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.
При решении задач по генетике необходимо
придерживаться алгоритма:
При решении задач на взаимодействие
неаллельных генов необходимо:
Для определения характера скрещивания удобно
пользоваться общими формулами, где n — число
аллелей, пар признаков
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:
Единообразие гибридов первого поколения
наблюдается потому, что родители — гомозиготные,
и образуют по одному типу гамет. При слиянии
гамет (во время оплодотворения) формируются
гетерозиготные организмы (Аа). Расщеплений по
фенотипам нет. Расщепление генов во втором
поколении происходит потому, что гетерозиготные
(Аа) потомки первого поколения (F1) образуют по два
типа гамет, которые при оплодотворении
соединяются случайно.
У первого поколение (F1) формируется по одному
типу гамет
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:
У второго поколение (F2) формируется по два типа
гамет
Моногибридное скрещивание при неполном
доминировании:
У второго поколения (F2) формируется по два типа
гамет
Моногибридное скрещивание при кодоминировании
Расщепление по генотипам и фенотипам при
разных формах взаимодействия неаллельных генов
Дигибридное скрещивание ,независимое
наследование признаков
У второго поколения (F2) формируется по четыре
типа гамет
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
У второго поколения (F2):
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)
Наследование генов, локализованных в половых
хромосомах, можно рассмотреть на примере
наследования генов гемофилии у человека, который
расположен в Х хромосоме. Заболевание вызывается
рецессивным аллелем. Женщина может иметь один из
трех вариантов генотипов: ХНХН, ХHXh
или XhXh . У мужчины — один из двух
вариантов генотипов XHY или XhY.
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:
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:
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.
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:
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:
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.
Расщепление по фенотипу 9:3:3:1.
Решение показывает, что полученное расщепление
соответствует условиям задачи, а это значит, что
родительские особи были дигетерозиготными.
Задания второй части оцениваются от нуля до
двух баллов в зависимости от его условия. Успех
выполнения заданий с развернутым ответом во
многом зависит от правильности их выполнения и
объяснения полученных результатов(составления
схемы скрещивания, указания закона, который
проявляется в конкретном случае и приведении
доказательств.
