Задания по
генетике на ЕГЭ по биологии. Задача С6.
Среди заданий
по генетике на ЕГЭ по биологии можно выделить6 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
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:
— желтая
окраска семян
—
зеленая окраска семян
(родители)
|
|
|
(гаметы)
|
|
|
(первое
поколение)
|
(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 .
|
|
|
|
|
|
|
( растений
имеют доминантный признак, — рецессивный)
|
Формулировка
закона: у потомства, полученного от скрещивания гибридов
первого поколения, наблюдается расщепление по фенотипу
в соотношении ,
а по генотипу — .
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.
— желтая
окраска семян, —
зеленая окраска семян,
—
гладкая форма, —
морщинистая форма.
Затем Мендель
из семян вырастил
растения и путем самоопыления получил гибриды второго поколения.
|
|
|
|
|
|
|
Для записи и определения генотипов используется решетка
Пеннета
|
В 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 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 проявляются
оба гена, что возможно только в том случае, если гибриды 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 ,
кодирующие белки-антигены эритроцитов, которые определяют группы крови людей.
В генотипе каждого человека содержится только два гена, определяющих его
группу крови: первая группа ;
вторая и ;
третья и и четвертая .
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 — и .
У млекопитающих
(в т.ч. у человека) женский пол обладает набором половых
хромосом ,
мужской пол — .
Женский пол называют гомогаметным (образует один тип гамет);
а мужской — гетерогаметным (образует два типа гамет). У птиц
и бабочек гомогаметным полом являются самцы ,
а гетерогаметным — самки .
В ЕГЭ
включены задачи только на признаки, сцепленные с -хромосомой.
В основном они касаются двух признаков человека: свертываемость крови ( —
норма; —
гемофилия), цветовое зрение ( —
норма, —
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): —
здорова; —
здорова, но является носительницей; —
больна. Мужской пол по этим генам является гомозиготным, т.к. -хромосома
не имеет аллелей этих генов: —
здоров; —
болен. Поэтому чаще всего этими заболеваниями страдают мужчины, а женщины
являются их носителями.
Типичные
задания ЕГЭ по генетике
Определение
числа типов гамет
Определение
числа типов гамет проводится по формуле: ,
где —
число пар генов в гетерозиготном состоянии. Например, у организма
с генотипом генов
в гетерозиготном состоянии нет, т.е. ,
следовательно, ,
и он образует один тип гамет .
У организма с генотипом одна
пара генов в гетерозиготном состоянии ,
т.е. ,
следовательно, ,
и он образует два типа гамет. У организма с генотипом три
пары генов в гетерозиготном состоянии, т.е. ,
следовательно, ,
и он образует восемь типов гамет.
Задачи на моно-
и дигибридное скрещивание
На моногибридное
скрещивание
Задача: Скрестили
белых кроликов с черными кроликами (черный цвет — доминантный
признак). В белых
и черных.
Определите генотипы родителей и потомства.
Решение: Поскольку
в потомстве наблюдается расщепление по изучаемому признаку,
следовательно, родитель с доминантным признаком гетерозиготен.
|
(черный)
|
(белый)
|
|
|
|
|
(черные)
: (белые)
|
На дигибридное
скрещивание
Доминантные
гены известны
Задача: Скрестили
томаты нормального роста с красными плодами с томатами-карликами
с красными плодами. В все
растения были нормального роста; —
с красными плодами и —
с желтыми. Определите генотипы родителей и потомков, если известно,
что у томатов красный цвет плодов доминирует над желтым, а нормальный
рост — над карликовостью.
Решение: Обозначим
доминантные и рецессивные гены: —
нормальный рост, —
карликовость; —
красные плоды, —
желтые плоды.
Проанализируем
наследование каждого признака по отдельности. В все
потомки имеют нормальный рост, т.е. расщепления по этому признаку
не наблюдается, поэтому исходные формы — гомозиготны. По цвету
плодов наблюдается расщепление ,
поэтому исходные формы гетерозиготны.
|
(нормальный рост, красные плоды)
|
(карлики, красные плоды)
|
|
|
|
|
(нормальный
рост, красные плоды)
(нормальный
рост, красные плоды)
(нормальный
рост, красные плоды)
(нормальный
рост, желтые плоды)
|
Доминантные
гены неизвестны
Задача: Скрестили два
сорта флоксов: один имеет красные блюдцевидные цветки, второй — красные
воронковидные цветки. В потомстве было получено красных
блюдцевидных, красных
воронковидных, белых
блюдцевидных и белых
воронковидных. Определите доминантные гены и генотипы родительских форм,
а также их потомков.
