Problemarul La Genetica [PDF]

Zitiervorschau

BioUnivers

Nr.3 UNIVERSITATEA DE STAT DIN MOLDOVA CATEDRA BIOLOGIE VEGETALĂ

Dan Zgardan Galina Comarov

Culegere de probleme la genetica generală (material didactic)

Editura “CARTDIDACT” Chişinău 2004

CZU 57.01/.04 (075.8) D 86 AUTORI : Dan Zgardan, lector universitar, doctor în biologie (Universitatea de Stat din Moldova) Galina Comarov, conferenţiar universitar, doctor în biologie (Universitatea Agrară de Stat din Moldova)

Prezenta elaborare metodică este adresată atât elevilor de la liceele cu profil real, cât şi studenţilor de la colegiile agrare şi medicale. Lucrarea va servi drept suport didactic pentru lecţiile de laborator, seminare şi lucrul individual al studenţilor la compartimentul “genetica generală”. Problemele incluse şi succesiunea materialului din această lucrare corespund curriculum-ului liceal la biologie. În această elaborare sunt date modele de rezolvare a problemelor la toate temele cursului. Au fost de asemenea incluse tabele auxiliare, anexe şi răspunsuri la probleme. Materialele din această culegere pot fi folosite atât la colocvii şi lucrări de control, la examenele de absolvire a instituţiilor indicate şi de admitere la universitate, cât şi la olimpiadele de biologie.

Descrierea CIP a Camerei Naţionale a Cărţii Probleme la genetica generală (material didactic) / Dan Zgardan, Galina Comarov; Ch. :Cartdidact, 2003 (Tipografia «Reclama»). – p. CZU 57.01/.04 (075.8) Recenzent ştiinţific : Mihai Leşanu – conferenţiar universitar , USM, Catedra Biologie Vegetală Responsabil de ediţie : Lidia Dencicov – lector universitar , USM, Catedra Biologie Vegetală Tehnoredactare : Mihai Băţ Coperta : Mihai Băţ

Dan Zgardan, Galina Comarov, Editura « Cartdidact »

ISBN 9975-932-46-0

2

Cuprins Tema 1. Bazele moleculare ale eredităţii……………………………………………………..41 Tema 2. Legile mendeliene ale eredităţii………………………………………………………7 2.1. Monohibridarea…………………………………………………………………..7 2.2. Dihibridarea şi polihibridarea……………………………………………………10 2.2.1. Dihibridarea ……………………………………………………………………10 2.2.2. Polihibridarea……………………………………………………………………14 Tema 3. Abateri de la raporturile mendeliene de segregare…………………………………….16 3.1. Interacţiunea genelor alele…………………………………………………………16 3.1.1. Dominanţa incompletă……………………………………………………………16… 3.1.2. Alelismul multiplu. Rânduri succesive de dominare…………………………….19 3.1.3. Codominanţa …………………………………………………………………….21 3.1.4. Pleiotropia……………………………………………………………………..…23 3.2. Interacţiunea genelor nealele……………………………………………………….25 3.2.1. Complementaritatea………………………………………………………………25 3.2.2. Epistazia………………………………………………………………….……….29 3.2.3. Polimeria……………………………………………………………………….…33 Tema 4. Genetica sexului ………………………………………………………………………35 Tema 5. Teoria cromozomală a eredităţii ………………………………………………………39 Tema 6. Genetica populaţiilor……………………………………………………………………43 Referinţe bibliografice……………………………………………………………………………46… Anexe……………………………………………………………………………………………..47 Răspunsuri la probleme……………………………………………………………………………50…

3

Tema 1. Bazele moleculare ale eredităţii Informaţia ereditară codificată în macromoleculele de ADN se realizează în procesul biosintezei proteinelor. Structura bicatenară a macromoleculei de ADN este o consecinţă a complementarităţii dintre bazele azotate purinice şi pirimidinice. Prin urmare, în molecula de ADN (A = T) şi (G = C), iar conţinutul purinic este egal cu conţinutul pirimidinic (A+G =T+C) - regula lui Chargaff. Raportul însă dintre (A+T) / (G+C) diferă şi este specific la diferite organisme. Transferul de informaţie genetică necesar pentru biosinteza proteinelor este îndeplinit de acizii ribonucleici (ARN). ARN se deosebeşte structural de ADN prin faptul că în loc de monozaharidul dezoxiriboza conţine riboză, iar în loc de baza azotată timina – uracil. Pe lângă aceasta, molecula de ARN este monocatenară şi are o masă moleculară relativă mai mică. Celula conţine 4 tipuri de ARN: ARN mesager (ARNm), ARN de transport (ARNt), ARN ribosomal (ARNr), care intră în componenţa ribosomilor şi ARN nuclear mic (ARNsn), care intră în componenţa enzimelor ce catalizează metabolismul acizilor nucleici. Toate tipurile de ARN se sintetizează în nucleu pe un segment corespunzător al moleculei de ADN. Molecula de ARNm sintetizată pe catena matriţă de ADN 3'-5' (transcripţie), suferă unele modificări posttranscripţionale (processing şi splicing), apoi se deplasează în citoplasmă pe ribosom unde, la rândul său, reprezintă o matriţă pentru asamblarea aminoacizilor într-un lanţ polipeptidic al moleculei de proteină (translaţie). Aşadar, mesajul genetic din nucleotidele ARNm matur lipsite de secvenţe non-informaţionale – introni – este tradus într-o secvenţă de aminoacizi. Succesiunea acestora în lanţul polipeptidic corespunde, deci, cu succesiunea nucleotidelor din secvenţele informaţionale – exoni – ale moleculei de ADN, reprezentând astfel o înregistrare a informaţiei ereditare. Codul genetic, alcătuit din 64 de codoni, este limbajul biochimic care asigură sinteza proteinelor (vezi anexele 1.1 şi 1.2). Unitatea funcţională a codului genetic – codonul – constă dintr-o secvenţă de trei nucleotide alăturate care determină poziţia unui aminoacid în catena polipeptidică. Aminoacizii sunt transportaţi la ribosom de către ARNt, care are o regiune funcţională – bucla anticodon – cu trei nucleotide complementare cu secvenţa codon din ARNm. În acest fel, în fiecare celulă pot exista până la 61 tipuri de ARNt (vezi codul genetic).

Model de rezolvare a problemelor 1. Problemă. O secvenţă a catenei de ADN 3'-5' este alcătuită din următoarele nucleotide :AAA/CAC/AAG/TAA/CAC/AAT/AAA/ATC. Determinaţi: a) structura catenei complementare de ADN şi numărul nucleotidelor cu timină; b) structura ARNm şi numărul nucleotidelor cu uracil; c) structura lanţului polipeptidic codificat de această secvenţă a moleculei de ADN; d) tipurile de ARNt care participă la sinteza proteică. Rezolvare. a) Cunoscând structura unei catene de ADN, putem determina succesiunea nucleotidelor din catena complementară. Deci, 3'-AAA/CAC/AAG/TAA/CAC/AAT/AAA/ATC -5' 5'-TTT/GTG/TTC/ATT/GTG/TTA/TTT/TAG -3' Catena complementară are 15 nucleotide timidilice. b) ARNm se transcrie, de regulă, de pe catena matriţă (anticodogenă) de ADN 3'-5' 5'-UUU/GUG/UUC/AUU/GUG/UUA/UUU/UAG/ 3 ' ARNm transcris de pe această secvenţă are 15 nucleotide cu uracil. c) Determinăm structura polipeptidului (vezi anexele 1.1 şi 1.2): fenilalanina – valina – fenilalanina – izoleucina – valina – leucina – fenilalanina – stop. d) Cinci tipuri de ARNt (AAA, CAC, AAG, UAA, AAU) transportă aminoacizii fenilalanina, valina, izoleucina şi leucina pe ribozom. 2. Problemă. În componenţa unui lanţ polipeptidic intră următorii aminoacizi: asparagina – metionina – histidina – lizina – tirozina – triptofan. Determinaţi structura secvenţei de ADN care codifică acest polipeptid. Rezolvare. Folosind anexele 1.1 şi 1.2, determinăm tripletele care codifică aminoacizii respectivi şi stabilim structura ARNm pe care are loc sinteza polipeptidului dat: AAU/ AUG/ CAU/ AAA/ UAU/UGG. Determinăm structura segmentului de ADN 3'-5' de pe care s-a transcris ARNm. Apoi, în baza principiului complementarităţii 4

alcătuim secvenţa catenei de ADN 5'-3'. 3'-TTA/TAC/GTA/TTT/ATA/ACC-5' 5'-AAT/ATG/CAT/AAA/TAT/TGG-3' Probleme pentru rezolvare individuală 3. Un segment al catenei matriţă a moleculei de ADN 3'-5' are următoarea structură: TTT/TAC/ACA/TGG/CAG. Determinaţi succesiunea aminoacizilor în polipeptidul sintetizat. 4. În componenţa proteinei intră 400 de aminoacizi, iar distanţa dintre două nucleotide în molecula de ADN este de 3,410-4 mkm. Determinaţi lungimea genei care codifică această proteina. 5. Un segment monocatenar al moleculei de ADN are următoarea structură: a) TAA/GAT/AAC/ACG/TCA; b) CCG/AGC/GGT/AAC/TTA; c) AAC/GTG/CCC/ATT/AGC. Determinaţi structura catenei complementare. 6. Un segment al moleculei de ARNm are structura: a) GUC/GAC/AAG/UCA/GCC/CAA; b) GAC/GUU/GGA/AAA/GGA/CAA; c) ACA/UCA/CCC/UAC/AAC/GCA. Determinaţi succesiunea aminoacizilor în lanţul polipeptidic sintetizat pe acest ARNm. 7. Stabiliţi succesiunea nucleotidelor din molecula de ARNm transcrisă de pe o secvenţă a moleculei de ADN cu structura: a) CTG/CCG/CTT/AGT/CTT; b) CAC/GAT/CCT/TCT/AGG; c) GCT/AGC/CTA/GGA/CTT. 8. Determinaţi structura ARN-ului mesager care reprezintă matriţa pentru sinteza următoarelor lanţuri polipeptidice: a) valină – glicină – leucină – histidină; b) treonină – triptofan – serină – alanină; c) lizină – metionină – valină – prolină. 9. Un segment al catenei de ADN 3'-5' are următoarea structură: TGG/TCG/CAG/GAG/GGG/TTT. Determinaţi cum se va schimba succesiunea aminoacizilor din lanţul polipeptidic, dacă sub acţiunea radiaţiei ionizante: a) va fi înlăturat al zecelea nucleotid din stânga; b) vor fi înlăturate nucleotidele 10, 11 şi 12 din stânga. 10. Dat fiind faptul că codul genetic este “degenerat”, fiecare aminoacid din molecula proteică poate fi codificat de mai mulţi tripleţi diferiţi (cu excepţia metioninei şi triptofanului). Un segment al polipeptidului este alcătuit din următorii aminoacizi: lizină – histidină – serină – glicină – tirozină. Folosind codoni diferiţi, determinaţi structura segmentului de ARN care codifică acest lanţ polipeptidic. 11. O secvenţă a catenei de ADN 5'-3'este alcătuită din următoarele nucleotide: AAA/CAC/AAG/TAC/CAC/AAT/AAA/ATC/. Determinaţi: a) structura catenei complementare de ADN şi numărul de nucleotide cu timină; b) numărul de nucleotide cu uracil din componenţa ARNm transcris de pe această secvenţă; c) structura lanţului polipeptidic sintetizat pe ARNm respectiv; d) tipurile de ARNt care participă la sinteza proteică. 12. Un polipeptid este alcătuit din următorii aminoacizi: valină – alanină – glicină – lizină – triptofan – valină – serină – acid glutamic. Determinaţi structura segmentului de ADN care codifică acest polipeptid. 13. Un segment al catenei matriţă de ADN este alcătuit din următoarele nucleotide: TTT/TAC/ACA/TGG/CAG. Determinaţi succesiunea aminoacizilor din lanţul polipeptidic codificat de segmentul catenei respective. 14. În hemoglobina normală (hemoglobina A) al patrulea lanţ peptidic este format din următorii aminoacizi: valină – histidină – leucină – treonină – prolină – acid glutamic – acid glutamic – lizină. La bolnavii de anemie falciformă structura lanţului respectiv este următoarea: valină – histidină – leucină – treonină – prolină – valină – acid glutamic – lizină. Stabiliţi ce schimbări au loc în secvenţa moleculei de ADN la persoanele afectate de această boală? 15. Segmentul iniţial al lanţului B la insulină conţine următorii aminoacizi: fenilalanină – valină – acid aspartic – glutamină – histidină – leucină – cisteină – glicină – serină – histidină. Determinaţi raporturile cantitative de adenină + timină şi guanină + citozină în molecula de ADN care codifică acest segment de insulină. 5

16. Un segment al moleculei de ADN conţine 2400 de nucleotide, dintre care 300 cu adenină. Câte nucleotide cu citozină conţine acest segment? a) 300; b) 750; c) 900; d)1800. 17. Un segment de ADN conţine 720 de nucleotide cu adenină şi timidină (48% din numărul total de nucleotide). Determinaţi numărul total de nucleotide cu guanină în segmentul respectiv. a) 195; b) 390; c) 720; d) 360. 18. Un segment de ARNm conţine 41 de nucleotide adenilice, 43 – guanilice, 43 – citidilice şi 41 – uridilice. Câte nucleotide timidilice conţine secvenţa de ADN de pe care s-a transcris acest ARNm? a) 41; b) 82; c) 43; d) 86. 19. Masa moleculară medie a unei nucleotide este de 300. Determinaţi masa moleculară a genei care codifică un lanţ polipeptidic alcătuit din 470 de aminoacizi. Tema 2. Legile mendeliene ale eredităţii 2.1.Monohibridarea Monohibridarea este încrucişarea formelor parentale care se deosebesc prin alelele unei gene. P:♀ AA  ♂ aa  F1 Aa Alela la rândul său reprezintă una din două sau mai multe forme alternative ale genei care determină diferite expresii fenotipice ale aceluiaşi caracter şi ocupă aceeaşi poziţie pe cromozom. Organismul homozigot are două alele identice pe acelaşi locus al cromozomilor omologi (AA sau aa), iar organismul heterozigot – două alele diferite (Aa). Model de rezolvare a problemelor 20. Problemă. La o fermă pentru creşterea animalelor sălbatice au fost obţinute 225 de nurci, dintre care 167 cu blană de culoare brună şi 58 de culoare gri-azurie. Determinaţi genotipurile formelor parentale şi ale descendenţilor. Gena B b

