علم الوراثة: مسائل تدريبية مع حلول خطوة بخطوة

Q: ما هو علم الوراثة؟

قد يأتي الجين بنسخ مختلفة تسمى أليلات. في لون الزهرة، A يعطي الأرجواني وa يعطي الأبيض. زوج الأليلات الذي يحمله الكائن هو نمطه الجيني: AA أو Aa أو aa. وما يمكنك رؤيته، كالأرجواني أو الأبيض، هو نمطه الظاهري.

Q: كيف تحل مسائل علم الوراثة خطوة بخطوة؟

وراثة مندل: ينقل كل أب أليلًا واحدًا من كل جين، يُختار عشوائيًا. يسرد مربع بانيت كل تركيبات الأمشاج، وكلها متساوية الاحتمال. يظهر الأليل السائد (حرف كبير) كلما وُجد؛ والمتنحي فقط في الحالة متماثلة الأليلات. الجينات على كروموسومات مختلفة تورَّث باستقلال، لذا تُضرب احتمالاتها.

Q: ماذا تغطي تمارين علم الوراثة؟

سهلة: التهجين أحادي الصفة متوسطة: التهجين ثنائي الصفة صعبة: هاردي–واينبرغ لكل مسألة قيم جديدة، فتتعلّم الطريقة بدلًا من حفظ إجابة. هل علِقت؟ افتح تلميحًا صغيرًا أولًا، والشرح الكامل فقط عندما تحتاج إليه.

مسائل تدريبية مجانية في علم الوراثة مع رسوم توضيحية وتلميحات وحلول مفصّلة كاملة. قيم جديدة في كل مرة، بثلاثة مستويات: التهجين أحادي الصفة, التهجين ثنائي الصفة, هاردي–واينبرغ.

مسألة تدريبية مجانيةسهلة

يُزاوَج أبوان Tt. يعطي T بذور ملساء وهو سائد على t الذي يعطي بذور مجعدة. انقر على الخلية لنسل له بذور ملساء ومتماثل الألائل.

Tt × Tt

المسألة التالية →

تدرّب على علم الوراثة مجانًا تدرّب على علم الوراثة الآن5 مسائل مجانية كل يوم. لا حاجة إلى بطاقة.

ما الذي تتدرّب عليه

سهلةالتهجين أحادي الصفة
متوسطةالتهجين ثنائي الصفة
صعبةهاردي–واينبرغ

الصيغ الأساسية

تهجين أحادي الصفة (Aa × Aa): الأنماط الجينية 1 : 2 : 1، الأنماط الظاهرية 3 : 1
تهجين ثنائي الصفة: الأنماط الظاهرية 9 : 3 : 3 : 1
هاردي–واينبرغ: p + q = 1, p² + 2pq + q² = 1
جينات مستقلة: اضرب الاحتمالات

تعلّم علم الوراثة من البداية

1الجينات والأليلات والصفات

الجين قطعة من DNA تتحكم في صفة، مثل لون الزهرة في نبات البازلاء. لكل نبات أو حيوان نسختان من كل جين: واحدة من كل والد.

قد يأتي الجين بنسخ مختلفة تسمى أليلات. في لون الزهرة، A يعطي الأرجواني وa يعطي الأبيض.

زوج الأليلات الذي يحمله الكائن هو نمطه الجيني: AA أو Aa أو aa. وما يمكنك رؤيته، كالأرجواني أو الأبيض، هو نمطه الظاهري.

متماثل الزيجوت: أليلان متساويان، AA أو aa.
متباين الزيجوت: أليلان مختلفان، Aa.

غالبًا يكون أحد الأليلين سائدًا (حرف كبير) على الآخر، وهو متنحٍّ (حرف صغير). يكفي أليل سائد واحد لإظهار الصفة. والصفة المتنحية لا تظهر إلا في aa.

إذن نباتات AA وAa كلها أرجوانية. ونباتات aa وحدها بيضاء.

تحقّق ذاتي الأرجواني (A) سائد على الأبيض (a). ما لون نبات نمطه الجيني Aa؟

أبيض
أرجواني فاتح، مزيج من الاثنين
أرجواني
يعتمد على أي والد أعطى الأليل A

الإجابة: أرجواني. مع السيادة التامة يكفي أليل A واحد: يبدو Aa مثل AA. أما اللون المختلط فيعني سيادة غير تامة، وليس الأمر كذلك هنا.

2مربع بانيت

يمرر كل والد واحدًا من أليليه إلى كل نسل، يُختار عشوائيًا. الوالد Aa يعطي A أو a، لكل منهما احتمال ½.

يسرد مربع بانيت كل التوليفات. توضع أليلات أحد الوالدين في الأعلى وأليلات الآخر على الجانب، وكل مربع نسل محتمل بالتساوي.

