Грати пенета для дигібридного схрещування. Грати Пеннета - просте рішення для складних завдань

Грати Пеннета були запропоновані англійським вченим Пеннетом, щоб полегшити вирішення практичних завдань із генетики. Коли мова йдепро одну ознаку, за якою проводиться вивчення, можна спробувати створити схему-малюнок або прорахувати можливі варіанти в умі. Але якщо вивчається дві і більше ознак, схеми рясніють дивними позначеннями, а запам'ятати всі поєднання просто неможливо. За таких обставин ґрати Пеннета — чудовий спосіб упорядкувати рішення.

Виходячи з відомих законів генетики, ми знаємо, що кожна якісна ознака будь-якого організму закодована в ДНК. Ділянка її молекули, що відповідає за одну таку ознаку - ген. Оскільки будь-яка клітина організму має у своєму ядрі подвійний набір хромосом, то виходить, що за одну ознаку відповідає один ген, але він присутній у двох формах. Вони називаються алелі. Знаючи, що при клітина (гамета) містить набір хромосом, поділений на два, і пам'ятаючи, як ці клітини утворюються в організмі, розуміємо, що в кожну таку потрапляє одна чи інша грати Пеннета фіксує всі можливі типи гамет від кожного батька. Їх записують над нею від одного учасника схрещування та з будь-якої сторони (зазвичай ліворуч) — від іншого. У клітці перетину стовпця та рядки ми виявимо поєднання генів нащадка, яке визначатиме те, як саме проявиться в нього та чи інша ознака.

Які вони бувають

Принцип побудови цих таблиць той самий, але загалом прийнято виділяти такі типи грат Пеннета:

• вертикально-горизонтальна;
• похилий.

При цьому перший варіант будується так, як звичайна таблиця зі стовпцями і рядками, а другий є ромбом, по верхніх бокових ребрах якого пишуть позначення можливих батьківських гамет. Використання другого типу трапляється рідко.

Практичне застосування

Як було зазначено, грати Пеннета застосовується на вирішення завдань. Вона є наочним графічним методом, який дозволяє прораховувати потомство, що вийшло, за будь-якої кількості ознак. Принципи вирішення будь-якої задачі на генетику можна сформулювати в такий спосіб: визначаємо, як буде позначено кожен ген. З'ясовуємо батьківські генотипи (поєднання генів), визначаємо, які статеві клітини можуть утворитися в кожного батьківського організму. Заносимо дані у ґрати Пеннета, знаходимо всі можливі генотипи нащадків. За ними можна зорієнтуватися, яким чином виглядатиме кожен з організмів, що вийшли.

Дуже простий приклад: гени довжини вовни у кішок, позначимо їх G і g. Проводимо схрещування короткошерстої кішки та довгошерстого кота. Ген довгошерсті рецесивний, це означає, що він проявляється тільки в гомозиготному стані, тобто наш кіт може мати генотип тільки gg. А ось кіт може бути як Gg, так і GG. Цього ми не можемо сказати по зовнішності (фенотипу), але можемо зробити висновок, якщо у неї від кота з довгою шерстю вже народжувалися такі ж, як він, кошенята, її формула — Gg. Нехай так і буде. А ось і найпростіші ґрати:

Отримали, що 50% кошенят мають довгу шерсть, як батько. А інша половина їх короткошерсті, але несуть гени довгошерсті, їх генотипи такі ж, як у матері.

Особи у поколінні F 1 є результатом схрещування двох батьківських організмів: чоловічого та жіночого. Кожен може формувати певну кількість типів гамет. Кожна гамета одного організму з однаковою ймовірністю може зустрітися з гаметою іншого організму при заплідненні. Тому загальну кількість можливих зигот можна розрахувати, перемноживши всі типи гамет обох організмів.

Моногібридне схрещування

Приклад 7.1. Запишіть генотип особин першого покоління при схрещуванні двох особин: гомозиготної за домінантним геном та гомозиготної за рецесивному гену.

Напишемо буквене позначення генотипів батьківських пар і гамети, що утворюються ними.

Р АА х аа

Гамети А а

В даному випадку кожен з організмів утворює гамети одного типу, тому при злитті гамет завжди утворюватимуться особини з генотипом Аа. Гібридне особини, що розвинулися з таких гамет, будуть однакові не тільки за генотипом, а й фенотипом: всі особини нестимуть домінантну ознаку (згідно з першим законом Менделя про однаковість першого покоління).

Для полегшення запису генотипів потомства зустріч гамет приємно позначати стрілкою або прямою лінією, що з'єднує гамети чоловічого та жіночого організму.

Приклад 7.2. Визначте та запишіть генотипи особин першого покоління при схрещуванні двох гетерозиготних особин, аналізованих за однією ознакою.

Р Аа х Аа

Гамети А; а А; а

F 1 АА; Аа Аа; аа

У кожної батьківської особи утворюються гамети двох типів. Стрілками показано, що будь-яка з двох гамет жіночої особи може зустрітися з будь-якою з двох гамет чоловічої особи. Тому можливі чотири варіанти гамет і у потомстві утворюються особини з такими генотипами: АА, Аа, Аа, аа.

Приклад 7.3. Волосся може бути світлого та темного кольору. Ген темного кольору домінантний. В шлюб одружилися гетерозиготна жінка і гомозиготний чоловік з темним кольором волосся. Які генотипи слід очікувати у дітей першого покоління?

