Моногибридное скрещивание

Здравствуйте, уважаемые читатели блога репетитора биологии по Скайпу biorepet-ufa.ru.

Хочу вас обрадовать. Я написал подробное руководство по тем основным положениям генетики, освоив которые, вы без труда научитесь понимать решение генетических задач любой сложности.

В данной  статье помещены лишь самые простые генетические задачи по моногибридному скрещиванию. Хотя для большинства из вас решение их не вызовет затруднений, но они нужны нам в основном в методическом плане.

Проследив логику рассуждений на простых примерах, вы сможете применить ее и к более сложным заданиям. Моногибридное скрещивание — основа основ понимания вами всей генетики в дальнейшем. Чтобы ваши знания были более полными в целом, «фундамент» должен быть прочным.

Различных руководств по решению генетических задач очень и очень много. Но большинство из них это простые задачники: есть условие задачи, есть ответ.

Могут быть и пособия с краткими пояснениями. Но эти пояснения оказываются полезными лишь тем,  кто и так уже довольно хорошо понимает как надо решать.

Я же, как репетитор по биологии, постараюсь на примере многих возможных типов заданий по генетике, преподнести разъяснение решений различных задач наиболее подробно. В общем моя функция: разъяснить как решать задачи по генетике тем, кому кажется, что это что-то очень трудное, но они непременно хотели бы научиться решать самостоятельно.

В моей платной книге  «Как  научиться решать задачи по генетике«,  подробно разбираются задачи:

* по Менделевским типам скрещивания (моногибридному и дигибридному);

* по Моргану на сцепленное наследование (с кроссинговером и без кроссинговера);

* по наследованию, сцепленному с полом

* и по анализу родословных.

Примеры,  приводимых мною в книге  заданий по моногибридному скрещиванию  очень различаются по сложности. Советую сначала, прочитав условие задачи, решать ее самостоятельно и лишь в случае затруднения с решением читать мои пояснения (порой они слишком развернутые и тем, кто разбирается, конечно, покажутся  через чур подробными).

                                                           Задача 1. Самая типичная

Кареглазый мужчина женился на голубоглазой женщине. У них родился голубоглазый ребенок.  Определите генотипы  родителей и вероятность рождения ребенка с карими глазами.

                      Задача 2. Вы знаете, что полидактилия (шестипалость) — доминантный признак

Полидактилия у человека является доминантным признаком, а нормальное строение кистей рук – признак рецессивный. От брака гетерозиготного шестипалого мужчины с женщиной, имеющей нормальное строение кистей рук, родились два ребенка: пятипалый и шестипалый. Каков генотип этих детей?

                                                    Задача 3. На неполное доминирование

У человека курчавые волосы – доминантный признак, а прямые  (гладкие) рецессивный признак. У гетерозигот волосы волнистые. Какой тип волос у детей может быть, и с какой вероятностью, если оба родителя имеют волнистые волосы?  

                                Задача 4. Объясняющая, что такое анализирующее скрещивание

У человека доминантный ген вызывает аномалию развития скелета, выражающуюся в изменении костей черепа и редукции ключиц. Женщина с нормальным строением скелета вышла замуж за мужчину, страдающего данной аномалией. Ребенок от этого брака имел нормальное строение скелета. Можно ли по фенотипу ребенка определить генотип его отца? Ответ обоснуйте.

                                                Задача 5. Микросомия гемифациальная

Микросомия гемифациальная сопровождается односторонней аномалией ушной раковины с недоразвитием нижней челюсти на той же стороне. Определяется аутосомным доминантным геном. Какое потомство можно ожидать от брака супругов гетерозиготных по данной патологии.

                                                Задача 6. Когда может родиться кто угодно

Голубоглазый мужчина женат на кареглазой женщине, родители которой были также кареглазыми, но сестра – голубоглазая. Может ли у них родиться голубоглазый ребенок? Какой закон действует в данной ситуации? Назовите и сформулируйте его.  

Решения этих задач подробно разбираются в моей платной книге «Как научиться решать задачи по генетике«.

       Примеры решений некоторых типичных задач на моногибридное скрещивание

Задача1. Из семян плодов томатов красного цвета фермер получил растения с плодами красного цвета и растения с плодами желтого цвета. Красный цвет определяется доминантным геном.

