Методические рекомендации по решению генетических задач линии 29 ЕГЭ по биологии

Вебинар: «Подготовка к ЕГЭ. Решение генетических задач линии 28 ЕГЭ по биологии»

Андрианова А.А., учитель биологии высшей квалификационной категории МБОУ «СОШ №30»

г. Набережные Челны

План вебинара:

• Определение типа генетической задачи
• Правила, помогающие решить генетические задачи
• Примеры решения генетических задач
• Правила оформления генетической задачи

АЛГОРИТМ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ

1 . Внимательно читаем условие задачи.

2. Записываем его, выделяя доминантные и рецессивные признаки, используя принятую генетическую символику и сокращения ( фенотипы записывать обязательно! ).

3. Вносим в условие известные гены, если проявляется доминантный признак – один ген (А_), а если рецессивный – оба (аа).

4. Уточняем генотипы родительских форм и потомков.

5. Зная генотипы родителей, определяем, какие гаметы они дают. 

6. Заполняем решётку Пеннета, находим в ней интересующие нас генотипы и фенотипы потомков и вычисляем вероятность их появления, определяем пол потомков при сцепленном с полом наследовании признаков.

7. Даём ответы на все вопросы задачи.

Основные типы генетических задач ЕГЭ 2021 года:

• Независимое наследование ( особь с доминантными признаками может быть гомозиготой или гетерозиготой, следовательно, 2 скрещивания!!!)
• Сцепленное наследование признаков ( с кроссинговером, без кроссинговера)
• Сцепленное с полом (крис-кросс наследование), второй признак аутосомный
• Оба сцепелены с полом (кроссинговер у гомогаметного пола)
• Летальный ген в гомозиготном состоянии вызывает гибель эмбрионов (отклонения от менделевского расщепления!)
• Кодоминирование, множественное действие генов (группы крови человека, окраска шерсти кроликов)
• Псевдоаутосомное наследование (у гетерогаметного пола происходит кроссинговер)

ПРАВИЛА, ПОМОГАЮЩИЕ РЕШИТЬ ГЕНЕТИЧЕСКУЮ ЗАДАЧУ

• Независимое наследование признаков (3 закон Менделя)

• Если при скрещивании двух фенотипически одинаковых особей в потомстве происходит расщепление признаков в соотношении 9:3:3:1 , то исходные особи были дигетерозиготными (АаВв х АаВв).

♀

♂

АВ

АВ

Аb

Аb

ААВВ

ААВb

ААВb

ж. гл.

аВ

аВ

ж. гл.

АаВВ

аb

аb

ж. гл.

ААbb

АаВВ

АаВb

АаВb

ж. гл.

ж. м.

АаВb

АаВb

ж. гл.

ж. гл.

ж. гл.

ж. гл.

ааВВ

Ааbb

ж. гл.

Ааbb

ж. м.

з. гл.

ааВb

ж. м.

ааВb

ааbb

з. гл.

з. гл.

з. м.

Если …

то …

в результате скрещивания особей, отличающихся друг от друга фенотипически по двум парам признаков, получается потомство, у которого наблюдается расщепление признаков в соотношении 1 : 1 : 1 : 1,

одна из родительских особей была дигетерозиготна, а другая – дигомозиготна по рецессивному признаку (дигибридное анализирующее скрещивание)

2) Как определить доминантные признаки?

• Если в одном из скрещиваний организмы с альтернативными признаками, а потомство единообразно , мы определяем доминантные признаки (те, которые проявляются у гибридов).
• Второе следствие обе особи были гомозиготами.

Пример 1: При скрещивании растения томата с высоким стеблем и овальными плодами с карликовым растением с округлыми плодами всё потомство получилось с высоким стеблем и округлыми плодами ……

Пример 2: Скрестили самку дрозофилы с короткими крыльями, с пятном на крыле и самца с нормальными крыльями , без пятна на крыле. Все полученные гибриды имели нормальные крылья с пятном……

Для отработки навыка можно использовать следующие упражнения Г. И. Лернера:

Условие

Следствие

1. Дано: гетерозиготный темноволосый отец и мать блондинка.

Следовательно, доминирует ген ________________, а рецессивен ген ____________________.