Решение:
Проанализируем расщепление по каждому признаку в отдельности. Среди
потомков растения с красными цветами составляют ,
с белыми цветами — ,
т.е. .
Поэтому —
красный цвет, —
белый цвет, а родительские формы — гетерозиготны по этому
признаку (т.к. есть расщепление в потомстве).
По форме
цветка также наблюдается расщепление: половина потомства имеет блюдцеобразные
цветки, половина — воронковидные. На основании этих данных однозначно
определить доминантный признак не представляется возможным. Поэтому
примем, что —
блюдцевидные цветки, —
воронковидные цветки.
|
(красные цветки, блюдцевидная форма)
|
(красные цветки, воронковидная форма)
|
|
|
|
|
|
— красные
блюдцевидные цветки,
—
красные воронковидные цветки,
—
белые блюдцевидные цветки,
—
белые воронковидные цветки.
Решение задач
на группы крови (система АВ0)
Задача: у матери
вторая группа крови (она гетерозиготна), у отца — четвертая. Какие
группы крови возможны у детей?
Решение:
|
|
|
|
|
|
|
(вероятность рождения ребенка со второй группой крови составляет ,
с третьей — ,
с четвертой — ).
|
Решение задач
на наследование признаков, сцепленных с полом
Такие задачи
вполне могут встретиться как в части А, так и в части
С ЕГЭ.
Задача: носительница
гемофилии вышла замуж за здорового мужчину. Какие могут родиться дети?
Решение:
Решение задач
смешанного типа
Задача: Мужчина
с карими глазами и группой
крови женился на женщине с карими глазами и группой
крови. У них родился голубоглазый ребенок с группой
крови. Определите генотипы всех лиц, указанных в задаче.
Решение: Карий цвет
глаз доминирует над голубым, поэтому —
карие глаза, —
голубые глаза. У ребенка голубые глаза, поэтому его отец и мать
гетерозиготны по этому признаку. Третья группа крови может иметь
генотип или ,
первая — только .
Поскольку у ребенка первая группа крови, следовательно, он получил
ген и от отца,
и от матери, поэтому у его отца генотип .
Задача: Мужчина
дальтоник, правша (его мать была левшой) женат на женщине
с нормальным зрением (ее отец и мать были полностью здоровы),
левше. Какие могут родиться дети у этой пары?
Решение:
У человека лучшее владение правой рукой доминирует над леворукостью,
поэтому —
правша, —
левша. Генотип мужчины (т.к.
он получил ген от матери-левши),
а женщины — .
Мужчина-дальтоник
имеет генотип ,
а его жена — ,
т.к. ее родители были полностью здоровы.
Задачи для
самостоятельного решения
1. Определите
число типов гамет у организма с генотипом .
2. Определите
число типов гамет у организма с генотипом .
3. Определите
число типов гамет у организма с генотипом .
4. Скрестили
высокие растения с низкими растениями. В —
все растения среднего размера. Какое будет ?
5. Скрестили
белого кролика с черным кроликом. В все
кролики черные. Какое будет ?
6. Скрестили двух
кроликов с серой шерстью. В с черной
шерстью, —
с серой и с белой.
Определите генотипы и объясните такое расщепление.
7. Скрестили
черного безрогого быка с белой рогатой коровой. В получили черных
безрогих, черных
рогатых, белых
рогатых и белых
безрогих. Объясните это расщепление, если черный цвет и отсутствие
рогов — доминантные признаки.
8. Скрестили
дрозофил с красными глазами и нормальными крыльями с дрозофилами
с белыми глазами и дефектными крыльями. В потомстве все мухи
с красными глазами и дефектными крыльями. Какое будет потомство
от скрещивания этих мух с обоими родителями?
9. Голубоглазый
брюнет женился на кареглазой блондинке. Какие могут родиться дети, если
оба родителя гетерозиготны?
10. Мужчина правша
с положительным резус-фактором женился на женщине левше
с отрицательным резусом. Какие могут родиться дети, если мужчина
гетерозиготен только по второму признаку?
11. У матери
и у отца группа
крови (оба родителя гетерозиготны). Какая группа крови возможна у детей?
12. У матери группа
крови, у ребенка — группа.
Какая группа крови невозможна для отца?
13. У отца первая
группа крови, у матери — вторая. Какова вероятность рождения ребенка
с первой группой крови?
