Вміння розв’язувати задачі з генетики дуже важливо, особливо, якщо школяр збирається здавати Єдиний Державний Іспит з предмету біологія. На перший погляд, генетичні задачі являють собою щось заплутане і незрозуміле. Але якщо розібратися в процесі рішення, то все виявиться не так вже й страшно. Давайте розберемося, як розв’язувати задачі з генетики.

Історія

Генетика – це порівняно нова наука, що полягає у вивченні успадкування і мінливості живих організмів. Величезний внесок у її розвиток вніс знаменитий учений-біолог Грегор Мендель. Саме він сформулював три найголовніших закону, від яких в подальшому оттолкнулось розвиток даної наукової області і ввів поняття “генетика”.

Незважаючи на те, що ім’я цього видатного вченого фігурує в багатьох підручниках як ім’я першовідкривача даної біологічної області, не варто думати, що він перший задумався про спадковість. За його відкриттями і трьома постулатами генетики стоїть титанічна праця його послідовників, які намагалися вивчити дану область. Адже, як показує історія, вже понад шістсот років тому люди розуміли примітивні закономірності успадкування, але не могли пояснити.

Закони Менделя

Без знання трьох основних законів успадкування і мінливості неможливо займатися вирішенням задач з генетики.

Перший закон пояснює принципи одноманітності гібридів першого покоління і звучить наступним чином:

При схрещуванні двох гомозиготних організмів, що належать до різних чистим лініям і відрізняються один від одного по одній парі альтернативних проявів ознаки, все перше покоління гібридів (F1) виявиться однаковим і буде нести прояв ознаки одного з батьків.

Цей закон означає, що якщо схрестити дві чисті лінії по одній ознаці, наприклад, зелений і жовтий горох, то абсолютно у всіх нащадків проявиться лише один колір (або жовтий або зелений), в залежності від того, чий ознака більш сильний (домінантний).

Другий закон, який пояснює розщеплення ознак, звучить наступним чином:

При схрещуванні двох гетерозиготних нащадків першого покоління між собою у другому поколінні спостерігається розщеплення в певному числовому відношенні: за фенотипом -3:1, і за генотипом – 1:2:1.

Це означає, що у батьків, які є чистими лініями, в будь-якому випадку, з меншою ймовірністю, але з’явиться у потомства зовнішнє відмінність, не кажучи вже про генотипі.

Третій закон про незалежне спадкування звучить як:

При схрещуванні двох особин, які відрізняються один від одного за двома (і більше) парами альтернативних ознак, гени і відповідні їм ознаки успадковуються незалежно один від одного і комбінуються у всіх можливих поєднаннях.

Це означає, що незалежно один успадкована ознака ніяк не може вплинути на прояв чи не прояв іншої незалежної ознаки.

Загальні правила

Щоб навчитися розв’язувати задачі з генетики, необхідно:

• Вміти читати умову задачі, вибираючи з нього необхідну інформацію.
• Вміти розрізняти алельні і неаллельные гени.
• Розрізняти успадкування, зчеплене з підлогою і аутосомное.
• Вміти користуватися термінологією і правилами оформлення завдань.
• Вміти користуватися ґратами Пеннета.

Якщо ви вже маєте уявлення про генетику як про науку, знаєте термінологію і теорію, то половина шляху вже пройдено, можна приступати до вирішення завдань.

Оформлення

Завдання з біології на генетику мають свою специфіку оформлення, для якого необхідно знати і вміти користуватися особливою символікою. Дані символи представлені в таблиці.

Користування цією символікою допоможе полегшити вирішення завдань і зменшить громіздкі запису складних завдань.

Решітка Пеннета

Решітка Пеннета – це спеціальна таблиця, якою дуже зручно користуватися при рішенні задач з генетики, в умовах яких фігурують більше однієї пари ознак.

Вона являє собою таблицю, по праву сторону якої вертикально пишеться чоловічий генотип, а горизонтально зверху – жіночий. Середина заповнюється передбачуваним генотипом нащадків.

Якщо завдання по темі генетика даються школяреві важко, то рекомендовано вирішувати навіть самі легкі з них за допомогою цієї решітки. Вона допоможе правильно розписати генотип, не заплутавшись.

Многибридное схрещування

Тепер, коли основні генетичні принципи розглянуті, можна приступати до пояснення задач з генетики. Почнемо з вивчення найпростіших прикладів на моногибридное схрещування, в яких розглядається тільки одна пара ознак.

Візьмемо такий приклад задачі з генетики: ген глухоти є рецесивним, на відміну від гена нормального слуху. У неслышащего чоловіки і нормальної жінки народилася дитина з порушенням слуху. Необхідно визначити генотипи всіх членів сім’ї.

Як вирішити завдання з генетики? Почнемо розбір по-порядку:

Ген глухоти рецесивний, значить позначимо його “а”, ген нормального слуху “А”.

У задачі нічого не сказано про статеві хромосоми, значить ген локалізується в аутосоме.

Підберемо генотип батька. Він не чує, і, враховуючи, що ген глухоти рецесивний, цей чоловік повинен мати чисту лінію наступного типу “аа”.

Той же принцип буде в нащадка. Повна глухота можлива лише при чистій лінії рецесивного ознаки, інакше б домінантний ген нормального слуху перекрив його.

Підберемо генотип матері, у який за умовою нормальний слух. Відповідно до першого закону Менделя про те, що при схрещуванні двох чистих ліній нащадки завжди мають домінантний фенотип, можна зробити висновок, що мати є гетерозиготною за цією ознакою.

Таким чином відповідь цієї задачі з генетики наступний: аа – батько, аа – дитина, Аа – мати.

Дигибридное схрещування

Рішення задач з біології на генетику такого типу передбачає використання решітки Пеннета. У даних задачах розглядається спадкування двох незалежних ознак.

Отже, умова, взяте з підручника:

У томатів червоне забарвлення плодів, домінує над жовтою, а гладка шкірка плодів, домінує над опушеною. Схрестили між собою гомозиготні рослини томатів з червоними і гладкими плодами з гомозиготних рослин томатів з жовтими і опушеними плодами. Визначте генотип і фенотип потомства.

Приступимо до вирішення даної задачі з генетики:

• Визначимо найважливіші моменти завдання: червоне забарвлення, яке є більш сильним ознакою, позначимо, як “А”, відповідно жовту, як – “а”. Гладку шкірку, як “В”, а шкірку з пушком, як “в”.
• Відомо, що батьки є чистими лініями, отже їх генотипи приймуть наступний вигляд: ААВВ і аавв.
• Щоб визначити генотипи і фенотип нащадків у першому поколінні не потрібно навіть складати решітку Пеннета. Відповідно до першого закону всі нащадки будуть гетерозиготны (АаВв) і мати фенотип домінантний фенотип, тобто червоне забарвлення і гладку шкірку.

Завдання з гратами Пеннета

Розглянемо задачі з генетики також з дигибридным схрещуванням, але вже складніше.

Візьмемо нащадків першого покоління з умови вище, тобто томати з червоною гладкою шкіркою та генотипом АаВв і схрестімо їх з рецесивною чистою лінією (аавв).

Щоб дізнатися генотипи і фенотип нащадків, для зручності нам необхідно скласти таблицю.

Батьки	АВ	Ав	аВ	ав
ав	АаВв	Аавв	ааВв	аавв

Тепер за відомим генотипам дуже легко визначити зовнішній вигляд нащадків:

• 1 нащадок з червоною шкіркою і гладкою шкіркою (АаВв);
• 1 з червоною шкіркою і пушком (Аавв);
• 1 з жовтою шкіркою і гладкою шкіркою (ааВв);
• 1 жовтий з пушком.

Ось так легко вирішується завдання з генетики на схрещування за двома і більше ознаками.

Успадкування, зчеплене зі статтю

Крім ознак, успадкованих з аутосомному типу, у людини і тварин існує величезна кількість ознак, які локалізовані у статевих хромосомах.

Відомо, що у людини, яка не страждає якими-небудь серйозними генетичними відхиленнями, їх дві (ХХ у жінок; ХУ у чоловіків). Більшість ознак несе саме Х хромосома.

Розглянемо приклад вирішення задач з генетики на дану тему. Візьмемо умова з підручника:

Від батьків, за фенотипом мають нормальний зір, народилося кілька дітей з нормальним зором і один хлопчик-дальтонік (не розрізняє червоний і зелений кольори). Чим це пояснити? Які генотипи батьків і дітей?

Рішення даної біологічної задачі з генетики буде наступним:

• Як відомо, дальтонізм сцеплен з Х хромосомою як рецесивна ознака. Позначимо дальтонізм як Ха, а нормальний зір, як ХА.
• Визначимо генотип батьком. Якщо батько має нормальний зір, то він не може бути носієм гена дальтонізму на увазі своєї статевої особливості. Його генотип – ХАУ. Враховуючи те, що в сім’ї все-таки з’явився дальтонік, мати була носієм цього дефекту, хоча сама їм не страждала. Її генотип ХАХа.
• Щоб визначити генотипи дітей, складемо для більшої зручності спеціальну таблицю:

Батьки	ХА	У
ХА	ХАХА	ХАУ
Ха	ХАХа	ХаУ

Таким чином ми визначили всі генотипи в даній задачі з генетики.

Завдання на групи крові

Це особливий тип завдань, при вирішенні яких треба знати, яким саме чином успадковується та чи інша група крові. Для цього необхідно скористатися спеціальною таблицею, зображеної на малюнку нижче.

Тепер, дізнавшись головні закономірності, давайте спробуємо вирішити завдання з генетики наступного змісту: у матері 1-я група крові, а у батька – 4-я. Визначте групи крові дитини.

Розглянемо задачу по-порядку:

• Згідно таблиці, зазначеної вище, 1-я група крові позначається як IOIO, а 4-я – IAIB.
• Враховуючи генотипи батьків, група крові дитини або 2(IAIO), або 3 (IBIO), в співвідношенні 50 відсотків.

Спробуємо вирішити ще одну задачу, але вже на резус-фактор. Для цього скористаємося іншою показовою таблиці, представленої на малюнку.

Отже, дано: обидва батьки маю негативний резус фактор, а дитина – позитивний. Батько вирішив зробити тест на підтвердження спорідненості. Який буде результат цього тесту?

Відповідь: за результатами тесту на визначення батьківства, дитина не буде рідним. Так як позитивний резус-фактор означає, що він повинен мати хоча б одного з батьків з позитивним резус-фактором.

Завдання підвищеної складності

Розглянувши, прості задачі з генетики, давайте спробуємо вирішити більш складні. Візьмемо приклад, задачу, яка буде містити в сукупності і аутосомные ознаки і статеві.

Отже, дано: у людини генетично обумовлено домінування карих очей над блакитними. А дальтонізм вважається рецесивним по відношенню до нормального зору.

Кароока жінка з нормальним зором, батько якої мав блакитні очі і страждав колірною сліпотою, виходить заміж за блакитноокого чоловіка з нормальним зором. Складіть схему розв’язання задачі. Визначте генотипи батьків і можливого потомства, ймовірність народження в цій сім’ї дітей — дальтоніків з карими очима та їхню стать.

Вирішуємо покроковим способом:

• Як відомо з раніше вирішених завдань, дальтонізм сцеплен з підлогою, а якщо конкретно, то з Х хромосомою, і позначається, як Ха. Про ознаку кольору очей нічого не сказано, значить робимо висновок, що він аутосомна і позначаємо його(карі) і в(блакитні).
• Визначимо генотип матері. Відомо, що вона кароока і має нормальний зір, але вона не може бути чистою лінією, тому що її батько мав блакитні очі і проблеми з сприйняттям кольору. Таким чином, її генотип буде ВвХАХа.
• Визначимо генотип батька. З умови це зробити не складно: він має блакитні очі і нормальний зір, значить – ввХАУ.
• Для того, щоб визначити генотип нащадків, складаємо грати:

Батьки	ВХА	ВХа	вХА	вХа
вХА	ВвХАХА	ВвХАХа	ввХАХА	ввХАХа
вУ	ВвХАУ	ВвХаУ	ввХАУ	ввХаУ

Наочні генотипи готові. Тепер залишилося визначити ймовірність появи в цій родині карооких дітей з порушеннями кольоросприйняття і визначити їхню стать. Для цього уважно розглянемо таблицю. Кароокий дальтонік з’явиться тільки в одному випадку, і це буде хлопчик. Таким чином ймовірність його появи дорівнює 1/8.

Генетика в Єдиному Державному Іспиті

Випускники, націлені на здачу біології в цьому році, повинні знати, що зустрічаються в ЄДІ задачі з генетики. Щоб успішно скласти іспит, не досить уміти вирішувати прості завдання на мінливість та успадкування, але ще володіти навичками вирішення більш складних завдань.

Згідно зі статисткою в Єдиному державному тестуванні зустрічаються кілька варіантів генетичних завдань, як у першій частині, так і у останньої, яка дає більшу кількість балів.

Задачі з генетики на моногибридное схрещування дуже часто фігурують в частині А демонстраційних варіантів, під номерами (7, 8 і 30).

А ось завдання на дигибридное і полигибридное схрещування, на статеве спадкування і на групи крові найчастіше складають останню, саму складну частину питань Єдиного Державного іспиту. Вони фігурують під номером 6.

За правильно вирішені і, що важливо, правильно оформлену завдання можуть дати три бали.

Також можливо зустріти і змішаний тип, який розглянуто в цій статті як завдання підвищеної складності. Їм теж необхідно приділяти увагу при підготовці до вступу, тому що на першому курсі профілю природничих наук будуть вирішуватися такі завдання.

Щоб успішно здати ЄДІ, необхідно приділяти увагу не тільки теоретичної підготовки, але й практикуватися у вирішенні завдань. Систематичність і регулярність у цій справі винагородять випускників високими балами за іспит і надходженням в обраний інститут на хорошу спеціальність.