2. Дано: в F1 от скрещивания длинноносых и коротконосых муравьедов получали только коротконосых особей

Следовательно, доминирует ген ________________, а рецессивен ген ____________________.

3. Дано: всё потомство доброй собаки Греты было добрым в нескольких поколениях.

Следовательно, доминирует ген ________________, а рецессивен ген ____________, а Грета была _____________ по данному признаку.

4. Дано: в потомстве кота Васьки и пяти черных кошек были черные и серые котята, причем серых было в три раза больше.

Следовательно, доминирует ген ________________, а рецессивен ген _____________, а кот Васька _______________ по данному признаку.

5. Дано: белая окраска шерсти кроликов определяется рецессивным геном

Следовательно, белые кролики ____________________  по этому признаку.

3) Неполное доминирование

Если …

то …

при скрещивании фенотипически одинаковых (по одной паре признаков) особей в первом поколении гибридов происходит расщепление признака на три фенотипические группы в соотношении 1 : 2 : 1,

это эти особи гетерозиготны (моногибридное скрещивание, неполное доминирование)

На что обратить внимание при решении задач на сцепленное наследование

• Число признаков организма многократно превышает число хромосом. Следовательно, в одной хромосоме располагается множество генов. Наследование признаков, гены которых находятся в одной паре гомологичных хромосом, называется сцепленным наследованием ( закон Моргана ). Гены, расположенные в одной хромосоме, образуют группу сцепления . Число групп сцепления равно гаплоидному числу хромосом.
• Распространенные ошибки при решении этого типа задач обычно сводятся к тому, что учащиеся не умеют определять типы гамет, не понимают механизмы кроссинговера или не учитывают тот факт, что при сцепленном наследовании доминантные и рецессивные гены могут находиться в одной из гомологичных хромосом (транс-положение) или в разных гомологичных хромосомах (цис-положение).

Помнить:

Решение задач на сцепленное наследование лучше проводить в хромосомном виде. Если в условии сказано, что гены сцеплены и находятся в одной хромосоме, но один доминантный ген получен от матери, а другой доминантный ген от отца, это означает, что у особи с генотипом АаВв будут образовывать два сорта гамет при полном сцеплении: Ав и аВ!!!

И четыре сорта при кроссинговере: причем, кроссоверные будут АВ, ав, некросссоверные Ав и аВ.

Сцепленное наследование

• Если скрестили особей, которые сходны по ДВУМ парам признаков, и получили расщепление 3:1, то родители дигетерозиготны АаВв. Скрещивание дигибридное . Наследование сцепленное, без кроссинговера!!!!
• Пример:
• Скрестили самцов мух дрозофил с серым телом и нормальными крыльями с самками с чёрным телом и укороченными крыльями. Все гибриды первого поколения были с серым телом и нормальными крыльями.
• При скрещивании полученных гибридов между собой появилось 75 % особей с серым телом и нормальными крыльями и 25 % с чёрным телом и укороченными крыльями.

• Если скрестили особей, которые отличаются по ДВУМ парам признаков, и получили расщепление по этим признакам 1:1, то один родитель - дигетерозиготен АаВв, а другой - дигомозиготен аавв. Скрещивание дигибридное анализирующее, проявился закон сцепленного наследования Т.Моргана, сцепление полное, без кроссинговера.
• Пример:
• Скрестили самку дрозофилы с короткими крыльями, с пятном на крыле и самца с нормальными крыльями, без пятна на крыле. Все полученные гибриды в F 1 имели нормальные крылья с пятном.
• Для самца первого поколения провели анализирующее скрещивание. В полученном потомстве (F 2 ) оказалось 50 % особей с нормальными крыльями, без пятна на крыле и 50 % с короткими крыльями, с пятном на крыле.

• Если скрестили особей, которые отличаются по ДВУМ парам признаков, и получили расщепление такое, например, 210 и 209 похожи на родителей , а 10 и 11 с перекомбинированными признаками , то здесь один родитель дигетерозиготен АаВв, другой - дигомозиготен по рецессивному признаку аавв. Дигибридное анализирующее скрещивание. Наследование сцепленное, но происходит нарушение сцепления из-за кроссинговера. Сцепленными будут гены некроссоверных особей!!!

