Для успешного решения задач на законы Менделя, взаимодействие и сцепление генов необходимо уметь выписывать гаметы. Следует помнить, что из каждой пары аллельных генов в гамету попадает один. Число типов гамет определяется по формуле N = 2n, где N - число типов гамет, n - число признаков, по которым гетерозиготен данный организм. Гомозиготы дают один тип гамет, так как они гетерозиготны по 0 признаков (20 = 1):
Особи, гетерозиготные по одному признаку, дают два типа гамет (21 = 2):
Особи, гетерозиготные по двум признакам, дают четыре типа гамет (22 = 4):
Особи, гетерозиготные по трем признакам, дают восемь типов гамет (23 = 8). При выписывании гамет тригибрида необходимо соблюдать следующий порядок: сначала выписывают четыре типа гамет, как у дигибрида, условно временно считая организм гомозиготным по третьей паре аллелей:
а затем меняют ген С на с и получают еще четыре типа гамет:
Задачи на моногибридное скрещивание
Задача 1. У человека ген карего цвета глаз доминирует над геном голубой окраски.
1. Какими по цвету окажутся глаза у детей, если мать гетерозиготная кареглазая, а отец голубоглазый?
2. Какое расщепление будет по фенотипу и генотипу, если оба родителя гетерозиготны?
Решение. 1. Условие задачи необходимо оформить в виде таблицы:
|
Признак |
Ген |
Генотип |
|
Карий цвет глаз |
В |
ВВ, Вb |
|
Голубой цвет глаз |
b |
bb |
Генетическая запись решения:
Гетерозиготный организм дает два типа гамет, гомозиготный - один. В результате такого брака вероятность рождения детей с карими и голубыми глазами 1 : 1 (по 50%).
Ответ: равная вероятность рождения кареглазых и голубоглазых детей (по 50%).
2. Генетическая запись решения для случая, когда оба родителя гетерозиготны:
Гетерозиготные организмы дают по два типа гамет. В результате свободного сочетания гамет расщепление у потомков будет следующим: 25% кареглазые гомозиготы (BB), 50% кареглазые гетерозиготы (Bb) и 25% голубоглазые гомозиготы (bb).
Ответ: расщепление по фенотипу 3 : 1, расщепление по генотипу 1 : 2 : 1.
Задачи на дигибридное скрещивание
Задача 2. У человека близорукость (М) доминирует над нормальным зрением (m), а карий цвет глаз (В) над голубым (b).
1. Женщина с нормальным зрением гетерозиготная кареглазая вышла замуж за гетерозиготного близорукого голубоглазого мужчину. Определите возможные фенотипы и генотипы их детей.
2. Отец и мать близорукие кареглазые, а их первый ребенок - с нормальным зрением голубоглазый. Определите генотипы родителей.
Решение. 1. Оформим условие задачи в виде таблицы:
|
Признак |
Ген |
Генотип |
|
Близорукость |
М |
ММ, Мт |
|
Нормальное зрение |
m |
mm |
|
Карий цвет глаз |
В |
ВВ, Bb |
|
Голубой цвет глаз |
b |
bb |
Генетическая запись решения:
Возможны четыре комбинации генов у потомков: первый ребенок - кареглазый близорукий гетерозиготный по обоим парам аллелей; второй - кареглазый гетерозиготный с нормальным зрением; третий - голубоглазый близорукий гетерозиготный по второй паре аллелей и четвертый - голубоглазый с нормальным зрением. Вероятность рождения каждого из них - 25%.
2. Генетическая запись решения:
Родители близорукие и кареглазые. Это доминантные признаки и в их генотипе в каждой паре аллелей обязательно должен быть один доминантный ген (M и B). Первый их ребенок - с нормальным зрением голубоглазый. Это рецессивные признаки, следовательно, ребенок должен быть гомозиготным по обеим парам аллелей (mmbb). Один ген из каждой пары аллелей ребенок получает от матери, а другой - от отца. Следовательно и мать, и отец должны иметь эти гены. Таким образом, родители являются дигетерозиготами (MmBb).
