Esercizi: Gli incroci mendeliani

Nel pisello, l'allele per il seme liscio (R) domina su quello per il seme rugoso (r). Si incrociano due piante eterozigoti. Indica i genotipi dei genitori, i gameti prodotti da ciascuno e le proporzioni genotipiche e fenotipiche attese nella discendenza.

Nel pomodoro, il frutto rosso (R) domina su quello giallo (r). Si incrocia una pianta omozigote a frutti rossi con una pianta a frutti gialli. Indica il genotipo e il fenotipo di tutta la F1 e stabilisci se in essa può comparire qualche pianta a frutti gialli.

Che cos'è un incrocio di prova (testcross) e a che cosa serve? Progetta l'incrocio che permetterebbe di scoprire se un topo dal mantello nero (carattere dominante) è omozigote o eterozigote, indicando quali risultati ti aspetteresti in ciascun caso.

Nel cane, il pelo corto (L) domina sul pelo lungo (l). Indica tutti i genotipi possibili di un cane a pelo corto e il genotipo di un cane a pelo lungo, e spiega perché con il fenotipo recessivo non ci sono dubbi sul genotipo.

In un incrocio tra due individui doppi eterozigoti per due caratteri con dominanza completa (AaBb × AaBb), indica quali proporzioni fenotipiche ci si può aspettare nella discendenza e quali due condizioni devono verificarsi perché si ottengano esattamente tali proporzioni.

Nel coniglio, il mantello nero (N) domina su quello marrone (n). Si incrocia un coniglio eterozigote con una coniglia dal mantello marrone. Indica le proporzioni attese nella discendenza e calcola quanti conigli di ciascun fenotipo ci si può aspettare in una cucciolata di 40 piccoli.

Si incrociano due linee pure di una pianta ornamentale, una a fiori rossi e una a fiori bianchi, e tutta la F1 risulta a fiori rossi. Indica i genotipi della generazione parentale e della F1, e le proporzioni fenotipiche attese nella F2 ottenuta per autofecondazione della F1.

Si incrocia una pianta di pisello a semi gialli e lisci, di genotipo AaBb, con una pianta a semi verdi e rugosi (aabb). Sapendo che i due geni segregano in modo indipendente, indica i gameti formati da ciascuna pianta e le proporzioni genotipiche e fenotipiche della discendenza.

Nel pisello, il fusto alto (T) domina sul fusto nano (t) e la posizione ascellare dei fiori (A) domina su quella terminale (a). Si incrocia una pianta doppia eterozigote con una pianta nana a fiori terminali. a) Indica i genotipi di entrambi i genitori e i gameti prodotti da ciascuno. b) Determina le proporzioni fenotipiche attese nella discendenza. c) Indica quale legge di Mendel permette di prevedere questo risultato e in che cosa consiste.

Incrociando tra loro due piante a fiori viola si ottiene una discendenza di 37 piante a fiori viola e 13 a fiori bianchi. a) Deduci i genotipi delle piante parentali e giustificalo a partire dalle proporzioni osservate. b) Spiega quale incrocio realizzeresti per scoprire se una pianta viola della discendenza è omozigote o eterozigote, indicando quali risultati ci si potrebbe aspettare in ciascun caso.

Si incrociano due piante di pisello a semi gialli e lisci e si ottiene una discendenza in cui tre quarti dei semi sono gialli e un quarto verdi, tutti quanti lisci. Deduci, motivando, i genotipi dei due genitori per ciascuno dei due caratteri.

Nel cane, il pelo nero (B) domina sul marrone (b) e il pelo corto (L) domina sul lungo (l). Si incrociano tra loro due cani neri a pelo corto, entrambi di genotipo BbLl. a) Indica quanti tipi di gameti produce ciascun genitore e quali sono. b) Calcola la proporzione attesa di cuccioli neri a pelo lungo. c) Calcola la proporzione attesa di cuccioli doppi eterozigoti.

