Решение задач по классической генетике

 

 

 

 

F₁     1 Aa X^BX^b           :        1 Аа X^bY          :       1 аa X^ВX^b        :        1 аa X^bY

    Такая упрощенная  запись фенотипов особей потомства ускоряет процедуру нахождения вероятности рождения особи с определенным фенотипом и существенно снижает риск механической ошибки. Такая запись очень наглядно указывает ту группу особей, представители которой имеют и резус-фактор, и нормальное цветовосприятие. 

 

9. При записи фенотипов особей потомства следует учитывать явление взаимодействия как между аллелями одного гена, так и между аллелями разных генов. В качестве обобщения приведем примеры, демонстрирующие особенности формирования фенотипа особи в зависимости от вида основных типов взаимодействия между генами.

 

а)  Полное  доминирование  –   явление, когда   один  аллель  (например, А)  полностью подавляет другой аллель (а) и в фенотипе проявляется только один из альтернативных признаков. Примером служит формирование ости у пшеницы:

АА  – безостость

аа   – остистость

Аа  – безостость.

б) Неполное доминирование – явление, когда один аллель (например, А) неполностью подавляет другой аллель (а) и в фенотипе гетерозиготной особи формируется промежуточное значение признака. Примером служит формирование окраски у цветов львиного зева:

АА – красная

Аа   – белая

Аа   – розовая

 

в)  Кодоминирование – явление, когда ни один из аллелей не доминирует над другим, и в   фенотипе проявляются оба альтернативных признака. Примером служит одновременное образование агглютиногена А и агглютиногена В и формирование такого признака, как IV группа крови системы АВО.

i i               -  не образуются агглютиногены А и В (I группа крови)

I^AI^A; I^Ai    - образуется только агглютиноген А (II группа крови)

I^BI^B; I^Bi    - образуется только агглютиноген В (III группа крови)

I^AI^B          - образуется и агглютиноген А, и агглютиноген В (IV группа крови)

 

г) Комплементарность – явление, когда присутствие в генотипе доминантных аллелей двух   разных генов ведет к формированию нового признака, который не похож ни на один из тех, которые формируются без взаимодействия разных генов. Примером служит формирование формы гребня у кур:

aabb                  - листовидный

AAbb, Aabb        - гороховидный

aaBB, aaBb         - розовидный

AABB, AaBB,      - ореховидный (в генотипе присутствуют доминантные

AABb, AaBb          аллели обоих генов)

 

д)  Эпистаз – явление, когда доминантный (или рецессивный) аллель одного гена подавляет проявление аллелей другого гена. Примером доминантного эпистаза служит формирование окраски у кур: аллель А обусловливает формирование окраски, а аллель В подавляет формирование окраски.

aaBB, aaBb, aabb – белая окраска (в генотипе отсутствует аллель А),

AAbb, Aabb          – окрашенное оперение (в генотипе присутствует аллель А

                                  и отсутствует аллель В),

AABB, AABb,      – белая окраска (в генотипе присутствует аллель В, кото-

AaBB, AaBb            рый подавляет проявление аллеля А)

 

е)  Полимерия – явление, когда один и тот же признак определяется несколькими разными генами, и выраженность признака часто зависит от количества доминантных аллелей этих генов, каждый из которых вносит свой вклад в выраженность признака. Следует учитывать, что полимерные гены обозначаются одной буквой алфавита с индексом, указывающим номер гена.

А₁А₁А₂А₂                                                       – интенсивно красный цвет

А₁А₁А₂а₂, А₁А₁а₂а₂, А₁а₁А₂А₂,   - красный цвет разной степени

А₁а₁А₂а₂, а₁а₁А₂А₂, А₁а₁а₂а₂,         интенсивности

а₁а₁А₂а₂                                      

а₁а₁а₂а₂                                        – белый цвет

При определении фенотипа особи  с известным генотипом сначала  нужно найти результат взаимодействия между аллелями каждого гена, а уже затем – результат взаимодействия между неаллельными генами.

 

10. При расчете вероятности рождения особи с тем или иным фенотипом следует знать, что количественное значение этого показателя не зависит от того, имелись ли уже у скрещиваемых особей потомки, и какие фенотипы они имели. Например, если в семье здоровых родителей уже есть сын – дальтоник, то при расчете вероятности рождения в этой семье сына с нормальным цветовосприятием не следует исключать из числа возможных потомков уже родившегося сына – дальтоника, так как такой сын опять может появиться у этих родителей.

Обычно для расчета вероятности  рождения потомка с определенным  фенотипом используют ожидаемое  в F₁ соотношение особей с разными фенотипами. При этом вероятность вычисляют как долю особей с искомым фенотипом среди теоретически ожидаемых особей всего потомства. Рекомендуется в соотношении особей с разными фенотипами выделить ту группу особей, представители которой имеют интересующий нас фенотип. Это можно сделать, рисуя окружность вокруг фенотипа этих особей. Ниже приведен пример такого расчета.

