|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
F 1ААВВ, 2ААВв, 2АаВВ, 4АаВв, 1ААвв, 2Аавв, 1ааВВ, 2ааВв, 1аавв
Расщепление по фенотипу 9:3:3:1 Решение показывает, что полученное расщепление соответствует условиям задачи, а это значит, что родительские особи были дигетерозиготными. Задача 9.2.5. При скрещивании двух растений тыквы со сферической формой плодов получено потомство, имеющее только дисковидные плоды. При скрещивании этих гибридов между собой (с дисковидными плодами) были получены растения с тремя типами плодов: 9 частей с дисковидными плодами, 6 – со сферическими и 1 – с удлиненными. Каковы генотипы родителей и гибридов первого и второго поколений? Решение: Исходя из результатов первого скрещивания, можно определить, что родительские растения были гомозиготны, так как в первом поколении гибридов все растения имеют одинаковую форму плодов. При скрещивании этих гибридов между собой происходит расщепление в отношении 9:6:1, что говорит о комплементарном взаимодействии генов ( при таком взаимодействии генотипы, объединяющие в себе два доминантных неаллельных гена А и В, как в гомо-, так и гетерозиготном состоянии определяют появление нового признака). Составим условную схему скрещивания: Р сферические х сферические F1 дисковидные F2 9 дисковидных; 6 сферических; 1 удлиненный Если в данном примере присутствует комплементарное взаимодействие генов, то можно предположить, что дисковидная форма плодов определяется генами А и В, а удлиненная, видимо, рецессивным генотипом аавв. Ген А при отсутствии гена В определяет сферическую форму; ген В при отсутствии гена А тоже определяет сферическую форму плода. Отсюда можно предположить, что родительские растения имели генотипы ААвв и ааВВ. При скрещивании растений с генотипами ААвв и ааВВ в первом поколении гибридов все растения будут иметь дисковидную форму плодов с генотипом АаВв. При скрещивании этих гибридов между собой наблюдается то расщепление, которое дано в условии задачи, следовательно, в данном примере действительно имело место комплементарное взаимодействие генов. Задача 9.2.6. У душистого горошка два белоцветковых, но разных по происхождению растения при скрещивании дали в первом поколении пурпурноцветковые гибриды. При скрещивании этих гибридов между собой в потомстве наблюдалось следующее расщеплении: 9 растений с пурпурными цветками, 7 – с белыми. Каковы генотипы родительских растений? Решение: Составим условную схему скрещивания: Р белоцветковое х белоцветковое растение растение F1 пурпурноцветковые F2 9 пурпурноцветковых; 7 белоцветковых. Анализируя результаты скрещивания, можно сделать вывод о том, что пурпурная окраска цветка определяется взаимодействием доминантных генов А и В. Отсюда генотип этих растений – АаВв. Ген А при отсутствии гена В и ген В при отсутствии гена А определяют белоцветковость. Отсутствие в генотипе доминантных генов А и В обуславливает отсутствие пигмента, т.е. растения с рецессивным генотипом аавв тоже будут иметь цветки белой окраски. Отсюда следует, что исходные родительские растения имели генотипы ААвв и ааВВ. Первое поколение гибридов – АаВв (дигетерозиготное). Задача 9.2.7. При скрещивании растений тыквы с белыми и желтыми плодами все потомство имело плоды белой окраски. При скрещивании полученных растений между собой наблюдалось следующее расщепление: 204 растения с белыми плодами, 53 – с желтыми и 17 – с зелеными плодами. Определите генотипы родителей и их потомства. Решение: Запишем условную схему скрещивания: Р желтоплодное х белоплодное F1 белоплодное F2 204 белых; 53 желтых; 