Сборник задач по генетике.

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ И МОЛОДЕЖНОЙ ПОЛИТИКИ ВОРОНЕЖСКОЙ ОБЛАСТИ

государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

Воронежской области

«Лискинский аграрно-технологический техникум»

Методическая разработка

«Решение генетических задач»

Составитель: преподаватель биологии

Волкова Е.В.

Лиски 2023

Аннотация.

В данной методической разработке рассматриваются общие принципы решения и оформления генетических задач. Для типовых задач и задач повышенной сложности приводятся решения. Для облегчения работы перед каждым разделом приводятся краткие сведения об основных генетических закономерностях. Задачи могут быть использованы на уроках и факультативных занятиях, а также как обязательные и необязательные

домашние задания.

Содержание.

Введение.

В методической разработке представлена система решения генетических задач, предложен алгоритм решения генетических задач по различным темам раздела «Генетика» по курсу общая биология. Решение генетических задач направлено на развитие эволюционных представлений, формирование знаний о законах генетики, о развитии генетики как науки, об изменчивости и наследственности. В сборнике представлены задачи с интересными, занимательными сведениями об организмах, позволяющие в комплексе углубить, обобщить и систематизировать знания обучающихся по разделу «Генетика» курса биологии. Решение типичных задач по генетики

Цели:

• развивать у студентов логическое мышление, что позволит им глубже понять учебный материал;

• осуществлять эффективный контроль уровня достижений студентов.

Задачи:

• развивать познавательную активность, интерес к предмету.

• активизировать инициативу; формировать навыки креативной деятельности;

• совершенствовать творческие способности.

2. Оформление генетических задач.

При оформлении задач необходимо уметь пользоваться символами, принятыми в традиционной генетике и приведенными ниже:

Пример решения задачи:
Известно, что отсутствие полос у арбузов - рецессивный признак. Какое потомство получится при скрещивании двух гетерозиготных растений с полосатыми арбузами?
Решение:
А - ген полосатости арбуза
a - ген отсутствия полосатости у арбуза
Генотип гетерозиготного растения - Аа (гаметы А, а). при скрещивании двух гетерозигот в потомстве будет наблюдаться расщепление по фенотипу в отношении 3:1.
Анализ скрещивания подтверждает это утверждение.

Схема скрещивания

Ответ:
25% - растения с полосатыми плодами с генотипом АА,
50% - растения с полосатыми плодами с генотипом Аа,
25% - растения с бесполосными арбузами с генотипом аа.

3. Решение генетических задач

3.1. Моногибридное скрещивание (полное, неполное доминирование и кодоминирование).

Полное доминирование — это вид взаимодействия аллельных генов, при котором фенотип гетерозигот не отличается от фенотипа гомозигот по доминанте, то есть в фенотипе гетерозигот присутствует продукт доминантного гена. Полное доминирование широко распространено в природе, имеет место при наследовании, например, окраски и формы семян гороха, цвета глаз и цвета волос у человека, резус-антигена и мн. др.

При неполном доминировании у гетерозигот не проявляется ни один признак из имеющихся у родителей. При промежуточном наследовании гибриды несут среднее выражение признаков.

При кодоминировании у гетерозигот проявляются оба родительских признака. Примером промежуточного наследования может служить наследование окраски плодов земляники или цветков ночной красавицы, кодоминирования – наследование чалой масти у крупного рогатого скота.

Задачи:

1. У кроликов серая окраска шерсти доминирует над черной. Гомозиготную серую крольчиху скрестили с черным кроликом. Определите фенотипы и генотипы крольчат?

2. У морских свинок черная окраска шерсти доминирует над белой. Скрестили двух гетерозиготных самца и самку. Какими будут гибриды первого поколения? Какой закон проявляется в данном наследовании?

3. При скрещивании двух белых тыкв в первом поколении ¾ растений были белыми, а ¼ - желтыми. Каковы генотипы родителей, если белая окраска доминирует над желтой?

