ГДЗ до підручника «Біологія і екологія» В.І. Соболь. 10 клас

§ 44. Зчеплене успадкування. Позахромосомна спадковість у людини

Пригадайте!

Що таке успадкування ознак?

Успадкування ознак – це процес, за допомогою якого генетична інформація передається від батьків до нащадків під час розмноження. Ознаки закодовані в ДНК організму і успадковуються від обох батьків. Успадкування ознак може впливати на фізичні характеристики та поведінку організму, а також на його сприйнятливість до певних захворювань.

Поміркуйте!

Т. Х. Морган схрещував дрозофіл і спостерігав за успадкуванням великої кількості їхніх ознак. Аналіз результатів допоміг дійти висновку, що деякі ознаки передаються нащадкам разом. Через те Морган припустив, що гени, які визначають ці «поєднані» ознаки, не розкидано по всій клітині, а зібрано в особливих острівцях. Через те виходило, що всі спадкові ознаки дрозофіл поділяються на чотири групи. Поясніть, чому.

Експерименти Моргана з дрозофілами допомогли йому зробити висновок про те, що певні ознаки успадковуються разом, що свідчить про те, що гени, які визначають ці ознаки, розташовані близько один до одного в одній хромосомі. Це явище тепер відоме як генетичне зчеплення, і воно загалом описує схему успадкування, за якої два гени, розташовані в безпосередній близькості один до одного, з більшою ймовірністю успадковуються разом, ніж якби вони були в різних хромосомах. Аналізуючи результати своїх експериментів, Морган зміг розділити всі спадкові ознаки дрозофіли на чотири групи, виходячи з того, в якій хромосомі кожна ознака була розташована. Це дозволило йому визначити, які риси були пов’язані, а які ні.

ДІЯЛЬНІСТЬ

Розв’язування типових вправ з генетики. Успадкування, зчеплене зі статтю

Вправа 1. Дальтонізм – рецесивний прояв ознаки, ген якої розташований в Х-хромосомі. Яких дітей можна очікувати від шлюбу: а) чоловік з нормальним колірним зором, жінка з геном дальтонізму в генотипі; б) чоловік з дальтонізмом, жінка з нормальним кольоровим зором; в) чоловік з дальтонізмом, жінка з геном дальтонізму в генотипі.

Для а) чоловіка з нормальним кольоровим зором і жінки з геном дальтонізму в генотипі всі їхні діти матимуть нормальний колірний зір у своєму генотипі, але дочки будуть носіями гена дальтонізму. Для б) чоловіка з дальтонізмом і жінки з нормальним кольоровим зором всі їхні діти матимуть нормальний колірний зір у генотипі, але сини будуть носіями гена дальтонізму. Для в) чоловіка з дальтонізмом і жінки з геном дальтонізму в генотипі всі їхні діти матимуть нормальний колірний зір у своєму генотипі, але обидва сини і дочки будуть носіями гена дальтонізму.

Вправа 2. Чоловік з дальтонізмом одружується з жінкою з нормальним колірним зором, батько якої був з дальтонізмом. Яким буде зір у їхніх дітей?

Імовірність того, що діти чоловіка з дальтонізмом і жінки з нормальним кольоровим зором, чий батько був дальтоніком, матимуть дальтонізм, становить 25%. Це пояснюється тим, що жінка має 50% шансів бути носієм рецесивного гена дальтонізму, який вона може передати своїм дітям. Якщо вона справді є носієм гена, то кожна з її дітей матиме 50% шансів успадкувати його.

Вправа 3*. Здорова за фенотипом жінка, у матері якої був дальтонізм, а в батька – гемофілія, одружена з чоловіком, який має обидва захворювання. Визначте ймовірність народження в цій сім’ї дітей, які також матимуть обидві ці хвороби (іл. 109).

Ймовірність того, що дитина, яка народиться в цій сім'ї, буде хворіти дальтонізмом і гемофілією - 0,25. Це тому, що жінка є носієм рецесивного гена дальтонізму та рецесивного гена гемофілії, які вона може передати своїм дітям. Кожна з її дітей має 25% шансів успадкувати обидва ці гени, що призводить до 25% шансів мати дальтонізм і гемофілію.

