EU peníze středním školám Název vzdělávacího materiálu: Mendelovská genetika – Dihybridismus: procvičování modelových příkladů Číslo vzdělávacího materiálu: ICT10 /4 Šablona: III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Název sady vzdělávacích materiálů: Molekulární biologie jako prohloubení učiva a opakování k maturitě Autor: Jakub Siegl Datum vytvoření: Garant (kontrola): Mgr. Šárka Kirchnerová Ročník: ročník čtyřletého gymnázia (septima – oktáva) Vzdělávací oblast: Člověk a příroda Vzdělávací obor: Biologie Téma: Mendelovská genetika – Dihybridismus: procvičování modelových příkladů Metodika/anotace: Genetické příklady jsou solí genetiky. Bez nich bychom nebyli schopni učinit jakoukoli prognózu. Tento materiál s řešenými příklady umožní studentům procvičit teoretické znalosti na konkrétních příkladech. Časový rozvrh: 40 min Gymnázium Františka Křižíka a základní škola, s.r.o.

Pro zopakování na začátek - 3. Mendelův zákon Zákon o nezávislé kombinovatelnosti alel. Při zkoumání 2 alel současně dochází k téže pravidelné segregaci. Máme-li 2 dihybridy (heterozygot ve 2 zkoumaných znacích) AaBb, může každý tvořit 4 různé gamety (AB, Ab, aB, ab). Při vzájemném křížení tedy z těchto 2 gamet vzniká 16 různých zygotických kombinací. Některé kombinace se ovšem opakují, takže nakonec vzniká pouze 9 různých genotypů (poměr 1:2:1:2:4:2:1:2:1). Nabízí se nám pouze 4 možné fenotypové projevy (dominantní v obou znacích, v 1. dominantní a v 2. recesivní, v 1. recesivní a v 2. dominantní, v obou recesivní). Fenotypový štěpný poměr je 9:3:3:1. Štěpný poměr genotypovýŠtěpný poměr fenotypový 1:2:1:2:4:2:1:2:1 9:3:3:1

Příklad 1  U rajčete je červená barva plodu (P) dominantní nad žlutou (p) a normální typ listu (L) dominantní nad bramborovitým s širšími celokrajnými lístky (l).  Byla křížena rostlina žlutoplodá s bramborovitými listy s červenoplodou rostlinou s normálními listy, homozygotní v obou párech alel. Určete genotypy rodičů a hybridů, které fenotypy jsou nové ve srovnání s rodiči? Jak bude vypadat fenotyp rostlin F2?

Řešení 1  U rajčete je červená barva plodu (P) dominantní nad žlutou (p) a normální typ listu (L) dominantní nad bramborovitým s širšími celokrajnými lístky (l).  Byla křížena rostlina žlutoplodá s bramborovitými listy s červenoplodou rostlinou s normálními listy, homozygotní v obou párech alel. Určete genotypy rodičů a hybridů, které fenotypy jsou nové ve srovnání s rodiči? Jak bude vypadat fenotyp rostlin F2?  Toto je učebnicový příklad 3. Mendelova zákona, kdy jsou spolu kříženi dva homozygoti, a to dominantní v obou znacích s recesivním taktéž v obou znacích:  ppll x PPLL → gamety pl x PL nám dají pouze jednu možnost, a to dihybrida PpLl. Jelikož se jedná o úplně dominantní dědičnost, je fenotypový projev shodný s dominantním homozygotem v obou znacích – potomci jsou červení a normálními listy. Dojde-li však k jejich vzájemnému křížení, rozrůstá se pestrost jak genotypů, tak i fenotypů. Gamety dihybrida jsou totiž PL, Pl, pL a pl  Výsledek křížení v tabulce:

Řešení 1 Křížením dvou dihybridů získáváme klasický genotypový štěpný poměr 1:2:1:2:4:2:1:2:1, vyjádřený fenotypově při úplné dominanci obou znaků 9:3:3:1, 9/163/16 3/16 1/16 přičemž 9/16 odpovídá rostlině s červenými plody a normálními listy, 3/16 připadají na jedince červenými plody a listy bramborovitými, 3/16 odpovídají žlutoplodým rostlinám s normálními listy a 1/16 potom rostlinám s žlutými plody a bramborovitými listy.

Příklad 2  U slepic jsou opeřené nohy (P) dominantní nad holými (p) a hráškovitý tvar hřebene (H) dominantní nad jednoduchým (h).  a) Dva kohouti A a B byli pářeni se dvěma slepicemi C a D. Všichni čtyři jedinci měli opeřené nohy a hráškovité hřebeny. Kohout A dal s oběma slepicemi všechno potomstvo opeřené s hráškovitým hřebenem. Kohout B se slepicí C dal potomstvo opeřené i neopeřené, avšak pouze s hráškovitými hřebeny, se slepicí D však dal všechny potomky opeřené, avšak část s hráškovitými a část s jednoduchými hřebeny. Jaké byly genotypy obou kohoutů a slepic?