4. Черная корова Ночка принесла красного теленка. У красной коровы Зорьки родился черный теленок. Эти коровы из одного стада, в котором один бык. Каковы генотипы всех животных? Рассмотрите разные варианты. (Ген черной окраски – доминантный.)

5. Сколько карликовых растений гороха можно ожидать при посеве 1200 семян, полученных при самоопылении высоких гетерозиготных растений гороха? (Всхожесть семян равна 80%).

6. Плоды арбуза могут иметь зеленую или полосатую окраску. Все арбузы, полученные от скрещивания растений с зелеными и полосатыми плодами, имели только зеленый цвет корки плода. Какая окраска плодов арбуза может быть в F2?

7. У человека умения владеть преимущественно правой рукой - доминантный признак, левой -рецессивный. Мужчина-правша, мать которого была левшой, вступил в брак с женьщиной-правшой, каторая имела 2 сестер, одна из которых левша. Какая вероятность рождения ребенка-левши?

8. Голубоглазый правша, отец которого был левшой, вступил в брак с кареглазой левшой из семьи, все члены которой в течение нескольких поколений имели карие глаза. Какими у них могут быть дети?

9. У морской свинки волнистая шерсть доминирует над гладкой. Запишите генотипы всех животных в таких скрещиваниях: а) с волнистой шерстью × с гладкой шерстью = все потомки с волнистой шерстью; б) с волнистой шерстью × с гладкой шерстью = половина потомков с волнистой шерстью, половина - с гладкой; в) с гладкой шерстью × с гладкой шерстью = все потомки гладкошерстные.

10.У человека карие глаза - доминантный признак, голубые - рецессивный. Голубоглазый мужчина, родители которого имели карие глаза, вступил в брак с кареглазой женщиной, у отца которой глаза были голубые, а в матери - карие. Какие глаза могут быть у их детей? Определите генотипы всех упомянутых лиц.

11. Долгошерстного черного самца морской свинки скрестили с черной короткошерстной самкой. Получено 15 свинок с короткой черной шерстью, 13 - с длинной черной, 4-с короткой белой, 5-с длинной белой. Определите генотипы родителей, если черная и длинная шерсть является доминирующими проявлениями признаков.

12. При скрещивании между собой растений красноплодной земляники всегда получаются растения с красными ягодами, а белоплодной – с белыми. В результате скрещивания обоих сортов получаются розовые ягоды. Какое потомство получится при опылении красноплодной земляники пыльцой растения с розовыми ягодами?

13.У растения «ночная красавица» наследование окраски цветов осуществляется по промежуточному типу. Гомозиготные организмы имеют красные или белые цветы, а у гетерозигот они розовые. При скрещивании двух растений половина гибридов имела розовые, а половина – белые цветки. Определить генотипы и фенотипы родителей.

14. Форма чашечки у земляники может быть нормальная и листовидная. У гетерозигот чашечки имеют промежуточную форму между нормальной и листовидной. Определить возможные генотипы и фенотипы потомства от скрещивания двух растений, имеющих промежуточную форму чашечки.

15. Кохинуровые норки (светлые, с черным крестом на спине) получаются в результате скрещивания белых норок с темными. Скрещивание между собой белых норок всегда дает белое потомство, а скрещивание темных – темное. Какое потомство получится от скрещивания между собой кохинуровых норок? Какое потомство получится от скрещивания кохинуровых норок с белыми?

16. У мальчика I группа, у его сестры – IV. Каковы генотипы родителей?

17. У отца IV группа крови, у матери – I. Может ли ребенок унаследовать группу крови своей матери?

18. В родильном доме перепутали двух детей. Первая пара родителей имеет I и II группы крови, вторая пара – II и IV. Один ребенок имеет II группу, а второй – I группу. Определите родителей обоих детей.

3.2.Дигибридное скрещивание.

Дигибридным называется скрещивание, при котором рассматривается наследование двух альтернативных признаков, кодируемых генами, расположенными в разных парах гомологичных хромосом.

