Сборник задач по генетике 10-11 кл

От автора

Уважаемые коллеги!

Данное пособие представляет собой сборник задач по генетике по курсу «Общая биология», раздела основы генетики учебника для 10-х классов общественно-гуманитарного направления общеобразовательных школ под авторством С. Сартаева, М. Гильманова.

В данном сборнике учтены особенности учебного материала, задачи составлены по темам: моногибридное скрещивание, дигибридное скрещивание, независимое наследование, взаимодействие неаллельных генов наследование генов, расположенных в половых хромосомах наследование сцепленных генов, явление кроссинговера.

Данный сборник задач дает возможность использовать материал на уроках биологии для решения релейных контрольных, заданий массивом, блиц-конрольных. Сборник задач дает возможность активно использовать метод создания проблемных ситуаций, позволяющий развивать навыки работы с различными источниками информации, аргументировать собственную точку зрения. Создается такая образовательная среда, которая способствует эмоционально-ценностному, познавательному развитию каждого ученика.

Моногибридное скрещивание

Аа х Аа

АА х АА

АА х аа

№1. Один детеныш в потомстве родился здоровым, а второй имел тяжёлую наследственную болезнь и умер сразу после рождения.

Какова вероятность того, что следующий детеныш в этом потомстве будет здоровым? Рассматривается одна пара аутосомных генов.

Решение. Анализируем генотипы родителей: оба родителя здоровы, они не могут иметь данную наследственную болезнь, т.к. она приводит к гибели организма сразу после рождения.

Если, тогда оба родителя имеют рецессивные а признаки. Тогда предположить, что данное заболевание проявляется по доминантному типу и здоровый признак является рецессивным и у них не может родиться больной детеныш, что противоречит условию задачи.

Если данная болезнь является рецессивной, а ген здорового признака наследуется по доминантному типу, тогда оба родителя должны быть гетерозиготными и у них могут быть как здоровое потомство, так и больное.

Составляем схему-скрещивания:

Р Аа х Аа

Гаметы (А) (а) (А) (а)

F АА, Аа, Аа, аа

Ответ: Соотношение в потомстве 3:1, вероятность рождения здорового детеныша составляет 75%.

№2. Растение высокого роста подвергли опылению с гомозиготным организмом, имеющим нормальный рост стебля. В потомстве было получено 20 растений нормального роста и 10 растений высокого роста.

Какому расщеплению соответствует данное скрещивание - 3:1 или 1:1?

Решение: Гомозиготный организм может быть двух видов: доминантным (АА) или рецессивным (аа). Если предположить, что нормальный рост стебля определяется доминантным геном, тогда всё потомство будет «единообразным», а это противоречит условию задачи.

Чтобы произошло «расщепление», растение нормального роста должно иметь рецессивный генотип, а растение высокого роста должно быть гетерозиготным.

Ответ: Соотношение по фенотипу и генотипу в потомстве составляет 1:1.

Р Аа х аа

Гаметы (А) (а) (а)

F Аа, аа

№3. При скрещивании серых кроликов между собой в потомстве получили чёрных и белых крольчат.

Составить схему скрещивания, если известно, что за цвет шерсти отвечает одна пара аутосомных генов.

Решение: Родительские организмы имеют одинаковые фенотипы - серый цвет, а в потомстве произошло «расщепление». Согласно второму закону Г.Менделя, ген, ответственный за развитие чёрного цвета, доминирует и скрещиванию подвергаются гетерозиготные организмы.

P Aa x Aa

Гаметы (A) (a) (A) (a)

F AA, Aa, Aa, aa

№4. У Саши и Паши глаза карие, а у их сестры Маши глаза голубые. Мать этих детей сероглазая, хотя оба её родителя имели голубые глаза. Ген, ответственный за цвет глаз расположен в неполовой хромосоме (аутосоме).

Определить генотипы родителей и детей. Составить схему скрещивания.

Решение: По материнскому организму и по её родителям определяем, что серый цвет глаз является рецессивным признаком (второй закон Г. Менделя).

Т.к. в потомстве наблюдается "расщепление", то отцовский организм должен иметь голубой цвет глаз и гетерозиготный генотип.

Р ♀аа х ♂Аа

Гаметы (а) (А) (а)

F Аа, аа

№5. Мать блондинка; отец брюнет, в его родословной блондинов не было. Родились три ребёнка: две дочери брюнетки и сын блондин.

Ген данного признака расположен в аутосоме.

Проанализировать генотипы потомства и родителей.

Решение

Генотип отцовского организма должен быть гомозиготным, т.к. в его родословной наблюдается чистая линия по цвету волос. Гомозиготный генотип бывает доминантным (АА) или рецессивным (аа).

Если генотип отца гомозиготный доминантный, то в потомстве не будет детей со светлыми волосами -проявится "единообразие", что противоречит условию задачи. Следовательно, генотип отца рецессивный. Материнский организм должен быть гетерозиготным.

Р ♀Аа х ♂аа

Гаметы (А) (а) (а)

F Аа, аа

Ответ: Соотношение по фенотипу и генотипу в потомстве составляет 1:1 или 50% 50%.

№6. У человека проявляется заболевание - серповидно-клеточная анемия. Эта болезнь выражается в том, что эритроциты крови имеют не круглую форму, а серповидную, в результате чего транспортируется меньше кислорода.

Серповидно-клеточная анемия наследуется как неполностью доминантный признак, причём гомозиготное состояние гена приводит к гибели организма в детском возрасте.

В семье оба супруга имеют признаки анемии.

Какова процентная вероятность рождения у них здорового ребёнка?

Решение: Составляем схему скрещивания:

Р Āа х Āа Ā - ген с/к анемии

Гаметы (Ā) (а) (Ā) (а) а - ген нормального признака

Ғ ĀĀ, Āа, Āа, аа ĀĀ- гибель организма

Ответ: 25% здоровых детей в данной семье.

Дигибридное скрещивание

Независимое наследование

ААВВ х АаВв

№1. Мутации генов, вызывающие укорочение конечностей (а) и длинношерстость (в) у овец, передаются в следующее поколение по рецессивному типу. Их доминантные аллели формируют нормальные конечности (А) и короткую шерсть (В). Гены не сцеплены.

В хозяйстве разводились бараны и овцы с доминантными признаками, и было получено в потомстве 2336 ягнят. Из них 425 длинношерстых с нормальными конечностями и 143 длинношерстых с короткими конечностями.

Определить количество короткошерстых ягнят и сколько среди них с нормальными конечностями?

Решение. Определяем генотипы родителей по рецессивному потомству. Согласно правилу «чистоты гамет» в потомстве по каждому признаку один ген от отцовского организма, другой ген от материнского организма, следовательно, генотипы родителей дигетерозиготные.

Р АаВв х АаВв

Гаметы: (АВ) (Ав) (АВ) (Ав)

(аВ) (ав) (аВ) (ав)

Ғ 9А-В- : 3ааВ-:

1) Находим количество длинношерстных ягнят:

425 + 143 = 568.

2) Находим количество короткошерстных:

2336 - 568 = 1768.

3) Определяем количество короткошерстных с нормальными конечностями:

1768---------12 ч.

х----------- 9 ч.х= 1326.

№2. У человека ген негритянской окраска кожи (В) полностью доминирует над геном европейской кожи (в), а заболевание серповидно-клеточная анемия проявляется неполностью доминантным геном (А), причём аллельные гены в гомозиготном состоянии (АА) приводят к разрушению эритроцитов, и данный организм становится нежизнеспособным.

Гены обоих признаков расположены в разных хромосомах.

Чистородная негроидная женщина от белого мужчины родила двух мулатов. Один ребёнок не имел признаков анемии, а второй умер от малокровия.

Какова вероятность рождения следующего ребёнка, не имеющего признаков анемии?

Решение. Составляем схему скрещивания:

Р ♀ĀаВВ х ♂Āавв

Гаметы: (ĀВ) (аВ) (Āв) (ав)

F ĀĀВв, ĀаВв, ĀаВв, ааВв

Ответ: Вероятность рождения здорового ребёнка в данной семье составляет 1/4 = 25%

№3. Рецессивные гены (а) и (с) определяют проявление таких заболеваний у человека, как глухота и альбинизм. Их доминантные аллели контролируют наследование нормального слуха (А) и синтез пигмента меланина (С).

Гены не сцеплены.

Родители имеют нормальный слух; мать брюнетка, отец альбинос. Родились три однояйцовых близнеца больные по двум признакам.

Какова вероятность того, что следующий ребёнок в этой семье будет иметь оба заболевания?

Решение.

По правилу «чистоты гамет» определили, что родители дигетерозиготные:

Р ♀АаСс х ♂Аасс

Гаметы (АС) (Ас) (Ас) (ас)

(Ас) (ас)

F ААСс, ААсс, АаСс, Аасс

АаСс, Аасс, ааСс, аасс

Ответ. Вероятность рождения ребёнка имеющего оба заболевания составляет 1/8 = 12,5%

№4. Изучаются две пары аутосомных генов, проявляющих независимое наследование.

Петух с розовидным гребнем и оперёнными ногами скрещивается с двумя курицами, имеющих розовидный гребень и оперённые ноги.

От первой курицы были получены цыплята с оперёнными ногами, из них часть имела розовидный гребень, а другая часть - простой гребень.

Цыплята от второй курицы имели розовидный гребень,

и часть из них с оперёнными ногами и часть с неоперёнными.

Определить генотипы петуха и двух куриц.

Решение.

По условию задачи оба родителя имеют одинаковые фенотипы, а в потомстве от двух скрещиваний произошло расщепление по каждому признаку. Согласно закону Г.Менделя, только гетерозиготные организмы могут дать «расщепление» в потомстве. Составляем две схемы скрещивания.

1) Р ♂АаВв х ♀АаВВ

2) Р ♂АаВв х ♀ААВВ

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ НЕАЛЛЕЛЬНЫХ ГЕНОВ

№1. Изучаются две пары неаллельных несцепленных генов определяющих окраску меха у горностая.

Доминантный ген одной пары (А) определяет чёрный цвет, а его рецессивный аллель (а) - голубую окраску.

Доминантный ген другой пары (В) способствует проявлению пигментации организма, его рецессивный аллель (в) не синтезирует пигмент.

Доминантный ген другой пары (В) подавляет действие генов первой пары, в результате чего синтез пигмента

При скрещивании чёрных особей между собой в потомстве оказались особи с голубой окраской меха, чёрные и альбиносы.

Проанализировать генотипы родителей и теоретическое соотношение в потомстве.

Решение.

Р АаВв х АаВв

Ғ 9А-В- : 3ааВ : 3А-вв : 1 аавв

Ответ: 9 чёрных, 3 альбиноса, 4 голубой окраски.

№2. Наследование окраски оперения у кур определяется двумя парами неаллельных несцепленных генов, расположенных в аутосоме.

Доминантный ген одной пары (А) определяет синтез пигмента меланина, что обеспечивает наличие окраски. Рецессивный ген (а) не приводит к синтезу пигмента и куры оказываются белыми (перьевой альбинизм).

Доминантный ген другой пары (В) подавляет действие генов первой пары, в результате чего синтез пигмента не происходит, и куры также становятся альбиносами. Его рецессивный аллель (в) подавляющего действия не оказывает.

Скрещиваются два организма гетерозиготные по двум парам аллелей.

Определить в потомстве соотношение кур с окрашенным оперением и альбиносов.

Решение.

Р АаВВ х АаВв

F 9А-В- : 3А-вв : 3ааВ- : 1аавв

№3. У овса цвет зёрен определяется двумя парами неаллельных несцепленных генов. Один доминантный ген (А) определяет чёрный цвет, другой доминантный ген (В) - серый цвет. Ген чёрного цвета подавляет ген серого цвета.

