Решение задач по теме «Наследование признаков, сцеплённых с полом, или может ли кот иметь «черепаховую окраску шерсти»»

Решение задач по генетике

«Наследование признаков, сцеплённых с полом»

(на примере наследования гена окраски шерсти у кошек)

ЕГЭ по биологии, линия 28

УМК любой, 11 класс

В линии 28 на ЕГЭ по биологии учащиеся должны решить задачу по генетике. В предлагаемом ресурсе рассматривается наследование окраски шерсти у кошек как пример наследования признака, сцеплённого с полом. 

Цель: Дать учащимся рекомендации по выполнению задания линии 28 при подготовке к ЕГЭ.

Задачи: информировать учащихся о типах задач по генетике; познакомить с правилами решения задачи линии 28 на примере наследования гена окраски шерсти у кошек; мотивировать учащихся к успешной подготовке к ЕГЭ. 

Ресурс состоит из теоретического обоснования темы, двух решённых задач и пяти задач для самостоятельной работы. Данный материал можно использовать при изучении данной темы в 10 классе, а также для подготовки к олимпиаде по биологии. 

Теоретическое обоснование темы

«Наследование, сцеплённое с полом»

У мужских и женских организмов все пары хромосом, кроме одной, одинаковы и называются аутосомами. Хромосомы, которые имеют отношение к определению пола, называются половыми и обозначаются Х и Y. Если у организма обе половые Х-хромосомы, то такой организм гомогаметен, т.е. даёт одинаковые гаметы: Х и Х. Если у организма Х и Y половые хромосомы, то такой организм гетерогаметен, т.е. даёт гаметы Х и Y.

В половых хромосомах имеются гены, которые отвечают не только за пол организма, но и контролируют обычные признаки. Аллели могут быть только в Х-хромосоме, т.к. их две, они парные. Признаки, определяемые этими генами, наследуются сцеплено с полом. У человека наследуются сцеплено с полом по Х-хромосоме гены, отвечающие за развитие гемофилии (несвёртываемость крови) и дальтонизм (цветовая слепота).

Если же ген находится в Y-хромосоме, то он наследуется по линии пола, имеющего Y-хромосому. У человека по Y-хромосоме передаётся гипертрихоз (волосатые уши), развитие перепонки между вторым и третьим пальцами ног. Гены, находящиеся в Y-хромосоме человека, наследуются только от отца к сыну.

Ген, который находится в Х-хромосоме, гетерогаметного организма в одинарной дозе, проявляет себя полностью и называется гемизиготным, а сам организм – гемизиготой. Например, у человека это гены гемофилии, дальтонизма, у дрозофилы – ген белоглазости. Гемизиготами являются самцы млекопитающих, большинства рыб, дрозофилы (половые хромосомы ХY), а также самки птиц, рептилий (половые хромосомы ХY), бабочек (у моли Х0, т.е. у самки отсутствует вторая хромосома, а пол самца определяется ХХ).

Трёхшерстные кошки, или по-научному, кошки с черепаховой окраской бывают только женского рода, коты не могут иметь черепаховую окраску. Оказывается, ген окраски шерсти сцеплен с Х-хромосомой. Ген рыжей окраски доминантен В (Б большое), сцеплён с Х-хромосомой и обозначается при решении задач как Хᴮ, ген чёрной окраски – рецессивен b (б малое), обозначается как Хb. Гетерозигота имеет генотип ХᴮХb , следовательно, по полу это будет кошечка, а окраска – черепаховая, коты могут быть только рыжими ХᴮY или чёрными - Хb Y.

Из общепринятого правила есть исключения. Оказывается, при оплодотворении яйцеклетки иногда происходит сбой, и будущий котёнок получает не две половые хромосомы, а три. Генотип таких животных ХХУ. И от родителей такой котёнок наследует одну «рыжую» Х-хромосому, и одну «чёрную». Тогда появляется черепаховый кот. Вероятность появления такого кота: один черепаховый на миллион котов с другой окраской. Это - «ошибка природы», генетический сбой. Такие животные абсолютно стерильны и иметь потомство не способны.

