Завдання з генетики на ЄДІ з біології. Завдання С6.
- Основні терміни генетики
- Закони Г. Менделя
- Другий закон Менделя - закон розщеплення
- Третій закон Менделя - закон незалежного успадкування
- Закон (гіпотеза) «чистоти» гамет
- аналізує схрещування
- Спадкування груп крові (система АВ0)
- Успадкування ознак, зчеплених зі статтю
- Типові завдання ЄДІ з генетики
- Завдання на моно- і дигибридное схрещування
- На дигибридное схрещування
- Домінантні гени невідомі
- Рішення задач на групи крові (система АВ0)
- Рішення задач на успадкування ознак, зчеплених зі статтю
- Рішення задач змішаного типу
- Завдання для самостійного рішення
Автор статті - професійний репетитор, кандидат біологічних наук Д. А. Соловков.
Серед завдань з генетики на ЄДІ з біології можна виділити 6 основних типів. Перші два - на визначення числа типів гамет і моногибридное схрещування - зустрічаються найчастіше в частині А іспиту (питання А7, А8 і А30).
Завдання типів 3, 4 і 5 присвячені дигибридное схрещування, спадкоємства груп крові і ознак, зчеплених зі статтю. Такі завдання становлять більшість питань С6 в ЄДІ.
Шостий тип завдань - змішаний. У них розглядається спадкування двох пар ознак: одна пара зчеплена з Х-хромосомою (або визначає групи крові людини), а гени другої пари ознак розташовані в аутосомах. Цей клас завдань вважається найважчим для абітурієнтів.
У цій статті викладені теоретичні основи генетики, необхідні для успішної підготовки до завдання С6, а також розглянуті рішення задач всіх типів і наведені приклади для самостійної роботи.
Основні терміни генетики
Ген - це ділянка молекули ДНК, що несе інформацію про первинну структуру одного білка. Ген - це структурна і функціональна одиниця спадковості.
Алельних гени (аллели) - різні варіанти одного гена, що кодують альтернативне прояв одного і того ж ознаки. Альтернативні ознаки - ознаки, які не можуть бути в організмі одночасно.
Гомозиготний організм - організм, що не дає розщеплення за тими чи іншими ознаками. Його алельних гени однаково впливають на розвиток даної ознаки.
Гетерозиготний організм - організм, що дає розщеплення за тими чи іншими ознаками. Його алельних гени по-різному впливають на розвиток даної ознаки.
Домінантний ген відповідає за розвиток ознаки, який проявляється у гетерозиготного організму.
Рецесивний ген відповідає за ознака, розвиток якого пригнічується домінантним геном. Рецесивний ознака проявляється у гомозиготного організму, що містить два рецесивні гени.
Генотип - сукупність генів в диплоїдний набір організму. Сукупність генів в гаплоидном наборі хромосом називається геномом.
Фенотип - сукупність всіх ознак організму.
Закони Г. Менделя
Перший закон Менделя - закон одноманітності гібридів
Цей закон виведений на підставі результатів моногибридного схрещування. Для дослідів було взято два сорти гороху, що відрізняються один від одного однією парою ознак - кольором насіння: один сорт мав жовте забарвлення, другий - зелену. Перехресні рослини були гомозиготними.
Для запису результатів схрещування Менделем була запропонована наступна схема:
- жовте забарвлення насіння
- зелене забарвлення насіння
Формулювання закону: при схрещуванні організмів, що розрізняються по одній парі альтернативних ознак, перше покоління одноманітно за фенотипом і генотипом.
Другий закон Менделя - закон розщеплення
З насіння, отриманого при схрещуванні гомозиготного рослини з жовтим забарвленням насіння з рослиною з зеленим забарвленням насіння, були вирощені рослини, і шляхом самозапилення було отримано .
Формулювання закону: у потомства, отриманого від схрещування гібридів першого покоління, спостерігається розщеплення за фенотипом у співвідношенні , А за генотипом - .
Третій закон Менделя - закон незалежного успадкування
Цей закон був виведений на підставі даних, отриманих при дигибридном схрещуванні. Мендель розглядав спадкування двох пар ознак у гороху: забарвлення і форми насіння.
Як батьківських форм Мендель використовував гомозиготні по обом парам ознак рослини: один сорт мав жовті насіння з гладкою шкіркою, інший - зелені і зморшкуваті.
- жовте забарвлення насіння, - зелене забарвлення насіння,
- гладка форма, - зморшкувата форма.
Потім Мендель з насіння виростив рослини і шляхом самозапилення отримав гібриди другого покоління.