Независимое наследование осуществляется генами, которые локализованы в разных парах хромосом. Перед разбором задач этого типа следует вспомнить распределение хромосом при мейозе, в результате которого в каждую гамету попадает гаплоидный набор хромосом или только одна хромосома из каждой пары.

Согласно третьему закону Менделя, при дигибридном скрещивании наследование обоих признаков осуществляется независимо друг от друга, а в потомстве дигетерозигот наблюдается расщепление по фенотипу в пропорции 9:3:3:1 (9 А*В*, 3 ааВ*, 3 А*вв, 1аавв). По генотипу расщепление будет осуществляться в соотношении 4:2:2:2:2:1:1:1:1

Схема дигибридногоскрещивания
(решетка Пеннета)

F₂

Задачи:

1. У кур чёрный цвет оперения доминирует над красным, наличие гребня над его отсутствием. Гены, кодирующие эти признаки, располагаются в разных парах хромосом. Красный петух, имеющий гребень, скрещивается с чёрной курицей без гребня. Получено многочисленное потомство, половина которого имеет чёрное оперение и гребень, а половина - красное оперение и гребень. Каковы генотипы родителей?

2. Группа крови и резус-фактор – аутосомные несцепленные признаки. Группа крови контролируется тремя аллелями одного гена – i 0 , IA , IB . Аллели IA и IB доминантны по отношению к аллелю i0. Первую группу (0) определяют рецессивные гены i0 , вторую группу (А) определяет доминантный аллель IA , третью группу (В) определяет доминантный аллель IB, а четвертую (АВ) – два доминантных аллеля IA I B . Положительный резус-фактор R доминирует над отрицательным r. У отца третья группа крови и положительный резус (дигетерозигота), у матери вторая группа и положительный резус (дигомозигота). Определите генотипы родителей. Какую группу крови и резус-фактор могут иметь дети в этой семье, каковы их возможные генотипы и соотношение фенотипов? Состаьте схему решения задачи. Какой закон наследственности проявляется в данном случае?

3. У человека кареглазость доминирует над голубоглазостью, а тёмный цвет волос над светлым. У голубоглазого темноволосого отца и кареглазой светловолосой матери четверо детей. Каждый ребёнок отличается от другого по одному из данных признаков. Каковы генотипы родителей и детей?

4 У человека глаукома наследуется как аутосомно-рецессивный признак (а), а синдром Марфана, сопровождающийся аномалией в развитии соединительной ткани, – как аутосомно-доминантный признак (В). Гены находятся в разных парах аутосом. Один из супругов страдает глаукомой и не имел в роду предков с синдромом Марфана, а второй дигетерозиготен по данным признакам. Определите генотипы родителей, возможные генотипы и фенотипы детей, вероятность рождения здорового ребенка. Составьте схему решения задачи. Какой закон наследственности проявляется в данном случае?

5. Скрестили низкорослые (карликовые) растения томата с ребристыми плодами и растения нормальной высоты с гладкими плодами. В потомстве были получены две фенотипические группы растений: низкорослые с гладкими плодами и нормальной высоты с гладкими плодами. При скрещивании растений томата низкорослых с ребристыми плодами с растениями, имеющими нормальную высоту стебля и ребристые плоды, все потомство имело нормальную высоту стебля и ребристые плоды. Составьте схемы скрещиваний. Определите генотипы родителей и потомства растений томата в двух скрещиваниях. Какой закон наследственности проявляется в данном случае?

6. При скрещивании рогатых красных коров с комолыми черными быками родились телята двух фенотипических групп: рогатые черные и комолые черные. При дальнейшем скрещивании этих же рогатых красных коров с другими комолыми черными быками в потомстве были особи комолые красные и комолые черные. Напишите схемы решения задачи. Определите генотипы родителей и потомства в двух скрещиваниях. Какой закон наследственности проявляется в данном случае ?

