Тема сцепленного наследования и законы Томаса Моргана встречаются в первой и во второй части ЕГЭ по биологии, в частности в генетических задачах линии 28. Ошибки здесь обычно возникают из-за непонимания механизмов кроссинговера и неправильного определения типов образующихся гамет. Разберём теорию хромосомной наследственности, научимся определять типы сцепления и выстроим алгоритм, который поможет решать задания на эту тему без ошибок.
Краткая теория: законы Моргана и типы сцепления
Сцепленное наследование — это наследование разных признаков, гены которых расположены в одной хромосоме. Т. Морган изучал механизмы сцепленного наследования на плодовой мушке дрозофиле.
Учёный доказал, что гены располагаются в хромосомах линейно, а гены одной хромосомы наследуются совместно. Эти открытия легли в основу хромосомной теории наследственности. Сцепление генов бывает двух видов.
Полное сцепление генов возникает, когда гены находятся в хромосоме настолько близко друг к другу, что обмен участками между гомологичными хромосомами не происходит. Признаки наследуются вместе цельным блоком. Хромосома передаётся потомку точно в таком же виде, в каком она была у родителя.
Неполное сцепление генов проявляется при большем расстоянии между генами в одной хромосоме. Во время мейоза между гомологичными хромосомами происходит кроссинговер. Этот процесс означает физический перекрёст и обмен участками хромосом. В результате появляются новые перекомбинированные хромосомы, несущие свойства обоих родителей. Особи, развивающиеся из таких гамет, называются кроссоверными. Для расчёта частоты кроссинговера можно пользоваться следующей формулой:
Расстояние между генами измеряется в специальных единицах. Одна морганида равна одному проценту кроссинговера.
Алгоритм работы с гаметами
Умение определять гаметы — фундамент для решения генетических задач любой сложности. Без этого навыка справиться с заданиями 28 и 4 невозможно.
При независимом наследовании генотип дигетерозиготы привычно записывается буквами в строку: AaBb. При сцепленном наследовании используются следующие хромосомные записи по рекомендации ФИПИ:
Схема образования гамет при неполном сцеплении строго определена. В процессе мейоза формируются клетки двух типов:
- Некроссоверные гаметы образуются из исходных родительских хромосом. В потомстве их большинство. Если родитель имеет генотип AB/ab, то некроссоверными гаметами станут AB и ab.
- Кроссоверные гаметы получаются исключительно в результате обмена хромосомными участками. Их доля всегда меньше половины. Для генотипа AB/ab кроссоверными вариантами станут Ab и aB.
Важно уметь записывать исходный генотип дигетерозиготного родителя на основании количества потомства. Если самые многочисленные группы обладают доминантным признаком по одному гену и рецессивным по другому (например, нормальная высота и овальные плоды), значит, доминантный аллель находился в одной хромосоме вместе с рецессивным вариантом другого гена. Запись будет иметь вид Ab/aB.
- Независимое наследование в анализирующем скрещивании даёт четыре фенотипические группы в равных пропорциях (1:1:1:1).
- Неполное сцепление даёт четыре группы, где две большие значительно превосходят числом две маленькие.
- Полное сцепление даёт исключительно две группы в соотношении 1:1.
Разбор заданий из ЕГЭ
Задание 1
Определите вероятность в процентах проявления рецессивного фенотипа по обоим признакам при анализирующем скрещивании дигетерозиготного организма при полном сцеплении генов.
Решение
1. Дигетерозиготный организм при полном сцеплении AaBb образует два типа гамет: AB/; ab/.
2. При анализирующем скрещивании скрещивают с рецессивной дигомозиготой: aabb — образует один тип гамет: ab/.
3. При полном сцеплении в потомстве получится AaBb; aabb.
4. Вероятность в процентах проявления рецессивного фенотипа по обоим признакам 50%.
Ответ: 50.
Задание 2
При скрещивании дигетерозиготного растения томата нормальной высоты с овальными плодами и карликового растения с округлыми плодами получено четыре фенотипических класса потомков. Классы включают 246, 251, 24 и 32 растения соответственно. Определите, какие группы образовались в результате кроссинговера.
Решение
- Неравномерное численное расщепление всегда свидетельствует о наличии сцепленного наследования и кроссинговера. Классическое независимое наследование дало бы соотношение 1:1:1:1.
- Обращаем внимание на большие и малые числовые группы. Группы потомков в 246 и 251 растение появились в результате слияния некроссоверных гамет гетерозиготного родителя. Это означает, что эти фенотипы полностью отражают изначальную сцепку генов в хромосомах.
- Малые группы в 24 и 32 особи сформированы кроссоверными гаметами. Из этого следует вывод, что в мейозе произошёл обмен хромосомными участками.
Практикум
Задание 1
Сколько типов гамет образует зигота с генотипом СсВв при условии, что гены С (с) и В (в) сцеплены полностью и наследуются вместе?
Искомый организм имеет хромосомный генотип CB/cb или Cb/cB. Поскольку в условии заявлено полное сцепление, кроссинговер полностью отменяется. Гомологичные хромосомы разойдутся в дочерние клетки монолитом, в результате чего образуется только два типа половых клеток.
Ответ: 2.
Задания 2
Вероятность кроссинговера между генами А и В — 7%, между генами В и С — 10%, между генами А и С — 17%. Каков вероятный порядок расположения генов в хромосоме, если известно, что они сцеплены?
1. А — В — С
2. А — С — В
3. В — С — А
4. С — А — В
Расстояние между соседними генами можно подсчитать. 1% вероятности кроссинговера = 1 М (морганида). Далее простое математическое вычисление — расположите гены линейно, учитывая расстояние между ними:
А — С = 17 М, В — С = 10 М, А — В = 7 М. Значит, В расположен между А и С.
Ответ: 1.
Заключение
Теперь ты понимаешь механизмы сцепленного наследования и умеешь применять законы Томаса Моргана для решения генетических задач. Подход требует строгой последовательности: сначала записать генотипы, затем проанализировать численные данные потомков для выявления перекрёста и аккуратно выписать образующиеся гаметы, отделяя некроссоверные варианты от кроссоверных.
Для получения максимального балла за задание 28 нужно тренировать навык определения генотипов родителей и их потомства. Чтобы довести навык до автоматизма и наработать скорость, советуем решить 5–7 аналогичных задач в «100балльном банке».