ознака: ген

темний колір: А

світлий колір: а

Р Аа х АА

темні темні

Гамети А; а А

темні темні

Дигібридне схрещування

Кількість та типи зигот при дигібридному схрещуванні залежать від того, як розташовані неалельні гени.

Якщо неалельні гени, відповідальні за різні ознаки, розташовані в одній парі гомологічних хромосом, то кількість типів гамет у дигетерозиготного організму з генотипом Аа Вв дорівнюватиме двом: АВ і ав. При схрещуванні двох таких організмів запліднення призведе до утворення чотирьох зигот. Запис результатів такого схрещування виглядатиме так:

Р АВав х Авав

Гамети АВ; ав АВ; ав

F 1 АВАВ; АВав; АВав; авів

Дигетерозиготні організми, що містять неалельні гени в негомологічних хромосомах, мають генотип АаВв і утворюють чотири типи гамет.

При схрещуванні двох таких особин комбінації їх гамет дадуть 4х4 = 16 варіантів генотипів. Генотип особин, що утворюються, можна записувати послідовно один за одним, як ми це робили при моногібридному схрещуванні. Проте, такий запис буде занадто громіздким і важким для подальшого аналізу. Англійський генетик Пеннет запропонував записувати результат схрещуванні у вигляді таблиці, яка названа на ім'я вченого – ґратами Пеннета.

Спочатку записуються зазвичай генотипи батьківських пар і типи їх гамет, потім викреслюється грати, у якій кількість вертикальних і горизонтальних стовпців відповідає кількості типів гамет батьківських особин. По горизонталі вгорі виписуються гамети жіночої особини, по вертикалі ліворуч – гамети чоловічої особини. У місцях перетину уявних вертикальних і горизонтальних ліній, що йдуть від гамет батьків, записуються генотипи нащадків.

Грати Пеннета є візуальним інструментом, який допомагає генетикам визначати можливі комбінації генів при заплідненні. Решітка Пеннета є простою таблицею з 2x2 (або більше) осередків. За допомогою цієї таблиці та знання генотипів обох батьків вчені можуть передбачити, які комбінації генів можливі у нащадків, і навіть визначити ймовірність успадкування тих чи інших ознак.

Кроки

Основні відомості та визначення

Щоб пропустити цей розділ і перейти безпосередньо до опису ґрат Пеннета, .

Дізнайтесь більше про поняття генів.Перш ніж приступити до освоєння та використання ґрат Пеннета, слід ознайомитися з деякими основними принципами та поняттями. Першим таким принципом є те, що всі істоти, що живуть (від крихітних мікробів до гігантських синіх китів) мають генами. Гени є неймовірно складними мікроскопічними наборами інструкцій, які вбудовані практично в кожну клітину живого організму. По суті, тією чи іншою мірою гени відповідають за кожен аспект життя організму, у тому числі за те, як він виглядає, яким чином поводиться, і за багато, багато іншого.

Дізнайтесь більше про поняття статевого розмноження.Більшість (але не всі) відомих вам живих організмів виробляють потомство за допомогою статевого розмноження. Це означає, що жіноча та чоловіча особина вносять свої гени, і їхнє потомство успадковує приблизно по половині генів від кожного батька. Решітка Пеннета служить у тому, щоб наочно зобразити різні комбінації генів батьків.

• Статеве розмноження є не єдиним способом відтворення живих організмів. Деякі організми (наприклад, багато видів бактерій) відтворюють себе за допомогою безстатевого розмноження, коли потомство створюється одним із батьків. При безстатевому розмноженнівсі гени успадковуються від одного з батьків, і нащадок є майже точною його копією.

1. Дізнайтеся про поняття алелів.Як зазначалося вище, гени живого організму є набір інструкцій, які вказують кожній клітині, що слід робити. Фактично, як і звичайні інструкції, які розділені на окремі розділи, пункти та підпункти, різні частини генів вказують на те, як слід робити різні речі. Якщо два організми мають різні "підрозділи", вони будуть по-різному виглядати або поводитися - наприклад, генетичні відмінності можуть призвести до того, що в однієї людини буде темне, а в іншого світле волосся. Такі різні види одного гена називаються алелями.

   • Оскільки дитина отримує два набори генів – по одному від кожного з батьків – у нього буде дві копії кожної алелі.

2. Дізнайтеся про поняття домінантних та рецесивних алелей.Алелі не завжди мають однакову генетичну "силу". Деякі алелі, які називають домінантними, обов'язково виявляться в зовнішньому виглядідитини та її поведінці. Інші, так звані рецесивніалелі, виявляються лише тому випадку, якщо не стикуються з домінантними алелями, які " придушують " їх. Грати Пеннета часто використовуються для того, щоб визначити, з якою ймовірністю дитина отримає домінантну або рецесивну алель.

   Подання моногібридного схрещування (один ген)

   1. Накресліть квадратну сітку 2x2.Найпростіший варіант грат Пеннета робиться дуже легко. Намалюйте досить великий квадрат і розділіть його на чотири рівні квадрати. Таким чином у вас вийде таблиця з двох рядків та двох стовпців.

      У кожному рядку та стовпці позначте літерами батьківські алелі.У ґратах Пеннета стовпці відведені для материнських алелів, а рядки - для батьківських, чи навпаки. У кожен рядок і стовпчик запишіть літери, які представляють алелі матері та батька. При цьому використовуйте великі літери для домінантних алелів та малі для рецесивних.

