Решение задач по классической генетике

 

 

2. Практические рекомендации по решению задач по классической генетике

 

Условия большинства  учебных генетических задач приближены к реальным, и в них многое бывает неизвестно: генотипы и фенотипы родителей, доминантность или рецессивность изучаемых признаков, где расположены изучаемые гены: в аутосоме, Х - или Y – хромосоме. Решение таких задач становится возможным только после нахождения этих недостающих сведений. Для успешного решения таких задач достаточно иметь четкое представление о закономерностях наследования генов и хромосом и их цитологических основах. Желательно выполнять рекомендации, существенно облегчающие процедуру поиска ответа на вопрос задачи и оформления хода ее  решения.

 

1. При ознакомлении с содержанием задачи в первую очередь следует установить следующее.

• По какому количеству пар альтернативных признаков анализируются скрещиваемые особи, то есть с каким скрещиванием мы имеем дело: с моно-, ди-, или полигибридным. От этого будет зависеть количество букв алфавита, которые потребуются для обозначения аллелей разных генов. Количество используемых букв равно количеству изучаемых генов. 
• Какие признаки и гены являются доминантными, а какие – рецессивными.
• В каких хромосомах: в аутосоме, Х- или Y-хромосоме – расположены изучаемые гены. Если гены расположены в половых хромосомах, то их следует записывать вместе с символами Х- и Y-хромосом (например, генотипы Х^АХ^а, Х^аY или ХY^а, гаметы Х^А, Y, Х^а или Y^а.
• В каких аутосомах: гомологичных или негомологичных – располагаются аллели разных генов. Если аллели разных генов расположены в негомологичных хромосомах, то рекомендуется использовать генную запись генотипов и гамет (например, генотипы AaBb, гаметы AB, Ab, aB и ab). Если аллели разных генов расположены в гомологичных хромосомах, то рекомендуется использовать хромосомную запись, где горизонтальные линии символизируют хромосомы, а расположенные рядом с ними буквы указывают, какие именно аллели разных генов расположены в той или иной гомологичной хромосоме (например,генотип AB, гаметы AB и ab).

             

                                                                                                    ab

 

2. При краткой записи  условия задачи рекомендуется  использовать видоизмененную таблицу “Признак - ген”. Изменения традиционной таблицы “признак - ген” заключаются в следующем.

• Во- первых, следует изменить названия столбцов таблицы. Вместо слова “признак” писать “пара альтернативных признаков”, а вместо слова “ген” – “аллели гена”. Эти термины в большей степени соответствуют содержанию записываемой в таблицу информации и ориентируют учащегося на поиск оттого содержания.
• Во-вторых, рекомендуется вводить в таблицу третий столбик, в котором указываются возможные генотипы особей, имеющих указанный в таблице альтернативный признак. Такая запись существенно облегчит решение задачи.

При составлении таблицы “признак – ген” альтернативные признаки и отвечающие за них аллели следует записывать парами: сначала записывается одна пара альтернативных признаков и аллелей, затем – другая пара. Первым следует записывать тот альтернативный признак, который в условии задачи упомянут первым. Доминантные аллели следует записывать прописными буквами (например, В), а рецессивные аллели – строчными буквами (например, b). Рядом с названием пары альтернативных признаков и обусловливающих их аллелей рекомендуется изображать фигурные скобки. Рядом с левой скобкой ставится число, указывающее порядковый номер изучаемого признака, а рядом с правой скобкой в кавычках указывается название изучаемого гена. Если гены расположены в половых хромосомах, то аллели этих генов следует записывать вместе с той хромосомой, в которой они располагаются (например, Х^А, Х^а, Y^а). Не полностью доминирующий аллель следует обозначать прописной буквой с черточкой над ней

(например,  В). При записи возможного генотипа особи с доминантным признаком вместо неизвестного аллеля рекомендуется ставить не общепринятый знак “радикал - _”, а точку “.” Это, на наш взгляд, позволит избежать возможной путаницы, так как символ “черточка” используется еще в двух случаях: для изображения хромосомы и обозначения не полностью доминирующего аллеля. 

Ниже представлена модифицированная таблица “Признак - ген”, составленная по условию следующей генетической задачи.

 

Задача. __________________________________________________________

Наличие в крови резус-фактора  является доминантным аутосомным признаком. Дальтонизм – заболевание, наследуемое  как рецессивный сцепленный с  Х-хромосомой признак. В брак вступили мужчина и женщина. Оба имеют  нормальное цветовосприятие. В крови  женщины имеется, а в крови мужчины отсутствует резус-фактор. Их сын страдает дальтонизмом, и в его крови резус-фактор отсутствует. Чему равна вероятность рождения в этой семье ребенка с резус-фактором и нормальным цветовосприятием?

_____________________________________________________________________

Предварительные рассуждения. В условии задачи упомянуты альтернативные проявления двух разных признаков, один из которых связан с резус-фактором, а другой – с особенностями цветовосприятия. Поэтому для обозначения генов необходимо взять две буквы алфавита. В условии задачи сказано о доминантности признаков и их расположении в хромосомах. Особи с доминантным признаком обязательно будут иметь в своем генотипе доминантный аллель; вместо второго аллеля необходимо ставить точку, которая означает, что вторым аллелем может быть или аллель А, или аллель а. Особь с рецессивным признаком содержит два рецессивных аллеля, так как только в этом случае у нее будет формироваться рецессивный признак. Наши рассуждения позволяют оформить таблицу “Признак - ген” следующим образом. 

