Методические рекомендации по решению генетических задач Составитель
|
|
Скачать 220.12 Kb.
|
|
Муниципальное общеобразовательное учреждение « Прокопьевская средняя общеобразовательная школа»  Методические рекомендации по решению генетических задач  Составитель: учитель биологии Маспак Татьяна Петровна Прокопьевский район 2009 Содержание: стр 1. И последние станут первыми… 3 2. Возьмите на заметку! 4-5 3.Общие требования к оформлению записей условия задачи и ее решению 6-10 4. Моногибридное скрещивание 11-13 5. Дигибридное скрещивание 14-16 6. Генетика пола 17-19 7.Взаимодействие генов 20-21 8.Анализ родословных 22-24 9. Готовимся к олимпиаде 24-25 10. Список литературы 26 …И последние станут первыми! Дорогой девятиклассник! Вот ты и познакомился с основами удивительной науки, науки с большим будущим –генетикой.. Ведь ты, наверное не раз задумывался над тем, почему, питаясь одной и той же пищей, дыша одним и тем же воздухом, живя примерно в одних и тех же условиях, развиваются совершенно разные животные и растения? Как из одной единственной клетки возникает, например, человек? Почему от зайца рождается заяц, а от собаки –собака? Почему дети так похожи на своих родителей? На эти и многие другие вопросы отвечает наука генетика –наука о закономерностях и механизмах передачи наследственных особенностей и свойств организма. А как интересны задачи по генетике! Решая их, ты учишься интеллектуальным операциям, которые помогут тебе в работе с любым учебным предметом. Решение задач по генетике развивает логическое мышление, учит находить разные способы решения проблемы, применять знания в нестандартной ситуации. Все эти умения необходимы культурному человеку. Решение задач способствует лучшему усвоению теории. Школьный учебник содержит минимум информации о закономерностях наследования и совершенно не рассматривает способы решения задач разных типов. Цель этого пособия – научить учащихся самостоятельному решению задач по общей биологии. Задачи пособия представляют собой подбор тренировочных задач , к каждой из которых даются рекомендации к решению и оформлению биологических задач с подробным анализом условий и необходимым кратким теоретическим материалом. Предлагаются также задачи для самоконтроля. Если ты готовишься к олимпиаде или решил сдавать экзамен по биологии, это пособие для тебя! Успехов тебе!  Ребята, есть несколько правил, следуя которым вам легче будет преодолеть трудности, возникающие при решении генетических задач:
^ к оформлению записей условия задачи и ее решения. При решении задач употребляй следующие обозначения: ♀-« зеркало Венеры», обозначают женский пол, используют при записи генотипа матери; ♂- « щит и копье Марса», обозначают мужской пол, используют для записи генотипа отца; ^ 1- дети ( от лат. Filli), потомство первого поколения, F2- потомство второго поколения, внуки и т.д.( F3, F4 …); Х –косой крест, знак, обозначающий скрещивание. В схемах скрещивания генотип матери следует писать слева, генотип отца справа. ( Например, в случае моногибридного скрещивания запись будет иметь вид: ♀АА Х ♂ аа). ^ –гены, определяющие проявление рецессивного признака. Например, А- ген желтой окраски семени гороха, а- ген зеленой окраски гороха. Запись неверная: А –желтая окраска семян гороха; а –зеленая окраска семян гороха. Буквенные обозначения того или иного типа гамет следует писать под обозначениями генотипов, на основе которых они образуются. Запись фенотипов помещать под формулами соответствующих им генотипов. Цифровое соотношение результатов расщепления записывать под соответствующими им фенотипами или вместе с генотипами. Для решения задач потребуются дополнительные сведения об альтернативных признаках ( см. табл.)
