмотренному программой дисциплин «Биология» и «Естествознание» для специальностей технического и экономического профиля.

       Решение  задач   позволяет обучающимся не только лучше понять законы наследственности, но и постоянно тренировать мышление, что является одной из главных задач среднего образования.

        В данном пособии предлагается алгоритм решения генетических задач, а также представлены примеры их решения  и оформления. Кроме того включены задачи по трем основным темам: моногибридное скрещивание, дигибридное скрещивание и сцепление генов с полом, предусмотренные для самостоятельного решения.

При решении простейших генетических задач можно рекомендовать следующую последовательность действий

1. Краткая запись условий задачи. Введение буквенных обзначений генов, обычно А и В (в задачах они частично уже даны). Определение типа наследования (доминантность, рецессивность), если это не указано.

2. Запись фенотипов и схемы скрещивания (словами для наглядности).

3. Определение генотипов в соответствии с условиями. Запись генотипов символами генов под фенотипами.

Выяснение генотипов особей, неизвестных по условию, является основной методической операцией. При этом начинать следует с особей, несущих рецессивный признак, поскольку они гомозиготны и их генотип однозначен -  аа. Генотип особи, несущей доминантный признак, может быть как АА, так и Аа.

4. Определение гамет. Выяснение их числа и находящихся в них генов на основе установленных генотипов.

5. Составление решетки Пеннета.

6. Анализ решетки согласно поставленным вопросам.

7. Краткая запись ответа.

Подавляющее большинство ошибок, допускаемых учащимися, связано с невыполнением простых правил, которые они должны усвоить из курса генетики. К этим правилам относятся следующие:

1.Каждая гамета получает гаплоидный набор хромосом. В каждую гамету попадает только один ген из пары аллелей.

2.Одну гомологичную хромосому(один аллельный ген) ребенок получает от отца, одну – от матери.

3. Гетерозиготные  организмы при полном доминировании всегда проявляют доминантный признак. Организмы с рецессивным признаком всегда гомозиготны.

4 Решение задач на дигибридное скрещивание обычно сводится к решению двух задач на моногибридное (следствие закона независимого наследования).

        «Моногибридное скрещивание»

Моногибридным называется скрещивание, при котором рассматривается наследование одной пары альтернативных (контрастных, взаимоисключающих) признаков, детерминируемых одной парой генов.

При моногибридном скрещивании соблюдается первый закон Менделя (закон единообразия), согласно которому при скрещивании гомозиготных организмов у их потомков F1 проявляется только один альтернативный признак (доминантный), а второй находится в скрытом (рецессивном) состоянии. Потомство F1 единообразно по фенотипу и генотипу. Согласно второму закону Менделя (закон расщепления) при скрещивании гетерозигот в их потомстве F2 наблюдается расщепление по генотипу в соотношении 1:2:1 и по фенотипу в пропорции 3:1.

Для успешного решения задач на моногибридное скрещивание необходимо также четко знать правило «чистоты гамет», согласно которому в каждую гамету попадает только один ген из каждой пары, определяющей развитие признака.

Пример решения задач

1. У человека ген длинных ресниц доминирует над геном коротких ресниц. Женщина с длинными ресницами, у отца которой ресницы были короткими, вышла замуж за мужчину с короткими ресницами.

а) Сколько типов гамет образуется у женщины?

б) А у мужчины?

в) Какова вероятность рождения в данной семье ребенка с длинными ресницами?

г) Сколько разных генотипов может быть у детей в этой семье?

д) А фенотипов?

Решение

1. Краткая запись условий задачи

    Ген А  – длинные ресницы

    Ген а – короткие ресницы

2. Фенотипы и схема скрещивания

Р    Женщина (длинные ресницы)         х      Мужчина (короткие ресницы)

3. Гаметы

                     А ?                                        х                  аа

Один аллель гена женщина получила от матери (А), который имел короткие ресницы и генотип   аа, а второй от отца, следовательно ее генотип Аа.

4. Гаметы у женщина два типа А и а, у мужчины 1 тип – а.