 

 

 

 

 

 

Модифицированная  таблица “Признак - ген”

Пара альтернативных признаков      Аллели         Возможные генотипы

                                                                  генов  

Наличие резус-фактора                   А                  А . (АА или Аа)

1                                                                            “А”

     Отсутствие резус-фактора              а                  аа

Дальтонизм                                        Х^b               ♀ Х^bХ^b; ♂ Х^bY

2                                                                            “В”   

Нормальное  цветовосприятие      Х^B               ♀ Х^BХ^. (Х^BХ^B или Х^BХ^b); ♂ Х^BY

 

 

3. Необходимо оформлять краткую запись скрещивания, в которую следует включать символы родительских особей, их потомков и только те фенотипы и генотипы, которые упомянуты в условии задачи. При этом названия альтернативных признаком необходимо записывать построчно и в той последовательности, в которой они указаны в таблице “Признак - ген”. Названия альтернативных признаков следует записывать так, как они записаны в таблице “Признак - ген”. Если в условии задачи не сказано прямо о генотипе той или иной особи, то в краткой записи скрещивания следует оставить место для генотипа этой особи. Краткая запись скрещивания  должна быть составлена так, чтобы по ней и по таблице «признак-ген» можно было легко восстановить текст задачи.

Краткая запись скрещивания по условию предыдущей задачи имеет следующий вид.

 

               наличие резус фактора               отсутствие резус-фактора           

               нормальное цветовосприятие    нормальное цветовосприятие

                                                                     

Р                       ♀                                х              ♂

 

F₁                                            ♂                

                                    отсутствие резус-фактора                             

                                            дальтонизм

        р _{наличие резус-фактора}              - ?

          нормальное цветовосприятие

    

Использование краткой  записи скрещивания благодаря ее наглядности существенно     облегчает выбор последовательности этапов решения задачи и поиск ответа на поставленный в задаче вопрос. Кроме того, краткая запись скрещивания позволяет наглядно оформить ход решения задачи, что немаловажно для закреплении навыка решения генетических задач.  

 

4. При записи генотипа особей следует помнить, что в генотипе каждый аутосомный ген представлен двумя аллелями: одинаковыми или разными, а количество сцепленных с полом аллелей зависит от количества и комбинаций половых хромосом в кариотипе особи. Обычно в условии задачи сообщаются сведения о фенотипах особей, и одним из этапов решения задачи является нахождение аллелей генотипа по известному фенотипу. Находить генотип особи по ее фенотипу рекомендуется в следующей последовательности:

1) На месте записи  аллелей аутосомного гена изобразить две точки, поскольку в генотипе каждый ген представлен двумя аллелями. Тем самым мы указываем, что этих аллелей будет два и что о них прямо не сказано в условии задачи. Если аллели гена расположены в половых хромосомах, то эти точки следует записывать вместе с половыми хромосомами. Если аллели изучаемых генов расположены в одной паре гомологичных хромосом, то точки следует изображать вместе с символическими изображениями этих хромосом. Ниже представлены варианты использования точек для обозначения аллелей изучаемых генов при разных видах наследования.

а) независимое наследование

           праворукость

           кареглазость

        Р  ♀  .  .  .  .

 

б) сцепленное наследование

      нормальные крылья

         черное тело

                 . .

        Р  ♀

                . .

 

в) сцепленное с Х-хромосомой наследование 

                    голубые глаза

          нормальное цветовосприятие

             Р  ♀ . . Х^.  Х^.

 

2) Построчно просматривая  таблицу “признак - ген”, написать над точками те аллели изучаемых генов, которые можно определить по личному фенотипу особи. Это не составит большого труда, так как, оформляя  таблицу “признак - ген”, мы уже написали возможные генотипы, ставя точку вместо того аллеля, наличие которого нельзя выявить по одному лишь фенотипу этой особи. 

Разберем процесс записи генотипа особи по ее фенотипу на конкретном примере.

Пусть мы имеем следующую  таблицу “признак - ген” и краткую запись скрещивания.

Таблица “Признак - ген”

Пара альтернативных признаков      Аллели         Возможные генотипы

                                                                  генов  

Наличие резус-фактора                   А                  А . (АА или Аа)

1                                                                            “А”

     Отсутствие резус-фактора              а                  аа

 

               наличие резус фактора               отсутствие резус-фактора           

                                                                                    

Р                       ♀    . .                          х              ♂  . .

 

F₁                                            ♂ . .               

                                    отсутствие резус-фактора                             

           р _{наличие резус-фактора}              - ?

         

Мы имеем дело с моногибридным скрещиванием, где особи  анализируются по одному признаку, который обусловлен одним аутосомным геном. Этот ген представлен в генотипе двумя аллелями. Это позволяет обозначить места аллелей в записи генотипа двумя точками. То есть, первоначально генотип каждой особи записан нами в виде пары точек. Теперь постараемся найти и записать те аллели в генотипе каждой особи, которые можно определить по ее собственному  фенотипу. Сначала читаем первую строку таблицы слева направо. На ней написано, что при наличии резус-фактора организм имеет генотип А . . По краткой записи скрещивания видим, что у нас есть одна особь с таким признаком. Поэтому над первой точкой генотипа этой особи напишем обозначение аллеля А. Затем переходим ко второй строке таблицы. На ней написано, что при отсутствии резус-фактора организм имеет генотип аа. По краткой записи скрещивания видим, что у нас есть две особи с таким признаком. Поэтому над каждой точкой генотипа этих особей напишем обозначение аллеля а.  В результате наших действий краткая запись скрещивания приобретает следующий вид:

 

наличие резус  фактора               отсутствие резус-фактора           

                                А                                                аа