• Пример:

F 2 :

41,5% серое тело – нормальные крылья A_B_

8,5% тёмное тело – нормальные крылья aaB_

  8,5% серое тело – зачаточные крылья A_bb

  41,5% тёмное тело – зачаточные крылья аabb

Если …

то …

признаки у человека от матери передаются сыновьям, а от отца – к дочерям («крисс-кросс» наследование),

гены, отвечающие за развитие этих признаков, находятся в половых хромосомах (в Х-хромосоме) и наследуются сцеплено с полом

Важно:

Если в условии сказано, что « Гетерогаметным у … является … пол », это значит, что один признак будет сцеплен с полом. Для того, чтобы определить какой, нужно посмотреть в каком случае признаки передаются от мамы сыновьям, а от папы - дочкам, то есть «крис-кросс» наследование. Значит эти гены отвечают за эти признаки, сцеплены с Х-хромосомой (признак будет доминантным!).

Один признак сцеплен с Х-хромосомой

• Пример:
• У дрозофилы гетерогаметным полом является мужской пол.
• Скрещивали самок дрозофилы с серым телом, красными глазами и самцов с чёрным телом, белыми глазами, всё потомство было единообразным по признакам окраски тела и глаз.
• Во втором скрещивании самок дрозофилы с чёрным телом, белыми глазами и самцов с серым телом, красными глазами в потомстве получились самки с серым телом, красными глазами и самцы с серым телом, белыми глазами.

От отца самки получили красные глаза, а от матери самцы получили белые глаза. Цвет глаз сцеплен с Х-хромосомой. Красный цвет глаз – доминантный, а белый рецессивный. Серое тело – доминантный.

• Если признак наследуется только по линии папы, то ген находится в Y-хромосоме (голондрический тип наследования).

Летальные гены

• Если в условии задачи не указано, что какой-то ген летальный , но при скрещивании дигетерозигот получается расщепление 6:2:3:1 , то это значит, что один ген - летальный, в гомозиготном состоянии будет вызывать гибель эмбрионов.
• Может быть обратная задача (тогда будет указан летальный ген). Тогда решая такую задачу, нельзя при составлении решетки Пеннета записывать, что расщепление 9:3:3:1, погибшие эмбрионы не считаются (они не рождаются! Пишем 6:2:3:1 ). В решетке Пеннета зачеркиваем погибших.

Рогатость – доминантный признак, комолость - рецессивный оба гомозиготны. Окраска шерсти дает расщепление 1:1, следовательно, анализирующее скрещивание, один гетерозиготен, второй рецессивная гомозигота.

Пример:

• Скрестили серую рогатую овцу с черным комолым самцом. В потомстве получились серые рогатые особи и черные рогатые особи.
• Серых рогатых животных из F 1 скрестили между собой, в результате чего было получено расщепление 6:3:2:1.
• Составьте схему решения задачи. Определите генотипы и фенотипы родительских особей и потомства во всех скрещиваниях. Объясните полученное фенотипическое расщепление во втором скрещивании.

Серые рогатые между собой дают 4 фенотипических класса, значит дигетерозиготны (АаВв х АаВв), Следовательно , гибель эмбрионов вызывает ген окраски тела, значит серая овца в первом скрещивании могла быть только гетерозиготной (АаВВ х аавв).

Расщепление по окраске 3:1, следовательно оба родители гетерозиготны по окраске шерсти (Аа), хвосты длинные (ВВ)

• Пример:
• Длина хвоста у мышей контролируется геном, который в доминантном гомозиготном состоянии определяет развитие длинного хвоста, в гетерозиготном – укороченного хвоста, в гомозиготном рецессивном состоянии вызывает гибель мышей на эмбриональной стадии развития.
• В первом скрещивании самки мыши с чёрной окраской тела, длинным хвостом и самца с чёрной окраской тела, длинным хвостом в потомстве получилось фенотипическое расщепление: три особи с чёрной окраской тела, длинным хвостом и одна особь с коричневой окраской тела, длинным хвостом.
• Во втором скрещивании самки мыши с чёрной окраской тела, укороченным хвостом и самца с чёрной окраской тела, укороченным хвостом в потомстве получено расщепление по генотипу 1:2:1:2 .