Caracterul “culoarea blănii” brună gri-azurie

Rezolvare. La încrucişarea unor nurci, în prima generaţie hibridă F1, s-au obţinut două clase fenotipice: nurci cu blana brună în număr de 167 şi care constituie 74% din numărul total de nurci (167 + 58=225) şi 58 de nurci cu blană gri-azurie (respectiv 26%). Întrucât, culoarea brună a blănii se transmite prin ereditate ca un caracter dominant, aceasta este determinată de alela dominantă a genei (B), iar culoarea gri-azurie – de alela recesivă (b). Conform primei legi mendeliene a eredităţii o segregare fenotipică la descendenţi în raport de 3/4 : 1/4 se obţine în urma încrucişării a două organisme heterozigote: P:♀ Bb  ♂ Bb  F1 ♀\♂ B b B BB Bb brună brună b Bb bb brună gri-azurie În timpul gametogenezei, o dată cu separarea cromologilor omologi în anafaza 1 a meiozei, se separă şi cele două alele în gameţii care se formează astfel încât heterozigoţii formează două tipuri de gameţi într-un raport egal – B şi b. La combinarea lor întâmplătoare, în procesul de fecundare, pot să apară 4 combinaţii de gene, 3 clase de genotipuri în raport de 1/4 BB : 2/4 Bb : 1/4 bb şi 2 fenotipuri în raport de 3/4 culoarea brună : 1/4 culoarea gri-azurie. 21. Problemă. Sindactilia la om (degete concrescute) se transmite prin ereditate ca un caracter dominant. Determinaţi probabilitatea naşterii unor copii cu degete concrescute, când unul din părinţi este heterozigot conform caracterului analizat, iar altul are degete normale. 6

Gena S s

Caracterul “sindactilia” degete concrescute degete normale

Rezolvare. Din enunţul problemei aflăm, că unul din părinţi este heterozigot conform acestui caracter, iar altul are degete normale, deci este un homozigot recesiv. Notăm schema încrucişării: P:♀ Ss  ♂ ss  F1 ♀\ ♂ s S Ss degete concrescute s ss degete normale Răspuns. Probabilitatea naşterii în această familie a unui copil cu degete concrescute este de 50%. Probleme pentru rezolvare individuală 22. La bobul furajer gena culorii negre (A) domină gena culorii albe (a). 22.1. Determinaţi culoarea boabelor la plantele obţinute în rezultatul următoarelor încrucişări: a) Aa  Aa; b) aa  AA; c) AA  Aa; d) Aa  aa. 22.2. O plantă homozigotă cu bob negru a fost încrucişată cu o plantă cu bob alb. Determinaţi fenotipurile plantelor: a) din F1; b) din F2; c) la descendenţii obţinuţi la retroîncrucişarea plantelor din F1 cu ambele forme parentale. 22.3. La încrucişarea unor plante cu bob negru cu plante cu bob alb s-au obţinut plante cu bob negru şi bob alb în proporţie de 1:1. Determinaţi genotipul plantei materne. 23. La drozofilă culoarea gri a corpului (B) domină culoarea neagră (b). 23.1. La încrucişarea unor musculiţe de culoare gri toată descendenţa avea culoarea gri a corpului. Determinaţi genotipul formelor parentale. 23.2. La încrucişarea unor drozofile gri cu drozofile de culoare neagră toată descendenţa avea culoarea gri a corpului. Determinaţi genotipul musculiţelor gri. 24. La ovăz rezistenţa la tăciune (R) domină receptivitatea (r). O plantă receptiva a fost încrucişată cu o plantă homozigotă rezistentă. Determinaţi: a) genotipurile şi fenotipurile hibrizilor din F1; b) genotipurile şi fenotipurile hibrizilor din F2; c) genotipurile şi fenotipurile descendenţei obţinute în rezultatul retroîncrucişărilor hibrizilor din F1 cu ambele forme parentale. 25. La tomate talia înaltă a plantelor (A) domină nanismul (a). Determinaţi genotipurile plantelor încrucişate, dacă în F1 s-a obţinut o segregare fenotipică în raport de 1/2 plante înalte : 1/2 plante pitice şi 3/4 plante înalte : 1/4 plante pitice. 26. La orz coacerea timpurie (P) domină coacerea tardivă (p). La încrucişarea unor soiuri de orz s-au obţinut hibrizi timpurii şi tardivi în raport de 3/4 timpurii : 1/4 tardivi. Determinaţi genotipul şi fenotipul formelor parentale. 27. La fasole culoarea neagră a boabelor (A) este dominantă în raport cu culoarea albă (a). La încrucişarea a două descendenţe obţinute din boabe negre s-au obţinut plante cu boabe negre în proporţie de aproximativ 3/4 şi plante cu boabe albe – 1/4. Determinaţi genotipul formelor parentale. 28. Forma fructelor la tomate poate fi: sferică, piriformă, alungită etc., însă în toate cazurile forma sferică la hibrizi este dominantă în raport cu celelalte. 7

28.1. Determinaţi genotipul formelor parentale, dacă în descendenţa hibridă raportul dintre plante cu fructe sferice şi piriforme a fost de 1/2 : 1/2. 28.2. Într-o seră s-a plantat răsad de tomate obţinut din seminţe hibride. La maturitatea comercială s-a constatat că 31.750 de plante aveau fructe piriforme şi 95.250 de plante aveau fructe sferice. Determinaţi numărul plantelor heterozigote. 29. La tomate culoarea roşie a fructelor (R) este dominantă in raport cu culoarea galbenă (r). O plantă heterozigotă (F1) a fost încrucişată cu o plantă cu fructe galbene, din care au rezultat 96 de plante FB (Back-cross). Determinaţi numărul de: a) genotipuri în FB; b) plante cu fructe de culoare galbenă în FB; c) plante cu fructe de culoare roşie în FB. 30. La om gena ochilor căprui (A) domină gena ochilor albaştri (a). Un bărbat cu ochii albaştri se căsătoreşte cu o femeie cu ochii căprui, a cărei tată avea ochii albaştri, iar mama – căprui. Determinaţi probabilitatea naşterii în această familie a unui copil cu ochii căprui. 2.2. Dihibridarea şi polihibridarea 2.2.1. Dihibridarea Dihibridarea, cea mai simplă formă de polihibridare, reprezintă încrucişarea formelor parentale care se deosebesc prin două perechi de alele: ♀ AABB  ♂ aabb  F1 AaBb La o dihibridare hibridul F1 formează 4 tipuri de gameţi : AB, Ab, aB, ab, din ale căror combinare rezultă generaţia F2. Gameţii se formează în număr egal atât pentru sexul femel, cât şi pentru sexul mascul. Din îmbinarea întâmplătoare a celor 4 grupe de gameţi apar 16 combinaţii de gene, 9 genotipuri (AABB, AABb, AaBB, AaBb, AAbb, Aabb, aaBB, aaBb, aabb). Raporturile numerice ale claselor fenotipice le putem calcula după formula (3+1)n. Prin urmare, în cazul dihibridării: (3A+1a) (3B+1b) = 9AB + 3Ab + 3Ab + 1ab, obţinem 4 fenotipuri în raport de 9:3:3:1, adică : 9/16 indivizi – (A¯B¯), 3/16 indivizi – (A¯bb), 3/16 indivizi – (aaB¯), 1/16 indivizi – (aabb). Începând cu generaţia F3, aceste raporturi se calculează ţinându-se seama de homozigoţia şi heterozigoţia indivizilor, heterozigoţii fiind singurii care segregă în descendenţă. Model de rezolvare a problemelor 31.Problemă. La om unele forme de miopie domină vederea normală, iar culoarea căpruie a ochilor – culoarea albastră. Genele ambelor perechi de caractere se află în cromozomi diferiţi. A. Părinţii sunt heterozigoţi conform ambelor caractere. Determinaţi genotipurile şi fenotipurile posibile ale copiilor născuţi în această familie. B. Determinaţi genotipurile şi fenotipurile copiilor în familia cu tată heterozigot conform ambelor caractere şi mamă cu ochii albaştri şi vedere normală. Genele M m A a

Caracterele “văzul” şi “culoarea ochilor” miopie vedere normală ochii căprui ochii albaştri A. Rezolvare. Conform enunţului problemei ambii părinţi sunt heterozigoţi. Notăm schema încrucişării:

P:♀ MmAa  ♂ MmAa  F1 8

♀\♂ MA

MA MMAA miop, ochii căprui

Ma MMAa miop, ochii căprui

mA MmAA miop, ochii căprui

ma MmAa miop, ochii căprui

Ma

MMAa miop, ochii căprui MmAA miop, ochii căprui MmAa miop, ochii căprui

MMaa miop, ochii albaştri MmAa miop, ochii căprui Mmaa miop, ochii albaştri

MmAa miop, ochii căprui mmAA sănătos, ochii căprui mmAa sănătos, ochii căprui

Mmaa miop, ochii albaştri mmAa sănătos, ochii căprui mmaa sănătos, ochii albaştri

mA ma

Răspuns. În această familie se pot naşte copii miopi cu ochii căprui, miopi cu ochii albaştri, sănătoşi cu ochii căprui şi sănătoşi cu ochii albaştri în raport de 9/16 : 3/16 : 3/16 : 1/16. B. Rezolvare. În cazul respectiv, tatăl este heterozigot conform ambelor caractere, iar mama, care are vedere normală şi ochii albaştri, este homozigotă recesivă.

♀\♂ ma

MA MmAa miop, ochii căprui

P:♀ mmaa  ♂ MmAa  F1 Ma mA Mmaa mmAa miop, ochii albaştri sănătos, ochii căprui

ma mmaa sănătos, ochii albaştri

Răspuns. În această familie, poate avea loc o segregare genotipică şi fenotipică în raport de 1/4 : 1/4 : 1/4 : 1/4. Probleme pentru rezolvare individuală 32. La mazăre culoarea galbenă a bobului (A) domină culoarea verde (a), forma netedă a bobului (B) – forma rugoasă (b). 32.1. Determinaţi grupele de gameţi care se formează la plantele cu următoarele genotipuri: a) AABB; b) AaBB; c) aaBB; d) AABb; e) Aabb; f) AaBb; g) aabb. 32.2. Determinaţi culoarea şi forma bobului de mazăre la plantele cu genotipurile: a) aaBb; b) AaBb; c) AaBB; d) AABb; e) Aabb. 32.3. Determinaţi fenotipul plantelor obţinute în urma încrucişărilor: a ) aaBb  aabb; b) Aabb  Aabb; c) AaBB  AaBb; d) AABb  aabb; e) Aabb  aabb; f) aaBb  aaBb; g) AABb  AABb. 32.4. La încrucişarea plantelor de mazăre crescute din boabe galbene-netede, s-au obţinut plante cu boabe galbene-netede. Determinaţi genotipurile posibile ale formelor parentale. 32.5. S-au încrucişat două plante de mazăre cu genotipurile Aabb şi aaBb. Determinaţi genotipurile şi fenotipurile descendenţilor. 32.6. Plante de mazăre obţinute din boabe verzi-netede au fost încrucişate cu plante obţinute din boabe galbenerugoase. În F1 s-a obţinut următorul raport fenotipic de segregare: 1/4 de plante cu boabe galbene-netede : 1/4 ─ galbenerugoase : 1/4 ─ verzi-netede: 1/4 ─ verzi-rugoase. Determinaţi genotipul formelor parentale. 32.7. Determinaţi raportul fenotipic şi genotipic de segregare la descendenţa unei plante de mazăre, heterozigotă după culoarea şi forma boabelor. 33. La grâu culoarea roşie a spicelor (A) domină culoarea albă (a), iar lipsa aristelor la spice (B) domină prezenţa aristelor (b). Plante de grâu aristate cu spic de culoare albă au fost încrucişate cu plante homozigote cu spic roşu nearistat. Determinaţi genotipurile şi fenotipurile: a) plantelor din F1; b) descendenţelor de la retroîncrucişarea hibridului F1 cu forma parentală cu spic alb aristat; 9

c) descendenţelor de la retroîncrucişarea hibridului F1 cu forma parentală cu spic roşu nearistat. Contextul problemelor 34.a. – 34.f. este identic cu contextul problemei 33. 34. Determinaţi fenotipul formelor hibride de grâu obţinute în rezultatul încrucişărilor: a) Aabb  aaBB; b) AaBb  Aabb; c) AaBB  aabb; d) AaBb  aaBB; e) AaBb  AaBB; f) AaBb  AaBb. 35. La tomate culoarea roşie (R) a fructelor domină culoarea galbenă (r), iar talia înaltă a plantelor (H) domină piticitatea (h). O planta diheterozigotă înaltă cu fructe roşii, a fost încrucişată cu o plantă pitică cu fructe galbene. Determinaţi genotipul şi fenotipul hibrizilor din prima generaţie. 36. La drozofilă culoarea gri a corpului şi aripile normale se transmit prin ereditate ca caractere dominante (B) şi (V), iar culoarea neagră a corpului şi aripile rudimentare – ca caractere recesive (b) şi (v). 36.1. Determinaţi fenotipul formelor parentale şi al descendenţilor obţinuţi în urma încrucişărilor: a) BBVV  Bbvv; b) BbVv  BBVv; c) BbVv  bbvv; d) bbVv  bbVv. 36.2. La încrucişarea unor musculiţe negre cu aripi normale toată descendenţa avea corp negru, însă 3/4 din ele erau cu aripi lungi, iar 1/4 – cu aripi scurte. Determinaţi genotipul formelor parentale. 37. La cobai gena blănii cârlionţate este dominantă (B), gena blănii netede este recesivă (b), iar gena culorii negre (C) domină gena culorii albe (c). 37.1. Determinaţi fenotipurile cobailor care au următoarele genotipuri: a) Bbcc; b) BBcc ; c) BbCC; d) bbCc; e) BbCc; f) bbcc. 37.2. La încrucişarea unui cobai cu blana cârlionţată, de culoare neagră cu un cobai cu blana cârlionţată-albă sau născut cobai negri cu blana cârlionţată şi cobai albi-cârlionţaţi în raport de 3/4 : 1/4. Determinaţi genotipul formelor parentale. 38. La om gena culorii căpruie a ochilor (K) domină gena culorii albastre a ochilor (k), iar capacitatea de a mişca mai bine cu mâna dreaptă (N) domină capacitatea de a mişca mai bine cu mâna stângă (n). 38.1. O femeie dreptace cu ochii căprui s-a măritat cu un bărbat stângaci cu ochii albaştri. Femeia a născut doi copii: un dreptaci cu ochii albaştri şi un stângaci cu ochii albaştri. Determinaţi genotipurile părinţilor. 38.2. Într-o familie în care tata este dreptaci cu ochi căprui, iar mama – dreptace cu ochii albaştri, primul copil are ochii albaştri şi este stângaci. Determinaţi genotipurile părinţilor şi fenotipurile posibile ale următorilor copii. 38.3. Unul din părinţi este stângaci cu ochii căprui, celălalt este dreptaci cu ochii albaştri. Determinaţi fenotipurile posibile ale copiilor din această familie. 39. Soiul de tomate Zolotaia krasaviţa are fructe galbene (aa) şi talie înaltă (I¯), iar soiul Karlik este pitic (ii), cu fructe roşii (A¯). Din hibridarea celor două soiuri se pot obţine plante cu fructe roşii şi talie înaltă? Notaţi încrucişările în urma cărora se poate obţine fenotipul respectiv. 40. La dovleac forma discoidală (B) este dominantă în raport cu cea rotundă (b), iar culoarea albă (W) domină culoarea galbenă (w). La încrucişarea unor forme de dovleac cu melonide albe-discoidale şi albe-sferice, s-a obţinut următorul raport fenotipic de segregare : 3/8 – de plante cu melonide albe-discoidale şi 3/8 – de plante cu melonide albe-sferice. Determinaţi genotipul formelor parentale şi al descendenţei. 41. La încrucişarea iepurilor de casă homozigoţi cu blană scurtă-albă cu iepuri cu blană lungă-neagră în F1 s-au obţinut cinci indivizi cu blană scurtă, de culoare neagră. Care dintre caracterele menţionate sunt dominante? Determinaţi raportul fenotipic şi genotipic de segregare în F2 într-o populaţie de 82 de indivizi. 2.2.2.Polihibridarea Numărul de gameţi şi posibilităţile de combinare ale acestora, respectiv numărul genotipurilor şi fenotipurilor, creşte o dată cu numărul de perechi de gene alele în stare heterozigotă la genitori. La descendenţii F 2 obţinuţi în urma polihibridării, putem determina: 10