Рассмотрим пример записи условия задачи и ее решения. Задача. Голубоглазый юноша женился на кареглазой девушке, у отца которой глаза голубые. От этого брака родился кареглазый ребенок. Каков генотип ребенка? Дано: А- ген комолости а –ген голубоглазости ♂ -аа ♀ -Аа Определить фенотип F1 Решение: Р: ♀ Аа х ♂ аа Гаметы: А а а F1: 1Аа : 1аа карие голубые глаза глаза Ответ: кареглазый ребенок имеет генотип Аа. Объяснение этой задачи должно быть таким. Сначала запишем кратко условие задачи. Согласно данным таблицы альтернативных признаков карий цвет глаз является доминантным признаком, поэтому ген, определяющий этот признак обозначим как « А», а ген, определяющий голубой цвет глаз ( рецессивный признак), как « а». Дано: ^ –ген голубоглазости Теперь определим генотипы родителей ребенка. Отец голубоглазый, следовательно, в его генотипе оба аллельных гена. Определяющие цвет глаз, рецессивны, т.е. его генотип аа. Мать ребенка кареглазая. Появление этого цвета глаз возможно в следующих случаях.
В задаче известен фенотип ребенка –кареглазый. Требуется узнать его генотип. F1- кареглазый Генотип F1 -? Решение: Запишем генотипы родителей справа от условия задачи. Р: ♀ Аа х ♂ аа Зная генотипы родителей. Можно определить, какие типы гамет у них образуются. У матери образуются гаметы двух типов –А и а. а у отца- только одного типа –а. Р: ♀Аа х ♂аа Гаметы: А а а В этом браке возможны дети с двумя генотипами по признаку цвета глаз: Аа- кареглазые и аа –голубоглазые. F1 1Аа : 1 аа карие голубые глаза глаза Фенотип ребенка известен из условия задачи: ребенок кареглазый. Следовательно, его генотип –Аа. Ответ: кареглазый ребенок имеет генотип Аа. Другое важное умение- научиться записывать гаметы. Для вычисления количества различных сортов гамет используется формула 2n, где n –число пар гетерозиготных состояний аллелей. Например: ААВВССДД, n =0; 2n =20 =1 ( 1 сорт гамет ) АВСД. АаВвСсДД, n =3; 2n =8 Недопустима запись гамет: Аа, Вв, Сс, Дд или А,а, В, в, С, с, Д, д  ^ Гибридизация- скрещивание двух организмов, различающих с альтернативными признаками. Моногибридное скрещивание –скрещивание организмов, анализируемых по одной паре признаков. Признак, проявившийся у гибридов F был назван доминантным ^ 1.Очень часто ключ к решению задач содержится в условии. Поэтому, прежде чем вы приступите к решению, внимательно проанализируйте условие. Например: Охотничий талант у племени зевотов определяется доминантным геном. Но этот талант проявляется у всех мужчин и только у половины женщин. Какие расщепления возможны в потомстве пары зевотов? Информация, извлекаемая из условия: А) Доминировние указанного гена полнее, так как иное не оговаривается. Б) Проявление признака зависит от пола, но ген не сцеплен с полом, так как это не оговаривается в условии. Следовательно, признак наследуется по аутосомному типу. В) Генотипы родителей не приведены, следовательно, необходимо для исчерпывающего ответа просчитать все варианты. А теперь, выбрав обозначения для охотничьего таланта зевотов, решите эту задачу. Выпишите возможные варианты Выпишите генотипы и фенотипы родителей потомства 1.__________________________ 1. _________________________ 2. __________________________ 2. _________________________ 3. __________________________ 3. _________________________ 4.___________________________ 4. _________________________ 2.При скрещивании мух дрозофилы с нормальными крыльями между собой из 5347 мух 1338 были с загнутыми вверх крыльями. Определите характер наследования признаков и генотипы родителей. Решение: В потомстве произошло расщепление, следовательно, родительские мухи гетерозиготны. Учитывая, что гетерозиготном состоянии может быть только доминантный признак, то нормальные крылья доминируют над загнутыми крыльями Это подтверждает и тот факт, что при расщеплении мух с нормальными крыльями ( 4009) их примерно в три раза больше, чем с загнутыми вверх ( 1338), как и следовало утверждать по Менделю. Р: Аа х Аа нормальные нормальные крылья крылья Гаметы: А и а А и а F1: АА; Аа; Аа; аа Нормальные Загнутые крылья крылья Расщепление по генотипу 1:2:1, расщепление по фенотипу 3:1. Так как расщепление по фенотипу и генотипу не совпадают, то характер наследования признаков –полное доминирование. 