Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Схема передачи наследственной информации от ДНК к м-РНК и к белку



Схема передачи наследственной информации от ДНК к м-РНК и к белку

ДНК (фрагмент)
м-РНК (фрагмент) АУГ ГТА УУУ ГУГ ЦГУ
Антикодоны т-РНК УАЦ ЦЦУ ААА ЦАЦ ГЦА
Полипептид (фрагмент) метионин глицин фенилаланин валин аргинин

1.2 Молекулярные основы наследственности с примерами решения ти­повых задач

Задача 1

На репликацию ДНК (удвоение, редупликацию)

Одна из цепочек ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов ГГТ ААА ТЦГ ГАГ ТАТ ГГТ АЦГ. Определите последовательность второй цепочки той же молекулы ДНК. Если известна последовательность нуклеотидов в первой цепочке, то для второй цепочки необходимо по принципу комплементарности заменить тимин на аденин, аденин на тимин, гуанин на цитозин, цитозин на гуанин.

Решение:

Первая цепочка ДНК:

Вторая цепочка ДНК: после удвоения

Ответ:последовательность нуклеотидов второй цепи молекулы ДНКЦЦА ТТТ АГЦЦТЦ АТА ЦЦА ТГЦ.

Задача 2

На определение строения м-РНК по структуре ДНК

Определите м-РНК, если фрагмент смысловой (кодогенной) цепи ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: ЦТЦ ЦАТ ГАТ ААЦ ЦТГ. Поскольку транскрипция происходит по принципу комплементарности межмо­лекулярных взаимодействий нуклеотидов, образующих пары А-У, Г-Ц, следо­вательно м-РНК на данном участке будет иметь следующий вид:

Цепочка ДНК: Цепочка м-РНК:

В РНК, как отмечено выше, вместо азотистого основания тимина входит урацил.

Ответ:м-РНК ГАГ ГУА ЦУА УУГ ГАЦ

Задача 3

На определение строения молекулы белка по структуре молекулы ДНК

Фрагмент смысловой молекулы ДНК состоит из нуклеотидов, располо­женных в следующей последовательности: ТАЦ ААЦ ТГА ЦГЦ ТТТ АГА ЦТТ ЦАГЦЦЦ.

Определите состав и последовательность аминокислот в полипептидной цепи, закодированной в этом участке гена.

Решение:В начале определяем строение м-РНК, исходя из принципа ком­плементарности А-У и Г-Ц, что памятуя, что в РНК вместо тимина азотистое основание урацил.

Цепочка ДНК: Цепочка м-РНК:

По таблице генетического кода находим аминокислоты, которые закоди­рованы в данной м-РНК, всего 9 триплетов:

1) кодону (триплета) АУГ соответствует аминокислота - метионин,

2) УУГ - лейцин,

3) АЦУ-треонин,

4) ГЦГ-аланин,

5) ААА - лизин,

6) УЦУ-серин,

7) ГАА - глютаминовая кислота,

8) ГУЦ-валин,

9) ГТГ - глицин.

Ответ:последовательность аминокислот в полипептидной цепи: метио­нин, лейцин, треонин, аланин, лизин, серии, глютаминовая кислота, валин, гли­цин.

Задача 4

На определение структуры ДНК по строению молекулы белка.

Фрагмент молекулы белка миоглобина содержит аминокислоты, располо­женные в следующем порядке: валин - аланин - глютаминовая кислота - тиро­зин - серии - глютамин.

Напишите структуру участка молекулы ДНК, кодирующего эту последова­тельность аминокислот?

Решение:1. По таблице генетического кода находим триплеты, кодирую­щие каждую из указанных аминокислот: валин - ГУУ, аланин - ГЦУ, глютаминовая кислота - ГАА, тирозин - УАУ, серии - УНУ, глютамин - ЦАА.

Полученная цепочка отражает строение молекулы м-РНК: ГУУ ГЦУ ГАА УАУ УЦУ ЦАА.

2. После этого определяем строение цепочки ДНК, которая кодировала строение м-РНК.

Цепочка м-РНК: ГУУ ГЦУ ГАА УАУ УЦУ ЦАА.

Ответ:

Кодогенная смысловая цепочка ДНК: ЦАА ЦГА ЦТТ АТА АГА ГТТ

| | | | | | | | | | | | | | | | | |

Вторая цепочка ДНК: ГТТ ГЦТ ГАА ТАТ ТЦТ ЦАА

 

Вторая цепочка ДНК достраивается по принципу комплементарности.

