Как сдать ЕГЭ по биологии на 100 баллов! Решение задач по генетике. Часть 4

• 1 слайд

  Как сдать ЕГЭ по биологии на 100 баллов! Решение задач по генетике. Часть 4
  Евсеев Антон Вячеславович,
  Редактор редакции «Биологии и Естествознания» издательства «Просвещение»
  2018
  

• 2 слайд

  2
  
  
  Кроссинговер (англ. crossing over — пересечение) — это процесс обмена гомологичными участками парных хромосом во время их сближения (конъюгации) в профазе I мейоза. Следует заметить, что очень редко кроссинговер может проходить и во время профазы митоза (это иногда наблюдается у различных простейших), однако в генетических задачах такие случаи не рассматриваются. Кроссинговер изменяет состав группы сцепления, из-за чего нарушается нормальный процесс сцепленного наследования. Гаметы, содержащие хромосомы, обменявшиеся участками при кроссинговере, называют кроссоверными, а особей, развившихся из зигот, образованных кроссоверными гаметами — кроссоверами.
  Морганида — это относительная единица измерения расстояния между генами одной хромосомы. Она равна вероятности кроссинговера между данными генами (или вероятности нарушения сцепленного наследования этих генов). То есть если, например, расстояние между генами составляет 23 морганиды, то это означает, что вероятность кроссинговера между этими генами равна 23%, а в остальных 77% случаев данные гены будут наследоваться сцеплено.
  
  

• 3 слайд

  3
  
  
  Правила расчёта вероятности кроссинговера
  1. Частота кроссинговера прямо пропорциональна расстоянию между генами в группе сцепления — чем больше расстояние, тем выше вероятность кроссинговера.
  2. За единицу расстояния между генами в группе сцепления принята морганида: 1 М = 1 % кроссинговера. У человека 1 М приблизительно равна 1 млн пар оснований ДНК, у других организмов это значение может быть иным.
  3. Процент кроссинговера — это отношение числа кроссоверных особей к общему числу потомков анализирующего скрещивания, выраженное в процентах, т. е. процент кроссинговера вычисляется по формуле
  % кроссинговера = (𝒏 ( число потомков−кроссоверов ) × 𝟏𝟎𝟎 %) 𝒏 (общее число потомков) или x = (𝒂 + 𝒃) × 𝟏𝟎𝟎 % 𝒏 ,
  где x — расстояние между генами; a и b — число кроссоверных особей каждой кроссоверной группы; n — общее число потомков в опыте.
  4. Вероятность появления каждого типа кроссоверных гамет в результате кроссинговера равна х 𝑛 , где x —вероятность кроссинговера в %; n — общее количество типов кроссоверных гамет. Соответственно, вероятность появления каждого типа некроссоверных гамет равна 100− х 𝑛 , где x —вероятность кроссинговера в %; n — общее количество типов некроссоверных гамет.
  

• 4 слайд

  4
  
  
  Задачи на нарушение сцепленного наследование в результате кроссинговера чаще всего можно идентифицировать, анализируя текст условия. Если там имеются фразы вроде «расстояние между генами A и В составляет 5,8 морганид», « определите расстояние между генами С и D», «определите взаиморасположение генов в хромосоме», то совершенно очевидно, что перед вами задача именно такого типа, поскольку нарушение сцепления бывает только в результате кроссинговера, а расстояние между генами и их взаимное расположение можно определить исключительно при помощи расчёта его вероятности.
  

• 5 слайд

  5
  
  
  Кроме того, нужно помнить то, что в результате кроссинговера при дигибридном скрещивании дигетерозигот каждый из родителей образует 4 типа гамет — как и при независимом наследовании. В потомстве также выделяется 4 фенотипических класса, однако соотношение их носителей отличается от того, что должно быть при независимом наследовании. Следует заметить, что, поскольку кроссинговер — это относительно редкое явление, то кроссоверных гамет образуется всегда меньше, чем обычных, и, следовательно, кроссоверов рождается меньше. Отклонение от обычного соотношения происходит и при анализирующем скрещивании.
  

• 6 слайд

  6
  Пример задачи
  При анализирующем скрещивании дигетерозиготы в потомстве произошло расщепление на четыре фенотипических класса в соотношении: AаBb — 42,4% , Aаbb — 6,9%, aaBb — 7,0%, aabb — 43,7%. Каково расстояние между генами?
  

