EU peníze středním školám Název vzdělávacího materiálu: Mendelovská genetika – Monohybridismus: procvičování modelových příkladů Číslo vzdělávacího materiálu: ICT10 /3 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 – Monohybridismus: 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 problematikách. Časový rozvrh: 40 min Gymnázium Františka Křižíka a základní škola, s.r.o.

Pro zopakování na začátek: 1. Mendelův zákon Zákon o uniformitě F1 (1. filiální = první generace potomků) generace. Při vzájemném křížení 2 homozygotů vznikají potomci genotypově i fenotypově jednotní. Pokud jde o 2 různé homozygoty jsou potomci vždy heterozygotními hybridy. Při křížení dvou homozygotů (dominantního - AA a recesivního - aa) vzniká jednotná generace potomků - heterozygotů se stejným genotypem (Aa) i fenotypem.

Pro zopakování na začátek: 2. Mendelův zákon Zákon o náhodné segregaci genů do gamet. Při křížení 2 heterozygotů může být potomkovi předána každá ze dvou alel (dominantní i recesivní) se stejnou pravděpodobností. Dochází tedy ke genotypovému a tím pádem i fenotypovému štěpení = segregaci. Pravděpodobnost pro potomka je tedy 25% (homozygotně dominantní jedinec) : 50% (heterozygot) : 25% (homozygotně recesivní jedinec). Tudíž genotypový štěpný poměr 1:2:1. Fenotypový štěpný poměr je 3:1, pokud je mezi alelami vztah kodominance, odpovídá fenotypový štěpný poměr štěpnému poměru genotypovému (tj. 1:2:1). Genotypový štěpný poměr je 1:2:1 (tab. vlevo), fenotypový štěpný poměr je 3:1 při úplné dominanci (tab. vpravo) nebo 1:2:1 při neúplné dominanci odpovídající štěpnému poměru genotypovému.

Příklad 1  Kožešina platinového norka je mnohem dražší než kožešina se standardním zbarvením. Platinová barva je homozygotně recesivní. Jak lze nejúspěšněji provést křížení v potomstvu standardně zbarvené samičky s platinovým samečkem, je-li k dispozici právě jen tento pár norků a chceme-li získat co nejvíce platinových potomků?

Řešení 1  Kožešina platinového norka je mnohem dražší než kožešina se standardním zbarvením. Platinová barva je homozygotně recesivní. Jak lze nejúspěšněji provést křížení v potomstvu standardně zbarvené samičky s platinovým samečkem, je-li k dispozici právě jen tento pár norků a chceme-li získat co nejvíce platinových potomků?  Možnosti křížení jsou samozřejmě dvě: samička může být jak homozygotně dominantní (zvolíme-li označení A/a, pak tedy AA), nebo také hetrozygotní (Aa). V obou případech bude fenotyp stejný – standardní zbarvení. Pokud budeme počítat s první možností, budou potomci této samice s platinovým samcem (aa) vždy heterozygotní. V F2 generaci se pak, dle Mendelova 2. zákona, budou vytvářet štěpné poměry 1:2:1.  F1:F2: 100% heterozygoti = standard Poměr 1 (AA): 2 (Aa): 1 (aa) Standardplatina Projev: Standard: platina = 3:1 Potom by bylo vhodné křížit mezi sebou tyto recesivní homozygoty (aa).

Řešení 1  V druhém případě, kdy by samice byla heterozygotní (Aa) a samec recesivní homozygot (aa), byla by cesta ke štěstí jednodušší. standardplatina  F1: → Poměr 1:1 - standard : platina  Potom by už nebyl problém vybírat z vrhu platinové jedince a nechat je mezi sebou křížit.

Příklad 2  Modrooký muž, jehož oba rodiče měli hnědé oči, se oženil s hnědookou ženou, jejíž otec byl modrooký, zatímco matka měla oči hnědé. Jejich jediné dítě je hnědooké. Jaké jsou genotypy tohoto dítěte, obou rodičů a všech prarodičů, pokud je hnědá úplně dominantní nad modrou?

