Какие котята родятся у черепаховой кошки и рыжего кота

Решение задач по генетике

«Наследование признаков, сцеплённых с полом»

(на примере наследования гена окраски шерсти у кошек)

ЕГЭ по биологии, линия 28

УМК любой, 11 класс

Теоретическое обоснование темы

«Наследование, сцеплённое с полом»

У мужских и женских организмов все пары хромосом, кроме одной, одинаковы и называются аутосомами. Хромосомы, которые имеют отношение к определению пола, называются половыми и обозначаются Х и Y. Если у организма обе половые Х-хромосомы, то такой организм гомогаметен, т.е. даёт одинаковые гаметы: Х и Х. Если у организма Х и Y половые хромосомы, то такой организм гетерогаметен, т.е. даёт гаметы Х и Y.

В половых хромосомах имеются гены, которые отвечают не только за пол организма, но и контролируют обычные признаки. Аллели могут быть только в Х-хромосоме, т.к. их две, они парные. Признаки, определяемые этими генами, наследуются сцеплено с полом. У человека наследуются сцеплено с полом по Х-хромосоме гены, отвечающие за развитие гемофилии (несвёртываемость крови) и дальтонизм (цветовая слепота).

Если же ген находится в Y-хромосоме, то он наследуется по линии пола, имеющего Y-хромосому. У человека по Y-хромосоме передаётся гипертрихоз (волосатые уши), развитие перепонки между вторым и третьим пальцами ног. Гены, находящиеся в Y-хромосоме человека, наследуются только от отца к сыну.

Ген, который находится в Х-хромосоме, гетерогаметного организма в одинарной дозе, проявляет себя полностью и называется гемизиготным, а сам организм – гемизиготой. Например, у человека это гены гемофилии, дальтонизма, у дрозофилы – ген белоглазости. Гемизиготами являются самцымлекопитающих, большинства рыб, дрозофилы (половые хромосомы ХY), а также самки птиц, рептилий (половые хромосомы ХY), бабочек (у моли Х0, т.е. у самки отсутствует вторая хромосома, а пол самца определяется ХХ).

Трёхшерстные кошки, или по-научному, кошки с черепаховой окраской бывают только женского рода, коты не могут иметь черепаховую окраску. Оказывается, ген окраски шерсти сцеплен с Х-хромосомой. Ген рыжей окраски доминантен В (Б большое), сцеплён с Х-хромосомой и обозначается при решении задач как Хᴮ, ген чёрной окраски – рецессивен b (б малое), обозначается как Хb. Гетерозигота имеет генотип ХᴮХb , следовательно, по полу это будет кошечка, а окраска – черепаховая, коты могут быть только рыжими ХᴮY или чёрными – Хb Y.

Из общепринятого правила есть исключения. Оказывается, при оплодотворении яйцеклетки иногда происходит сбой, и будущий котёнок получает не две половые хромосомы, а три. Генотип таких животных ХХУ. И от родителей такой котёнок наследует одну «рыжую» Х-хромосому, и одну «чёрную». Тогда появляется черепаховый кот. Вероятность появления такого кота: один черепаховый на миллион котов с другой окраской. Это – «ошибка природы», генетический сбой. Такие животные абсолютно стерильны и иметь потомство не способны.

Рассмотрим задачи по теме «Сцеплённое с полом наследование» на примере кошек. В условии задачи обозначения признаков могут быть отмечены разными буквами.

Задача 1.

У кошек и котов ген чёрной окраски шерсти (А) и рыжей окраски (В) локализованы в Х-хромосоме и при сочетании неполное доминирование – черепаховую окраску – трёхшёрстность (АВ). От чёрной кошки родились черепаховый и два чёрных котёнка. Определите генотип кошки, фенотип и генотип кота, а также пол черепахового и чёрных котят. Составьте схему скрещивания и обоснуйте результаты.

Дано:

Признак, фенотип Ген, генотип

_______________________________________

Чёрная окраска шерсти Хᴬ

Рыжая окраска шерсти Хᴮ

Черепаховая окраска шерсти Хᴬ Хᴮ

Р: ♀ чёрная ?

♂ – ? ?

F₁: 1 черепаховый ?

2 чёрных ?

Решение задачи

1. По условию задачи определяем генотипы родителей: чёрная кошка будет иметь генотип ХᴬХᴬ, т.к. если бы у неё был генотип Хᴬ Хᴮ, то она была бы черепаховой. Генотип отца: ХᴮY (Хромосома Y не участвует в наследования окраски, в данном случае она определяет мужской пол).

