Подготовка к ЕГЭ. Решение генетических задач
Разделы: Биология
Абитуриенты, поступающие на биологические факультеты университетов и педагогических институтов, а также в медицинские и сельскохозяйственное высшие учебные заведения, нередко показывают невысокие знания по генетике — одному из наиболее трудных, но важных разделов школьной программы по биологии и показывают слабое развитие компетенций третьего уровня. Третий уровень (уровень рассуждений) от обучающихся требует найти закономерности, провести обобщение и объяснить или обосновать полученные результаты. Данный вид компетенций, по моему мнению, развивается при решении биологических задач. Вторая часть экзаменационной работы включает задание на решение генетических задач.
При оформлении таких задач необходимо уметь пользоваться символами, которые приняты в традиционной генетике.
| Символ | Характеристика |
 | женский организм |
 | мужской организм |
| X | знак скрещивания |
| Р | родительские организмы |
| F1, F2 | потомки, гибриды первого и второго поколений |
| А, В, С, D. | гены, которые кодируют доминантные признаки |
| а, в, с, d. | гены (парные, аллельные), которые кодируют рецессивные признаки |
| АА, ВВ, СС, DD. | генотипы моногомозиготных особей по доминантному признаку |
| аа, bb, сс, dd. | генотипы моногомозиготных особей по рецессивному признаку |
| Аа, Bb, Сс, Dd. | генотипы моногетерозиготных особей |
| ААВВ,ААВВСС | генотипы ди- и тригомозиготных особей |
| АаВв, АаВвСс | генотипы ди- и тригетерозиготных особей |
 | генотипы дигетерозигот в хромосомном виде при независимом наследовании признаков |
 | генотипы дигетерозиготвхромосомном виде при сцепленном наследовании признаков |
| А; В; С; D. AB; Ab; ABc. |
Вторая часть экзаменационной работы включает задания со свободным развернутым ответом. С их помощью наряду со знаниями проверяются умения четко, логично и кратко письменно излагать свои мысли, аргументировать ответ, обосновывать и доказывать изложенные в ответе факты, правильно делать вывод.
Вывод к задачам, в которых действует закон единообразия гибридов первого поколения:
Вывод к задачам, в которых действует закон расщепления при моногибридном скрещивании:
Расщепление по генотипам определяется генотипом родителей. Расщепление по фенотипам определяется генотипами родителей и формами взаимодействия генов: взаимодействие аллельных генов и взаимодействие неаллельных генов
Расщепление по генотипам и фенотипам при разных формах взаимодействия аллельных генов:
Моногибридное скрещивание с полным доминированием:
Моногибридное скрещивание при неполном доминировании:
Моногибридное скрещивание при кодоминировании
Расщепление по генотипам и фенотипам при разных формах взаимодействия неаллельных генов
Дигибридное скрещивание при комплементарном действии генов
Наблюдается расщепление по фенотипу 9:3:4 или 9:6:1
Дигибридное скрещивание при эпистазе (ген А- супрессор)
Наблюдается расщепление по фенотипу 9:3:4 или 13:3
Дигибридное скрещивание при полимерии
Наблюдается так же расщепление по фенотипу 1:4:6:4:1
Сцепленное наследование неаллельных генов
При неполном сцеплении между генами может происходить кроссинговер (нарушение сцепления) и дигетерозиготный организм (АаВb) продуцирует четыре типа гамет (кросоверные и некросоверные). Гены могут наследоваться как вместе, так и порознь. Общее количество кросоверных гамет и кросоверных организмов в потомстве пропорционально расстоянию между сцепленными генами. Некросоверных гамет в сумме больше 50%, а кросоверных меньше 50%.
При полном сцеплении кроссинговер не происходит, дигетерозиготный организм (АаВb) формирует два типа гамет (по 50% некросоверных гамет каждого типа), гены наследуются только совместно, как один ген.
Поскольку гомогаметный организм продуцирует только один тип гамет по половым хромосомам, гетерогаметный – два, пол потомков зависит от того, какую половую хромосому несет гамета гетерогаметного организма, участвующая в оплодотворении. Вероятность рождения мальчика равно 50%, и вероятность рождения девочки равна 50%.
Закономерность наследования генов, локализованных в половых хромосомах (наследование, сцепленное с полом)
Существует несколько правил, которые помогут учащимся в решение генетических задач.
Правило первое. Если при скрещивании двух фенотипически одинаковых особей в их потомстве наблюдается расщепление признаков, то эти особи гетерозиготны.
Попробуем решить задачу, используя это правило.
Задача. При скрещивании двух морских свинок с черной шерстью получено потомство: 5 черных свинок и 2 белых. Каковы генотипы родителей?
