Решение задач по общей биологии Семинар

Практическая работа Определение типов постэмбрионального развития у насекомых Цель: определить типы постэмбрионального развития у майского жука и саранчи, зарисовать и обозначить все стадии; обосновать значение для насекомых данных типов развития Развитие майского жука Развитие саранчи

Типы задач По молекулярной биологии: состав, масса, длина биополимеров соотношение «ген-белок» обмен веществ По генетике: Законы Менделя Сцепленное наследование Генетика пола Плейотропия Взаимодействие генов Закон Харди- Вайнберга По экологии Правило экологической пирамиды

Ген белок N нуклеотидов в 1 цепи N АК АК : 3 Х 3Х 3 L гена Х 0,34 нм : 0,34 нм М гена :345: 2 х 2 х 345 М белка х 110 :110 L белка х 0,35 нм :0,35 нм

Решаем… Фрагмент ДНК состоит из 462 нуклеотидов. В процессе трансляции для образования одного пептида затрачивается 1 молекула АТФ. Сколько молекул глюкозы должно пройти полное расщепление для обеспечения синтеза ППЦ, закодированной в данном фрагменте ДНК?

Решаем… Сколько аминокислот закодировано в данном фрагменте ДНК: 5 / …АААГТТАТТГГГЦАЦЦТА…3 / Сколько нуклеотидов входит в состав участка ДНК, в котором закодирована информация о 4 белках, каждый из которых состоит из 100 аминокислотных остатков? В одном из участков молекулы ДНК закодированы 3 белка одинаковой длины. Сколько аминокислотных остатков имеет каждый из этих белков?

Скрытое становится явным… Если при анализирующем скрещивании в первом поколении нет расщепления, исходная доминантная форма гомозигота (АА) Если при анализирующем скрещивании в первом поколении наблюдается расщепление (1:1), исходная доминантная форма гетерозигота (Аа) Если при скрещивании одинаковых родительских форм в F 1 расщепление( 3:1), исходные формы - гетерозиготы ~ ~ ~ ~

А) ААВв х Аавв Б) Аа Вв х Аа Вв В) а Вв х Аавв Г) а Вв х ААВв 1. 1 : 1 : 1 : : : 3 : 3 : : 2 : : 1

Решаем? Какое расщепление по фенотипу будет в потомстве от скрещивания растений генотипов DdEEAa x ddEeaa, если D – высокое растение, d – низкое, E – гладкий корнеплод, e – морщинистый, A – желтые семена, a - зеленые?

«Подводные камни» генетических задач…

И снова математика … Сколько типов гамет образует организм с генотипом AaBBccDdEEff? От чего зависит число гамет: от общего количества генов или генов в гетерозиготном состоянии? N гамет = 2 n, где n – число генов в гетерозиготном состоянии

Два – не один… У гетерозиготных родителей со второй и третьей группами крови родились разнояйцовые близнецы. Чему равна вероятность второй группы у обоих близнецов?

Закон сочетания, или в одну воронку бомба два раза не падает Если вероятность одного случайного события равна а, второго случайного события равна в, то вероятность сочетания двух случайных событий равна а х в

Усложняем? Сколько типов гамет образует организм с генотипом АаВbХ СD X cd, если А и В наследуются независимо, а между генами С и D происходит кроссинговер? Определите частоту гаметы аbХ Сd, если расстояние между генами С и D составляет 10 сМ.

Не так, как обычно… Какое расщепление по фенотипу следует ожидать во втором поколении моногибридного скрещивания, если жизнеспособные женские гаметы образуются с частотой 0,4А : 0,6 а, а мужские – 0,8А : 0,2 а?

Бывает и так… Определите расщепление по фенотипу в потомстве от скрещивания самки с генотипом Аа с самцом-трисомиком ААа (в отцовском организме жизнеспособны только гаплоидные гаметы). Вероятность образования гамет, несущих разные аллели, одинаковая.

Закон Харди-Вайнберга в действии При определении групп крови в городе с населением 4200 человек обнаружено, что 1218 человек имеют группу М, 882 – группу N, а 2100 – группу MN. Определите частоты аллелей в популяции.

Решаем нестандартно… В популяции ген существует в виде трех аллелей. Частота аллеля а 1 = 0,8, аллеля а 2 = 0,1, частота аллеля а 3 =0,1. Определите частоту гетерозигот в популяции.

Гендерная задача… От пары мух дрозофил получено 420 потомков, из них 141 – самец. Определите возможные генотипы родителей и объясните причины такого расщепления.

Вспомним хромосомную теорию наследственности… 1. Признаки организма формируются под влиянием генов. Ген – единица наследственной информации. 2. Гены расположены в хромосомах линейно. Каждый ген занимает определенный локус. Гены, занимающие одинаковые локусы в гомологичных хромосомах называются аллельными.