a) 2n – numărul grupelor de gameţi şi al claselor de fenotipuri; b) 3n – numărul claselor de genotipuri; c) 4n – numărul combinărilor posibile de gameţi (combinaţiilor de gene sau numărul total de genotipuri), unde (n) – reprezintă numărul de perechi de gene alele în stare heterozigotă la formele parentale. În cadrul încrucişării polihibrizilor în generaţia a doua are loc o segregare independentă a fiecărei perechi de caractere în raport de 3 : 1. Model de rezolvare a problemelor 42. Problemă. Un bărbat stângaci (caracter recesiv), miop (caracter dominant) s-a căsătorit cu o femeie normală conform ambelor caractere. Ambii soţi au ochii negri (caracter dominant), însă au surori şi fraţi cu ochii albaştri. În familia lor primul copil este dreptaci, cu ochii negri şi are vedere normală, al doilea copil este stângaci, miop şi ochii negri, al treilea are ochii de culoare albastră, este dreptaci şi vedere normală. A. Determinaţi genotipurile părinţilor şi ale copiilor. B. Determinaţi probabilitatea naşterii în această familie a unui copil dreptaci, sănătos, cu ochii negri. Caracterele “capacitatea de a mişca mâinile”, “văzul”,“culoarea ochilor” dreptaci stângaci miop vederea normală negri albaştri

Genele A a B b C c

A. Rezolvare. Conform enunţului problemei femeia este dreptace, are vederea normală şi ochii negri. Dat fiind faptul că primul ei copil este stângaci, iar al treilea are ochii albaştri, putem constata că ea este heterozigotă după aceste caractere (Aa şi Cc) şi homozigotă recesivă (bb) după al doilea caracter. Bărbatul, la rândul său, este stângaci, deci este homozigot recesiv (aa), miop heterozigot (Bb), întrucât primul copil are vederea normală şi este purtătorul alelei recesive (c) care determină culoarea albastră a ochilor, moştenită de la părinţii săi. Notăm schema încrucişării:

♀\ ♂ AbC

Abc

abC

abc

aBC AaBbCC dreptaci, miop,ochii negri AaBbCc dreptaci, miop, ochii negri aaBbCC stângaci, miop, ochii negri aaBbCc stângaci, miop, ochii negri

P:♀ AabbCc  ♂ aaBbCc  F1 aBc abC AaBbCc AabbCC dreptaci, miop, dreptaci, vederea ochii negri normală, ochii negri AaBbcc AabbCc dreptaci, miop, dreptaci, vederea ochii albaştri normală, ochii negri aaBbCc aabbCC stângaci, miop, stângaci, vederea ochii negri normală, ochii negri aaBbcc aabbCc stângaci, miop, stângaci, vederea ochii albaştri normală, ochii negri

abc AabbCc dreptaci, vederea normală, ochii negri Aabbcc dreptaci, vederea normală, ochii albaştri aabbCc stângaci, vederea normală, ochii negri aabbcc stângaci, vederea normală, ochii albaştri

B. Rezolvare. Probabilitatea naşterii unui copil dreptaci, sănătos, cu ochii negri este de 3/16 (2 AabbCc, 1 AabbCC). Probleme pentru rezolvare individuală 43. Forma netedă a bobului de mazăre (A) domină forma zbârcită (a), culoarea galbenă (B) – pe cea verde (b), culoarea roşie a florii (C) – pe cea albă (c). 43.1. Determinaţi numărul şi tipurile de gameţi care produc plantele cu genotipurile: a) AABBCc; b) aaBbCc; c) AaBbCc; d) AaBbCcDD; e) AABbCCDd; f) AaBbCcDd; g) AABBCcDd. 43.2. Determinaţi genotipurile descendenţei obţinute în rezultatul încrucişărilor: 11

a) AaBbCc  aabbcc; b) AaBbCC  aaBBCc; c) AABBCc  AaBBCC; d) AAbbCC  aaBbcc; e) aabbCC  AabbCc. 43.3. Determinaţi raportul fenotipic de segregare la autopolenizarea unei plante de mazăre cu bob zbârcit heterozigotă după culoarea bobului şi a florii. 43.4. O plantă de mazăre heterozigotă după forma bobului, culoarea florii şi a bobului a fost încrucişată cu o plantă homozigotă recesivă conform acestor caractere. Determinaţi raportul fenotipic de segregare în F1. 44. S-au încrucişat forme de varză homozigote receptive la fuzarioză, făinare şi mozaic şi rezistente la patogenii enumeraţi. În F1 s-au obţinut 20 de plante rezistente la patogeni. La autopolenizarea acestora, în F2 s-a obţinut o populaţie de 128 plante care a segregat fenotipic. Determinaţi: a) numărul grupelor de gameţi care se formează la o plantă din F1; b) numărul claselor de genotipuri şi fenotipuri în F2; c) numărul de plante homozigote în F2 rezistente la cele trei boli. 45. La fasole culoarea păstăilor, prezenţa canalul fibros al păstăilor precum şi culoarea boabelor se moştenesc independent unele de altele. Culoarea galbenă a păstăilor, absenţa canalului fibros şi culoarea neagră a boabelor domină culoarea verde a păstăilor, prezenţa canalului fibros şi culoarea albă a boabelor. La hibridarea de analiză a generaţiei F1 (heterozigotă pentru cele trei gene) cu o formă parentală homozigotă recesivă s-au obţinut 64 plante FB. Determinaţi numărul de: a) clase fenotipice în FB; b) indivizi heterozigoţi pentru toate genele în FB; c) descendenţi homozigoţi pentru cele trei gene în FB. 46. Tetrahibridarea este încrucişarea a doi indivizi care se deosebesc prin patru perechi de caractere distincte. Determinaţi: a) numărul şi raportul claselor fenotipice la indivizii hibrizi în F2; b) numărul claselor genotipice la indivizii hibrizi în F2. 47. Determinaţi numărul claselor genotipice şi fenotipice în F2 la o încrucişare hexahibridă. 48. Determinaţi genotipul genitorilor, dacă descendenţa lor segregă fenotipic în felul următor: a) 3:1; b) 1:1; c) 9:3:3:1; d) 1:1:1:1; e) 1:1:1:1:1:1:1:1. Tema 3. Abateri de la raporturile mendeliene de segregare 3.1. Interacţiunea genelor alele 3.1.1. Dominanţa incompletă Cercetări hibridologice efectuate după redescoperirea legilor mendeliene au relevat cazuri în care între alele pot exista relaţii de dominanţă incompletă, ceea ce determină apariţia unui fenotip nou la formele hibride. P: ♀AA  ♂aa  F1 Aa (fenotip intermediar) La încrucişarea unor forme parentale heterozigote, raportul genotipic şi fenotipic de segregare în F1 este de 1/4 : 2/4 : 1/4. P: ♀Aa  ♂Aa  F1 1/4 AA : 2/4 Aa (intermediar) : 1/4 aa Model de rezolvare a problemelor 49. Problemă. La fragi culoarea roşie a fructului este determinată de alela cu dominanţă incompletă (A), culoarea albă – de alela recesivă (a), iar heterozigoţii (Aa) au un fenotip intermediar – culoarea roz. Totodată, forma caliciului la fragi poate fi normală, foliară şi intermediară. Caliciul normal este determinat de o altă genă cu dominanţă incompletă (B), foliar – de alela recesivă (b), iar fragii cu caliciul intermediar sunt heterozigoţi (Bb). A. Determinaţi genotipurile şi fenotipurile posibile ale descendenţei obţinute de la încrucişarea plantelor cu fructe de culoarea roz şi caliciu intermediar. B. Determinaţi genotipurile şi fenotipurile posibile ale descendenţei obţinute prin încrucişarea plantelor cu fructe de culoare roz şi caliciu normal cu plante cu fructe de aceeaşi culoare şi caliciu foliar. 12

Genele A a Aa B B Bb

Caracterele “culoarea florii” şi “forma caliciului” roşie albă roz normal foliar intermediar

A. Rezolvare. Conform enunţului problemei formele parentale au următorul genotip:

♀/ ♂ AB

Ab

aB

ab

AB AABB floare roşie, caliciu normal AABb floare roşie, caliciu intermediar AaBB floare roz, caliciu normal AaBb floare roz, caliciu intermediar

P: ♀AaBb  ♂AaBb  F1 Ab aB AABb AaBB floare roşie, floare roz, caliciu intermediar caliciu normal AAbb AaBb floare roşie, floare roz, caliciu foliar caliciu intermediar AaBb aaBB floare roz, floare albă, caliciu intermediar caliciu normal Aabb aaBb floare roz, floare albă, caliciu foliar caliciu intermediar

ab AaBb floare roz, caliciu intermediar Aabb floare roz, caliciu foliar aaBb floare albă, caliciu intermediar aabb floare albă, caliciu foliar

Cele 16 combinaţii de gene segregă în 9 genotipuri şi tot atâtea fenotipuri în raportul: 1/16 plante cu fruct roşu şi caliciul normal (AABB); 2/16 plante cu fruct roz şi caliciul normal (AaBB); 2/16 plante cu fruct roşu şi caliciul intermediar (AABb); 4/16 plante cu fruct roz şi caliciul intermediar(AaBb); 1/16 plante cu fruct roşu şi caliciul foliar (AAbb); 2/16 plante cu fruct roz şi caliciul foliar (Aabb); 1/16 plante cu fruct alb şi caliciul normal (aaBB); 2/16 plante cu fruct alb şi caliciul intermediar (aaBb); 1/16 plante cu fruct alb şi caliciul foliar (aabb). B. Rezolvare ♀/ ♂ AB

aB

P: ♀AaBB  ♂Aabb  F1 Ab ab AABb AaBb floare roşie, floare roz, caliciu intermediar caliciu intermediar AaBb aaBb floare roz, floare albă, caliciu intermediar caliciu intermediar

În F1 obţinem 3 clase de genotipuri şi fenotipuri în raport de 1/4 : 2/4 : 1/4. Probleme pentru rezolvare individuală 50. Culoarea roşie a florilor de gura leului şi regina nopţii (R) domină incomplet culoarea albă (r). Interacţiunea genelor (R) şi (r) determină culoarea roz a florilor. 13

50.1. Din încrucişarea a două plante de regina nopţii au rezultat hibrizi cu flori albe şi roz în raport de 50 : 50. Determinaţi genotipul şi fenotipul formelor parentale. 50.2. Determinaţi culoarea florilor la descendenţa obţinută în urma încrucişărilor: a) Rr  Rr; b) RR  Rr; c) rr  RR; d) Rr  rr. 50.3. Plante de gura leului cu flori roşii au fost încrucişate cu plante cu flori albe. Determinaţi: a) genotipul şi fenotipul descendenţei din F1 şi F2; b) descendenţa de la retroîncrucişările plantelor din F1 cu forma parentală cu flori roşii. 50.4. Determinaţi fenotipurile şi genotipurile de la încrucişarea a două plante de gura leului cu flori de culoare roz. 51. Ridichea de lună poate avea rădăcina alungită, ovală sau rotundă. La încrucişarea plantelor cu rădăcina alungită şi a celor cu rădăcina rotundă, în F 1 s-au obţinut 12 plante cu rădăcina ovală. La autopolenizarea descendenţei din F1 s-au obţinut 60 de plante. Determinaţi: a) tipurile de gameţi care se formează la descendenţa cu rădăcină ovală; b) numărul de plante cu rădăcina ovală; c) numărul de plante cu rădăcina rotundă. 52. Culoarea roşie a florii de gura leului (R) domină incomplet culoarea albă (r). Interacţiunea genelor Rr determină culoarea roz a florii. Forma normală a florii (N) domină forma pilorică (n). 52.1. Determinaţi culoarea şi forma florii la plantele care au următoarele genotipuri: a) RRNn; b) RrNn; c) RrNN; d) Rrnn; e) rrNN; f) rrNn; g) RRnn; h) rrnn; i) RRNN. 52.2. Au fost încrucişate plante diheterozigote de gura leului după culoarea şi forma florii. Determinaţi genotipul şi fenotipul descendenţei. 52.3. S-au încrucişat plante de gura leului cu flori de culoare roz şi frunze pilorice. Determinaţi genotipul şi fenotipul descendenţei. 3.1.2 Alelismul multiplu. Rânduri succesive de dominare Trei sau mai multe forme alternative ale unei gene care ocupă acelaşi locus pe cromozomii omologi formează o serie de alele multiple. Alelele multiple apar prin mutaţie în urma schimbării structurii genelor originare şi sunt simbolizate cu literă majusculă – A. Alelele mutante, care sunt recesive în raport cu alela originară, se simbolizează cu o literă minusculă şi un indice la simbolul de bază : a1,a2, a3, etc. Fiecare individ în celulele somatice poate avea cel mult două gene alele, dar în populaţie numărul lor poate fi practic nelimitat. Genele alelelor multiple interacţionează între ele în mod diferit. Model de rezolvare a problemelor 53. Problemă. La iepurii de casă culoarea blănii este determinată de alele multiple ale aceluiaşi locus care formează rânduri succesive de dominare : C  cch  ch  c. Gena dominantă (C) determină culoarea brună (sau agouti – tipul sălbatic), alela (cch) determină tipul denumit chinchilla, cu blana de culoare gri, datorită unui amestec între alb şi negru, alela (ch) controlează aşa numitul tip Himalaya a cărui blană este complet albă, dar are extremităţile colorate: (botul, labele, urechile, coada), alela (c) determină albinismul. Heterozigoţii (cchch) au o blană cenuşie-deschisă. Au fost încrucişaţi iepuri de casă de culoare brună cu iepuri de tip Himalaya. În F 1 s-au obţinut 81 de iepuraşi, dintre care 41 aveau blană brună, 19 – de tip Himalaya şi 21 – complet albă. Determinaţi genotipurile formelor parentale şi ale descendenţilor. Rezolvare. Dat fiind faptul, că în F1 s-a obţinut o segregare fenotipică, putem conchide că formele parentale erau heterozigote şi conţineau alela (c) care determină albinismul.