Из условия задачи нетрудно сделать вывод о том, что черная окраска шерсти доминирует над белой, и не потому, что в потомстве черных особей больше, чем белых, а потому, что у родителей, имеющих черную окраску, появились детеныши с белой шерстью. На основе этого введем условные обозначения: черная окраска шерсти — А, белая — а.
Запишем условия задачи в виде схемы:
Р А? X А?; F1 А? аа
Используя названное выше правило, мы можем сказать, что морские свинки с белой шерстью (гомозиготные по рецессивному признаку) могли появиться только в том случае, если их родители были гетерозиготными. Проверим это предположение построением схемы скрещивания:
Р Аа X Аа G А, а; А, а; F1 АА; Аа; Аа; аа
Расщепление признаков по фенотипу — 3:1. Это соответствует условиям задачи.
Убедиться в правильности решения задачи можно построением схем скрещивания морских свинок с другими возможными генотипами.
Схема 1
Р АА X АА G А; А F1 АА
Схема 2
Р Аа X АА G А а; А F1 АА; Аа
В первом случае в потомстве не наблюдается расщепления признаков ни по генотипу, ни по фенотипу. Во втором случае генотипы особей будут различаться, однако феиотипически они будут одинаковыми. Оба случая противоречат условиям задачи, следовательно, генотипы родителей — Аа; Да.
Правило второе. Если в результате скрещивания особей, отличающихся феиотипически по одной паре признаков, получается потомство, у которого наблюдается расщепление по этой же паре признаков, то одна из родительских особей была гетерозиготна, а другая — гомозиготна по рецессивному признаку.
Задача. При скрещивании вихрастой и гладкошерстной морских свинок получено потомство: 2 гладкошерстные свинки и 3 вихрастые. Известно, что гладкошерстность является доминантным признаком. Каковы генотипы родителей?
Используя второе правило, мы можем сказать, что одна свинка (вихрастая) имела генотип Аа, а другая (гладкошерстная) — аа.
Проверим это построением схемы скрещивания:
Р Аа X аа Г А, а; а F1 Аа; аа
Расщепление по генотипу и фенотипу — 1:1, что соответствует условиям задачи. Следовательно, решение было правильным.
Правило третье. Если при скрещивании феиотипически одинаковых (по одной паре признаков) особей в первом поколении гибридов происходит расщепление признаков на три фенотипические группы в отношениях 1:2:1, то это свидетельствует о неполном доминировании и о том, что родительские особи гетерозиготны.
Задача. При скрещивании петуха и курицы, имеющих пеструю окраску перьев, получено потомство: 3 черных цыпленка, 7 пестрых и 2 белых. Каковы генотипы родителей?
Согласно третьему правилу, в данном случае родители должны быть гетерозиготными, Учитывая это, запишем схему скрещивания:
Р Аа X Аа G А, а; А, а F АА; Аа; Аа; аа
Из записи видно, что расщепление признаков по генотипу составляет соотношение 1:2:1. Если предположить, что цыплята с пестрой окраской перьев имеют генотип Аа, то половина гибридов первого поколения должны иметь пеструю окраску. В условиях задачи сказано, что в потомстве из 12 цыплят 7 были пестрыми, а это действительно составляет чуть больше половины. Каковы же генотипы черных и белых цыплят? Видимо, черные цыплята имели генотип АА, а белые — аа, так как черное оперение, или, точнее, наличие пигмента, как правило, доминантный признак, а отсутствие пигмента (белая окраска) — рецессивный признак. Таким образом, можно сделать вывод о том, что в данном случае черное оперение у кур неполно доминирует над белым; гетерозиготные особи имеют пестрое оперение.
Правило четвертое. Если при скрещивании двух феиотипически одинаковых особей в потомстве происходит расщепление признаков в соотношении 9:3:3:1, то исходные особи были дигетерозиготными.
Задача. При скрещивании двух морских свинок с черной v. вихрастой шерстью получены 10 черных свинок с вихрастой шерстью, 3 черных с гладкой шерстью, 4 белых с вихрастой шерстью и 1 белая с гладкой шерстью. Каковы генотипы родителей?
Итак, расщепление признаков у гибридов первого поколения в денном случае было близко к соотношению 9:3:3:1, т. е. к тому отношению, которое получается при скрещивании дигетерозигот между собой (АаВв Х АаВв, где А — черная окраска шерсти, а — белая; В — вихрастая шерсть, в — гладкая). Проверим это.
Р АаВв X АаВв Г АВ, Ав, аВ, ав; АВ, Ав, аВ, ав F1 1 ААВВ, 2 ААВв, 2 АаВВ, 4 АаВв 1 ААвв, 2 Аавв, 1 ааВВ, 2 ааВв, 1 аавв
Расщепление по фенотипу 9:3:3:1.
Решение показывает, что полученное расщепление соответствует условиям задачи, а это значит, что родительские особи были дигетерозиготными.