17 зеленых. Расщепление 204:53:17 соответствует примерно отношению 12:3:1, что свидетельствует о явлении эпистатического взаимодействия генов (когда один доминантный ген, например А, доминирует над другим доминантным геном, например В). Отсюда белая окраска плодов определяется присутствием доминантного гена А или наличием в генотипе доминантных генов двух аллелей АВ; желтая окраска плодов определяется геном В, а зеленая окраска плодов генотипом аавв. Следовательно, исходное растение с желтой окраской плодов имело генотип ааВВ, а белоплодное – ААвв. При их скрещивании гибридные растения имели генотип АаВв (белые плоды). При самоопылении растений с белыми плодами было получено: 9 растений белоплодных (генотип А…В…) 3 - белоплодных (генотип А…вв) 3 - желтоплодных (генотип ааВ…) 1 - зеленоплодных (генотип аавв). Соотношение фенотипов 12:3:1. Это соответствует условиям задачи. Задача 9.2.8. Одна из цепочек молекулы ДНК имеет следующий порядок нуклиатидов: ЦЦГТАЦЦТАГТЦ… Определить последовательность аминокислот в соответствующем полипептиде, если известно, что и _РНК синтезируется на комплиментарной данной цепи ДНК. Решение: Молекула и_РНК синтезируется по принципу комплиментарности на одной из цепей молекулы ДНК. По условию задачи, и_РНК синтезируется на комплиментарной цепи. Следовательно, сначала необходимо построить комплиментарную цепь ДНК, помня при этом, что аденину соответствует тинин, а гуанину _ цитозин. Двойная цепочка ДНК будет выглядеть следующим образом: Ц Ц Г Т А Ц Ц Т А Г Т Ц . . Г Г Ц А Т Г Г А Т Ц А Г . . Теперь строим молекулу и_РНК. При этом следует вспомнить, что вместо тимина в молекулу РНК входит урацил. Тогда ДНК: Г Г Ц А Т Г Г А Т Ц А Г и_РНК: Ц Ц Г У А Ц Ц У А Г У Ц Три рядом расположенных нуклеотида (триплет или кодон) и_РНК определяют присоединение одной аминокислоты. Соответствующие триплетам аминокислоты находим по таблице кодонов. Кодон ЦЦГ соответствует пролину, УАЦ _ тирозину, ЦУА _ лейцину, ГУЦ _ валину. Следовательно, последовательность аминокислот в полипептидной цепи будет: ПРО _ ТИР _ ЛЕЙ _ ВАЛ _ При решении задач в области генетики студент должен усвоить следующие принципы: 1) в передаче наследственной информации участвует оба родителя, и они вносят одинаковый вклад в генетическую конструкцию потомка; 2) каждая особь имеет два гена, в то время как гамета содержит лишь один такой ген; 3) две пары генов, находящихся в разных хромосомах наследуются независимо друг от друга; 4) две пары генов, находящихся в одной и той же хромосоме, имеют тенденцию наследоваться совместно, но могут разделяться в случае кроссинговера; 5) гаметы могут соединяться в случайных комбинациях. При решении генетических задач следует придерживаться следующих правил: 1) записать символы, используемые для обозначения каждого гена; 2) выяснять генотипы родителей, определяя их по фенотипам самих 3) родителей, а если этого недостаточно, то по фенотипам либо их родителей, либо потомков; 4) определить все гаметы, образующиеся у каждого родителя; 5) начертить решетку Пеннета, в которой по горизонтали записываются женские гаметы, а по вертикали – мужские; 6) заполнить клетки решетки, записав в них генотипы соответствующих потомков, и определить соотношения в потомстве разных генотипов и разных фенотипов. Задача 9.2.9. У человека ген карего цвета глаз доминирует над голубым. Гетерозиготная кареглазая женщина вышла замуж за голубоглазого мужчину. Какой цвет глаз возможен у их детей? Условие задачи оформим в виде таблицы
Решение: Генетическая запись решения: P Bb x bb G (B) (b) (b) F1 Bb bb либо с помощью решетки Пеннета:
Гетерозиготная особь (в данном случае _ мать) дает два типа гамет, гомозиготная (отец) _ один. В результате такого брака вероятность рождения детей с карими и голубыми глазами равна 1:1 (по 50%). Задача 9.2.10. У человека близорукость (М) доминирует над нормальным зрением (м), а карий цвет глаз (В) _над голубым (b). Гетерозиготная кареглазая женщина с нормальным зрением вышла замуж за голубоглазого гетерозиготного близорукого мужчину. Определить возможные фенотипы и генотипы их детей. Условие задачи:
Решение: Р Bbmm x bbMm G (Bm)(bm) (bM)(bm) F1 BbMm Bbmm bbMm bbmm или с помощью решетки Пеннета:
Возможны 4 случая: один ребенок _ кареглазый близорукий гетерози-готный по обеим парам аллелей BbMm; другой _ кареглазый, гетерозиготный с нормальным зрением Bbmm; третий _ голубоглазый близорукий гетерози-готный по второй паре аллелей bbMm; четвертый _ голубоглазый с нормаль-ным зрением _ bbmm. Вероятность рождения каждого из них _ 25%. 9.3. Задачи для самостоятельного решения Общие условия для первых трех задач ( 9.3.1-9.3.3): У человека карий цвет глаз доминирует над голубым, а способность лучше писать правой рукой доминирует над леворукостью. Обе пары генов расположены в разных хромосомах. 9.3.1. Голубоглазый правша женился на кареглазой правше. У них родилось двое детей _ кареглазый левша и голубоглазый правша. Каковы генотипы родителей? 9.3.2. Голубоглазый правша, отец которого был левшой, женился на кареглазой левше из семьи, все члены которой в течение нескольких поколений имели карие глаза. Какое потомство в отношении этих двух признаков следует ожидать от такого брака? 9.3.3. Кареглазый правша женился на голубоглазой правше. Их первый ребенок левша и имеет голубые глаза. Какова вероятность рождения второго ребенка с таким же сочетанием признаков? 9.3.4. У молодых цыплят нет внешних заметных половых признаков, а между тем экономически целесообразно устанавливать для будущих петушков и курочек различные режимы питания. Нельзя ли для выявления пола воспользоваться тем фактом, что ген окраски находится в Х-хромосоме, причем рябая доминирует над черной (у птиц гетерогаметный пол - женский). 9.3.5. У человека классическая гемофилия наследуется как сцепленный с Х-хромосомой рецессивный признак. Альбинизм обусловлен аутосомным рецессивным геном. У одной супружеской пары, нормальной по этим двум признакам, родился ребенок с обеими этими аномалиями. Какова вероятность того, что у второго сына в этой семье проявятся также обе аномалии одновременно? 9.3.6. У человека альбинизм (отсутствие пигментации) и дальтонизм (цветовая слепота) наследуются как рецессивные признаки, но дальтонизм сцеплен с Х-хромосомой. Родители не страдают ни тем, ни другим недостатком, но их первый сын оказался дальтоником и альбиносом. Какой из этих признаков может с большей вероятностью носить второй сын? 9.3.7. Окраска шерсти грызунов зависит от двух генов и определяется следующим образом: все особи, имеющие хотя бы по одному доминантному аллею А и С _ серые; все особы с двумя рецессивными аллеями аа _ белые; все особы, имеющие хотя бы один доминантный ген А и оба рецессивные сс , _ черную. Какую пару нужно подобрать самцу с генотипом АаСс, чтобы в потомстве увидеть животных всех трех цветов? 9.3.8. У дрозофилы гены длины крыльев и окраски глаз сцеплены с полом. Нормальная длина крыльев и красные глаза доминируют над миниатюрными крыльями и белыми глазами. Какое будет потомство при скрещивании между собой самцов с миниатюрными крыльями и красными глазами и гомозиготной самкой с нормальными крыльями и белыми глазами? 