P: ♀Cc  ♂chc  F1 14

♀/ ♂ C c

ch Cch blană brună chc blană Himalaya

c Cc blană brună cc blană albă

Probleme pentru rezolvare individuală Contextul problemelor 53.1-53.7 este identic cu contextul problemei 53. 53.1. Determinaţi culoarea blănii la iepurii de casă cu următoarele genotipuri: a) Cch; b) Ccch; c) Cc; d) cc; e) CC. 53.2. La încrucişarea iepurilor de Himalaya, s-au obţinut iepuri de Himalaya şi albinoşi în raport de 3/4 : 1/4. Determinaţi genotipurile formelor parentale. 53.3. La încrucişarea iepurilor de casă s-au obţinut 3/4 de iepuri de culoare brună şi 1/4 de iepuri Himalaya. Determinaţi genotipurile formelor parentale. 53.4. Iepuri heterozigoţi de tip Himalaya au fost încrucişaţi cu iepuri albinoşi. Determinaţi genotipul şi fenotipul descendenţei. 53.5. Iepuri heterozigoţi de tip sălbatic ce conţin alela ch au fost încrucişaţi cu iepuri albinoşi. Determinaţi genotipul şi fenotipul descendenţei. 53.6. Au fost încrucişaţi iepuri homozigoţi Chinchilla cu cei de Himalaya. Hibrizii obţinuţi au fost încrucişaţi între ei. Determinaţi genotipul şi fenotipul iepuraşilor din F1 şi F2. 53.7. În urma încrucişării iepurilor Chinchilla cu cei de Himalaya, în F1 s-a obţinut următorul raport fenotipic de segregare: 25% de iepuraşi de culoare cenuşie-deschisă, 25% – Chinchilla, 25% – Himalaya, 25% – albinoşi. Determinaţi genotipurile formelor parentale şi ale descendenţilor. 54. La cobai culoarea blănii este determinată de 5 alele ale aceluiaşi locus : C  ck cd cr ca, care în diferite combinaţii, pot da 11 variante de culoare. Gena C atât în stare homozigotă, cât şi în stare heterozigotă determină un conţinut de 100% de melanină în blană şi o culoare întunecată. Gena ca în stare homozigotă blochează sinteza acestui pigment şi determină culoarea albă a blănii. Celelalte alele în diferite combinaţii determină o culoare de o intensitate diferită care, la rândul său, depinde de cantitatea de pigment.

Tabelul 1 Cantitatea de pigment în blana cobailor (Helevin, 1993). Genotipul ckck ckcd ckcr ckca ca cd cdcr cdca crca

Melanină, % 88 65 54 36 31 19 14 3

Determinaţi intensitatea coloraţiei blănii descendenţilor obţinuţi în urma încrucişării cobailor cu următoarele genotipuri : 1) Cck  Ccd ; 2) Cck  cdca ; 3) ckcd  crca ; 4) CC  caca ; 5) Cca Ccd ; 6) ckcr  cdca. 55. Lungimea cozii la şoareci este determinată de o serie de alele ale aceluiaşi locus : A, a, a1, a2. Starea homozigotă a alelelor provoacă moartea embrionilor. Heterozigoţii Aa au o coadă scurtă, Aa1 nu au coadă, aa1, aa2, a1a2 – o coadă normală. 15

Determinaţi genotipurile şi fenotipurile posibile ale descendenţilor de la încrucişarea şoarecilor fără coadă cu şoareci cu coada scurtă. 3.1.3. Codominanţa În cazul fenomenului de codominanţă, la un organism heterozigot, ambele alele ale unei gene sunt în stare funcţională. Un exemplu clasic de codominanţă îl constituie ereditatea grupelor sanguine la om din sistemul ABO. Model de rezolvare a problemelor 56. Problemă. Grupa sanguină la specia umană, după sistemul ABO, este determinată de trei alele ale unei gene: IA, IB, IO. Alela O este recesivă în raport cu alelele A şi B. Prin combinarea alelelor rezultă patru grupe sanguine: grupa I sau grupa 0, genotip IOIO; grupa II sau grupa A, genotip IAIA sau IAIO; grupa III sau grupa B, genotip IBIB sau IBIO; grupa IV sau grupa AB, genotip IAIB. În cazul codominanţei, interacţiunea a două alele ale unei gene determină apariţia unui nou caracter – grupa IV sau grupa AB . Organismul heterozigot, genotipul IAIB, conţine ambele gene în stare funcţională. P: ♀ IAIO x ♂ IBIO F1 IAIB : IBIO : IAIO : IOIO Părinţii au grupele II şi III sanguine. Determinaţi grupele sanguine posibile ale copiilor. Rezolvare. Grupa II sanguină este determinată de genotipurile (IAIA sau IAIO), grupa III – de genotipurile (IBIB sau I I ). Prin urmare, mai întâi determinăm genotipurile posibile ale părinţilor, apoi genotipurile şi grupele sanguine posibile ale copiilor. B O

P: ♀ IAIA x ♂ IBIB F1 IAIB(IV) P: ♀ IAIA x ♂ IBIO F1 IAIB (IV)IAIO(II) P: ♀ IAIO x ♂ IBIB F1 IAIB (IV)IBIO(III) A O P: ♀ I I x ♂ IBIO F1 IAIB(IV) IBIO(III) IAIO (II) IOIO(I). Răspuns. Dacă ambii părinţi sunt homozigoţi, copii pot avea doar grupa (IV) sanguină. Dacă unul din părinţi este homozigot, iar celălalt – heterozigot, copii pot avea grupa (IV) şi (II) sanguină, sau respectiv (IV) şi (III). În cazul în care ambii părinţi sunt heterozigoţi, copii pot avea toate cele patru grupe sanguine. Probleme pentru rezolvare individuală Contextul problemelor 56.1-56.4 este identic cu contextul problemei 56. 56.1. Mama are grupa (I) sanguină, tata – grupa (IV). Pot oare copiii moşteni grupa sanguină a unuia dintre părinţii lor? Stabiliţi grupele sanguine posibile ale copiilor. 56.2. Un băieţel are grupa (I) sanguină, iar sora lui – grupa (IV). Determinaţi grupele sanguine ale părinţilor. 56.3. Părinţii au grupele (I) şi (III) sanguine. Determinaţi grupele sanguine ale copiiilor din această familie. 56.4. Trei copii dintr-o familie au respectiv grupele (III), (II) şi (I) sanguine. Determinaţi grupele sanguine posibile ale părinţilor. 57. Prezenţa în eritrocite umane a unui antigen sau “factor Rh” (Rh+) se transmite prin ereditate ca un caracter dominant. Absenţa acestui aglutinogen se simbilizează (Rh¯). Sistemul este controlat de trei perechi de gene înlănţuite, Dd, Cc, Ee, din cromozomul 1. Persoanele care au constituţia genotipică DD sau Dd, indiferent de tipul alelelor din ceilalţi loci sunt (Rh+), iar cele dd – (Rh¯). Într-o familie în care mama are grupa (II) sanguină şi (Rh), iar tata are grupa (III) sanguină şi (Rh¯) sunt 16 copii. Mama este heterozigotă conform ambelor caractere, iar tatăl conform grupei sanguine. Determinaţi: a) tipurile de gameţi care se formează în gametogeneză la părinţi; b) genotipurile posibile ale copiilor; c) numărul de copii cu grupa (IV) sanguină şi (Rh¯); d) numărul de copii cu grupa (I) sanguină şi (Rh+). 58. Într-o familie doi copii cu ochii albaştri au grupele (I) şi (IV) sanguine, doi copii cu ochii căprui – grupele (II) şi (III). Determinaţi probabilitatea naşterii în această familie a unui copil cu ochii căprui şi grupa (I) sanguină. 59. Părinţii au grupele (II) şi (III) sanguine. În familia lor s-a născut un copil cu grupa (I) sanguină şi bolnav de fenilcetonurie (maladie autozomală recesivă). Determinaţi probabilitatea naşterii în această familie a unui copil bolnav de fenilcetonurie, cu grupa (IV) sanguină. 16

3.1.4. Pleiotropia O singură genă poate determina expresia simultană a mai multor caractere. Aşa spre exemplu, culoarea florilor, culoarea păstăilor şi culoarea boabelor la mazăre, pigmentarea părului, a irisului şi a pielii la şoareci sunt determinate de una şi aceeaşi genă. De asemenea gena care determină culoarea albă a ochilor la drozofilă acţionează şi asupra formei unor organe interne contribuind astfel la reducerea vitalităţii indivizilor. Acest fenomen a fost denumit pleiotropism. O genă pleiotropă, în stare homozigotă, poate provoca moartea prematură a organismului. Genele letale pot fi dominante sau recesive. Prezenţa acestor gene în genotip modifică raporturile mendeliene de segregare. Model de rezolvare a problemelor 60. Problemă. La vulpi culoarea platinată a blănii (A) domină culoarea argintie (a). Gena platinităţii în stare homozigotă provoacă pieirea embrionului. Gospodăriile de creştere a animalelor sălbatice se străduiesc să obţină cât mai multe vulpi platinate, deoarece blana acestora este mai scumpă. Cum crescătorii de vulpi selectează formele parentale pentru a obţine mai multe vulpi cu blană platinată? Gena A a

Caracterul “culoarea blănii” platinată argintie

Rezolvare. Conform enunţului problemei, vulpile platinate pot fi doar heterozigote. Dacă sunt încrucişate două vulpi platinate în F1 obţinem un raport de 2/3 vulpi cu blană platinată şi 1/3 vulpi cu blană argintie:

♀\ ♂ A a

P:♀ Aa  ♂ Aa  F1 A a AA blană platinată Aa (neviabili) blană platinată Aa aa blană platinată blană argintie

1/4 AA (neviabili) : 2/4 Aa platinată : 1/4 aa argintie Dacă încrucişăm vulpi platinate cu vulpi argintii în F1 obţinem o segregare fenotipică în raport de 1/2 : 1/2. P:♀ Aa  ♂ aa  F1 ♀\ ♂ a A Aa blană platinată a aa blană argintie 1/2 Aa platinată : 1/2 aa argintie Probleme pentru rezolvare individuală 61. La oile Karakul culoarea neagră a lânii este determinată de gena recesivă (a), iar culoarea brumărie – de gena dominantă (A) în stare heterozigotă. Indivizii homozigoţi dominanţi (AA) sunt neviabili (letalitate de dominanţă). Din împerecherea unor forme heterozigote s-au născut 72 miei vii. Determinaţi numărul de : a) grupe de gameţi care se formează în spermatogeneză; b) miei viabili cu lână de culoare neagră; c) miei homozigoţi viabili; e) miei neviabili.

17

62. La găini gena recesivă care determină picioare scurte (p) în stare homozigotă are un efect letal asupra organismului. Gena dominantă (P) în stare homozigotă determină un penaj cârlionţat, la formele heterozigote penele sunt ondulate, iar formele homozigote recesive au penajul neted. La încrucişarea unor forme heterozigote s-au obţinut 288 de pui. Determinaţi: a) tipurile de ovule care se formează în ovogeneză; b) fenotipurile posibile ale puilor viabili; c) numărul de descendenţi homozigoţi recesivi, cu picioare scurte, dacă nu se manifesta letalitatea de recesivitate; d) numărul de pui cu penajul cârlionţat. 63. La dogul mexican gena recesivă (d) ce provoacă lipsa blănii în stare homozigotă provoacă pieirea indivizilor. La încrucişarea unor dogi normali, o parte din urmaşi a pierit. De la încrucişarea aceluiaşi mascul cu altă femelă toţi descendenţii erau viabili. Însă la încrucişarea în continuare a descendenţilor s-au observat din nou cazuri de pieire a ţâncilor. Determinaţi genotipurile tuturor dogilor încrucişaţi. 64. Crapii lineari se deosebesc de crapii cu solzi prin faptul că solzii lor sunt amplasaţi într-o singură dungă. Amplasarea lineară este determinată de gena dominantă L. La încrucişarea unor crapi cu solzi, toţi descendenţii erau cu solzi, iar la încrucişarea crapilor lineari între ei, 1/3 din crapi s-au dovedit a fi cu solzi, iar 2/3 – lineari. În acest caz viabilitatea crapilor s-a redus cu 25%. Determinaţi genotipul crapilor lineari, cu solzi şi tipul de letalitate. 65. La şoareci tipul culorii şi viabilitatea indivizilor sunt determinate de o serie de alele ale unei gene. Astfel, tipul agouti sau sălbatic (culoarea neagră) este controlat de gena alelă (a). Prin mutaţie la acest locus a apărut alela AY (galben) dominantă în raport cu alela de tip sălbatic (a). Alela AY în două doze este letală. La încrucişarea unor şoareci galbeni, în F1 s-au obţinut 2.386 de şoareci galbeni şi 1.235 – negri. În continuare au fost încrucişaţi şoareci galbeni cu şoareci negri. Determinaţi genotipul formelor parentale şi raportul fenotipic de segregare la descendenţa de la cea de a doua încrucişare. 66. Un taur heterozigot de rasa Holstein este purtător al genei recesive (p), care determină lipsa părului. În stare homozigotă această genă provoacă pieirea viţeilor. Determinaţi probabilitatea naşterii unui viţel neviabil de la încrucişarea acestui taur cu una dintre fiicele lui de la o vacă normală. 67. La unele plante gena dominantă (R) determină culoarea roşie a florilor, a tulpinei şi a nervurilor frunzelor. Cealaltă genă alelă (r) determină culoarea albă a petalelor şi nu modifică culoarea verde a tulpinii şi a nervurilor frunzelor. Un florar având trei pacheţele de seminţe, din trei gospodării diferite, le-a semănat pe trei sectoare diferite. Din seminţe din primul pachet au răsărit plante doar cu nervuri roşii ale frunzelor, ¾ din plantele obţinute din seminţele pachetului al doilea aveau nervuri roşii ale frunzelor, iar din pachetul al treilea doar ½ din plantele răsărite aveau nervuri de culoare roşie. Determinaţi genotipul şi fenotipul florilor în fiecare gospodărie. 3.2. Interacţiunea genelor nealele 3.2.1. Complementaritatea Genele nealele sunt localizate pe acelaşi cromozom în locusuri diferite sau pe cromozomi diferiţi. Dezvoltarea unui caracter poate fi controlată de mai multe gene care ocupă locusuri diferite pe cromozomi. În mod frecvent se întâlnesc cazuri când 2 gene localizate în locusuri diferite produc prin colaborarea lor un efect fenotipic diferit de cel realizat de fiecare genă în parte. Astfel de gene care prin interacţiunea lor produc un fenotip nou se numesc gene complementare. Complementaritatea se numeşte dominantă dacă un fenotip nou se manifestă în prezenţa a două sau mai multe gene nealele dominante. La încrucişarea a doi diheterozigoţi, în F1 se obţin următoarele raporturi de segregare fenotipică: 9/16 : 7/16, 9/16 : 6/16 : 1/16, 9/16 : 3/16 : 3/16 : 1/16. Complementaritatea recesivă se caracterizează prin faptul, că manifestarea unui anumit caracter necesită prezenţa concomitentă a două sau mai multe gene nealele recesive în stare homozigotă. În acest caz, raportul fenotipic de segregare în F2 este de 15/16 : 1/16.

