Решение задач по классической генетике

Р                       ♀    . .                          х              ♂  . .

                                                     аа

F₁                                            ♂ . .               

                                    отсутствие резус-фактора                             

           р _{наличие резус-фактора}              - ?

 

В дальнейшем при ретроспективном  анализе хода решения задачи подобная запись напомнит нам о том, что  в условии задачи ничего не было сказано о генотипах особей, и мы сами нашли некоторые аллели генотипов особей по их личному фенотипу.  

 

      5. При записи гамет следует помнить, что те или иные аллели оказываются в гамете постольку, поскольку в этой гамете оказываются те хромосомы, в которых находятся эти аллели. При мейозе гомологичные хромосомы с находящимися в них аллелями расходятся в разные гаметы, а негомологичные хромосомы по одной от каждой пары все вместе попадают в одну гамету. Поэтому в каждой гамете будет присутствовать только один аллель любого аутосомного гена, и в каждой гамете будут присутствовать по одному аллелю из каждой пары аллелей анализируемых генов. Следует помнить, что комбинации негомологичных хромосом и, следовательно, комбинации аллелей их генов в гаметах случайны и равновероятны.

При записи возможных типов гамет  у родительского организма следует  обращать внимание на то, в каких хромосомах находятся аллели изучаемых генов: в одной или в разных парах гомологичных хромосом.

Если аллели разных генов находятся в разных парах гомологичных хромосом, то комбинации их аллелей будут формироваться случайно и равновероятно. Например, организм с генотипом AaBb будет формировать четыре сорта гамет: гаметы АВ, Ab, aB и ab.

Опыт показывает, что процедура  записи гамет является для учащихся наиболее затруднительной и содержит наибольшее количество ошибок. Поэтому нами разработаны специальные приемы, позволяющие безошибочно написать типы гамет, которые образует организм с тем или иным генотипом. 

Мы рекомендуем оформлять своеобразный “план по гаметам”, который представляет собой математическое действие, выполнение которого позволяет рассчитать количество типов гамет, образуемых организмом. Формулу для такого расчета можно представить следующим образом:

N = n₁ х n₂ х n₃ х ...  х n_k, где

N – общее количество типов гамет, которые образует организм;

n – количество типов гамет, которые образует организм  по той или иной паре гомологичных хромосом;

k – количество пар гомологичных хромосом, в которых расположены аллели изучаемых генов;

1, 2, 3, ... k – номера пар гомологичных хромосом, в которых расположены аллели изучаемых генов .

Знак “х” в формуле означает, что любая хромосома одной пары (и, следовательно, находящиеся в ней аллели) может случайно оказаться в одной гамете с любой хромосомой другой пары (и, следовательно, с аллелями этой хромосомы), поскольку негомологичные хромосомы при мейозе по одной из каждой пары направляются к одному и тому же полюсу веретена деления и в последующем оказываются в одной гамете. Численное значение n может быть равно или 1, или 2, поскольку гомологичные друг другу хромосомы могут быть или  одинаковыми, или неодинаковыми по находящимся в них аллелям изучаемых генов.  

 Познакомьтесь с вариантами  записи плана по гаметам для  организмов с разными генотипами при разных видах расположения генов в хромосомах.

       1         2 х 2 = 4      1 х 2 = 2    2 х1 х 2 х2 = 8     2 х 2 = 4       2 х 2 = 4

1)  АА; 2) АаBb;  3) ААBb;  4) АаBBСсDd;  5) АаХ^BY;   6)  АВ   С

                                                                                     

                                                                                                    аb  c

План по гаметам составляется следующим образом. Сначала определяют количество сомножителей. Оно равно числу пар гомологичных хромосом. Затем определяют численное значение каждого сомножителя. Оно может быть равным 1 или 2 в зависимости от того, одинаковыми или неодинаковыми по набору аллелей изучаемых генов являются гомологичные хромосомы, в которых эти аллели расположены.

Для того, чтобы не ошибиться  при записи гамет, можно использовать следующие приемы:

• Если организм анализируется по двух генам, то выполняют следующее действие: от аллеля одного гена рисуется стрелка к аллелю другого гена, после чего записывается комбинация этих аллелей. Эта процедура выполняется столько раз, сколько типов гамет образует данный организм. Ниже приводятся те последовательные изображения генотипа и гамет, которые возникают при поэтапной записи комбинаций аллелей разных генов в гаметах дигетерозиготного организма.