Задача 5

Задача 6

Задача 7

На определение молекулярного веса белка и молекулярного веса и длины кодирующего его гена

Белок содержит 177 аминокислот. Какую длину и вес имеет определяю­щий его ген, а также какой вес имеет данный белок, учитывая, что средний мо­лекулярный вес аминокислоты около 110, нуклеотида около 330, расстояние между двумя соседними нуклеотидами в молекуле ДНК 0,34 нм.

Решение:Исходный белок включает 177 аминокислот, вес одной амино­кислоты около 110, следовательно молекулярный вес белка 177x110=19470.

Каждая аминокислота кодируется триплетом нуклеотидов, следовательно в гене содержится 177x3=531 нуклеотид. Молекулярный вес гена составляет 531x330=175.230; длина гена - 531x0,34 нм=180,54 нм.

Ответ:молекулярный вес белка 19470, молекулярный вес кодирующего его гена - 175230, длина гена 180,54 нм.

Задача 8.

Задача 9

Задача 1

Фрагмент смысловой (кодогенной) цепочки молекулы ДНК имеет сле­дующую последовательность нуклеотидов: ААЦГАЦТАТЦАЦТАТАТА ЦЦА.

Определите последовательность нуклеотидов второй цепочки этой же мо­лекулы ДНК.

Задача 2

Молекула ДНК при плавлении распалась на две цепочки. Одна из нихиме­ет следующее строение: АЦЦАГТГАЦЦАТГАА. Определите строение второйцепочки молекулы ДНК.

Задача 3

Установлен участок одной из цепочек ДНК, включающий 21 нуклеотид в следующем порядке: ТАГЦААГТГАГГТАТЦАЦАТА. Определите последова­тельность второй цепочки молекулы ДНК.

Тип 2. Репликация м-РНК на молекуле ДНК (транскрипция). Определение первичной структуры белка.

Задача 4

Фрагмент смысловой цепи ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: АААГАТЦАЦАТАТТТЦТГТТА. Определите строение молекулы м-РНК, синтезирующейся в процессе транскрипции на этом участке молекулы ДНК.

Задача 5

Участок молекулы ДНК состоит из следующих нуклеотидов: ЦТЦТТЦАГ-ГТАТТЦЦАЦЦТЦЦ. Определите структуру м-РНК и первичную структуру белка, которые кодируются этим смысловым отрезком молекулы ДНК?

Задача6

Участок м-РНК, образовавшийся после транскрипции, имеет следующий состав кодонов: ГЦГАЦАУУУУЦГЦГУАГУАГА. Определите: а) состав и по­следовательность аминокислот в полипептидной цепи, б) какие кодоны отрезка ДНК будут кодировать эту м-РНК и в какой последовательности они будут располагаться.

Задача 7

Фрагмент белка цепи А-инсулина состоит из 5 аминокислот: глицин - изолейцин - валин - глутамин - глутамин. Определите: а) структуру участка м-РНК, кодирующего этот участок инсулина, б) антикодоны т-РНК к указанным аминокислотам?

Задача 8

Последовательность кодонов в м-РНК: 1. АУГ, 2. УУУ; 3. ААА; 4. АГУ; 5. ЩЩ. Определите последовательность антикодонов т-РНК комплементарным данным кодонам: 1,ГГГ; 2. ЦЦЦ; 3. ААА; 4. УАЦ; 5. УУУ; 6. УАА; 7. УГА; 8. УАГ; 9. УЦА.

Задача 9

Фрагмент молекулы белка состоит из следующих 7 аминокислот: валин -аспарагин - аланин - пролин - тирозин - серии - триптофан. Определите: а) структуру участка м-РНК, кодирующего данные аминокислоты: б) ген, несу­щий информацию об этом белке.

Задача10

Белковая часть гемоглобина человека состоит из 2-х а - цепей и 2-х р це­пей. В а -цепь входит 141 аминокислота, в Р цепь 146 аминокислот. У больных людей серповидноклеточной анемией в 6-ом положении вместо глютаминовой кислоты становится валин, и состав β цепь гемоглобина (HbS) имеет следующий вид: валин - гистидин 2 - лейцин3 - треонин 4 - пролин 5 - валин 6 - глютаминовая кислота7 - лизин 8.

Постройте участок ДНК (НbА) здорового человека, учитывая замену в 6 положении Р цепи и участок ДНК (HвS), больного серповидноклеточной ане­мией. Определите изменение в участке ДНК, приведшее к заболеванию.

Задача 11

Последовательность нуклеотидов в ДНК: ААТТАЦГТЦААТТАЦ. 1. По­стройте м-РНК; 2. Определите последовательность аминокислот в белке. 3. Что произойдет, если между 9-м и 10-м нуклеотидами в м-РНК будет вставка урацила?

