Генетические задачи традиционно встречаются в ЕГЭ по биологии и часто вызывают трудности из-за путаницы в законах и терминах. Чтобы решать их без ошибок, недостаточно просто зазубрить теорию — нужно понять логику передачи признаков от родителей к потомкам. В этой статье мы разберём базовые понятия классической генетики, изучим законы наследования и на конкретных примерах разберём алгоритмы выполнения экзаменационных заданий.
Основы генетики: термины и история
Основоположником науки по праву считается учёный Г. Мендель. Он использовал гибридологический метод, скрещивая растения гороха и математически подсчитывая количество потомков с разными признаками. Позже Т. Морган сформулировал хромосомную теорию наследственности, доказав, что гены располагаются в хромосомах в линейном порядке.
Для успешного решения задач нужно знать базовые термины.
- Наследственность — это способность организмов сохранять и передавать свою генетическую информацию, признаки и особенности развития потомству.
- Изменчивость — это способность организма меняться в процессе онтогенеза под воздействием факторов среды.
- Ген — единица наследственности, фактор, определяющий признак. Участок ДНК, кодирующий белок.
- Аллельные гены — пара генов, определяющих развитие альтернативных признаков, расположена в идентичных участках (локусах) гомологичных хромосом.
- Локус — местоположение определённого гена на хромосоме.
- Гомозигота — организм (зигота), имеющий одинаковые аллели одного гена в гомологичных хромосомах (АА или аа).
- Гетерозигота — организм (зигота), имеющий разные аллели одного гена в гомологичных хромосомах (Аа).
- Гибриды — организмы, получившиеся в результате скрещивания (Аа).
Особое внимание нужно уделить паре основополагающих понятий.
Генотип — совокупность всех генов организма, полученных от родителей. Генетическая характеристика отдельной особи.
Фенотип — совокупность всех внешних и внутренних признаков организма, которые проявляются у организма при взаимодействии генотипа с факторами среды в процессе онтогенеза.
Основные методы генетики
Методы генетических исследований часто встречаются в первой части экзаменационных контрольных измерительных материалов. В заданиях нужно чётко понимать, для чего применяется каждый конкретный подход:
- Гибридологический метод заключается в скрещивании организмов с определёнными признаками и последующем количественном учёте потомства. Это базовый метод, поскольку позволяет наглядно увидеть закономерности наследования. Этот метод неприменим к человеку из-за социальной этики и малого количества потомков.
- Цитогенетический метод основан на изучении хромосом под микроскопом. Подход позволяет определить хромосомный набор клеток (кариотип) и выявить геномные или хромосомные аномалии. Например, так диагностируют синдром Дауна, при котором появляется лишняя хромосома в 21-й паре.
- Молекулярно-генетический метод позволяет изучать саму структуру ДНК. Сюда входят секвенирование (расшифровка последовательности нуклеотидов) и полимеразная цепная реакция (ПЦР).
- Генеалогический метод заключается в составлении и анализе родословных. Применяется преимущественно в генетике человека для определения типа наследования признака (доминантный, рецессивный, сцепленный с полом).
- Близнецовый метод даёт возможность оценить, насколько развитие признака зависит от генотипа, а насколько — от влияния окружающей среды, путём изучения однояйцевых близнецов.
- Популяционно-статистический метод изучает частоту встречаемости различных аллелей и генотипов в больших группах особей.
Законы Грегора Менделя
В основе классической генетики лежат три закона Менделя. Они работают при условии полного доминирования и независимого расхождения хромосом. Важно помнить правило чистоты гамет: в каждую половую клетку попадает только один аллель из пары. Это цитологически обосновывается процессом мейоза.
Первый закон Менделя (закон единообразия гибридов первого поколения)
При скрещивании двух гомозиготных организмов с альтернативными признаками в первом поколении наблюдается единообразие потомков в первом поколении, все гибриды одинаковые по фенотипу и похожи на одного из родителей.
Признак, который проявляется у потомков первого поколения, называется доминантным, а признак, который подавляется, называется рецессивным.
Второй закон Менделя (закон расщепления)
При скрещивании двух гетерозиготных особей (гибридов первого поколения) во втором поколении наблюдается расщепление признаков по фенотипу в соотношении 3 : 1, по генотипу — 1 : 2 : 1.
Третий закон Менделя (закон независимого наследования признаков)
При скрещивании гибридов первого поколения, различающихся двумя парами признаков, локализованных в разных хромосомах, во втором поколении наследование каждой пары признаков идёт независимо друг от друга. В результате образуются четыре фенотипические группы в соотношении 9 : 3 : 3 : 1, то есть появляются группы с новыми сочетаниями признаков.
Разбор заданий из ЕГЭ
Задание 1
Условие:
Рассмотрите таблицу «Методы биологических исследований» и заполните пустую ячейку, вписав соответствующий термин.