                         2 х 2 =4            2 х 2 =4              2 х 2 =4                  2 х 2 =4

                                        

Генотип        а) A a B b        б) A a B b       в)  A a B b             г) A a B b

 

 

Типы гамет   АВ                  АВ, Ab             AB, Ab, aB          AB, Ab, aB, ab

 

Рассуждать при записи гамет можно следующим образом: в результате мейоза аллель А может оказаться в одной клетке с аллелем В (рисуем 1-ю стрелку) – образуется гамета АВ (записываем гамету АВ), но этот же аллель А может оказаться в одной клетке и с аллелем b (рисуем 2-ю стрелку) – образуется гамета Ab (записываем гамету Ab); в свою очередь аллель а может оказаться в одной клетке с аллелем В (рисуем 3-ю стрелку) – образуется гамета аВ (записываем гамету аВ), но этот же аллель а может оказаться в одной клетке с аллелем b (рисуем 4-ю стрелку) – образуется гамета ab (записываем гамету ab).

Для того, чтобы в последующем  облегчить запись генотипов потомства, следует писать не все возникающие гаметы, а лишь типы гамет. Например, у организма AAbb формируется один тип гамет: гаметы Ab:

                              1х1=1

    Генотип             AAbb

 

   Типы гамет       Аb

                                1

Под типами гамет рекомендуется  записывать их количество, которое  должно быть равно “запланированному”. В последующем эти числа будут использоваться для записи “плана по зиготам”.

• Если организм анализируется по трем и более разным генам, то вместо стрелок можно использовать черточки, связывающие друг с другом те аллели разных генов, которые пойдут в одну и ту же гамету.

 

                                                                       С     d = АВСd

                                1х2 х2 х1=4                B      c      d  = АВсd     Типы 

Генотип      ААBbСсdd        А                                            гамет

                                                              b     C     d = АbCd

                                                                       с       d = Аbcd

                                                                         4

Рассуждать при записи гамет этого организма можно следующим образом. Этот организм гомозиготен по доминантному аллелю А, поэтому будет образовывать один тип гамет по гену “А”. Аллель А окажется в гамете вместе с одним из аллелей всех других генов. Так, вместе с аллелем А в одну и ту же гамету может пойти или аллель В,  или аллель b. Если аллель А пойдет в гамету вместе с аллелем В, то вместе с ними в гамете обязательно окажется один из аллелей гена “С”: или аллель С, или аллель  с. Вместе  с ними в гамету  направится аллель d. Если же аллель А пойдет в гамету вместе с аллелем b, то вместе с ними в гамете окажется или аллель С,  или аллель с. Вместе  с ними в гамету  обязательно направится и аллель d. Таким образом, формируется 4 типа гамет, и в каждой из них будет находиться по одному аллелю из каждой пары аллелей изучаемых генов.     

Если аллели разных генов находятся в одной паре гомологичных хромосом и тесно сцеплены друг с другом, то те их аллели, которые расположены в одной из гомологичных хромосом, будут наследоваться вместе. Например, организм с

                   АВ

генотипом          будет формировать гаметы двух типов: гамету АВ и гамету ab,

так как,      ab    находясь в одной из гомологичных хромосом, аллели А и В при

мейозе окажутся в  одной гамете, а аллели а и b, находясь в другой хромосоме, окажутся в другой гамете. При планировании количества типов гамет следует обращать внимание на количество пар гомологичных хромосом и сочетания аллелей разных генов в гомологичных хромосомах. При этом следует учитывать следующее:

• В записи “плана по гаметам” количество сомножителей равно количеству пар гомологичных хромосом;
• Численное значения сомножителя зависит от того, отличаются гомологичные друг другу хромосомы по набору аллелей разных генов или нет. Если гомологичные хромосомы одинаковы по набору аллелей разных генов, то по этим хромосомам организм образует один тип гамет, и сомножитель равен 1. Если гомологичные хромосомы различаются по набору аллелей разных генов, то по этим хромосомам организм образует два типа гамет, и сомножитель равен 2. 
• При записи гамет рекомендуется нумеровать хромосомы.
• Помнить, что при мейозе гомологичные хромосомы расходятся, а негомологичные по одной из каждой пары вместе друг с другом оказываются в одной гамете. 
• Следует рисовать стрелочки, которые показывают, какие негомологичные хромосомы могут оказаться вместе в одной и той же гамете.