      • Це легко зрозуміти з прикладу. Припустимо, ви хочете визначити ймовірність того, що у цієї пари народиться дитина, яка зможе згортати мову трубочкою. Можна позначити цю властивість латинськими літерами Rі r- велика літера відповідає домінантної, а мала рецесивної алелі. Якщо обидва батьки гетерозиготні (мають по одному примірнику кожної алелі), слід написати одну букву "R" і одну "r" над ґратамиі одну "R" і одну "r" ліворуч від решітки.

   2. Напишіть відповідні літери у кожному осередку.Ви легко зможете заповнити ґрати Пеннета після того, як зрозумієте, які алелі увійдуть від кожного з батьків. Впишіть у кожну комірку комбінацію генів із двох літер, які являють собою алелі від матері та батька. Іншими словами, візьміть літери у відповідному рядку і стовпці і впишіть їх у цей осередок.

      Визначте можливі генотипи нащадка.Кожен осередок заповненої решітки Пеннета містить набір генів, який можливий у дитини цих батьків. Кожна комірка (тобто кожен набір алелів) має однакову ймовірність - іншими словами, у ґратах 2x2 кожен із чотирьох можливих варіантів має ймовірність 1/4. Представлені в ґратах Пеннета різні комбінації алелів називаються генотипами. Хоча генотипи є генетичні відмінності, це не обов'язково означає, що в кожному варіанті вийде різне потомство (дивіться нижче).

      • У нашому прикладі грати Пеннета у цієї пари батьків можуть виникнути такі генотипи:
      • Дві домінантні алелі(комірка з двома літерами R)
      • (комірка з однією літерою R та однією r)
      • Одна домінантна та одна рецесивна алель(осередок з R і r) - зауважте, що даний генотип представлений двома осередками
      • Дві рецесивні алелі(комірка з двома літерами r)

   3. Визначте можливі фенотипи нащадка. Фенотипорганізму є дійсними фізичними рисами, які засновані на його генотипі. Прикладом фенотипу є колір очей, колір волосся, наявність серповидноклітинної анемії і так далі - хоча всі ці фізичні риси визначаютьсягенами, жодна з них не задається своєю особливою комбінацією генів. Можливий фенотип нащадка визначається характеристиками генів. Різні гени по-різному виявляють себе у фенотипі.

      • Припустимо, у нашому прикладі, що відповідальний за здатність згортати мову ген є домінантним. Це означає, що згортати мову трубочкою зможуть навіть ті нащадки, в чий генотип входить лише одна домінантна аллель. У цьому випадку виходять такі можливі фенотипи:
      • Верхній лівий осередок: може згортати мову (дві літери R)
      • Верхній правий осередок:
      • Нижній лівий осередок: може згортати мову (одна R)
      • Нижній правий осередок: не може згортати мову (немає великих R)

   4. Визначте можливість різних фенотипів за кількістю осередків.Одне з найпоширеніших застосувань решітки Пеннета у тому, щоб із її допомогою знаходити ймовірність появи тієї чи іншої фенотипу в потомстві. Оскільки кожен осередок відповідає певному генотипу і ймовірність появи кожного генотипу однакова, знаходження ймовірності фенотипу достатньо поділити кількість осередків з цим фенотипом на загальну кількість осередків.

      • У нашому прикладі грати Пеннета говорить нам про те, що для цих батьків можливі чотири види комбінації генів. Три з них відповідають нащадку, який здатний згортати мову, і одна відповідає відсутності такої здатності. Таким чином, ймовірності двох можливих фенотипів становлять:
      • Нащадок може згортати мову: 3/4 = 0,75 = 75%
      • Нащадок не може згортати мову: 1/4 = 0,25 = 25%

   Подання дигібридного схрещування (два гени)

   1. Поділіть кожне вічко решітки 2x2 ще на чотири квадрати.Не всі комбінації генів настільки прості, як описане вище моногібридне (моногенне) схрещування. Деякі фенотипи визначаються більш як одним геном. У таких випадках слід врахувати всі можливі комбінації, для чого потрібно буде прольша таблиця.

      • Основне правило застосування грат Пеннета в тому випадку, коли генів більше, ніж один, полягає в наступному: для кожного додаткового гена слід подвоювати число осередків. Іншими словами, для одного гена використовується решітка 2x2, для двох генів підходить таблиця 4x4, при розгляді трьох генів слід накреслити грати 8x8, і так далі.
      • Щоб було легко зрозуміти цей принцип, розглянемо приклад для двох генів. Для цього нам доведеться накреслити ґрати 4x4. Викладений у цьому розділі метод підходить і для трьох або більшої кількості генів - просто знадобиться б пробільша решітка та більше роботи.

   2. Визначте гени із боку батьків.Наступний крок полягає в тому, щоб знайти гени батьків, які відповідають за властиво, що вас цікавить. Оскільки ви маєте справу з кількома генами, до генотипу кожного з батьків слід додати ще одну літеру - іншими словами, необхідно використовувати чотири літери для двох генів, шість літер для трьох генів і таке інше. Як нагадування корисно записати генотип матері над ґратами, а генотип батька - ліворуч від неї (або навпаки).

   3. Запишіть різні комбінації генів уздовж верхнього та лівого країв решітки.Тепер ми можемо записати над ґратами та зліва від неї різні алелі, які можуть передатися нащадкам від кожного з батьків. Як і у випадку одного гена, кожна алель може передатися з однаковою ймовірністю. Однак оскільки ми розглядаємо кілька генів, у кожного рядка чи стовпця буде стояти кілька літер: дві літери у разі двох генів, три літери для трьох генів тощо.