По цвету шерсти генотипы – Аа. Хвосты укороченные – генотип Вв и ВВ, следовательно эмбрионы с генотипом вв – погибнут на эмбриональной стадии развития.

Кроссинговер в половых хромосомах

• При решении подобных задач следует использовать принципы решения задач на дигибридное скрещивание, с учетом особенностей наследования признаков, сцепленных с полом .
• Если по условию задачи между генами произошел кроссинговер, то нужно помнить, что он происходит только у дигетерозиготного гомогаметного пола: тогда у женщины (гомогаметного пола) образуются 4 типа гамет (два типа некроссоверных и два типа кроссоверных)

У дигетерозиготного гомогаметного пола будет 4 сорта гамет

• Пример:
• У человека между аллелями генов ихтиоза (заболевание кожи) и гемофилии типа А происходит кроссинговер.
• Не имеющая указанных заболеваний женщина, у отца которой была гемофилия, а у дигомозиготной матери – ихтиоз, вышла замуж за мужчину, не имеющего этих заболеваний.
• Родившаяся в этом браке моногомозиготная здоровая дочь вышла замуж за мужчину, не имеющего этих заболеваний, в этой семье родился ребёнок-гемофилик.

Н h

в В

Так как у нее родился сын гемофилик, значит она была гетерозиготная по данному признаку, а моногомозиготна состоянию кожи. Ее генотип

Н h

В В

МНОЖЕСТВЕННЫЕ АЛЛЕЛИ

Чёрный (А)

Гималайский (а h )

Шиншилловый (а ch )

Белый (а)

а ch а h а Фенотип Генотип Чёрный АА, Аа ch , Аа h , Аа Шиншилловый а ch а ch , а ch а h , а ch а Гималайский а h а h , а h а Белый аа " width="640"

МНОЖЕСТВЕННЫЕ АЛЛЕЛИ

А а ch а h а

Фенотип

Генотип

Чёрный

АА, Аа ch , Аа h , Аа

Шиншилловый

а ch а ch , а ch а h , а ch а

Гималайский

а h а h , а h а

Белый

аа

Дигибридное скрещивание (множественные аллели)

У кроликов окраска шерсти контролируется серией множественных аллелей. Аллель А определяет чёрную окраску и доминантен по отношению ко всем остальным аллелям. Аллель а h определяет гималайскую окраску и доминантен по отношению к аллелю альбинизма (а), но рецессивен по отношению к аллелю чёрной окраски. Аллель нормальной длины шерсти В доминирует над длинной шерстью b.

Скрестили самку гималайской окраски с длинной шерстью и самца чёрного цвета с шерстью нормальной длины. В потомстве получили кроликов всех трёх окрасов с шерстью нормальной длины. Составьте схему решения задачи. Определите генотипы и фенотипы родителей и потомства. Каким будет потомство от скрещивания самца гималайской окраски из потомства с его матерью? Укажите расщепление по фенотипу.

Признак, фенотип

Ген, генотип

Чёрная окраска

А

Гималайская окраска

А h

Белая окраска

а

В

Нормальная длина шерсти

Длинная шерсть

b

Р 1 : ♀ гималайская с длинной шерстью

?

?

♂ чёрный с шерстью нормальной длины

?

F 1 : чёрные, гималайский и белые с шерстью нормальной длины

Р 2 : ♂ гималайская окраска из F 1 ♀ из Р 1

?

?

F 2

Р 1 :

♀ гималайская

длинная

a h abb

×

G:

♂ чёрный

a h b, ab

F 1 :

нормальная

AaBB

Aa h Bb

AaBb

AB, aB

чёрный, нормальная

aaBb

чёрный, нормальная

белый, нормальная

a h aBb

гималайский, нормальная

Р 2 :

♀ гималайская

длинная

a h abb

×

G:

♂ гималайский

a h b, ab

F 2 :

нормальная

a h aBb

a h B, aB, a h b, ab

F 2 :

a h a h Bb

гималайский, нормальная

a h aBb

гималайский, нормальная

a h aBb

гималайский, нормальная

aaBb

a h a h bb

белый, нормальная

гималайский, длинная

a h abb

гималайский, длинная

a h abb

гималайский, длинная

aabb

белый, длинная

3/8 гималайские с нормальной : 3/8 гималайские с длинной : 1/8 белые с нормальной : 1/8 белые с длинной

