Методика решения задач на дигибридное скрещивание

Если родители отличаются двумя парами генов, то такое скрещивание называется дигибридным. Закон единообразия гибридов первого поколения справедлив для любого количества анализируемых признаков:

 

Р: ♀ ААВВ – ♂ ааbb

AB

ab

Гаметы:

 

F₁: АаBb

 

Расщепление по фенотипу во втором поколении при дигибридном скрещивании при условии полного доминирования по двум генам происходит не на два, а на четыре фенотипических класса в соотношении:

9А-В-: 3А- bb: 3ааВ-: 1aabb

 

Анализ дигибридного скрещивания, предполагает, что гены А, а и В, b находятся в разных парах гомологичных хромосом. Если в профазе первого мейоза образуется два разных бивалента А/ /а и B/ /b, тогда в анафазе к противоположным полюсам клетки расходятся хромосомы А/В/ и a/b/ или А/b/ и а/В/.

Таким образом, образуются 4 типа гамет: АВ, аВ, Аb, аb.

Рассмотрим вариант если родители дигетерозиготы.

 

Р: ♀ AаBb – ♂ AаBb

Ab

AB

Ab

AB

Гаметы:

 

 

ab

aB

aB

ab

 

F1

♀ ♂	AB	Ab	aB	ab
AB	AABB	AABb	AaBB	AaBb
Ab	AABb	AAbb	AaBb	Aabb
aB	AaBB	AaBb	aaBB	aaBb
ab	AaBb	Aabb	aaBb	aabb

 

Суммируя результаты, получаем: 9А-В-, 3А-bb, 3ааB-, 1aabb.

 

Это соответствует четырем фенотипическим классам.

В первом классе (А-В-) проявятся два доминантных гена (как у родителей). Во втором классе (A-bb) первый признак фенотипически будет соответствовать такому же признаку у родителей, а второй признак выявится как новый. Он проявится за счет нового сочетания двух рецессивных генов (bb), имеющихся у родителей в скрытом виде. В третьем фенотипическом классе (aaB-), наоборот, первый признак рецессивный новый, не выявляемый у родителей, а второй признак – доминантный, имеющийся у обоих родителей. Четвертый фенотипический класс представлен двумя рецессивными признаками (aabb).

За счет комбинативной изменчивости у потомков проявляются признаки, отсутствующие у родителей и определяемые рецессивными генами, которые находятся в скрытом виде.

Если рассматривать потомство, полученное на основе дигибридного скрещивания, отдельно по каждому признаку, то для каждой пары альтернативных признаков расщепление будет на два фенотипических класса в соотношении 3:1, как для моногибридного скрещивания. Это наблюдение лежит в основе закона независимого наследования признаков (третий закон Менделя).

Основываясь на законе независимого наследования признаков, Г.Мендель вывел цифровые закономерности для полигибридного скрещивания, когда анализируются закономерности наследования более двух пар альтернативных признаков, и каждая пара признаков ведет себя по законам моногибридного скрещивания.

При скрещивании двух полигетерозигот учитывается следующее: число разных сортов гамет, образуемых каждым гибридом, составляет 2ⁿ; число фенотипических классов – 2ⁿ; число генотипических классов – 3 ⁿ; число возможных комбинаций гамет, соответствующее количеству ячеек в решетке Пеннета, - 4 ⁿ . Формула расщепления по фенотипу при полном доминировании (3:1)ⁿ, где n – число аллелей в гетерозиготном состоянии.

 

1.1. Решение примерной задачи

У человека гены близорукости доминируют над нормальным зрением, карий цвет глаз – над голубым. Кареглазый близорукий мужчина, мать которого имела голубые глаза и нормальное зрение, женился на голубоглазой женщине с нормальным зрением. Какова вероятность в % рождения детей в этом семействе здоровых и голубоглазых?

Решение

ген A – близорукость, ген a – нормальное зрение, ген B – карие глаза, ген b – голубые глаза

 

Р: ♀ AаBb – ♂ aаbb

карие гл., близорукость голубые гл., норм. зр.

ab

aB

Ab

ab

AB

G:

 

F₁

По генотипу 1 AaBb: 1Aabb: 1aaBb: 1aabb

 

По фенотипу:

1 AaBb близорукость, карие глаза 25%

1Aabb близорукость, голубые глаза 25%

1aaBb нормальное зрение, карие глаза 25%

1aabb нормальное зрение, голубые глаза 25%

 

Ответ: голубые глаза и нормальное зрение имеет ребенок с генотипом aabb. Вероятность рождения таких детей 25 %.

2. Задания для самостоятельной работы

1.Какова вероятность рождения детей с катарактой, если оба родителя страдают ее доминантно наследующейся формой в гомозиготной форме, но гетерозиготны по рецессивной форме катаракты?

2. Гены глаукомы и синдрома Марфана 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 вероятность рождения здорового ребёнка в данной семье.