Задача 12

Инсулин содержит 51 аминокислоту. Средний молекулярный вес амино­кислоты 110, а нуклеотида около 330. Определите молекулярный вес гормона инсулина и молекулярный вес кодирующего его гена.

Задача 13

Сколько аминокислот содержит белок, если кодирующая часть соответст­вующего гена состоит из 1500 нуклеотидов?

Задача14

Сколько видов т-РНК может быть использовано для включения в полипеп­тидную цепь аминокислоты триптофана?

Задача 15

Сколькими т-РНК и какими соответственно антикодонами т-РНК будет возможна доставка следующих аминокислот к месту синтеза белка на полиробосоме: метионина, фенилаланина, валина, триптофана?

Задача 16

Нуклеиновая кислота бактериофага имеет молекулярный вес 107. Сколько белков закодировано в ней, если учесть, что белок состоит в среднем из 400 аминокислот, а молекулярный вес нуклеотида 330?

Задача 17

Белок состоит из 500 аминокислот. Какую длину имеет определяющий его ген, если расстояние между двумя соседними нуклеотидами в двухцепочной ДНК составляет 0,34 нм?

Задача 18

Определите процентное содержание всех нуклеотидов в молекуле ДНК, если адениловых нуклеотидов 20%.

Задача19

Сколько аминокислот содержится в белке, если в гене, который его коди­рует содержится адениловых и тимидиловых нуклеотидов по 150, а гуаниловых и цитидиловых по 300?

Задача 20

В ДНК вируса закодировано 15 белков, состоящих в среднем из 5000 ами­нокислот каждый. Определите массу вирусной ДНК, если молекулярный вес одного нуклеотида - около 330.

Задача21

Вирус табачной мозаики содержит белок с молекулярной массой 17-18 103. Капсид вируса табачной мозаики состоит из 2000 идентичных молекул белка, уложенных по спирали. Определите: 1) количество аминокислот, входящих в данную молекулу белка, 2) число нуклеотидов в молекуле РНК, коди­рующих данный белок, 3) молекулярный вес капсида вируса.

Задача 22

Вфрагменте молекулы ДНК обнаружено 1400 гуаниловых нуклеотидов, что составляет 24% общего количества. Сколько содержится в этом фрагменте ДНК цитидиловых, тимидиловых, адениловых нуклеотидов?

Задача 23

Яичный альбумин имеет молекулярную массу 36000, молекулярный вес одной аминокислоты равен ПО. Определите количество нуклеотидов в гене и его длину, кодирующем яичный альбумин?

Задача 24

Определите антикодоны молекул т-РНК, которые доставляют следующие аминокислоты к месту синтеза белка на полиробосоме: метионин, лизин, фенилаланин, серии, гистидин, треонин, изолейцин.

Задача 25

В нормальном гемоглобине НвА фрагмент (3 цепи (4-тый пептид) состоит из 8 аминокислот: валин - гистидин - лейцин - треонин - пролин - глютаминовая кислота - глютаминовая кислота - лизин. В гемоглобине g в этом пептиде в положении 6 вместо глютаминовой кислоты стоит глицин. Определите измене­ния на данном участке м-РНК и соответственно ДНК, кодирующим g - гемо­глобин.

Задача 26

Сложные вирусы могут содержать до 200 генов. Типичные белки состоят в среднем из 500 аминокислот, молекулярный вес одной аминокислоты - ПО, а молекулярная масса одного нуклеотида составляет 330. Определите молекуляр­ную массу одного типичного белка и молекулярную массу вирусной ДНК?

 

 

Раздел III

Решение

Обозначим гены: Согласно закону Менделя расщепление по

А - вихрастая шерсть фенотипу должно идти в соотношении 3:1,

 

 

фактически же получилось соотношение

3,6:1, такое отклонение допустимо, так как

закономерности расщепления носят

статистический характер, чтобы

совпадение расщепления было,

более достоверным,

потомство должно быть многочисленным.

Значимость отклонения от теоретически ожидаемого результата оценивается (чаще всего) методом

 

 

Σ - сумма результатов по всем классам в эксперименте, О - наблюдаемое, Е -ожидаемое.

Ответ:доминантный признак - вихрастая шерсть, родители по генотипу гете­розиготны Р: ♀ Аа х ♂Аа

Расщепление по генотипу согласно закону Менделя должно быть 1:2:1, т.е. среди вихрастых одна часть гомозиготна, а две части гетерозиготны, следова­тельно гомозиготны примерно шесть молодых свинок (может быть больше или чуть меньше).

