Решение задач на сцепленное с полом наследование
Сцепленное с полом наследование — это передача признаков, гены которых расположены в половых хромосомах. Для решения задач нужно определить локализацию аллеля, правильно записать генотипы мужчины и женщины, составить гаметы и отдельно учесть пол потомков.
Основные понятия и обозначения
У человека женщина обычно имеет кариотип \(XX\), а мужчина — \(XY\). Яйцеклетка всегда несёт \(X\)-хромосому, поэтому пол ребёнка определяется сперматозоидом: сперматозоид с \(X\) образует сочетание \(XX\), а сперматозоид с \(Y\) — \(XY\). Подробнее строение и роль половых хромосом разобраны на странице половые хромосомы.
Наследование признака, ген которого находится в X- или Y-хромосоме. У человека большинство изучаемых в школьных задачах признаков сцеплено с X-хромосомой.
Обозначение аллеля должно показывать не только доминантность или рецессивность, но и хромосому, в которой он расположен. Например, для X-сцепленного рецессивного заболевания используют \(X^A\) — нормальный аллель и \(X^a\) — аллель заболевания. Генотипы женщины: \(X^AX^A\), \(X^AX^a\) или \(X^aX^a\); генотипы мужчины: \(X^AY\) или \(X^aY\).
- У женщины два аллеля X-сцепленного гена, поэтому она может быть гомозиготой или гетерозиготой.
- У мужчины один X-сцепленный аллель: состояние \(X^aY\) называют гемизиготным.
- Y-хромосома обычно не содержит аллеля данного X-сцепленного гена, поэтому запись \(Y^a\) в школьных задачах некорректна.
- Отец передаёт сыну Y-хромосому, а дочери — X-хромосому.
Отец передаёт свою X-хромосому всем дочерям и не передаёт её сыновьям. Мать передаёт одну из своих X-хромосом каждому ребёнку независимо от его пола.
Алгоритм решения задачи
Сначала внимательно определите, какой тип наследования описан в условии. Если признак связан с X-хромосомой, аллели записывают надстрочными индексами у символа \(X\). При X-сцепленном доминантном признаке достаточно одного доминантного аллеля: \(X^AX^a\) и \(X^AY\) проявляют признак. При X-сцепленном рецессивном признаке мужчина проявляет признак уже при одном рецессивном аллеле: \(X^aY\).
- Запишите, какой аллель доминантный, а какой рецессивный.
- Определите пол и фенотипы родителей.
- Переведите фенотипы родителей в возможные генотипы.
- Запишите гаметы: женщина образует гаметы с \(X\), мужчина — гаметы с \(X\) и \(Y\).
- Составьте решётку Пеннета или перечислите сочетания гамет.
- Для каждого сочетания определите пол и фенотип ребёнка.
- Запишите отдельно вероятности генотипов, фенотипов и пола, если это требуется.
При равной вероятности образования яйцеклеток и сперматозоидов вероятность рождения девочки и мальчика составляет по \(50\%\). Но вероятность конкретного заболевания зависит ещё и от генотипа матери и отца.
Какую X-хромосому получает сын от отца?
X-сцепленный рецессивный признак
Такой признак проявляется у женщины только в генотипе \(X^aX^a\), а у мужчины — в генотипе \(X^aY\). Поэтому рецессивные X-сцепленные заболевания чаще встречаются у мужчин. Женщина с генотипом \(X^AX^a\) фенотипически здорова, но является носительницей.
| Генотип | Пол | Фенотип при \(a\) — рецессивном аллеле |
|---|---|---|
| \(X^AX^A\) | женский | здоровая, не носительница |
| \(X^AX^a\) | женский | здоровая носительница |
| \(X^aX^a\) | женский | признак проявляется |
| \(X^AY\) | мужской | здоровый |
| \(X^aY\) | мужской | признак проявляется |
Отец с X-сцепленным рецессивным заболеванием передаёт мутантную X-хромосому всем дочерям, но не передаёт её сыновьям. Если мать здорова и не является носительницей, все сыновья будут здоровы, а все дочери станут носительницами.
Разобранный пример
У человека гемофилия — X-сцепленный рецессивный признак. Здоровая женщина-носительница выходит замуж за здорового мужчину. Определите вероятность рождения больного сына и здоровой дочери-носительницы.
Обозначим \(X^A\) — нормальная свёртываемость крови, \(X^a\) — аллель гемофилии. Женщина-носительница: \(X^AX^a\). Здоровый мужчина: \(X^AY\). Нужно найти потомство и вероятности фенотипов.
Важно различать вопросы «вероятность больного ребёнка» и «вероятность больного сына». В данном скрещивании больным может быть только сын, поэтому оба ответа равны \(25\%\). Если спрашивают вероятность заболевания среди сыновей, ответ будет \(50\%\): из двух вариантов сыновей один имеет гемофилию.
X-сцепленный доминантный признак и особые случаи
При X-сцепленном доминантном наследовании признак проявляется у каждого носителя доминантного аллеля. Например, женщина \(X^AX^a\) и мужчина \(X^AY\) имеют больных детей обоих полов, но распределение зависит от того, какую X-хромосому передаёт мать. При полном доминировании генотипы \(X^AX^A\), \(X^AX^a\) и \(X^AY\) дают доминантный фенотип.
Больной отец передаёт доминантную X-хромосому всем дочерям, поэтому все его дочери больны. Сыновьям отец передаёт Y, поэтому они не получают от него X-сцепленный доминантный аллель.
Y-сцепленное наследование встречается только у мужчин: отец передаёт признак всем сыновьям и ни одной дочери. В задачах такой тип прямо указывают словами «ген расположен в Y-хромосоме». Не следует автоматически считать любой признак, встречающийся преимущественно у мужчин, Y-сцепленным.
1. Записывать генотип мужчины как \(X^aX^A\) или \(X^aX^a\): у мужчины только одна X-хромосома. 2. Приписывать аллель на Y-хромосому без указания, что ген Y-сцепленный. 3. Считать, что отец передаёт X-хромосому сыну. 4. Не разделять вероятность пола и вероятность признака. 5. Делать вывод о генотипе женщины только по слову «здоровая»: при рецессивном признаке она может быть как \(X^AX^A\), так и \(X^AX^a\). 6. Путать носительство с проявлением заболевания.
В конце решения составьте отдельную таблицу: «генотип — пол — фенотип». Это помогает не перепутать здоровую женщину-носительницу с больной женщиной и правильно ответить на вопрос о сыновьях или дочерях.
Как отличать сцепление с полом от других случаев
Сцепленный с полом ген расположен в половой хромосоме, а не просто наследуется вместе с полом. Для сравнения, при аутосомном наследовании ген находится в неполовой хромосоме, и генотипы мужчин и женщин записываются одинаковым способом. Общий алгоритм решения задач можно повторить на странице решение генетических задач, а особенности именно X-сцепленного наследования — на странице наследование, сцепленное с X-хромосомой.
Если в условии обсуждаются два гена, расположенные в одной хромосоме, нужно учитывать фазы сцепления — сцепление и отталкивание. Если речь идёт о передаче признака от отца всем дочерям или только сыновьям, полезно проверить закономерность крисс-кросс наследования. Различия между доминантным и рецессивным вариантами разобраны на страницах X-сцепленное доминантное наследование и X-сцепленное рецессивное наследование.
Проверьте себя
Главное
- X-сцепленный аллель записывают надстрочным индексом у символа \(X\); у мужчины один такой аллель.
- Отец передаёт X всем дочерям и Y всем сыновьям; мать передаёт одну из своих X-хромосом каждому ребёнку.
- При X-сцепленном рецессивном наследовании мужчина с \(X^aY\) болен, а женщина \(X^AX^a\) обычно здорова и является носительницей.
- Решайте задачу по алгоритму: генотипы родителей → гаметы → сочетания → пол и фенотип → вероятности.
- Всегда уточняйте, относится ли процент ко всем детям, только к сыновьям или только к дочерям.