Zadachnik_po_genetike

Определите количественные отношения аденин + тимин и гуанин + цитозин в цепи ДНК, кодирующей инсулин, у трех видов животных.

23, Четвертый пептид гемоглобинов включает восемь аминокислот. Количественный состав их в различных формах гемоглобина приведен ниже.

Определите количественные соотношения аденин + тимин и гуанин + цитозин в участке ДНК, кодирующем четвертый полипептид, для пяти форм гемоглобина.

24. Рибонуклеаза поджелудочной железы быка имеет следующий количественный состав аминокислот:

12

Определите количественные соотношения аденин + тимин и гуанин +

цитозин в участке цепи ДНК, кодирующем рибонуклеазу.
25.	Исследования		показали,	что	34%	общего
числануклеотидов данной		иРНК	приходится на гуанин,		18% —наурацил,
28%-на цитозин и 20% -на аденин.
Определите процентный состав азотистых оснований двухцепочечной
ДНК, слепком с которой является указанная иРНК.
26.	Известно,	что	расстояние		между	двумя

соседниминуклеотидами в спирализованной молекуле ДНК, измереннойвдоль оси спирали, составляет 34.10 м.

Какую длину имеют структурные гены, определяющие молекулу нормального гемоглобина, включающего 287 аминокислот?

27. Какую длину имеет часть молекулы ДНК, кодирующаяинсулин быка, если известно, что молекула инсулина быкаимеет 51 аминокислоту, а расстояние между двумя соседниминуклеотидами в ДНК равно 34-10"" м?

РАЗДЕЛ II ЗАКОНЫ МЕНДЕЛЯ

Мендель впервые установил закономерности передачи признаков из поколения в поколение. Прошло немало времени, прежде чем удалось расшифровать механизм этой передачи. Вернемся к понятию гена.

Ген — это участок ДНК, управляющий формированием какого-то определенного признака. Ядерная ДНК находится в хромосомах. Следовательно и гены находятся в хромосомах. Расположены они там линейно, вдоль всей хромосомы, как бы образуя цепочку (рис. 4). Место положения гена в хромосоме называется локусом.

У каждого вида животных и растений в клетках имеется строго определенное число хромосом. Например, у комнатной мухи их 12, у человека — 46. Все хромосомы парные, лишь иногда непарными или неодинаковыми в паре бывают хромосомы, определяющие пол. Хромосомы, определяющие пол, называются поло-

13

выми хромосомами или гетеросомами, остальные - аутосомами По внешнему строению каждая пара хромосом отличается от других пар размерами и расположением центромер. Парные хромосомы называют еще гомологичными.

Гены, находящиеся в одних и тех же локусах гомологичных хромосом, образуют аллель и называются аллельными или аллеломорфными. Аллельные гены определяют альтернативные, т е. взаимоисключающие признаки. Например, цвет горошины может быть желтым и зеленым Оба аллельных гена определяют цветность горошины, но один ген ответствен за появление желтого цвета, другой — за появление зеленого.

На рис. 4 дана упрощенная карта расположения некоторых локусов во второй паре хромосом мухи дрозофилы (Drosophila melanogaster). В локусе 13 расположены гены, определяющие длину крыла. Один из генов этого локуса определяет нормальную длину крыла, другой - укороченные крылья. Гены локуса 54 определяют форму щетинок — прямые или загнутые. В медицинской генетике чаще всего один ген локуса рассматривается как определяющий какое-либо заболевание или аномалию, другой — нормальное состояние.

Всвязи с тем, что в клетках организма гомологичных хромосом всегда по две, то и генов одного аллеля всегда два Они могут комбинироваться различным образом Например, в обеих хромосомах оба гена определяют желтый цвет горошины, или в обеих хромосомах гены определяют зеленый цвет горошины, третий вариант — в одной хромосоме ген желтого цвета, в другой — ген зеленого цвета. Организмы, у которых в гомологичных хромосомах одинаковые гены одного аллеля, называются гомозиготными, у которых разные — гетерозиготными.

Втом случае, когда организм гомозиготен, нетрудно решить, какой признак проявитсяЕсли оба гена желтого цвета, горошины

будут желтые, если оба гена зеленого цвета, горошины будут зелеными. Но у гетерозиготных организмов чаще всего проявляется признак лишь одного из аллельных генов. Гетерозиготный по цветности горох имеет семена желтого цвета Ген зеленого цвета в присутствии гена желтого цвета не проявляет себя, он оказывается подавленным. Ген, признак которого проявляется в гетерозиготном состоянии, называется доминантным геном, а ген, действие которого подавлено, — рецессивным.

В генетике каждая пара генов имеет свои названия, они обозначаются буквами латинского алфавита. Доминантные гены обо-

Рис. 4. Расположение генов во второй паре хромосом Drosophi-la melanogaster.