5. Составление решетки Пеннета.

6. Анализ решетки (в соответстви и с вопросами).

а) У женщины образуются два типа гамет: А и а.

б) У мужчины – только один тип гамет: а.

в) Гаметы мужчины и женщины могут встретиться, а могут и не встретиться, т.е. образование каждой зиготы – явление случайное и независимое от других. Количественной оценкой случайного события является его вероятность. В двух случаях из четырех возможных образуются зиготы Аа, следовательно, вероятность такого события 2/4 = 1/2 = 0,5 = 50%.

(Вероятность любого события имеет значение между 0 и 1. Невозможному событию соответствует вероятность 0, а достоверному – вероятность 1, но для наглядности вероятность допустимо выражать в процентах.)

г) Может быть только два разных генотипа: Аа и аа.

д) Может быть только два разных фенотипа: ресницы короткие и ресницы длинные.

7. Ответ: 2/1/50/2/2.

Задачи для самостоятельного решения

1. У человека ген дальнозоркости доминирует над геном нормального зрения. В семье муж и жена страдают дальнозоркостью, однако матери обоих супругов имели нормальное зрение.

а) Сколько типов гамет образуется у жены?

б) Сколько разных генотипов может быть у детей в данной семье?

в) Сколько фенотипов может быть у детей в данной семье?

г) Какова вероятность рождения в этой семье ребенка с нормальным зрением?

д) Какова вероятность рождения в этой семье ребенка, страдающего дальнозоркостью?

Ответ: 2/3/2/25%/75%.

2. У арбуза зеленая окраска плода доминирует над полосатой. От скрещивания гомозиготного зеленоплодного сорта с полосатым получили 217 гибридов первого поколения. Гибриды переопылили и потом получили 172 гибрида во втором поколении.

а) Сколько типов гамет образует растение с зелеными плодами?

б) Сколько растений в F1 будут гетерозиготными?

в) Сколько разных генотипов будет в F2?

г) Сколько растений в F2 будет с полосатой окраской плодов?

д) Сколько гомозиготных растений с зелеными плодами будет в F2?

Ответ: 1/217/3/43/43.

3. У коров безрогость доминирует над рогатостью. При скрещивании гомозиготных безрогих животных с рогатыми было получено 96 гибридов. После скрещивания гибридов между собой в F2 получили 48 телят.

а) Сколько гетерозиготных животных среди гибридов F1?

б) Сколько разных генотипов среди гибридов F2?

в) Сколько фенотипов среди гибридов F2?

г) Сколько будет безрогих животных в F2?

д) Сколько будет рогатых животных в F2?

Ответ: 96/3/2/36/12.

4. У собак висячие уши доминируют над стоячими. При скрещивании гетерозиготных собак с висячими ушами и собак со стоячими ушами получили 214 щенков.

а) Сколько типов гамет образуется у собаки со стоячими ушами?

б) Сколько разных фенотипов будет в F1?

в) Сколько разных генотипов будет в F1?

г) Сколько гетерозиготных животных будет в F1?

д) Сколько животных с висячими ушами будет в F1?

Ответ: 1/2/2/107/107.

5. У флоксов белая окраска венчика доминирует над розовой. Скрестили гетерозиготное растение с белыми цветками и растение с розовыми цветками и получили 96 гибридов.

а) Сколько типов гамет образует растение с розовыми цветками?

б) Сколько растений с розовыми цветками будет в F1?

в) Сколько разных генотипов будет в F1?

г) Сколько разных фенотипов будет в F1?

д) Сколько растений с белыми цветками будет в F1?

Ответ: 1/48/2/2/48.

6. У мухи-дрозофилы серая окраска тела доминирует над черной. При скрещивании гомозиготных мух с серым телом и черных мух получили 34 мухи. Гибриды из F1 затем скрестили с черными мухами и в F2 получили 96 мух.

а) Сколько типов гамет образуется у гибридов из F1?

б) Сколько серых мух было в F1?

в) Сколько серых мух было в F2?

г) Сколько черных мух было в F2?

д) Сколько разных генотипов было в F2?