Model de rezolvare a problemelor

18

68. Problemă. Florile speciei Lathirus odoratus (linte aromată) pot fi albe şi roşii. Culoarea roşie a florilor este determinată de pigmenţi din grupul antocianului şi de copigmenţi din grupul antoxantinei. La încrucişarea unor plante cu flori albe în F1 toţi descendenţii aveau flori roşii. La încrucişarea descendenţilor între ei, în F2 s-a obţinut un raport fenotipic de segregare de 9/16 – plante cu flori roşii : 7/16 – plante cu flori albe. Determinaţi genotipurile formelor parentale şi ale descendenţilor din F1 şi F2. Rezolvare. În cazul complementarităţii de dominanţă, apariţia în F1 a unui caracter nou – floare roşie – este determinată de prezenţa concomitentă în genotip a două gene nealele dominante A şi B. Presupunem că fiecare dintre cele două gene controlează procesul de formare a uneia dintre componentele (pigmentul sau copigmentul) ale culorii roşii. Absenţa uneia dintre ele, ca şi absenţa ambelor gene, nu permite formarea culorii roşii şi, deci, florile rămân de culoare albă. Notăm cerinţele problemei: Genele Caracterul “culoarea florii” А – determină sinteza pigmentului albă a – blochează sinteza pigmentului albă В – determină sinteza copigmentului albă b – blochează sinteza copigmentului albă А¯В¯ – determină sinteza pigmentului şi copigmentului roşie ♀ААвв-albă × ♂ааВВ-albă  F1 АаВв – roşie La încrucişarea plantelor diheterozigote cu flori de culoare roşie în F2 obţinem un raport fenotipic de segregare de 9/16 : 7/16 – А¯В¯ – roşie (9/16); ааВ¯ – albă (3/16); А¯вв – albă (3/16); аавв – albă (1/16).

♀/ ♂ AB Ab aB ab

♀АаВв – roşie × ♂АаВв – roşie  F2 AB Ab aB AABB AABb AaBB roşie roşie roşie AABb AAbb AaBb roşie albă roşie AaBB AaBb aaBB roşie roşie albă AaBb Aabb aaBb roşie albă albă

ab AaBb roşie Aabb albă aaBb albă aabb albă

69. Problemă. Culoarea ochilor la drozofilă este determinată de sinteza a doi pigmenţi – roşu şi brun. Alela (r), în stare homozigotă, blochează sinteza pigmentului brun (musculiţele au ochii purpurii), iar alela (b), în stare homozigotă, întrerupe sinteza pigmentului roşu (musculiţele au ochii de culoare brună). Prezenţa concomitentă a genelor dominante (R) şi (B) determină culoarea roşie-închis a ochilor. La încrucişarea unor drozofile cu ochii de culoare brună cu drozofile cu ochii purpurii, în F1 s-au obţinut musculiţe diheterozigote cu ochii de culoare roşie-închis. Ulterior acestea au fost încrucişate între ele. Determinaţi: a) genotipurile formelor parentale; b) genotipurile şi fenotipurile descendenţei din F2. Genele R¯B¯ r b rrbb

Caracterul “culoarea ochilor” roşie-închis purpurie brună albă

Rezolvare. ♀rrBB – purpurie × ♂RRbb – brună  F1 RrBb – roşie-închis La încrucişarea drozofilelor diheterozigote, cu ochii de culoare roşie-închis, în F2 obţinem următorul raport fenotipic de segregare: 9/16 R¯В¯ – roşie-închis : 3/16 rrВ¯ – purpurie : 3/16 R¯вв – brună : 1/16 rrвв – albă. ♀RrВв – roşie-închis × ♂RrВв – roşie-închis  19

♀/ ♂ RB Rb rB rb

RB RRBB roşie-închis RRBb roşie-închis RrBB roşie-închis RrBb roşie-închis

F2 Rb RRBb roşie-închis RRbb brună RrBb roşie-închis Rrbb brună

rB RrBB roşie-închis RrBb roşie-închis rrBB purpurie rrBb purpurie

rb RrBb roşie-închis Rrbb brună rrBb purpurie rrbb albă

Acest tip de complementaritate nu modifică raporturile mendeliene de segregare, ci doar determină apariţia unor fenotipuri noi (culoarea roşie-închis şi albă) deosebite de cele ale formelor parentale. Probleme pentru rezolvare individuală 70. Culoarea purpurie a florilor de mazăre este determinată de interacţiunea a două gene dominante complementare (A) şi (B). In cazul absenţei în genotip a uneia din ele pigmentul roşu nu se sintetizează şi planta are flori albe. 70.1. Stabiliţi culoarea florilor la plantele care au următoarele genotipuri: a) Aabb; b) aaBB; c) Aabb; d) AaBb; e) aaBb; f) AABB. 70.2. O plantă diheterozigotă cu flori purpurii a fost încrucişată cu o plantă cu flori albe homozigotă recesivă după ambele perechi de alele. Determinaţi genotipul şi fenotipul descendenţei. 71. La bostan forma discoidală a fructului este determinată de interacţiunea a două gene dominante A şi B. Absenţa în genotip a uneia din ele determină forma sferică a fructului. Prezenţa ambelor alelele în stare homozigotă determină forma alungită a fructului. 71.1. Determinaţi genotipul şi fenotipul descendenţei obţinute în rezultatul încrucişărilor: a) Aabb × AaBB; b) AABb × aabb; c) AaBb × aabb; d) AABb × aaBb; e) AaBB × Aabb. 71.2. O planta diheterozigotă cu fructe discoidale a fost încrucişată cu o plantă cu fructe alungite. Determinaţi genotipul şi fenotipul descendenţei. 71.3. La încrucişarea bostanilor discoidali cu bostani sferici, s-au obţinut descendenţi, dintre care jumătate aveau fructe discoidale, iar cealaltă jumătate – sferice. Determinaţi genotipul plantelor încrucişate şi al descendenţilor. 72. Plantele de porumb cu talia înaltă conţin două gene dominante nealele A şi B. Alelele recesive ale acestor gene în stare homozigotă determină talia pitică a plantelor. Din încrucişarea plantelor de porumb pitice s-au obţinut hibrizi F1 cu o talie normală, iar în F2 – 812 plante înalte şi 640 pitice. Determinaţi tipul de interacţiune a genelor şi genotipurile formelor parentale. 73. Culoarea aleuronei bobului de porumb este determinată de interacţiunea complementară a genelor A şi B, iar în stare homozigotă recesivă acestea inhibează coloraţia. La încrucişarea unei linii de porumb cu aleurona colorată cu o linie de porumb care avea aleurona incoloră, în F1 s-au obţinut 16 plante cu aleurona colorată, iar în F2 – 114 plante. Stabiliţi numărul de: a) combinaţii de gene şi al claselor de genotipuri în F2; b) plante cu aleurona incoloră în F2; c) plante cu aleurona incoloră homozigote conform ambelor gene; c) plante diheterozigote cu aleurona colorată. 74. Forma discoidală a dovleceilor este determinată de interacţiunea unor gene dominante A şi B localizate pe cromozomi neomologi. În absenţa unei gene dominante, melonida este sferică. La îmbinarea alelelor recesive melonidele sunt alungite. La încrucişarea unor forme parentale cu melonide sferice, în F1 s-au obţinut plante cu melonide discoidale. Generaţia F2 obţinută prin autopolenizare era alcătuită din 336 de plante. Determinaţi numărul de: a) clase fenotipice în F2; b) plante cu melonide discoidale; c) plante homozigote conform ambelor gene cu melonide discoidale; 20

d) plante cu melonide alungite. Determinaţi genotipurile plantelor cu melonide sferice. 75. La găini creasta de formă măzărată (M) ca şi creasta în formă de rozetă (R) manifestă dominanţă în raport cu creasta simplă. Găinile cu creastă simplă sunt homozigote conform ambelor gene recesive (mmrr). La încrucişarea rasei Wyandotte cu creasta în rozetă (RRmm) cu rasa Brahma cu creasta măzărată (rrMM), în F1 indivizii aveau un tip nou de creastă, nuciformă, rezultată din interacţiunea complementară între cele două gene dominante (RrMm). 75.1. La încrucişarea găinilor cu creastă nuciformă, urmaşii aveau toate cele patru forme ale crestei. Determinaţi genotipul formelor parentale, al descendenţilor cât şi raporturile fenotipice de segregare la urmaşi. 75.2. Găini heterozigote din F1 cu creastă în formă de rozetă au fost încrucişate cu cocoşi heterozigoţi cu creastă măzărată. Determinaţi genotipul şi fenotipul descendenţei în F2. 76. La o rasă de papagali, culoarea penelor este determinată de două gene nealele. Penajul azuriu este determinat de gena (A), galben – gena (G), prezenţa ambelor gene dominante (A¯G¯) determină culoarea verde a penajului, iar ambele gene recesive, în stare homozigotă (aabb) – culoarea albă. La încrucişarea unor papagali au fost obţinuţi 55 de papagali verzi, 18 – galbeni, 17 – azurii şi 6 – albi. Determinaţi genotipurile părinţilor şi ale descendenţilor. 77. Silicvele de la traista-ciobanului au forma triunghiulară şi ovală, determinată de două gene nealele (A şi B), localizate în cromozomi diferiţi. La încrucişarea unor plante, au fost obţinuţi descendenţi cu silicve triunghiulare şi ovale într-un raport de 15/16 :1/16. Determinaţi genotipurile şi fenotipurile formelor parentale şi ale descendenţilor. 3.2.2. Epistazia Un tip aparte de relaţii de dominanţă – recesivitate poate exista şi între alelele diferitor gene, adică între genele nealele: AA domină pe Bb (AA  Bb), bb domină pe A (bb  A), aa domină pe B (aa  B) etc. Genele care inhibă acţiunea unor gene nealele se numesc gene epistatice, iar genele inhibate – gene hipostatice. Pot fi epistatice atât alelele dominante, cât şi alelele recesive. În funcţie de alela epistatică, epistazia poate fi de dominanţă sau de recesivitate. În cazul epistaziei de dominanţă, la încrucişarea unor indivizi dihiterozigoţi, în F1 se obţine un raport fenotipic de segregare de 12 /16 : 3/16 : 1/16 sau 13/16 : 3/16, iar în cazul epistaziei de recesivitate – 9/16 : 3/16 : 4/16. Model de rezolvare a problemelor 78. Problemă. La ovăz culoarea neagră a boabelor este determinată de gena dominantă (A), iar culoarea gri – de gena dominantă (B). Gena A este epistatică în raport cu gena B. Ambele alele recesive în stare homozigotă (aabb) determină culoarea albă a boabelor. La încrucişarea ovăzului cu boabe de culoare neagră, în F1 s-au obţinut 12/16 de plante cu boabe negre, 3/16 – boabe gri şi 1/16 – boabe albe. Determinaţi genotipurile formelor parentale şi ale descendenţilor. Genele A a B b A>B

Caracterul “culoarea bobului” neagră albă gri albă

Rezolvare. În conformitate cu enunţul problemei, la încrucişarea plantelor de ovăz cu boabe negre s-a obţinut un raport fenotipic de 12/16 : 3/16 : 1/16. O astfel de segregare este posibilă în cazul epistaziei de dominanţă. Prin urmare formele parentale erau diheterozigote. P: ♀AaВв – neagră × ♂ AaВв – neagră  F1 ♀\ ♂ AB Ab aB ab AB AABB AABb AaBB AaBb neagră neagră neagră neagră Ab AABb AAbb AaBb AAbb neagră neagră neagră neagră aB AaBB AaBb aaBB aaBb 21

ab

neagră AaBb neagră

neagră Aabb neagră

gri aaBb gri

gri aabb albă

A¯В¯ – neagră (9/16) : A¯вв – neagră (3/16) : aaВ¯– gri (3/16); aaвв – albă (1/16). 12 : 3 : 1. 79. Problemă. La încrucişarea ovăzului cu boabe de culoare albă cu ovăz care avea boabe de culoare neagră s-au obţinut plante cu boabe negre şi cu boabe gri în raport de 1 : 1. Determinaţi genotipul formelor parentale. Rezolvare. Plantele de ovăz cu boabe albe posedă ambele gene recesive (a şi b) în stare homozigotă – aabb. Dat fiind faptul că, în F1 am obţinut indivizi cu boabe negre şi gri în raport de 1:1, putem afirma că al doilea genitor era heterozigot după gena epistatică A. P: ♀AaВB – neagră × ♂ aabb – albă  F1 ♀\ ♂ ab AB AaBb neagră aB aaBb gri 80. Problemă. Culoarea şoarecilor este determinată de două gene nealele neînlănţuite. Gena dominantă (A) determină culoarea cenuşie, alela recesivă – culoarea neagră (a). Alela dominantă a altei perechi de gene (C) contribuie la intensificarea coloraţiei, alela recesivă (c) – inhibă coloraţia. La încrucişarea unor şoricei albi cu şoricei negri, în F1 toţi descendenţii erau de culoare cenuşie. La încrucişarea acestora, în F2 s-a obţinut o segregare fenotipică în raport de 9/16 : 3/16 : 4/16. Determinaţi genotipurile formelor parentale şi ale descendenţilor în F1 şi F2. Genele A– a– C– c– cc > A; cc > aa