Цифрами обозначены номера локусов 14

значаются прописными буквами, рецессивные — строчными. Таким образом, генотип гомозиготного желтого гороха можно записать как А А, гомозиготного зеленого — аа, а гетерозиготного желтого — Аа.

Здесь важны еще два понятия: генотип — совокупность генов в организме и фенотип — совокупность признаков, гены которых смогли проявиться. Фенотипически горох может быть желтым или зеленым'. Но генотипы желтого гороха разные — они могут быть гомозиготными или гетерозиготными.

Возвращаясь к закономерностям наследования признаков, надо еще раз напомнить, что все соматические клетки организма содержат парный, двойной, или диплоидный набор хромосом. Половые же клетки, или гаметы, имеют одинарный, или гаплоидный, набор хромосом. При образовании половых клеток в процессе мейоза гомологичные хромосомы расходятся в разные гаметы. Так, у гетерозиготного организма с генотипом Аа в одну гамету уйдет хромосома с геном А, в другую — хромосома с геном а. Впоследствии во время оплодотворения при слиянии половых клеток снова восстанавливается диплоидный набор.

§ 1. Моногибридное скрещивание

Моногибридное скрещивание включает анализ наследования признаков, определяемых лишь одной парой аллельных генов. Мендель определил, что при скрещивании особей, отличающихся одной парой признаков, все потомство фенотипически однообразно. Здесь имеется в виду скрещивание гомозиготных особей, различных фенотипически. Например, при скрещивании гомозиготного желтого гороха (генотип АА) с гомозиготным зеленым (генотип аа) все потомство будет желтым, но гетерозиготным (генотип Аа). Ход скрещивания изображен в первой ступени схемы на рис. 5. Получившиеся гетерозиготные особи называются гибридами, а поскольку они гетерозиготны по одной паре генов, их называют моногибридами.

Скрещиваемые особи могут быть не обязательно гомозиготными. Для случаев, когда обе особи гетерозиготны, Менделем установлено: при скрещивании моногибридов во втором поколении происходит расщепление признаков на исходные родительские в отношении 3:1. 3/4 потомков оказывается с признаками, обусловленными доминантным геном, 1/4 — с признаками рецессивного гена.

Как и почему происходит фенотипическое расщепление в отношении 3 : 1 , можно понять из второй ступени схемы на рис. 5. Здесь важно обратить внимание на то, что у моногибридов образуется два типа гамет: гаметы с геном А и гаметы с геном а. И тех и других поровну. В процессе оплодотворения разные гаметы отцовского и материнского организмов имеют равновероятную возможность слиться друг с другом. Поэтому возможно формирование генотипов потомства: \/4АА, 2/4Аа и \/4аа. Фенотипически первые три будут с проявлением доминантного гена, один из четырех — с проявлением рецессивного гена. Правда, точное расщепление 3: 1 можно получить лишь при анализе бесконечно большого числа потомков. В случаях же малого числа их можно говорить только о вероятности появления особей с тем или иным признаком.

Вгенетике различают еще возвратное и анализирующее скрещивание. Возвратное

—это скрещивание гибрида с гомозиготной

15

особью (третья ступень схемы на рис. 5). Анализирующее -скрещивание гибрида с гомозиготной особью по рецессивным генам аллеля (правая часть третьей ступени схемы на рис, 5).

Впростейших случаях решения задач на моногибридное скрещивание достаточно анализа одной из ступеней, изображенных на рис. 5, хотя некоторые требуют исследования 2-3 поколений.

Вцелях упрощения решения задач этого и последующих

параграфов для обозначения генов можно пользоваться простыми символами из начальных букв латинского алфавита. Эти же бук-

. венные обозначения даны в ответах, исключая те задачи, где символы определены в условиях.

Задачи

**28. Иммунность овса к головне доминирует над поражаемостью этой болезнью.

I. Какое потомство получится от скрещивания гомозиготных иммунных особей с растениями, поражаемыми головней?

16

2, Какое потомство получится от скрещивания гибрида первого поколения с растением, лишенным иммунитета?

**29. Плоды томата бывают круглыми и грушевидными. Ген круглой формы доминирует.

/. Каковы генотипы родительских растений, если в потомстве оказалось круглых и грушевидных плодов поровну?

2. В парниках овощесовхоза высажена рассада томатов, выращенных из гибридных семян. 31750 кустов этой рассады дали плоды грушевидной формы, а 95 250 кустов — круглой формы.

Сколько среди них гетерозиготных кустов?

*30. У томатов ген, обусловливающий красный цвет плодов, доминирует над геном желтой окраски.

Какие по цвету плоды окажутся у растений, полученных от скрещивания гетерозиготных красноплодных растений с желтоплодными?

*31. У пшеницы ген карликовости доминирует над геном нормального роста.

Каковы генотипы исходных форм, если в потомстве 3/4 растений оказалось карликовых?

