Открытый региональный конкурс. Санкт-Петербургская медико-биологическая олимпиада школьников

Пусть ОДНОВРЕМЕННО в одной репликационной вилке каждой из 46 хромосом кариотипа происходит репликация.
200 пар/сек * 46 = 9200 (одновременно реплицируются в 1 сек пар нуклеотидов)
3312000000 пар: 9200 пар/сек = 360000 ( сек)
1ч = 3600 сек Переводим в часы!
360 000 : 3600 = 100 (часов)
Точек роста: 100 : 6 = 16,7

Из 3000 клеток – предшественников сперматозоидов (сперматоциты I порядка, сперматоциты II порядка, сперматиды, сперматогонии?) в процессе мейоза кроссинговер наблюдался в 150 исходных клетках. Какой процент (и какое количество клеток) кроссоверных гамет дает организм с генотипом:
АВ
ав ?

Сперматоциты первого порядка
Кроссинговер в 150 исходных клетках из 3000. Определяем % кроссинговера
100% - 3000 Х= 15000/3000= 5 %
Х% - 150
Гаметы (12000):
некроссоверные кроссоверные
(родительские) 5%
95%
(АВ) 47,5% 5700 (Ав) 2,5% 300
(ав) 47,5% 5700 (аВ) 2,5% 300

Гладкая форма семени кукурузы доминирует над морщинистой, окрашенное семя доминирует над белым. При скрещивании кукурузы с гладкими окрашенными семенами с растениями, которое имеет морщинистые и бесцветные семена получили потомство: цветных гладких – 4152 растений; цветных морщинистых – 149; белых гладких- 152; белых морщинистых – 4163. Определите расстояние между генами. Определите вероятность образования гамет в которых одновременно содержаться аллели гладких и бесцветных семян.

Р глад., окраш. • морщ., бесцв.
F глад., окраш . 4152
морщ., бесцв 4163
глад., бесцв. 152 рекомбинантные
морщ., окраш. 149
% кроссинговера= (152+149/4152+149+152+4163 ) * 100% = 3,5% (3,5 морганид)

Г некроссоверные 96,5%
А В 48,25%
а в 48, 25% кроссоверные 3,5%
А в 1,75% !!!!!
а В 1, 75%
Локализация аллелей
глад.бесц. морщ. окр.
А в а в Ав аВ
а В а в ав ав

Мистер Фокс решил разводить пчел. Он купил улей, у матки которого были пятна на среднегруди (рецессивный аутосомный признак) и нормальный ротовой аппарат (доминантный аутосомный признак), и подсадил в него трутней с пятнами на крыльях и нормальным ротовым аппаратом. В первом поколении половина трутней имела гипертрофированный ротовой аппарат. Укажите, сколько процентов от общего числа самок будут занимать особи с пятном на крыле и с гипертрофированным ротовым аппаратом, если оба вышеуказанных признака не влияют на плодовитость и здоровье особей.

У пчел самки диплоидные, самцы гаплоидные!!!!! Гаплоидный набор хромосом трутни получают от матки-матери. То, что в первом поколении проявился признак – гипертроф. рот. аппарат, говорит о том, что в генотипе самки есть аллель этого признака.
Р ♀ ааВ- ♂ АВ Р ♀ ааВв ♂ АВ
F1 ♂ ½ гиперт. F1 ♂ аВ ½ и ав ½
сред.норм. сред. гипертр.
а-пятна среднегрудь В- норма рот. аппарат
А – пятна крылья в - гипертрофированный

Р ♀ ааВв ♂ АВ
F1 ♀ АаВВ ½ АаВв ½
на крыльях, норм.
Ответ:
самок, которые будут с пятном на крыле и с гипертрофированным ротовым аппаратом не будет = 0%.

Специфической особенностью биологии размножения пчел является спаривание матки со многими трутнями (с 9—10 и даже более).
Открытие этого явления принадлежит русской ученой В.В. Тряско (1955—1956 гг.) Такое спаривание называется полиандрией.
В семяприемнике матки сперматозоиды хранятся в процессе всей ее жизнедеятельности. Мнение, что матка во время брачного полета оплодотворяется, неверно, происходит «осеменение», во время которого семяприемник матки наполняется спермой трутней. Семяприемник имеет вид небольшого круглого пузырька объемом 1,2—1,5 мм3, в который вмещается 8—10 млн. сперматозоидов. Само оплодотворение, выражающееся в слиянии ядер двух половых клеток, происходит уже в отложенном яйце в ячейке сот.