Новый тип задач 2022 года Псевдоаутосомное наследование

• На Х- и Y-хромосомах человека существуют псевдоаутосомные участки, которые содержат аллели одного гена, и между ними может происходить кроссинговер. Один из таких генов вызывает формирование общей цветовой слепоты. Рецессивный аллель ихтиоза наследуется сцепленно с полом. Женщина, имеющая общую цветовую слепоту и ихтиоз, родители которой имели нормальное цветовое зрение, вышла замуж за мужчину без этих заболеваний, мать которого страдала общей цветовой слепотой. Родившаяся в этом браке дочь без указанных заболеваний вышла замуж за мужчину, страдающего общей цветовой слепотой и не имеющего ихтиоза. Составьте схемы решения задачи. Определите генотипы родителей и генотипы, фенотипы, пол возможного потомства. Возможно ли рождение в первом браке ребенка, страдающего двумя названными заболеваниями? Ответ поясните

Задача для самостоятельного решения

• На X- и Y-хромосомах человека существуют псевдоаутосомные участки, которые содержат аллели одного гена, и между ними может происходить кроссинговер. Один из таких генов вызывает нарушения в развитии скелета. Рецессивный аллель куриной слепоты (ночной слепоты) наследуется сцепленно с полом. Женщина, имеющая нарушения в развитии скелета и страдающая куриной слепотой, родители которой имели нормально развитый скелет, вышла замуж за мужчину без этих заболеваний, мать которого страдала нарушениями в развитии скелета. Родившаяся в этом браке дочь без указанных заболеваний вышла замуж за мужчину, страдающего нарушениями развития скелета, но не имеющего куриной слепоты. Составьте схемы решения задачи. Определите генотипы родителей и генотипы, фенотипы, пол возможного потомства. Возможно ли рождение в первом браке ребёнка, страдающего двумя названными заболеваниями? Ответ поясните.

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Задача

• У дрозофилы доминантные гены, контролирующие серую окраску тела и развитие щетинок, локализованы в одной хромосоме и находятся на расстоянии 6 морганид. Рецессивные аллели этих генов, контролирующие чёрную окраску тела и отсутствие щетинок, находятся в другой гомологичной хромосоме. Какое потомство и в каком % соотношении можно ожидать от скрещивания дигетерозиготной самки с чёрным самцом, не имеющим щетинок? Составьте схему решения задачи. Определите генотипы родителей, фенотипы, генотипы возможного потомства и %-ное соотношение их генотипов и фенотипов. Объясните полученные результаты .

Признак, фенотип

Ген,

Серая окраска тела

Чёрная окраска тела

генотип

А

Наличие щетинок

а

В

Отсутствие щетинок

Р: ♀ дигетерозиготная

в

АаВв

Р: ♀ дигетерозиготная

F: ?; % соотношение

аавв

?

Р:

♀ серая, с щетинками

×

АаВb

G:

♂ чёрный, без щетинок

AB, Аb, аВ, ab

aabb

ab

F 1 :

♂ \♀

Некроссоверные

AB

аb

94%

Кроссоверные

47%

ab

АaВb

6%

47%

Ab

aabb

серые, с щетинками

Ааbb

чёрные, без щетинок

47%

aB

3%

3%

47%

серые, без щетинок

aаВb

3%

чёрные, с щетинками

3%

, у родительских форм в 94% случаев образуются некроссоверные гаметы, а в 6% - кроссоверные. У самки образуется 4 типа гамет (2 типа некроссоверных и 2 типа – кроссоверных). Некроссоверных гамет каждого типа образуется по 47% (94% : 2 = 47%), а кроссоверных – по 3% (6% : 2 = 3%). Самец дигомозиготен, поэтому у него образуется один тип гамет. Ответ: генотипы родителей: ♀ (серая, с щетинками) - АаВb (гаметы AB, Аb, аВ, ab), ♂ (чёрный, без щетинок) – aabb (гаметы ab); фенотипы потомков – 47% серые, с щетинками; 47% чёрные, без щетинок; 3% серые, без щетинок; 3% чёрные, с щетинками; наследование признаков при сцеплении генов и кроссинговере. " width="640"

Расстояние между неаллельными генами равно 6 морганидам, =, у родительских форм в 94% случаев образуются некроссоверные гаметы, а в 6% - кроссоверные. У самки образуется 4 типа гамет (2 типа некроссоверных и 2 типа – кроссоверных). Некроссоверных гамет каждого типа образуется по 47% (94% : 2 = 47%), а кроссоверных – по 3% (6% : 2 = 3%). Самец дигомозиготен, поэтому у него образуется один тип гамет.

