2.2. Образование гамет при моногибридном скрещивании.

Образование половых клеток (гамет) происходит в результате особого вида клеточного деления – мейоза. Изначально в незрелых половых клетках (сперматогонии и овогонии) содержится диплоидный (двойной) набор хромосом и генов. Во время мейоза парные (гомологичные) хромосомы и находящиеся в них гены расходятся в дочерние клетки, так что в зрелых сперматозоиде и яйцеклетке находится гаплоидный (одинарный) набор хромосом и генов. Например, в организме с генотипом Aa в каждой клетке тела, в том числе и в незрелых половых клетках (сперматогонии и овогонии) имеются оба аллельных гена – A и a. При созревании гамет (в ходе мейоза) аллельные гены из этой пары расходятся в две дочерние клетки, и, таким образом, в зрелой гамете находится лишь один из них, либо A, либо a.

В задачах ставится вопрос, сколько типов гамет образуют организмы с определенным генотипом. Нетрудно видеть, что например, мужской организм с генотипом Aa образует два типа гамет, а именно сперматозоиды с геном A и сперматозоиды с геном a .

Ответим на вопрос, сколько типов гамет образует организм с генотипом AA? Школьники и студенты, начинающие изучение генетики, неред-

ко говорят, что этот организм дает две гаметы: с геном A ( ) и с ге-

ном A( ). Это неточный ответ. Каждый организм дает не две, а мно-

жество гамет, но у организма с генотипом AA все продуцируемые им га-

меты будут одного типа – все они имеют ген A ( ). Решите приведенные ниже задачи.

Задачи.

Задача 16. Напишите типы гамет, которые образуются у следующих особей:

а) С генотипом ВВ.

б) С генотипом Сс.

в) С генотипом ss .

Задача 17. Сколько типов гамет образуют:

а) Гомозиготная особь с доминантным признаком.

б) Гетерозиготная особь.

в) Особь с рецессивным признаком.

Задача 18. Мужчина имеет генотип Pp:

а) Какие типы сперматозоидов образуются у него при сперматогенезе?

б) В каких численных соотношениях образуются у него сперматозоиды разных типов?

в) Какой биологический процесс лежит в основе этих соотношений?

Задача 19. У женского организма генотип Rr. При мейозе ген R попал в яйцеклетку, куда попадает ген r?

Задача 20. У дрозофилы серая окраска тела доминирует над черной:

а) Сколько типов гамет образует гетерозиготная серая самка?

б) Сколько типов гамет образует черный самец?

в) Сколько типов гамет образует гомозиготная серая самка?

Задача 21. У человека карий цвет глаз доминирует над голубым.

а) Сколько типов яйцеклеток и какие производит гетерозиготная кареглазая женщина?

б) Cколько типов сперматозоидов и какие производит голубоглазый мужчина?

в) Сколько типов яйцеклеток и какие производит гомозиготная кареглазая женщина?

2.3. Определение фенотипа и генотипа потомков по генотипу родителей при полном доминировании.

Установленные Г. Менделем закономерности дают возможность предсказать генотипы и фенотипы потомства, если известны генотипы родителей. Для примера рассмотрим способы решения задач 22 и 23.

Задача 22. Желтый цвет семян гороха доминирует над зеленым. Цветки гомозиготного желтого гороха опылены пыльцой зеленого гороха. Определите фенотип и генотип потомства, полученного от этого скрещивания.

Приступая к решению задачи, нужно прежде всего научиться кратко записывать условие задачи. Оно включает: а) сведения о признаках и детерминирующих их аллельных генах и б) сведения о генотипе родителей.

Сведения о признаках и генах удобно записывать в виде таблицы, состоящей из двух строк и двух столбцов. В первом столбце выписываем признаки (желтый и зеленый цвет горошин). В условиях задачи не сказано, какими буквами обозначают гены, детерминирующие эти признаки, но нам известно, что два альтернативных признака (желтый и зеленый цвет горошин) определяются парой аллельных генов, которые нужно обозначить одной и той же буквой (большой и малой). Буквы можно выбирать произвольно, например A и a, обозначив большой буквой доминантный, а малой – рецессивный ген.