Неполное доминирование

Вприроде наряду с полным доминированием часто встречается неполное (промежуточное), когда гетерозиготы имеют иной фенотип, чем исходные ро­дительские формы, выражение признака у гетерозиготы оказывается промежу­точным. Неполное доминирование заключается в ослаблении действия доми­нантного аллеля в присутствии рецессивного.

Например, у человека анофтальмия (отсутствие глазных яблок) обусловле­на аутосомно-рецессивным геном, нормальная величина глазных яблок - доми­нантным геном. Гетерозиготы имеют микрофтальмию, т.е. уменьшенную вели­чину глазных яблок. У гомозигот по рецессивным аллелям глазные яблоки от­сутствуют, у гетерозигот обнаруживается микрофтальмия, у гомозигот по до­минантным аллелям яблоки имеют нормальную величину. Задача3

На определение генотипа и фенотипа потомства детей по фенотипу и ге­нотипу родителей при неполном (промежуточном) доминировании

Здоровая женщина с нормальной величиной глазных яблок выходит замуж за мужчину, страдающего анофтальмией (отсутствие глазных яблок). Каков прогноз потомства, если дети от указанной пары вступят в брак с себе подоб­ными (избранные браки).

Решение:

Обозначим гены, определяющие развитие глазных яблок: А- нормальная величина глазных яблок,а - анофтальмия, Аа - микрофтальмия

F2: АА : 2Аа : аа

1 : 2 : 1 три фенотипических класса, расщепление по фенотипу.

1 : 2 : 1 три генотипических класса, расщепление по генотипу. Ответ:в первом поколении (F1), когда родители гомозиготны (анофтальмия проявляется только у гомозигот по рецессивным аллелям), все дети имеют уменьшенную величину яблок (микрофтальмия); генотипически они все гете­розиготны, т.е. проявился I закон (правило) единообразия. Г. Менделя, однако, фенотипически дети не имеют сходства с родителями.

Во втором поколении (F2) при неполном доминировании расщепление по фенотипу и генотипу совпадает 1:2:1,т.е. 1/4(25%) детей с нормальной вели­чиной глазных яблок; 1/2(50%) с микрофтальмией 1/4(25%) детей с отсутствием глазных яблок (анофтальмией).

У человека наследуются неполным доминированием признак волнистых волос, заболевания: акаталазия, микрофтальмия, фенилкетонурия, серповидно-клеточная анемия и др. Отклонения от ожидаемого расщепления, связанные с летальными генами

В природе в некоторых случаях во втором поколении расщепление может отличаться от ожидаемого, в связи с тем что гомозиготы по некоторым генам оказываются нежизнеспособными. У человека аналогично наследуется доми­нантный ген брахидактилии (укороченные фаланги пальцев и редуцированное число самих фаланг). В браках, когда муж и жена страдают брахидактилей, ро­ждаются дети в отношении: две части короткопалых и одна часть с нормаль­ными пальцами (2:1, а не 3:1), доминантные гомозиготные особи погибают еще в эмбриональном развитии.

Задача 4

На определение фенотипа и генотипа потомства по фенотипу и генотипу

родителей при отклонении от ожидаемого расщепления

Одна из пород кур отличается укороченными ногами. Признак этот - до­минантный. Контролирующий его ген вызывает одновременно также и укоро­чение клюва. При этом у гомозиготных цыплят клюв так мал, что они не в со­стоянии пробить яичную скорлупу и гибнут, не вылупившись из яйца. В инку­баторе хозяйства, разводившего только коротконогих кур, получено 4500 цып­лят. Сколько среди них коротконогих?

Решение:

Обозначим гены, определяющие развитие ног и клюва.

А - укороченный клюв и укороченные ноги

а- нормальный клюв,

АА - укороченный клюв, укороченные ноги, летальные гомозиготы.

Поскольку в инкубаторе разводили только коротконогих кур, следова­тельно все куры в данном хозяйстве по генотипу - гетерозиготны (гомозиготы, как было отмечено, гибнут, не вылупившись).

Наблюдается расщепление 2:1, т.е. коротконогие составляют две трети

выводка — в данном случае

Ответ: количество коротконогих с укороченным клювом 3000 цыплят.

Явление, когда один ген определяет, т.е. детерминирует, несколько при­знаков, причем один из них в большей степени, чем другие, носит название плейотропии.

Анализирующее скрещивание

При полном доминировании одного аллеля над другим гомозиготные особи по доминантному аллелю не отличимы фенотипически от гетерозигот­ных особей и различить их можно только с помощью анализирующего скрещи­вания.