      • У нашому випадку слід виписати різні комбінації генів, які кожен з батьків здатний передати зі свого генотипу. Якщо згори розташований генотип матері SsYy, а зліва - генотип батька SsYY, то для кожного гена у нас вийдуть наступні алелі:
      • Уздовж верхнього краю: SY, Sy, sY, sy
      • Уздовж лівого краю: SY, SY, sY, sY

   4. Заповніть комірки відповідними комбінаціями алелів.Впишіть у кожну комірку решітки букви так само, як це робили для одного гена. Проте в даному випадку для кожного додаткового гена в осередках з'явиться по дві додаткові літери: разом, у кожному осередку буде чотири літери для двох генів, шість літер для чотирьох генів і таке інше. Згідно загальному правилучисло літер у кожному осередку відповідає числу літер у генотипі одного з батьків.

      • У нашому прикладі осередки заповняться таким чином:
      • Верхній ряд: SSYY, SSYy, SsYY, SsYy
      • Другий ряд: SSYY, SSYy, SsYY, SsYy
      • Третій ряд: SsYY, SsYy, ssYY, ssYy
      • Нижній ряд: SsYY, SsYy, ssYY, ssYy

   5. Знайдіть фенотипи для кожного можливого варіанта потомства.У разі кількох генів кожен осередок у ґратах Пеннета також відповідає окремому генотипу можливого потомства, просто цих генотипів більше, ніж за одного гені. І в цьому випадку фенотипи для того чи іншого осередку визначаються тим, які гени ми розглядаємо. Існує загальне правило, згідно з яким для прояву домінантних ознак достатньо наявності хоча б однієї домінантної алелі, у той час як для рецесивних ознак необхідно, щоб всівідповідні алелі були рецесивними.

      • Оскільки для гороху домінантними є гладкість і жовтизна зерен, у нашому прикладі будь-яка комірка хоча б з однією великою літерою S відповідає рослині з гладкими горошинами, і будь-яка комірка хоча б з однією заголовною буквою Y відповідає рослині з жовтим фенотипом зерен. Рослини з зморшкуватими горошинами будуть представлені осередками з двома малими алелями s, а для того щоб зерна мали зелений колір, Необхідна наявність лише малих літер y. Таким чином, отримуємо можливі варіанти форми та кольору горошин:
      • Верхній ряд:
      • Другий ряд: гладкі/жовті, гладкі/жовті, гладкі/жовті, гладкі/жовті
      • Третій ряд:
      • Нижній ряд: гладкі/жовті, гладкі/жовті, зморшкуваті/жовті, зморшкуваті/жовті

   6. Визначте по комірках можливість кожного фенотипу.Щоб знайти можливість різних фенотипів у потомстві даних батьків, використовуйте той самий спосіб, що у випадку одного гена. Іншими словами, ймовірність того чи іншого фенотипу дорівнює кількості відповідних йому осередків, поділеному на загальну кількість осередків.

      • У нашому прикладі ймовірність кожного фенотипу становить:
      • Нащадок з гладкими та жовтими горошинами: 12/16 = 3/4 = 0,75 = 75%
      • Нащадок із зморшкуватими та жовтими горошинами: 4/16 = 1/4 = 0,25 = 25%
      • Нащадок з гладкими та зеленими горошинами: 0/16 = 0%
      • Нащадок із зморшкуватими та зеленими горошинами: 0/16 = 0%
      • Зауважте, що неможливість успадкувати дві рецесивні алелі y призвела до того, що серед можливого потомства немає рослин із зеленими зернами.
   • Пам'ятайте, що кожен новий батьківський ген призводить до того, що кількість осередків у ґратах Пеннета збільшується вдвічі. Наприклад, при одному гені від кожного з батьків у вас вийде решітка 2x2, для двох генів - 4x4, і так далі. Що стосується п'яти генів розмір таблиці буде 32x32!

Перш ніж приступити до вирішення завдань, рекомендується чітко визначити основні моменти («відправні істини»), спираючись на які, надалі можна буде успішно вирішувати практично будь-які завдання з генетики.
В основу складання даних методичних рекомендацій закладено бажання показати доцільність та необхідність уявного «послідовного проходження за годинниковою стрілкою у всіх п'яти кутах умовного п'ятикутника», що означають такі дії.

I. Умова завдання.
ІІ. Таблиця "Ген - Ознака".
ІІІ. Схема схрещування.
IV. Грати Пеннета.
V. Відповідь.

I. Умова завдання

Завдання має бути підібрано таким чином, щоб по можливості були суміщені на перший погляд вимоги, що здаються несумісними: чітка відповідність тому розділу теорії, ознайомлення з яким ведеться зараз, і захоплююче цікавий зміст завдання.
Бажано, щоб після ознайомлення з умовою завдання вирішального її з'явилося цілком усвідомлене прагнення негайно приступити до її вирішення. Очевидно, потрібно виключати розгляд нудних і монотонних за своєю суттю завдань, які іноді мляво кочують з одного «Збірника» до іншого. Вирішувати їх доводиться тому, що найчастіше інших завдань «під рукою» просто немає, а витрачати свої сили і час на складання нових «шедеврів» викладачеві навряд чи видається розумним.
Умова завдання має повною мірою містити інформацію, яка справді необхідна вирішення завдання. Потрібно стежити, щоб умова задачі залишалася перед очима її вирішуючого, дозволяючи досить глибоко вникнути в суть виконуваної роботи.

ІІ. Таблиця "Ген - ознака"

Приклади складання таблиці

Варіант 1.