Задание №6 ЕГЭ по биологии
Генетика — дисциплина, изучающая механизмы и закономерности наследственности и изменчивости организмов, методы управления этими процессами.
Наследственность — свойство организмов повторять в ряду поколений сходные признаки и свойства.
Изменчивость — разнообразие признаков среди представителей данного вида, а также свойство потомков приобретать отличия от родительских форм.
Теория
Признаки делятся на два вида: рецессивные и доминантные.
«Доминантный признак подавляет рецессивный» — устойчивая фраза. Что же значит подавляет? Это значит, что в выборе между доминантным и рецессивным признаком, проявится обязательно доминантный. В любом случае. Доминантный признак обозначается заглавной буквой, а рецессивный- маленькой. Все логично. Для того, чтобы в потомстве проявился рецессивный признак необходимо, чтобы
Для наглядности: представим себе признак, например, цвет шерсти у котенка. Пусть у нас есть два варианта развития событий:
Черная шерсть доминирует над белой. Вообще, в задачах всегда указывают что над чем доминирует, абитуриенты не обязаны знать все, тем более из генетики.
Черная шерсть будет тогда обозначаться заглавной буквой. Чаще всего используются A,B,C и далее по алфавиту. Белая шерсть, соответственно, маленькой буквой.
Гамета — половая, или репродуктивная, клетка с гаплоидным набором хромосом.
Если же при слиянии гамет получится комбинация аа, то шерсть будет белой.
О том, какие гаметы у родителей, будет сказано в условии задачи.
Гаметы, или половые клетки, — репродуктивные клетки, имеющие гаплоидный (одинарный) набор
Зигота — оплодотворённая яйцеклетка.
Гетерозигота — два гена, определяющие один признак,- разные (Аа )
Гомозигота — особь, дающая один сорт гамет.
Дигибридное скрещивание — скрещивание организмов, различающихся по двум парам альтернативных признаков.
Моногибридное скрещивание — скрещивание, при котором скрещиваемые организмы отличаются только одним признаком.
Грегор Мендель — «отец» генетики
Итак, как отличать эти виды скрещивания:
При моногибридном скрещивании речь идет об одном признаке: цвет, размер, форма.
При дигибридном скрещивании мы говорим о паре признаков.
Аллели — различные формы одного и того же гена, расположенные в одинаковых участках гомологичных хромосом.
Звучит не очень-то понятно. Разберемся:
1 ген несет 1 признак.
Генотип — совокупность генов данного
В задачах часто просят указать процент особей с определенным генотипом или фенотипом или указать расщепление по генотипу или фенотипу. Если упростить определение фенотипа, то
Кроме всяких понятий, нужно знать законы Грегора Менделя — отца генетики.
Грегор Мендель скрещивал горох с плодами, отличающимися окраской и гладкостью кожуры. Благодаря его наблюдениям и появились три закона генетики:
I. Закон единообразия гибридов первого поколения:
При моногибридном скрещивании отличающихся
Гомозигота — особь, дающая один сорт гамет.
II. Закон расщепления
При скрещивании потомков первого поколения наблюдается расщепление 3:1 по фенотипу и 1:2:1 по генотипу.
III. Закон независимого расщепления
При дигибридном скрещивании двух отличающихся гомозигот во втором поколении наблюдается расщепление по фенотипу в соотношении 9:3:3:1.
Когда навык решения генетический задач будет получен может возникнуть вопрос: а зачем мне знать законы Менделя, если я и так прекрасно могу решить задачу и найти расщепление в частных случаях? Внимание ответ: в некоторых заданиях может потребоваться указать по какому закону произошло расщепление, но относится это скорее к заданиям развернутым ответом.
Подковавшись в теории, можно наконец-то перейти к задачам. ?
Разбор типовых заданий №6 ЕГЭ по биологии
У нас есть две пары аллельных хромосом:
Это все гомозиготы. Можно составить лишь одну комбинацию: ab.
pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить
Раз растения дигетерозиготны, то это значит, что по обоим признакам у них одна аллель доминантная, а вторая-рецессивная.
Получаем генотипы AaBb и AaBb.
Гаметы в задачах обозначаются буквой G, притом без запятых, в кружочках, указываются вначале гаметы одной особи, потом ставится точка с запятой (;), пишутся гаметы другой особи, тоже в кружочках.
Скрещивание обозначается значком «х».
Выпишем гаметы, для этого переберем все сочетания: 
Гаметы у первой и второй особи получились одинаковыми, так генотип их был тоже одинаков. Значит, у нас получилось 4 разных типа гамет: 
pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить
Составим решетку Пеннета. Для это выпишем гаметы одной особи в столбик, гаметы другой — в строку, получим таблицу:
Найдем дигетерозиготы в таблице:
pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить
Анализирующее дигибридное скрещивание, значит, у второй особи рецессивная дигомозигота: aabb.