Řešení 2a)  U slepic jsou opeřené nohy (P) dominantní nad holými (p) a hráškovitý tvar hřebene (H) dominantní nad jednoduchým (h).  a) Dva kohouti A a B byli pářeni se dvěma slepicemi C a D. Všichni čtyři jedinci měli opeřené nohy a hráškovité hřebeny. Kohout A dal s oběma slepicemi všechno potomstvo opeřené s hráškovitým hřebenem. Kohout B se slepicí C dal potomstvo opeřené i neopeřené, avšak pouze s hráškovitými hřebeny, se slepicí D však dal všechny potomky opeřené, avšak část s hráškovitými a část s jednoduchými hřebeny. Jaké byly genotypy obou kohoutů a slepic?  Jelikož víme, že všichni zúčastnění byli opeření a měli hřebínek hráškovitý, je jasné, že každý jedinec musí mít alespoň jednu dom. alelu od každého genu:  H_P_. Pokud kohout A měl se všemi samicemi potomky se stejným fenotypem, jako je on sám, a kohout B zase potomstvo pestré, je zřejmé, že kohout B nemůže být dominantní homozygot ani v jednom znaku (má-li dát potomstvo recesivní ať v tom či onom znaku), tzn., že je dihybridem HhPp. Slepice C pak musí mít genotyp HHPp a slepice D HhPP. Kohout A je homozygotně dominantní v obou zkoumaných znacích. Důkaz viz tabulka:

ABC D Kohout A má gamety pouze HP, kohout B: HP, Hp, hP, hp; slepice C: HPHp a slepice D: HP, hP ACD  Kohout A se samicemi C a D:  V obou případech křížení jsou fenotypicky jednotní potomci, tj. opeření s hráškovitým hřebenem. BCD  Kohout B se samicemi C a D:  Jak je dobře patrné, samec A dal se samicí C ve většině případů uniformní potomstvo, avšak ¼ nemá opeřené končetiny, ve druhém případě je to vlastně zrcadlové – 75% potomků jsou stejně jako v případě prvním opeření ptáci s hráškovitým hřebenem, pouze ¼ má hřeben jednoduchý.

Příklad 2  U slepic jsou opeřené nohy (P) dominantní nad holými (p) a hráškovitý tvar hřebene (H) dominantní nad jednoduchým (h).  b) Všechno potomstvo opeřeného kohouta s hráškovitým hřebenem a neopeřené slepice s hráškovitým hřebenem bylo opeřené. Většina potomků měla hráškovitý hřeben, ale objevili se i někteří jedinci s hřebenem jednoduchým. Jaké byly genotypy rodičů? Jaké potomstvo bychom dostali, kdybychom tuto slepici křížili s jedním z jejích opeřených synů s jednoduchým hřebenem?

Řešení 2b)  U slepic jsou opeřené nohy (P) dominantní nad holými (p) a hráškovitý tvar hřebene (H) dominantní nad jednoduchým (h).  b) Všechno potomstvo opeřeného kohouta s hráškovitým hřebenem a neopeřené slepice s hráškovitým hřebenem bylo opeřené. Většina potomků měla hráškovitý hřeben, ale objevili se i někteří jedinci s hřebenem jednoduchým. Jaké byly genotypy rodičů?  V tomto případě je řešení vskutku jednoduché. Jestliže je slepice neopeřená a má hřeben hráškovitý, známe 3 ze čtyř alel: H_pp. Kohout naproti tomu má od každého znaku minimálně jednu dominantní alelu: H_P_. Pokud mají všechny potomky opeřené a jako jediný je zde nositelem alely pro tento znak kohout, pak musí být v tomto znaku homozygotní (PP). V případě hřebínku je zde možnost tvorby jednoduchého typu, což je vyjádření genotypu hh – z toho vyplývá, že jak kohout tak slepice musí mít ve svém genotypu tuto recesivní alelu. Výsledné genotypy P generace jsou tedy: Kohout – HhPP x slepice - Hhpp  Důkaz v tabulce:

Kohoutslepice Kohout má gamety HP a hP, slepice Hp a hp 75% procent potomků bude fenotypově odpovídat samci, tzn. budou opeření s hráškovitým hřebínkem, ¼ potom bude mít hřebínek jednoduchý.

Příklad 3  U krav je bezrohost (R) dominantní nad rohatostí (r). U shorthornského plemene vyvolává alela B červené zbarvení, alela b bílé zbarvení, v heterozygotním stavu je projevem strakatost.  Jaké potomstvo můžeme očekávat, jestliže strakatá rohatá jalovička, která vznikla z křížení rohaté bílé krávy s bezrohým strakatým býkem, bude pářena se svým otcem?

Řešení 3  U krav je bezrohost (R) dominantní nad rohatostí (r). U shorthornského plemene vyvolává alela B červené zbarvení, alela b bílé zbarvení, v heterozygotním stavu je projevem strakatost.  Jaké potomstvo můžeme očekávat, jestliže strakatá rohatá jalovička, která vznikla z křížení rohaté bílé krávy s bezrohým strakatým býkem, bude pářena se svým otcem?  Tento příklad odpovídá kombinaci úplné a neúplné dominanci. Jestliže víme, že je jalovička strakatá a rohatá, odpovídá logicky její fenotyp genotypu rrBb. Pokud bylo řečeno, že její matkou byla kráva rohatá a bílá, tzn. recesivní v obou znacích (rrbb), otec, tedy býk, musel být při fenotypu strakatém a bezrohém dihybrid (RrBb) →  Naše jalovička

Řešení 3  Pokud tedy zkřížíme jalovičku s jejím otcem, potom to bude vypadat takto:  ¼ potomků bude po matce (rrBb) strakatá rohatá, ¼ pak po otci dihybridní (RrBb) s projevem strakatosti a bez rohů, zastoupení 1/8 náleží fenotypům rohatý hnědý jedinec (RrBB), rohatý bílý jedinec (Rrbb), bezrohý hnědý jedinec (rrBB) a bezrohý bílý jedinec, který nechá pamatovat na svoji babičku (rrbb).

Tabulky – archiv autora