9.3.9. У дрозофилы имеется пара аллельных генов, сцепленных с полом. Один из них определяет развитие белых глаз, а другой _ красных. Скрещивается самка, у которой красные глаза, с белоглазым самцом. Все потомство F1 только с красными глазами, а самцы F2 _ как с теми, так и с другими. Определите, какой из двух аллелей доминантный, какой рецессивный. Какова вероятность появления в F2 белоглазых самцов? 9.3.10. У человека дальтонизм (цветовая слепота) _ рецессивный признак, сцепленный с полом, а нормальное цветоощущение _ его доминантный аллель. Девушка, имеющая нормальное зрение, отец которой страдал цветовой слепотой, выходит замуж за нормального мужчину, отец которого тоже страдал цветовой слепотой. Какое зрение можно ожидать у детей от этого брака? 9.3.11. Участок одной нити ДНК имеет следующую структуру: ТАТТЦТТТТТГТГГГ……. Укажите структуру соответствующей части молекулы белка, синтезированного при участии комплиментарной цепи. Как изменится первичная структура фрагмента белка, если выпадет второй нуклеотид? 9.3.12. Участок одной нити ДНК имеет следующую структуру: ТАЦГАТЦГАЦТАЦГААТТ….. Постройте участок информационной РНК, транскрибируемой на этой молекуле ДНК, и укажите структуру соответствующей части молекулы белка. Как изменится первичная структура фрагмента белка, если выпадет второй нуклеотид? 9.3.13. Участок молекулы и-РНК имеет следующий вид: ГЦЦУУУАГЦЦУГААУ. Укажите структуру соответствующей части молекулы белка и восстановите участок молекулы ДНК, с которого был транскрибирован участок и-РНК. 9.3.14. Приведена последовательность ДНК: ТАЦААГТАЦТТГТТТЦТТ. Напишите последовательность и-РНК, в которую будут транскрибирован комплиментарный участок ДНК и аминокислотные последовательности, которые будут получены при трансляции этой и-РНК. 9.3.15. Приведена последовательность ДНК: ТАЦГТТГЦТГЦЦТГЦЦГГ. Напишите последовательность и-РНК, в которую будут транскрибирован комплиментарный участок ДНК и аминокислотные последовательности, которые будут получены при трансляции этой и-РНК. 9.3.16. Какими способами может быть закодирован в генах участок белка из следующих пяти аминокислот: про-лиз-гис-вал-тир? Какие из указанных аминокислот не синтезируются в животных клетках? 9.3.17. Одна цепь участка ДНК имеет следующую последовательность оснований: ГТАГЦТАЦЦАТАГГ. Какова будет последовательность и-РНК, которая транскрибируется с комплиментарного участка ДНК? Какой пептид будет синтезироваться? 9.3.18. Под воздействием азотистой кислоты цитозин превращается в гуанин. Какое строение будет иметь участок синтезируемого белка, если должен создаваться белок вируса табачной мозаики последовательностью аминокислот: сер-гли-сер-иле-тре-про-сер, но все цитозиновые нуклеотиды соответствующего участка РНК подверглись указанному химическому приращению? 9.3.19. Напишите последовательность нуклеотидов в обеих цепях фрагмента молекулы ДНК, если кодируемый белок имеет следующую первичную структуру: ал-тре-лиз-асн-сер-глн-глу-асп… 9.3.20. Участок одной цепи ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: ГГААЦАЦТАГТТААААТАЦГ… Какова последовательность аминокислот в полипептиде, соответствующем этой генетической информации? 10. Принципы целостности и системности в естествознании. Элементы космологии Общие сведения Из астрономических наблюдений за удаленными галактиками следует, что наша Вселенная расширяется. По закону Хаббла скорость удаления галактик прямо пропорциональна расстоянию между ними, т.