СТАВЛЕННЯ

Прикладом генеалогічного дерева, у якому простежується зчеплене зі статтю успадкування гемофілії, є родовід англійської королеви Вікторії, у генотипі якої був ген цього захворювання. Через нащадків королеви Вікторії гемофілія передалась у королівські родини не тільки Великої Британії, а й Іспанії та Росії. Що таке гемофілія? За допомогою схеми визначте тип успадкування гемофілії.

Гемофілія — це генетичний розлад, при якому хвора людина не здатна виробляти достатню кількість специфічного білка, який сприяє згортанню крові, що призводить до надмірної кровотечі та труднощів у загоєнні травм. У королеви Англії Вікторії був ген гемофілії, який вона передала своїм нащадкам. Тип успадкування в цьому випадку – Х-зчеплений рецесивний, що означає, що ген знаходиться в Х-хромосомі і передається від матерів до синів. У цьому випадку сини королеви Вікторії успадкували б ген, а її дочки були б носіями.

РЕЗУЛЬТАТ

1. Що таке зчеплене успадкування?

Зчеплена спадковість — це тип генетичної спадковості, де ознаки або порушення визначаються генами, розташованими в одній хромосомі. Зчеплене успадкування може бути або Х-зчепленим, коли ген розташований на Х-хромосомі, або Y-зчепленим, коли ген розташований на Y-хромосомі. При Х-зчепленому успадкуванні ознака або розлад передається від матері до сина, тоді як при Y-зчепленому успадкуванні ознака або розлад передається від батька до сина. В обох випадках ознака або розлад не передається від батька до дочки або від матері до дочки.

2. Наведіть приклади ознак, що успадковуються зчеплено в людини.

Приклади рис, які успадковуються зчеплено у людей, включають гемофілію, дальтонізм, м’язову дистрофію Дюшенна та синдром крихкої X. Гемофілія - це Х-зчеплене рецесивне захворювання, спричинене мутацією гена фактора згортання VIII або IX. Дальтонізм - це Х-зчеплене рецесивне захворювання, викликане мутацією гена кольорового зору. М'язова дистрофія Дюшенна - це Х-зчеплене рецесивне захворювання, спричинене мутацією гена дистрофіну. Синдром крихкої Х-хромосоми – це Х-зчеплене домінантне захворювання, спричинене мутацією гена FMR1.

3. Що таке зчеплене зі статтю успадкування ознак?

Зчеплене зі статтю успадкування ознак відноситься до ознак, які передаються від батьків до дитини через X- або Y-хромосому. При Х-зчепленому успадкуванні ознака передається від матері до сина, тоді як при Y-зчепленому успадкуванні ознака передається від батька до сина. В обох випадках ознака не передається від батька до дочки або від матері до дочки. Наприклад, кольорова сліпота є Х-зчепленою рецесивною ознакою, що означає, що вона передається від матерів до синів, і син повинен успадкувати дві копії гена, щоб проявити цю ознаку.

4. Наведіть приклади ознак, що успадковуються зчеплено зі статтю в людини.

Приклади ознак, пов’язаних зі статтю у людей, включають дальтонізм, гемофілію, м’язову дистрофію Дюшенна та синдром крихкої X. Дальтонізм - це Х-зчеплене рецесивне захворювання, викликане мутацією гена кольорового зору. Гемофілія - це Х-зчеплене рецесивне захворювання, спричинене мутацією гена фактора згортання VIII або IX. М'язова дистрофія Дюшенна - це Х-зчеплене рецесивне захворювання, спричинене мутацією гена дистрофіну. Синдром крихкої Х-хромосоми – це Х-зчеплене домінантне захворювання, спричинене мутацією гена FMR1.

5. Що таке цитоплазматичне успадкування?