• 7 слайд

  7
  Рассуждаем
  Как можно догадаться, в самом вопросе задачи уже есть намек на то, что мы имеем дело с нарушением сцепленного наследования посредством кроссинговера — фраза «Каково расстояние между генами» всегда свидетельствует именно об этом. Однако нам следует проверить это предположение, проанализировав результаты анализирующего скрещивания Как мы помним, при независимом наследовании в результате скрещивания дигетерозиготы с рецессивной дигомозиготой получится потомство, обладающее четырьмя вариантами фенотипов в соотношении 1 : 1 : 1 : 1. В нашем же случае, несмотря на то, что потомки обладают четырьмя разными вариантами фенотипов, соотношение несколько иное — 1 : 1 : 0,06 : 0,06. Преобладание форм с фенотипом родителей свидетельствует о сцепленном наследовании. Однако тогда фенотипических класса должно было быть всего два. Значит, те немногочисленные потомки, у которых выражен отличный от родительского фенотип, могли возникнуть в результате кроссинговера.
  
  

• 8 слайд

  8
  Решение
  Мы помним, что расстояние между генами численно равно вероятности кроссинговера. А она определяется как (𝒏 ( число потомков−кроссоверов ) × 𝟏𝟎𝟎 %) 𝒏 (общее число потомков) . Давайте воспользуемся этой формулой. Если подставить в нее данные из условия, то мы получим (6,9%+ 7,0%) × 100 % 6,9 %+7,0%+43,7%+42,4% = 13,9% × 100 % 100 % = 13, 9%. Ну а если 1% вероятности кроссинговера равен 1 морганиде (М), то расстояние между генами А и В составляет 13,9 М.
  Ответ: 13,9 М.
  

• 9 слайд

  9
  Пример задачи
  Расстояние между генами С и D — 4,6 морганид. Определите процент гамет каждого типа — CD, cd, Cd и cD, — продуцируемых этим дигетерозиготным организмом.
  

• 10 слайд

  10
  Решение
  В данном случае очевидно, что гаметы CD и cd будут некроссоверными (то, что расстояние указано между С и D означает, что они находятся в одной группе сцепления, то есть в одной хромосоме, и значит, попадут в одну гамету), а Cd и cD — кроссоверными. Если расстояние между генами C и D составляет 4,6 М, то вероятность образования кроссоверных гамет составляет 4,6% 2 = 2,3%. Вероятность образования некроссоверных гамет составляет 100%−4,6% 2 = 47,7%.
  
  Ответ: Cd – 2,3%; cD – 2,3%; CD – 47,7%; cd – 47,7%
  
  

• 11 слайд

  11
  Пример задачи
  Гладкая форма семян фасоли доминирует над морщинистой, а красный цвет семян — над белыми. При скрещивании растений фасоли с гладкими красными семенами и с морщинистыми белыми получено следующее потомство:
  4152 – гладких красных;
  149 – морщинистых красных;
  152 – гладких белых;
  4166 – морщинистых белых.
  Определите тип наследования (сцепленное или независимое) цвета и формы семян у фасоли.
  

• 12 слайд

  12
  Рассуждаем
  Совершенно очевидно, что растение с морщинистыми белыми семенами может быть только рецессивной гомозиготой. А вот растение с красными гладкими семенами может быть как доминантной гомозиготой, так и гетерозиготой. Однако в первом случае все потомство было бы единообразно — значит, оно все-таки является гетерозиготным по обоим аллелям.
  Получается, что в условии фигурирует анализирующее скрещивание. Однако при независимом наследовании соотношение фенотипов было бы 1:1:1:1, а здесь оно иное 1, 9: 0,017 : 0,017 : 1, 9. При этом растений с доминантным и рецессивным фенотипом оказалось поровну, а с промежуточными — на порядки меньше. Такая ситуация характерна для сцепленного наследования, нарушенного в результате кроссинговера.
  

• 13 слайд

  13
  Решение
  Если это так, то логично предположить, что доминантный аллель гена окраски был сцеплен с доминантным аллелем гена формы (а рецессивные аллели этих генов были сцеплены соответствующим образом). Однако при гаметогенезе в некоторых предшественниках гамет произошел кроссинговер (в профазе мейоза I) и получилось небольшое количество кроссоверных гамет, которые, соединившись, дали небольшое количество кроссоверов.
  Ответ: мы имеем дело с нарушением сцепленного наследования посредством кроссинговера.
  