2. Записываем схему решения задачи:

Р: ♀ Хᴬ Хᴬ х ♂ ХᴮY

чёрная рыжий

G: Хᴬ Хᴮ Y

F₁: Хᴬ Хᴮ ; Хᴬ Y

♀ черепаховая ♂ чёрный

3)Объяснение решения задачи: у кошек пол определяется так же, как у человека, т.е. самка гомогаметна (ХХ), а самец гетерогаметен (Х Y). Генотип чёрной кошки Хᴬ Хᴬ, рыжего кота ХᴮY. Среди родившихся котят один имеет черепаховую окраску шерсти, это возможно только при слиянии гаметы кошки Хᴬ и гаметы кота Хᴮ. Следовательно, это кошечка, обе гаметы несут Х-хромосому. Генотип кошечки с черепаховой окраской – Хᴬ Хᴮ. Если в потомстве появилась черепаховая кошка, то отец имел рыжую окраску, его генотип – ХᴮY. Чёрные котята – это котики с генотипом Хᴬ Y.

Ответ: 1) генотип чёрной кошки – Хᴬ Хᴬ.

2) Генотип кота – ХᴮY, фенотип – рыжая окраска шерсти.

3) Генотипы, фенотипы и пол котят – ♀ черепаховая кошечка, генотип – Хᴬ Хᴮ.

♂ ХᴮY – чёрные котики.

4) Проявляется наследование признака, сцеплённого с полом.

В следующих задачах признаки обозначены иначе. Например, рыжая окраска шерсти – Хᴮ (доминантный признак), чёрная окраска шерсти – Хb (рецессивный признак), тогда черепаховая кошка будет иметь генотип – Хᴮ Хᴮ, чёрная кошка – Хb Хb, чёрный кот – Хb Y, рыжий кот – Хᴮ Y.

Задача 2.

От черепаховой кошки родилось несколько котят, один из которых оказался рыжей кошечкой. Каковы генотипы родителей и котёнка? Определите тип взаимодействия генов. Составьте схему скрещивания и обоснуйте результаты.

Дано:

Признак, фенотип Ген, генотип

_______________________________________

Рыжая окраска шерсти Хᴮ

Чёрная окраска шерсти Хb

Черепаховая окраска шерсти Хᴮ Хb

Р: ♀ черепаховая Хᴮ Хb

♂ – ? ?

F₁: ♀ рыжая ?

?

1) По условию задачи определяем генотипы родителей: если родилась рыжая кошечка, то её генотип будет Хᴮ Хᴮ. Одну гамету Хᴮ она получит от матери, т.к. мать с черепаховой окраской шерсти ХᴮХb, а вторую гамету Хᴮ она должна получить от отца, следовательно, кот рыжий, его генотип ХᴮY.

2) Записываем схему решения задачи:

Р: ♀ Хᴮ Хb х ♂ ХᴮY

черепаховая рыжий

G: Хᴮ Хb Хᴮ Y

F₁: Хᴮ Хᴮ ; ХᴮY; Хᴮ Хb ; Хb Y

♀рыжая ♂рыжий ♀ черепаховая ♂ чёрный

Ответ: 1) Генотип черепаховой кошки – Хᴮ Хb.

2) Генотип рыжего кота – ХᴮY.

3) Генотип рыжей кошечки – Хᴮ Хᴮ . Кроме неё у этой пары могли родиться: чёрный котик – Хb Y, рыжий котик – ХᴮY.

4)Тип взаимодействия генов – сцеплённое с полом наследование.

Задачи для самостоятельного решения

Задача 1.

От черепаховой кошки и чёрного кота родились два чёрных котёнка. Составьте схему решения задачи. Определите генотипы родителей и потомства, а также пол чёрных котят.

Задача 2.

От чёрного кота и черепаховой кошки получили пять котят, две из них кошки. Напишите схему решения задачи. Ответьте на вопросы: Сколько котят имели рыжую масть? Сколько кошечек были рыжей масти? Сколько кошечек были черепаховыми? Сколько котят были чёрными? Сколько котиков имели чёрную масть?

Задача 3.

Гены окраски кошек расположены в Х – хромосоме. Черная окраска определяется геном Хb, рыжая Хᴮ, гетерозиготы имеют черепаховую окраску. От черной кошки и рыжего кота родились: один черепаховый и один черный котенок. Составьте схему решения задачи. Определите генотипы родителей и потомства, возможный пол котят.