В соревновании передать семя матке побеждают самые сильные, хорошо развитые. Природа здесь предусмотрела естественный отбор по мужской линии - трутни отличаются между собой по массе, окраске и другим признакам. Вывод большого количества трутней подчиняется всеобщему закону природы не экономить на процессах воспроизводства вида.
Вследствие того, что матка осеменяется многими трутнями, имеющими различные геномы, и сперматозоиды смешиваются в семяприемниках, рабочие пчелы генетически неоднородны. Гетерогенность рабочих пчел в семье направлена на обеспечение жизненных форм пчел, которые имеют больше приспособительных свойств в геноме, что обеспечивает в конечном счете сохранение и выживание матки.

У пчел не существует самостоятельной наследственности по мужской линии, как у других животных. Трутень имеет гаплоидное число хромосом, он несет геном матери и служит передаточным звеном в обмене маток наследственностью. Наследственность, передаваемая трутнями в последующих поколениях, начинает преобладать.
Такой тип скрещивания называется поглотительным.
Популяция пчел характеризуется сложностью передачи наследственных свойств, обеспечивающих ее гетерогенность и устойчивость.

О. Макензен (США, 1951) установил, что у пчел имеется серия множественных аллелей определенного гена, вызывающих у маток после близкородственного скрещивания откладку яиц, которые пчелы выбрасывают на 4-й день - «пестрый» расплод.
Из оплодотворенных яиц с такой серией аллелей развиваются диплоидные трутни, т.е. трутни, имеющие 32 хромосомы. За признак диплоидности самца ответствен всего один ген — ген «пола», который имеет серию аллелей. По некоторым данным число аллелей гена «пола» составляет от 10 до 13. Если при оплодотворении яйца и образовании зиготы попали одинаковые аллели генов, то образуются нежизнеспособные диплоидные трутни.

К ограниченным полом признакам относят различия полов по размерам (самки некоторых видов крупнее самцов или наоборот), более яркая окраска у самцов, шпоры у петухов, признак молочности у коров,
яйценоскость у кур. У человека это архитектура тела, голос и т.д.
Признаки, сцепленные с полом- это признаки, гены которых находятся в половых хромосомах, обеспечивая особенности наследования с учетом пола.
Признаки, доминирование или рецессивность которых определяется полом, например, наличие рогов у самцов некоторых пород овец. Рога проявляются у самцов уже при гетерозиготности по гену рогатости, самки остаются комолыми (безрогими), рога у них развиваются при гомозиготности по гену рогатости. По такому же типу наследуется облысение у человека.

Облысение, начинающееся со лба, является признаком, доминантным у мужчин и рецессивным у женщин (поэтому лысые мужчины встречаются чаще). Признак кодируется аутосомным геном. Облысевший мужчина (гетерозиготный по гену лысости) женился на женщине с нормальными волосами, мать которой была лысой. Определить возможные генотипы потомства.

АА, Аа - облысение (♂)
аа – облысение (♀)
Р АаХХ * АаХУ
волосы лысый
F

Арне Мюнтцинг составил хромосомные карты кукурузы по всем 10 группам сцепления. В одной из них расположены локусы генов : пестрые листья (sr), устойчивость к болезням (ag), мужская стерильность (ms), окраска качана (p). Ген стойкости к болезням (ag) дает 11% кроссоверных гамет с геном мужской стерильности (ms), 14% с геном окраски початка (р) и 14% с геном пестрых листьев (sr). В свою очередь ген ms с геном р дает 3% кроссинговера, а с геном sr – 25%. Постройте хромосомную карту и определите расположение каждого локуса.

кодон
5 – АЦГУЦГЦГЦУ 3
Г Ц
А У
У А 3 - ГУЦАГЦГЦАА 5
3-8 и 16-21 – шпилька
Антикодоновая петля-9-15

Популяция – это совокупность особей данного вида, в течение длительного времени (большого числа поколений) населяющих определенный ареал и имеющих возможность скрещиваться друг с другом, которая отделена от таких же соседних совокупностей одной из форм изоляции (пространственной, сезонной, физиологической или генетической).
Популяционная генетика – наука, изучающая генетические явления, происходящие в популяциях.

Частота генотипа - доля особей, имеющих данный генотип, среди всех особей популяции. Рассмотрим следующий пример.
Аутосомный ген имеет два аллеля: А и а. Популяция состоит из N особей, часть которых имеет генотип Аа - число этих особей NАа. Частота генотипа (рАа) определяется как рАа = NАа /N. Пусть, например, популяция состоит из 10000 особей, среди которых имеются 500 особей с генотипом Аа. Тогда частота особей с генотипом Аа равна рАа = 500/10000 = 0,05, или 5%.