• 14 слайд

  14
  
  Кстати, можно даже определить расстояние между генами окраски и формы в группе сцепления. Если обозначить его как x, то, согласно формуле расчёта расстояний между генами, х = 149 +152 4152+149+152+4166 ∙100=3,4 М. То есть расстояние между этими генами в хромосоме составляет 3,4 морганиды.
  
  

• 15 слайд

  15
  Пример задачи
  Самку жужелицы с коричневым и широким телом скрестили с самцом, имеющим узкое и зелёное тело. Гибриды первого поколения были коричневые с узким телом. Гибридную самку скрестили с самцом, имеющим зелёное и широкое тело. Во втором поколении получили 55 жужелиц с коричневым и 290 — с зелёной окраской, имеющих узкое тело, а также жужелиц с широким телом, из которых 49 были с зелёной и 304 — с коричневой окраской. Найдите расстояние между генами, определяющими форму тела и его окраску.
  

• 16 слайд

  16
  Рассуждаем
  Прежде всего нам нужно определить характер наследования признаков, а это невозможно сделать, не выяснив, какой из генов является доминантным, а какой рецессивным. Для того, чтобы выяснить это, мы поступим несколько нестандартным способом — составим схему скрещивания с учётом не генотипов жужелиц, а их фенотипов.
  Р♂ зелёное узкое тело × ♀ коричневое широкое тело
  F1 коричневое узкое тело
   
  Итак, если в потомстве, согласно закону Менделя о единообразии гибридов первого поколения, проявляются только доминантные признаки, значит, доминантными аллелями являются те, что отвечают за узкое тело и коричневую окраску.
  

• 17 слайд

  17
  Решение
  Теперь можно ввести обозначения аллелей:
  А — аллель, определяющий коричневую окраску;
  а — аллель, определяющий зелёную окраску;
  В — аллель, определяющий узкое тело;
  b — аллель, определяющий широкое тело.
  Значит, генотип самца будет aaBB, а самки — AAbb. Гибриды первого поколения будут обладать генотипом AaBb.
  

• 18 слайд

  18
  Решение
  Теперь подумаем о характере наследования признаков. Собственно, в самом вопросе задачи уже был намек на то, что мы имеем дело с нарушением сцепленного наследования посредством кроссинговера — фраза «Найдите расстояние между генами…» всегда свидетельствует именно об этом. Однако нам следует проверить это предположение, проанализировав результаты скрещивания гетерозиготы с рецессивной гомозиготой (самец с широким зелёным телом может обладать только таким генотипом).
  Как мы помним, это анализирующее скрещивание. При независимом наследовании в результате анализирующего скрещивания дигетерозиготы с рецессивной дигомозиготой получится потомство, обладающее четырьмя вариантами фенотипов в соотношении 1 : 1 : 1 : 1.
  В нашем же случае, несмотря на то, что потомки обладают четырьмя разными вариантами фенотипов, соотношение несколько иное — 1 : 1 : 0,07 : 0,07. Преобладание форм с фенотипом родителей свидетельствует о сцепленном наследовании. Однако тогда фенотипических класса должно было быть всего два. Значит, те немногочисленные потомки, у которых выражен отличный от родительского фенотип, могли возникнуть в результате кроссинговера .
  

• 19 слайд

  19
  Составляем схему
  Теперь нужно определить группы сцепления. Проанализировав генотипы родителей, мы увидим, что аллель а сцеплен с аллелем В, а А — с b. Тогда схему первого скрещивания можно записать так:
  
  

• 20 слайд

  20
  Составляем схему
  Второе (анализирующее) скрещивание можно записать так:
  

• 21 слайд

  21
  Решение
  Теперь нам осталось всего лишь подсчитать вероятность кроссинговера между аллелями для этого нам нужно использовать следующую формулу:
  % кроссинговера = (𝒏 ( число потомков−кроссоверов ) × 𝟏𝟎𝟎 %) 𝒏 (общее число потомков) . Ну а поскольку эта вероятность численно равна расстоянию между генами в хромосомах, выраженной в морганидах, то найдя её, мы определим и расстояние.
  Применяя формулу к данным, имеющимся в условии задачи, мы получим:
  
  
  
  
  Ответ: 14,9 М.
  

