Задания / Волков р.а. Язловицька л.с. Генетика. Збірник задач

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ЧЕРНІВЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ЮРІЯ ФЕДЬКОВИЧА

Р.А. Волков, Л.С. Язловицька

ГЕНЕТИКА

Збірник задач

Чернівці Чернівецький національний університет

імені Юрія Федьковича

2023

1

УДК 575(076.3) B 676

Друкується за ухвалою Вченої ради Чернівецького національного університету імені Юрія Федьковича

(Протокол № 15 від 27 грудня 2023 року)

Рецензенти:

Булик Р. Є. – доктор медичних наук, професор, завідувач кафедри медичної біології та генетики Вищого державного навчального закладу України «Буковинський державний медичний університет»;

Чеботар С.В. – доктор біологічних наук, професор, член-кореспондент НААН України, завідувач кафедри молекулярної біології, біохімії та генетики Одеського національного університету імені І.І. Мечнікова

Волков Р.А., Язловицька Л.С.

B 676 Генетика: збірник задач Р./А. Волков, Л.С. Язловицька. Чернівці : Чернівец. нац. ун-т ім. Ю. Федьковича, 2023. 204 с.

ISBN 978-966-423-825-7

У навчальному посібнику викладені задачі з генетики, які допомагають засвоїти теоретичний матеріал, застосовувати генетичні знання на практиці, проводити генетичні дослідження, розвивають генетичне мислення.

Представлені задачі згруповані по розділах, на початку яких поданий теоретичний матеріал основних розділів генетики, передбачених навчальною програмою курсу. Наведено приклади розв’язування типових задач, інструктивно-методичні матеріали, відповіді до задач, таблиці й схеми, які представлені в додатку.

Для студентів біологічних факультетів університетів, медичних і ветеринарних інститутів, аспірантів, викладачів та осіб, що займаються самоосвітою.

УДК 575(076.3)

3

ВСТУП

Генетика – нормативна дисципліна підготовки фахівців біологічного напряму. На основі вивчення курсу студент повинен знати матеріальні основи спадковості; основні закономірності спадковості та мінливості; особливості успадкування за розташування генів у статевих хромосомах та позахромосомне успадкування; генетику статі; генетичні основи онтогенезу, еволюції, селекції, екології; особливості генетики людини та перспективи практичного використання сучасних досягнень генетики; основи генетичного аналізу. При вивченні генетики студент повинен вміти аргументовано пояснити особливості успадкування залежно від взаємодії між генами, впливу чинників довкілля; складати логічні схеми експерименту для генетичного аналізу успадкування ознак; розв’язувати задачі з генетики.

У навчальному посібнику викладено задачі з генетики, які допомагають засвоїти теоретичний матеріал, застосовувати генетичні знання на практиці, проводити генетичні дослідження, розвивають генетичне мислення. Подані задачі згруповані за розділами, на початку яких розглянуті теоретичні засади основних розділів генетики, які передбачені навчальною програмою курсу. Наведено приклади розв’язування типових задач, інструктивнометодичні матеріали, таблиці та схеми.

Посібник містить додаток, в якому наведено характер успадкування основних ознак у рослин, тварин і людини; короткий опис моногенних хвороб людини й тип їх успадкування, а також основні генетичні терміни.

Представлений матеріал розрахований для самостійної роботи студентів біологічних факультетів університетів, медичних і ветеринарних інститутів, аспірантів і наукових співробітників, які спеціалізуються з напрямків генетика, молекулярна генетика, біотехнологія, біохімія тощо; а також учнів середніх навчальних закладів із поглибленим вивченням біології.

4

Методика розв’язування задач

Методологічна основа генетики − генетичний аналіз, який використовують для розв’язування задач. Логіка генетичного аналізу зводиться до пропозиції гіпотез (нульова гіпотеза) на основі відомих «модельних» розщеплень та їх статистичної перевірки. Теорія генетичного аналізу пов’язана з побудовою логічних, математичних, експериментальних моделей, які допомагають зрозуміти суть генетичних процесів і явищ. Важлива частина генетичного аналізу – вивчення успадкування окремих ознак, а саме: типу успадкування (ядерне чи позаядерне); загальної кількості генів, які контролюють дану ознаку; типу взаємодії цих генів, хромосомну локалізацію генів; генотипи особин, котрі вивчаються; механізм дії генів тощо.

В генетиці є задачі за такими розділами:

1.Моногенне успадкування ознак: монота полігібридне схрещування.

2.Дигенне успадкування ознак: взаємодія між неалельними генами.

3.Зчеплене успадкування і кросинговер. Тетрадний аналіз.

4.Успадкування ознак, зчеплених зі статтю.

5.Позаядерне успадкування.

6.Мінливість: успадкування ознак при різних типах мутацій.

7.Популяційна генетика.