а) назовите цвет плодов томатов, составляющих три четверти полученного урожая

б) выберите правильный вариант ответа. Полученный результат является доказательством: 1) закона единообразия; 2) закона расщепления признаков

в) сформулируйте Менделевский закон, выбранный в предыдущем задании

а) Так как от растений с красными плодами получились растения и с  красными, и с желтыми  плодами, значит красный цвет определяется доминантным аллелем А, а желтый — рецессивным а-малое. Очевидно и то, что получить от растений с красными плодами растения и с красными, и с желтыми плодами, возможно, если генотип растений томата с красными плодами был гетерозиготным: Аа  х  Аа  (получим по фенотипу 3А- к 1аа или на 3 части красных томатов 1 часть желтых).

б) это 2) закон расщепления признака (ни в коем случае «не признаков», а именно признака, так как речь идет о моногибридном скрещивании, когда рассматривается характер наследования всего одного признака — в данном случае это цвет плодов томатов, который может быть красным или желтым)

в) Уже более 100 лет этот второй закон Менделя: «закон расщепления признака в потомстве второго поколения в соотношении 3:1 по фенотипу и 1:2:1 по генотипу» формулируется с ошибкой.

Вот в третьем  законе  Менделя, «закон независимого наследования признаков», установленном им при дигибридном скрещивании,  действительно речь идет о характере наследования двух разных признаков.

Задача 2. У пшеницы красная окраска колоса доминантная по отношению к белой. Гетерозиготное красноколосое растение скрещено с белоколосым. В F2 получено 28 растений.

1.Сколько типов  гамет может образовать красноколосое растение?

2.Сколько типов гамет может образовать белоколосое растение?

3.Сколько растений F2 будут гетерозиготными?

4.Сколько растений F2 могут быть красноколосыми?

5.Сколько разных генотипов может быть в F2

6.Продемонстрируйте проявление законов Менделя на результатах задачи.

Обозначим А — аллельный ген, ответственный за проявление красной окраски колоса пшеницы; а — аллельный ген, ответственный за проявление белой окраски колоса пшеницы. Тогда генотип красноколосого растения будет АА или Аа; генотип белоколосого только  аа.

1. 2 гаметы «А» и «а»; 2. Одну гамету «а»; 3. Из 28 растений гетерозигот с генотипом Аа будет половина, 14 штук; 4. Все гетерозиготы и есть красноколосые, их 14 штук; 5. 2 генотипа Аа и аа;

6. P: Aa x aa

G: …A,a …a

F: Aa,aa

Гетерозигота Аа будет по фенотипу красноколосым растением (Это 1 закон Менделя, закон единообразия гибридов первого поколения. Или закон доминирования одного аллельного гена над другим).

Продемонстрировать на условии этой задачи второй закон Менделя (а тем более третий для дигибридного скрещивания) не удастся. Для демонстрации второго закона, закона расщепления признака в потомстве в отношении 1:2:1 по генотипу и 3:1 по фенотипу, надо скрещивать две гетерозиготные особи друг с другом (или провести самоопыление), то есть скрестить Аа х Аа.

Задача 3. У голубоглазого мужчины родители имеют карие глаза, он женился на кареглазой женщине, у которой отец имел карие глаза, а мать голубые. От этого брака родился голубоглазый ребёнок. Определить генотипы всех упомянутых лиц со стороны родителей.

Обозначим: А — доминантный аллель, ответственный за проявление карих глаза ; а — рецессивный аллель, ответственный за проявление голубые глаз.

У мужчины голубые глаза, значит его генотип — aa. Поэтому оба его родителя обладали рецессивным аллелем а — малое.   Поскольку  у них у обоих  карие глаза, то их генотип был гетерозиготным Аа. 

У женщины карие глаза, значит в ее генотипе присутствует аллель A. Аллель a — малое также присутствует, так как у неё родился голубоглазый сын — aa (а значит один из рецессивных аллельных генов  унаследован от неё). Генотип матери этой женщины — aa,  генотип отца  этой женщины мог быть как АА. так и Аа.

Итак,  генотипы всей семьи запишутся так:
aa  — мать женщины
A-  — отец женщины
Aa  — мать мужчины
Aa  — отец мужчины
Aa  — женщина
aa  — мужчина
aa  — их сын

Задача 4. 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. Какова вероятность рождения ребенка с длинными ресницами?

Обозначим: А — аллельный ген, ответственный за проявление признака длинных ресниц; а — короткие ресницы.