• 22 слайд

  22
  Пример задачи
  Анализа результатов нарушения сцепленного наследования генов позволяет определить последовательность расположения генов в хромосоме и составить генетические карты. Результаты многочисленных скрещиваний мух дрозофил показали, что частота нарушения сцепления между генами А и В составляет 5%, между генами А и С — 11%, между генами С и В — 6%.
  Составьте схему данного фрагмента хромосомы, отметьте на ней взаимное расположение генов А, В и С, а также укажите расстояние между ними. Какая величина принята за единицу расстояния между генами? Чему она равна?
  

• 23 слайд

  23
  Рассуждаем
  Мы помним, что расстояние между генами измеряется в морганидах, и 1 морганида (1 М) равна 1% вероятности кроссинговера между генами. Следовательно, если вероятность корссинговера между генами А и С составляет 11%, то они расположены на расстоянии 11 М друг от друга. А вот расстояние между генами А и В, а также В и С куда меньше (5 и 6 М), следовательно, ген В находится между генами А и С, причем ближе к гену А.
  

• 24 слайд

  24
  Решение
  
  Зная все это, можно составить схему данного фрагмента хромосомы:
  
  Ответ: 1)
  2) за единицу расстояния между генами принята 1 морганида (1 М);
  3) она равна 1% вероятности кроссинговера между генами.
  

• 25 слайд

  25
  
  Иногда факт кроссинговера можно определить, если в условии задачи у потомства упомянут признак, который:
  1) не встречается у родителей;
  2) очень редок.
  Однако тут нужно быть осторожным, поскольку подобные вещи могут наблюдаться и при других типах наследования.
  

• 26 слайд

  26
  Пример задачи
  Рыцаря Ланселота с детских лет учили тому, что если он увидит дракона с высоким гребнем на спине, то ему следует держаться от этой рептилии подальше, так как такой дракон может изрыгать огонь. А вот на драконов с гладкой спиной можно смело нападать, поскольку они никогда не бывают огнедышащими. Как-то раз Ланселот, путешествуя в поисках приключений, увидел дракона с гладкой спиной и смело атаковал его. Однако дракон развернулся и изверг струю огня, от которой рыцарь еле-еле увернулся. Приехав ко двору короля Артура, Ланселот попросил волшебника Мерлина объяснить, почему так произошло. Как вы думаете, что сказал ему волшебник?
  

• 27 слайд

  27
  Решение
  
  Мерлин, скорее всего, рассказал Ланселоту, что такие признаки, как способность извергать пламя и высокий гребень на спине, обеспечиваются генами А и В, которые находятся в одной хромосоме, то есть наследуются сцеплено. Причем драконы с гребнем и способностью извергать пламя обладают двумя доминантными аллелями, а с гладкой спиной и не способные к извержению огня — двумя рецессивными.
  Видимо, эти гены находятся в одной хромосоме на расстоянии не меньше 1 М, и между ними возможен кроссинговер. Ланселот встретил именно кроссоверную особь (ее генотип, судя по всему, был ааВВ). То, что о них прежде не знали, объясняется тем, что кроссоверные особи очень редки (так как кроссинговер происходит не часто), и Ланселот был первым, кому не повезло столкнуться с таким драконом.
  Ответ: Такие признаки, как способность извергать пламя и высокий гребень на спине, обеспечиваются генами А и В, которые находятся в одной хромосоме, то есть наследуются сцеплено. Ланселот встретил кроссоверную особь с генотипом ааВВ.
  

• 28 слайд

  28
  
  Однако тот же самый эффект может давать наследование по типу кумулятивной полимерии. И об этом тоже не следует забывать.
  

• 29 слайд

  29
  Использованные пособия
  
  
  

• 30 слайд

  КОНТАКТНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
  Адрес: Москва, ул. Краснопролетарская, д.16, стр.3, подъезд 8, бизнес-центр «Новослободский»
  http://www.prosv.ru
  
  Редактор редакции биологии и естествознания:
  Евсеев Антон Вячеславович
  Телефон:[phone], доб. 47-26;
  E-mail: [e-mail]
  
  30
  КОНТАКТНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
  КОНТАКТНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
  

• 31 слайд

  Спасибо за внимание!
  2018