В відбулося розщеплення на фенотипических класу в співвідношенні . всіх насіння мали обидва домінантних ознаки (жовті і гладкі), - перший домінантний і другий рецесивний (жовті і зморшкуваті), - перший рецесивний і другий домінантний (зелені і гладкі), - обидва рецесивних ознаки (зелені і зморшкуваті).
При аналізі успадкування кожної пари ознак виходять такі результати. В частин жовтих насіння і частини зелених насіння, тобто співвідношення . Точно таке ж співвідношення буде і по другій парі ознак (формі насіння).
Формулювання закону: при схрещуванні організмів, що відрізняються один від одного двома і більше парами альтернативних ознак, гени і відповідні їм ознаки успадковуються незалежно один від одного і комбінуються у всіляких поєднаннях.
Третій закон Менделя виконується тільки в тому випадку, якщо гени знаходяться в різних парах гомологічних хромосом.
Закон (гіпотеза) «чистоти» гамет
При аналізі ознак гібридів першого і другого поколінь Мендель встановив, що рецесивний ген жевріє і змішується з домінантним. В проявляються обидва гена, що можливо тільки в тому випадку, якщо гібриди утворюють два типи гамет: одні несуть домінантний ген, інші - рецесивний. Це явище і отримало назву гіпотези чистоти гамет: кожна гамета несе тільки один ген з кожної алельних пари. Гіпотеза чистоти гамет була доведена після вивчення процесів, що відбуваються в мейозі.
Гіпотеза «чистоти» гамет - це цитологічна основа першого і другого законів Менделя. З її допомогою можна пояснити розщеплення за фенотипом і генотипом.
аналізує схрещування
Цей метод був запропонований Менделем для з'ясування генотипів організмів з домінантною ознакою, мають однаковий фенотип. Для цього їх схрещували з гомозиготними рецесивними формами.
Якщо в результаті схрещування все покоління виявлялося однаковим і схожим на аналізований організм, то можна було зробити висновок: вихідний організм є гомозиготною по досліджуваному ознакою.
Якщо в результаті схрещування в поколінні спостерігалося розщеплення в співвідношенні , То вихідний організм містить гени в гетерозиготному стані.
Спадкування груп крові (система АВ0)
Спадкування груп крові в цій системі є прикладом множинного алелізм (це існування у виду більше двох алелей одного гена). У людській популяції є три гени , Що кодують білки-антигени еритроцитів, які визначають групи крові людей. У генотипі кожної людини міститься тільки два гена, що визначають його групу крові: перша група ; друга і ; третя і і четверта .
Успадкування ознак, зчеплених зі статтю
У більшості організмів стать визначається під час запліднення і залежить від набору хромосом. Такий спосіб називають хромосомним визначенням статі. У організмів з таким типом визначення статі є аутосоми і статеві хромосоми - і .
У ссавців (в т.ч. у людини) жіноча стать має набір статевих хромосом , чоловіча стать - . Жіноча стать називають гомогаметною (утворює один тип гамет); а чоловічий - гетерогаметним (утворює два типи гамет). У птахів і метеликів гомогаметною підлогою є самці , А гетерогаметним - самки .
В ЄДІ включені завдання тільки на ознаки, зчеплені з хромосомою. В основному вони стосуються двох ознак людини: згортання крові ( - норма; - гемофілія), колірний зір ( - норма, - дальтонізм). Набагато рідше зустрічаються завдання на успадкування ознак, зчеплених зі статтю, у птахів.
У людини жіноча стать може бути гомозиготною або гетерозиготною по відношенню до цих генам. Розглянемо можливі генетичні набори у жінки на прикладі гемофілії (аналогічна картина спостерігається при дальтонізмі): - здорова; - здорова, але є носієм; - хвора. Чоловіча стать за цими генами є гомозиготною, тому що хромосомою не має алелей цих генів: - здоровий; - хворий. Тому найчастіше цими захворюваннями страждають чоловіки, а жінки є їх носіями.
Типові завдання ЄДІ з генетики
Визначення числа типів гамет
Визначення числа типів гамет проводиться за формулою: , де - число пар генів в гетерозиготному стані. Наприклад, у організму з генотипом генів в гетерозиготному стані немає, тобто , Отже, , І він утворює один тип гамет . У організму з генотипом одна пара генів в гетерозиготному стані , Тобто , Отже, , І він утворює два типи гамет. У організму з генотипом три пари генів в гетерозиготному стані, тобто , Отже, , І він утворює вісім типів гамет.
Завдання на моно- і дигибридное схрещування
На моногибридное схрещування
Завдання: Схрестили білих кроликів з чорними кроликами (чорний колір - домінантна ознака). В білих і чорних. Визначте генотипи батьків і потомства.