Частота аллеля - доля конкретного аллеля среди всех имеющихся в популяции аллелей изучаемого гена.
Частота аллеля A - pА. Поскольку у гетерозиготной особи аллели разные, частота аллеля А равна сумме частоты гомозиготных (АА) и половине частот гетерозиготных (Аа) по этому аллелю особей. Например, если частоты генотипов АА, Аа и аа составляют 0,64, 0,32 и 0,04, соответственно, то частота аллеля А будет равна рА = 0,64 + 0,5х0,32 = 0,8.

Закон Харди-Вайнберга :
В больших популяциях при условии свободного скрещивания и при отсутствии притока мутаций и отбора устанавливается равновесие частот генотипов, которое сохраняется из поколения в поколение.
Закон Харди-Вайнберга устанавливает математическую зависимость между частотами аллелей аутосомных генов и генотипов :
рА + qа = 1; р2А А + 2рqАа + q2аа = 1
где рА – частота доминантного аллеля гена,
qа - частота рецессивного аллеля гена,
р2АА- частота особей, гомозиготных по доминантному аллелю,
2рqАа – частота гетерозиготных особей,
q2аа - частота особей, гомозиготных по рецессивному аллелю, то есть
частота особей с рецессивным признаком,
р2АА+ 2рqАа - частота особей с доминантным признаком,
2рqАа + q2аа– частота особей, в генотипе которых имеется
рецессивный аллель.

Теоретически закон Харди-Вайнберга справедлив только для идеальных, или равновесных, популяций. Равновесными популяциями называются такие популяции, в которых выполняются следующие условия:
популяция бесконечно велика; к ней можно применять законы вероятности, то есть когда в высшей степени маловероятно, что одно случайное событие может изменить частоты аллелей;
имеет место панмиксия, то есть случайное образование родительских пар, без тенденции вступления особей в брак с партнерами, подобными или противоположными по генотипу; все аллели равно влияют на жизнеспособность гамет и потомки от всех возможных скрещиваний имеют равную выживаемость; популяция полностью изолирована - нет миграции особей, дающей приток или отток аллелей; новые мутации в данной популяции не появляются; отсутствует отбор; поколения не перекрываются во времени и не образуются родительские пары из особей, относящихся к разным поколениям.

1.Альбинизм общий наследуется как аутосомный рецессивный признак. Заболевание встречается с частотой 1 : 20 000. Вычислите частоту гетерозигот в популяции. Сколько гетерозигот в городе с населением 100 000.
2. В одной популяции имеется три генотипа по аутосомному гену в соотношении 9 АА : 6 Аа : 1 аа. Находится ли данная популяция в состоянии генетического равновесия?

Пенетрантность — показатель фенотипического проявления аллеля в популяции. Определяется как отношение (в процентах) числа особей, у которых наблюдаются фенотипические проявления наличия аллеля, к общему числу особей, у которых данный аллель присутствует в необходимом для фенотипического проявления количестве копий (в зависимости от характера доминирования, для фенотипического проявления может быть достаточно только одной копии аллеля или двух, если для фенотипического проявления необходимо, чтобы особь была гомозиготна по данному гену).
«Аллель A обладает пенетрантностью 95 %» означает, что из всех особей, у которых данный аллель имеется в необходимом числе копий, лишь у 95 % наличие этого аллеля можно установить по показателям фенотипа. Полная пенетрантность — это 100 % фенотипическое проявление наличия данного аллеля в пределах популяции.
Пенетрантность, это частота проявления гена в признаках.

Врождённый вывих бедра наследуется доминантно, средняя пенетрантность гена 25%. Заболевание встречается с частотой 6 : 10 000 (В. П. Эфроимсон, 1968). Определите число гомозиготных особей по рецессивному гену.
А- вывих бедра; а - норма
Из условия задачи - частота встречаемости генотипов
АА и Аа = р2 + 2pq.
Необходимо найти частоту встречаемости генотипa аa- q2.
Из формулы p2 + 2pq + q2 = 1 - число гомозиготных по рецессивному гену особей (аа) q2 = 1 - (p2 + 2pq).
Число больных (6 : 10 000) представляет собой не p2 + 2pq, а лишь 25% носителей гена А, а истинное число людей, имеющих данный ген, в четыре раза больше, т.е. 24 : 10 000. Следовательно, p2 + 2pq = 24 : 10 000.
q2 (число гомозиготных по рецессивному гену особей) равно 1 - p2 + 2pq = 1 - 24 : 10000 = 0,9976 или 9976 : 10000.

-Линии – гомозиготы по рассматриваемым генам.
Р сахарные * сахарные
морщинистые морщинистые бесцветные коричневые
Единообразие возможно только если линии несут разные аллели одного и того же гена, 2 варианта:
1. Р aaFF * AAff
2. P AAff * aaFF
F1 AaFf /гладкие зерновки/