Изучите запись  “плана по гаметам” и процедуру записи гамет  для следующего генотипа.

 

              2    х    2 = 4

         ₁   АВ        С ₃

Р                                

         ²  аb         с   ⁴

 

Типы  гамет    АВ С ;  АВ   с ;    аb  C  ;    аb   c

                      ^{1               3   1               4  2               3  2                4}

4

 

Рассуждать при записи “плана по гаметам” для этого организма можно следующим образом. Организм анализируется по двум парам хромосом, поэтому план по гаметам будет включать в себя два сомножителя. Поскольку хромосомы первой пары отличаются друг от друга по набору аллелей, то первым сомножителем будет число 2. Это значит, что по первой паре хромосом организм образует два типа гамет. Хромосомы второй пары тоже различаются по расположенным в них аллелям гена “С”, поэтому вторым сомножителем тоже будет число 2.  Это значит, что и по  второй паре хромосом организм образует два типа гамет. Знак “х” означает, что при мейозе любая хромосома первой пары может случайно оказаться в одной гамете с любой хромосомой второй пары. Выполнив действие умножения, получаем, что этот организм образует 4 типа гамет.  

Записывая возможные типы гамет, рассуждаем следующим образом. Хромосома 1 может пойти с хромосомой 3 (рисуем стрелку, направленную от хромосомы 1 к хромосоме 3), тогда образуется гамета АВ  С. Но эта же хромосома 1 может пойти с хромосомой 4 (рисуем стрелку, направленную от хромосомы 1 к хромосоме 4), тогда образуется гамета АВ с. Хромосома 2 может пойти с хромосомой 3 (рисуем стрелку, направленную от хромосомы 2 к хромосоме 3), тогда образуется гамета аb  С. Но эта же хромосома 2 может пойти с хромосомой 4 (рисуем стрелку, направленную от хромосомы 2 к хромосоме 4), тогда образуется гамета аb  с.   

Если аллели изучаемого  гена расположены  в половых хромосомах, то при планировании количества типов гамет и записи самих гамет необходимо учитывать  и сочетания половых хромосом у особи, и вид расположенных  в них аллелей. 

Изучите запись  “плана по гаметам” и процедуру записи гамет  для следующего генотипа.

 

                              1 х 2 = 2

         Р           ♂   ААХ^bY

 

           

           Типы гамет       АХ^b ;  АY         

                                          2

 

Рассуждать при записи “плана по гаметам” для этого организма можно следующим образом. Организм анализируется по двум парам хромосом, поэтому план по гаметам будет включать в себя два сомножителя. Поскольку аллели гена “А” расположены в аутосомах, то для изображения аллелей этого гена используется генная запись генотипа. Поскольку аллели гена “В” расположены в Х-хромосоме, то указываются половые хромосомы особи и расположенный в Х-хромосоме аллель. Поскольку по аллелям гена “А” этот организм гомозиготен, то он образует один тип гамет по гену “А”: все гаметы будут содержать только аллель А. Поэтому первым сомножителем будет число 1. Это значит, что по первой паре аллелей организм образует один тип гамет. Хромосомы второй пары разного вида: одна из них – это Х-хромосома, а другая – Y-хромосома. Уже поэтому этот организм будет образовывать гаметы двух типов, различающихся по половым хромосомам. Поэтому вторым сомножителем будет число 2.  Это значит, что по  второй паре хромосом организм образует два типа гамет. Знак “х” означает, что при мейозе любой аллель из первой пары аллелей в составе аутосомы может случайно оказаться в одной гамете с любой половой хромосомой второй пары. Выполнив действие умножения, получаем, что этот организм образует 2 типа гамет.  

Записывая возможные типы гамет, рассуждаем следующим образом. Аллель А  может пойти с Х-хромосомой, в которой находится аллель b (рисуем стрелку, направленную от аллеля А к Х-хромосоме), тогда образуется гамета АХ^b. Но этот же аллель А может пойти с Y-хромосомой (рисуем стрелку, направленную от аллеля А к Y-хромосоме), тогда образуется гамета АY. Второй аллель А в расчет не берем, так как мы записывает типы гамет.