*32. Гигантский рост растения овса является рецессивным признаком, нормальный рост — доминантным.

Какие растения надо скрестить, чтобы получить однородное по росту потомство?

*33. У томатов ген, обусловливающий нормальный рост, доминирует над геном карликовости.

Какое потомство можно ожидать от скрещивания гибридов первого поколения между собой?

*34. У овса ранняя спелость доминирует над позднеспелостью. На опытном участке от скрещивания позднеспелого овса с гетерозиготным раннеспелым получено 69 134 растения раннего созревания.

Определите число позднеспелых растений.

*35. Ген раннего созревания ячменя доминирует над позднеспелостью. Особи, полученные от скрещивания гомозиготного раннеспелого ячменя с позднеспелым, скрещиваются между собой. Какое будет потомство?

36. Серый цвет тела мухи дрозофилы доминирует над черным.

/. В сер!«\опытов по скрещиванию серой мухи с черной получено 117 серых особей и 120 черных.

Определите генотипы родительских форм.

2. При скрешивании серых мух в потомстве оказалось 1392особи серого цвета и 467 особей черного цвета.

Определите генотипы родительских форм.

37.	При скрещивании мух дрозофил,					имеющих нормальные	крылья,
получено	потомство		в	числе	3565	особей.Среди них	мух с
нормальными		крыльями		было	только2673, остальные имели загнутые
крылья.
Определите генотипы родительских форм.
38.	При	скрещивании		нормальных		мух между собойв потомстве

1/4 особей оказалась с уменьшенными глазами.Их скрестили с нормальными мухами и получили 37 особейс уменьшенными глазами и 39 с нормальными.

Определите генотипы скрещиваемых в обоих опытах мух.

**39. При скрещивании серых кур с белыми все потомство оказалось серым. В результате второго скрещивания этого серого потомства опять с белыми получено 172 особи, из которых было 85 белых и 87 серых.

Каковы генотипы исходных форм и их потомков в обоих скрещиваниях?

*40. Ген черной окраски крупного рогатого скота доминирует над геном красной окраски.

1.Какое потомство можно ожидать от скрещивания гетерозиготных особей крупного рогатого скота?

2.Какие телята родятся от красного быка и гибридных коров?

41. У крупного рогатого скота ген комолости (безрогости)

доминирует над геном рогатости.
1, Какое	потомство	можно	ожидать	от	скрещиваниярогатого быка с
гомозиготными комолыми коровами?
2. Какое	потомство	можно	ожидать	от	скрещиваниякомолого быка с
рогатой коровой, если известно, что в прошлом					корова принесла от	этого
же быка рогатого теленка?
42.	У собак черный цвет шерсти доминирует над коричневым.
Черная самка несколько раз скрещивалась с					коричневым самцом.	Всего
было получено 15 черных и 13			коричневых щенков.

Определите генотипы родителей и потомства.

43.Две черные самки мыши скрещивались с коричневымсамцом. Одна самка в нескольких пометах дала 20 черныхи 17 коричневых потомков, вторая 33 черных.

Определите генотипы родителей и потомков.

44.У морских свинок гладкая шерсть определяется рецессивным геном, всклокоченная — доминантным.

/. Скрещивание двух свинок с всклокоченной шерстью дало 36 особей с всклокоченной шерстью и 11 гладких.

Сколько среди них гомозиготных особей?

2. Морская	свинка с	всклокоченной шерстью при скрещивании	с
гладкошерстной	особью	дала 28 всклокоченных

18

и, 26 гладких потомков. Определите генотипы родителей и потомства. 45. На звероферме получен приплод в 225 норок. Из них 167 норок имеют коричневый мех и 58 — голубовато-серый. Определите генотипы исходных форм, если известно, что коричневый цвет доминирует над

голубовато-серым.

**46. Голубоглазый мужчина, родители которого имели карие глаза, женился на кареглазой женщине, у отца которой глаза были голубые, а у матери — карие.

Какое потомство можно ожидать от этого брака, если известно, что ген карих глаз доминирует над геном голубых? 47. У человека умение владеть преимущественно правой рукой доминирует над умением владеть преимущественно левой рукой. Мужчина правша, мать которого была левшой, женился на женщине правше, имевшей трех братьев и сестер, двое из которых

— левши.

Определите возможные генотипы женщины и вероятность того, что дети, родившиеся от этого брака, будут левшами-**48. Миоплегия передается по наследству как доминантный признак.

Определите вероятность рождения детей с аномалиями в семье, где отец гетерозиготен, а мать не страдает мио-плегией.

**49. Фенилкетонурия наследуется как рецессивный признак

Какими могут быть дети в семье, где родители гетерозиготны по этому признаку?

50. У человека ген полидактилии доминирует над нормальным строением кисти.