Ответ:

• генотипы родителей: ♀ (серая, с щетинками) - АаВb (гаметы AB, Аb, аВ, ab), ♂ (чёрный, без щетинок) – aabb (гаметы ab);
• фенотипы потомков – 47% серые, с щетинками; 47% чёрные, без щетинок; 3% серые, без щетинок; 3% чёрные, с щетинками;
• наследование признаков при сцеплении генов и кроссинговере.

Задача

Гены, контролирующие развитие рахита и нормальное состояние мышц, доминируют над генами, контролирующими нормальное развитие костей и дистрофию Дюшена. Гены расположены в Х-хромосоме на расстоянии 22 морганид. В семье муж страдает рахитом и дистрофией Дюшена; жена страдает рахитом и имеет нормально развитые мышцы (её отец страдал дистрофией Дюшена, а у матери были нормально развитые кости). Определите генотипы родителей, генотипы, фенотипы и пол возможного потомства. Какова вероятность рождения в этой семье детей, страдающих одновременно рахитом и дистрофией Дюшена?.

Признак, фенотип

Ген, генотип

Рахит

Х А

Х а

Нормальное развитие костей

Нормальное состояние мышц

Х B

Дистрофия Дюшена

Х b

Р: ♀ рахит, нормально развитые мышцы

♂ рахит, дистрофия Дюшена

F 1 : ?

Вероятность рождения детей с рахитом и дистрофией Дюшена

Р:

♀ рахит, нормальное состояние мышц

X aB X Ab

G:

×

♂ нормальное зрение

X aB , X Ab , X ab , X AB

Х Аb Y

X Аb , Y

F 1 :

При определении генотипа жены необходимо учитывать какую Х-хромосому она получила от своей матери, а какую – от отца; две кроссоверные гаметы у жены образуются в 22% случаев (по 11% каждого типа); две некроссоверные – в 78% (по 39% каждого типа). У мужа между половыми хромосомами кроссинговер не происходит, следовательно, у него образуются два типа некроссоверных гамет (по 50% каждого типа). Вероятность рождения детей с двумя аномалиями 44,5% (девочка и мальчик).

Ответ:

1) генотипы родителей: ♀ рахит, нормальное состояние мышц X aB X Ab (гаметы X aB , X Ab , X ab , X AB ), ♂ рахит, дистрофия Дюшена Х Аb Y (гаметы X Аb , Y);

2) фенотипы и генотипы потомков: ♀: X aB X Аb рахит, нормальное состояние мышц (19,5%), X Ab X Ab рахит, дистрофия Дюшена (19,5%), X ab X Ab рахит, дистрофия Дюшена (5,5%), X AB X Ab рахит, нормальное состояние мышц (5,5%); ♂: X aB Y нормально развитые кости и мышцы (19,5%), X Ab Y рахит, дистрофия Дюшена (19,5%), X ab Y нормально развитые кости, дистрофия Дюшена (5,5%), X AB Y рахит, нормальное состояние мышц (5,5%);

3) вероятность рождения детей с двумя аномалиями 44,5% (девочка и мальчик).

Как оформлять генетическую задачу

• При оформлении задач необходимо уметь пользоваться символами, принятыми в традиционной генетике.
• При написании схемы скрещивания (брака) обязательно следует указывать фенотипы всех рассматриваемых особей, поколение, к которому они принадлежат (F 1 , F 2 и т.д.), а также пол родителей (если в условии указаны самка, самец) и потомства.
• Гаметы желательно обвести кружком (можно спутать гаметы с генами генотипа).
• Запись решения задачи на сцепленное наследование в хромосомной форме является более предпочтительной.
• Ответ можно не переписывать, если в решении задачи даны все ответы на вопросы.