Caracterul “culoarea şoriceilor” cenuşie neagră intensifică culoarea inhibă culoarea . Rezolvare. P: ♀ААcc – albă × ♂ааCC – neagră  F1 ♀АаCc – cenuşie (de tip sălbatic) P: ♀АаCc – cenuşie × ♂ АаCc – cenuşie  F2 ♀\ ♂ AC Ac aC ac AC AACC AACc AaCC AaCc cenuşie cenuşie cenuşie cenuşie Ac AACc AAcc AaCc Aacc cenuşie albă cenuşie albă aC AaCC AaCc aaCC aaCc cenuşie cenuşie neagră neagră ac AaCc Aacc aaCc aacc cenuşie albă neagră albă

În F2 obţinem următorul raport fenotipic de segregare: А¯C¯ – cenuşie (9/16) : aaC¯– neagră (3/16) : A¯сс – albă (3/16) : aaсс – albă (1/16) – 9/16 : 3/16 : 4/16. Probleme pentru rezolvare individuală Contextul problemelor 81.1-81.4 este identic cu contextul problemei 78. 81.1. Determinaţi culoarea boabelor la plantele de ovăz care au următoarele genotipuri: a) aaBb; b) aabb; c) Aabb; d) AaBb; e) AABb; f) aaBB; g) AaBB. 81.2. La încrucişarea ovăzului cu boabe gri, s-au obţinut plante cu boabe gri şi albe în raport de 3/4 : 1/4. Determinaţi genotipurile formelor parentale. 22

81.3. La încrucişarea ovăzului cu boabe negre , s-a obţinut o segregare fenotipică la descendenţi de 3/4 – plante cu boabe negre şi 1/4 – plante cu boabe gri. Determinaţi genotipurile formelor parentale. 81.4. La încrucişarea plantelor cu boabe gri, toată descendenţa avea boabe de culoare gri. Determinaţi genotipurile părinţilor. 82. La bostani culoarea albă a melonidei este determinată de gena dominantă (W), iar culoarea galbenă de gena dominantă (Y). Gena W este epistatică în raport cu gena Y. Alelele recesive ale acestor gene în stare homozigotă determină culoarea verde a melonidelor. 82.1. Determinaţi culoarea bostanilor cu genotipurile: a) wwYy; b) Wwyy; c) WwYY; d) WWYy; e) wwYY; f) wwyy; g) WwYy. 82.2. La încrucişarea unor forme de bostan de culoare galbenă, au fost obţinuţi hibrizi F1cu melonide galbene şi verzi în raport de 3/4 : 1/4. Determinaţi genotipurile formelor parentale. 82.3. La încrucişarea plantelor cu melonide albe, în F1 s-au obţinut hibrizi cu melonide albe şi galbene în raport de 3/4 : 1/4. Determinaţi genotipurile formelor parentale. 83. Culoarea roşie a foilor de ceapă este determinată de alela dominantă (P), iar culoarea albă – de alela recesivă (p). În prezenţa genei dominante epistatice (I) culoarea roşie a foilor de ceapă nu se manifestă. Gena recesivă (i) nu inhibă culoarea foilor de ceapă. La încrucişarea unor forme parentale homozigote cu foi albe (II PP) şi (ii pp), în F1 s-au obţinut 12 plante, iar la autopolenizarea generaţiei F1 – 160 de plante. Stabiliţi numărul de: a) plante cu foi albe; b) plante cu foi albe homozigote conform ambelor gene; c) plante cu foi roşii. 84. La bumbac gena (B) determină culoarea brună a fibrelor, gena (b) – culoarea albă. Gena (A) inhibă manifestarea culorii brune şi albe determinând culoarea verde. Gena (a) nu are un efect fenotipic. Au fost încrucişate forme parentale cu genotipul (AA bb) şi (aa BB). Generaţia F1 era alcătuită din 116 plante. La autopolenizarea generaţiei F1 s-au obţinut 800 de plante. Determinaţi numărul de: a) clase de genotipuri în F2; b) clase de fenotipuri în F2; c) plante cu fibre de culoare albă; d) plante cu fibre verzi; e) plante homozigote conform ambelor gene cu fibre verzi. 85.Culoarea penajului la găini este determinată de două gene nealele neînlănţuite. Penajul colorat (negru, pestriţ etc.) este determinat de alela dominantă a genei (C), penajul alb – de alela recesivă (c). Alături de gena dominantă ce determină culoarea, mai există o genă epistatică care inhibă manifestarea acţiunii genei pentru culoare (I). Prin urmare, culoarea neagră apare numai în prezenţa genei dominante ce produce culoarea şi a genei recesive în stare homozigotă (i). 85.1. La încrucişarea unor găini albe au fost obţinuţi 1680 de puişori, dintre care 315 erau coloraţi, restul – albi. Determinaţi genotipurile formelor parentale şi ale puişorilor coloraţi. 85.2. Au fost încrucişate găini albe cu cocoşi coloraţi. În F1 au fost obţinuţi 5055 puişori albi şi 3033 porumbaci. Determinaţi genotipul formelor parentale şi ale descendenţilor. 85.3. De la încrucişarea găinilor albe şi colorate, au fost obţinuţi 915 puişori coloraţi şi 916 albi. Determinaţi genotipul formelor parentale şi cel al urmaşilor. Contextul problemelor 86.1- 86.2 este identic cu contextul problemei 80. 86.1. La încrucişarea unor şoareci cenuşii, au fost obţinuţi 82 de şoareci cenuşii, 35 – albi şi 27 – negri. Determinaţi genotipurile părinţilor şi ale urmaşilor. 86.2. La încrucişarea unor şoareci cenuşii, au fost obţinuţi 58 de şoareci cenuşii şi 18 – negri. Determinaţi genotipurile formelor parentale şi cele ale descendenţei. 3.2.3 Polimeria Polimeria este fenomenul prin care un caracter este determinat de acţiunea simultană a mai multor gene nealele. Genele care condiţionează formarea unuia şi aceluiaşi caracter cantitativ se numesc gene polimere (poligene). Într-un sistem de gene multiple sunt alele active, cu expresie fenotipică, simbolizate cu majuscule A1, A2, A3….An şi alele inerte sau pasive fără efect asupra fenotipului, care se notează cu minuscule a1, a2, a3…an. Fenomenul de însumare a efectelor parţiale ale alelelor din mai multe perechi de gene implicate în expresia unui caracter cantitativ poartă denumirea de aditivitate. 23

Model de rezolvare a problemelor 87.Problemă. Pigmentaţia pielii la om este controlată de un sistem de gene multiple polimere. Se consideră că diferenţele între rasa albă şi cea neagră ar avea la bază două gene multiple (P1P1P2P2 şi p1p1p2p2), care prin acţiunea lor contribuie la dezvoltarea aceleiaşi caracteristici şi au un efect aditiv, determinând astfel depozitarea pigmentului melanina în pielea omului. Conţinutul acestui pigment variază la diferite grupe umane: 0-11% la albi, 12-25% la mulatri deschişi, 26-40% la mulatri tipici, 41-55% la mulatrii închişi şi 56-78% la negri. 87.1. O negresă s-a căsătorit cu un bărbat alb. Determinaţi genotipul părinţilor şi cel al copiilor născuţi în această familie. Rezolvare. P: ♀ P1P1P2P2  ♂ p1p1p2p2  F1 P1p1P2p2 negresă alb mulatru tipic 87.2. Determinaţi genotipurile şi raportul fenotipic de segregare la copiii născuţi de la căsătoria a doi mulatri tipici. Rezolvare. ♀\ ♂

P: ♀P1p1P2p2  ♂ P1p1P2p2  F2 P1P2 P1p2 p1P2

P1P2

P1P1P2P2 negru

P1a2

P1P1P2p2 mulatru închis P1p1P2P2 mulatru închis P1p1P2p2 mulatru tipic

a1P2

a1a2

P1P1P2p2 mulatru închis P1P1p2p2 mulatru tipic P1p1P2p2 mulatru tipic P1p1p2p2 mulatru deschis

P1p1P2P2 mulatru închis P1p1P2p2 mulatru tipic p1p1P2P2 mulatru tipic p1p1P2p2 mulatru deschis

p1p2 P1p1P2p2 Mulatru tipic P1p1p2p2 mulatru deschis p1p1P2p2 mulatru deschis p1p1p2p2 alb

Răspuns. În descendenţă se obţine o segregare fenotipică în raport de 15/16 :1/16 – 15/16 din urmaşi au pielea neagră (intensitatea coloraţiei variază în funcţie de numărul de alelele active), iar 1/16 din indivizi au pielea albă. Probleme pentru rezolvare individuală 88. Determinaţi grupele de gameţi care se formează la plantele cu genotipurile: a) A1A1A2A2; b) A1a1A2A2; c) a1a1A2A2; d) A1A1a2A2; e) A1A1a2a2; f) A1a1a2a2; g) a1a1a2a2; h) a1A1a2a2; i) A1a1a2a2; k) A1a1A2a2. 89. La unele soiuri de grâu culoarea roşie a bobului e controlată de două perechi de gene polimere. Două gene active în stare homozigotă (A1A1A2A2) determină culoarea roşie-închis a bobului, o genă activă (A1 sau A2) – roşie-pală; două gene (A1A2) – roşie-deschis, iar trei (A1A1A2 sau A1 A2A2) – culoarea roşie a bobului. 89.1. Determinaţi genotipurile şi fenotipurile plantelor obţinute în rezultatul încrucişării unei plante cu bob roşuînchis, cu plante care au boabele: a) roşii; b) roşii-pal; c) albe. 89.2. Determinaţi genotipul şi fenotipul descendenţei obţinute în urma încrucişării grâului cu bobul roşu-pal cu grâu: a) roşu-pal; b) roşu; c) alb; d) roşu-închis. 89.3. Determinaţi genotipul şi fenotipul generaţiei obţinute în rezultatul autofecundării plantei cu: a) bob roşu; b) bob roşu-pal. 90. Grâul de primăvară posedă două perechi de gene polimere active A1 şi A2, iar grâul de toamnă – două perechi de gene pasive a1 şi a2. 90.1. Determinaţi genotipurile şi fenotipurile plantelor hibride obţinute în cazul încrucişărilor: a) A1A1A2A2  a1a1a2a2; b) A1A1a2a2  a1a1a2a2; c) A1a1a2a2  a1a1A2a2. 90.2.a. La autopolenizarea unei plante de grâu s-a obţinut o segregare în raport de 3/4 grâu de primăvară : 1/4 grâu de toamnă. Determinaţi genotipurile posibile ale formelor parentale. 24

90.2.b. Câte gene polimere active posedă grâul de primăvară, dacă, la autopolenizarea acestuia, se obţine un raport fenotipic de segregare de 3/4 grâu de primăvară : 1/4 grâu de toamnă? 91. Culoarea blănii la nurci este determinată de două gene nealele localizate în cromozomi diferiţi. Alelele active ale ambelor gene (B1 şi B2) determină culoarea maro de diferită intensitate. Intensitatea coloraţiei depinde de numărul alelelor active în genotip. Alelele pasive (inerte) ale ambelor gene (b1 şi b2) nu au efect asupra fenotipului şi determină culoarea platinată a blănii. Determinaţi genotipul descendenţei care se obţine în urma încrucişării unor nurci heterozigote conform ambelor perechi de gene. Tema 4. Genetica sexului Organismele de sex masculin şi feminin la animale şi unele specii de plante se deosebesc printr-o pereche de cromozomi, care se numesc cromozomi ai sexului. La drozofilă şi la mamifere sexul feminin este homogametic – celulele somatice au doi cromozomi ai sexului identici din punct de vedere structural şi funcţional (XX), iar sexul masculin este heterogametic – celulele somatice au doi cromozomi diferiţi (XY). Cromozomii X şi Y au sectoare omoloage în care genele sunt reprezentate de două alele. Totodată, atât în cromozomul X, cât şi în cromozomul Y sunt porţiuni neomoloage. Aceste porţiuni ale cromozomului X conţin gene care n-au alele în cromozomul Y (gena culorii ochilor la drozofilă, gena hemofiliei clasice la om, gena daltonismului). În acelaşi timp, pe sectorul neomolog al cromozomului Y sunt localizate gene care n-au alele în cromozomul X (gena care determină creşterea părului pe marginea pavilionului urechii la om). Acestea se transmit prin ereditate doar pe linie paternă – de la tată la fiu. Indivizii diploizi care posedă într-un anumit locus doar o singură alelă dintr-o pereche se numesc hemizigoţi. La organismele de sex feminin, o genă recesivă înlănţuită cu cromozomul X, se manifestă doar în stare homozigotă, iar la organismele de sex masculin care au un singur cromozom X, caracterul recesiv se manifestă în prezenţa unei singure alele recesive. Genele înlănţuite cu cromozomul X se transmit de la tată doar indivizilor de sex feminin, iar de la mamă – în egală măsură între indivizii de sex masculin şi feminin. Fenomenul prin care un caracter de la forma maternă se transmite descendentului de sex masculin, iar un caracter de la forma paternă – la individul de sex feminin se numeşte ereditate criss-cross. Model de rezolvare a problemelor 92. Problemă. La drozofilă gena culorii roşii (+) a ochilor domină gena culorii albe (w) şi se transmite prin ereditate înlănţuit cu sexul. Cromozomii (XX) la drozofilă se notează prin //, iar cromozomii (XY) – /y. O femelă de drozofilă cu ochii albi a fost încrucişată cu un mascul cu ochii roşii. Determinaţi genotipurile şi fenotipurile formelor parentale şi ale descendenţilor. Ce fenomen poate fi pus în evidenţă în urma unei astfel de încrucişări? Caracterul “culoarea ochilor” roşie albă

Gena + w Rezolvare.

♀\ ♂ w/

P: ♀ w//w  ♂ +/y  F1 +/ y +//w roşie w/y albă

Răspuns. Ereditatea criss – cross. 93. Problemă. Albinismul la om este determinat de o genă recesivă autozomală. Daltonismul se transmite prin ereditate ca un caracter recesiv înlănţuit cu cromozomul X. Într-o familie cu părinţi normali conform ambelor caractere s-a născut un băiat cu ambele anomalii. A. Determinaţi probabilitatea naşterii în această familie a unei fetiţe normale conform ambelor caractere. B. Determinaţi probabilitatea naşterii în această familie a unui băiat sănătos. 25

Caracterele “pigmentaţia şi văzul” pigmentat albinos vedere normală daltonism

Genele A a D d

Rezolvare. Întrucât băiatul născut în această familie suferă de ambele anomalii, putem constata că mama este heterozigotă conform ambelor gene, deci şi purtătoarea alelelor recesive (a şi d), iar tatăl este heterozigot după gena A şi întrucât are un singur cromozom X, el este purtătorul doar a alelei D.