14. Голубоглазая женщина
с группой
крови (ее родители имели третью группу крови) вышла замуж
за кареглазого мужчину со группой
крови (его отец имел голубые глаза и первую группу крови). Какие могут
родиться дети?
15. Мужчина-гемофилик,
правша (его мать была левшой) женился на женщине левше с нормальной
кровью (ее отец и мать были здоровы). Какие могут родиться дети
от этого брака?
16. Скрестили растения
земляники с красными плодами и длинночерешковыми листьями
с растениями земляники с белыми плодами и короткочерешковыми
листьями. Какое может быть потомство, если красная окраска
и короткочерешковые листья доминируют, при этом оба родительских растения
гетерозиготны?
17. Мужчина с карими
глазами и группой
крови женился на женщине с карими глазами и группой
крови. У них родился голубоглазый ребенок с группой
крови. Определите генотипы всех лиц, указанных в задаче.
18. Скрестили дыни
с белыми овальными плодами с растениями, имевшими белые шаровидные
плоды. В потомстве получены следующие растения: с
белыми овальными, с
белыми шаровидными, с
желтыми овальными и с
желтыми шаровидными плодами. Определите генотипы исходных растений
и потомков, если у дыни белая окраска доминирует над желтой, овальная
форма плода — над шаровидной.
Ответы
1. типа гамет.
2. типов
гамет.
3. типа
гамет.
4. высоких, средних
и низких
(неполное доминирование).
5. черных
и белых.
6. —
черные, —
белые, —
серые. Неполное доминирование.
7. Бык: ,
корова — .
Потомство: (черные
безрогие), (черные
рогатые), (белые
рогатые), (белые
безрогие).
8. — красные
глаза, —
белые глаза; —
дефектные крылья, —
нормальные. Исходные формы — и ,
потомство .
Результаты скрещивания:
а)
o красные
глаза, дефектные крылья
o красные
глаза, дефектные крылья
o красные
глаза, нормальные крылья
o красные
глаза, нормальные крылья
б)
o красные
глаза, дефектные крылья
o красные
глаза, дефектные крылья
o белые
глаза, дефектные крылья
o белые
глаза, дефектные крылья
9. — карие
глаза, —
голубые; —
темные волосы, —
светлые. Отец ,
мать — .
|
|
|
|
|
|
|
— карие глаза,
темные волосы
—
карие глаза, светлые волосы
—
голубые глаза, темные волосы
—
голубые глаза, светлые волосы
|
10. —
правша, —
левша; —
положительный резус, —
отрицательный. Отец ,
мать — .
Дети: (правша,
положительный резус) и (правша,
отрицательный резус).
11. Отец
и мать — .
У детей возможна третья группа крови (вероятность рождения — )
или первая группа крови (вероятность рождения — ).
12. Мать ,
ребенок ;
от матери он получил ген ,
а от отца — .
Для отца невозможны следующие группы крови: вторая ,
третья ,
первая ,
четвертая .
13. Ребенок с первой
группой крови может родиться только в том случае, если его мать
гетерозиготна. В этом случае вероятность рождения составляет .
14. — карие
глаза, —
голубые. Женщина ,
мужчина .
Дети: (карие
глаза, четвертая группа), (карие
глаза, третья группа), (голубые
глаза, четвертая группа), (голубые
глаза, третья группа).
15. —
правша, —
левша. Мужчина ,
женщина .
Дети (здоровый
мальчик, правша), (здоровая
девочка, носительница, правша), (здоровый
мальчик, левша), (здоровая
девочка, носительница, левша).
16. — красные
плоды, —
белые; —
короткочерешковые, —
длинночерешковые.
Родители: и .
Потомство: (красные
плоды, короткочерешковые), (красные
плоды, длинночерешковые), (белые
плоды, короткочерешковые), (белые
плоды, длинночерешковые).
Скрестили растения земляники с красными плодами и длинночерешковыми
листьями с растениями земляники с белыми плодами
и короткочерешковыми листьями. Какое может быть потомство, если красная
окраска и короткочерешковые листья доминируют, при этом оба родительских
растения гетерозиготны?
17. — карие
глаза, —
голубые. Женщина ,
мужчина .
Ребенок:
18. — белая
окраска, —
желтая; —
овальные плоды, —
круглые. Исходные растения: и .
Потомство:
с
белыми овальными плодами,
с
белыми шаровидными плодами,
с
желтыми овальными плодами,
с
желтыми шаровидными плодами.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.