Ответ: 2/34/48/48/2.

7. У кошек длинная шерсть рецессивна по отношению к короткой. Гомозиготную длинношерстную кошку скрестили с гетерозиготным короткошерстным котом и получили 8 котят.

а) Сколько типов гамет образуется у кота?

б) Сколько типов гамет образуется у кошки?

в) Сколько среди котят будет разных фенотипов?

г) Сколько среди котят будет разных генотипов?

д) Сколько должно получиться котят с длинной шерстью?

Ответ: 2/1/2/2/4.

ДИГИБРИДНОЕ СКРЕЩИВАНИЕ

Дигибридным называется скрещивание, при котором рассматривается наследование двух альтернативных признаков, кодируемых генами, расположенными в разных парах гомологичных хромосом.

Согласно третьему закону Менделя, при дигибридном скрещивании наследование обоих признаков осуществляется независимо друг от друга, а в потомстве дигетерозигот наблюдается расщепление по фенотипу в пропорции 9:3:3:1. По генотипу расщепление будет осуществляться в соотношении 4:2:2:2:2:1:1:1:1 (4 АаВb, 2 ААВb, 2 АаВВ, 2 Ааbb, 2 ааВb, 1 ААbb, 1 ААВВ, 1 ааВВ, 1 ааbb).

Для определения фенотипов и генотипов потомства при дигибридном скрещивании удобно пользоваться решеткой Пеннета Пеннета (решётка Пеннета, графический метод, предложенный английским генетиком Р. Пеннетом (R. Punnett) для наглядного представления о сочетании различных гамет при скрещивании). Для построения решетки по вертикальной оси следует отметить гаметы одного родительского организма, а по горизонтальной – другого. В месте пересечения вертикалей и горизонталей записываются генотипы дочерних организмов.

Пример решения задач

Известно, что у кур простой (листовидный) гребень (a) рецессивен по отношению к розовидному (A ),а оперенные (B ) ноги доминируют над голыми (b ) .Кур с листовидным гребнем и голыми ногами скрестили с дигетерозиготным петухом, имеющим розовидный гребень и оперенные ноги. Найдите процент появления потомства полностью схожего с матерью среди гибридов первого поколения.

• Условия задачи записывают в виде схемы скрещивания родителей. Для этого надо по описанию составить генотипы родителей: В нашей задаче самка имеет листовидный гребень (aa) и голые ноги (bb), итого у курицы у нас получается ааbb, а петух дигетерозигота, т.е. его надо записать как АаBb
• Далее записываем скрещивание, используя знаки женской () и мужской () особи. Скрещивание обозначают знаком умножения (х). На первом месте принято ставить женский пол. Родительские особи обозначают буквой «Р»(от parents) Получаем:
  Р    aabb    X   AaBb
• Теперь чертим так называемую Решётку Пеннета . По вертикали записываем женские гаметы, по горизонтали мужские. И заполняем решётку:
  Р    aabb    X   AaBb

• F1 AaBb Aabb aaBb aabb
• Выясняем соотношения гибридов первого поколения и вычисляем процентные соотношения. В данной задаче гибриды соотносятся как 1:1:1:1, следовательно, процент кур с листовидным гребнем и голыми ногами среди гибридов первого поколения будет составлять 25%. Ответ: 25%

Задачи для самостоятельного решения

1. Мутации генов, вызывающие укорочение конечностей (а) и длинношерстость (в) у овец, передаются в следующее поколение по рецессивному типу. Их доминантные аллели формируют нормальные конечности (А) и короткую шерсть (В).

В хозяйстве разводились бараны и овцы с доминантными признаками и было получено в потомстве 2336 ягнят. Из них 425 длинношерстых с нормальными конечностями и 143 длинношерстых с короткими конечностями.

Определить количество короткошерстых ягнят и сколько среди них с нормальными конечностями?

2. У человека ген негритянской окраска кожи (В) полностью доминирует над геном европейской кожи (в), а заболевание серповидно-клеточная анемия проявляется неполностью доминантным геном (A), причём аллельные гены в гомозиготном состоянии (AA) приводят к разрушению эритроцитов, и данный организм становится нежизнеспособным.