8.Молекулярна генетика.

9.Генетика людини: складання та аналіз родоводів.

В основі розв’язування задач лежить генетичний аналіз представлених даних. Залежно від характеру успадкування алгоритм розв’язування змінюється.

Розв’язок будь-якої генетичної задачі починається з визначення аналізованих ознак.

До розв’язання задач на моногенне та дигенне успадкування існують однакові методичні підходи. Всі задачі такого типу успадкування умовно можна поділити на два види:

5

При розв’язку задачі необхідно: знати генетичну теорію і генетичну символіку; вміти правильно виписувати гамети; пам’ятати елементарні формули розщеплення та причини відхилення від них; знати формули, за якими знаходять число типів гамет, фенота генотипів у розщепленні та число їх можливих поєднань.

Рішення задач 1-го типу включає:

1.Короткий запис умови.

2.Аргументовану пропозицію нульової гіпотези (Н0).

3.Визначення розщеплення у досліді на основі Н0-гіпотези.

4.Перевірку відповідності результатів досліду теоретично очікуваним на основі Н0 гіпотези.

5.Аргументоване введення генів і визначення на їх основі фенота генотипів.

6.Відповідь на всі поставлені в задачі запитання.

Рішення задач 2-го типу включає:

1.Короткий запис умови.

2.Аргументоване пояснення запропонованих генотипів.

3.Запис схеми схрещування у вигляді генотипів з наступним аналізом гено- і фенотипів нащадків.

4.Відповідь на всі поставленні в задачі питання.

При розв’язуванні задач необхідно врахувати, що

за одноманітності гібридів першого покоління вихідні батьківські форми гомозиготні;

розщеплення в F1 свідчить про гетерозиготність обох чи одного з батьків;

кількість фенотипових класів і співвідношення між ними у нащадків свідчить про тип взаємодії між алельними та неалельними генами;

гени можуть здійснювати плейотропну дію, тобто знижувати життєздатність чи в гомозиготному стані бути несумісними з життям (летальними).

7

При розв’язку задач (для запису схем схрещувань фенотипів і

генотипів особин) використовують спеціальні генетичні символи:

Р (або РР) – батьківські форми, які використовують для схрещування (від лат. parenta – батьки). Під час написання схем схрещування на першому місці прийнято ставити материнську форму.

х – знак множення, який означає схрещування;

♀– жіноча стать (дзеркальце богині Венери);

♂– чоловіча стать (щит і спис бога Марса).

F1, F2 – гібридні покоління (від лат. fіllі – діти), де цифровий індекс показує порядковий номер гібридного покоління.

Fа, Fb – гібридні покоління, де буквений індекс – покоління аналізуючого та зворотного схрещування відповідно.

Гени позначають буквами латинського алфавіту: А – домінантний алель гена; а – рецесивний алель гена; АА – домінантна гомозигота; аа – рецесивна гомозигота;

Аа – гетерозигота за однією ознакою.

Крім того, у генетиці використовують спеціальну генетичну номенклатуру. Наприклад, для дрозофіли, кукурудзи, аскоміцетів тощо. В основу її покладено назву, яка відображає мутантну ознаку й символ. Номенклатурний символ – це скорочена назва даної мутації. Символ і назву рецесивної мутації пишуть із малої, а домінантної – з великої букви. Наприклад, у дрозофіли рецесивна мутація vestigial (зародкові крила) – vg, у кукурудзи домінантна мутація Virescent seedling (проростки світло-жовті) – V4. Фенотип і генотип диких форм вважають нормальними, їх позначають або знаком +, або символом мутації з індексом +: vg+, w+.

8

Оцінка достовірності даних

Для перевірки відповідності нульової гіпотези необхідно оцінити величину відхилення даних, представлених у задачі, від теоретично розрахованого. Для цього використовується метод χ2

(хі–квадрат) Пірсона–Фішера:

χ2 = ∑( p −qq)2 ,

де р – число, отримане в досліді та представлене в умові задачі, q – число, яке теоретично очікується,

∑ – знак суми.

Значення χ2 , наведене в таблиці Фішера, указує ті межі, до яких отримані значення χ2 залишаються з певною вірогідністю в рамках випадкових відхилень, тобто свідчать про відповідність дослідних і теоретично очікуваних даних (визначають імовірність того, наскільки дане відхилення закономірне чи випадкове) (табл. 1).

Таблиця 1

Значення χ2 за різних ступенів свободи (за Фішером, зі скороченням)

У таблиці значення ймовірності подані в частках одиниці. Значення χ2 наведене для семи ступенів свободи. При цьому число ступенів свободи під час аналізу класів розщеплення завжди на одиницю менше, ніж кількість класів. Під ступенем свободи розуміють кількість класів, яким можна надавати довільні значення. Якщо кількість класів позначити n, то число ступенів свободи

9