Практическое занятие 7. Взаимодействие генов.
Цель работы: на основе знания закономерностей наследования признаков научиться: выписывать типы гамет, образуемые организмами с заданными генотипами; кратко записывать условия генетических задач; решать ситуационные задачи по генетике.
ВИДЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ АЛЛЕЛЬНЫХ ГЕНОВ
Кодоминирование — вид взаимодействия аллельных генов, при котором фенотип гетерозигот отличается как от фенотипа гомозигот по доминанте, так и от фенотипа гомозигот по рецессиву, и в фенотипе гетерозигот присутствуют продукты обоих генов. Имеет место при формировании, например, IV группы крови системы (АВ0) у человека.
| Группа крови | Генотип | Фенотип | Вид взаимодействия генов у гетерозигот |
| I | \(I^0I^0\) | Отсутствие эритроцитарных антигенов А и В (0) | |
| II | \(I^AI^A\), \(I^AI^0\) | Наличие эритроцитарных антигенов А (А) | Полное доминирование |
| III | \(I^BI^B\), \(I^BI^0\) | Наличие эритроцитарных антигенов В (В) | Полное доминирование |
| IV | \(I^AI^B\) | Наличие эритроцитарных антигенов А и В (АВ) | Кодоминирование |
Задача 1. Мать (II) и отец (III) имеют группу крови. Какие группы крови можно ожидать у детей в такой семье?
Решение:
Дано:
Мать: II группа крови. Возможные генотипы: \(I^AI^A\) или \(I^AI^0\).
Отец: III группа крови. Возможные генотипы: \(I^BI^B\) или \(I^BI^0\).
Рассмотрим все возможные варианты скрещивания:
Вариант 1: Мать \(I^AI^A\) x Отец \(I^BI^B\)
Гаметы матери: \(I^A\)
Гаметы отца: \(I^B\)
Потомство: \(I^AI^B\) (IV группа крови)
Вариант 2: Мать \(I^AI^A\) x Отец \(I^BI^0\)
Гаметы матери: \(I^A\)
Гаметы отца: \(I^B\), \(I^0\)
Потомство: \(I^AI^B\) (IV группа крови), \(I^AI^0\) (II группа крови)
Вариант 3: Мать \(I^AI^0\) x Отец \(I^BI^B\)
Гаметы матери: \(I^A\), \(I^0\)
Гаметы отца: \(I^B\)
Потомство: \(I^AI^B\) (IV группа крови), \(I^BI^0\) (III группа крови)
Вариант 4: Мать \(I^AI^0\) x Отец \(I^BI^0\)
Гаметы матери: \(I^A\), \(I^0\)
Гаметы отца: \(I^B\), \(I^0\)
Потомство:
\(I^AI^B\) (IV группа крови)
\(I^AI^0\) (II группа крови)
\(I^BI^0\) (III группа крови)
\(I^0I^0\) (I группа крови)
Ответ: У детей в такой семье можно ожидать I, II, III и IV группы крови.
Задача 2. Может ли быть у детей I группа крови, если у обоих родителей IV?
Решение:
Дано:
Родитель 1: IV группа крови. Генотип: \(I^AI^B\).
Родитель 2: IV группа крови. Генотип: \(I^AI^B\).
Скрещивание: \(I^AI^B\) x \(I^AI^B\)
Гаметы родителя 1: \(I^A\), \(I^B\)
Гаметы родителя 2: \(I^A\), \(I^B\)
Потомство:
\(I^AI^A\) (II группа крови)
\(I^AI^B\) (IV группа крови)
\(I^BI^B\) (III группа крови)
Ответ: Нет, у детей не может быть I группы крови, если у обоих родителей IV группа крови. Для I группы крови необходим генотип \(I^0I^0\), а родители с IV группой крови (\(I^AI^B\)) не имеют аллеля \(I^0\) и, следовательно, не могут передать его потомству.
Задача 3. У женщины с I группой крови родился ребёнок с I группой крови. Будет ли удовлетворён иск к Л. М., у которого IV группа крови?