Хромосомная теория наследственности 3. Гены, расположенные в одной хромосоме, образуют группу сцепления и наследуются сцепленно (закон Моргана). Число групп сцепления равно гаплоидному набору хромосом 4. Новые комбинации генов образуются в результате кроссинговера:..

Хромосомная теория наследственности 5. Частота кроссинговера зависит от расстояния между генами: чем дальше расположены гены, тем чаще между ними происходит кроссинговер Единица измерения расстояния между генами – МОРГАНИДА (М) 1 М = 1% cross

Хромосомная теория наследственности 6. Зная частоту кроссинговера, можно построить генетические карты хромосом – схемы взаимного расположения генов в хромосоме % cross = N рекомбинантов N общее х 100%

Решаем… Отец – гемофилия, мать – дальтоник. Какой процент детей может получить ген гемофилии? Ген дальтонизма? Если отец и сын гемофилияи и кареглазые, а мать здорова и голубоглазая, то от кого сын унаследовал свои признаки?

Решаем… У человека аллели атрофии зрительного нерва и гемофилии наследуются как сцепленные с Х- хромосомой рецессивные признаки. Расстояние между соответствующими аллелями – 40 морганид. У одной супружеской пары, фенотипически нормальной по этим признакам, где жена имеет оба рецессивных гена, унаследованных от разных родителей, родился сын с обеими аномалиями. Укажите, чему равна вероятность рождения полностью здорового сына?

Великое берет начало с малого Сир Публий, I в. до.н.э.

Генотип - целостная исторически сложившаяся система Доказательства целостности генотипа Множественное действие генов плейотропия 1 ген признаков Взаимодействие генов 1 признак Пенетрантность Пробиваемость гена в признак Экспрессивность Степень проявления признака

1. Плейотропия - явление, при котором один ген определяет несколько признаков

Два хуже, чем один… Если плейотропный ген влияет на жизнеспособность и в гомозиготном состоянии летален, то наблюдается расщепление 2:1 1АА:2Аа: 1 а

Решаем… Мыши с генотипом а имеют серый цвет, Аа – желтые, АА – гибнут на эмбриональном этапе развития. Какое будет потомство от скрещивания желтой и серой мыши? От скрещивания желтых мышей между собой? В каком случае следует ожидать более многочисленное потомство?

Взаимодействие генов - явление, при котором несколько генов отвечают за формирование одного признака

Типы взаимодействия генов Аллельных: Полное доминирование Неполное доминирование Кодоминирование Сверхдоминирование Неаллельных: Комплементарность Эпистаз Полимерия

Вспомним … Полное доминирование -… Неполное доминирование - … Кодоминирование – явление, при котором проявляются оба аллельных гена (например, наследование четвертой группы крови) Сверхдоминирование – явление, при котором доминантный ген в гетерозиготном состоянии проявляется сильнее, чем в гомозиготном

Взаимодействие неаллельных генов 1. Комплементарность – явление, при котором неаллельные гены дополняют друг друга и проявляется новый признак

1 случай комплементарности Оба неаллельных гена не имеют самостоятельного фенотипического о проявления Наследование окраски цветков душистого горошка А_вв - белые ГенотипаВ_ - белые А_В_ -пурпурные авв – белые Р ААвв х аВВ F 1 AaBв пурпурные F 2 9 пурпурные : 7 белые н 9 : 7

2 случай комплементарности Один ген имеет самостоятельное фенотипическое проявление, а второй неаллельный – не имеет Наследование окраски шерсти грызунов, кроликов… н Ген А-черный пигмента а-отсутствует Ген распределения пигмента В-неравномерно в-равномерно А_вв - черные ГенотипаВ_ - белые А_В_ - серые авв – белые Р ААвв х аВВ F 1 Аа Вв серые F 2 9 серые:3 черные : 4 белые 9:3:4

3 случай комплементарности Оба неаллельных гена имеют одинаковое самостоятельное фенотипическое проявление Наследование формы плодов тыква н А_вв - круглые Генотип аВ_ - круглые А_В_ - дисковидные авв – удлиненные Р ААвв х аВВ F 1 AaBв дисковидные F 2 9 дисковидные: 6 круглые: 1 удлиненные 9:6:1

4 случай комплементарности Оба неаллельных гена имеют разное фенотипическое проявление наследование окраски волнистых попугайчиков А_вв -голубые Генотип аВ_ -желтые А_В_ -зеленые авв – белые Р ААвв х аВВ F 1 AaBв зеленые F 2 9 зеленые : 3 голубые: 3 желтые : 1 белые н 9:3:3:1