Можна так повно не позначати, що буде поміщено в лівій та правій колонках таблиці ( Варіант 1), а, опустивши причетні обороти, залишити просто: «Ген» та «Ознака» ( Варіант 2).

Варіант 2.

При складанні таблиці з умови завдання черпається вся необхідна інформація: успадкування яких ознак простежується в даній задачі, домінантним (повного або неповного домінування) або рецесивним геном контролюється розвиток досліджуваної ознаки, в аутосомах або статевих хромосомах локалізовані гени, що цікавлять нас і т.д.
З пари контрастних альтернативних ознак таблицю «Ген – ознака» першим (!) вноситься той, розвиток якого перебуває під контролем домінантного гена. При записі в таблицю назви конкретної ознаки допустиме деяке скорочення слів, наприклад: «Кареглаз.» замість «короокість». Домінантний ген, що контролює успадкування досліджуваної ознаки, слід позначати першою великою літерою латинського алфавіту ( А). Наступним рядком вписується альтернативна ознака (у нашому випадку: «блакитноокість»), контрольована рецесивним геном. Звичайно, цей ген треба позначати також першою, але вже малою літерою латинського алфавіту ( а), і розташовувати його строго під символом Адомінантного гена (обидва символи – у лівій колонці таблиці).
У жодному разі не слід для позначення генів, що контролюють формування тих чи інших ознак, брати початкову букву від слова, що означає ознаку, наприклад:

Разом про те представляється доречним підкреслити, що у генетиці людини існують щонайменше три випадки, коли допускається, і навіть рекомендується чинити саме так, тобто. позначати ген «відірваної» від назви ознаки однією літерою (або запозиченими від назви ознаки двома літерами).
Йдеться про три конкретні випадки.

Хоча і в цих випадках ніщо не може вплинути на можливе виникнення вирішального завдання бажання позначити домінантний ген нормальної згортання крові, локалізований в Х-хромосомі, як ХА; тоді рецесивний ген незсідання крові (ген гемофілії), локалізований в Х-хромосомі, повинен бути записаний як Ха (те ж відноситься до резус-фактора і дальтонізму).
Якщо йдеться про неповне домінування, то таблиці «Ген – ознака» домінантний ген записують як і, як і за звичайному (повному) домінуванні, тобто. верхнім рядком (над рецесивним геном), але над буквою, що позначає цей ген неповного домінування, рекомендується ставити рисочку, наприклад: A.

І протягом усього часу, поки вирішується це завдання, щоразу, записуючи A, слід пам'ятати ставити цю рису, демонструючи цим відносну (неповну) домінантність цього гена. Над рецесивним геном ( а) ніяких рис не ставиться.
Якщо йдеться про розв'язання задач не на моногібридне, а на полігібридне спадкування, то в таблицю «Ген – ознака» спочатку треба внести ознаки, контрольовані генами, локалізованими в аутосомах, а потім уже ознаки, що знаходяться під контролем генів, розташованих у статевих хромосомах ( причому спочатку у Х-, а потім у Y-хромосомах).
Візьмемо такий приклад: «кароокий дальтонік, який страждає на гіпертрихоз». Складемо таблицю "Ген - ознака".

При цьому кожну пару ознак можна нумерувати (байдуже, арабськими чи римськими цифрами). У цьому прикладі ми маємо справу з тригібридним схрещуванням (чому відповідають три пари альтернативних ознак):

1-а пара – аутосомне успадкування;
2-я пара - Х-зчеплене успадкування;
3-я пара - Y-зчеплене успадкування.

Кожну пару аутосомних ознак можна відокремлювати від пари горизонтальними лініями; а аутосомне успадкування від варіантів зчепленого зі статтю успадкування – двома горизонтальними лініями.

ІІІ. Схема схрещування

У генетиці людини іноді використовують термін «Схема шлюбу», але навряд його можна вважати вдалим.
При записі схеми схрещування перше місце прийнято ставити особина жіночої статі, друге – особина чоловічої статі. Якщо суворо дотримуватися цього правила, то в схемі схрещування можна не ставити перед кожною формою, що схрещується, символ, уточнюючий, яка стать тієї чи іншої особини. Але ставити символи, звісно, ​​не забороняється:

Батьківські організми, взяті в схрещування, позначають латинською літерою Р. При цьому кожен із батьківських організмів може бути представлений записом у вигляді простого дробу. У чисельнику дробу поміщають фенотип особини (щодо розглянутих ознак: одного чи кількох – в моно- чи полигибридном схрещуваннях, відповідно), у знаменнику – набір генів (генотип), відповідальних формування фенотипу, представленого в чисельнику.

Схрещування у генетиці позначають знаком множення х.
Нащадки від схрещування двох батьківських форм називають гібридним, а кожну особу (окремого нащадка), що виникла в результаті схрещування, називають гібридом.
Гібридне покоління позначають поєднанням латинської літери F і цифрового індексу, що показує, яке за рахунком щодо схрещуваних форм (Р) гібридне покоління мається на увазі (у даному випадку – 1, тому що йдеться про дітей). Таким чином, у даному варіанті поєднання виглядає наступним чином: F1 = діти (читається: «еф один»). Неважко здогадатися, що F2 це друге гібридне покоління від Р, тобто онуки Р; F3 - третє гібридне покоління від Р, тобто правнуки Р, і т.д.
Між горизонталями Р і F1 розташовується горизонталь, яку позначають буквою G (перша буква грец. слів gameteі gametes– дружина та чоловік, відповідно).
На горизонталі G мають типи (різновиди) гамет, які здатна створювати кожна з схрещуваних форм (кожен із батьківських організмів).
При цьому у випадку, якщо генотип особини – мономорецесив аа, то на рядку G слід зображати один тип гамет: а, тому що 100% статевих клітин організму з таким генотипом ( аа) абсолютно ідентичні.