♀\ ♂ X DA X Da XdA Xda

P: ♀ XDXd Aa  ♂ XDY Aa  F1 X DA X Da YA D D D D D X X AA vedere X X A a vedere X YAA normală, normală, vedere normală, pigmentat pigmentat pigmentat XD XD Aa XD XD aa XD Y Aa vedere normală, vedere normală, vedere normală, pigmentat albinos pigmentat XD Xd AA XD Xd Aa Xd Y AA vedere normală, vedere normală, daltonic, pigmentat pigmentat pigmentat XD Xd Aa XD Xd aa Xd Y Aa vedere normală, vedere normală, daltonic, pigmentat pigmentat albinos

Ya X Y Aa vedere normală, pigmentat XD Y aa vedere normală, albinos Xd Y Aa daltonic, pigmentat D

Xd Y aa daltonic, albinos

Răspuns. A. Probabilitatea naşterii în această familie a unei fetiţe normale conform ambelor caractere este de 6/8 sau de 75%. B. Probabilitatea naşterii a unui băiat sănătos este de 3/8 sau de 38%. Probleme pentru rezolvare individuală 94. Gena culorii ochilor la drozofilă este amplasată în sectorul neomolog al cromozomul X. Culoarea roşie a ochilor este determinată de alela dominantă (A), culoarea albă – de alela recesivă (a). 94.1. O femela heterozigotă de drozofilă cu ochii roşii a fost încrucişată cu un mascul cu ochii albi. Determinaţi fenotipul descendenţei de sex masculin şi feminin în F1. 94.2. O femelă de drozofilă cu ochii roşii a fost încrucişată cu un mascul cu ochii roşii. În F1 s-au obţinut 69 de masculi cu ochii roşii şi albi şi 71 de femele cu ochii roşii. Determinaţi genotipul formelor parentale şi ale descendenţei. 95. La om hemofilia clasică (necoagularea sângelui) este determinată de gena recesivă (h) localizată în cromozomul X. 95.1. O femeie, a cărei tată suferă de hemofilie , iar strămoşii mamei erau sănătoşi, s-a căsătorit cu un bărbat sănătos. Determinaţi probabilitatea naşterii în această familie a unor copii sănătoşi. 95.2. Un bărbat bolnav de hemofilie se căsătoreşte cu o femeie sănătoasă. În această familie se nasc băieţi şi fetiţe sănătoase care, la rândul lor, se căsătoresc cu persoane ce nu suferă de hemofilie. Se va depista oare hemofilia la nepoţi şi care este probabilitatea naşterii unor persoane bolnave în familiile fiicelor şi ale feciorilor? 95.3. Un bărbat bolnav de hemofilie se căsătoreşte cu o femeie sănătoasă, a cărei tată suferă de hemofilie. Determinaţi probabilitatea naşterii în această familie a unor copii sănătoşi. 96. Creşterea părului pe marginea pavilionului urechii (hipertricoză) este un caracter holandric, înlănţuit cu cromozomul Y. Determinaţi probabilitatea naşterii unui copil cu o astfel de anomalie în familia cu tată suferind de hipertricoză. 97. La păsări sexul feminin este heterogametic (ZW), iar cel masculin este homogametic (ZZ). La unele rase de găini, genele ce determină culoarea penajului sunt localizate în cromozomul Z. Prezenţa dungilor (D) domină culoarea albă (d). 97.1. La încrucişarea unor găini albe cu cocoşi vărgaţi, toţi descendenţii aveau penajul vărgat. Cocoşii şi găinile din F1 au fost încrucişaţi între ei şi în F2 s-au obţinut: 594 cocoşi vărgaţi şi 607 găini vărgate şi albe. Determinaţi genotipurile formelor parentale şi ale descendenţilor din F1 şi F2. 26

97.2. La încrucişarea unor găini şi cocoşi în F1 s-au obţinut 40 de cocoşi şi găini vărgate şi 38 de cocoşi şi găini albe. Determinaţi genotipurile părinţilor şi ale urmaşilor. 97.3. În unele cazuri avicultorii pot determina sexul puilor ieşiţi din ou după culoarea penajului. Gena culorii penajului este situată în cromozomul Z. Penajul auriu (brun) este determinat de alela dominantă (A), iar penajul argintiu (alb) – de alela recesivă (a). Selectaţi formele parentale astfel, încât să fie posibilă identificarea sexului la puii ieşiţi din ou, după culoarea penajului. 98. Daltonismul şi hemofilia se transmit prin ereditate drept caractere recesive înlănţuite cu cromozomul X. 98.1.Într-o familie în care părinţii au grupele (I) şi (IV) sanguine şi disting normal culorile, s-a născut un fecior daltonic cu grupa (III) sanguină. Determinaţi probabilitatea naşterii unui copil sănătos şi grupele lui sanguine posibile. 98.2. Într-o familie în care părinţii au grupele (II) şi (III) sanguine şi nu suferă de hemofilie, s-a născut un fecior cu grupa (I) sanguină şi hemofilic. Determinaţi probabilitatea naşterii în această familie a unui copil sănătos şi grupa lui sanguină posibilă. 99. Gena ochilor căprui (A) se transmite prin ereditate ca un caracter dominant autozomal, gena ochilor albaştri (a) – recesiv autozomal, gena daltonismului este recesivă (d) înlănţuită cu cromozomul X. O femeie cu ochii căprui şi cu vederea normală, a cărei tată avea ochii albaştri şi suferea de daltonism se căsătoreşte cu un bărbat cu ochii albaştri şi vedere normală. Determinaţi genotipul şi fenotipul copiilor care se pot naşte în această familie. Tema 5. Teoria cromozomală a eredităţii Genele amplasate în cromozomi diferiţi se transmit prin ereditate independent unele de altele, iar genele localizate în acelaşi cromozom se transmit înlănţuit. Efectuând încrucişări de analiză (test-crossuri) putem determina dacă 2 gene se transmit prin ereditate independent sau înlănţuit. Dacă la încrucişarea unui diheterozigot cu un homozigot recesiv după două gene în F1 obţinem patru clase fenotipice, în raport de 1/4 :1/4 : 1/4 : 1/4, atunci genele respective se transmit independent unele de altele. P: ♀ AB//ab  ♂ ab//ab  F1 ♀\ ♂ a/ b/ A/ B/ A//a B//b A/ b/ A//a b//b a/ B/ a//a B//b a/ b/ a//a b//b Dacă la încrucişarea unui diheterozigot cu un homozigot recesiv după două gene în F 1 obţinem două clase fenotipice în raport de 1/2 : 1/2, atunci aceste gene se transmit înlănţuit. În acest caz, fenotipul descendenţilor este identic cu fenotipul formelor parentale şi înlănţuirea genelor este completă. P: ♀ AB//ab  ♂ ab//ab  F1 ♀\ ♂ ab/ AB/ AB//ab ab/ ab//ab Înlănţuirea genelor poate fi incompletă ca urmare a fenomenului de crossing-over care reprezintă schimbul de segmente între cromatidele nesurori ale cromozomilor omologi şi are drept consecinţă formarea cromatidelor recombinante şi formarea în procesul de gametogeneză a gameţilor recombinanţi (cross-over). P: ♀ AB//ab  ♂ ab//ab  F1 ♀\ ♂ ab/ AB/ – gameţi noncross-over AB//ab ab/ – gameţi noncross-over ab//ab 27

Ab/ – gameţi cross-over aB/ – gameţi cross-over

Ab//ab – indivizi recombinanţi aB//ab – indivizi recombinanţi

Frecvenţa (valoarea) crossing-overului reprezintă procentul fenotipurilor noi apărute ca urmare a schimbului de gene şi se determină prin raportul numărului recombinanţilor către numărul total al indivizilor obţinuţi la test-cross. Acest raport caracterizează distanţa dintre gene care se exprimă în morganide (unităţi de recombinare). Fiecare morganidă corespunde unui 1% de crossing-over. Model de rezolvare a problemelor 100. Problemă. La tomate talia înaltă a plantei domină talia pitică, iar forma sferică a fructelor – forma piriformă. Aceste gene sunt înlănţuite şi se află la o distanţă pe cromozom de 20 de morganide. Determinaţi fenotipul şi genotipul descendenţei care se obţine de la încrucişarea unei plante diheterozigote (alelele dominante ale genelor au fost moştenite de la o formă parentală) cu o plantă pitică şi cu fructe piriforme. Genele A a B b

Caracterele “talia plantei şi forma fructului” talie înaltă talie pitică fructe sferice fructe piriforme

Rezolvare. Genele recesive fiind înlănţiute se transmit împreună. Însă înlănţuirea este incompletă, deoarece între ele are loc crossing-overul cu o frecvenţă de 20% (1 morganidă = 1% de crossing-over). Deci, gameţii noncross-overi vor constitui 80%, iar cei cross-overi – 20%. Planta diheterozigotă este înaltă cu fructe sferice şi are următorul genotip: AB//ab.

♀\ ♂ AB/ ab/ Ab/ aB/

P: ♀ AB//ab  ♂ ab//ab  F1 ab/ AB//ab – plante înalte, fructe sferice ab//ab – plante pitice, fructe piriforme Ab//ab – plante înalte, fructe piriforme aB//ab – plante pitice, fructe sferice

Gameţii AB şi ab sunt noncross-overi şi alcătuiesc 80% (câte 40% la fiecare), iar gameţii Ab şi aB sunt rezultatul crossing-overului şi constituie 20% (câte 10% fiecare). Răspuns. În urma acestei încrucişări se obţin : 40% de plante înalte cu fructe sferice : 40% de plante pitice cu fructe piriforme : 10% de plante înalte cu fructe piriforme : 10% de plante pitice cu fructe sferice. 101. Problemă. La drozofilă genele ce determină culoarea corpului şi forma aripilor sunt înlănţuite. Culoarea cenuşie a corpului şi forma normală a aripilor sunt caractere dominante, iar culoarea neagră a corpului şi forma redusă a aripilor – caractere recesive. La încrucişarea femelelor diheterozigote cu masculi de culoare neagră şi aripi rudimentare s-au obţinut : 1418 de musculiţe cu corp negru şi aripi rudimentare, 1394 – cu corp cenuşiu şi aripi normale, 287 – cu corp negru şi aripi normale, 288 – cu corp cenuşiu şi aripi rudimentare. Determinaţi distanţa dintre gene. Genele A a B b

Caracterele “culoarea corpului şi forma aripilor” corp cenuşiu corp negru aripi normale aripi rudimentare Rezolvare. Conform enunţului problemei, schema încrucişării este următoarea: P: ♀ AB//ab × ♂ab//ab 28

F1 ♀\ ♂ AB/ ab/ aB/ Ab/

ab AB//ab ab//ab aB//ab Ab//ab

În total s-au obţinut 3387 de musculiţe (1394 + 1418 + 288 + 287), dintre care 575 (288 + 287) sunt recombinante, apărute în rezultatul crossing-overului. După procentul de crossing-over stabilim distanţa dintre aceste gene (x). 3387 musculiţe 575 musculiţe

100 x%

x = 575 × 100 / 3387 = 16.98 % Răspuns. Distanţa dintre genele A şi B este de 16,98 morganide. Probleme pentru rezolvare individuală 102. La porumb endospermul colorat şi stratul aleuronic neted sunt determinate de genele dominante C şi S, iar endospermul incolor şi stratul aleuronuic zbârcit – de alelele recesive c şi s. Aceste gene sunt localizate în aceeaşi pereche de cromozomi omologi S-a stabilit că distanţa dîntre genele C şi S este de 3.6 unităţi cross-over (morganide). Determinaţi tipurile şi raportul de gameţi care se formează la genotipurile: a) CS//cs; b) Cs//cS. 103. Câte tipuri de gameţi noncross-over şi cross-over se formează la plantele cu genele A şi b localizate într-un cromozom omolog şi cu genele a şi B – în celălalt cromozom omolog? 104. Distanţa dintre genele A şi B este egală cu 4.6 morganide. Determinaţi tipurile şi raportul de gameţi care se formează la genotipul AB//ab. 105. Genele A, B şi C formează un grup de înlănţuire. Între genele A şi B crossing-overul are loc cu o frecvenţă de 7.4, iar între genele B şi C – cu o frecvenţă de 2.9. Determinaţi în ce ordine sunt amplasate genele A, B şi C pe cromozom, dacă distanţa dintre genele A şi C este egală cu 10.3 morganide. 106. Femele de drozofilă heterozigote pentru genele A, B şi respectiv M, N au fost încrucişate cu masculi homozigoţi recesivi, obţinându-se în primul caz 7.3 recombinanţi, iar în cel de al doilea 12.4. Determinaţi cu cât distanţa dintre genele M şi N este mai mare faţă de distanţa dintre genele A şi B. 107. O femelă de drozofilă diheterozigotă pentru genele C şi D a fost încrucişată cu un mascul homozigot recesiv. În descendenţă s-au obţinut indivizi care au segregat astfel: 43.5 CD//cd : 6.5 Cd//cd : 6.5 cD//cd : 43.5 cd//cd. Determinaţi: a) în ce mod sunt localizate genele în cromozomii omologi; b) distanţa dintre genele C şi D (în unităţi crossing-over). 108. La porumb boabele colorate domină boabele incolore, iar endospermul neted domină endospermul zbârcit. O formă de porumb cu boabe colorate şi endosperm neted a fost încrucişată cu o formă care avea boabe incolore şi zbârcite. În F1 toată descendenţa avea boabe colorate şi netede. În urma încrucişării de analiză a hibridului F1 cu linia cu boabe incolore şi zbârcite s-au obţinut patru fenotipuri: plante cu boabe colorate-netede – 4135; colorate-zbârcite – 149; incolore-zbârcite – 4152; incolore-netede – 152. Determinaţi distanţa dintre gene. 109. S-au încrucişat plante homozigote de tomate cu talia înaltă şi fructe alungite cu plante cu talia pitică şi fructe rotunde. Descendenţa în F1 avea talia înaltă şi fructe rotunde. Determinaţi clasele fenotipice de segregare în F B, dacă genele se transmit înlănţuit, iar distanţa dintre ele este de 16 unităţi crossing-over. 110. La şobolani culoarea întunecată a blănii domină culoarea deschisă, culoarea roz a ochilor – pe cea roşie. Ambele caractere se transmit prin ereditate înlănţuit. La încrucişarea unor şobolani cu blana întunecată şi ochii de culoare roz cu şobolani cu blana deschisă şi ochii roşii s-a obţinut următorul raport fenotipic de segregare: 24 de şobolani de culoare deschisă cu ochii roşii; 26 – cu blana întunecată cu ochii roz; 24 – şobolani de culoare deschisă cu ochii roz; 25 – cu blana întunecată cu ochii roşii. Determinaţi distanţa dintre gene.