е. v = H ∙ r , где H - постоянная Хаббла ( H = 75 км / ( с ∙ Мпк ) ); 1 Мпк = 106 пк; 1 парсек ( пк) = 3.3 световых года; световой год – это расстояние, проходимое светом в вакууме за один земной год и равное примерно 1016 м. Постоянная Хаббла H = 1 / τ , где τ - время жизни нашей Вселенной, составляющее по современным оценкам около 15 млрд. лет. Определение скорости удаления галактики в астрономических наблюдениях основано на эффекте Доплера и измерении красного смещения всех линий в спектре излучения галактики. Скорость распространения света не зависит от того, в покое или движении находится источник света или наблюдатель. Однако длины волн, которые принимает наблюдатель в случае покоящегося ( λ0 ) или движущегося ( λ ) источника, различны, и их разность дает так называемое доплеровское смещение длины волны: ∆ λ = λ - λ0 При скоростях объектов, значительно меньших скорости света, справедливо выражение: (λ - λ0 ) / λ0 = ς = v / c , где ς - относительное смещение спектральных линий; v – скорость объекта, излучающего свет. Сдвиг линий в красную область спектра ( красные смещения ) дает ς > 0 и соответствует удалению объекта. Для больших скоростей объекта, сравнимых со скоростью света:
10.2.Примеры решения задач Задача 10.2.1. Относительное красное смещение для одной из галактик составляет 0.001. Приближается или удаляется галактика по отношению к земному наблюдателю? Определите смещение для голубой линии водорода λ0 = 486.1 нм. Какова скорость движения галактики по лучу зрения в направление наблюдателя? Решение: По условию ς = 0.001, т.е. ς > 0 . Следовательно наблюдаемая галактика удаляется. Смещение длины волны ∆ λ определим по формуле: ∆ λ / λ0 = ς. ∆ λ = λ0 ∙ ς = 0.001 ∙ 486.1 нм = 0.4861 нм. Скорость движения галактики : v = с ∙ ς = 3 ∙ 108 ∙ 0.001 = 300 км /с. Задача 10.2.2. Какова неопределенность импульса нейтрона, заключенного в ядре? Размер ядра 10-15м. Решение: Согласно соотношению неопределенности Гейзенберга: ∆Х . ∆Р > h /4π . Такое же соотношение справедливо для энергии ∆Е и времени ∆ t: ∆ E . ∆ t > h /4π, где ∆Х _ неопределенность измерения координаты, ∆Р _ неопределенность измерения импульса. Для нейтрона, находящегося в ядре, неопределенность измерения координаты ∆Х _ порядка размеров ядра. Тогда ∆Р > h / (4π ∆ X ) = = 1,05.10-34/10-1515 = 10-19 кг м/с. Задача 10.2.3. Белый карлик радиусом 9000 км при гравитационном коллапсе превращается в нейтронную звезду радиусом 6 км. Вычислить период излучения получившегося пульсара, если белый карлик совершал один оборот за 30 суток. При коллапсе было сброшено 35% массы. Дано: η = 0,35 m 2 / m 1 = 1 – η = 0,65 R 1 = 9000 км = 9.106 м R 2 = 6 км = 6.103 м Т1 = 30 суток = 30.24.60.60 с Определить: Т2 Решение: Белый карлик при гравитационном коллапсе превращается в нейтронную звезду. Так как коллапс происходит за доли секунды (т.е. почти мгновенно), то справедлив закон сохранения момента количества движения: J 1 ω 1 = J 2 ω 2 , где J 1 = 0,4 m 1 R 1 2 _ момент инерции звезды (белого карлика) в виде шара; J 2 = 0,4 m 2 R 2 2 _ момент инерции нейтронной звезды; ω1 = 2 p η 1 = 2 π / T 1 _ угловая скорость вращения белого карлика; ω2 = 2 p η 2 = 2 η / T 2 _ угловая скорость вращения нейтронной звезды; Т1, Т2 _ периоды обращения белого карлика и нейтронной звезды соответственно. Подставляя значения моментов инерции и угловых скоростей в вышеприведенную формулу, получим соотношение для определения периода звезды: 0,4 m 1 R 1 2 . 2 π / T 1 = 0,4 m 2 R 2 2 . 2 π / T 2 Откуда T2 = (m2 /m1) (R2 /R1)2 T1 = 0,65 . (6.103/9.106)2 . 30 . 24 . 60 . 60 = = 0,65 . (4/9).10-6 . 3 . 6 . 6 . 2,4.104 = 8,32.10-2c.