Тобто запис:

позбавлена ​​сенсу, оскільки йдеться не про кількість гамет (їх може бути безліч), а про те, скільки типів (різновидів, варіантів) гамет може створити такий організм ( аа): один тип ( а).
Вірною буде наступний запис:

Якщо генотип особини – мономодомінантен ( АА), то на рядку G (по центру) також з'являється лише одна літера А:

Аналогічно тому, що було сказано вище, всі гамети цієї особи ( АА) ідентичні: А.
Нарешті, якщо генотип особини – моногетерозигота ( Аа), то у такої особини в рівній кількості утворюються два типи гамет: Аі а. При цьому на рядку G слід розташовувати дані типи гамет строго під генотипом, що розглядається, але на деякому віддаленні один від одного, симетрично щодо запису самого генотипу Аа

:

Ще раз підкреслимо, що кожен тип гамет найкраще поміщати в гурток: Аі а.
Не можна підкреслювати кожен тип гамет, тобто записувати так: Але ставити розділові знаки (коми, точку з комою або будь-які інші) з метою відмежування одного типу гамет від іншого не слід.

lV. Грати Пеннета

Для того, щоб було простіше вирішувати практично будь-яке завдання з генетики, рекомендується будувати так звану ґрати Пеннета, яка отримала свою назву від імені англійського генетика Р.Пеннета, який її вперше запропонував.
Існують щонайменше 7 основних правил побудови решітки Пеннета та подальшого детального аналізу даних, що містяться в цих ґратах.

1. Вибір одного з двох можливих типів побудови грат Пеннета:

а) вертикально-горизонтальні грати Пеннета

б) похилі грати Пеннета

Видається доцільним рекомендувати для практичного використання вертикально-горизонтальні ґрати Пеннета, т.к. при цьому не виникає проблем, принаймні, суто технічної властивості: що під яким кутом вписувати в відсіки-ромби, що утворилися.

2. Заповнення лівого верхнього прямокутника ґрат Пеннета.

Розділимо його під кутом в 45 про пряму лінію, в результаті чого отримаємо два однакових прямокутний трикутник, у кожен із яких заноситься наступна информация:

ближче до основи кута – символ підлоги (),
трохи вище і лівіше – генотипи кожної з форм, що схрещуються (у нашому прикладі генотипи схрещуваних форм однакові: Аа).

При цьому неодмінно у верхньому трикутнику повинна бути інформація про особину жіночої статі (), в нижній – відомості про особину чоловічої статі ().

3. Оформлення верхньої горизонталі грат Пеннета.

На верхній горизонталі виписуються типи гамет жіночої особини; у нашому прикладі ( Аа) їх два: Аі а. Причому і ті, й інші в рівних кількостях, тому перед літерами ставимо коефіцієнти: 1/2 Ата 1/2 а.
Аналогічно оформляється ліва вертикаль решітки, де мають типи гамет особи чоловічої статі – з відповідними коефіцієнтами.
Ще одне важливе зауваження: всі записи в осередках верхньої горизонталі і лівої вертикалі робляться по центру осередків.

4. Визначення генотипів утворених зигот.

На перетинах горизонталей і вертикалей утворилися прямокутники (у разі їх чотири). Пронумеруємо їх довільно від № 1 до № 4. У кожен із них записуватимуться відповідні поєднання, чи відповідні комбінації, генів.

При цьому перебіг міркувань має бути наступним.
Якщо жіноча статева клітина з геном Адосягається чоловічою статевою клітиною, що також має ген А, і запліднюється нею (йдеться про «перехресті» № 1), виникає зигота, генотип якої гомодомінантен, тобто. АА.
Також можна охарактеризувати і всі інші «перехрестя»: № 2 (гетерозигота Аа), № 3 (гетерозигота Аа) та № 4 (гоморецесив аа).
Таким чином, можна зробити висновок: серед нащадків схрещуваних форм ( Аа х Аа) можуть бути виявлені представники з трьома різними варіантами генотипів, а саме: АА, 2 Аа, аа.

5. Можлива частота виникнення нащадків з будь-яким із генотипів, що розглядаються, вираховується, за правилом ймовірності, наступним чином (на прикладі «перехрестя» № 1): якщо материнські гамети з домінантним геном Авиникають з 50%-ною ймовірністю, так само, як і батьківські гамети з домінантним геном А(50%), то шанс виникнення зиготи АА =1/2Ах 1/2 А=1/4.
Просуваючись «перехрестями» (№ 2, № 3, № 4), проставляємо ймовірність виникнення нащадків з кожним з розглянутих вище варіантів генотипів (скрізь вписуємо коефіцієнт – 1/4, тому що в нашому прикладі: Аах Аа).

У таблиці, запропонованій нижче, наводиться інформація про те, як можна назвати кожен з перерахованих варіантів генотипів, залежно від того, що є пара генів, що контролюють розвиток аналізованої ознаки

Дещо дивними на перший погляд можуть здатися зустрічаються, хоча і вкрай рідко, в деяких роботах такі назви гетерозиготи, як «кондуктор» ( від лат. conductor- Супровідний, провідник) або «провідник». Але якщо вдуматися, це дивно тільки на перший погляд. Насправді, особина, що має гетерозиготний генотип, як би «провозить» (або «проводить») через покоління рецесивний ген, не здатний виявити свою присутність, будучи поряд із домінантним. Але як тільки йому, цьому рецесивному гену, вдається опинитися в гомозиготному стані, він відразу ж знову «на всі почуття» заявляє про свою присутність в генотипі, виявившись здатним проявити себе в фенотипі особини.