للتزاوج Aa × Aa:

الأنماط الجينية: 1 AA : 2 Aa : 1 aa.
الأنماط الظاهرية: 3 أرجواني : 1 أبيض. احتمال نسل أرجواني ¾ = 0,75؛ والأبيض ¼ = 0,25.

الاحتمال هو عدد المربعات التي فيها النتيجة مقسومًا على 4.

تحقّق ذاتي يُزاوَج نبات Aa مع نبات aa. ما احتمال أن يكون للنسل أزهار بيضاء (aa)؟

0,25
0,5
0,75
0

الإجابة: 0,5. الوالد aa يعطي a دائمًا، فالنسل Aa أو aa، كل منهما في مربعين من 4: 2/4 = 0,5. أما 0,25 فهي إجابة Aa × Aa.

3جينان وجماعات كاملة

مع جينين على كروموسومين مختلفين تنتقل الأليلات باستقلال. لذا يمكنك معاملة كل جين على حدة وضرب الاحتمالات.

لـ AaBb × AaBb: احتمال الطويل (A_) ¾ والمستدير (B_) ¾. الطويل والمستدير معًا: ¾ · ¾ = 9/16.

وبفعل ذلك للتوليفات الأربع تحصل على النسبة الكلاسيكية 9 : 3 : 3 : 1 للتزاوج ثنائي الصفة.

بالنسبة إلى جماعة كاملة، يصف نموذج هاردي-واينبرغ مدى شيوع كل أليل ونمط جيني. ليكن p تكرار A وq تكرار a:

p + q = 1 p² + 2pq + q² = 1

p² هو الكسر AA، و2pq الكسر Aa (الحاملون)، وq² الكسر aa.
يمكنك رؤية من هو aa، لذا تُعطى q² عادةً. عندئذٍ q = √(q²) وp = 1 − q.

يصح النموذج لجماعة كبيرة بتزاوج عشوائي ودون انتخاب أو طفرة أو هجرة.

تحقّق ذاتي في التزاوج AaBb × AaBb، ما احتمال أن يكون النسل aabb؟

1/16
1/4
1/8
9/16

الإجابة: 1/16. احتمال aa هو ¼ وbb أيضًا ¼، فاحتمال aabb هو ¼ · ¼ = 1/16. أما 1/4 فتحسب جينًا واحدًا فقط، و9/16 هي احتمال الصفتين السائدتين معًا.

4الطريقة خطوة بخطوة

التزاوجات:

اكتب النمط الجيني لكل والد والأليلات التي يستطيع كل منهما تمريرها.
لجين واحد: ارسم مربع بانيت 2 × 2 وعدّ المربعات ذات النمط الجيني أو الظاهري المطلوب.
لجينين: احسب كل جين على حدة، ثم اضرب الاحتمالات.
اكتب الاحتمال ككسر أو عدد عشري بين 0 و1.

هاردي-واينبرغ:

الكسر الذي يُظهر الصفة المتنحية هو q². اكتب النسبة المئوية كعدد عشري: 9% = 0,09.
q = √(q²)، ثم p = 1 − q.
الحاملون: 2pq. متماثل الزيجوت السائد: p². اضرب في حجم الجماعة للحصول على عدد الأفراد.

5مثال محلول

تابع كل خطوة. حاول أن تتوقّع الخطوة التالية قبل أن تفتحها.

مثال محلول

الطويل (A) سائد على القصير (a)، والبذور المستديرة (B) على المجعدة (b). الجينان على كروموسومين مختلفين. في التزاوج AaBb × Aabb، ما احتمال P أن يكون النسل طويلًا ببذور مستديرة؟

افصل الجينين

الجينان مستقلان، لذا انظر إليهما واحدًا واحدًا. الطول: Aa × Aa. شكل البذرة: Bb × bb.

الطول: Aa × Aa

الطويل يحتاج إلى A واحد على الأقل: 3 من 4 مربعات. P(طويل) = ¾ = 0,75.

شكل البذرة: Bb × bb

المستدير يحتاج إلى B واحد على الأقل: مربعان من 4. P(مستدير) = ½ = 0,5.

اضرب

P = 0,75 · 0,5 = 0,375

تحقّق من الإجابة

ككسر هذا ¾ · ½ = 3/8. الإجابة بين 0 و1، وهي أصغر من كل احتمال على حدة، كما يجب أن تكون لـ«الاثنين معًا».

الإجابة

P = 0,375 (3/8)

6أخطاء شائعة

الخلط بين النمط الجيني والنمط الظاهري. Aa وAA نمطان جينيان مختلفان لكنهما نمط ظاهري واحد.
عدّ Aa متنحيًا. الصفة المتنحية لا تظهر إلا في aa.
جمع احتمالات جينين بدل ضربها.
في هاردي-واينبرغ، استخدام q² كأنها q. خذ الجذر التربيعي أولًا.
نسيان العامل 2 في 2pq للحاملين.
استخدام النسبة المئوية كعدد عشري دون القسمة على 100.