Гены обоих признаков расположены в разных хромосомах.

Чистородная негроидная женщина от белого мужчины родила двух мулатов. Один ребёнок не имел признаков анемии, а второй умер от малокровия.

Какова вероятность рождения следующего ребёнка, не имеющего признаков анемии?

3. Рецессивные гены (а) и (с) определяют проявление таких заболеваний у человека, как глухота и альбинизм. Их доминантные аллели контролируют наследование нормального слуха (А) и синтез пигмента меланина (С).

Гены не сцеплены.

Родители имеют нормальный слух; мать брюнетка, отец альбинос. Родились три однояйцовых близнеца больные по двум признакам.

Какова вероятность того, что следующий ребёнок в этой семье будет иметь оба заболевания?

4. Изучаются две пары аутосомных генов, проявляющих независимое наследование.

А-розовидный гребено

а- простой гребень

В- оперенные ноги

в- гладкие ноги

Петух с розовидным гребнем (АА) и оперёнными ногами (ВВ) скрещивается с двумя курицами, имеющих розовидный гребень и оперённые ноги. Определить возможные генотипы куриц, генотипы и фенотипы первого поколения цыплят.

СЦЕПЛЕННОЕ С ПОЛОМ НАСЛЕДОВАНИЕ

Следует помнить, что рецессивные признаки, кодируемые генами, расположенными в Х-хромосомах, всегда проявляются у мужчин, а у женщин только в гомозиготном состоянии.

Пример решения задач

Мужчина, больной гемофилией, женился на здоровой женщине. У них родилась здоровая дочь. Определить вероятность рождения больного ребенка от брака этой дочери со здоровым мужчиной.

Ответ. Вероятность рождения больного ребенка – 25 %.

Задачи для самостоятельного решения

1. Гемофилия передается как рецессивный признак, сцепленный с Х-хромосомой. Мужчина, больной гемофилией, женился на здоровой женщине. У них рождаются нормальные дочери и сыновья, которые вступают в брак с лицами, не страдающими гемофилией. Обнаружится ли у внуков гемофилия?

2. Дочь дальтоника выходит замуж за сына другого дальтоника, причем жених и невеста различают цвета нормально. Каким будет зрение у их детей? Укажите их генотипы и фенотипы.

3.  У человека рецессивный сцепленный с полом признакэ Женщина с нормальным зрением, отец которой был дальтоником, а мать имела нормальное зрение, вышла замуж за мужчину-дальтоника. Сколько различных генотипов и фенотипов может быть у их сыновей?

4. У человека дальтонизм  рецессивный сцепленный с полом признак. Женщина с нормальным зрением, отец которой был дальтоником, а мать имела нормальное зрение, вышла замуж за мужчину с нормальным зрением. Сколько различных генотипов и фенотипов может быть у их сыновей?

5. Здоровый (по свертываемости крови) мужчина женат на женщине, у которой отец гемофилик.. Какие дети будут от этого брака и в какой пропорции? (Рецессивный ген гемофилии сцеплен с Х-хромосомами).

6. Отец в семье гемофилик, а у матери нормальная свертываемость крови. Каковы варианты генотипов родителей? Каковы варианты генотипов и фенотипов детей?

7. От родителей, имевших по фенотипу нормальное цветовое зрение, родилось несколько детей с нормальным зрением и один мальчик дальтоник (не различает красный и зеленый цвета). Каковы генотипы родителей и детей? (Рецессивный ген дальтонизма и доминантный ген нормального зрения сцеплены с Х-хромосомами).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Беркинблита М.Б. Почти 200 задач по генетике. – М: МИРОС, 1992.

2.Скокова А.А. Сборник задач по генетике, – Рязань, Горизонт, 1993.

3.Соколовская Б.Х. 120 задач по генетике, – М.: Центр РСПИ, 1991.

4.Чебышев Н.В. и др. Биология: учебник для студ.учр.СПО. М..2012