3. Женщина с синдактилией ( сращение пальцев) вышла замуж за нормального мужчину. У них родились нормальные сын и дочь. Все родственники мужчины были с нормальными пальцами. Определите генотипы и фенотипы женщины и мужчины. Решение: Поскольку у мужчины и его родственников были нормальные пальцы, то вряд ли он был гетерозиготным. У их детей произошло расщепление, и это могло произойти, если синдактилия –доминантный признак, и женщина гетерозиготна: Р Аа х аа Синдактилия Нормальные Пальцы Гаметы: А и а а и а F1: Аа; Аа; аа; аа 50% -синдактилия, 50% -нормальные пальцы. Расщепление 1:1 не получилось ввиду малочисленности потомства. 4. А теперь попробуйте решить следующие задачи сами. Две черные самки мыши скрещивались с коричневым самцом. Первая самка в нескольких пометах дала 19 черных и 17 коричневых потомков. А вторая -33 черных. Определите генотипы родителей и потомков. Какое потомство в F1 получается по генотипу и фенотипу от скрещивания черной гомозиготной коровы с быком красной масти (У коровы рождается обычно один теленок). Какой результат можно ожидать от скрещивания между собой таких гибридов? А при скрещивании гибрида F1 с черной матерью? Почему? Ген черной окраски –доминантный. ^ Д игибридное скрещиваниеДигибридное скрещивание –это скрещивавние двух орга Низмов, отличающихся по двум парам признаков. При Решении задач на дигибридное скрещивание вы должны Научиться применять решетку Пеннета, анализировать Полученные результаты и причины их отклонения от Ожидаемых, уметь высчитывать процентные соотношения генотипов, полученных после кроссинговера, происшедшего в хромосомах родителей, объяснять механизм взаимодействия генов. Вы должны уметь объяснять понятия « плейотропия» и « пенентрантность» и применять эти знания при решении задач. ^ 1.У томатов круглая форма плодов ( А) доминирует над грушевидной (а), красная окраска плодов (В) –над желтой (в). Растение с округлыми желтыми плодами скрещено с растением, обладающим грушевидными желтыми плодами. В потомстве 25% растений дают округлые красные плоды, 25% -округлые желтые плоды, 25% -грушевидные желтые плоды, 25% -грушевидные красные плоды ( отношение 1:1:1:1). Каковы генотипы родителей и потомков? Решение: 1.Запишем условие задачи в виде схемы. Р: округлые красные х грушевидные желтые F1: 1 окр. крас. :1 груш. крас.: 1 окр. желт.:1груш. желт. 2.Около каждого генотипа напишем те аллели, которые его определяют, получим: Р: округлые красные х грушевидные желтые А-В- аавв F1: окр крас: 1 груш крас: 1 окр желт: 1 груш желт А-В- ааВ- А-вв аавв Знак (-) обозначает, что второй аллель может быть, как доминантным, так и рецессивным при данном фенотипе. 3.Неизвестные аллели в генотипе матери определяем по грушевидному желтому потомству. Исходя из того соображения, что что один аллель в каждой пере приходит от матери. Следовательно, в генотипе должны быть аллели «а» и «в». 4.Теперь, зная генотипы родителей, можно записать генотипы всех потомков: Р: округлые красные х грушевидные желтые АаВв аавв Гаметы: Аа; ав; Ав; аВ F1: 1 окр. крас.: 1 груш. крас.: 1 окр. желт.: 1 груш.желт. АаВв ааВв Аавв аавв 5. То, что наблюдается расщепление 1:1:1:1, подтверждает правильность решения задачи. Так как в данном случае имеется всего один тип мужских гамет, то расщепление в F1 определяется соотношением типов женских гамет, которое равно 1АВ: 1ав: 1аВ: 1аВ. ( см. третий закон Менделя). 2.Сколько гамет и какие именно образуются у черной комолой коровы, гетерозиготной по обоим признакам? Почему? Решение: Гены первой пары аллели ( окраска шерсти) обозначить символами А и а, гены второй аллели ( наличие или отсутствие рогов) –символами В и в. 1.