Задания по генетике на ЕГЭ по биологии. Задача С6.

Авг 30 2022

Задания по генетике на ЕГЭ по биологии. Задача С6.

Среди заданий по генетике на ЕГЭ по биологии можно выделить 6 основных типов. Первые два — на определение числа типов гамет и моногибридное скрещивание — встречаются чаще всего в части А экзамена (вопросы А7, А8 и А30).

Задачи типов 3, 4 и 5 посвящены дигибридному скрещиванию, наследованию групп крови и признаков, сцепленных с полом. Такие задачи составляют большинство вопросов С6 в ЕГЭ.

Шестой тип задач — смешанный. В них рассматривается наследование двух пар признаков: одна пара сцеплена с Х-хромосомой (или определяет группы крови человека), а гены второй пары признаков расположены в аутосомах. Этот класс задач считается самым трудным для абитуриентов.

В этой статье изложены теоретические основы генетики, необходимые для успешной подготовки к заданию С6, а также рассмотрены решения задач всех типов и приведены примеры для самостоятельной работы.

Основные термины генетики

Ген — это участок молекулы ДНК, несущий информацию о первичной структуре одного белка. Ген — это структурная и функциональная единица наследственности.

Аллельные гены (аллели) — разные варианты одного гена, кодирующие альтернативное проявление одного и того же признака. Альтернативные признаки — признаки, которые не могут быть в организме одновременно.

Гомозиготный организм — организм, не дающий расщепления по тем или иным признакам. Его аллельные гены одинаково влияют на развитие данного признака.

Гетерозиготный организм — организм, дающий расщепление по тем или иным признакам. Его аллельные гены по-разному влияют на развитие данного признака.

Доминантный ген отвечает за развитие признака, который проявляется у гетерозиготного организма.

Рецессивный ген отвечает за признак, развитие которого подавляется доминантным геном. Рецессивный признак проявляется у гомозиготного организма, содержащего два рецессивных гена.

Генотип — совокупность генов в диплоидном наборе организма. Совокупность генов в гаплоидном наборе хромосом называется геномом.

Фенотип — совокупность всех признаков организма.

Законы Г. Менделя

Первый закон Менделя — закон единообразия гибридов $\rm F_1$

Этот закон выведен на основании результатов моногибридного скрещивания. Для опытов было взято два сорта гороха, отличающихся друг от друга одной парой признаков — цветом семян: один сорт имел желтую окраску, второй — зеленую. Скрещивающиеся растения были гомозиготными.

Для записи результатов скрещивания Менделем была предложена следующая схема:

$\rm A$ — желтая окраска семян

$\rm a$ — зеленая окраска семян

$\rm P$ (родители)	$\rm AA$	$\rm aa$
$\rm \Gamma$ (гаметы)	$\rm A$	$\rm a$
$\rm F_1$ (первое поколение)	$\rm Aa$ (все растения имели желтые семена)

Формулировка закона: при скрещивании организмов, различающихся по одной паре альтернативных признаков, первое поколение единообразно по фенотипу и генотипу.

Второй закон Менделя — закон расщепления

Из семян, полученных при скрещивании гомозиготного растения с желтой окраской семян с растением с зеленой окраской семян, были выращены растения, и путем самоопыления было получено $\rm F_2$ .

$\rm P\ F_1$	$\rm Aa$	$\rm Aa$
$\rm \Gamma$	$\rm A; a$	$\rm A; a$
$\rm F_2$	$\rm AA; Aa; Aa; aa$ ( $75\%$ растений имеют доминантный признак, $25\%$ — рецессивный)

Формулировка закона: у потомства, полученного от скрещивания гибридов первого поколения, наблюдается расщепление по фенотипу в соотношении $\bf 3:1$ , а по генотипу — $\bf 1:2:1$ .

Третий закон Менделя — закон независимого наследования

Этот закон был выведен на основании данных, полученных при дигибридном скрещивании. Мендель рассматривал наследование двух пар признаков у гороха: окраски и формы семян.

В качестве родительских форм Мендель использовал гомозиготные по обоим парам признаков растения: один сорт имел желтые семена с гладкой кожицей, другой — зеленые и морщинистые.

$\rm A$ — желтая окраска семян, $\rm a$ — зеленая окраска семян,

$\rm B$ — гладкая форма, $\rm b$ — морщинистая форма.

$\rm P$	$\rm AABB$	$\rm aabb$
$\rm \Gamma$	$\rm AB$	$\rm ab$
$\rm F_1$	$\rm AaBb$ $100\%$ (желтые гладкие).

Затем Мендель из семян $\rm F_1$ вырастил растения и путем самоопыления получил гибриды второго поколения.

$\rm P$	$\rm AaBb$	$\rm AaBb$
$\rm \Gamma$	$\rm AB, Ab, aB, ab$	$\rm AB, Ab, aB, ab$
$\rm F_2$	Для записи и определения генотипов используется решетка ПеннетаГаметы $\rm AB$ $\rm Ab$ $\rm aB$ $\rm ab$ $\rm AB$ $\rm AABB$ $\rm AABb$ $\rm AaBB$ $\rm AaBb$ $\rm Ab$ $\rm AABb$ $\rm Aabb$ $\rm AaBb$ $\rm Aabb$ $\rm aB$ $\rm AaBB$ $\rm AaBb$ $\rm aaBb$ $\rm aaBb$ $\rm ab$ $\rm AaBb$ $\rm Aabb$ $\rm aaBb$ $\rm aabb$

В $\rm F_2$ произошло расщепление на фенотипических класса в соотношении . всех семян имели оба доминантных признака (желтые и гладкие), — первый доминантный и второй рецессивный (желтые и морщинистые), — первый рецессивный и второй доминантный (зеленые и гладкие), — оба рецессивных признака (зеленые и морщинистые).

При анализе наследования каждой пары признаков получаются следующие результаты. В $\rm F_2\ 12$ частей желтых семян и части зеленых семян, т.е. соотношение . Точно такое же соотношение будет и по второй паре признаков (форме семян).

Формулировка закона: при скрещивании организмов, отличающихся друг от друга двумя и более парами альтернативных признаков, гены и соответствующие им признаки наследуются независимо друг от друга и комбинируются во всевозможных сочетаниях.

Третий закон Менделя выполняется только в том случае, если гены находятся в разных парах гомологичных хромосом.

Закон (гипотеза) «чистоты» гамет

При анализе признаков гибридов первого и второго поколений Мендель установил, что рецессивный ген не исчезает и не смешивается с доминантным. В $\rm F_2$ проявляются оба гена, что возможно только в том случае, если гибриды $\rm F_1$ образуют два типа гамет: одни несут доминантный ген, другие — рецессивный. Это явление и получило название гипотезы чистоты гамет: каждая гамета несет только один ген из каждой аллельной пары. Гипотеза чистоты гамет была доказана после изучения процессов, происходящих в мейозе.

Гипотеза «чистоты» гамет — это цитологическая основа первого и второго законов Менделя. С ее помощью можно объяснить расщепление по фенотипу и генотипу.

Анализирующее скрещивание

Этот метод был предложен Менделем для выяснения генотипов организмов с доминантным признаком, имеющих одинаковый фенотип. Для этого их скрещивали с гомозиготными рецессивными формами.

Если в результате скрещивания все поколение оказывалось одинаковым и похожим на анализируемый организм, то можно было сделать вывод: исходный организм является гомозиготным по изучаемому признаку.

Если в результате скрещивания в поколении наблюдалось расщепление в соотношении , то исходный организм содержит гены в гетерозиготном состоянии.

Наследование групп крови (система АВ0)

Наследование групп крови в этой системе является примером множественного аллелизма (это существование у вида более двух аллелей одного гена). В человеческой популяции имеется три гена $\rm i^0, I^a, I^b$ , кодирующие белки-антигены эритроцитов, которые определяют группы крови людей. В генотипе каждого человека содержится только два гена, определяющих его группу крови: первая группа $\rm i^0i^0$ ; вторая $\rm I^Ai^0$ и $\rm I^AI^A$ ; третья $\rm I^BI^B$ и $\rm I^Bb^0$ и четвертая $\rm I^AI^B$ .

Наследование признаков, сцепленных с полом

У большинства организмов пол определяется во время оплодотворения и зависит от набора хромосом. Такой способ называют хромосомным определением пола. У организмов с таким типом определения пола есть аутосомы и половые хромосомы — $\rm Y$ и $\rm X$ .

У млекопитающих (в т.ч. у человека) женский пол обладает набором половых хромосом $\rm XX$ , мужской пол — $\rm XY$ . Женский пол называют гомогаметным (образует один тип гамет); а мужской — гетерогаметным (образует два типа гамет). У птиц и бабочек гомогаметным полом являются самцы $\rm (XX)$ , а гетерогаметным — самки $\rm (XY)$ .

В ЕГЭ включены задачи только на признаки, сцепленные с $\rm X$ -хромосомой. В основном они касаются двух признаков человека: свертываемость крови ( $\rm X^H$ — норма; $\rm X^h$ — гемофилия), цветовое зрение ( $\rm X^D$ — норма, $\rm X^d$ — дальтонизм). Гораздо реже встречаются задачи на наследование признаков, сцепленных с полом, у птиц. У человека женский пол может быть гомозиготным или гетерозиготным по отношению к этим генам. Рассмотрим возможные генетические наборы у женщины на примере гемофилии (аналогичная картина наблюдается при дальтонизме): $\rm X^HX^H$ — здорова; $\rm X^HX^h$ — здорова, но является носительницей; $\rm X^hX^h$ — больна. Мужской пол по этим генам является гомозиготным, т.к. $\rm Y$ -хромосома не имеет аллелей этих генов: $\rm X^HY$ — здоров; $\rm X^hY$ — болен. Поэтому чаще всего этими заболеваниями страдают мужчины, а женщины являются их носителями.