6. Правий нижній кут кожного «перехрестя» (комірки) решітки Пеннета може бути використаний для того, щоб тут було зафіксовано, яким буде фенотип особини, що характеризується наявністю такого генотипу, який має бути записаним у тому чи іншому конкретному прямокутнику решітки.

Назву фенотипу можна вписувати словами (напр.: « кароокий»), якщо йдеться про вивчення передачі у спадок від батьків до потомства якоїсь ознаки.
Цей правий нижній куточок можна «оформити» і інакше, якщо розглядається передача у спадок будь-якого захворювання.
Наприклад, при аналізі того, яким чином діти (F1) успадковують від батьків (Р) таку ознаку, як «шестипалість», наявну, припустимо, в одного з батьків (або в одного, і в іншого батька; однак подібна життєва ситуація мало ймовірно: важко навіть уявити собі сім'ю, в якій і батько, і мати – з однаковою аномалією, а саме – з полідактилією).
Відомо, що ген шестипалості - аутосомно-домінантний ген повного домінування. А), тоді як ген п'ятипалості - аутосомно-рецесивний ген ( а).
Для ілюстрації сказаного складемо два варіанти ґрат Пеннета.

7. Правий верхній кут кожного «перехрестя» решітки Пеннета може бути використаний для того, щоб тут було зафіксовано, якої статі особина, що має цей генотип.
Цілком зрозуміло, що використання правого верхнього кута може бути лише при вивченні успадкування, зчепленого зі підлогою. а), тоді як у разі аутосомного успадкування цей кут залишиться вільним ( б). Припустимо, йдеться про передачу у спадок такої патології, як «гіпоплазія зубної емалі» (це Х-зчеплений домінантний тип успадкування у людини).

V. Відповідь

Нарешті, заключний етап процесу розв'язання задачі – формулювання відповіді, яка має бути гранично коротким, абсолютно точним, що не допускає різночитань.
При цьому необхідно пам'ятати такі моменти:

1. Якщо питання звучить так: «Яка ймовірність...?», то відповідь необхідно виражати у частках, частинах, відсотках.
2. Якщо в задачі неможливо отримати позитивну відповідь, дається негативна відповідь, яка і є правильною.
3. Якщо умова завдання побудовано таким чином, що не виключається наявність двох варіантів її вирішення (внаслідок чого виходять дві різні відповіді), потрібно через кому навести і ту, й іншу відповіді (без додаткової розлогої аргументації, тому що при цьому мається на увазі , що все вже було детально розглянуто та обґрунтовано у процесі вирішення завдання).

Хотілося б сподіватися, що уважне читання представлених методичних рекомендаційнадасть істотну допомогу всім тим, хто справді прагне навчитися вирішувати завдання генетики.

Встановивши закономірності успадкування однієї ознаки (моногібридне схрещування), Мендель почав вивчати успадкування двох ознак, які відповідають дві пари алельних генів. Схрещування, в якому беруть участь особини, що відрізняються по двох парах алелей, називають дигібридним схрещуванням.

Оскільки кожен організм характеризується дуже більшим числомознак, а число хромосом обмежено, кожна з них повинна нести велику кількість генів. Результати дигібридного схрещування залежать від того, чи лежать гени, що визначають ознаки, що розглядаються, в одній хромосомі або в різних. При дигібридному схрещуванні Мендель вивчав успадкування ознак, які відповідають гени, лежачі, як з'ясувалося значно пізніше, у різних хромосомах.

Незалежне спадкування.Якщо в дигибридном схрещуванні гени перебувають у різних парах хромосом, то пари ознак успадковуються незалежно друг від друга.

Розглянемо досвід Менделя, у якому вивчав незалежне спадкування ознак у гороху. Одна з схрещуваних рослин мала гладке жовте насіння, інше - зморшкувате зелене (рис. 37). У першому поколінні всі гібридні рослини мали гладке жовте насіння. У другому поколінні відбулося розщеплення: 315 насіння було гладкого жовтого, 108 - гладкого зеленого, 101 - зморшкуватого жовтого, 32 - зморшкуватого зеленого. Таким чином, F 2 виявлено чотири фенотипу у співвідношенні, близькому до 9 жовтим гладким насінням (А-В-), 3 жовтим зморшкуватим (А-bb), 3 зеленим гладким (ааВ-) і 1 зеленому зморшкуватому (ааbb), де знак «-» означає, що можлива присутність як алеля А, так і а; як У, так і b. У короткому виглядірозщеплення F 2 можна записати так: 9 А-В-; 3 А-bb; 3 ааВ-; 1 aabb.

Рис. 37. Механізм успадкування забарвлення та форми насіння у гороху при дигібридному схрещуванні. Грати Пеннета

Запишемо схрещування таким чином, щоб було очевидне розташування генів у хромосомах:

При утворенні гамет у особин F 1 можливі чотири комбінації двох пар алелів. Механізм цього процесу показаний малюнку 38. Алелі одного гена, як ви знаєте, завжди потрапляють у різні гамети. Розбіжність однієї пари генів впливає розбіжність генів інший пари.