/. Определите вероятность рождения шестипалых детей в семье, где оба родителя гетерозиготны.

2. В семье, где один из родителей имеет нормальное строение кисти, а второй — шестипалый, родился ребенок с нормальным строением кисти. Какова вероятность рождения следующего ребенка тоже без аномалии?

*51. У человека ген, вызывающий одну из форм наследственной глухонемоты, рецессивен по отношению к гену нормального слуха.

/. Какое потомство можно ожидать от брака гетерозиготных родителей?

2. От брака глухонемой женщины с нормальным мужчиной родился глухонемой ребенок. Определите генотипы родителей.

52. Одна из форм гемералопии наследуется как доминантный признак.

1.Какова вероятность рождения детей, страдающих гемералопией, от гетерозиготных больных родителей?

2. Какова вероятность рождения детей с анализируемой аномалией в семье, где один из родителей страдает ночной слепотой, а другой нет, если известно, что оба супруга гомозиготны?

**53, Галактоземия наследуется как аутосомный рецессивный признак. Успехи современной медицины позволяют предупредить развитие болезни и

избежать тяжелых последствий нарушения обмена.

Какова вероятность рождения больных детей в семье, где один из супругов гомозиготен по гену галактоземии, но развитие болезни у него было предотвращено диетой, а второй гетерозиготен по галактоземии?

*54. Болезнь Вильсона наследуется как рецессивный аутосомный признак.Какова вероятность рождения больных детей в семье, где один из супругов страдает анализируемым заболеванием, а другой здоров, здоровы были также его родители, братья и сестры?

*55. Аниридия наследуется как аутосомный доминантный признак.

Какова вероятность рождения здоровых детей в семье, где один из родителей страдает аниридией, а другой нормален, если известно, что у больного родителя эту аномалию имел только отец?

*56. Гипофосфатемия наследуетсякак аутосомный рецессивный признак. Какова вероятность рождения детей больными в семье, где один из

родителей гетерозиготен, а другой гомозиготен по этому признаку?

57.Детская форма амавротической семейной идиотии (Тэй — Сакса) наследуется как аутосомный рецессивный признак и заканчивается обычно смертельным исходом к 4 — 5 годам. Первый ребенок в семье умер от анализируемой болезни в то время, когда должен родиться второй.

Какова вероятность того, что второй ребенок будет страдать той же болезнью?

58.Плече-лопаточно-лицевая форма миопатии наследуется как доминантный аутосомный признак.

Какова вероятность заболевания детей в семье, где оба родителя страдают этой аномалией, но один из них гомозиготен, а другой гетерозиготен?

*59. Альбинизм наследуется у человека как аутосомный рецессивный признак. В семье, где один из супругов альбинос, а другой нормален, родились разнояйцовые близнецы1, один из которых нормален в отношении анализируемой болезни, а другой альбинос. Какова вероятность рождения следующего ребенка альбиносом?

*60. Парагемофилия наследуется как рецессивный аутосомный признак.

Какова вероятность рождения детей с этой аномалией в семье, где оба супруга страдают парагемофилией?

61.Одна из форм агаммаглобулинемии, сочетающаясяс почти полным отсутствием лимфатической ткани, наследуется как аутосомный рецессивный признак (В. П. Эфроимсон,1968). В семье у здоровых родителей родился ребенокс признаками данной формы агаммаглобулинемии.

Какова вероятность рождения следующего ребенка здоровым?

62. Поздняя дегенерация роговицы (развивается после 50лет) наследуется как доминантный аутосомный признак.

Определите вероятность возникновения заболевания в семье, о которой известно, что бабушка и дедушка по линии матери и все их родственники, дожившие до 70 лет, страдали указанной аномалией, а по линии отца все предки были здоровы.

*63. Ахондроплазия передается как доминантный аутосомный признак. В семье, где оба супруга страдают ахондропла-зией, родился нормальный ребенок.

Какова вероятность того, что следующий ребенок будет тоже нормальным?

*64. Отсутствие малых коренных зубов наследуется как доминантный аутосомный признак.

Какова вероятность рождения детей с аномалией в семье, где оба родителя гетерозиготны по анализируемому признаку?

65. Афибриногенемия наследуется как рецессивный аутосомный признак. В семье у здоровых родителей родился ребенокс признаками афибриногенемии.

Какова вероятность рождения второго ребенка с той же болезнью?

66. Слияние нижних молочных резцов наследуется как аутосомный доминантный признак. В одной семье у первенца обнаружили, что нижние резцы срослись. Родители не помнят, былали у них эта аномалия.

1 Близнецы бывают однояйцовые, и разнояйцовые. Однояйцовые развиваются из одной яйцеклетки, поэтому генотипы их идентичны. Разнояйцовые близнецы развиваются из разных яйцеклеток, оплодотворенных разными сперматозоидами. Генотипы разнояйцовых близнецов различны.