                                                                                           = р

F₁  9 кареглазость   :   3 кареглазость  :    3 голубоглазость   :  1 голубоглазость

        праворукость          леворукость           праворукость            леворукость

 

   р _{голубоглазость}  = 3/(9+3+3+1) = 3/16

        ^{праворукость}

Мы рекомендуем вопреки традициям  выражать вероятность не в процентах, а в виде обычной дроби. Дробь несет в себе важную информацию о содержании задачи, фенотипах и генотипах родительских особей, количестве образующихся гамет и зигот. Например, если при дигибридном скрещивании получается численное значение вероятности, равное 3/8, то можно с уверенностью утверждать следующее:

- общее число ожидаемых зигот  в F₁ равно 8,

- одна из родительских  особей образует 4 типа гамет,  а другая – 2 типа гамет,  так как только в этом случае  при дигибридном скрещивании  в F₁ будет получаться 8 зигот,

- родительская особь, образующая 4 типа гамет, дигетерозиготна, так как только в этом случае она будет образовывать 4 типа гамет

-  родительская особь, образующая 2 типа гамет, гетерозиготна по  одному гену и гомозиготна  по другому гену, так только  в этом случае эта особь будет образовывать 2 типа гамет; причем особь содержит два рецессивных аллеля этого гена, так как только в этом случае в соотношении особей F₁ по фенотипу будет фигурировать число 8,

- дигетерозиготная особь  имеет в своем фенотипе два  доминантных признака, так как содержит в своем генотипе два доминантных аллеля разных генов,

-  родительская особь, образующая 2 типа гамет, обладает доминантным  и рецессивным признаками, обусловленными  аллелями разных генов,

- общее расщепление  в F₁ по фенотипу составляет 3 : 3 : 1 : 1, так как оно является единственным, при котором образуется количество особей равно 8.

Конечно, обо всем этом может сообщить только тот учащийся, который знает теоретические  основы закономерностей наследования и обладает прочными навыками решения генетических задач. 

Традиционно расчету  вероятности предшествует трудоемкий процесс составления решетки  Пеннета, записи фенотипов особей потомства  и составление соотношения особей с разными фенотипами. 

Однако существует более простой способ расчета вероятности рождения потомка с определенным фенотипом, который существенно облегчает и ускоряет вычисление вероятности при ди- и, особенно, полигибридном скрещиваниях. Этот способ основан на независимом расхождении негомологичных хромосом к одному и тому же полюсу веретена деления при мейозе и использует правило расчета вероятности осуществления двух и более независимых друг от друга событий. Согласно этому правилу, если вероятность одного события равна р₁, а другого – р₂, то вероятность того, что произойдут сразу оба события, равна р₁ х р₂.  В качестве примера вычислим вероятность рождения ребенка с тремя рецессивными признаками у родителей со следующими генотипами:

 

Р     ♀ АаbbХ^СХ^с       х   ♂ ааBbХ^СY  

 

Поскольку аллели трех изучаемых генов расположены в негомологичных хромосомах, то они наследуются независимо друг от друга, и вероятность рождения ребенка с тремя рецессивными признаками равна произведению вероятностей рождения ребенка с рецессивным признаком, рассчитанных для каждого признака по отдельности.   

Организм с тремя рецессивными признаками имеет генотип ааbbХ^сY.

р_ааbbХ^с_Y = р_аа х р_bb х р_Х^с_Y

1. в скрещивании Аа  х аа   р_аа = 1/2       
2. в скрещивании  bb х Bb   р_bb = 1/2
3. в скрещивании  Х^СХ^с   х  Х^СY    р_Х^с_Y = 1/4
4. р_ааbbХ^с_Y = р_аа х р_bb х р_Х^с_Y = 1/2 х 1/2 х 1/4 = 1/16

 

11. Для успешного решения генетических задач необходимо знать общие и частные формулы, которые связывают количество типов образующихся гамет, количество возможных комбинаций гамет при оплодотворении, количество  разновидностей (классов) генотипов и фенотипов, соотношения особей по генотипу и фенотип и т.п. с количеством несцепленных друг с другом признаков (n).

Например, если скрещиваемые особи  гетерозиготны по всем анализируемым  признакам, то эти формулы для n-го количества признаков имеют следующий вид:

• количество гамет разного типа, образующихся у каждой особи           2ⁿ
• количество возможных комбинаций гамет при оплодотворении           4ⁿ
• количество разновидностей (классов) генотипов потомства                 3ⁿ
• количество разновидностей (классов) фенотипов потомства               2ⁿ

(при условии полного  доминирования)

• расщепление потомства по генотипу                                                 (1 : 2 : 1)ⁿ
• расщепление потомства по фенотипу (при условии полного            (3 : 1)ⁿ

доминирования)

• доля особей, рецессивных по всем анализируемым признакам       (1/4)ⁿ

Если часть изучаемых генов в генотипах скрещиваемых особей находится в гомозиготном состоянии, то эти формулы видоизменяются. Например, если скрещиваются особи с генотипами AaBb и aaBb, то некоторые из частных формул для этого конкретного случая при условии полного доминирования имеют следующий вид:

• количество гамет разного типа, которые образует                             2² = 4

   организм с генотипом AaBb

• количество гамет разного типа, которые образует                                2

   организм с генотипом  аaBb

• количество возможных комбинаций гамет при оплодотворении    4 х 2 = 8
• расщепление потомства по генотипу     (1 : 1) х (1 : 2 : 1) = 1 : 2 : 1 : 1 : 2 : 1
• расщепление потомства по фенотипу (1 : 1) х (3 : 1) = 3 : 3 : 1 : 1
• количество особей, рецессивных по обоим признакам 1/2  х 1/4 = 1/8.

Нет необходимости запоминать результаты ди- и полигибридных скрещиваний  омсобей с различными генотипами. Достаточно знать результаты различных вариантов моногибридного скрещивания в условиях полного доминирования.

 

Генотипы скрещиваемых особей	Соотношение фенотипов в потомстве	Соотношение фенотипов в потомстве
АА х АА	АА	потомство однородно
АА х Аа	1 АА : 1 Аа	потомство однородно
АА х аа	Аа	потомство однородно
аа х аа	аа	потомство однородно
Аа х Аа	1 АА : 2 Аа : 1 аа	3 : 1
Аа х аа	1 Аа : 1 аа	1 : 1