Якщо у мейозі хромосома з геном Авідійшла до одного полюса, то до цього ж полюса, тобто в ту саму гамету, може потрапити хромосома як із геном У, так і з геном b. Отже, з однаковою ймовірністю ген Аможе опинитися в одній гаметі та з геном У, і з геном b. Обидві події рівноймовірні. Тому скільки буде гамет АВ, стільки ж і гамет Аb. Таке ж міркування справедливе й у гена а, тобто число гамет аВзавжди дорівнює числу гамет ab. Внаслідок незалежного розподілу хромосом у мейозі гібрид

утворює чотири типи гамет: АВ, Аb, аВі abу рівних кількостях. Це було встановлено Р. Менделем і названо законом незалежного розщеплення чи третім законом Менделя.

Він формулюється так: розщеплення за кожною парою генів йде незалежно від інших пар генів.

Незалежне розщеплення можна зобразити як таблиці (див. рис. 37). На ім'я генетика, який уперше запропонував цю таблицю, вона названа ґратами Пеннета. Оскільки в дигібридному схрещуванні при незалежному наслідуванні утворюються чотири типи гамет, кількість типів зигот, що утворюються при випадковому злитті цих гамет, дорівнює 4x4, тобто 16. Рівно стільки клітин у ґратах Пеннета. Внаслідок домінування Анад аі Унад bрізні генотипи мають однаковий фенотип. Тому кількість фенотипів дорівнює лише чотирьом. Наприклад, у 9 клітинах решітки Пеннета з 16 можливих поєднань розташовані комбінації, що мають однаковий фенотип - жовте гладке насіння. Генотипи, що визначають цей фенотип, такі: 1ААВВ:2AАВЬ:2AаВВ:4АаВЬ.

Рис. 38. Незалежне розщеплення кожної пари генів

Число різних генотипів, що утворюються при дигібридному схрещуванні, дорівнює 9. Число фенотипів у F 2 при повному домінуванні дорівнює 4. Значить, дигібридне схрещування є два незалежно йдуть моногібридних схрещування, результати яких як би накладаються один на одного.

На відміну від другого закону, справедливого завжди, третій закон застосовний тільки до випадків незалежного успадкування, коли гени, що вивчаються, розташовані в різних парах гомологічних хромосом.

Статистичний характер законів Г. Менделя.Нехай у схрещуванні Аа x Ааотримано лише чотири нащадки. Чи можна точно передбачити генотип кожного з них? Невірно думати, що співвідношення неодмінно буде рівним 1АА:2Аа:1аа. Може статися так, що всі чотири нащадки матимуть генотип ААабо Аа. Можливе і будь-яке інше співвідношення, наприклад, три особини з генотипом Ааі одна - аа. Чи означає це, що закон розщеплення у разі порушується? Ні, закон розщеплення може бути похитнутий результатами схрещувань, у яких виявлено відхилення від очікуваного співвідношення, у разі 1:2:1. Причина цього явища у тому, що закони генетики носять статистичний характер. Це означає, наприклад, що співвідношення фенотипів нащадків 3:1, очікуваних у схрещуванні гетерозигот, виконуватиметься тим точніше, чим більше нащадків. У досвіді з схрещування сортів гороху з жовтим і зеленим насінням Г. Мендель у F 2 отримав дуже велику кількість насіння і тому розщеплення виявилося 3,01:1, тобто близько до теоретично очікуваного.

Точне виконання співвідношень 3:1, 9:3:3:1 та інших можливе лише при великій кількості гібридних особин, що вивчаються.

Коли Мендель ставив свої досліди, науці ще нічого не було відомо ні про хромосоми і гени, ні про мітоз і мейоз. Незважаючи на це, Мендель, точно врахувавши і обміркувавши результати розщеплення, зрозумів, що кожна ознака визначається окремим спадковим фактором і ці фактори передаються з покоління в покоління за певними законами, які він сформулював.

1. У чому сенс третього закону Менделя? Які зв'язки між другим та третім законами Менделя?
2. Які цитологічні засади дигібридного схрещування?
3. Яке розщеплення за генотипом та фенотипом виникає, якщо гібриди другого покоління дигібридного схрещування (див. рис. 37) будуть розмножуватися самозапиленням?
4. Які виникнуть розщеплення щодо генотипу та фенотипу, якщо кожен із дев'яти генотипів другого покоління дигібридного схрещування буде схрещений з aabb?
5. Згадайте, скільки генотипів виникне F2 при моногібридному, дигібридному схрещуваннях. Скільки генотипів буде у F 2 при тригібридному схрещуванні? Спробуйте вивести загальну формулу числа генотипів F2 для полігібридного схрещування.
6. У томатів округла форма плодів (А) домінує над грушоподібною (а), червоне забарвлення плодів (В) – над жовтим (b). Рослина з округлими червоними плодами схрещена з рослиною, що має грушоподібні жовті плоди. У потомстві 25% рослин дають округлі червоні плоди, 25% - грушоподібні червоні плоди, 25% - округлі жовті плоди, 25% - грушоподібні жовті плоди (ставлення 1: 1: 1: 1). Які генотипи батьків та нащадків? Розв'язання задачі дивіться наприкінці підручника.
7. У сім'ї народилася блакитноока темноволоса дитина, схожа за цими ознаками на батька. Мати - кароока темноволоса; бабуся по материнській лінії - блакитноока темноволоса; дідусь - кароокий світловолосий; бабуся і дідусь по батьківській лінії - кароокі темноволосі. Визначте ймовірність народження в цій родині блакитноокої світловолосої дитини. Карий колір очей домінує над блакитним, темний колірволосся - над світлим.