7. Плоды томатов могут иметь красный и желтый цвет, быть голыми и опушенными. Известно, что гены желтой окраски и опушенности являются рецессивными. Из собранного в колхозе урожая помидоров оказалось 36 т красных неопушенных и 12 т красных опушенных. Сколько (примерно) в колхозном урожае может быть желтых пушистых помидоров, если исходный материал был гетерозиготный?

8. При скрещивании пестрой хохлатой (В) курицы с таким же петухом было получено восемь цыплят: четыре цыпленка пестрых хохлатых, два – белых (а) хохлатых и два черных хохлатых. Составьте схему решения задачи. Определите генотипы родителей, потомства, объясните характер наследования признаков и появление особей с пестрой окраской. Какие законы наследственности проявляются в данном случае?

9. У мышей чёрная окраска шерсти доминирует над коричневой (а). Длинный хвост определяется доминантным геном (В) и развивается только в гомозиготном состоянии, у гетерозигот развивается короткий хвост. Рецессивные гены, определяющие длину хвоста в гомозиготном состоянии вызывают гибель эмбрионов. Гены двух признаков не сцеплены При скрещивании самки мыши с черной шерстью и коротким хвостом и самца с коричневой шерстью и коротким хвостом получено следующее потомство: чёрные мыши с длинным хвостом, черные с коротким хвостом, коричневые мыши с длинным хвостом и коричневые с коротким хвостом. Составьте схему решения задачи. Определите генотипы родителей и потомства, соотношение фенотипов и генотипов потомства, вероятность гибели зародышей. Какой закон наследственности проявляется в данном случае? Ответ обоснуйте.

10. Скрещивали растение земляники усатые белоплодные с растениями безусыми красноплодными (В). Все гибриды получились усатые розовоплодные. При анализирующем скрещивании гибридов F1в потомстве произошло фенотипическое расщепление. Составьте схему решения задачи. Определите генотипы родительских особей, гибридов первого поколения, а также генотипы и фенотипы потомства при анализирующем скрещивании (F2). Определите характер наследования признака окраски плода. Какие законы наследственности проявляются в данных случаях?

3.3. Наследование генов, локализованных в половых хромосомах.

Наследование, сцепленное с полом — наследование какого-либо гена, находящегося в половых хромосомах. Наследование признаков, проявляющихся только у особей одного пола, но не определяемых генами, находящимися в половых хромосомах, называется наследованием, ограниченным полом.

Наследованием, сцепленным с X-хромосомой, называют наследование генов в случае, когда мужской пол гетерогаметен и характеризуется наличием Y-хромосомы (XY), а особи женского пола гомогаметны и имеют две X-хромосомы (XX). Таким типом наследования обладают все млекопитающие, кроме однопроходных, большинства насекомых и пресмыкающихся.

Наследованием, сцепленным с Z-хромосомой, называют наследование генов в случае, когда женский пол гетерогаметен и характеризуется наличием W-хромосомы (ZW), а особи мужского пола гомогаметны и имеют две Z-хромосомы (ZZ). Таким типом наследования обладают все представители класса птиц.

Таким признаком гораздо чаще будут обладать особи гетерогаметного пола. Поэтому заболеваниями, которые вызываются рецессивными аллелями сцепленных с полом генов, гораздо чаще болеют мужчины, а женщины часто являются носителями таких аллелей.

Примеры заболеваний человека, сцепленных с полом: ген, отвечающий за дальтонизм, доминирует над геном, отвечающий за нормальное зрение; этот ген локализован в X-хромосоме.

Задачи:

1. У кошек рыжая окраска шерсти доминирует над черным. Гетерозиготы имеют черепаховую окраску. Ген окраски сцепленный с полом (X-хромосома). Какими могут быть потомки, если: а) кот черный, а кошка -рыжая; б) кот черный, а кошка черепаховая; в) кот рыжий, а кошка - черная?

2. Дальтонизм - рецессивный признак, ген которого находится в Х-хромосоме. Каких детей можно ждать от брака: а) мужчина - норма, женщина - носитель; б) мужчина - дальтоник, женщина - норма; в)мужчина - дальтоник, женщина - носитель.