Ответ: оба родителя - дигетерозиготы (MmBb).
Задачи на внутриаллельное взаимодействие генов и множественные аллели
Задача 3. Красная окраска цветков у ночной красавицы определяется доминантным геном А, белая - рецессивным геном а. Гетерозиготы Аа имеют розовые цветки (промежуточное наследование). Скрещены два растения с розовыми цветками. Какой генотип и фенотип будут иметь гибриды F1?
Решение. Запишем условие в виде таблицы:
|
Признак |
Ген |
Генотип |
|
Красные цветки |
А |
АА |
|
Розовые цветки |
А, а |
Аа |
|
Белые цветки |
а |
аа |
Генетическая запись решения:
Отношение фенотипов потомков в F1 будет следующим: одна часть (25%) - красные (АА), две части (50%) - розовые (Аа) и одна часть (25%) - белые (аа). Вследствие промежуточного наследования расщепление по генотипу и фенотипу одинаково - 1 : 2 : 1.
Ответ: 25% потомков - доминантные гомозиготы с красными цветками, 50% - гетерозиготы с розовыми цветками и 25% - рецессивные гомозиготы с белыми цветками.
Задача 4. Четыре группы крови по АВО-системе у человека обусловлены тремя аллелями одного гена: I0, Iа и IB. Группа крови 1(0) обусловлена рецессивной аллелью I0 (в эритроцитах нет специфического антигена), II(A) - аллелью Iа (в эритроцитах синтезируется антиген А), III(B) - аллелью IB(в эритроцитах синтезируется антиген В), а IV(AB) - аллелями Iа и IB одновременно (в эритроцитах имеется и антиген А, и антиген В, кодоминирование). Ген I0рецессивен по отношению к генам Iа и IB (I0<IA= IB). У женщины первая группа крови, а у ее супруга - четвертая. Какие группы крови возможны у их детей?
Решение. Запишем условие в виде таблицы:
|
Признак |
Ген |
Генотип |
|
1(0) группа крови |
I0 |
I0I0 |
|
II(A) группа крови |
Iа |
IAIA, IAI0 |
|
III (B) группа крови |
IB |
IBIB, IBI0 |
|
IV(AB) группа крови |
Iа, Ib |
IAIB |
Генетическая запись решения:
Ответ: у детей возможна либо вторая, либо третья группа крови (по 50%).
Задачи на межаллельное взаимодействие генов
Задача 5. Для нормального слуха в генотипе человека должны присутствовать доминантные гены из разных аллельных пар - D и E. Ген D отвечает за нормальное развитие улитки, а ген Е - за нормальное развитие слухового нерва. У рецессивных гомозигот (dd) будет недоразвита улитка, а при генотипе ее - недоразвит слуховой нерв. Муж и жена глухие, а их 8 детей имеют нормальный слух. Определите генотипы членов этой семьи.
Решение. Запишем условие задачи в виде таблицы:
|
Признак |
Ген |
Генотип |
|
Нормальный слух |
D, E |
DE- |
|
Глухота |
d, e |
D-ее, ddE-, ddee |
Генетическая запись решения:
Так как наблюдается единообразие гибридов I поколения и относительно много потомков (8), то родители должны быть гомозиготами, в противном случае должно иметь место расщепление. Один из родителей должен быть гомозиготой по гену D, а другой - по гену Е.
Ответ: генотипы родителей - DDee и ddEE, генотипы детей - DdEe.
Задача 6. У кур ген С обусловливает окрашенное оперение, а его аллель с - белое оперение. Доминантный ген из другой аллельной пары (I) подавляет проявление окраски, а ген i позволяет гену С проявлять свое действие. Дигетерозиготная курица скрещена с гомозогитным рецессивным петухом. Какое оперение будет у особей в поколении F1?