Задача 4.

Доминантный ген B и рецессивный ген b участвуют в определении окраски у кошек и расположены в Х-хромосоме. Ген B обусловливает черную окраску, ген b -рыжую, гетерозиготы Bb имеют черепаховую окраску. У черепаховой кошки от черного кота родились 4 котенка, какой они масти?

Задача 5.

Ген короткой шерсти (А) у кошек доминирует над геном длинной шерсти (а) и наследуется аутосомно. Ген окраски кошек сцеплен с Х-хромосомой. Чёрная окраска определяется геном ХВ, рыжая – геном Хb. Гетерозиготы имеют черепаховую окраску. Длинношёрстная кошка черепаховой окраски была скрещена с рыжим короткошёрстным (Аа) котом. Определите генотипы и фенотипы родителей и потомства, а также вероятность рождения чёрной кошки. Объясните результат скрещивания. Какие законы наследования проявляются в этих скрещиваниях?

Источники информации

1. Гончаров О.В. Генетика.Задачи. – Саратов: Лицей, 2008.

2. Кириленко А.А. Биология. Сборник задач по генетике. Базовый и повышенный уровень ЕГЭ: учебно-методическое пособие/А.А.Кириленко. – Ростов-на-Дону: Легион, 2009.

3. Кириленко А.А., Колесников С.И. Биология. Подготовка к ЕГЭ-2013: учебно-методическое пособие/А.А.Кириленко, С.И.Колесников. – Ростов-на-Дону: Легион, 2012.

4. Фотографии кошек с черепаховой окраской

https://cat-strong.narod.ru/images/zol_3col.jpg

https://animal-store.ru/img/2015/050114/0416287

https://s020.radikal.ru/i718/1402/b8/e7d71c8eb7c8.jpg

https://s42.radikal.ru/i097/1101/23/2831b202aaa3.jpg

Приложение 1

Кошки с черепаховой окраской

Почему же именно черепаховым был назван окрас трёхцветных кошек? Чтобы увидеть сходство, надо взять гребень из отшлифованного черепахового панциря и посмотреть сквозь него на солнце – сходство будет очевидным!  
 

Примеры черепаховой окраски кошек

Решение задач по генетике на наследование черепаховой окраски меха у кошек

Задача 72.
У кошек одна пара аллелей (В и b), определяющих окраску шерсти, сцеплена с полом. Ген b обуславливает черную окраску шерсти, ген В – рыжую окраску шерсти, а гетерозиготы имеют пеструю (черепаховую) окраску1. От спаривания рыжего кота с черной кошкой в нескольких пометах было получено шесть котят, из них четыре кошки. 1. Сколько котят имело рыжую окраску шерсти? 2. Сколько кошек были черепаховыми? 3. Сколько котов были рыжими? 4. От спаривания рыжего кота с черными кошками было получено 8 котят, из них шесть кошек. Сколько кошек были черепаховыми? 5. Сколько котят имело черную масть?
Решение:
ХВ – ген рыжей окраски меха у кошек;
Хb – ген черной окраски меха у кошек;
ХВХВ – рыжая кошка;
ХbХb – черная кошка;
ХВХb – черепаховая кошка;
ХВУ – рыжий кот;
ХbУ – черный кот.

В данном случае наблюдается явление при котором каждый из аллелей проявляет своё действие, и ни один аллель не подавляет действие другого. В результате у гетерозигот формируется новый признак, пестрая окраска кошки. Это пример такого типа взаимодействия аллельных генов, который называется  мозаичной экспрессией (проявлением) гена или мозаицизмом.

Схема скрещивания рыжего кота с черной кошкой

Р: ХbХb      х       ХBУ 
Г:  Хb               ХB, У
F1: 
1XBXb; 1ХbУ
Наблюдается 2 типа генотипа. Расщепление по генотипу – 1:1.
Фенотипы:
XBXb – черепаховые котята – 50%; 
ХbУ – черные котята – 50%.
Наблюдается 2 типа фенотипа. Расщепление по фенотипу – 1:1.

Таким образом, при скрещивании рыжего кота с черной кошкой в потомстве все кошки рождаются черепаховые, а все коты – рыжие.

Выводы:
1. Два котенка имеют черную окраску шерсти, все они коты.
2. Четверо котят имели черепаховую окраску, все они кошки.
3. Два кота были черными.