29

111. Gena culorii roşii (A) a ochilor la drozofilă domină gena ochilor albi (a), gena structurii anormale a abdomenului (B) – gena structurii normale (b). Ambele perechi de gene sunt localizate în cromozomul X, la o distanţă de 3 morganide. Determinaţi genotipurile şi fenotipurile posibile ale urmaşilor de la încrucişarea unei femele diheterozigote (alelele dominante au fost moştenite de la forma maternă) cu un mascul care avea ochii roşii şi structura normală a abdomenului. 112. Forma clasică a hemofiliei este determinată de gena recesivă (h), iar daltonismul – de gena recesivă (d), ambele localizate în cromozomul X. Distanţa dintre gene constituie 9.8 morganide. 112.1. O femeie, a cărei tată suferă concomitent de ambele maladii, iar mama este sănătoasă şi provine dintr-o familie sănătoasă, s-a măritat cu un bărbat sănătos. Determinaţi frecvenţa fenotipurilor (%) la copiii născuţi în această familie. 112.2. O femeie, a cărei mamă este daltonică, iar tata este hemofilic, se căsătoreşte cu un bărbat care suferă de ambele maladii. Determinaţi probabilitatea naşterii, în această familie, a copiilor cu ambele anomalii. Tema 6. Genetica populaţiilor S-a stabilit că în populaţiile panmictice “ideale” frecvenţa genelor şi a genotipurilor se menţine constantă de-a lungul generaţiilor atât timp, cât populaţia este în echilibru cu mediul şi nu intervin factori care modifică structura genetică a populaţiilor. Conform legii Hardy-Weinberg în cazul unei perechi de gene alele Aa, (A=p şi a=q), într-o populaţie heterozigotă frecvenţa acestora este egală cu p + q = 1. Indivizii populaţiei respective produc 2 grupe de gameţi (A şi a), şi 3 clase de genotipuri: AA, Aa, aa. Frecvenţa genotipurilor va fi egală cu p2 (AA) + 2pq (Aa) + q2 (aa) = 1, unde : p – frecvenţa alelei dominante (A); q – frecvenţa alelei recesive (a); p2 – frecvenţa indivizilor homozigoţi dominanţi (AA); q2– frecvenţa indivizilor homozigoţi recesivi (aa); 2pq – frecvenţa indivizilor heterozigoţi (Aa). Model de rezolvare a problemelor 113. Problemă. O populaţie este alcătuită din 80 de indivizi cu genotipul AA şi 20  cu genotipul aa. Demonstraţi că în condiţii panmictice în prima generaţie se va instala un echilibru între genotipurile AA, Aa şi aa. Determinaţi frecvenţa genotipurilor în F1. Rezolvare. Indivizii cu genotipul AA vor forma gameţi (A) cu o frecvenţă de 0.8, iar indivizii cu genotipul aa – gameţi (a) cu o frecvenţă de 0.2. În caz de panmixie (încrucişare liberă între indivizi), combinarea gameţilor este întâmplătoare. În consecinţă, se vor obţine următoarele combinări de gene: ♀\ ♂ p = A = 0.8 q = a = 0.2

F1 p = A = 0.8 p2 = AA = 0.64 pq = Aa = 0.16

q = a = 0.2 pq = Aa = 0.16 q2 = aa = 0.04

Răspuns. În F1 frecvenţa indivizilor AA = 0.64, Aa = 0.32, aa = 0.04. 114. Problemă. Una din formele ereditare a anemiei se moşteneşte ca un caracter autozomal recesiv şi se întâlneşte printre eschimoşii din Alasca cu o frecvenţă de 0.09. Determinaţi structura genetică a populaţiei. Rezolvare. Conform enunţului problemei, frecvenţa homozigoţilor recesivi este de 0.09. Determinăm frecvenţa alelei recesive (a) = q. Deci, q = √q2 = √0.09 = 0.3. Folosind formula p + q = 1, determinăm frecvenţa alelei dominante (A): p (A) = 1 - 0.3 = 0.7. Deci, în populaţia respectivă alela dominantă şi cea recesivă se întâlnesc cu o frecvenţă, respectiv, de 0.7 şi 0.3. Conform legii lui Hardy -Weinberg, p2 (AA) + 2 pq (Aa) + q2 (aa) = 1. Determinăm frecvenţele genotipurilor în populaţia dată: P2 (AA) = (0.7)2 = 0.49 (frecvenţa indivizilor homozigoţi dominanţi) 2 pq (Aa) = 2  0.7  0.3 = 0.42 (frecvenţa indivizilor heterozigoţi) q2 (aa) = 0.3 = 0.09 (frecvenţa indivizilor homozigoţi recesivi) Răspuns. p (A) = 0.7; q (a) = 0.3; AA = 49 ; Aa = 42; aa = 9 . 30

Probleme pentru rezolvare individuală 115. La soiurile de porumb plantele albinotice (rr) se întâlnesc cu o frecvenţă de 0.0025. Calculaţi frecvenţa alelelor R, r şi a genotipurilor RR şi Rr. 116. Calculaţi frecvenţa alelei dominante (p) şi frecvenţa alelei recesive (q) în următoarele populaţii: a) 400 indivizi CC şi 100 indivizi cc; b) 700 indivizi AA şi 300 indivzi aa; c) 180 indivizi MM şi 20 indivizi mm; d) 60 indivizi NN şi 40 indivizi nn. 117. O populaţie este alcătuită din 60 de indivizi homozigoţi dominanţi MM şi 40 recesivi mm. Determinaţi frecvenţa genotipurilor MM, Mm şi mm după stabilirea unui echilibru genetic în corespundere cu legea lui HardyWeinberg. 118. Calculaţi frecvenţa genotipurilor AA, Aa şi aa (în ), dacă indivizii homozigoţi aa reprezintă în populaţie 1. 119. Pe un teritoriu au fost vânate 10.000 de vulpi, dintre care 9.991 au fost roşcate şi 9 albe. Culoarea roşcată este dominantă în raport cu culoarea albă a blănii. Determinaţi raportul procentual al vulpilor roşcate homozigote, roşcate heterozigote şi a vulpilor albe. 120. Surzenia înăscută este condiţionată de o genă recesivă autozomală. Frecvenţa medie a bolnavilor în ţările europene este de aproximativ 2:10.000. Determinaţi numărul persoanelor heterozigote pentru caracterul analizat într-o regiune cu o populaţie de 10.000.000 locuitori. 121. Pe o suprafaţă de 0.5 ha, din 20.000 de plante de porumb, 19.992 erau verzi, iar 8 – albinotice. Albinismul la porumb este determinat de o genă recesivă. Determinaţi frecvenţa genotipurilor AA, Aa şi aa în populaţia respectivă. 122. La floarea-soarelui, prezenţa stratului de carbon în coaja seminţei domină absenţa acestuia. Într-o populaţie 4 din plante nu aveau strat de carbon în coaja seminţelor. Determinaţi frecvenţa ( %): a) alelelor dominante şi recesive; b) indivizilor homozigoţi dominanţi. 123. Într-o populaţie de tutun, frecvenţa genei care determină rezistenţa plantei la putregaiul rădăcinii este de 0.9. Determinaţi structura fenotipică şi genotipică a populaţiei respective. 124. La om gena (Rh+) este dominantă în raport cu gena (Rh¯). Într-o populaţie, 1982 de oameni sunt Rh-pozitivi, iar 368 – Rh-negativi. Determinaţi frecvenţa ( %): a) alelei recesive; b) alelei dominante; c) indivizilor homozigoţi dominanţi; d) indivizilor heterozigoţi . 125. Într-o populaţie umană, 91% dintre indivizi sunt Rh-pozitivi. Determinaţi frecvenţa indivizilor heterozigoţi. 126. Grupele sanguine umane după sistemul MN se transmit prin ereditate codominant. Într-o populaţie de eschimoşi din Groenlanda au fost depistaţi 475 de indivizi cu grupa sanguină MM, 89 de indivizi – cu MN, şi doar 5 indivizi – cu NN. Determinaţi frecvenţa (%) în populaţie: a) a alelelor M şi N; b) a indivizilor cu grupa sanguină MM.

Referinţe bibliografice 1. Crăciun T., Tomozei I., Coleş N., Nasta A. Genetica. Bucureşti, 1978. 2. Drăcea I. Genetica. Bucureşti, 1972. 3. Helevin N., Lobanov A., Kolesova O. Culegere de probleme la genetica generală şi medicală. Chişinău, 1993. 4. Leşanu M., Zgardan D. Lucrări practice la genetică (indicaţii metodice). Chişinău. USM, 2004. 5. Nicolae Ion. Genetica. Lucrări practice, exerciţii şi probleme. Bucureşti, 1986. 6. Palii A. Genetica. Chişinău, 1998. 31

7. Palii A. Ciobanu Gh., Micu M., Butnaru G. Genetica. Indicaţii metodice pentru lucrări de laborator. Chişinău. UASM, 1998. 8. Palii A., Comarov G., Manolii V. Genetica. Indicaţii metodice pentru lucrări de laborator. Chişinău. UASM, 2003. 9. Raicu P., Anghel I., Stoian V., Duma D., Taisescu E., Badea E., Ghegorian L. Genetica (Metode de laborator). Bucureşti, 1983. 10. Абрамова З. Практикум по генетике. Москва, 1992. 11. Абрамова З. Генетика. Програмированное обучение. Москва, 1985. 12. Абрикосова З. Практикум по генетике. Москва, 1982. 13. Гуляев Г. Задачи по генетике. Москва, 1981. 14. Инге-Вечтомов С. Генетика с основами селекции. Москва, 1989. 15. Попа Н., Андроник В. Методическое руководство к лабораторным занятиям по генетике. Кишинев. КГУ, 1987. 16. Тихомирова М. Генетический анализ: Учебное пособие. Ленинград, 1990.

Anexe Anexa 1.1 Codificarea aminoacizilor de către ADN şi transcripţia pe ARNm № 1 2

Aminoacidul Alanină Arginină

3

Asparagină

Abreviere ala arg asp

Cod ADN CGA CGG CGT CGC GCA GCT GCC TCT GCG TCC TTA TTG

Cod ARNm GCU GCC GCA GCG CGU CGA CGG AGA CGC AGG AAU AAC 32

4 5 6 7

ac.asp cys glu ac.glu

CTA CTG ACA ACG GTT GTC CTT CTC CCA CCG CCT CCC

GAU GAC UGU UGC CAA CAG GAA GAG

8 9 10 11

Acid aspartic Cisteină Glutamină Acid glutamic Glicină Histidină Izoleucină Leucină

gly his ile leu

12 13 14 15 16

Lizină Metionină Fenilalanină Prolină Serină

lys met phe pro ser

17 18 19 20

Tirozină Treonină Triptofan Valină Tripleţi “stop”

tyr thr try val

CCA CCG CCT CCC GTA GTG TAA TAG AAT AAC GAA GAG GAT GAC TTT TTC TAC AAA AAG GGA GGG GGT GGC AGA AGG AGT AGC TCA TCG ATA ATG TGA TGG TGT TGC ACT CAA CAG CAT CAC ATT ATC ACT

GGU GGC GGA GGG GAU CAC AUU AUC UUA UUG CUU CUC CUA CUG AAA AAG AUG UUU UUC CCU CCC CCA CCG UCU UCC UCA UCG AGU AGC UAU UAC ACU ACC ACA ACG UGG GUU GUC GUA GUG UAA UAG UGA

Anexa 1.2. Codul genetic însris în ARN-m (Nirenberg – Korana) Prima literă U

C

A doua literă A

G

A treia literă

33

U

C

A

Phe UUU UUC Leu UUA UUG

UCU Ser UCC UCA UCG

CUU Leu CUC CUA CUG

CCU Pro CCC CCA CCG

Ile Met

G

Val

AUU AUC AUA AUG

GUU GUC GUA GUG

Thr

ACU ACC ACA ACG

GCU Ala GCC GCA GCG

Tyr Stop Stop

UAU UAC UAA UAG

His CAU CAC Glu CAA CAG

Asp AAU AAC Lys AAA AAG

Ac.asp GAU GAC Ac.glu GAA GAG

Cys UGU UGC Stop UGA Try UGG

CGU Arg CGC CGA CGG

Ser Arg

Gli

AGU AGC AGA AGG

GGU GGC GGA GGG

U C A G

U C A G

U C A G

U C A G

Anexa 3 Numărul de clase fenotipice, genotipice şi raporturile de segregare la descendenţa hibridă în F2 (dominanţa completă)

34

Încrucişarea Monohibridă Dihibridă Trihibridă

perechilor de caractere 1 2 3

grupelor de gameţi 21=2 22=4 23=8

Numărul combinărilor de gameţi 41=4 42=16 43=64

claselor fenotipice 21=2 22=4 23=8

claselor genotipice 31=3 32=9 33=27

Tetrahibridă

4

24=16

44=256

24=16

34=81

2

4

2

3

Polihibridă

Raportul claselor fenotipice 3:1 9:3:3:1 27:9:9:9: 3:3:3:1 81:27:27:27:27:9: 9:9:9:9:9:3:3:3:3: 1 (3:1)

Anexa 4 Tipuri de segregăre în cazul moştenirii independente monogenice şi digenice a caracterelor Tipul segregării Monogenică (deosebire prin o pereche de gene alele). Digenică (deosebire prin două perechi de gene nealele).

F2 3A–:1aa dominanţa completă 1AA : 2Aa : 1aadominanţă incompletă, codominare. 1.Complementaritatea 9A–B–:3A–bb:3aaB–:1aabb 9A–B–:6 (A–bb+aaB–):1aabb 9A–B–:3A–bb:4 (aaB– + aabb) 9A–B–:7(A–bb+aaB– + aabb) 2.Epistazia 13(A–B– +A–bb+aabb):3aaB– 12(A–B– +A–bb):3aaB–:1aabb 3.Polimeria 15(A1–A2+a1a1A2– + A1–a2a2) : 1 a1a1a2a2.

FB 1Aa : 1aaîn toate cazurile de interacţiune a genelor alele.

1AaBb:1Aabb:1aaBb:1aabb 1AaBb:2(Aabb+aaBb): 1aabb 1AaBb:1Aabb:2(aaBb+aabb) 1AaBb:3(Aabb+aaBb+aabb) 3(AaBb+Aabb+aabb):1aaBb 2(AaBb+Aabb):1aaBb:1aabb 3(A1a1A2a2+A1a1a2a2+a1a1A2a2: 1 a1a1a2a2.

35