Рішення: Оскільки в потомстві спостерігається розщеплення за ознакою, що вивчається, отже, батько з домінантною ознакою гетерозиготен.
На дигибридное схрещування
Домінантні гени відомі
Завдання: Схрестили томати нормального росту з червоними плодами з томатами-карликами з червоними плодами. В всі рослини були нормального росту; - з червоними плодами і - з жовтими. Визначте генотипи батьків і нащадків, якщо відомо, що у томатів червоний колір плодів домінує над жовтим, а нормальний ріст - над карликовостью.
Рішення: Позначимо домінантні і рецесивні гени: - нормальний ріст, - карликовість; - червоні плоди, - жовті плоди.
Проаналізуємо успадкування кожної ознаки окремо. В всі нащадки мають нормальний ріст, тобто розщеплення за цією ознакою не спостерігається, тому вихідні форми - гомозиготні. За кольором плодів спостерігається розщеплення , Тому вихідні форми гетерозиготності.
Домінантні гени невідомі
Завдання: Схрестили два сорти флоксів: один має червоні блюдцевидной квітки, другий - червоні воронкоподібні квіти. У потомстві було отримано червоних блюдцевидной, червоних лійчастого, білих блюдцевидной і білих лійчастого. Визначте домінантні гени і генотипи батьківських форм, а також їх нащадків.
Рішення: Проаналізуємо розщеплення за кожною ознакою окремо. Серед нащадків рослини з червоними квітами складають , З білими квітами - , Тобто . Тому - червоний колір, - білий колір, а батьківські форми - гетерозиготних за цією ознакою (тому що є розщеплення в потомстві).
За формою квітки також спостерігається розщеплення: половина потомства має блюдцеобразние квітки, половина - воронковідниє. На підставі цих даних однозначно визначити домінантний ознака не представляється можливим. Тому приймемо, що - блюдцевидной квітки, - воронкоподібні квіти.
- червоні блюдцевидной квітки,
- червоні воронкоподібні квіти,
- білі блюдцевидной квітки,
- білі воронкоподібні квіти.
Рішення задач на групи крові (система АВ0)
Завдання: у матері друга група крові (вона гетерозиготна), у батька - четверта. Які групи крові можливі у дітей?
рішення:
Рішення задач на успадкування ознак, зчеплених зі статтю
Такі завдання цілком можуть зустрітися як в частині А, так і в частині С ЄДІ.
Завдання: носій гемофілії вийшла заміж за здорового чоловіка. Які можуть народитися діти?
рішення:
Рішення задач змішаного типу
Завдання: Чоловік з карими очима і групою крові одружився з жінкою з карими очима і групою крові. У них народився блакитноокий дитина з групою крові. Визначте генотипи всіх осіб, зазначених у завданні.
Рішення: Карий колір очей домінує над блакитним, тому - карі очі, - блакитні очі. У дитини блакитні очі, тому його батько і мати гетерозіготни за цією ознакою. Третя група крові може мати генотип або , Перша - тільки . Оскільки у дитини перша група крові, отже, він отримав ген і від батька, і від матері, тому у його батька генотип .
Завдання: Чоловік дальтонік, правша (його мати була лівшею) одружений на жінці з нормальним зором (її батько і мати були повністю здорові), лівші. Які можуть народитися діти у цієї пари?
Рішення: У людини краще володіння правою рукою домінує над ліворукістю, тому - правша, - лівша. генотип чоловіка (Тому що він отримав ген від матері-лівші), а жінки - .
Чоловік-дальтонік має генотип , А його дружина - , Тому що її батьки були повністю здорові.
Завдання для самостійного рішення
- Визначте число типів гамет у організму з генотипом .
- Визначте число типів гамет у організму з генотипом .
- Визначте число типів гамет у організму з генотипом .
- Схрестили високі рослини з низькими рослинами. В - всі рослини середнього розміру. яке буде ?
- Схрестили білого кролика з чорним кроликом. В всі кролики чорні. яке буде ?
- Схрестили двох кроликів з сірою шерстю. В з чорною шерстю, - з сірої і з білою. Визначте генотипи і поясніть таке розщеплення.
- Схрестили чорного безрогого бика з білою рогатої коровою. В отримали чорних безрогих, чорних рогатих, білих рогатих і білих безрогих. Поясніть це розщеплення, якщо чорний колір і відсутність рогів - домінантні ознаки.
- Схрестили дрозофіл з червоними очима і нормальними крилами з дрозофилами з білими очима і дефектними крилами. У потомстві всі мухи з червоними очима і дефектними крилами. Яке буде потомство від схрещування цих мух з обома батьками?