تحقّق ذاتي حالة متنحية تصيب 9% من جماعة في اتزان هاردي-واينبرغ. ما كسر الجماعة الحاملين؟

0,16
0,21
0,42
0,49

الإجابة: 0,42. q = √0,09 = 0,3 وp = 0,7، إذن 2pq = 2 · 0,7 · 0,3 = 0,42. القيمة 0,21 تنسى العامل 2، و0,49 هي p²، و0,16 تستخدم q = 0,09 دون الجذر التربيعي.

7كيف تبدو أسئلة الامتحان

سهل: تزاوجات أحادية الصفة. جين واحد، مثل AA × Aa أو Aa × Aa؛ أوجد احتمال نمط ظاهري أو نمط جيني مثل Aa.
متوسط: تزاوجات ثنائية الصفة. جينان مستقلان، مثل AaBb × Aabb؛ أوجد احتمال توليفة من الصفات.
صعب: هاردي-واينبرغ. من الكسر الذي يُظهر صفة متنحية، أوجد الحاملين أو عدد الأفراد متماثلي الزيجوت السائد.

مثال لسؤال صعب: 4% من 5000 شخص يُظهرون صفة متنحية. q = 0,2 وp = 0,8، إذن 0,64 · 5000 = 3200 شخص متماثلو الزيجوت السائد.

تعلّمه خطوة بخطوة في التطبيق تعلّمه خطوة بخطوة في التطبيق

أمثلة محلولة

مثال 1سهلة

في نبات البازلاء، اللون الأرجواني (A) سائد على الأبيض (a). يُلقَّح نبات نمطه الجيني Aa مع نبات نمطه الجيني aa. ما احتمال P أن يكون لزهور النسل لون أرجواني؟

Aa × aa

المطلوب: P

أظهر التلميحات

اكتب أمشاج كل أب واملأ مربع بانيت.
كل خانة من الخانات الأربع متساوية الاحتمال.
يظهر اللون البنفسجي مع A واحد على الأقل: AA أو Aa.

أظهر الإجابة والحل خطوة بخطوة

وراثة مندل: ينقل كل أب أليلًا واحدًا من كل جين، يُختار عشوائيًا. يسرد مربع بانيت كل تركيبات الأمشاج، وكلها متساوية الاحتمال. يظهر الأليل السائد (حرف كبير) كلما وُجد؛ والمتنحي فقط في الحالة متماثلة الأليلات. الجينات على كروموسومات مختلفة تورَّث باستقلال، لذا تُضرب احتمالاتها.

مربع بانيت

Aa, Aa, aa, aa

عُدّ

P = 2/4 = 0,5

الإجابة

P = 0,5

مثال 2متوسطة

الحثل العضلي لدوشين صفة متنحية مرتبطة بالجنس X (الأليل d). أم حاملة، X^DX^d، تنجب أطفالًا مع أب غير مصاب، X^DY. تمتد أمشاج الأم إلى أسفل الجانب. انقر على الخلية الخاصة بـ ابن غير مصاب.

♀ X^DX^d♂ X^DY

1X^d × Y
2X^d × X^D
3X^D × Y
4X^D × X^D

أظهر التلميحات

ينال الابن Y من الأب، لذا فإن كروموسوم X الوحيد لديه يأتي من الأم.
تنال الابنة X من كل أب؛ والحاملة لديها أليل d واحد.
انظر في عمود Y.

أظهر الإجابة والشرح

مربع بانيت: تمتد أمشاج أحد الأبوين على طول الأعلى، وأمشاج الآخر إلى أسفل الجانب. تضم كل خلية المشيج الذي فوقها إلى المشيج الذي بجانبها، وكل الخلايا متساوية الاحتمال. الصفة المتنحية لا تظهر إلا حين يكون كلا الأليلين متنحيين؛ وفي الصفة المرتبطة بالجنس X ينال الأبناء الذكور كروموسوم X الوحيد من الأم.

املأ المربع

X^dY, X^dX^D, X^DY, X^DX^D

ابحث عن الخلية

X^D × Y = X^DY

الإجابة

خلية X^D × Y → X^DY

مثال 3صعبة

في مجتمع من 10000 فرد في حالة توازن هاردي–واينبرغ، يُظهر 4% صفة متنحية. كم فردًا N يُتوقع أن يكون متماثل الأليلات السائدة؟

N = 10000q² = 0,04

المطلوب: N

أظهر التلميحات

q² هو تكرار النمط الظاهري المتنحي.
أوجد q، ثم p = 1 − q. تكرار متماثلي الأليلات السائدة p².
p = 0,8.

أظهر الإجابة والحل خطوة بخطوة

هاردي–واينبرغ: في مجتمع كبير يتزاوج عشوائيًا بلا انتخاب، تعطي تكرارات الأليلات p (السائد) و q (المتنحي)، حيث p + q = 1، تكرارات الأنماط الجينية p² و 2pq و q².