Индикаторы. Расчетная задача.
Неизвестно, на какой именно планете впервые были обнаружены индикаторы. Эти существа легко меняют цвет в зависимости от того, какие эмоции испытывают. Учёные описали у индикаторов необычную реакцию на громкий и резкий звук: в течение примерно минуты их окраска бледнеет, и они становятся бесцветными. Вероятно, это своего рода маскировка.
Молекулярный механизм этого процесса частично изучен. Все разнообразные пигменты индикаторов синтезируются из одного и того же неокрашенного исходного соединения. Первую стадию в биосинтезе пигментов катализирует фермент А, кодируемый одноименным геном А. Пигменты недолговечны и быстро разрушаются, поэтому их биосинтез происходит постоянно.
В ответ на резкий звук слуховые клетки синтезируют и секретируют небольшой сигнальный белок D (его кодирует ген D), который обладает сродством к трансмембранному рецептору E (его кодирует ген Е) пигментных клеток. Цитоплазматический домен рецептора Е обладает протеинкиназной активностью: если лиганд D соединяется с рецептором Е, в пигментной клетке происходит фосфорилирование белка B (он синтезируется на матрице гена B), приводящее к активации этого белка. Белок В – ингибитор фермента А. Таким образом, при резком громком звуке фермент А инактивируется, новые пигменты не синтезируются, а уже имеющиеся понемногу разрушаются.
Гены A, B, D и E не сцеплены друг с другом. У них известны рецессивные нефункциональные аллели. Все генотипы имеют одинаковую жизнеспособность и плодовитость.
Два индикатора с генотипами AA Bb Dd Ee и aa Bb dd Ee были скрещены и произвели многочисленных потомков первого поколения, которых содержат в специальном вольере. Если над этим вольером воспроизвести звук сирены, какая часть молодых индикаторов обесцветится, а какая останется окрашенными? Ответ запишите в процентах с точностью до первого знака после запятой (например, вместо "13,09%" запишите "13,1%").
Составим схему генетической регуляции окраски у индикаторов. Так как гены и их продукты имеют одинаковые названия, в схеме отобразим именно гены.
(D+E) – (активируют) \rightarrow B – (ингибирует) \rightarrow A – (активирует) \rightarrow биосинтез пигмента
Получается, что для того, чтобы индикатор обесцветился, биосинтез пигмента должен быть прерван путем ингибирования гена А. Значит, полноценное обесцвечивание произойдет только у организмов с генотипом A_ B_ D_ E_. Заметим, что у рецессивных гомозигот aa пигменты вообще не синтезируются, такие индикаторы всегда бесцветны, но среди потомков данного скрещивания такой генотип не появится.
Чтобы установить расщепление среди гибридов, можно составить решетку Пеннета, но она получится большой. Родитель с генотипом AA Bb Dd Ee образует восемь видов гамет, а родитель aa Bb dd Ee – четыре, поэтому размер решетки будет 8 \cdot 4 = 32 ячейки. Важно не запутаться.
Независимо от выбранного способа подсчета получим, что потомки с генотипом A_ B_ D_ E_ образуются с частотой 9/32, т.е. 28,1%. Остальные (23/32, т.е. 71,9%) при воздействии резкого громкого звука обесцвечиваться не будут.
Критерии оценивания
Задачу можно решить с помощью решетки Пеннета.
1. Объяснение механизма обесцвечивания, т.е. необходимость иметь все доминантные аллели этих признаков: 2 б.
2. Правильно заполненная решетка Пеннета для родительских особей – 32 генотипа потомков: 6 б.
3. Правильный выбор генотипов, которые будут обесцвечены 9/32: 4 б.
4. Итоговый правильный расчет процентов: 2 б.
Итого: 14 б.
Альтернативный способ – используя вероятности.
1. Объяснение механизма обесцвечивания, т.е. необходимость иметь все доминантные аллели этих признаков: 2 б.
2. Расчет правильных вероятностей для каждого гена: 2 б. за каждый из четырех.
3. Итоговый правильный расчет процентов: 4 б.
Итого: 14 б.