Определим генотип женщины. Очевидно, что  она была гетерозиготой  Аа, так как  от отца ей достался аллельный ген а — малое, но сама то она была фенотипически с длинными ресницами.

Генотип мужчины мог быть только  — аа.

P: Aa   x  aa

G: A,a      a

F: Aa,aa

Значит вероятность рождения ребенка с длинными ресницами в этом браке составляет 50%.

Задача 5. При разборе судебного дела по установлению отцовства суду была предоставлена справка  о том, что мать имеет вторую группу крови,  ребенок четвертую, а предполагаемый отец — третью. К какому выводу должен придти суд?

Итак, генотип матери со второй группой крови мог быть  АО или АА, а предолагаемого  отца  с третьей группой крови —  ВО или ВВ. Даже, если оба были гетерозиготы:

Р:    АО   х   ВО

G:   A,О       B,О,

F1:  ОО,АО,ВО,АВ, то есть  в потомстве будут дети с генотипами  с первой, второй, третьей, четвертой группами крови, поэтому суд может  признать этого  мужчину отцом ребенка.

Задача 6. У дрозофил яркая окраска тела наследуется как рецессивный признак. Каких потомков по гено- и фенотипу следует ожидать от скрещивания гетерозиготных серых мух  (полное доминирование)? От скрещивания гетерозиготной серой мухи с чёрным отцом?

Обозначим аллельный ген серой окраски тела дрозофил буквой А, тогда аллель, отвечающий за проявление яркой, то есть черной окраски тела — а.

P: Aa   x   Aa

G: A,a     A,a

F1   AA:2Aa:aa — значит по генотипу 1:2:1, а по фенотипу 3:1 (на 3 серые особи будет приходиться одна черная особь).

P:  Aa   x   aa

G: A,a       a

F2   Aa,aa — по генотипу и по фенотипу 1:1 (на одну серую особь будет приходиться одна черная особь).

Задача 7. Ген, определяющий короткохвостость мышей является доминантным и летальным для гомозиготных особей. У гетерозигот хвосты средней длины, у нормальных особей – длинные. Будут ли погибать потомки а) первого, б) второго поколения от скрещивания длиннохвостых и среднехвостых особей? Определить генотипы и фенотипы потомства.

Обозначим аллельный ген, ответственный за появление у мышей коротких хвостов  А, тогда за рост нормальных (длинных) хвостов отвечает аллельный ген а-малое.  

Из условия задачи нам также известно, что у гетерозигот Аа вырастают хвосты средней длины, а гомозиготы АА  умирают. 

P:  аa   x Аa

G:  а       А,а

F1:  Аа, аа

По фенотипу в первом поколении получается 50% мышей со средней длинной хвоста и 50% длиннохвостых, при этом гибели потомства не будет.

А вот если во втором поколении скрестятся среднехвостые особи друг с другом, то

Р2:   Aa х  Aa

G:   А,а     А,а

F2:  АА:2Аа:аа   особи с генотипом АА (а их 25%)  будут погибать.

Задача 8. У мексиканского дога ген, вызывающий отсутствие шерсти (рецесивныи аутосомный признак), в гомозиготном состоянии ведет к гибели потомства. При скрещивании нормального самца с нормальной самкой часть потомства погибла. При скрещивании того же самца со второй самкой гибели потомства не было. Однако при скрещивании потомков этих двух скрещиваний опять наблюдалась гибель щенков. Определите генотипы всех скрещиваемых особей.

Обозначим: A — наличие шерсти, a — отсутствие шерсти. Еще известно, что особи с генотипом аа — гибнут.

P:   Aa   х   Aa

G:  A,a      A,a

F1: 1AA:2 Aa:1aa (значит в F1 погибнет 25% особей с генотипом аа).

Очевидно, чтобы не было гибели потомства от этого же самца, со второй  самкой она не  должна   содержать в генотипе  аллельного гена а-малое, то есть быть чистой линией — только АА. Тогда от скрещивания в этом случае мы получим

Р: АА   х Аа

G: A       A,a

F2: AA,Aa  все потомки живые.

Но если снова скрестятся Аа и Аа (потомки из первого и второго поколений), то снова, как и при первом скрещивании, может одна четвертая часть потомства с генотипом аа погибнуть.

Задача 9. При скрещивании двух дрозофил с нормальными крыльями получили 136 мух: 102 особи с нормальными крыльями и 34 особи с укороченными крыльями. Определить генотипы родителей.

Поскольку от скрещивания дрозофип с нормальными крыльями большая часть получилась такими же как родители, значит этот аллельный ген является доминантным  А над аллелем а-малое, определяющим укороченные крылья.

Очевидно и то, что от мух с нормальными крыльями можно получить часть потомства с укороченными крыльями только в том случае, если у потомков встретятся  в зиготе аллели а-малое от обоих родителей. Значит генотипы исходных родительских особей дрозофил были гетерозиготными Аа.

P: Aa x Aa

G: A,a A,a

F: AA:2Aa:aa 1:2:1 по генотипу или 3:1 по фенотипу (соотношение 102 : 34 близко к этому соотношению).

Задача 10. Среди большого числа нормальных растений кукурузы было обнаружено одно карликовое растение, которое скрестили с исходным нормальным растением. В первом поколении от этого скрещивания все растения оказались нормальными, а в F2 — 67 нормальных и 19 карликов. Как наследуется карликовость? Как объяснить появление исходного карликового растения? Какой результат вы ожидаете получить от самоопыления карликовых растений?

Очевидно, аллельный ген карликового роста кукурузы рецессивен (обозначим а-малое) по отношению к аллелю нормального роста (А-большое), так как только в этом случае в популяции с нормальными растениями (у большинства из которых генотипы АА и Аа) «затешится» бедный карлик с генотипом аа.

Р1: аа х АА
G: …a…. A
F1: Aa.

Почему мы в первом скрещивании карлика скрещиваем именно с АА растением? Так как только в этом случае получится единообразное первое поколение — все нормального роста (единообразие гибридов первого поколения — 1-й закон Менделя).

Р2: Аа х Аа
G:. A,a .. A,a
F2: AA, 2Aa, aa

2-й закон Менделя, закон расщепления признака у гибридов по фенотипу 3:1 (нормальные : карликовые). А числа 67 : 19 это примерно и будет 3:1.

Задача 11. У томатов кожица плодов может быть гладкой или опушенной. При скрещивании двух сортов томата с гладкими и опушенными плодами, в F1 все растения получились с гладкими плодами. В F2 — 174 растения были  с опушенными, а  520 — с гладкими плодами. Как наследуется опушенность? Какое расщепление следует ожидать от двух скрещиваний в F3.

Так как от скрещивания растений с гладкими плодами с растением с опушенными плодами в F1 все растения имели гладкие плоды, значит аллельный ген, определяющий гладкую кожицу томатов (обозначим А) доминирует над аллельным геном опушенной кожицы (обозначим а-малое). То есть на вопрос: «Как наследуется опушенность?» — надо ответить: «Как рецессивный признак».

Чтобы записать первое скрещивание, надо учесть, что раз в результате него получилось единообразное поколение (все с гладкой кожицей), то родительское растение  с гладкой кожицей обязательно было гомозиготным с генотипом АА.

P1: AA x aa

G:…A…….a

F1: Aa — все гладкие.

P2: Аа…. х… Аа

G:.. A,a……..A,a

F2: 1AA:2Aa:1aa,

то есть 1:2:1 по генотипу или 3:1 по фенотипу (что близко к отношению 520 гладких к 174 опушенных).

«Какое расщепление следует ожидать от двух скрещиваний в F3», имеется в виду, что надо провести еще два таких скрещивания:

P3:. AA. x. Aa

G:….A…….A,a

F3: AA,Aa — все гладкие.

P4: Aa.. x… aa

G:..A,a……..a

F4: Aa,aa — 50% гладкие, 50% опущенные.

Задача 12. При скрещивании коричневой норки с серой,  все потомство получилось коричневое. В F2 получено 77 коричневые  и 25 серых норок. Какой  признак доминирует? Сколько теоретических гомозигот среди 77 коричневых и 25 серых норок? Как это определить.

Так как от скрещивания коричневой норки с серой, потомство получилось все коричневое, значит этот аллель и является доминантным. Обозначим его А — коричневый цвет меха. Тогда а-малое — серый цвет.

В первом скрещивании коричневая норка как и серая обе должны быть гомозиготными (так как иначе не будет единообразного первого поколения).

P: AA х аа

G: A……a

F1: Aa — только коричневые.

P: Aa.. x.. Aa

G: A,a…..A,a

F2: AA:2Aa:aa

Доминантный аллель коричневый, поэтому особи с генотипами АА и Аа будут коричневыми, а особи с генотипами аа — серыми. Теоретическое отношение коричневых к серым 3:1 или 75%:25%.