Скрещивание исследуемой особи с доминантным признаком с особью гомозиготный по этому рецессивному аллелю называют анализирующим скрещиванием.Если при анализирующем скрещивании все потомство едино­образно по фенотипу и генотипу, значит, анализируемая особь гомозиготна по доминантным аллелям, если произойдет расщепление, то она гетерозиготна.

Задача 5

Определение фенотипа и генотипа детей по генотипу и фенотипу родите­лей при анализирующем скрещивании

От брака голубоглазого мужчины, родители которого имели карие глаза, и кареглазой женщины, у отца которой глаза были голубые, а у матери карие, ро­дился ребенок с карими глазами. Какова вероятность рождения в этой семье де­тей с голубыми глазами?

Решение:Обозначим гены:

А - карие глаза

а- голубые глаза

Сочетание гамет свободное, поэтому образуются особи с генотипами Аа и аа в соотношении 1:1 или 50%:50%. Половина потомства, т.е. 1\2 детей будет с карими глазами и1\2 с голубыми.

 

Так как мужчина голубоглазый, он гомозиготен по рецессивным аллелям. Его жена кареглазая, но у ее отца глаза были голубыми, следовательно по гено­типу она гетерозиготна. Записываем генотипы родителей и гаметы.

Гомозиготные особи образуют один тип, или сорт гамет, поэтому мужчина имеет гаметы только с рецессивным геном а. Женщина гетерозиготна по гено­типу - Аа и образует 2 типа гамет и

Ответ:вероятность рождения голубоглазых детей в данной семье 50%, или 1\2.

Таким образом, при анализирующем моногибридном скрещивании расщепление потомства по фенотипу и генотипу 1:1, когда исследуемая особь гетерозиготна по генотипу, если же особь - гомозиготна по доми­нантным аллелям, то все потомство будет единообразно по фенотипу и ге­нотипу (I закон Менделя).

 

Типы наследования.

Моногенное наследование_-как механизм передачи, потомку качествен­ных характеристик (группа крови, Rh-антиген и др), т.е. признак определяется аллелями одного гена.

Полигенное наследование - какмеханизм передачи количественных при­знаков (вес, рост, гипертония, и др.), т.е. признак определяется взаимодействи­ем нескольких генов.

Гипотеза чистоты гамет.

Аллельные гены в гетерозиготном состоянии не изменяют друг друга, не сливаются, не разбавляются. В гамете может быть лишь один из аллельных ге­нов, поэтому гаметы остаются «чистыми», и один из аллельных генов опреде­ляет развитие только одного из альтернативных признаков.

Крови

Группа крови реципиента Антигены эритроцитов Антитела сыворотки Реакция агглютинации сыворотки реципиента с эритроцитами групп крови (донора)
О А В АВ
О(I) О α и β, - + + +
А (II) А β - - + +
В(III) В α - + - +
АВ (IV) А и В О   - - -

 

Переливают кровь одноименной группы с учетом резус-фактора. 85 % лю­дей европеоидной расы резус-положительные (Rh+), так как они имеют резус-антиген на примембранных слоях эритроцитов, а 15% резус-отрицательных, не имеющих резус-антигена. Естественных резус-антител в сыворотке крови чело­века при рождении нет, но при попадании в резус-отрицательный организм (при переливании крови, беременности) резус-фактор вызывает образование антител. В связи с этим несовместимость по резус-фактору, возникает при пе­реливании крови резус-положительной в резус-отрицательную, а также в бра­ках, когда женщина резус-отрицательная по генотипу, а мужчина резус-положительный. Дети унаследуют резус-положительный фактор от отца. Кро­воток матери отделен от кровотока плода плацентарным барьером, через кото­рый эритроциты плода не могут проникать в кровеносное русло матери. Первая беременность, как правило, заканчивается благополучно. Небольшое количест­во эритроцитов ребенка при родах проникает в кровь матери, в результате этого резус-антиген вызывает выработку резус-антител в сыворотке крови матери, что приводит при последующих беременностях к несовместимости крови матери и плода, т.к. резус-антитела матери способны проходить через плацентарный барьер и взаимодействовать с Rh-фактором плода. В результате этого может возникнуть иммунологический конфликт, произойдет гемолиз эритроцитов и разовьется гемолитическая желтуха новорожденного.

В настоящее время эта проблема решена путем введения резус-отрицательным женщинам, если она в браке с резус-положительным мужчиной, сыворотки с резус-антителами, с тем чтобы они провзаимодействовали с резус-антигеном эритроцитов плода, попадающих во время рождения, не допуская выработки собственных антител у матери. Ведь с каждой последующей бере­менностью титр резус-антител у таких женщин увеличивается и дети погибают. Резус-отрицательные женщинам противопоказано переливание резус-положительной крови, чтобы не возникло бесплодия.