- Блакитноокий брюнет одружився на кароокою блондинці. Які можуть народитися діти, якщо обоє батьків гетерозиготні?
- Чоловік правша з позитивним резус-фактором одружився на жінці лівші з негативним резусом. Які можуть народитися діти, якщо чоловік гетерозиготен тільки за другою ознакою?
- У матері і у батька група крові (обоє батьків гетерозиготні). Яка група крові можлива у дітей?
- У матері група крові, у дитини - група. Яка група крові неможлива для батька?
- У батька перша група крові, у матері - друга. Яка ймовірність народження дитини з першою групою крові?
- Блакитноока жінка з групою крові (її батьки мали третю групу крові) вийшла заміж за кароокого чоловіка зі групою крові (його батько мав блакитні очі і першу групу крові). Які можуть народитися діти?
- Чоловік-гемофилик, правша (його мати була лівшею) одружився на жінці лівші з нормальною кров'ю (її батько і мати були здорові). Які можуть народитися діти від цього шлюбу?
- Схрестили рослини суниці з червоними плодами і длінночерешковимі листям з рослинами суниці з білими плодами і короткочерешковимі листям. Яке може бути потомство, якщо червоне забарвлення і короткочерешкові листя домінують, при цьому обидва батьківських рослини гетерозіготни?
- Чоловік з карими очима і групою крові одружився з жінкою з карими очима і групою крові. У них народився блакитноокий дитина з групою крові. Визначте генотипи всіх осіб, зазначених у завданні.
- Схрестили дині з білими овальними плодами з рослинами, що мали білі кулясті плоди. У потомстві отримано такі рослини: з білими овальними, з білими кулястими, з жовтими овальними і з жовтими кулястими плодами. Визначте генотипи вихідних рослин і нащадків, якщо у дині біле забарвлення домінує над жовтою, овальна форма плоду - над кулястої.
відповіді
- типу гамет.
- типів гамет.
- типу гамет.
- високих, середніх і низьких (неповне домінування).
- чорних і білих.
- - чорні, - білі, - сірі. Неповне домінування.
- Бик: , Корова - . потомство: (Чорні безрогі), (Чорні рогаті), (Білі рогаті), (Білі безрогі).
- - червоні очі, - білі очі; - дефектні крила, - нормальні. Вихідні форми - і , потомство .
Результати схрещування:
а)б)
- - карі очі, - блакитні; - темне волосся, - світлі. батько , матір - .
- - правша, - лівша; - позитивний резус, - негативний. батько , матір - . діти: (Правша, позитивний резус) і (Правша, негативний резус).
- Батько і мати - . У дітей можлива третя група крові (ймовірність народження - ) Або перша група крові (ймовірність народження - ).
- матір , дитина ; від матері він отримав ген , А від батька - . Для батька неможливі такі групи крові: друга , третя , перша , четверта .
- Дитина з першою групою крові може народитися тільки в тому випадку, якщо його мати гетерозиготна. У цьому випадку ймовірність народження становить .
- - карі очі, - блакитні. жінка , чоловік . діти: (Карі очі, четверта група), (Карі очі, третя група), (Блакитні очі, четверта група), (Блакитні очі, третя група).
- - правша, - лівша. чоловік , жінка . діти (Здоровий хлопчик, правша), (Здорова дівчинка, носій, правша), (Здоровий хлопчик, лівша), (Здорова дівчинка, носій, лівша).
- - червоні плоди, - білі; - короткочерешкові, - довгочерешкові.
батьки: і . потомство: (Червоні плоди, короткочерешкові), (Червоні плоди, довгочерешкові), (Білі плоди, короткочерешкові), (Білі плоди, довгочерешкові).
Схрестили рослини суниці з червоними плодами і длінночерешковимі листям з рослинами суниці з білими плодами і короткочерешковимі листям. Яке може бути потомство, якщо червоне забарвлення і короткочерешкові листя домінують, при цьому обидва батьківських рослини гетерозіготни? - - карі очі, - блакитні. жінка , чоловік . дитина:
- - біле забарвлення, - жовта; - овальні плоди, - круглі. Вихідні рослини: і . потомство:
з білими овальними плодами,
з білими кулястими плодами,
з жовтими овальними плодами,
з жовтими кулястими плодами.
Які можуть народитися діти?
Які можуть народитися діти у цієї пари?
Яке буде потомство від схрещування цих мух з обома батьками?
Які можуть народитися діти, якщо обоє батьків гетерозиготні?
Які можуть народитися діти, якщо чоловік гетерозиготен тільки за другою ознакою?
Яка група крові можлива у дітей?
Яка група крові неможлива для батька?
Яка ймовірність народження дитини з першою групою крові?
Які можуть народитися діти?