Среди 77 коричневых особей, особей с гомозиготным генотипом АА будет третья часть или 25 штук. Среди серых — все гомозиготы (их тоже 25 штук). Всего гомозиготных особей в F2 будет 50 штук.

Задача 13. У норок ген F вызывает серебристо-соболиную окраску — бос, но обладает летальным действием. Его отсутствие обуславливает стандартную окраску ff. Все особи (взрослые) с окраской бос гетерозиготны Ff. Какое будет расщепление при спаривании таких особей между собой? Как избежать отхода?

Понятно, что Ff х Ff дадут: FF, 2Ff, ff в соотношении 1:2:1 по генотипу.

Известно, что  особи с генотипом FF не живут. Их рождается 25%. Поэтому «избежать отхода» в потомстве можно скрещивая Ff (бос) c ff (стандартные), тогда будут рождаться гетерозиготные особи бос (Ff) и стандартные (ff) в соотношении 1: 1.

Задача 14. У мышей длинные уши наследуются как доминантный признак, а короткие — как рецессивный. Скрестили самца с длинными ушами и самку с короткими ушами. В первом поколении получили потомство с длинными ушами. Определите генотип самца.

Обозначим аллельный ген, ответственный за проявление признака длинные уши буквой А, короткие уши — а. Это тип задания на анализирующее моногибридное  скрещивание, где неизвестной по генотипу особью является самец, а генотип самки, понятно из условия задачи, что может быть только аа.

Если бы генотип самца был гетерозиготным Аа, то от скрещивания с аа  могли бы появиться как мыши с длинными Аа, так и с короткими аа ушами. Но так как в потомстве от этого скрещивания получились только мыши с длинными ушами, то есть с генотипом Аа, то генотип самца был гомозиготным АА.

P: aa x AA

G: a……A

F1: Aa — единообразное потомство, все с длинными ушами.

Задача 15. У кур желтая окраска кожи доминирует над белой. На американском рынке предпочитают белых кур с белой окраской кожи. На британском —  с желтой окраской. Фермерам какой страны легче контролировать стандартную продукцию?

Американским производителям продукции, конечно же, намного легче контролировать чистоту своих белых кур, так как их генотип может быть только однозначно аа. Если откуда ни возьмись «залетит» в их породу А, то такая курица с генотипом Аа уже станет с желтой кожей и она подвергнется выбраковке (от неё не станут получать потомство).
А вот британским фермерам невероятно труднее контролировать чистоту генотипа желтых кур, так как куры с генотипами и АА, и Аа будут фенотипически желтыми. Они начнут «бить тревогу», только когда у них появятся белые особи, возникшие от двух гетерозигот Аа и Аа (то есть в целом когда порода уже будет сильно «загрязнена» рецессивным аллелем).

Задача 16. Рожь, имеющую пигмент антоциан, скрестили с неизвестной формой. В потомстве получено 36 растений с пигментом и 12 без пигмента. Определите генотипы исходных растений. Назовите доминантный признак.

С чего начнем рассуждение? Не случайно приводимое соотношение потомства 36 к 12 соответствует менделевскому соотношению фенотипов организмов 3:1, второго поколения, которое получается от скрещивания гетерозигот: Аа х Аа.

Значит генотипы обоих исходных растений были Аа и Аа. Поскольку особей с антоцианом больше, то этот аллельный ген и является доминантным (А), отсутствие антоциана — рецессив (а).

Задача 17. Комолый бык (безрогий) — доминатный признак, был скрещен с рогатой коровой. Каких телят можно ожидать?

Обозначим: А — комолость (безрогость), а — рогатость.

Комолый бык может иметь генотип АА или Аа. Рогатая корова — только аа.

Вариант 1), когда комолый бык гомозиготен
P: аа * АА
G: а……А
F: Aa — единообразие, все телята комолые.

Вариант 2), когда комолый бык гетерозиготен
P: .аa….*…Аa
G: a……… A, a
F: Aa, aa — расщепление 1:1 — половина телят комолые, половина рогатые.

************************************

У кого будут вопросы  к репетитору биологии по Скайпу, обращайтесь в комментариях. У меня на блоге вы можете приобрести  ответы на все тесты ОБЗ ФИПИ за все годы проведения экзаменов  по ЕГЭ и ОГЭ (ГИА).