ЕГЭ - задачи по генетике

Как сдать ЕГЭ по биологии на 100 баллов! Решение задач по генетике. Часть 1 Евсеев Антон Вячеславович, Редактор редакции «Биологии и Естествознания» издательства «Просвещение» 2018

Определяем тип задачи Существует три способа классификации  генетических задач: 1) по количеству анализируемых признаков; 2) по характеру наследования; 3) по особенности постановки вопроса. 2

Серия «Я сдам ОГЭ» Классификация по особенности постановки вопроса В основу этой классификации положен  способ постановки вопроса. Проще говоря,  задачи делятся на типы, отталкиваясь от  формулировки вопроса о том, что именно  нужно найти при решении задачи. В связи с  этим они делятся на три типа: 1) расчётные задачи; 2) задачи на определение характера  наследования признака; 3) задачи на определение генотипа. Задачи последнего типа делятся еще на два  подтипа — прямые и обратные задачи. 3 Классификация по особенности постановки вопроса

Давайте рассмотрим особенности задач каждого из  типов подробнее. Для большей наглядности в  качестве примера будет представлена одна и та же  задача — так вы увидите, как будет меняться её  условие в зависимости от изменения типа. Кстати, в  списке заданий ЕГЭ достаточно часто фигурирует по  сути одна и та же задача, однако в зависимости от  того, к какому типу решили отнести ее составители  экзаменационных заданий, ее условие изменяется,  поэтому те, кто сдает экзамен, часто думают, что  решают совершенно разные задачи. 4

1. Расчётные задачи. В условии задачи этого типа всегда содержаться  сведения о свойствах признака и характере его наследования  (доминантный он  или рецессивный, аутосомный или сцепленный с  полом, наследуется независимо или сцеплено и т. п.). Кроме того, в  расчётных задачах всегда указываются генотипы родительского  поколения (прямо или косвенно, то есть через фенотипы), а также  иногда — генотипы и фенотипы потомков. Вопрос расчётной задачи  направлен на выяснение соотношения генотипов и/ или фенотипов в  потомстве, вероятности появления на свет потомка с определённым  генотипом или фенотипом, а также вероятности кроссинговера в  определенной группе сцепления. Задачи на выяснение  взаиморасположения генов в хромосоме и расстояния между ними  также являются расчётными, поскольку, как мы помним,  взаиморасположение и расстояние  определяются через вероятность  кроссинговера. 5

Пример задачи Гемофилия — это наследственное заболевание, выражающееся  в нарушении нормальной свертываемости крови. Это  заболевание вызывает рецессивный аллель f, который  локализован в X­хромосоме человека.  В семье мужчины,  больного гемофилией и женщины с нормальной  свёртываемостью крови, родилась дочь, у которой не  наблюдалось признаков гемофилии. Позже она вышла замуж за  здорового мужчину. Определите вероятность рождения в их  семье ребёнка, фенотип которого был бы аналогичен  фенотипу его дедушки. 6 Пример задачи

Рассуждаем Мы видим, что в условии сказано о свойствах признака  (он рецессивный) и о характере его наследования  (сцеплен с полом, поскольку аллель локализован в  половой хромосоме). Что касается генотипов родителей,  то про отца можно сказать то, что раз он здоров, его  генотип должен быть XFY. По поводу генотипа матери  можно сказать следующее — раз ее отец был болен  гемофилией, то в его генотипе была X­хромосома с  аллелем f, а значит, одна из X­хромосом  его дочки тоже  несет этот аллель (поскольку одну X­хромосому дочери  всегда получают от отцов). Ну а тот факт, что у нее не  наблюдалось признаков гемофилии, говорит о том, что во  второй Х­хромосоме присутствовал аллель F. 7

Решение Итак, нам нужно рассчитать вероятность рождения больного  гемофилией ребенка (потому что дедушка болел гемофилией) у  семейной пары, где отец обладает генотипом XFY, а мать — XFXf.  Конечно, можно составить схему скрещивания и построить решётку  Пеннета (и на экзамене как раз это обязательно нужно сделать), но в  данном случае и так видно, что у детей могут быть генотипы XFXF, XFY,  XFXf и XfY. Гемофилией будет болеть только обладатель последнего  генотипа. Теперь нужно подсчитать вероятность рождения такого  ребёнка — поскольку всего мы имеем 4 варианта генотипа из которых  только 1 дает нужный нам фенотип, то вероятность его появления  будет равна ¼ или 25%.                                                Ответ: ¼ или 25% 8

2) Задачи на определение характера наследования признака. В  условии задачи подобного типа всегда содержится описание  исключительно фенотипов следующих друг за другом поколений (то  есть родителей и потомства, а в некоторых случаях ещё дедушек и  бабушек), а также количественная характеристика потомства, то есть  соотношение их фенотипов, выраженная в числовом или процентном  значении. Впрочем, иногда вместо этого может быть приведено только  несколько возможных вариантов фенотипов детей. В большинстве  случаев в таких задачах не говорится о том, является исследуемый  признак доминантным или рецессивным — это нужно определить  самостоятельно по ходу решения. Иногда в задачах подобного типа  просят оформить ответ в виде родословной. 9

Пример задачи Известно, что больной гемофилией мужчина женился на  здоровой женщине, и у их дочери не проявлялись  признаки этой болезни. После дочь вышла замуж за  здорового мужчину, и у них родился сын, который был  болен гемофилией, а также здоровые дочь и сын.  Определите характер наследования данного заболевания  и составьте родословную вышеупомянутой семьи,  начиная с дедушки и бабушки и заканчивая внуками. 1 0

Составляем родословную Давайте для наглядности нарисуем схему родословной данной  семьи, используя условные обозначения, приведенные на рис .  Пускай люди, больные гемофилией будут изображены в виде  закрашенных фигур, а носители и здоровые — в виде не  закрашенных. Римской цифрой I на схеме обозначаются бабушка и  дедушка, цифрой II — их дочь и её муж, а цифрой III — их внуки. 11 Составляем родословную

Решение Как можно заключить из результатов анализа вышеприведённой  схемы, аллель, вызывающий гемофилию, является рецессивным,  поскольку этот признак проявляется через поколение, а не в  каждом. И, поскольку он проявляется только у мужчин, но не  всегда, логично предположить, что аллель локализован в X­ хромосоме — потому что если бы он был в Y­хромосоме, то  проявлялся бы в любом случае (и тогда бы он был доминантным,  так как Y­хромосома у человека не имеет пары). Значит, мы  имеем дело со сцепленным с полом наследованием рецессивного  аллеля. 12 Решение

Ответ 1) 2) Сцепленное с полом наследование  рецессивного аллеля. 1 3

3. Задачи на определение генотипа. Как мы уже говорили,  задачи подобного типа подразделяются на прямые и обратные. В  условии прямых задач даются генотипы родителей. В таких  задачах требуется определить генотипы и фенотипы ожидаемого  потомства. В условии обратных задач (которые намного чаще  встречаются на ЕГЭ, чем прямые) фигурируют сведения о  результатах скрещивания, а также о фенотипах родителей и  полученного потомства. В этом случае необходимо определить  генотипы родителей (а иногда и потомства). В условиях обоих  типов задач дана информация о характере наследования признака  — это может быть сделано прямо или косвенно (например, через  соотношения фенотипов потомства). Часто также указывается,  какой из аллелей (признаков), является доминантным, а какой —  рецессивным. 1 4

Пример задачи Гемофилия — это наследственное заболевание,  выражающееся в нарушении нормальной  свертываемости крови. Это заболевание вызывает  рецессивный аллель f, который локализован в X­ хромосоме человека. Женщина, чей отец был болен  гемофилией, а мать — здорова, выходит замуж за  здорового мужчину. Определите все возможные  генотипы их детей. 1 5

Рассуждаем 1) Если отец женщины болел гемофилией, то его генотип может  быть только XfY.  2) Если ее мать была здорова, то её генотип — XFXF, поскольку  здоровыми считаются люди, у которых отсутствует аллель,  вызывающий заболевание (тут следует заметить, что если бы в  условии было бы сказано, что у матери «не проявлялись  признаки заболевания», то все было бы не так однозначно —  женщина могла иметь как генотип XFXF, так и генотип XFXf, то  есть быть носительницей).  3) Значит, её дочь могла обладать только генотипом XFXf,  поскольку вторую Х­хромосому дочери всегда получают от  отца. Муж дочери был здоров, значит он обладал генотипом  XFY. 1 6

Решение Давайте составим схему скрещивания: P    XFXf       ×            XFY        G    XF,  Xf                XF, Y        F2  ♂ ♀ XF Xf     XF XFXF   XFX f     Y   XFY   XfY   17 Решение

Ответ Ответ: у детей могут быть следующие генотипы —  XFXF (дочь, здорова), XFY (сын, здоров), XFXf (дочь,  носительница) и XfY (сын, болен). Фраза «могут быть» должна присутствовать  обязательно, поскольку все наши прогнозы носят  вероятностный характер! 18 Ответ

Пример задачи У женщины, чей отец болел гемофилией, в браке родился  сын, болеющий гемофилией, здоровый сын, здоровая  дочь, и дочь, являющаяся носительницей болезни, но сама  ей не страдающая. Определите генотипы матери детей и  их отца, если известно, что гемофилия — это  наследственное заболевание, выражающееся в нарушении  нормальной свертываемости крови, которое вызывает  рецессивный аллель f, который локализован в X­ хромосоме человека. 1 9

Рассуждаем 1) Сначала попробуем установить генотипы детей: если один сын  болен гемофилией, то его генотип может быть только XfY, у здорового  сына он будет XFY, здоровая дочь обладает генотипом XFXF, а  носительница — XFX f. Теперь попробуем разобраться в том, от кого из  родителей они могли получить данные аллели. Так как среди детей  встречаются гемофилик и носительница этого заболевания, то у кого­то  из родителей в Х­хромосоме был аллель f — но не у обоих, поскольку  среди детей есть и те, кто обладает аллелем F (в случае, если бы  рецессивный аллель был в Х­хромосоме как отца, так и матери, то  таковых просто бы не было). 20 Рассуждаем

Рассуждаем 2. Про фенотип отца мы ничего не знаем, однако нам известно, что  дедушка по материнской линии болел гемофилией — значит, его  генотип мог быть только XfY. Следовательно, Х­хромосома с  рецессивным аллелем была в генотипе матери. Тогда получается, что ее  генотип — XFX f (рецессивной гетерозиготой она не может быть в  принципе, поскольку девочки с генотипом X fX f умирают еще в утробе  матери). Тогда получается, что Х­хромосома отца несла доминантный  аллель F, и его генотип — XFY. 21 Рассуждаем

Решение Составим схему скрещивания: P    XFXf       ×           XFY          G    XF,  Xf                XF, Y F2    ♂ ♀               XF                  Xf                  XF XFXF Здоровая дочь XFX f                       Y   XFY Здоровый сын   XfY Дочь­носительница Больной сын 22 Решение

Ответ Как видим, все совпадает — в браке женщины и  мужчины, обладающих генотипами XFX f и XFY  могут  родиться дети с точно такими же фенотипами,  которые были указаны в условии задачи. Ответ: у матери может быть генотипы XFX f , а у  отца XFY. 23 Ответ

Совет После того, как вы определите, к какому типу относится задача,  можно приступать к следующему этапу решения. Однако перед этим  необходимо записать в черновике результаты ваших исследований.  Запись может выглядеть так: «задача на моногибридная скрещивание,  независимое наследование, определение генотипов, обратная». В  некоторых случаях можно также указать какую­нибудь важную  особенность, обнаруженную в результате анализа — например: «задача  на дигибридное скрещивание, нарушение сцепленного наследования,  расчётная  (с летальными аллелями)». Если вы вдруг в процессе решения  задачи собьётесь или запутаетесь, такая запись поможет вам быстро  обнаружить ошибку и исправить её. 2 4

Упражняемся Решите предложенную задачу, а после переформулируйте её  условие таким образом, чтобы она стала расчётной.  Отец имеет II группу крови, и он гомозиготен, а мать —  III  группу крови, и она гетерозиготна. Какие группы крови могут быть у  их детей? 25 Упражняемся

Решение Если отец имеет II группу крови и является гомозиготой, то  его генотип  — IAIA. Генотип матери, гетерозиготной  обладательницы III группы крови — IBi0. Тогда у их детей  могут быть следующие генотипы:        ♀      ♂                           IB   i0 IA IAIB   IAi0 IA   IAIB IAi0 26 Решение

Ответ Ответ: 1) у детей может быть IV  и II группы крови; 2) «Какова вероятность (в %) рождения ребенка с  IV группой крови у гетерозиготной матери, имеющей  III группы крови, и гомозиготного отца, имеющего II  группу, при том, что аллели группы крови  наследуются независимо?». 27 Ответ

Пример задачи Юннаты получили семена нескольких сортов гороха для  генетических экспериментов. Однако среди растений сорта  Норд (усатый тип листа и белые цветки) обнаружено  несколько растений, имеющих красные цветки. А среди  растений сорта Орловчанин (обычный тип листа, красные  цветки) обнаружено несколько растений с усатым типом  листа. Известно, что у гороха такие признаки, как красная  окраска цветков и обычный тип листа, являются  доминантными. Можно ли юннатам использовать оставшиеся  после выбраковки растения для генетического эксперимента? 28 Пример задачи

Рассуждаем 1. Здесь камнем преткновения является то, что мы не знаем, какие  эксперименты собрались проводить юннаты. Поэтому нужно начать как  бы с конца — понять, чем их не устроили выбракованные растения.  Обозначим аллель красной окраски цветка как А, белой — как а, аллель,  отвечающий за обычный тип листа, как В, а за усатый — как b.  Получается, что в норме генотип растений сорта Норд должен быть  ааbb, то есть это классические рецессивные гомозиготы. Тогда растения  сорта Орловчанин  в норме должны иметь генотип ААВВ, то есть быть  доминантными гомозиготами. 2 9

Рассуждаем 2. Итак, получается, что юннаты заказали семена двух дигомозигот,  доминантной и рецессивной. Значит, они хотели провести классическое  скрещивание представителей двух чистых линий (по двум генам) для  того, чтобы проверить справедливость трех законов Менделя. Теперь,  когда мы поняли это, становится ясно, почему им нужно узнать, можно  ли и дальше использовать эти растения — ведь если в чистую линию  попали семена дигетерозигот, то эксперимент будет сорван. То есть им  нужно понять, в какой из линий могут быть гетерозиготные растения. 3 0

Рассуждаем 3. Попадание растений с красными цветками в чистую линию сорта  Норд было случайным — рецессивные дигомозиготы никогда не дадут  растения с доминантным признакам. Поэтому семена оставшихся после  обработки растений этого сорта можно использовать для дальнейших  экспериментов. А вот с растениями сорта Орловчанин все не так однозначно  — не исключено, что они представляют собой не чистую линию, а содержат  растения, гетерозиготные по гену формы листа (с генотипом ААВb),  которые внешне, как мы помним, неотличимы от доминантных дигомозигот.  То есть присланные семена дали растения, которые получились в результате  скрещивания растений с генотипами ААВb. Поэтому эти растения лучше  вообще исключить из экспериментов и еще раз заказать семена чистой линии  доминантных дигомозигот. 3 1

Ответ Ответ: семена сорта Норд можно использовать  после выбраковки растений с красными цветками, а  семена сорта Орловчанин — нет. 32 Ответ

Использованные пособия 3 3

КОНТАКТНАЯ ИНФОРМАЦИЯ КОНТАКТНАЯ ИНФОРМАЦИЯ КОНТАКТНАЯ ИНФОРМАЦИЯ Адрес: 127521, Москва, 3-й проезд Марьиной рощи, 41 http://www.prosv.ru Редактор редакции биологии и естествознания: Евсеев Антон Вячеславович Телефон:(495) 789-30-40, доб. 47- 26; E-mail: [email protected] 34 КОНТАКТНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Спасибо за внимание! 2018