Взаимодействие неаллельных генов 2. Эпистаз – явление, при котором один ген подавляет другой неаллельный доминантный А_В_ Эпистаз рецессивный iiВ_

Доминантный эпистаз наследование окраски плодов тыквы А_вв - белые Генотип аВ_ - желтые А_В_ - белые авв -зеленые Р ААвв х аВВ F 1 AaBв белые F 2 12 белые:3 желтые: 1 зеленые н 12:3:1

Рецессивный эпистаз наследование окраски луковиц Ген В-красная окраски в-желтая i – эпистатический ген н I_вв -желтая Генотипii В_ - белая I_В_ -красная ii вв – белые Р IIвв х ii ВВ F 1 IiBв красные F 2 9 красные:3 желтые:4 белые 9:3:4

Взаимодействие неаллельных генов 3. Полимерия – явление, при котором за формирование признака отвечает несколько пар неаллельных генов (А 1 А 1 А 2 А 2, а 1 а 1 а 2 а 2 )

Полимерия Некумулятивная Признак проявляется при наличии хотя бы одного доминантного аллеля Наследование формы плодов пастушьей сумки Кумулятивная Степень выраженности признака зависит от общего числа доминантных генов Наследование роста, цвета кожи, секреции грудного молока у человека… н н

Все или ничего, или некумулятивная полимерия А_вв - Генотип аВ_- А_В_- авв - Р ААвв х аВВ F 1 Аа Вв F 2 15 : 1 15 : 1

Количество – в качество, или кумулятивная полимерия Стенли Энн Данхем а 1 а 1 а 2 а 2 Барак Обама старший А 1 А 1 А 2 А 2

1961 г Барак Обама А 1 а 1 А 2 а 2

Решаем… От скрещивания черной курицы с белым петухом получены только черные цыплята. В анализирующем скрещивании получено 28 белых и 10 черных цыплят. Как наследуется окраска оперения? Каковы генотипы всех форм?

Решаем… При скрещивании белоплодной и зеленоплодной тыкв в первом поколении получено 50% белоплодных и 50% желтоплодных растений. Определите генотипы родителей и гибридов.

Решаем… При скрещивании черного кролика с белым половина гибридов первого поколения имеет черный цвет, половина – серый. Во втором поколении получено 16 серых кроликов, 14 черных и 10 белых. Определите генотипы родителей и потомства.

Закон Харди-Вайнберга р – относительная частота доминантного аллеля А, q – относительная частота рецессивного аллеля а p + q = 1 уравнение частот аллелей уравнение частот генотипов, где р 2 – частота доминантных гомозигот (АА) 2 рq – частота гетерозигот (Аа) q 2 – частота рецессивных гомозигот (а) p рq + q 2 =1

Задачи на закон Х.-В. На определение частот генотипов Решать от РЕЦЕССИВА: q2=q2= q=q 2 = p=1-q 2pq= На определение частот аллелей Есть данные о всех генотипах р=р= q=q= D + 0,5H N R + 0,5H N

Решаем … Алькаптонурия наследуется как аутосомный рецессивный признак и встречается с частотой 1: вычислите частоту гетерозигот в популяции У крупного рогатого скота шортгорн красная масть неполностью доминирует над белой. Гибриды от скрещивания красных с белыми имеют чалую масть. В районе зарегистрировано 4169 красных животных,, 3780 чалых и 756 белых. Определите частоту аллелей белой и красной окраски скота в данном районе.

Лабораторная работа «Определение генетической структуры класса по гену умения сворачивать язык трубочкой» а А? ?

Правило экологической пирамиды, или куда делась булочка? Биомасса, энергия, численность особей убывают в каждом последующем звене пищевой цепи (сохраняется 10%) Пищевые цепи короткие (4-6 звеньев) Биогеоценоз – система, открытая для притока энергии

И снова задачи!!! Сколько нужно травы, чтобы вырос… Трава корова … Сколько нужно планктона, чтобы в Черном море вырос один дельфин массой 400 кг? планктон хамса кефаль дельфин 400 т 40 т 4000 кг 400 кг Сколько нужно планктона, чтобы вырос один синий кит массой 20 т? планктон синий кит

Решаем… Биомасса сухого сена с 1 м 2 луга составляет 200 г, а викоовсяного поля – 500 г. Определите, сколько гектаров луга и поля нужно, чтобы прокормить в течение года одного десятиклассника с массой 54 кг (из них 63% - вода). Цепь питания: трава корова человек.

Решаем… Сколько чаек массой 1 кг (40% - сухое вещество) может прокормить акватория моря площадью 200 м 2, если продуктивность фитопланктона составляет 500 г/м 2 сухой массы. Цепь питания: фитопланктон рыба чай ка.