Схема скрещивания черного кота с рыжей кошкой

Р: ХВХВ      х       ХbУ 
Г:  ХВ               Хb, У
F1: 
1XBXb; 1ХВУ
Наблюдается 2 типа генотипа. Расщепление по генотипу – 1:1.
Фенотипы:
XBXb – черепаховые котята – 50%; 
ХВУ – рыжие котята – 50%.
Наблюдается 2 типа фенотипа. Расщепление по фенотипу – 1:1.

Таким образом, при скрещивании черного кота с рыжей кошкой в потомстве все кошки рождаются черепаховые, а все коты – рыжие.

Выводы:
4. Все шесть котят-кошек были черепаховыми.
5. Двое котят имели рыжую масть, оба коты.

Таким образом, черепаховые кошки – это всегда гетерозиготы по гену рыжего цвета, кошки-мозаики, лоскутные кошки, у которых на окрасу меха то один ген включен, то другой.
 

Задача 73.
Пара генов B и b, определяющих окраску шерсти у кошек, сцеплена с полом. Ген В обуславливает рыжую окраску, ген b-черную, а гетерозиготы Bb имеют пеструю (черепаховую окраску). Рыжего кота спаривали с пестрой кошкой. Получили пять котят, двое из которых-кошки. 1) Сколько было котят рыжей масти? 2) Сколько было кошек рыжей масти? 3) Сколько было кошек черепаховой масти? 4) Сколько было котят черной масти? 5) Сколько было котов черной масти?
Решение:
ХВ – ген рыжей окраски меха у кошек;
Хb – ген черной окраски меха у кошек;
ХВХВ – черная кошка;
ХbХb – черная кошка;
ХВХb – пестрая кошка;
ХВУ – рыжий кот;
ХbУ – черный кот.

Схема скрещивания рыжего кота с пестрой кошкой

Р: ХВХb      х       ХBУ 
Г:  ХВ, Хb           ХB, У
F1: 
1ХВХВ; 1XBXb; 1ХВУ; 1ХbУ
Наблюдается 4 типа генотипа. Расщепление по генотипу – 1:1:1:.
Фенотипы:
ХВХВ – рыжий котенок (кошка) – 25%;
XBXb – пестрый котенок (кошка)- 25%; 
ХВУ – рыжий котенок (кот) – 25%;
ХbУ – черный котенок (кот) – 25%.

Рыжие котята – 50%;
Черные котята – 25%;
Пестрые котята – 25%.

Наблюдается 3 типа фенотипа. Расщепление по фенотипу – 2:1:1.

Таким образом, при скрещивании рыжего кота с пестрой кошкой в потомстве половина кошек рождаются пестрые, а другая половина – рыжие; среди котов полвина рыжие, а другая половина – черные.

Выводы:
1. Вероятность рждения котят рыжей масти составляет 50%.
2. Вероятность рождения кошек рыжей масти составляет 25%.
3. Вероятность рождения кошек пестрой или черной масти составляет по 25% каждой, а среди двух кошек в данном потомстве одна могла быть черная, а другая пестрая или обе черные, или обе пестрые.
4. Вероятность рождения котят черной масти составляет 25%.
5. Вероятность рождения котов рыжей масти составляе 25% среди рождаемых котят и 50% – среди всех рождаемых котиков.

1 Всё дело в том, что в каждой клетке котенка-девочки во время эмбрионального развития работает только одна из двух имеющихся у нее Х-хромосом, а вторая инактивируется («выключается»). Инактивация Х-хромосомы происходит случайным образом: может быть «выключена» любая из двух Х-хромосом, присутствующих в клетке. Поскольку у гетерозиготных кошек одна хромосома несет аллель В, а другая – аллель b, в некоторых клетках «работает» B, а b инактивируется, в то время в других «работает b, а B инактивируется. В первых клетках проявляется рыжий окрас, а во вторых – черный. Гетерозиготная кошка Bb оказывается «смесью» из этих двух типов клеток. Инактивация Х-хромосом происходит в процессе внутриутробного развития, и поэтому последующие поколения клеток сохраняют именно ту инактивированную хромосому, которая была у клетки – их «предка». Другими словами, рыжее пятно на шерсти такой кошки происходит от единственной клетки, в которой активным остался аллель В, а черное – от клетки, в которой при инактивации активным оказался b. Это явление называется мозаичной экспрессией (проявлением) гена или мозаицизмом.