Цитоплазматичне успадкування – це передача генів, що відбуваються поза ядром. Воно зустрічається у більшості еукаріотів і відрізняється від ядерної спадковості, тобто передачі генетичної інформації через ядро. Гени, які переносяться органелами, такими як мітохондрії та хлоропласти, успадковуються через цитоплазматичну спадковість. У рослин передача цитоплазматичних ознак може відбуватися або через успадковані від матері ендосимбіотичні органели, або через цитоплазматичну передачу, опосередковану пилком. У тварин цитоплазматична спадковість в основному передається яйцеклітиною і визначає характеристики потомства. Цитоплазматична спадковість також може бути використана для пояснення певних явищ, наприклад, чому деякі ознаки не успадковуються за менделівським принципом, або чому деякі ознаки передаються лише нащадкам чоловічої або жіночої статі.

6. Наведіть приклади цитоплазматичного успадкування ознак.

Приклади цитоплазматичного успадкування ознак включають успадковані від матері ендосимбіотичні органели в рослинах, а також ознаки, що передаються через яйцеклітину у тварин. У рослин цитоплазматичну спадковість можна побачити в передачі таких ознак, як форма хлоропласту, колір квітки, строкатість листя та плоди без насіння. У тварин цитоплазматичну спадковість можна побачити в передачі таких ознак, як колір шерсті та ознаки, зчеплені зі статтю. Інші приклади цитоплазматичної спадковості включають передачу таких ознак, як цитоплазматична чоловіча стерильність і цитоплазматична несумісність, які спричинені елементами в цитоплазмі клітин.

7. Скільки груп зчеплення в людини?

Люди зазвичай мають дві групи зчеплення залежно від статі: жінки мають 23 парні групи, а чоловіки – 22. Це тому, що чоловіки мають додаткову Х-хромосому, яка містить повний набір генів.

8. Які особливості зчепленого зі статтю успадкування ознак у людини?

У людини ознаки, зчеплені з Х-хромосомою, називають ознаками, зчепленими зі статтю. Ці ознаки успадковуються по-різному залежно від статі батька. У людини нащадки жіночої статі успадковують по одній Х-хромосомі від кожного з батьків, тоді як нащадки чоловічої статі успадковують одну Х-хромосому від матері та одну Y-хромосому від батька. Ця різниця в моделях успадкування означає, що ознаки, зчеплені з Х-хромосомою, частіше виражаються у чоловіків, ніж у жінок. Крім того, оскільки Y-хромосома містить дуже мало генів, будь-які ознаки, пов’язані з нею, набагато рідше виражаються.

9. Чим визначається цитоплазматичне успадкування?

Цитоплазматична спадковість визначається внеском батьківської матері. ДНК органели батька блокується від проникнення в яйцеклітину, а ДНК органели матері є єдиною, яка передається потомству. Це означає, що цитоплазматичне успадкування нащадків визначається внеском матері. Крім того, на цитоплазматичну спадковість також впливають фактори навколишнього середовища, такі як температура, вологість і світло.

10. На конкретному прикладі доведіть важливість вивчення зчепленого успадкування ознак.

Щоб продемонструвати важливість вивчення зчепленого успадкування ознак, розглянемо приклад серповидноклітинної анемії. Серповидно-клітинна анемія — це генетичне захворювання, спричинене мутацією гена, відповідального за вироблення гемоглобіну, білка, який переносить кисень у еритроцитах. Мутація змушує гемоглобін утворювати аномальну форму, що може призвести до того, що червоні кров’яні клітини набувають серповидної форми та не можуть ефективно переносити кисень. Схема успадкування серповидно-клітинної анемії є яскравим прикладом важливості вивчення зчепленого успадкування ознак. Розлад успадковується рецесивним способом, що означає, що людина повинна успадкувати дві копії мутованого гена (по одній від кожного з батьків), щоб розвинути розлад. Це означає, що якщо один із батьків є носієм мутованого гена (що може статися, навіть якщо вони самі не мають розладу), існує ймовірність, що їх дитина успадкує дві копії гена та розвине розлад. Тому розуміння зчепленого успадкування ознак є важливим для того, щоб визначити, наскільки ймовірно, що дитина успадкує генетичний розлад, такий як серповидно-клітинна анемія.