3. Какова вероятность рождения детей в семье, где у родителей в генах два вида оптической атрофии. У здорового отца в гетерозиготном состоянии - аутосомно-рецессивная форма, у матери гетерозиготная аутосомно-доминантная форма?

3. Тестовые задания для контроля

1. Цитологические обоснование 3-го закона Менделя:

1) расположение генов в гетерохромосоме

2) расположение генов в одной и той же аутосоме

3) расположение генов в негомологичных хромосомах

4) расположение генов в соответствующих участках гомологичных хромосом

 

2. Фе­но­ти­пи­че­ское про­яв­ле­ние од­но­го ал­ле­ля у ге­те­ро­зи­гот­ной особи

1) ре­цес­сив­ность

2) ал­лель­ность

3) до­ми­нант­ность

4) ре­ком­би­на­ция

 

3. Скре­щи­ва­ние ги­брид­ной особи с осо­бью го­мо­зи­гот­ной по ре­цес­сив­ным ал­ле­лям на­зы­ва­ет­ся

1) ана­ли­зи­ру­ю­щим

2) мо­но­ги­брид­ным

3) ди­ги­брид­ным

4) меж­ви­до­вым

 

4. Гены, на­хо­дя­щи­е­ся в раз­ных парах го­мо­ло­гич­ных хро­мо­сом насле­ду­ют­ся со­глас­но

1) пра­ви­ла чи­сто­ты гамет

2) за­ко­ну рас­щеп­ле­ния

3) за­ко­ну не­за­ви­си­мо­го на­сле­до­ва­ния

4) за­ко­ну сцеп­лен­но­го на­сле­до­ва­ния

 

5. Ге­но­ти­пы ор­га­низ­мов, при скре­щи­ва­нии ко­то­рых в потом­стве про­яв­ля­ет­ся закон не­за­ви­си­мо­го на­сле­до­ва­ния при­зна­ков

1) BB × Bb

2) Aa × AABB

3) Aa × Aa

4) AaBb × AaBb

Практическое занятие 3. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГЕНОВ

 

Между неаллельными генами существуют определенные взаимоотношения, приводящие к иным типам расщепления признаков в потомстве, т.е. наблюдаются отклонения от менделевского расщепления. Гены непосредственно влиять друг на друга не могут, взаимодействие происходит в цитоплазме на уровне ферментов или их продуктов.

Возможно три механизма такого взаимодействия:

белок или фермент, образующийся под контролем одного гена, полностью подавляет работу другого неаллельного гена;

два фермента, являющиеся продуктами неаллельных генов, действуют на один и тот же процесс, отсюда их совместное присутствие обусловливает восстановление или усиление проявления признака.

Генотип диплоидного организма представляет собой сложную систему взаимодействия не только аллельных, но и неаллельных генов, которые видны на фенотипическом уровне, по изменению характера проявления того или иного признака.

Формы взаимодействия аллельных генов

Доминирование – это такое взаимодействие аллельных генов, при котором проявление одного из алелей (А) не зависит от присутствия в генотипе другого аллеля (а) и гетерозиготы фенотипически не отличаются от гомозигот по этому аллелю. Пример: Аллели I^А и I^В являются доминантными по отношению к аллелю I^О, формирующему в гомозиготном состоянии первую группу крови.

Неполное доминирование наблюдается когда фенотип гетерозигот отличается от фенотипа гомозигот по обоим аллелям промежуточным проявлением признака. Пример: генные болезни человека, проявляющиеся клинически у гетерозигот по мутантным аллелям, а у гомозигот заканчивающиеся смертью (гиперхолестеринемия, серповидно-клеточная анемия).

Кодоминирование - это взаимодействие двух доминантных аллельных генов. Примером кодоминирования может служить наследование у человека по системе АВО IV группы крови J^А J^В.

В системе АВО различают по фенотипу четыре группы крови: I(0), II(A), III(B) и IV(AB). Группы крови определяют три аллеля одного гена: два доминантных J^А и J^В, и один рецессивный по отношению к двум первым — j^о.

 

 

Фенотип	Генотип
I Группа (00)	j^0j^0
II Группа (АА, А0)	J^А J^А, J^А j^о
III Группа (ВВ, В0)	J^В J^В, J^В j^о
IV Группа (АВ)	J^А J^В

 

 

1.1. Решение примерное задачи

У родителей I группа и IV. Какова вероятность, что их дети будут иметь такие же группы крови?

Решение:

P: ♀ j⁰ j⁰ – ♂ J^А J^В

j^0

J^В

J^А

 

G

 

F₁:1 J^А j⁰: 1 J^В j^о

 

По генотипу 1 J^А j⁰: 1 J^В j^о

По фенотипу2 группа: 3 группа

50% 50%

Ответ: Вероятность рождения детей c 4 группой крови – 0 %.