Оба рецессивных аллеля определяют белый цвет зёрен.

При опылении дигетерозиготных организмов в потомстве оказались растения с чёрными, серыми и белыми зёрнами.

Определить генотипы родительских организмов и фенотипическое соотношение в потомстве.

Решение.

Р АаВв х АаВв

Ғ 9А-В- : 3А-вв : 3ааВ- : 1аавв

Ответ: 12 чёрных, 3 серых, 1 белый.

НАСЛЕДОВАНИЕ ГЕНОВ, РАСПОЛОЖЕННЫХ В ПОЛОВЫХ ХРОМОССОМАХ

Х^а Х х Х^а У

№1. Ген нормальной свёртываемости крови (А) у человека наследуется по доминантному типу и сцеплен с Х-хромосомой. Рецессивная мутация этого гена (а) приводит к гемофилии - несвёртываемости крови.

У-хромосома аллельного гена не имеет.

Определить процентную вероятность рождения здоровых детей в молодой семье, если невеста имеет нормальную свёртываемость крови, хотя её родная сестра с признаками гемофилии. У жениха мать страдает этим заболеванием, а отец здоров.

Решение.

1) Определяем генотип невесты. По условию задачи сестра невесты имеет рецессивный генотип Х^аХ^а, значит обе сестры получают ген гемофилии (от своего отца). Поэтому здоровая невеста гетерозиготна.

2) Определяем генотип жениха. Мать жениха с признаками гемофилии Х^аХ^а, следовательно, по хромосомной теории пола, рецессивный ген она передаёт сыну Х^аУ.

Р Х^АХ^а х Х^аУ^-

Гаметы (Х^А) (Х^а) (Х^а) (У^-)

Ғ Х^А Х^а Х^аХ^а Х^АУ Х^аУ^-

Ответ: соотношение по фенотипу 1:1, 50% детей здоровы.

№2. Изучается одна пара аллельных генов в X-хромосоме, регулирующая цветовое зрение у человека.

Нормальное цветовое зрение является доминантным признаком, а дальтонизм проявляется по рецессивному типу.

Проанализировать генотип материнского организма.

Известно, что у матери два сына, у одного из них больная жена и здоровый ребёнок. В семье второго - дочь с признаками дальтонизма и сын, цветовое зрение которого в норме.

Решение. Определяем генотип первого сына. По условию задачи у него больная жена и здоровый ребёнок - это может быть только дочь Х^АХ^а. Рецессивный ген дочь получила от матери, а доминантный ген от отца, следовательно генотип мужского организма доминантный (X^АУ).

2) Определяем генотип второго сына. Его дочь больна

Х^аХ^а, значит, один из рецессивных аллелей она получила от отца, поэтому генотип мужского организма рецессивный (X^аУ).

3) Определяем генотип материнского организма по её сыновьям:

Ответ: генотип матери гетерозиготный Х^АХ^а

№3. Альбинизм у человека определяется рецессивным геном (а), расположенным в аутосоме, а одна из форм диабета определяется рецессивным геном (в), сцепленным с половой Х-хромосомой.

Доминантные гены отвечают за пигментацию (А) и нормальный обмен веществ (В).

У-хромосома генов не содержит.

Супруги имеют тёмный цвет волос. Матери обоих страдали диабетом, а отцы - здоровы.

Родился один ребёнок больной по двум признакам.

Определить процентную вероятность рождения в данной семье здоровых и больных детей.

Решение. Применяя правило "чистоты гамет" определяем генотипы родителей по цвету волос - генотипы гетерозиготные Аа.

По хромосомной теории пола определили, что отец болен диабетом Х^ВУ^-, а мать здорова Х^ВХ^В.

Р Аа Х^ВХ^В х Аа Х^ВУ^-

Гаметы (АХ^В) (А Х^В) (а X^В) (А У^-)

(а Х^В) (а Х^В) (аХ^В) (а У^-)

Составляем решётку Пеннета - по горизонтали выписывают гаметы отцовского организма, по вертикали гаметы материнского организма.