Определить генотип коровы – АаВв. ( она гетерозиготна по первой аллели- по окраске шерсти, значит, в каждой диплоидной клетке в первой паре гомологичных хромосом локализованы противоположные аллельные гены А и а; корова гетерозиготна и по второй аллели, значит, во второй паре гомологичных хромосом локализованы тоже противоположные гены В и в). 2.Определить гаметы, образующиеся у этой коровы. На основании гипотезы чистоты гамет у особи с генотипом АаВв созревают гаметы с генами АВ, Ав, аВ, ав. Цитологически это объясняется механизмом мейоза. В процессе мейоза первая пара гомологичных хромосом конъюгирует между собой в двух вариантах: хромосома с доминантным геном А может случайно « встать" с левой или правой стороны от хромосомы с рецессивным геном а., в зависимости отэтого хромосома с геном А может оказаться случайно на левом или правом полюсе делящейся клетки. Так же в двух вариантах конъюгируют гомологичные хромосомы второй пары, несущие аллельные гены В и в. Причем ведут себя независимо от первой пары хромосом. Ответ: гаметы с генами АВ, Ав, аВ, аа. Причина –механизм мейоза. 3.Следующие задачи решите самостоятельно. У человека большие глаза и римский нос доминируют над маленькими глазами и прямым носом. Женщина с большими глазами и прямым носом вышла замуж за человека с маленькими глазами и римским носом. У них родились четверо детей, половина из которых имели большие глаза и римский нос. Определите генотипы родителей и детей. У человека лопоухость доминирует над геном нормально прижатых ушей, а ген нерыжих волос над геном рыжих волос. Какого потомства можно ожидать по данным признакам от брака лопоухого рыжего. Гетерозиготного по первому признаку мужчины с гетерозиготной нерыжей и с нормально прижатыми ушами женщиной? Г  енетикапола Почти все живые существа разделены на два пола: мужской и женский. Биологический смысл такого разделения вполне ясен: создать по возможности больше разных вариантов для естественного отбора. Так кто же: девочка или мальчик? В клетках самок имеются две одинаковые половые хромосомы, которые условно обозначают как Х- хромосомы. Следовательно в диплоидных соматических клетках самки набор половых – ХХ. У самцов половые хромосомы отличаются от половых хромосом самок. В соматических клетках самца имеется одна Х- хромосома и одна У –хромосома. Поэтому набор половых хромосом самца обозначается ХУ. Ситуация меняется, когда признаки определяются генами, лежащими в половых хромосомах. ^ 1.Гетерозиготную самку дрозофилы скрестили с серым самцом. Определите численное соотношение расщепления гибридов по генотипу и фенотипу ( по полу и окраске тела). Примечания: а) указанные признаки сцеплены с полом, т.е. их гены находятся в половых Х-хромосомах; б) половая У-хромосома генов окраски тела не содержит, но она гомологична Х-хромосоме; в) символ гена, сцепленного с полом признака, записывать верхним индексом ( рядом с буквой Х, правее и чуть ниже нее). Решение: 1.Определяем генотип родителей ( у самки ХАХа, у самца ХАУ) и сорта образующихся у них гамет ( у самки ХА и Ха, у самца ХА и У). 2.Строим решетку Пеннета и определяем типы зигот ( генотипы потомства), образующихся при случайной встрече этих гамет во время оплодотворения: Фенотипы Р: Серая самка Серый самец Генотипы Р: ХАХа х ХАУ F1:
Вероятность образования одного из четырех типов зигот одинакова. О  твет: расщепление групп гибридов по генотипу:1 ХА Х АА : 1 ХА Х а : 1 ХА У :1 Ха У; Расщепление по фенотипу: 2 серые самки : 1 серый самец : 1 желтый самец. 2. Черепаховая окраска, т.е. чередование черных и желтых пятен встречается только у кошек. Котов с черепаховой окраское не бывает. Объясните, почему. ( Черная окраска- доминантный признак). Решение: 1. Черная окраска кошек определяется геном В, рыжая –в. Возможно, эти гены расположены в Х- хромосоме, в У- хромосоме они отсутствуют. 2. Обозначим Х- хромосому, несущую аллель В-ХВ, и Х-хромосому с аллелем в-Хв. Следовательно, возможны такие комбинации: ХВ ХВ – черная кошка, Хв Хв –рыжая кошка, Хв У –рыжий кот, ХВ Хв –черепаховая кошка, ХВ У –черный кот. Так как мужская особь имеет только одну Х- хромосому, то кот может быть или черным, или рыжим, но не может иметь черепаховую окраску, т.