Решение:
Дано:
Женщина: I группа крови. Генотип: \(I^0I^0\).
Ребёнок: I группа крови. Генотип: \(I^0I^0\).
Предполагаемый отец (Л. М.): IV группа крови. Генотип: \(I^AI^B\).
Женщина с I группой крови (\(I^0I^0\)) передаёт ребёнку аллель \(I^0\).
Ребёнок с I группой крови (\(I^0I^0\)) должен получить второй аллель \(I^0\) от отца.
Л. М. с IV группой крови имеет генотип \(I^AI^B\). Он может передать ребёнку только аллели \(I^A\) или \(I^B\), но не \(I^0\).
Ответ: Нет, иск к Л. М. не будет удовлетворён. Л. М. не может быть отцом ребёнка с I группой крови, так как он не имеет аллеля \(I^0\), необходимого для формирования I группы крови у ребёнка.
Задача 4. Мать и отец имеют II группу крови. Какие группы крови можно ожидать у детей в такой семье?
Решение:
Дано:
Мать: II группа крови. Возможные генотипы: \(I^AI^A\) или \(I^AI^0\).
Отец: II группа крови. Возможные генотипы: \(I^AI^A\) или \(I^AI^0\).
Рассмотрим все возможные варианты скрещивания:
Вариант 1: Мать \(I^AI^A\) x Отец \(I^AI^A\)
Гаметы матери: \(I^A\)
Гаметы отца: \(I^A\)
Потомство: \(I^AI^A\) (II группа крови)
Вариант 2: Мать \(I^AI^A\) x Отец \(I^AI^0\)
Гаметы матери: \(I^A\)
Гаметы отца: \(I^A\), \(I^0\)
Потомство: \(I^AI^A\) (II группа крови), \(I^AI^0\) (II группа крови)
Вариант 3: Мать \(I^AI^0\) x Отец \(I^AI^A\)
Гаметы матери: \(I^A\), \(I^0\)
Гаметы отца: \(I^A\)
Потомство: \(I^AI^A\) (II группа крови), \(I^AI^0\) (II группа крови)
Вариант 4: Мать \(I^AI^0\) x Отец \(I^AI^0\)
Гаметы матери: \(I^A\), \(I^0\)
Гаметы отца: \(I^A\), \(I^0\)
Потомство:
\(I^AI^A\) (II группа крови)
\(I^AI^0\) (II группа крови)
\(I^0I^0\) (I группа крови)
Ответ: У детей в такой семье можно ожидать I и II группы крови.
Задача 5. Может ли быть у детей I группа крови, если у обоих родителей IV?
Решение:
Эта задача повторяет задачу 2.
Дано:
Родитель 1: IV группа крови. Генотип: \(I^AI^B\).
Родитель 2: IV группа крови. Генотип: \(I^AI^B\).
Скрещивание: \(I^AI^B\) x \(I^AI^B\)
Гаметы родителя 1: \(I^A\), \(I^B\)
Гаметы родителя 2: \(I^A\), \(I^B\)
Потомство:
\(I^AI^A\) (II группа крови)
\(I^AI^B\) (IV группа крови)
\(I^BI^B\) (III группа крови)
Ответ: Нет, у детей не может быть I группы крови, если у обоих родителей IV группа крови. Для I группы крови необходим генотип \(I^0I^0\), а родители с IV группой крови (\(I^AI^B\)) не имеют аллеля \(I^0\) и, следовательно, не могут передать его потомству.
Задача 6. У женщины с I группой крови родился ребёнок с I группой крови. Будет ли удовлетворён иск к Л. М., у которого IV группа крови?
Решение:
Эта задача повторяет задачу 3.
Дано:
Женщина: I группа крови. Генотип: \(I^0I^0\).
Ребёнок: I группа крови. Генотип: \(I^0I^0\).
Предполагаемый отец (Л. М.): IV группа крови. Генотип: \(I^AI^B\).