Решение. Запишем условие задачи в виде таблицы:
|
Признак |
Ген |
Генотип |
|
Окрашенное оперение |
С |
СС, Сс |
|
Неокрашенное оперение |
с |
сс |
|
Супрессор |
I |
II, Ii |
|
Не супрессор |
i |
ii |
Генетическая запись решения:
У первой особи в генотипе есть ген С, определяющий окрашивание оперения (синтез пигмента), но ген I является супрессором и подавляет действие гена С - цыплята будут белыми. У второй особи есть ген С и нет гена супрессора (гг) - цыплята будут окрашенными.
Третья и четвертая особи будут белыми, так как в их генотипах нет гена С, детерминирующего синтез пигмента. Таким образом, соотношение окрашенных и неокрашенных цыплят - 1 : 3.
Ответ: 25% цыплят будут окрашенными, 75% - белыми.
Задача 7. Рост человека контролируется двумя парами генов, взаимодействующих по типу полимерии. В одной популяции самые низкорослые люди имеют все рецессивные гены и рост 150 см, а самые высокие - все доминантные гены и рост 190 см. Определите рост людей, гетерозиготных по всем парам аллелей.
Решение. Запишем условие задачи в виде таблицы:
Генетическая запись решения:
Разница в росте между самыми высокими и самыми низкими людьми составляет (190 см - 150 см = 40 см). Увеличение роста на 40 см дают четыре доминантных гена, следовательно, каждый доминантный ген увеличивает рост на 10 см. У дигетерозигот имеется два доминантных гена, значит, их рост увеличен по сравнению с самыми низкорослыми людьми на 20 см (150 см + 20 см = 170 см), т. е. составляет 170 см.
Ответ : рост дигетерозиготных людей составит 170 см.
Задачи на сцепление генов
Задача 8. Сколько типов гамет образуется у самца мухи дрозофилы с генотипом 
у самца с генотипом
Решение. Первая запись показывает, что у самца мухи дрозофилы гены B и V локализованы в разных парах гомологичных хромосом, следовательно, при образовании гамет они свободно комбинируются и образуется четыре типа гамет в равном соотношении (по 25%): BV, Bv, bV, bv. Вторая запись показывает, что гены B и V локализованы в одной хромосоме, а так как у самца мухи дрозофилы кроссинговер не происходит, то верхняя хромосома со своими генами попадет в одну гамету, а нижняя - в другую; образуется два типа гамет (только некроссоверные): BV и bv поровну (по 50%).
Ответ: в первом случае образуется четыре типа гамет по 25% каждой: BV, Bv, bV и bv, а во втором - два типа BV и bv.
Задача 9. Сколько типов гамет и в каком процентном соотношении образуется у самки мухи дрозофилы с генотипом:
если известно, что расстояние между генами В и V равно 10 морганидам?
Решение. Запись генотипа самки мухи дрозофилы показывает, что гены B и V локализованы в одной хромосоме, а так как у нее идет кроссинговер, то образуется четыре типа гамет: две некроссоверные (Bv и bV) и две кроссоверные (BV и bv). Известно, что расстояние между этими генами составляет 10 морганид, следовательно, кроссинговер происходит в 10% случаев и образуется 10% кроссоверных гамет. Кроссоверных гамет две, поэтому каждой из них по 5%. Некроссоверные гаметы образуются в 90% случаев, их тоже две, следовательно, каждой из них по 45%.
Ответ: образуется четыре типа гамет: две некроссоверные Bv и bV (их по 45%) и две кроссоверные BV и bv (их по 5%).
Задача 10. У человека рецессивный ген гемофилии (несвертываемость крови) локализован в негомологичном участке Х-хромосомы (сцеплен с полом). Гетерозиготная женщина вышла замуж за здорового мужчину. Какова вероятность рождения в этой семье ребенка- гемофилика?
Решение. Запишем условие задачи в виде таблицы:
Генетическая запись решения:
Так как гемофилия - признак, сцепленный с полом (ген локализован в негомологичном участке Х-хромосомы), и нам известно, что женщина гетерозиготна, то у нее образуется два типа гамет (с геном нормальной свертываемости крови и с геном гемофилии); у ее мужа тоже два типа гамет (с геном нормальной свертываемости крови и с Y-хромосомой). При свободном их комбинировании можно получить потомков четырех возможных генотипов: первый ребенок (девочка) здоров, не является носителем гена гемофилии; второй ребенок (девочка) здоров, является носителем гена гемофилии; третий ребенок (мальчик) здоров; четвертый ребенок (мальчик) болен гемофилией.
Ответ: вероятность рождения больного ребенка - 25%.
Задачи повышенной сложности
Задача 11. Гены гемофилии (h) и дальтонизма (d) локализованы в Х-хромосоме на расстоянии 10 морганид. Женщина, отец которой страдал обоими заболеваниями, а мать таких генов не имела, вышла замуж за здорового мужчину. Определите (в процентах) вероятность рождения ребенка, страдающего одним из заболеваний.
Решение. Запишем условие этих задач в виде таблицы:
Генетическая запись решения:
Девочки в этой семье будут здоровы, так как все они получили от отца X-хромосомы с генами нормальной свертываемости крови и цветоощущения. Мальчики получили от отца Y-хромосому, не содержащую этих генов. Первый мальчик будет здоров (он получил от матери X-хромосому с генами HD), второй - болен обоими заболеваниями (гены hd), третий - болен гемофилией (ген h), а четвертый - дальтонизмом (ген d). Третий и четвертый мальчики будут развиваться из кроссоверных гамет (XHdи XhD). Так как расстояние между генами H и D - 10 морганид, то и кроссоверных гамет будет 10% от общего количества (5% гаметы XHdи 5% гаметы XhD). Но из кроссоверных гамет развиваются как мальчики, так и девочки (вероятность равная). Следовательно, вероятность рождения ребенка, страдающего одним из заболеваний, равна 5% : 2,5% - гемофилией и 2,5% - дальтонизмом.
Ответ : вероятность рождения ребенка с одним заболеванием - 5%.
Задача 12. Женщина-альбинос (аутосомный рецессивный признак), гетерозиготная по гену дальтонизма, вышла замуж за мужчину-дальтоника (рецессивный X-сцепленный признак), гетерозиготного по гену альбинизма. В остальном у мужчины и женщины благополучные генотипы. Какова вероятность рождения в этой семье детей с обоими заболеваниями?
Решение. Запишем условие в виде таблицы:
Генетическая запись решения:
Ответ: двое из восьми детей будут альбиносами и дальтониками (aaXdXd; aaXdY), следовательно, 2/8 (1/4, или 25%) детей будут иметь оба заболевания.
ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Какие типы гамет дают особи со следующими генотипами:
1) ВВ; 2) bb; 3) Bb; 4) BbDD; 5) BbDdcc; 6) BbDdCC; 7) BbDdCc; 8) BBDDcc; 9) bbDDcc; 10) мужчина с генотипом
; 11) женщина с генотипом
?
2. У томатов ген, обусловливающий красный цвет плодов, доминирует над геном желтой окраски. Какие по цвету плоды окажутся у растений при скрещивании: 1) гомозиготных красных с желтыми;
2) гетерозиготных красных с желтыми; 3) гетерозиготных красных друг с другом?
3. У человека карий цвет глаз доминирует над голубым. Муж и жена кареглазые, а первый ребенок в семье - голубоглазый. Определите генотипы родителей.
4. При скрещивании растения красноплодной земляники всегда дают потомство с красными ягодами, а белоплодной - с белыми. В результате скрещивания обоих сортов получаются розовые ягоды. 1) Какое потомство возникнет при скрещивании гибридных растений земляники с розовыми ягодами? 2) Какое потомство получится при опылении красноплодной земляники пыльцой гибридного растения с розовыми ягодами?
5. У человека шестипалость детерминирована доминантным геном Р, а пятипалость - его аллелью р. 1) Какова вероятность рождения пятипалого ребенка в семье, где оба родителя гетерозиготные шестипалые? 2) Один родитель гомозиготный шестипалый, а другой пятипалый? 3) Оба родителя пятипалые?
6. У человека карий цвет глаз доминирует над голубым, а способность лучше владеть правой рукой доминирует над леворукостью. 1) Кареглазый правша женился на голубоглазой левше. Какие признаки можно ожидать у детей в случае, если мужчина гомозиготен по обоим признакам, и в случае, когда он гетерозиготен? 2) Голубоглазый правша женился на кареглазой правше. У них родилось двое детей - кареглазый левша и голубоглазый правша. Каковы генотипы родителей? 3) Голубоглазый правша (отец которого был левшой) женился на кареглазой левше из семьи, все члены которой в течение нескольких поколений имели карие глаза. Какое потомство в отношении этих двух признаков следует ожидать от такого брака? 4) Кареглазый правша женился на голубоглазой правше. Их первый ребенок левша и имеет голубые глаза. Какова вероятность рождения второго ребенка с таким же сочетанием признаков?
7. Четыре группы крови по АВ0 системе у человека обусловлены тремя аллелями одного гена: I0, Iа и IB: группа крови 1(0) - рецессивной аллелью I0, II(A) - аллелью Iа, III(B) - аллелью IB, а IV(AB) - аллелями IAи IBодновременно. Ген I0рецессивен по отношению к генам Iаи IB (I0<IA = IB). 1) У женщины вторая группа крови, а у ее супруга - первая. Какие группы крови возможны у их детей в случае, если женщина гомозиготна, и когда она гетерозиготна? 2) У женщины третья группа крови (ее мать имела первую группу крови), а у ее супруга - четвертая. Какие группы крови возможны у их детей?
8. У кроликов сплошная темная окраска шерсти обусловлена доминантным геном А, животные с белой шерстью - рецессивные гомозиготы (аа). Сплошная серая окраска (шиншилловая) определяется геном ach. Ген А доминантен по отношению ко всем аллелям, ген achрецессивен по отношению к гену А, но доминантен по отношению к гену а. Три самки кроликов с темной окраской шерсти скрещены с белым самцом. В первом случае получили все поколение с темной шерстью, во втором - половина потомков с темной и половина с шиншилловой окраской шерсти, а в третьем - половина с темной и половина с белой окраской шерсти. Определите генотипы самок.
9. У душистого горошка красно-фиолетовая окраска цветков обусловлена сочетанием двух комплементарных доминантных генов А и В. В отсутствие одного из них или обоих пигмент не образуется и цветки белые. Цветки дигетерозиготного красно-фиолетового растения опылены пыльцой белого, рецессивного по обоим парам аллелей. Определите характер расщепления по фенотипу у потомков в поколении F1.
10. У кур ген С обусловливает окрашенное оперение, а его аллель с - белое оперение. Доминантный ген из другой аллельной пары (I) подавляет проявление окраски, а ген i позволяет гену С проявлять свое действие. Дигетерозиготная курица скрещена с гомозиготным рецессивным петухом. Какое оперение будет у особей в поколении F1?
11. Длина ушей кроликов породы баран - 30 см (гомозиготы доминантные), а у обычных пород - 10 см (гомозиготы рецессивные). Скрещены кролики породы баран и обычной. Определите длину ушей у гибридов первого поколения, если известно, что она определяется двумя парами генов.
12. Какие типы гамет образуются: 1) у женщины с генотипом 
; 2) у мужчины с генотипом
?
13. У мухи дрозофилы ген В определяет серый цвет тела, а его аллель b - черный. Ген V детерминирует развитие длинных крыльев, а его аллель v - коротких. Эти гены расположены в одной паре ауто- сом на расстоянии 17 морганид. Какие типы гамет образуются: 1) у самца с генотипом
; 2) у самки с генотипом
?
14. У человека дальтонизм (цветовая слепота) - рецессивный признак, сцепленный с полом, а нормальное цветоощущение - его доминантная аллель. 1) Здоровая женщина, гетерозиготная по гену дальтонизма, вышла замуж за здорового мужчину. Какова вероятность того, что их ребенок будет дальтоником? 2) Женщина здорова и гомозиготна по гену нормального цветоощущения, а ее муж - дальтоник. Будут ли дальтониками их дети? 3) Отец и сын - дальтоники, а мать различает цвета нормально. Правильно ли будет утверждать, что сын унаследовал недостаток зрения от отца? Ответ проиллюстрируйте записью брака.
15. Кареглазая женщина-правша с нормальным зрением вышла замуж за мужчину-правшу, голубоглазого и дальтоника. У них родилась дочь левша, голубоглазая и дальтоник. Какова вероятность того, что следующий ребенок в этой семье будет левшой, голубоглазым и дальтоником?
16. Женщина-альбинос (аутосомный рецессивный признак) с первой группой крови, гетерозиготная по гену гемофилии (Х-сцепленный рецессивный признак), вышла замуж за мужчину-гемофилика с четвертой группой крови. В остальном у мужчины и женщины благополучные генотипы. Какова вероятность рождения в этой семье: 1) детей- гемофиликов со второй группой крови и с нормальной пигментацией кожи; 2) детей-альбиносов с третьей группой крови и нормальной свертываемостью крови?
ОТВЕТЫ
1. 1) В; 2) b; 3) B, b; 4) BD, bD; 5) BDc, Bdc, bDc, bdc; 6) BDC, BdC, bDC, bdC; 7) BDC, BdC, bDC, bdC, BDc, Bdc, bDc, bdc; 8) BDc; 9) bDc; 10) AB, Ab, aB, ab; 11) некроссоверные гаметы - Ad, aD, кроссоверные гаметы - AD, ad.
2. 1) 100% красных; 2) 50% красных, 50% желтых; 3) 75% красных, 25% желтых.
3. Аа и Аа.
4. 1) 25% с красными плодами, 50% с розовыми и 25% с белыми; 2) 50% с красными ягодами и 50% с розовыми.
5. 1) 25% (рр); 2) 0%; 3) 100% (аа).
6. 1) Если мужчина гомозиготен по обоим признакам, то все дети будут кареглазыми правшами (АаВb). Если мужчина гетерозиготен, то потомство будет следующим: 25% кареглазых правшей (A-B-), 25% кареглазых левшей (A-bb), 25% голубоглазых правшей (aaB-), 25% голубоглазых левшей (aabb); 2) мать дигетерозиготна (AаBb), а отец гомозиготен по первой паре аллелей и гетерозиготен по второй (aaBb); 3) 50% кареглазых правшей (AаBb) и 50% кареглазых левшей (Aabb);
4) 12,5%.
7. 1) В первом случае все дети (100%) будут иметь вторую группу крови (гетерозиготы, IAI0), во втором случае 50% детей будут иметь первую группу крови (I0I0) и 50% - вторую (IAI0); 2) II (IAI0), III (IBI0, IBIB), IV (IAIB).
8. В первом случае - АА, во втором - АасЬ, в третьем - Aa.
9. 25% с красно-фиолетовыми цветками (A-B-),75% - с белыми (А-bb, aaB-, aabb).
10. 25% с окрашенным оперением (C-ii), 75% - с белым (C-I-, ccI-, ccii).
11. 20 см.
12. 1) AB, ab, Ab, aB; 2) DvN, Dvn, dVN, dVn, DVN, DVn, dvN, dvn.
13. 1) Два типа гамет (некроссоверные): BV и bv. по 50% каждой; 2) четыре типа гамет: две некроссоверные - Bv и bVпо 41,5% каждой и две кроссоверные - BVи bv по 8,5% каждой.
14. 1) 25%; 2) 0%; 3) нет, сын унаследовал ген дальтонизма от матери. Генетическая запись брака:
15. 6,25%. 16. 1) 25%; 2) 0%