Ответ: шесть организмов из шестнадцати доминантны по двум признакам - вероятность рождения составляет 6/16 = 37,5%. Десять больных: 10/16 = 62,5%, из них двое больных по двум признакам: 2/16 = 12,5%.

№4. Два рецессивных гена, расположенных в различных участках Х-хромосомы, вызывают у человека такие заболевания как гемофилия и мышечная дистрофия. Их доминантные аллели контролируют нормальную свёртываемость крови и мышечный тонус.

У-хромосома аллельных генов не содержит.

У невесты мать страдает дистрофией, но по родословной имеет нормальную свёртываемость крови, а отец был болен гемофилией, но без каких либо дистрофических признаков.

У жениха проявляются оба заболевания.

Проанализировать потомство в данной семье.

Решение.

Х^А -ген нормальной свёртываемости крови

Х^а - ген гемофилии.

Х_В - ген нормального мышечного тонуса.

Х_в - ген дистрофии.

Р _вХ^А_ВХ^а х _вХ^аУ^-

Гаметы (_вХ^А) (_ВХ^а) (_вХ^а) (У^-)

F _вХ^А_вХ^а_ВХ^а_вХ^а_вХ^АУ^-_ВХ^аУ^-

Ответ: все дети имеют заболевание, 50% с гемофилией и 50% с дистрофией.

НАСЛЕДОВАНИЕ СЦЕПЛЕННЫХ ГЕНОВ

ЯВЛЕНИЕ КРОССИНГОВЕРА

№1. Ген роста у человека и ген, определяющий количество пальцев на конечностях, находятся в одной группе сцепления на расстоянии 8 морганид.

Нормальный рост и пять пальцев на кистях рук являются рецессивными признаками. Высокий рост и полидактилия (шестипалость) проявляются по аутосомно-доминантному типу.

Жена имеет нормальный рост и по пять пальцев на руке. Муж гетерозиготен по двум парам аллелей, причём ген высокого роста он унаследовал от отца, а ген шестипалости от матери.

Определить в потомстве процентное соотношение вероятных фенотипов.

Решение.

Р А а х а а

В В в в

А а

В в

кроссинговер

Гаметы

А а а

в В в

некроссоверные 92%

А а

В в

кроссоверные 8%

F

А

а

А

а

А

а

а

а

в

в

в

в

В

В

в

в

Ответ: 46% 46% 4% 4%

№2. Два гена, регулирующих реакции обмена веществ в организме человека, сцеплены с Х-хромосомой и расположены друг от друга на расстоянии 32 морганид. У-хромосома аллельных генов не содержит.

Доминантные гены контролируют нормальный обмен веществ.

Воздействия различных мутагенных факторов изменяют последовательность нуклеотидов в данных участках Х-хромосомы, что приводит к отклонениям в синтезе веществ и наследственным заболеваниям по рецессивному типу. От здоровых родителей рождается больной ребёнок, имеющий два мутантных гена в генотипе. Какова процентная вероятность рождения следующего ребёнка с нарушением обмена веществ?

Решение. По условию задачи в данной семье больной ребёнок - это сын _вХ^аУ т.к. от здорового отца дочери больными быть не могут.

Сын получил рецессивные гены от матери, следовательно, генотип матери гетерозиготный

Составляем схему скрещивания:

Р

_вХ^А_вХ^ах

_вХ^АУ^-

Гаметы

(вХ^А) (вХ^а)

(вХ^А) (У^-)

некроссоверные 68%

(вХ^А) (вХ^а) кроссоверные 32%

Ғ

_ВХ^А_ВХ^а_вХ^А_вХ^а

_ВХ^АУ^- _вХ^АУ^-

17% 17%

17% 17%

_ВХ^А_вХ^А_ВХ^А_ВХ^а

_вХ^АУ^- _вХ^аУ^-

8% 8%

8% 8%

Ответ: вероятность рождения больных детей составляет 33%, из них 17% больных по двум заболеваниям обмена веществ, 8% по одному заболеванию и 8% по другому.