Incrociando tra loro due topi con mantello agouti, eterozigoti per il carattere del colore, si ottiene una cucciolata di 96 piccoli. a) Indica quanti piccoli di ciascun fenotipo ci si può aspettare teoricamente. b) Nella cucciolata reale nascono 68 topi agouti e 28 non agouti: stabilisci se questi risultati sono compatibili con la proporzione mendeliana attesa e che cosa spiega le piccole deviazioni rispetto ai valori teorici.

Una pianta con fenotipo dominante per due caratteri indipendenti viene sottoposta a un incrocio di prova e si ottiene una discendenza formata da quattro classi fenotipiche in proporzioni uguali. a) Deduci il genotipo della pianta in esame e giustificalo. b) Indica quale discendenza si sarebbe ottenuta nell'incrocio di prova se la pianta fosse stata omozigote dominante per i due caratteri.

La polidattilia (avere dita in più) è dovuta nell'essere umano a un allele autosomico dominante (P), mentre il numero normale di dita dipende dall'allele recessivo (p). Un uomo polidattilo eterozigote ha dei figli con una donna con il numero normale di dita. a) Indica i genotipi di entrambi. b) Calcola la probabilità che il loro primo figlio sia polidattilo. c) Calcola la probabilità che i loro primi due figli abbiano il numero normale di dita.

Una pianta doppia eterozigote (AaBb) per due geni indipendenti con dominanza completa si autofeconda. a) Calcola quale proporzione della discendenza mostrerà il fenotipo recessivo per entrambi i caratteri. b) Calcola quale proporzione mostrerà il fenotipo dominante per un solo carattere. c) Spiega in che cosa consiste la terza legge di Mendel (legge dell'assortimento indipendente) e che relazione ha con la domanda precedente.

Il quadrato di Punnett dello schema rappresenta il classico incrocio diibrido ($AaBb \times AaBb$) per due geni con segregazione indipendente:

1. a) Supponi che questi due geni controllino la sintesi di pigmento nei petali di un fiore mediante una via metabolica: il precursore incolore viene trasformato dall'enzima funzionale A in pigmento giallo, e questo a sua volta viene convertito dall'enzima funzionale B in pigmento rosso. Gli alleli recessivi $a$ e $b$ codificano enzimi non funzionali (epistasi recessiva semplice). Deduci le proporzioni fenotipiche attese nella discendenza (rosso, giallo e bianco).
2. b) Se la condizione omozigote recessiva per il gene A ($aa$) producesse letalità embrionale prima della germinazione, calcola quale proporzione delle piante adulte sopravvissute mostrerà il fenotipo dominante per entrambi i caratteri.
3. c) Incrociando due individui eterozigoti per entrambi i geni in un'altra specie, si ottengono nella discendenza soltanto due classi fenotipiche in proporzione 3:1 (individui con entrambi i caratteri dominanti e individui con entrambi i caratteri recessivi). Giustifica quale relazione fisica hanno i geni A e B sui cromosomi di questa specie e indica la fase di associazione (accoppiamento o repulsione) dei genitori.

In un allevamento di conigli si cerca di fissare una razza commerciale pura di conigli marroni a pelo corto. Il colore nero (N) domina sul marrone (n) e il pelo corto (R) sul lungo (r), trattandosi di geni autosomici indipendenti.

Disponi di un maschio riproduttore nero a pelo corto e di tre femmine:

• Femmina 1: marrone a pelo lungo.

• Femmina 2: marrone a pelo corto.

• Femmina 3: nera a pelo lungo.

Incrociando tale maschio con la Femmina 1, nascono piccoli dei quattro fenotipi possibili in proporzioni approssimativamente uguali (1:1:1:1).

1. a) Deduci il genotipo del maschio parentale. Con questa informazione, prevedi i fenotipi e le loro proporzioni incrociandolo con la Femmina 3, sapendo che il padre di tale femmina era marrone.
2. b) Progetta una strategia in un massimo di due generazioni (F1 e F2) per ottenere individui marroni a pelo corto che siano linee pure per entrambi i caratteri, utilizzando soltanto la discendenza dell'incrocio del maschio con la Femmina 2 (il cui genotipo per la lunghezza del pelo non è noto a priori).
3. c) Un allevatore afferma che, se un piccolo marrone a pelo corto risultante dall'incrocio con la Femmina 2 viene incrociato con un qualsiasi individuo nero a pelo lungo e dà qualche piccolo a pelo lungo, resta dimostrato che la madre (Femmina 2) era eterozigote. Giustifica se questa affermazione è corretta o errata.