Резус-антиген наследуется тремя аутосомными генами CDE, абсолютно сцепленными в одной хромосоме (первая пара аутосом), каждый ген представ­лен двумя или более аллелями. Наибольшее значение имеет ген D, так что Rh+ люди имеют генотипы DD и Dd и Rh -генотип dd, т.е. гомозиготны по рецес­сивным аллелям.

Группа крови и резус-фактор не изменяются в течение жизни. Группа кро­ви по системе АВО контролируется аутосомным геном, локус этого гена обо­значается I от слова «изогемагглютиноген»), тремя его аллелями -I°, IА, IВ. Ал­лель I° рецессивна по отношению к аллелям IАи IВ, т.е. аллели IАи IВ доминант­ны в одинаковой степени над I°, между собой аллели IА и IВ кодоминантны, не подавляют друг друга.

Поскольку аллельных состояний гена больше двух, следовательно аллели I°, IА, IВ можно отнести к множественным аллелям.

Крови системы АВО

У матери IV группа крови, у отца -I. Могут ли дети унаследовать группу крови одного из своих родителей?

 

Решение Ген признак
I° IA IB I группа крови II группа крови III группа крови IV группа крови

 

Определите группы крови F?

Мать имеет четвертую группу, следовательно она гетерозиготна - IАIВ; отец I группу крови, он гомозиготен по рецессивным аллелям -I°I°. Дети полу­чают от отца аллель I°, от матери - одну аллель IА или IВ, поэтому ребенок бу­дет иметь генотип IАI° - II группа крови или IВI° - III группа крови, но ни в ко­ем случае ни I°I°, ни IАIВ.

Ответ:дети в данном браке могут иметь по фенотипу II и III группу крови, по системе АВО, по генотипу - гетерозиготны, они не унаследуют группу кро­ви ни отца, ни своей матери.

Типовых задач

Скрещивание, при котором родительские формы анализируются по алле­лям двух генов, носит название дигибридного.

При полигибридном скрещивании родительские организмы анализируются по аллелям нескольких генов. Дигибридное скрещивание является частным случа­ем полигибридного скрещивания.

Классический пример анализа дигибридного скрещивания дал Г. Мендель, скрестивший две формы гороха, различающиеся одновременно по форме (круг­лые и морщинистые) и по окраске семян (семядолей) желтые и зеленые.

Задача1

На определение фенотипа и генотипа (детей) потомства по генотипу и фе­нотипу родителей.

У гороха гены, определяющие желтую окраску и гладкую форму семядо­лей, доминируют над генами зеленой окраски и морщинистой формой семян. Скрещены растения гороха, гомозиготные по желтой окраске и гладкой форме семян с растениями гороха с зеленой окраской и морщинистой формой семян. Определить фенотипы и генотипы потомства в первом поколении F1 и во вто­ром поколении F2 при скрещивании гибридов первого поколения между собой.

Решение

Обозначим гены:

Ген признак
А – а – В – B – аллель желтого цвета аллель зеленого цвета аллель гладкой формы аллель морщинистой формы.

 

Поскольку родители гомозиготны по аллельным генам, один по доминантным, другой по рецессивным, их генотипы: ААВВ - желтый гладкий, аавв - зеленый морщинистый.

 

Ответ: в первом поколении гибридные семена имеют желтый цвет и гладкую форму. Проявляется первый закон Г. Менделя - единообразия гибридов пер­вого поколения. Генотип гибридов F1 - АаВb - дигетерозиготные особи.

Затем растения, выращенные из семян дигетерозиготных по генотипу и желтых и гладких по фенотипу, т.е. потомки первого поколения подверглись самоопылению, и в результате получены гибридные семена второго поколения, в которых наблюдались всевозможные сочетания исследуемых признаков. Записываем генотипы родителей.

 

Дигетерозиготы,

когда гены у особи расположены в

разных парах хромосом, т.е. не

сцеплены, образуют четыре типа гамет в

равном соотношении.

 

 

F2

Для облегчения анализа потомства в F2 строим комбинационный квадрат, ко­торый дает наглядное представление о поведении наследственных факторов и определяемых ими признаков при скрещиваниях.

♀ ♂ ¼ АВ ¼Ав ¼aB ¼ab
¼АВ 1/16 ABB 1/16 AABb 1/16 AaBB 1/16 AaBb
¼АЬ 1/16 ААВЬ 1/16 AAbb 1/16 aBb 1/16 Aabb
¼аВ 1/16 АаВВ 1/16 AaBb 1/16 aaBB 1/16 aaBb
¼ab 1/16 AaBb 1/16 Aabb 1/16 ааВЬ 1/16 aabb

В решетке Пеннета по горизонтали выписываем все типы женских гамет, по вертикали - все типы мужских гамет. В клетках соединяем пересекающиеся гаметы и получаем генотипы F2.

При свободном сочетании 4 типов гамет у женской и мужской особей на­блюдается 16 комбинаций. В 9/16 реализуются два доминантных признака (А-В-желтые круглые), в 3/16 - первый признак доминирует, второй - рецессив­ный (A-bb-желтый морщинистый), еще 3/16 - первый признак рецессивный, второй - доминантный (ааВ- - зеленый гладкий), а в одном 1/16- оба признака рецессивные (aabb-зеленые морщинистые).

Расщепление по фенотипу наблюдается в следующем соотношении 9А-В-:3A-bb:3aaB-:laabb.

Г. Мендель получил четыре фенотипических класса в соотношении: 315 с гладкими желтыми семенами., 101 с морщинистыми желтыми, 108 с гладкими зелеными и 32 с зелеными морщинистыми.

Наряду с формами, имеющими сочетания признаков, свойственных для родителей и прародителей (А-В-желтые и круглые, aabb-зеленые и морщини­стые), проявляются и новые сочетания признаков в результате свободного ком­бинирования генов: это 3/16 A-bb желтые морщинистые, 3/16 ааВ- - зеленые и гладкие. Комбинирование генов и соответственно признаков можно объяснить поведением хромосом при мейозе. Негомологичные хромосомы в анафазу пер­вого деления расходятся независимо и могут комбинироваться в любых сочета­ниях.

Ответ:во втором поколении при самоопылении дигетерозигот наблюдает­ся расщепление по фенотипу 9/16 А-В- (желтые, гладкие):3/16 A-bb (желтые

морщинистые):3/16 ааВ- (зеленые, гладкие): 1/16 aabb (зеленые, морщинистые), 4 фенотипических класса.

Расщепление по генотипу:

lAABB:2AABb:lAAbb:2AaBB:4AaBb:2Aabb:laaBB:2aaBb:laabb, 9 генотипических классов.

Анализируя расщепление при дигибридном скрещивании, Г. Мендель обнаружил, что признаки наследуются независимо друг от друга — это тре­тий закон Менделя - закон независимого наследования признаков, или бо­лее строго, независимого комбинирования генов, который формулируется следующим образом: при скрещивании гомозиготных особей, анализируе­мых по двум (или более) парам альтернативных признаков, во втором по­колении (F2) наблюдается независимое наследование и комбинирование признаков, если гены, определяющие их, расположены в различных парах гомологичных хромосом.

Если при дигибридном скрещивании произвести анализ полученных осо­бей во втором поколении по одному признаку (12А- : 4аа→ЗА- :1аа) х (12В-:4bb→ЗВ - :lbb) → 9A-B-:3A-bb:3aaB-:laabb, т.е. наблюдается известное соот­ношение по фенотипу 3:1. Можно вывести формулу полигибридного скрещи­вания (3+1)n. Формула числа гамет для гетерозигот, если гены не сцеплены 2n, где n число пар генов, анализируемых при скрещивании (n - степень гетерозиготности).

Дигетерозигота АаВЬ - 22 образует 4 сорта гамет в равном соотношении по 25 %, или по 1/4 части от единицы, если гены находятся в разных парах гомо­логичных хромосом. Тригетерозигота АаВЬСс - 23=8, образует восемь типов гамет: ABC, AbC, Abe, аВС, аВс, АВс, abC, abc. При скрещивании тригетерозигот между собой образуются 64 комбинации, и расщепление в потомстве вклю­чает 8 классов с числовыми соотношениями: 27:9:9:9:3:3:3:1

Задача 2

На определение генотипа родителей по фенотипу и генотипу детей при дигиб­ридном анализирующем скрещивании

При скрещивании гороха, имеющего гладкие и желтые семена (доминант­ные признаки), с горохом-зеленым и морщинистым (рецессивные признаки), получено потомство: желтых гладких 3397, желтых морщинистых 3390, зеле­ных гладких 3385, зеленых морщинистых 3393. Определите генотипы родите­лей?

Решение

Обозначим гены:

Ген Признак
А – a – В – b– желтый цвет зеленый цвет гладкая форма семян морщинистая форма семян

Поскольку зеленый цвет и морщинистая форма семян - признаки рецес­сивные, то они проявляются в гомозиготном состоянии по рецессивным алле­лям, следовательно генотип зеленого морщинистого гороха: аавв.