Согласно современным представлениям период излучения пульсара совпадает с периодом обращения нейтронной звезды. Ответ: Период излучения пульсара равен Т = 0,0832 с. Задача 10.2.4. Определить расстояние в световых годах до галактики по ее красному смещению ∆λ = 10 нм линии λ = 486 нм. Дано: Н = 75 км .с-1/Мпс ∆λ = 10 нм λ = 486 нм Определить: R Решение: При удалении галактики со скоростью V согласно эффекту Доплера для смещения ∆λ в красную сторону (в сторону удлинения длины волны) линии излучения λ справедливо соотношение (при небольшом удалении): ∆λ / λ = V / c , где с _ скорость света. Отсюда скорость удаления галактики равна: V = c . ∆ λ / λ . Вычислим скорость удаления: V = 3.108 . 10/486 = 0,062.108 м/с = 62.105 м/с = 6200 км/с. По закону Хаббла скорость удаления пропорциональна расстоянию до галактики: V = H R . Примем постоянную Хаббла Н = 75 км .с-1/Мпс. Расстояние до галактики будет: R = V / H = 6200/75 = 82,7 Мпс. Учтем, что 1 парсек = 3,26 световых года, а 1 Мпс = 106 пс. Тогда R = 260.106 св.лет. Ответ: галактика удалена на 269 млн. световых лет. 10.3. Задачи для самостоятельного решения 10.3.1. Оценить расстояние до галактики, если красное смещение линии Нα водорода ( длина волны λ = 656 нм) составляет 30 нм. Принять постоянную Хаббла равной Н = 75 км.с-1/Мпс. 10.3.2. Оценить расстояние до галактики, если красное смещение линии Нα водорода (длина волны λ = 656 нм) составляет 10 нм. Принять постоянную Хаббла равной Н = 75 км.с-1/Мпс. 10.3.3. Для галактики, находящейся на расстоянии 400 световых лет, красное смещение линии Нα водорода (длина волны λ = 656 нм) составляет 20нм. Оценить постоянную Хаббла. 10.3.4. По красному смещению линий водорода было найдено, что галактика, находящаяся на расстоянии 45 млн. световых лет удаляется со скоростью 103 км/с. Оценить постоянную Хаббла. 10.3.5. Для галактики, находящейся на расстоянии 600 млн.световых лет, красное смещение линии Нα водорода (длина волны λ = 656 нм) составляет 30 нм. Оценить постоянную Хаббла. 10.3.6. Определите линейную скорость вращения точек на солнечном экватере, если для земной линии водорода с λ0 = 500 нм доплеровское смещение равно 0.0035 нм. 10.3.7. При годичном движении Земли линии в спектрах звезд, к которым в данный момент направлено движение Земли, смещены в фиолетовую сторону. Определите скорость движения Земли, если для зеленой линии λ0 = 500 нм смещение составляет 0.05 нм. 10.3.8. При измерении в 1963 г. Красного смещения в спектре квазара 3С 273-В было установлено, что оно равно 0.16. Определите скорость по лучу зрения, с которой изменяется его расстояние от Земли. 10.3.9. С какой скоростью летит космический корабль, если красный луч лазера, посланный с Земли на корабль, кажется космонавту зеленым? Увеличивается или уменьшается расстояние между Землей и кораблем? Длины волн красного и зеленого света принять равными соответственно 620 и 550 нм. 10.3.10. Определите скорость, с которой удаляются друг от друга галактики, разделенные расстоянием 10 Мпк.128. Определить объем куба с ребром а = 10 см в лабораторной системе координат, двигающегося прямолинейно со скоростью υ = 0,6 с. 10.3.11. Во сколько раз изменится объем куба с ребром а = 10 см, двигающегося прямолинейно со скоростью υ = 0,6 с по оси Х?130. При какой скорости частицы ее масса m превышает массу покоя m0 на 1%? 10.3. Вычислить радиус белого карлика, если при коллапсе этой звезды было сброшено 50% ее массы. Радиус образовавшейся нейтронной звезды 10 км, а периоды вращения белого карлика и нейтронной звезды 10 суток и 0,3 с соответственно. 10.3.13. Вычислить период излучения оптичсского пульсара, если при коллапсе белого карлика радиусом 6000 км было сброшено 10% массы. Белый карлик делал 0,06 оборотов в сутки, а период излучения пульсара ___ 0,1 с. 10.3.14. Определить радиус нейтронной звезды, если при коллапсе белого карли-ка радиусом 5000 км было сброшено 10% массы. Белый карлик делал 0,06 оборотов в сутки, а период излучения пульсара _ 0,1 с. 10.3.15. Вычислить радиус нейтронной звезды, если при коллапсе белого карлика было сброшено 40% массы звезды. Радиус белого карлика был 15000 км, а период вращения белого карлика и нейтронной звезды были 20 суток и 0,02 с соответственно. 10.3.16. На месте белого карлика с радиусом 10000 км и угловой скоростью 0,314 рад/сут образовалась нейтронная звезда диаметром 16 км. Определить период излучения образовавшегося пульсара. Учесть, что при коллапсе было сброшено 40% массы звезды.
11. Справочные данные Таблица 11.1 1. Основные физические постоянные
Таблица 11.2 |
Последнее изменение этой страницы: 2019-04-10; Просмотров: 380; Нарушение авторского права страницы