к. для ее развития необходимо одновременное присутствие генов В и в., а они могут быть только в Х –хромосоме. 3. Следующие задачи решите самостоятельно. При скрещивании белых кур с полосатыми петухами получили полосатых курочек и петушков. В дальнейшем при скрещивании этого потомства между собой получено 594 полосатых петушка и 607 полосатых и белых курочек. Объясните результаты. От одной пары кур за некоторый промежуток времени было получено 140 цыплят, из них 45 курочек, а остальные –петушки. Объясните, почему от этой пары в потомстве было неравное соотношение полов? Самца дрозофилы с желтым телом и короткими крыльями скрестили с серотелой длиннокрылой самкой. В F1 получено 58 самок серых длиннокрылых, 11 серых короткокрылых, 9 желтых короткокрылых и 32 желтых длиннокрылых. Объясните полученные результаты. Девушка, имеющая нормальное зрение, отец которой был дальтоник, выходит замуж за мужчину с нормальным зрением. Каое зрение может быть у детей от этого брака? В  заимодействиегенов В примерах, которые мы до сих пор рассматривали, каждый ген определял только один признак и развитие каждого признака зависело только от одного гена. Однако, как правило, отношения между генами и признаками гораздо сложнее. Существует несколько разновидностей этих взаимоотношений: кодоминирование, плейотропия, эпистаз, комплиментарность. ^ 1. При скрещивании одного из сортов белоцветкового душистого горошка все гибридные растения оказываются красноцветковыми. Чем это можно объяснить? Примечание: а) синтез красного пигмента в цветке гороха происходит только при наличии двух неаллельных доминантных генов А и В; при отсутствии хотя бы одного из них цветок лишается красного пигмента. Б) эти гены локализованы в негомологичных хромосомах и наследуются независимо, как при дигибридном скрещивании). Решение: Фенотипы Р: белоцветковый горох белоцветковый горох Генотипы Р: ААвв х ааВВ Гаметы: Ав аВ F1: АаВв Фенотип: красные ( все) Ответ: у каждого из родителей имеется один из двух нужных для синтеза красного пигмента доминантных генов ( А и В), поэтому Р лишены красного пигмента; поэтому этот пигмент образуется ( нормально синтезируются два фермента А и В ферментного конвейера, конечным продуктом которого является красный пигмент). 2. При скрещивании черной курицы с белым петухом все цыплята черные. В анализирующем скрещивании получено 44 белых и 15 черных цыплят. Объясните результаты. 3. Определите вероятность рождения детей различных фенотипов в семье, где один из родителей носитель доминантного аутосомного гена арахнодактилии, второй нормален. Известно, что пенетрантность этого гена составляет 30%. 4.От скрещивания двух пород кур с белым оперением гибриды первого поколения оказались тоже белые, а во втором поколении получилось 650 белых и 150 окрашенных цыплят. Сколько гамет образует гибрид первого поколения? Сколько разных генотипов среди белых цыплят первого поколения? Сколько белых цыплят полностью гомозиготны? Сколько разных генотипов среди окрашенных цыплят второго поколения? Сколько окрашенных цыплят полностью гомозиготны? 5.От скрещивания краснозернового сорта пшеницы с белозерновым получились розовые семена, а среди F2 оказалось примерно 100 красных зерен, 400 темно розовых, 600 розовых, 400 светло розовых, 100 белых. Сколько разных генотипов среди розовых семян второго поколения? сколько типов гамет образует растение, выросшее из гетерозиготного темно розового зерна? Сколько разных фенотипов получится от возрастного скрещивания гибрида с краснозерным сортом?  А н а л и зр о д о с л о в н ы х В тех случаях, когда невозможно применить гибридологический анализ, например при малочисленном потомстве. Используются другие методы генетического анализа. В том числе генеалогический, т.е. анализ нескольких поколений родственников. Этот метод применяется обычно у человека и домашних животных. Но иногда у растений. Генеалогический метод включает в себя два этапа:
Составляя графическое изображение родословной, соблюдают следующие правила:
^ 1.Голубоглазый мужчина, оба родителя которого имели карие глаза, женился на кареглазой женщине, у отца которой глаза карие, а у ее матери - голубые. От этого брака родился один голубоглазый сын. Определите генотипы каждого из упомянутых лиц и составьте схему родословной. 2.Женщина с нерыжими волосами, мать и отец которой имеют нерыжие. А брат рыжие волосы. Вступила в брак с рыжеволосым мужчиной, мать которого имеет тоже рыжие, а отец нерыжие волосы. От этого брака родились мальчик с нерыжими и девочка с рыжими волосами. Определите генотипы у всех упомянутых лиц и составьте схему родословной. 3.В семье родился сын, страдающий наследственной болезнью из-за отсутствия потовых желез. Оба родителя ребенка, а также бабушки и дедушки по материнской и отцовской линиям были здоровыми ( с нормальной кожей), но сестра бабушки по отцовской линии страдала от отсутствия потовых желез. Определите генотипы упомянутых лиц и составьте схему родословной этого рода. ^ Рассмотрим одну из задач-шуток повышенной степени сложности. Собрал как-то лев всех зверей и говорит: « Разойдитесь теперь так: умные налево, красивые направо». Все расходятся, как лев приказал. Одна обезьяна говорит раздраженно: « Мне что, разорваться что ли?» Формулировка задачи: « В киевском зоопарке была выведена порода умных и красивых обезьян. При скрещивании обезьян этой породы с обычными в первом поколении гибридов все обезьянки были самыми обычными. Когда они выросли их скрестили между собой. Анализ большого количества гибридов второго поколения дал возможность установить соотношение фенотипов: 15обычных : 15 красивых : 3 умных : 1 красивая и умная. Проведите генетический анализ полученных результатов. Какое соотношение фенотипов стоит ожидать при скрещивании особи дикого типа – гибрида первого поколения с красивой и умной обезьянкой? ^ Анализ гибридов F1 указывает, что оба признака наследуются как аутосомно –рецессивные. Наличие 64 генотипов ( 45+15+3+1=64) свидетельствует о том, что скрещивание было тригибридным, гены не сцеплены между собой, т.е. наследуются независимо друг от друга в соответствии с третьим законом Менделя. Соотношение фенотипов отличается от теоретически ожидаемого ( 27:9:9:9:3:3:3:1), что свидетельствует о взаимодействии генов. Перепишем соотношения фенотипов в F2 как пар признаков. 45 некрасивых, неумных : 15 красивых, неумных : 3 некрасивые, умные : красивая умная. Рассмотрим это соотношение по отдельным признакам ( в соответствии с третьим законом Менделя): 1. ^ : 48 некрасивых ( 45+3) : 16 некрасивых ( 15+1), т.е. 3 :1. Делаем вывод, что красота наследуется моногенно - А – некрасивые ( обычные по красоте) а –красивые. Записать соответствующую схему скрещивания совсем легко. 2. По уму: 60 неумных ( 45+15) : 4 умных ( 3+1), т.е. 15 :1. На признак влияют два несцепленных между собой аутосомных гена. Фенотип « умная» присущ гомозиготам по обоим рецессивным аллелям- В- неумные в –потенциально умные Д –неумные д –потенциально умные. F1 ВвДд х ВвДд Неумная неумный F2 ( 9 В-Д- + 3В-дд + 3 ввД-) + 1 ввдд Неумные умная Такой тип взаимодействия называется « однозначные гены» Список литературы: 1. Акимушкин, И. А. Занимательная биология.-М. « Молодая гвардия», 1972.-299 с. 2. Беркинблит, М.Б. Почти 200 задач и упражнений по генетике. –М.: «Просвещение»,1992. -176 с. 3. Болгова, И.В. сборник задач и упражнений по общей биологии с решениями. –М.: « Открытый мир», 1995.- 201 с. 4.Лернер, Г.И. Генетика: учебное пособие / Г.И.Лернер.-М.: издательство гимназии открытый мир, 1995. с. 25-35. 5.Михайлов, В.Д. Биологические задачи на уроках. –М.: « Просвещение», 2001.- с. 45-46. 6. Муртазин, Г.М. Задачи и упражнения по общей биологии. –М.: «Просвещение", 1972. 167 с. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Похожие:
База данных защищена авторским правом ©MedZnate 2000-2019
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям