Розв’язування елементарних вправ та типових задач з молекулярної біології

Фенотип – це сукупність ознак і властивостей організму.

Генотип – це сукупність генетичної інформації, закодованої в генах клітини або організму.

Спадковість – це властивість живих організмів передавати свої ознаки й особливості онтогенезу потомкам, забезпечуючи спадковість поколінь організмів.

Мінливість – здатність живих організмів передавати свої ознаки і особливості онтогенезу потомкам, забезпечуючи спадковість поколінь організмів.

Генетичні символи:

Р – батьківські форми

 – - особина жіночої статі.

 – особина чоловічої статі.

F1, F2 … – гібриди (нащадки) першого покоління.

 – схрещування.

А, В, С... – домінантна ознака.

a, b, c... – рецесивна ознака.

G – гамета.

Моногібридне схрещування – це схрещування форм, за якого простежується успадкування за однією парою алелей. При цьому форми відрізняються однією протилежною ознакою.

Г. Мендель проводив досліди з горохом, вибравши добре видимі відмінні ознаки, що не залежать від середовища та є альтернативними. Простежуючи успадкування цих ознак у потомства, для подальшого схрещування він використовував рослини, у яких в наступних поколіннях не було розщеплення (так звані чисті лінії). Для обробки результатів він використав методи математичного аналізу. 

Дано:

А – ген, що детермінує червоне забарвлення квіток гороху,

а – ген, що детермінує біле забарвлення квіток гороху,

АА – червоні квітки гороху,

Аа – червоні квітки гороху,

аа – білі квітки гороху. Р ♀ АА х ♂ аа

гамети А а

(перший тип (другий тип

гамет) гамет)

F1 Аа – 100% червоні квіти гороху

Якщо материнська рослина має червоні квіти, а батьківська – білі, то квіти всіх гібридних рослин виявляться червоними. Значить, у гібрида F1 з пари батьківських альтернативних ознак розвивається лише одна.

Явище переважання у гібридів першого покоління ознак лише одного з батьків Г. Мендель назвав домінуванням.

Ознака, яка виявляється у гібрида і гальмує розвиток іншої альтернативної ознаки, була названа домінантною. Ознака, що не виявила себе, була названа рецесивною.

Це явище виявилося універсальним для рослин, тварин та людини. Тому його ввели в ранг правила домінування. Оскільки всі гібриди першого покоління однакові, це явище стали називати першим законом Менделя, або законом одноманітності гібридів першого покоління.

Якщо гібриду першого покоління надається можливість самозапилення, то в наступному поколінні F2 з’являться рослини з ознаками обох батьківських рослин, тобто і з червоними, і з білими квітками.

Процес появи у другому поколінні ознак обох батьківських особин (домінантних і рецесивних) носить назву розщеплення. Розщеплення виявляється не випадковим, воно підкоряється певним кількісним закономірностям, а саме: ¾ від загальної кількості рослин мають червоні квіти, і ¼ – білі. Відношення кількості рослин з домінантною ознакою до кількості з рецесивною становить 3: 1. Значить, рецесивна ознака у гібридів першого покоління не зникла, а лише була пригнічена і виявилася в другому поколінні. 

Дано:

А – ген, що детермінує червоне забарвлення квіток гороху,

а – ген, що детермінує біле забарвлення квіток гороху,

АА – червоні квітки гороху,

Аа – червоні квітки гороху,

аа – білі квітки гороху,

АА, аа – гомозиготи,

Аа – гетерозигота. Р ♀ Аа х ♂ Аа

гамети А, а А, а

 

Аа

ААААа

аАааа

 

F2

За фенотипом: АА, Аа – 75% – червоні квіти гороху, аа – 25% – білі квіти гороху.

За генотипом: 25% – АА (червоні квіти, гомозиготи), 50% – Аа (червоні квіти, гетерозиготи), 25% – аа (білі квіти, гомозиготи). 

3: 1 – формула розщеплення за фенотипом у другого покоління гібридів F2 моногібридного схрещування за умов повного домінування ознак.

1: 2: 1 – формула розщеплення за генотипом у F2 моногібридного схрещування за умов повного домінування ознак.

Розщеплення у F2 в певному кількісному співвідношенні домінантних і рецесивних ознак під час схрещування гібридів першого покоління (двох гетерозиготних особин) за фенотипом 3: 1, а за генотипом 1: 2: 1 було назване другим законом Менделя, або законом розщеплення.

Другий закон Менделя: при схрещуванні двох гетерозиготних організмів, тобто гібридів, які аналізуються за однією парою альтернативних ознак, у потомстві спостерігається розщеплення за фенотипом у співвідношенні 3: 1, а за генотипом – у співвідношенні 1: 2: 1.

Розглянемо приклади розв’язування задач.

Задача 1. У дрозофіл сірий колір тіла – домінантна ознака, а чорний – рецесивна. Присхрещуванні сірих і чорних особин половина потомства має сіре тіло, а половина – чорне. Визначте генотипи батьків.

Розв'язання. Позначимо: А – сірий колір, а – чорний.

Усі чорні мухи мають генотип аа, а у всіх сірих обов'язково є один алель А. Чорні гібридні мухи отримали по одному алелю від кожного з батьків, звідси генотип сірих батьківських форм – Аа. У сірих гібридних мух також по одному алелю від кожної батьківської форми, тому їх генотип також Аа.