Nei bovini, il carattere acorne (senza corna, P) domina sulla presenza di corna (p). Un allevatore acquista un toro acorne con la garanzia commerciale che sia omozigote dominante (PP).

1. a) Progetta un incrocio di prova per verificare empiricamente l'omozigosi del toro. Specifica il genotipo e il fenotipo delle vacche con cui deve essere incrociato e giustifica perché questa scelta riduce al minimo il numero di incroci necessari.
2. b) L'allevatore incrocia il toro con un gruppo di vacche con le corna e ottiene 7 vitelli consecutivi, tutti acorni. Calcola la probabilità di aver ottenuto questa discendenza se il toro fosse in realtà eterozigote (Pp) e stabilisci se l'allevatore può certificare al 100 % che il toro sia geneticamente puro.
3. c) Ammettendo che il toro sia effettivamente omozigote (PP), in un altro incrocio questo stesso toro si accoppia con una vacca acorne la cui madre aveva le corna, e nasce un vitello acorne. L'allevatore afferma che questo vitello ha una probabilità di 0,5 di essere omozigote. Dimostra, mediante il calcolo della probabilità condizionata, se tale affermazione è corretta o falsa.

Un gruppo di ricerca riproduce l'incrocio diibrido di Mendel con piante di pisello eterozigoti per il colore (giallo A domina su verde a) e per l'aspetto (liscio B domina su rugoso b). In un campione di 1600 semi della discendenza ottengono i seguenti conteggi: 885 gialli lisci, 310 verdi lisci, 295 gialli rugosi e 110 verdi rugosi.

Un membro del gruppo afferma: «Poiché i conteggi non sono esattamente 900, 300, 300 e 100, la terza legge di Mendel non vale e i geni devono essere associati».

1. a) Confuta l'affermazione del ricercatore spiegando perché le frequenze empiriche possono oscillare rispetto a quelle teoriche senza invalidare l'assortimento indipendente.
2. b) Progetta un incrocio di prova che permetta di discriminare in modo conclusivo tra due ipotesi alternative: che i due geni siano indipendenti oppure completamente associati (in fase di accoppiamento e senza ricombinazione). Indica i genotipi e i fenotipi parentali e le percentuali attese nella discendenza per ciascuna ipotesi.
3. c) Se si prende a caso un seme giallo e liscio della discendenza originale e lo si coltiva per autofecondarlo, calcola la probabilità che tutta la sua progenie sia fenotipicamente uniforme.

In una specie vegetale con due caratteri indipendenti a dominanza completa (colore del fiore: rosso R su bianco r; lunghezza del fusto: lungo L su corto l), si incrociano due piante parentali (P1 e P2) e si ottiene una discendenza con la seguente proporzione fenotipica: 3/8 di fiore rosso e fusto lungo, 3/8 di fiore rosso e fusto corto, 1/8 di fiore bianco e fusto lungo e 1/8 di fiore bianco e fusto corto.

1. a) Deduci i genotipi di P1 e P2 analizzando la segregazione di ciascun carattere separatamente. Giustifica se esiste una sola combinazione genotipica parentale possibile.
2. b) Dalla discendenza ottenuta si scelgono a caso due individui: una pianta a fiori rossi e fusto lungo e una a fiori bianchi e fusto corto, e si incrociano tra loro. Determina tutte le possibili proporzioni fenotipiche che possono comparire in questo nuovo incrocio e calcola la probabilità che si presenti ciascuna di esse, considerando la variabilità genotipica del parentale selezionato a fiore rosso e fusto lungo.
3. c) Sarebbe possibile ottenere una pianta omozigote dominante per entrambi i caratteri (RRLL) da un unico incrocio tra due individui qualsiasi della discendenza originale di P1 e P2? Giustifica la risposta indicando i genotipi parentali necessari e la probabilità di ottenerla.