Рассмотрим задачи по теме «Сцеплённое с полом наследование» на примере кошек. В условии задачи обозначения признаков могут быть отмечены разными буквами.

Задача 1.

У кошек и котов ген чёрной окраски шерсти (А) и рыжей окраски (В) локализованы в Х-хромосоме и при сочетании неполное доминирование – черепаховую окраску – трёхшёрстность (АВ). От чёрной кошки родились черепаховый и два чёрных котёнка. Определите генотип кошки, фенотип и генотип кота, а также пол черепахового и чёрных котят. Составьте схему скрещивания и обоснуйте результаты.

Дано:

Признак, фенотип Ген, генотип

_______________________________________

Чёрная окраска шерсти Хᴬ

Рыжая окраска шерсти Хᴮ

Черепаховая окраска шерсти Хᴬ Хᴮ

Р: ♀ чёрная ?

♂ - ? ?

F₁: 1 черепаховый ?

2 чёрных ?

Решение задачи

1. По условию задачи определяем генотипы родителей: чёрная кошка будет иметь генотип ХᴬХᴬ, т.к. если бы у неё был генотип Хᴬ Хᴮ, то она была бы черепаховой. Генотип отца: ХᴮY (Хромосома Y не участвует в наследования окраски, в данном случае она определяет мужской пол).

2. Записываем схему решения задачи:

Р: ♀ Хᴬ Хᴬ х ♂ ХᴮY

чёрная рыжий

G: Хᴬ Хᴮ Y

F₁: Хᴬ Хᴮ ; Хᴬ Y

♀ черепаховая ♂ чёрный

3)Объяснение решения задачи: у кошек пол определяется так же, как у человека, т.е. самка гомогаметна (ХХ), а самец гетерогаметен (Х Y). Генотип чёрной кошки Хᴬ Хᴬ, рыжего кота ХᴮY. Среди родившихся котят один имеет черепаховую окраску шерсти, это возможно только при слиянии гаметы кошки Хᴬ и гаметы кота Хᴮ. Следовательно, это кошечка, обе гаметы несут Х-хромосому. Генотип кошечки с черепаховой окраской - Хᴬ Хᴮ. Если в потомстве появилась черепаховая кошка, то отец имел рыжую окраску, его генотип - ХᴮY. Чёрные котята – это котики с генотипом Хᴬ Y.

Ответ: 1) генотип чёрной кошки - Хᴬ Хᴬ.

2) Генотип кота - ХᴮY, фенотип – рыжая окраска шерсти.

3) Генотипы, фенотипы и пол котят - ♀ черепаховая кошечка, генотип - Хᴬ Хᴮ.

♂ ХᴮY – чёрные котики.

4) Проявляется наследование признака, сцеплённого с полом.

В следующих задачах признаки обозначены иначе. Например, рыжая окраска шерсти - Хᴮ (доминантный признак), чёрная окраска шерсти - Хb (рецессивный признак), тогда черепаховая кошка будет иметь генотип - Хᴮ Хᴮ, чёрная кошка - Хb Хb, чёрный кот - Хb Y, рыжий кот - Хᴮ Y.

Задача 2.

От черепаховой кошки родилось несколько котят, один из которых оказался рыжей кошечкой. Каковы генотипы родителей и котёнка? Определите тип взаимодействия генов. Составьте схему скрещивания и обоснуйте результаты.

Дано:

Признак, фенотип Ген, генотип

_______________________________________

Рыжая окраска шерсти Хᴮ

Чёрная окраска шерсти Хb

Черепаховая окраска шерсти Хᴮ Хb

Р: ♀ черепаховая Хᴮ Хb

♂ - ? ?

F₁: ♀ рыжая ?

?

1) По условию задачи определяем генотипы родителей: если родилась рыжая кошечка, то её генотип будет Хᴮ Хᴮ. Одну гамету Хᴮ она получит от матери, т.к. мать с черепаховой окраской шерсти ХᴮХb, а вторую гамету Хᴮ она должна получить от отца, следовательно, кот рыжий, его генотип ХᴮY.

