Задачи по генетике: как решать и оформлять
Генетические задачи пугают буквами и решётками, но решаются по одной схеме. Если понять, что такое гамета и как записать скрещивание, остальное становится почти механикой. Разбираем основные типы задач из ОГЭ и ЕГЭ по биологии и показываем, как оформить решение, чтобы его засчитали.
Для 9–11 классов, ОГЭ и ЕГЭ по биологии.
Слова, без которых не обойтись
- Ген участок ДНК, который отвечает за признак. У каждого организма по две копии гена, от мамы и от папы.
- Аллели варианты одного гена, например жёлтая и зелёная окраска горошин.
- Доминантный аллель проявляется всегда, если он есть. Обозначается заглавной буквой: A.
- Рецессивный проявляется, только если обе копии рецессивные. Строчная буква: a.
- Гомозигота две одинаковые копии: AA или aa. Гетерозигота разные: Aa.
- Генотип набор генов, фенотип внешнее проявление признака.
- Гаметы половые клетки. В каждую попадает только одна копия гена из пары.
Законы наследования открыл монах Грегор Мендель, скрещивая горох в монастырском саду в Брно. Он опубликовал работу в 1866 году, но её никто не понял, и её «переоткрыли» только в 1900 году, через шестнадцать лет после его смерти.
Тип 1. Моногибридное скрещивание
Задача
У гороха жёлтая окраска семян (A) доминирует над зелёной (a). Скрестили два гетерозиготных растения. Какое потомство получится по генотипу и фенотипу?
Записываем родителей: P: ♀ Aa × ♂ Aa.
Гаметы каждого родителя: A и a. G: A, a × A, a.
Комбинируем все гаметы: AA, Aa, aA, aa. Это и есть решётка Пеннета два на два.
По генотипу: 1 AA : 2 Aa : 1 aa.
По фенотипу: AA и Aa жёлтые, aa зелёный. 3 жёлтых : 1 зелёный.
Ответ: генотипы 1 AA : 2 Aa : 1 aa, фенотипы 3 жёлтых : 1 зелёный.
Это второй закон Менделя, закон расщепления. Важно: соотношение 3 : 1 вероятностное. В реальном опыте на 100 горошин будет примерно 75 жёлтых и 25 зелёных, но не обязательно ровно. Мендель получил 6022 жёлтых и 2001 зелёную горошину, это очень близко к 3 : 1.
Анализирующее скрещивание
Жёлтое растение может быть AA или Aa, внешне они не отличаются. Как узнать генотип? Скрестить его с зелёным, aa. Это и есть анализирующее скрещивание.
- Если исходное AA, все потомки Aa, все жёлтые.
- Если исходное Aa, потомки Aa и aa поровну: половина жёлтых, половина зелёных.
Так селекционеры проверяют, чистая ли порода или сорт. Если в потомстве появился хоть один рецессивный признак, значит, родитель был гетерозиготным.
Тип 2. Дигибридное скрещивание
Задача
У гороха жёлтая окраска (A) доминирует над зелёной (a), гладкая форма (B) над морщинистой (b). Гены находятся в разных хромосомах. Скрестили два растения AaBb. Какое расщепление по фенотипу?
Каждый родитель даёт четыре типа гамет: AB, Ab, aB, ab.
Решётка Пеннета четыре на четыре: 16 клеток.
Удобнее считать по каждому признаку отдельно: по окраске 3 жёлтых : 1 зелёный, по форме 3 гладких : 1 морщинистый.
Перемножаем: (3 : 1) · (3 : 1) = 9 : 3 : 3 : 1.
9 жёлтых гладких, 3 жёлтых морщинистых, 3 зелёных гладких, 1 зелёный морщинистый.
Ответ: 9 : 3 : 3 : 1.
Это третий закон Менделя, независимого наследования: гены в разных хромосомах распределяются по гаметам независимо друг от друга. Приём «считать по признакам отдельно и перемножить» экономит много времени: не нужно рисовать все 16 клеток.
Тип 3. Наследование, сцепленное с полом
У человека женщины имеют две X-хромосомы (XX), мужчины одну X и одну Y (XY). Некоторые гены находятся только в X-хромосоме. Пример: ген цветового зрения. Рецессивный аллель вызывает дальтонизм, нарушение различения красного и зелёного. Обозначим: Xᴰ норма, Xᵈ дальтонизм.
Задача
Женщина с нормальным зрением, отец которой был дальтоником, вышла замуж за мужчину с нормальным зрением. Какова вероятность рождения сына-дальтоника?
Отец женщины дальтоник XᵈY и передал ей свою X-хромосому, Xᵈ. Зрение у неё нормальное, значит, вторая X нормальная: XᴰXᵈ. Она носительница.
Муж здоров: XᴰY.
P: ♀ XᴰXᵈ × ♂ XᴰY. Гаметы матери: Xᴰ, Xᵈ. Гаметы отца: Xᴰ, Y.
Потомство: XᴰXᴰ (здоровая дочь), XᴰXᵈ (дочь-носительница), XᴰY (здоровый сын), XᵈY (сын-дальтоник).
Из четырёх равновероятных вариантов сын-дальтоник один.
Ответ: 25 % от всех детей, или 50 % среди сыновей.
Отсюда понятно, почему дальтонизмом гораздо чаще страдают мужчины: им достаточно одной «неправильной» X-хромосомы, а у женщин вторая X её компенсирует. Так же наследуется гемофилия, которой болел, например, царевич Алексей.
Как оформить решение на ЕГЭ
- Выписать обозначения генов: A жёлтая, a зелёная.
- Записать генотипы родителей и объяснить, как их определили, если это не дано прямо.
- Записать гаметы родителей.
- Записать генотипы и фенотипы потомства, при необходимости решётку.
- Ответить на все вопросы задачи и назвать закон, если спрашивают.
Частая потеря баллов: верная схема, но не объяснено, откуда взялся генотип родителя. В задаче про дальтонизм фраза «женщина получила Xᵈ от отца» и есть то объяснение, которое ждёт проверяющий.
Разберём на занятии
Занимаемся по всем школьным предметам с 4 по 11 класс: живые занятия, общая доска и домашка, которую проверяет тот же преподаватель.
Первое занятие бесплатное: можно посмотреть формат вместе с ребёнком и решить, подходит ли он.
Частые вопросы
Что такое неполное доминирование?
Когда гетерозигота имеет промежуточный признак. У ночной красавицы AA красные цветки, aa белые, а Aa розовые. Тогда расщепление по фенотипу совпадает с генотипом: 1 : 2 : 1.
Как наследуются группы крови?
За группу отвечает один ген с тремя аллелями: A, B и 0. Аллели A и B проявляются вместе, это кодоминирование, и дают четвёртую группу. Аллель 0 рецессивный. Задачи на группы крови решаются по той же схеме.