Здесь можно обойтись без решетки Пеннета.
Поколения обозначаются буквой F.
F1: AaBb; Aabb; aaBb; aabb
Все четыре варианта фенотипов разные, так что относятся они друг к другу как 1:1:1:1.
pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить
Если признак сцеплен с Y-хромосомой, значит, на Х-хромосоме он никак не отражается.
Женский пол гомозиготен: ХХ, а мужской гетерозиготен: ХY.
Решение задач с половыми хромосомами практически не отличается от решения задач с аутосомами.
Составим табличку ген и признак, которую также следует составлять и для задач про аутосомные хромосомы, если указаны признаки и это важно.
| ген | признак |
| Х | Здорова |
| Y a | Болен |
Буква над Y обозначает, что с этой хромосомой сцеплен ген. Признаки бывают доминантными и рецессивными, они обозначаются заглавными и маленькими буквами, могут относиться как к Х-хромосоме, так и к Y-хромосоме, зависит от задачи.
F1: ХХ — девочка, здорова
ХY a — мальчик, болен
Мальчики, родившиеся у этой пары, будут 100% больны, значит 0% здоровы.
pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить
Итак, учимся анализировать подобные схемы.
Мы видим, что признак проявляется как у мужчин, так и у женщин, значит, он не сцеплен с полом.
Проявляется в каждом поколении, значит, доминантный.
Раз у одного из детей пары признак не проявился, значит, родители — гетерозиготы.
| Ген | Признак |
| А | Проявляется |
| а | Не проявляется |
F1: АА — проявляется
аа — не проявляется
3 — проявляется из 4
pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить
Распишем это как задачу:
Выписываем особей, которые скрещиваются.
Теперь определим гаметы обоих «родителей», т.к они имеют одинаковый генотип, то и гаметы будут одинаковыми.
Получаем потомков первого поколения. Для этого запишем все возможные варианты пар гамет.
Мы выписали генотипы потомков, но вопрос про фенотипы. В условии сказано, что доминирование неполное. Это значит, что доминантный признак в гетерозиготе (Аа) не будет проявляться строго как доминантный, это будет среднее между доминантным (А) и рецессивным (а).
Проанализируем полученных потомков:
АА — проявляется только доминантный признак, это доминантная гомозигота.
Аа — генотип, который мы получили дважды. Это гетерозигота, проявится признак отличающийся и от доминантного, и от рецессивного.
аа — рецессивная гомозигота, проявится только рецессивный признак.
pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить
Запишем в виде задачи:
Гетерозиготен, т.е есть и доминантный и рецессивный аллель. Так как в условии сказано, что горошек самоопыляется, то оба генотипа будут одинаковыми.
Мы получили 3 вида генотипов, рассмотрим фенотипы.
АА – проявится доминантный признак.
Аа – проявится доминантный признак.
аа – проявится рецессивный признак.
pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить
Дигетерозиготный – 2 признака, притом есть и доминантный и рецессивный аллели, то есть АаВв
Гомозиготный по рецессивным признакам – только рецессивные аллели, то есть аавв
Запишем решение в виде задачи.
Определяем генотипы потомства:
F1: АаВв; Аавв; ааВв; аавв
Определим фенотипы потомства:
АаВв – проявятся оба доминантных признака.
Аавв – проявится первый доминантный признак и второй рецессивный признак.
ааВв — проявится первый рецессивный признак и второй доминантный признак.
аавв — проявятся оба рецессивных признака.
Следовательно, 4 фенотипа
pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить
Разбираемся в условии.
«Моногибридное скрещивание» — один признак. «Гетерозиготы» имеют набор Аа. «Полное доминирование» — значит, нет среднего фенотипического проявления признака.
АА – проявится доминантный признак.
2 Аа – проявится доминантный признак.
аа – проявится рецессивный признак.
Значит, в 3 из 4 случаев проявится доминантный признак, это ¾ = 75%.
pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить
Дигетерозиготная – значит, мы имеем дело с двумя признаками, каждый из которых имеет доминантный и рецессивный аллель.
Анализирующее скрещивание – скрещивание с особью с рецессивными аллелями генов.
Независимое наследование – значит, доминирование абсолютное, промежуточного признака нет. То есть, проявляется доминантный признак и при доминантной гомозиготе, и при гетерозиготе.
F: АаВв, Аавв, ааВв, аавв
АаВв – проявляются оба доминантных признака.
Аавв – проявляется доминантный признак, обозначенный буквой «А» и рецессивный признак, обозначенный буквой «В».
ааВв — проявляется доминантный признак, обозначенный буквой «В» и рецессивный признак, обозначенный буквой «А».
аавв — проявляются оба рецессивных признака.
Следовательно, все 4 варианта фенотипов потомков различаются.
pазбирался: Ксения Алексеевна | обсудить разбор | оценить