В потомстве отмечено расщепление, в котором были и зеленые морщини­стые семена гороха, следовательно они были гомозиготными по рецессивным аллелям - аавв. Два рецессивных аллеля (ав) данной особи были получены от одного родителя, подобного по генотипу, два рецессивных аллеля от желтых гладких растений, поэтому генотип последних растений был дигетерозиготным: АаВв.

 

 

Записываем схему скрещивания

Дигетерозигота образует 4 типа гамет в равном соотношении, когда гены не сцеплены (AB,Ab,aB,ab) Гомозиготная особь по рецессивным аллелям дает один тип гамет.

397 : 3390 : 3385 : 3393

Сочетание гамет свободное. Получаем 4 фенотипа и генотипа. Складыва­ем количество полученных растений: 3397(A-B-)+3390(A-bb)+3385(aaB-)+3393 (aabb)=43565 растений - 100%. На долю каждого фенотипа и генотипа прихо­дится 25%.

Следовательно, когда исследуемая особь дигетерозиготна по исследуе­мым генам, то расщепление в потомстве при анализирующем скрещивании, ес­ли гены не сцеплены: 25% (А-В-) : 25% (A-bb) : 25% (ааВ-) : 25% (aabb), или 1:1:1:1, или ј : ј : ј : ј

Ответ:генотипы родителей: ♀ AaBb : ♂ aabb.

Задача 3

На определение генотипа детей по фенотипу и генотипу родителей?

Брахидактилия (укорочение пальцев рук), подагра и близорукость опреде­ляются доминантными аутосомными генами, не сцепленными между собой. Какова вероятность рождения здоровых детей в семье без аномалий, где оба родителя страдают тремя недостатками, гетерозиготны по всем трем парам ге­нов.

Решение

Обозначим гены:

Ген Признак
А – a – В – b – С – c – брахидактилия, нормальные пальцы, близорукость, нормальное зрение, подагра, нормальные суставы.

Поскольку родители тригетерозиготны, гены не сцеплены, то они образуют количество типов гамет согласно

формуле 2n → 23→8

 

F: ааввсс

 

Здоровый ребенок не должен иметь ни одного доминантного аномального гена, поэтому его генотип: ааввсс гомозиготный по рецессивным генам. Такая зигота может образоваться при оплодотворении яйцеклетки

сперматозоидом

Сочетание гамет в браке свободное 8 х 8 → 64, в данном браке возможно 64 сочетания, вероятность рождения здоровых детей 1/8 х 1/8 (по одной гамете из восьми без аномальных генов) 1/64, или 1,5%

Ответ:Вероятность рождения здоровых детей 1,5%, или 1/64 часть.

Задача 1

На модификацию дигибридного скрещивания при комплементарном взаи­модействии генов в отношении 9:7.

Нормальный слух обусловлен двумя доминантными неаллельными генами D и Е, из которых один определяет развитие улитки, а другой - слухового нер­ва. Доминантные гомозиготы и гетерозиготы по обоим генам имеют нормаль­ный слух, рецессивные гомозиготы по одному из этих генов - глухие.

Ген Признак
D- d- Е- е- D-E- нормальное развитие улитки, болезнь нормальное развитие нерва, патология, болезнь нормальный слух

Фенотипы родителей: ♀ DDee глухой. - ♂ ddEE глухой

Фенотипы родителей: ♀ DdEe норм. слух. - ♂ DdEe норм, слух

Р2: ♀ DdEe - ♂ DdEe

 

♀ ♂ 1/4 DE 1/4 De 1/4 dE 1/4 de
1\4DE 1/16 DDEE 1/16 DDEe l/16DcffiE 1/16 DdEe
l\4De 1/16 DDEe 1/16 DDee 1/16 DdEe 1/16 Ddee
l\4dE 1/16 DdEE 1/16 DdEe 1/16 ddEE 1/16 ddEe
l\4de 1/16 DdEe 1/16 Ddee 1/16 ddEe 1/16 ddee

В результате такого скрещивания в F1 все особи имеют нормальный слух, в F2 -9/16 потомства будут с нормальным слухом и 7/16 (3D-ee + 3ddE- + lddee) глу­хонемых, 9:7.

Задача2

На расщепление в F2 при комплементарном взаимодействии генов в от­ношении 9:3:3:1 (дигибридное скрещивание)







Читайте также:

Последнее изменение этой страницы: 2016-03-16; Просмотров: 783; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2017 год. Все права принадлежат их авторам! (0.04 с.) Главная | Обратная связь