3. У канареек наличие хохолка – доминантный аутосомный признак (А); сцепленный с полом ген XB определяет зеленую окраску оперения, а Xb – коричневую. У птиц гомогаметный пол мужской, а гетерогаметный женский. Скрестили хохлатую зеленую самку с самцом без хохолка и зеленым оперением (гетерозигота). В потомстве оказались птенцы хохлатые зеленые, без хохолка зеленые, хохлатые коричневые и без хохолка коричневые. Составьте схему решения задачи. Определите генотипы родителей и потомства, их пол. Какие законы наследственности проявляются в данном случае?

4. Окраска тела дрозофилы определяется аутосомным геном. Ген окраски глаз находится в Х-хромосоме. Гетерогаметным у дрозофилы является мужской пол. Скрестили самку с серым телом и красными глазами с самцом с чёрным телом и белыми глазами. Всё потомство имело серое тело и красные глаза. Получившихся в F1 cамцовcкрестили с родительской самкой. Составьте схему решения задачи. Определите генотипы родителей и самок F1, генотипы и фенотипы потмства в F2. Какя часть самок от общего числа потомков во втором скрещивании фенотипически сходна с родительской самкой? Укажите их генотипы.

5.У человека ген карих глаз доминирует над голубым цветом глаз (А), а ген цветовой слепоты рецессивный (дальтонизм – d) и сцеплен с Х-хромосомой. Кареглазая женщина с нормальным зрением, отец которой имел голубые глаза и страдал цветовой слепотой, выходит замуж за голубоглазого мужчину с нормальным зрением. Составьте схему решения задачи. Определите генотипы родителей и возможного потомства, вероятность рождения в этой семье детей-дальтоников с карими глазами и их пол. Ответ поясните.

6. У человека наследование альбинизма не сцеплено с полом (А- наличие меланина в клетках кожи, а- альбинизм), а гемофилии — сцеплено с полом (Хн — нормальная свёртываемость крови, Xh — гемофилия). Определите генотипы родителей, а также возможные генотипы, пол и фенотипы детей от брака дигетерозиготной по обеим аллелям женщины и мужчины-альбиноса с нормальной свёртываемостью крови. Составьте схему решения задачи. Ответ поясните.

3.4. Задачи на родословные.

Пример решения:

1. По изображенной на рисунке родословной установите характер проявления признака (доминантный или рецессивный, сцеплен или не сцеплен с полом), выделенного черным цветом. Определите генотипы родоначальников и детей во втором поколении.

Ответ1

Если признак встречается не в каждом поколении, то он рецессивный. Он не может быть сцеплен с Х-хромосомой, т.к. признак не был проявлен у отца больной женщины. Следовательно, этот признак аутосомный рецессивный.

Генотипы родоначальников Аа х Аа.
Генотип больной женщины аа, ее брата – АА или Аа.
Поскольку у потомства второго поколения этот признак не проявился, то муж больной женщины АА, все их дети Аа.

Задачи:

1. По родословной, представленной на рисунке, определите характер наследования признака (доминантный или рецессивный, сцеплен или не сцеплен с полом), выделенного черным цветом, генотипы родителей и детей в первом поколении. Укажите, кто из них является носителем гена, признак которого выделен черным цветом.

2. По изображенной на рисунке родословной определите и объясните характер наследования признака (доминантный или рецессивный, сцеплен или нет с полом), выделенного черным цветом. Определите генотипы потомков, обозначенных на схеме цифрами 3, 4, 8, 11 и объясните формирование их генотипов.

4. Заключение.

Генетика – наука, которая изучает два свойства живых организмов, – наследственность и изменчивость. Достижения генетики имеют большое значение для медицины, сельского хозяйства и биологии. Под наследственностью понимают свойство организмов передавать потомству свои признаки и свойства. Именно благодаря наследственности во многих поколениях сохраняется та или иная порода и вид животных, и сорт растений. Тесно связана с генетикой селекция. Она занимается созданием новых и целенаправленным изменением уже имеющихся сортов растений и пород животных. Основами генетики и селекции являются знания о закономерностях наследования признаков и их проявлении в фенотипе. В данной методической разработке приведены рекомендации  по организации практической работы в помощь студентам при изучении закономерностей наследственности и изменчивости. Пособие содержит материал по генетике, представленный в виде схем скрещиваний и теоретических объяснений закономерностей наследования признаков.