In una consulenza genetica si analizza la storia di una famiglia in relazione all'albinismo oculocutaneo, una condizione autosomica recessiva (allele a rispetto alla pigmentazione normale A).

• Pietro e Maria hanno pigmentazione normale, ma il padre di Pietro e la madre di Maria erano albini.

• Pietro e Maria hanno due figli sani: Giovanni e Lucia.

• Giovanni progetta di avere figli con la cugina di primo grado Carmen (figlia di una sorella sana di Maria e di un uomo sano senza precedenti familiari di albinismo).

1. a) Disegna l'albero genealogico della famiglia usando i simboli standard della genetica e indica il genotipo certo o probabilistico di ciascuno degli individui citati.
2. b) Un familiare sostiene: «Poiché nel ramo paterno di Carmen non c'è mai stato albinismo e Giovanni non ne è affetto, è impossibile che il loro figlio nasca albino». Confuta questo argomento e calcola la probabilità esatta che il primo figlio di Giovanni e Carmen sia albino.
3. c) Se Giovanni e Carmen avessero un primo figlio albino, calcola e giustifica quale sarebbe la probabilità che anche un secondo figlio presentasse albinismo. Spiega a che cosa è dovuta la differenza rispetto alla probabilità calcolata nel punto precedente.

In una pianta di interesse agronomico, la resistenza a una micosi (R rispetto a sensibilità r) e la forma del frutto (L frutto allungato rispetto a l frutto rotondo) sono caratteri indipendenti a dominanza completa. Autofecondando una pianta doppio eterozigote (RrLl), si ottengono 640 semi vitali.

1. a) Un tecnico afferma che in quella discendenza ci saranno teoricamente 160 piante utilizzabili direttamente come linee pure stabili per entrambi i caratteri. Giustifica se la cifra è corretta, identificando tutti i genotipi che costituiscono linee pure e quanti individui se ne aspettano per ciascuno.
2. b) Se si isolano tutte le piante adulte con fenotipo resistente e frutto allungato e si lascia che ciascuna si autofecondi separatamente, prevedi quale frazione di esse originerà una discendenza con segregazione fenotipica 9:3:3:1. Giustifica la deduzione a partire dai genotipi presenti in quel gruppo.
3. c) Supponi che l'allele recessivo r, in omozigosi (rr), causi una letalità embrionale del 50 % (la metà degli embrioni rr muore prima che il seme maturi). Prevedi la nuova proporzione fenotipica nelle piante adulte che arrivano a germinare e calcola quante piante a frutto rotondo ci si può aspettare in un campione di 640 piante adulte.

Si studiano due specie diverse di ditteri (Specie 1 e Specie 2), entrambe con corredo cromosomico 2n = 4. In entrambe si analizzano due caratteri monogenici biallelici (A/a e B/b).

Sottoponendo femmine diibride (AaBb) a un incrocio di prova con maschi doppio recessivi (aabb), si registrano i seguenti risultati fenotipici nella progenie:

• Specie 1: 25 % AB, 25 % Ab, 25 % aB e 25 % ab.

• Specie 2: 44 % AB, 44 % ab, 6 % Ab e 6 % aB.

Inoltre, in un ceppo anomalo della Specie 1 si verifica citologicamente che, durante la meiosi femminile, la coppia di cromosomi omologhi che porta il gene A non si separa durante l'anafase I, e entrambi i cromosomi migrano verso lo stesso polo cellulare.

1. a) Giustifica il comportamento cromosomico durante la metafase I e l'anafase I che dà origine alle proporzioni della Specie 1, e indica quale legge mendeliana è illustrata da questo comportamento.
2. b) Interpreta i risultati della Specie 2 deducendo la disposizione degli alleli sui cromosomi delle femmine parentali (fase di accoppiamento o di repulsione), spiega il meccanismo meiotico che origina le classi minoritarie e calcola la distanza genetica tra i due loci in centimorgan (cM).
3. c) Deduci il contenuto genetico e il corredo cromosomico delle cellule uovo formate nel ceppo anomalo della Specie 1 al termine della meiosi, e spiega quale principio mendeliano viene violato in questo processo.