Řešení 2  Modrooký muž, jehož oba rodiče měli hnědé oči, se oženil s hnědookou ženou, jejíž otec byl modrooký, zatímco matka měla oči hnědé. Jejich jediné dítě je hnědooké. Jaké jsou genotypy tohoto dítěte, obou rodičů a všech prarodičů, pokud je hnědá úplně dominantní nad modrou?  Zvolíme označení pro barvu očí například O/o. Pokud je muž modrooký, pak má genotyp oo, jeho hnědooká žena O_ → dcera musí být tedy logicky heterozygot Oo. Podívejme se spíše na grafické znázornění:  P O? ooOo Oo  F1 ♀ - Oo x oo - ♂  F2 Oo  P – označuje prarodiče, F1 – muže a ženu, F2 – jejich dceru. Ze schématu je patrné, že jedinou babičku z matčiny strany není možné zcela rozluštit – pro utváření dalších generací ale tato alela nebyla důležitá – tomu říkáme segregace alel, ale k tomu se dostaneme až později.

Příklad 3  Různé odrůdy ředkviček mají tvar kořene dlouhý, kulatý nebo oválný. Zkřížení mezi oválnými a dlouhými poskytlo 159 jedinců s kořenem dlouhým a 156 s oválným. Zkřížením kulatých a oválných vzniklo 198 kulatých a 203 oválných. Zkřížením oválných vzniklo 121 dlouhých, 243 oválných a 119 kulatých. O který typ dědičnosti tu jde a jaké jsou genotypy jednotlivých odrůd?  Malá rada: Jedná se o dominanci neúplnou!  Druhá (!) výpomoc: Dlouhý kořen při volbě označení K/k bude KK (dominantní homozygot), kulatý – kk!  Hoří!!! Ano Kk odpovídá oválnému fenotypu!

Řešení 3  Různé odrůdy ředkviček mají tvar kořene dlouhý, kulatý nebo oválný. Zkřížení mezi oválnými a dlouhými poskytlo 159 jedinců s kořenem dlouhým a 156 s oválným. Zkřížením kulatých a oválných vzniklo 198 kulatých a 203 oválných. Zkřížením oválných vzniklo 121 dlouhých, 243 oválných a 119 kulatých. O který typ dědičnosti tu jde a jaké jsou genotypy jednotlivých odrůd?  Pokud tedy vycházíme z předchozích bodů, křížíme oválné ředkvičky (Kk) s dlouhými (KK). Gamety jsou tedy: K, k x K:  Poměr 159 s dlouhým : 156 s oválným kořenem odpovídá poměru 1:1, který vyplývá z tabulky.  Druhé křížení, kulaté (kk) ředkvičky s oválnými (Kk), a tedy gametami: k x K, k, vypadá takto:  Podobně jako v předchozím případě máme poměr potomků 1:1 ve stejných fenotypech jako vidíme u rodičů.

Řešení 3  Poslední křížení bylo provedeno mezi dvěma oválnými ředkvičkami (Kk), a zde je situace zajímavější, poněvadž dle Mendelova 2. zákona zde z jednoho fenotypu vznikají najednou 3 možnosti v poměru 1:2:1. Podívejme se na to podrobněji:  Poměr fenotypový vzniknuvších jedinců při křížení heterozygotů by měl odpovídat při neúplné dominanci poměru genotypovému, tj. 25% připadá na rostliny s dlouhým kořenem, 50% na rostliny s kořenem oválným a zbylých 25% odpovídá těm, co mají kořen kulatý. To také odpovídá samotnému zadání (121 dlouhých, 243 oválných a 119 kulatých).

Příklad 4  Thalasemie je druh lidské anemie. Tato nemoc má dvě formy zvané minor a major, druhá z nich je velmi vážná. Vážně postižení jedinci jsou homozygotní TT, méně postižení jedinci jsou heterozygoti Tt.  Otec i matka trpí thalasemií minor. Jaká je pravděpodobnost, že jejich dítě bude postiženo vážně? S jakou pravděpodobností budou mít zdravé dítě?

Řešení 4  Thalasemie je druh lidské anemie. Tato nemoc má dvě formy zvané minor a major, druhá z nich je velmi vážná. Vážně postižení jedinci jsou homozygotní TT, méně postižení jedinci jsou heterozygoti Tt.  Otec i matka trpí thalasemií minor. Jaká je pravděpodobnost, že jejich dítě bude postiženo vážně? S jakou pravděpodobností budou mít zdravé dítě?  Pokud jsou oba rodiče nemocní s thalasemií minor, pak je jejich genotyp v obou případech Tt. Křížení těchto jedinců odpovídá opět Mendelovu 2. zákonu:  Poměr genotypový odpovídá fenotypovému, tj. 1:2:1. Je zde 25% nebezpečí, že jejich potomek bude postižen vážnou formou anémie, stejné procento připadá na potomka zdravého, 50% je potom šance, že bude mít potom stejné zdravotní potíže jako rodiče. Asi bych jim vlastní děti nedoporučoval.

Tabulky – archiv autora