Женщина с I группой крови (\(I^0I^0\)) передаёт ребёнку аллель \(I^0\).
Ребёнок с I группой крови (\(I^0I^0\)) должен получить второй аллель \(I^0\) от отца.
Л. М. с IV группой крови имеет генотип \(I^AI^B\). Он может передать ребёнку только аллели \(I^A\) или \(I^B\), но не \(I^0\).
Ответ: Нет, иск к Л. М. не будет удовлетворён. Л. М. не может быть отцом ребёнка с I группой крови, так как он не имеет аллеля \(I^0\), необходимого для формирования I группы крови у ребёнка.
ВИДЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ НЕАЛЛЕЛЬНЫХ ГЕНОВ
Комплементарное или дополнительное действие генов, наблюдается в случаях, когда неаллельные гены раздельно не проявляют своего действия, но если эти гены встречаются в генотипе вместе, то обуславливают проявление нового признака. Например, В. Бэтсон обнаружил, что у душистого горошка доминантный ген А и ген В раздельно обуславливают белую окраску, если гены А и В присутствуют в генотипе вместе, то проявляется красная окраска цветков, при отсутствии в генотипе любого из доминантных генов или обоих доминантов А и В красящий пигмент не образуется и цветки белой окраски. Так, ААВВ - белоцветковые, АаВВ - белоцветковые, ааВВ - белоцветковые, ААbb - красноцветковые, Ааbb - красноцветковые. В F1 проявляется красная окраска цветков. Менделевские расщепления в F2 как при дигибридном скрещивании 9:3:3:1 не сохраняются и расщепление при комплементарном взаимодействии соответствует 9/16 АВ- красноцветковых : 7/16 А-bb, aaB-, aabb белоцветковых (9:7).
Задача 7. У тыквы дисковидная форма плода определяется взаимодействием двух доминантных генов А и В. При отсутствии в генотипе любого из них плоды имеют сферическую форму. Сочетание рецессивных генов даёт удлинённую форму плодов. Определить форму плодов у растений с генотипами: а) ААВВ; б) АаВВ; в) ааВВ; г) ААВb; д) АаВb; е) ааbb.
Решение:
Дано:
- Дисковидная форма: наличие двух доминантных генов А и В (А_В_).
- Сферическая форма: наличие только одного доминантного гена (А_bb или ааВ_).
- Удлинённая форма: отсутствие доминантных генов (ааbb).
Определим форму плодов для каждого генотипа:
а) ААВВ: Присутствуют оба доминантных гена А и В. Форма плодов – дисковидная.
б) АаВВ: Присутствуют оба доминантных гена А и В. Форма плодов – дисковидная.
в) ааВВ: Присутствует только доминантный ген В. Форма плодов – сферическая.
г) ААВb: Присутствуют оба доминантных гена А и В. Форма плодов – дисковидная.
д) АаВb: Присутствуют оба доминантных гена А и В. Форма плодов – дисковидная.
е) ааbb: Отсутствуют оба доминантных гена А и В. Форма плодов – удлинённая.
Ответ:
а) ААВВ – дисковидная
б) АаВВ – дисковидная
в) ааВВ – сферическая
г) ААВb – дисковидная
д) АаВb – дисковидная
е) ааbb – удлинённая
Задача 8. Определить генотип и фенотип потомства в скрещиваниях: а) ААВВ х ааbb; б) АаВВ х ААВВ; в) АаВВ х ааВВ; г) АаВВ х ааВb; д) АаВb х АаВb.
Решение:
Используем те же правила взаимодействия генов, что и в задаче 7.
а) ААВВ х ааbb
Родители: ААВВ (дисковидная) х ааbb (удлинённая)
Гаметы: АВ х ab
Потомство (F1): АаВb
Фенотип F1: АаВb – дисковидная (присутствуют А и В)
Ответ: Генотип F1: АаВb. Фенотип F1: дисковидная.