Признак	Ген
Желтый цвет горошин Зеленый цвет горошин	A a

После этого можно приступить к записи второй части условия. В задаче сказано, что цветки гомозиготного желтого гороха опылены пыльцой зеленого гороха. Это условие, согласно принятому нами обозначению генов, мы должны записать следующим образом:

P ♀ AA x ♂ aa,

где буквой P – обозначаются родители, формулой AA – генотип гомозиготного желтого гороха, а формулой aa – генотип зеленого гороха. Организм, имеющий рецессивный признак всегда гомозиготен по рецессивному гену, поэтому в условиях задачи это не оговаривается. В целом условие задачи записывается следующим образом:

Дано:

Признак	Ген	P ♀ AA x ♂ aa
Желтый цвет горошин Зеленый цвет горошин	A a

Записав условие, приступаем к решению задачи – определению генотипа и фенотипа потомства. Исходя из генотипов родителей устанавливаем сколько и какие типы гамет образует каждый их них. Первый из родителей (гомозиготный желтый горох), цветы которого мы опыляем, при мейозе производит один тип яйцеклеток – с геном A, а второй родитель, от которого мы берем пыльцу, производит тоже один тип спермиев, но с геном a.

Типы гамет нужно выписать в отдельной строке, под строкой P (родители). Ниже в третьей строке выписываем генотипы детей (F1), образующихся в результате слияния гамет родителей, отвечая тем самым на вопрос задачи о генотипе потомства. Фенотип потомства подписываем под генотипом. Таким образом, полная запись условий и решения задачи должна иметь следующий вид:

Дано: Решение:

Признак	Ген	P ♀ AA x ♂ aa G F1 Aa
Желтый цвет горошин	A
Зеленый цвет горошин	a

Фенотип: желтый цвет горошин

Ответ: генотип F1 – Aa (желтый цвет горошин)

Как показывает схема все потомство, полученное от скрещивания гомозиготного желтого гороха с зеленым, генетически единообразно (генотип Aa) и имеет желтую окраску семян.

Если при моногибридном скрещивании родители гетерозиготны, решение задачи несколько усложняется.

Рассмотрим это на примере задачи 23.

Задача 23. Гетерозиготный желтый горох скрещивается с таким же растением. Определите генотип и фенотип потомства.

Записав, согласно условию задачи, генотипы родителей, определим, сколько и какие типы гамет они образуют и затем установим возможные генотипы и фенотипы потомства. Так как каждый из родителей дает по два типа половых клеток, то при оплодотворении возможны различные комбинации гамет которые могут быть определены следующими способами.

Первый способ: яйцеклетка первого типа с геном (A), может быть оплодотворена сперматозоидами первого типа (с геном A). При этом генотип потомка будет AA. Кроме этого яйцеклетки первого типа (с геном A) будут оплодотворяться и сперматозоидами второго типа (с геном a). В этом случае генотип потомства будет Aa. При оплодотворении яйцеклеток первого типа никаких других комбинаций не может быть. Яйцеклетки второго типа (с геном a ) могут быть оплодотворены сперматозоидами первого типа (с геном A). При этом генотип потомства будет Aa. Наряду с этим яйцеклетки второго типа (геном a) могут быть оплодотворены и сперматозоидами второго типа (с геном a). При этом генотип потомства будет aa. При оплодотворении яйцеклеток второго типа никаких других комбинаций не может быть. Четыре выписанных генотипа детей образуются в равных количествах. В связи с доминированием гена желтого цвета (A) над геном зеленого цвета (a) организмы с генотипами AA и Aa имеют желтый цвет семян, а организмы с генотипом aa – зеленый. Расщепление по фенотипу – ¾ желтых к ¼ зеленых.

Решение:

P	♀ Aa x ♂ Aa
G
F1	AA Aa Aa aa

Фенотип: 3/4 желтых 1/4 зеленых

Второй способ был предложен генетиком Пеннетом и получил название решетки Пеннета. При использовании этого способа для определения всех комбинаций, возможных при оплодотворении двух типов яйцеклеток двумя типами сперматозоидов, используется простой графический прием. Строится решетка из 4-х клеток. Над столбцами этой решетки сверху выписываются гены различных типов сперматозоидов, а слева у строк решетки выписываются гены различных типов яйцеклеток. После этого в каждую клетку решетки находящуюся на перекрестке соответствующей строки и столбца, вписываются гены сперматозоида и яйцеклетки и, таким образом, получаются возможные генотипы потомства. В каждой клетке решетки под генотипами подписываются фенотипы.

Решение:

P	♀ Aa x ♂ Aa
G
F1	♂ ♀	A	a
	A	AA желтые	Aa желтые
	a	Aa желтые	aa зеленые