5. Список использованных источников

1. Абрамова Г.А. Экзаменационные материалы для подготовки к единому государственному экзамену. ЕГЭ-2008. Биология. – М.: ФГУ «Федеральный центр тестирования», 2007.

2. Деркачева Н.И. ЕГЭ 2008. Биология. Типовые тестовые задания. – М.: Издательство «Экзамен», 2008. – 127 с.

3. Высоцкая Л.В., Глаголев С.М., Дымшиц Г.М. Общая биология: Учебник для 10-11 кл. с углубленным изучением биологии. –М.: Просвещение, 1995. -544 с.

4. Гончаров О.В. Генетика. Задачи. – Саратов: Лицей, 2008.- 352 с.

5. Калинова Г.С., Мягкова А.Н., Резникова В.З. Единый государственный экзамен 2008. Учебно-тренировочные материалы для подготовки учащихся. – М.: Интеллект-Центр, 2007. -304 с.

6. Манамшьян Т.А. Экзаменационные материалы для подготовки к единому государственному экзамену. ЕГЭ-2007. Биология. – М.: ООО «РУСТЕСТ», 2006.

Приложение 1.

Краткий словарь генетических терминов.

1. Альтернативные признаки – контрастные признаки (Например: карие глаза – голубые глаза,среди них встречаются и противоположные признаки :высокий рост – низкий рост).

1. Аллели (аллельные гены) – гены, определяющие развитие альтернативных признаков.

1. Аутосомы – хромосомы, по которым у самцов и самок нет различий.

1. Взаимодействие генов – взаимосвязанное действие одной, двух или более пар генов, определяющих развитие одного и того же признака.

1. Генетика – наука о наследственности и изменчивости.

1. Генотип – сумма генов, полученная организмом от родителей.

1. Гетерозигота («гетеро»=»разный») – организм с разными аллелями в генотипе (например: Аа)

1. Гибридное поколение – поколение, полученное от родителей с разными признаками.

1. Гибрид – один организм из гибридного поколения.

1. Гомозигота («гомо» = «одинаковый») – организм с одинаковыми аллелями в генотипе (например: АА  илиаа)

1. Доминантный признак – преобладающий признак (признак, подавляющий остальные): А, В, С,…

1. Доминирование – простейшая форма взаимодействия генов по типу «доминантность – рецессивность», установленная Г.Менделем.

1. Изменчивость – общее свойство всех организмов приобретать новые признаки (в пределах вида).

1. Кодоминирование – форма взаимодействия генов, при которой у гетерозигот проявляются оба аллеля (например, наследование 4 группы крови у человека: АВ).

1. Комплементарность – форма взаимодействия генов, когда один ген дополняет действие другого гена.

1. Локус – место положения гена в хромосоме.

1. Мендель Грегор (чешский монах) – основоположник генетики.

1. Морган  Томас (американский ученый) – создатель хромосомной теории наследственности.

1. Наследственность – общее свойство всех организмов передавать свои признаки потомкам.

1. Неполное доминирование – случай, когда у гетерозиготного потомка – промежуточный фенотип.

1. Половые хромосомы – хромосомы, по которым у самцов и самок есть различия.

1. Полимерия – форма взаимодействия генов, при которой один признак определяется несколькими равнозначными парами генов.

1. Рецессивный признак – подавляемый признак (признак, который подавляется доминантным): а, в, с,…

1. Фенотип – сумма внешних и внутренних признаков организма.

1. Эпистаз – форма взаимодействия генов, при которой один ген подавляет действие другого гена (например, АВ или ааВ).

Приложение 2.

Список доминантных и рецессивных признаков человека.

21