б) АаВВ х ААВВ
Родители: АаВВ (дисковидная) х ААВВ (дисковидная)
Гаметы АаВВ: АВ, аВ
Гаметы ААВВ: АВ
Потомство (F1):
ААВВ (дисковидная)
АаВВ (дисковидная)
Ответ: Генотипы F1: ААВВ, АаВВ. Фенотип F1: дисковидная.
в) АаВВ х ааВВ
Родители: АаВВ (дисковидная) х ааВВ (сферическая)
Гаметы АаВВ: АВ, аВ
Гаметы ааВВ: аВ
Потомство (F1):
АаВВ (дисковидная)
ааВВ (сферическая)
Ответ: Генотипы F1: АаВВ, ааВВ. Фенотипы F1: дисковидная, сферическая.
г) АаВВ х ааВb
Родители: АаВВ (дисковидная) х ааВb (сферическая)
Гаметы АаВВ: АВ, аВ
Гаметы ааВb: аВ, ab
Потомство (F1):
АаВВ (дисковидная)
АаВb (дисковидная)
ааВВ (сферическая)
ааВb (сферическая)
Ответ: Генотипы F1: АаВВ, АаВb, ааВВ, ааВb. Фенотипы F1: дисковидная, сферическая.
д) АаВb х АаВb
Родители: АаВb (дисковидная) х АаВb (дисковидная)
Гаметы АаВb: АВ, Ab, аВ, ab
Используем решётку Пеннета:
| АВ | Ab | аВ | ab | |
| АВ | ААВВ (дисковидная) | ААВb (дисковидная) | АаВВ (дисковидная) | АаВb (дисковидная) |
| Ab | ААВb (дисковидная) | ААbb (сферическая) | АаВb (дисковидная) | Ааbb (сферическая) |
| аВ | АаВВ (дисковидная) | АаВb (дисковидная) | ааВВ (сферическая) | ааВb (сферическая) |
| ab | АаВb (дисковидная) | Ааbb (сферическая) | ааВb (сферическая) | ааbb (удлинённая) |
Соотношение фенотипов:
- Дисковидная (А_В_): 9/16
- Сферическая (А_bb или ааВ_): 3/16 (А_bb) + 3/16 (ааВ_) = 6/16
- Удлинённая (ааbb): 1/16
Ответ: Генотипы F1: ААВВ, ААВb, АаВВ, АаВb, ААbb, ааВВ, ааВb, Ааbb, ааbb. Фенотипы F1: дисковидная, сферическая, удлинённая в соотношении 9:6:1.
Задача 9. Дигетерозиготное растение с дисковидными плодами скрещено с растением, имеющим удлинённые плоды. Определить генотип и фенотип полученного потомства.
Решение:
Дано:
- Дигетерозиготное растение с дисковидными плодами: генотип АаВb (дисковидная форма, так как присутствуют А и В).
- Растение с удлинёнными плодами: генотип ааbb (удлинённая форма, так как отсутствуют А и В).
Скрещивание: АаВb х ааbb
Гаметы АаВb: АВ, Ab, аВ, ab
Гаметы ааbb: ab
Потомство (F1):
АаВb (дисковидная)
Ааbb (сферическая)
ааВb (сферическая)
ааbb (удлинённая)
Соотношение генотипов: 1 АаВb : 1 Ааbb : 1 ааВb : 1 ааbb
Соотношение фенотипов:
- Дисковидная (АаВb): 1/4
- Сферическая (Ааbb, ааВb): 1/4 + 1/4 = 2/4 = 1/2
- Удлинённая (ааbb): 1/4
Ответ: Генотипы F1: АаВb, Ааbb, ааВb, ааbb. Фенотипы F1: дисковидная, сферическая, удлинённая в соотношении 1:2:1.
Эпистаз проявляется в ингибировании действия одной аллельной пары генов, геном другой, неаллельной им пары. Различают доминантный и рецессивный эпистаз. При этом гены, ингибирующие действие других генов, называются эпистатичными, а ингибируемые гены – гипостатичными.