2) Записываем схему решения задачи:

Р: ♀ Хᴮ Хb х ♂ ХᴮY

черепаховая рыжий

G: Хᴮ Хb Хᴮ Y

F₁: Хᴮ Хᴮ ; ХᴮY; Хᴮ Хb ; Хb Y

♀рыжая ♂рыжий ♀ черепаховая ♂ чёрный

Ответ: 1) Генотип черепаховой кошки - Хᴮ Хb.

2) Генотип рыжего кота - ХᴮY.

3) Генотип рыжей кошечки - Хᴮ Хᴮ . Кроме неё у этой пары могли родиться: чёрный котик - Хb Y, рыжий котик - ХᴮY.

4)Тип взаимодействия генов – сцеплённое с полом наследование.

Задачи для самостоятельного решения

Задача 1.

От черепаховой кошки и чёрного кота родились два чёрных котёнка. Составьте схему решения задачи. Определите генотипы родителей и потомства, а также пол чёрных котят.

Задача 2.

От чёрного кота и черепаховой кошки получили пять котят, две из них кошки. Напишите схему решения задачи. Ответьте на вопросы: Сколько котят имели рыжую масть? Сколько кошечек были рыжей масти? Сколько кошечек были черепаховыми? Сколько котят были чёрными? Сколько котиков имели чёрную масть?

Задача 3.

Гены окраски кошек расположены в Х - хромосоме. Черная окраска определяется геном Хb, рыжая Хᴮ, гетерозиготы имеют черепаховую окраску. От черной кошки и рыжего кота родились: один черепаховый и один черный котенок. Составьте схему решения задачи. Определите генотипы родителей и потомства, возможный пол котят.

Задача 4.

Доминантный ген B и рецессивный ген b участвуют в определении окраски у кошек и расположены в Х-хромосоме. Ген B обусловливает черную окраску, ген b -рыжую, гетерозиготы Bb имеют черепаховую окраску. У черепаховой кошки от черного кота родились 4 котенка, какой они масти?

Задача 5.

Ген короткой шерсти (А) у кошек доминирует над геном длинной шерсти (а) и наследуется аутосомно. Ген окраски кошек сцеплен с Х-хромосомой. Чёрная окраска определяется геном ХВ, рыжая – геном Хb. Гетерозиготы имеют черепаховую окраску. Длинношёрстная кошка черепаховой окраски была скрещена с рыжим короткошёрстным (Аа) котом. Определите генотипы и фенотипы родителей и потомства, а также вероятность рождения чёрной кошки. Объясните результат скрещивания. Какие законы наследования проявляются в этих скрещиваниях?

Источники информации

1. Гончаров О.В. Генетика.Задачи. – Саратов: Лицей, 2008.

2. Кириленко А.А. Биология. Сборник задач по генетике. Базовый и повышенный уровень ЕГЭ: учебно-методическое пособие/А.А.Кириленко. – Ростов-на-Дону: Легион, 2009.

3. Кириленко А.А., Колесников С.И. Биология. Подготовка к ЕГЭ-2013: учебно-методическое пособие/А.А.Кириленко, С.И.Колесников. – Ростов-на-Дону: Легион, 2012.

4. Фотографии кошек с черепаховой окраской

http://cat-strong.narod.ru/images/zol_3col.jpg

http://animal-store.ru/img/2015/050114/0416287

http://s020.radikal.ru/i718/1402/b8/e7d71c8eb7c8.jpg

http://s42.radikal.ru/i097/1101/23/2831b202aaa3.jpg

Приложение 1

Кошки с черепаховой окраской

Почему же именно черепаховым был назван окрас трёхцветных кошек? Чтобы увидеть сходство, надо взять гребень из отшлифованного черепахового панциря и посмотреть сквозь него на солнце – сходство будет очевидным!  
 

Примеры черепаховой окраски кошек