"Биология. Базовый уровень", Андреева Н.Д.
Закономерности наследственности описывают, как признаки родителей передаются потомству и почему результаты скрещивания можно предсказать. Их объясняют через аллели — варианты генов, которые расходятся при образовании гамет, а затем снова объединяются при оплодотворении. Знание этих правил помогает определять возможные генотипы и фенотипы потомков, разбирать задачи и понимать наследование признаков у организмов.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Аллель — один из вариантов гена, влияющих на один и тот же признак. Например, один аллель может задавать жёлтую окраску семян, а другой — зелёную. Понятие нужно, чтобы обозначать наследственные варианты и прослеживать, какой из них получил потомок.
Генотип — совокупность генов организма или набор аллелей, рассматриваемый для конкретного признака. Для одного признака его часто записывают двумя буквами: AA, Aa или aa. Эта запись помогает понять, какие аллели организм может передать потомству.
Фенотип — совокупность наблюдаемых признаков организма, формирующихся под влиянием генотипа и условий среды. Окраска, форма семян и рост — примеры фенотипических признаков. Различение генотипа и фенотипа позволяет не путать наследственную запись с тем, что фактически проявилось.
Гомозигота — организм с одинаковыми аллелями соответствующего гена, например AA или aa; гетерозигота имеет разные аллели, например Aa. При полном доминировании гомозиготы разных типов могут отличаться по фенотипу, а гетерозигота обычно похожа на доминантную гомозиготу. Эти термины нужны для предсказания состава гамет и потомства.
У диплоидного организма аллели одного гена находятся в паре, поскольку один вариант получен от матери, а другой — от отца. При образовании гамет в мейозе парные хромосомы расходятся, поэтому каждая гамета получает только один аллель. Во время оплодотворения сливаются гаметы родителей, и их аллели снова образуют пару в клетках потомка.
Если скрестить двух гомозиготных родителей, различающихся одним признаком, например AA и aa, каждый родитель образует гаметы только одного типа. При оплодотворении все потомки получают сочетание Aa. При полном доминировании аллель A определяет внешний признак гетерозиготы, поэтому все гибриды первого поколения единообразны и проявляют доминантный признак.
Гибриды F1 с генотипом Aa образуют гаметы двух типов: с A и с a. При скрещивании Aa × Aa возможны сочетания AA, Aa, Aa и aa, каждое с одинаковой вероятностью. Поэтому генотипическое расщепление составляет 1:2:1, а при полном доминировании три генотипа проявляют доминантный признак и один — рецессивный, что даёт фенотипическое расщепление 3:1.
При дигибридном скрещивании рассматривают две пары аллелей, например AaBb × AaBb. Если гены распределяются в гаметы независимо, каждый родитель образует четыре типа гамет: AB, Ab, aB и ab. Их сочетания дают фенотипическое расщепление 9:3:3:1, когда признаки имеют полное доминирование; соотношение применимо при независимом наследовании и равной вероятности образования гамет и потомков.
По доминантному фенотипу нельзя понять, имеет ли организм генотип AA или Aa. Его скрещивают с рецессивной гомозиготой aa, которая передаёт потомству только аллель a. Если проверяемый организм — AA, все потомки будут гетерозиготными и проявят доминантный признак; если Aa, часть потомков получит aa и проявит рецессивный признак.
Таблица сопоставляет тип скрещивания, результат и условия, при которых ожидается закономерность. В строке о первом поколении ищите единообразие потомков, а для F2 сравнивайте генотипическое и фенотипическое расщепления. Условия в последнем столбце помогают проверить, подходит ли указанное соотношение к конкретной задаче.
| Закономерность | Скрещиваемые организмы | Результат в первом поколении | Результат во втором поколении | Условия проявления |
|---|---|---|---|---|
| Единообразие гибридов первого поколения | Две гомозиготы, различающиеся одним признаком: AA × aa | Все Aa, фенотип доминантный | При скрещивании F1: генотипы 1:2:1, фенотипы 3:1 | Родители гомозиготны; при описании фенотипа предполагается полное доминирование |
| Расщепление при моногибридном скрещивании | Две гетерозиготы по одному гену: Aa × Aa | Для родительского скрещивания гомозигот F1 единообразно | Генотипы 1AA:2Aa:1aa; при полном доминировании фенотипы 3:1 | Один ген; аллели расходятся при образовании гамет; для 3:1 нужно полное доминирование |
| Независимое наследование признаков при дигибридном скрещивании | Две гетерозиготы по двум генам: AaBb × AaBb | Для исходного скрещивания двух гомозигот F1 получает оба доминантных фенотипа | Фенотипы 9:3:3:1 | Гены наследуются независимо, доминирование полное, вероятности образования гамет и потомков равны |
Задача 1. У гороха жёлтая окраска семян доминирует над зелёной. Скрестили гомозиготное жёлтое растение с гомозиготным зелёным; нужно определить генотипы и фенотипы F1. Обозначим доминантный аллель жёлтой окраски буквой A, а рецессивный аллель зелёной — буквой a.
Ответ: F1 — 100% растений с генотипом Aa и жёлтыми семенами. Единообразие возникает потому, что при скрещивании есть только один вариант сочетания родительских гамет. Рецессивный аллель присутствует в генотипе, но не проявляется в фенотипе.
Задача 2. Два растения F1 из предыдущего скрещивания скрестили между собой. Нужно найти ожидаемое расщепление в F2 по генотипу и фенотипу. Поскольку каждое растение имеет генотип Aa, оно образует гаметы двух типов: A и a.
Ответ: генотипическое расщепление — 1AA:2Aa:1aa, фенотипическое — 3 жёлтых:1 зелёное. Важно считать генотипы отдельно от внешнего проявления: два разных генотипа дают один и тот же доминантный фенотип. Соотношения показывают ожидаемые вероятности, а не обязательный результат в любой небольшой группе потомков.
Задача 3. Жёлтое растение скрестили с зелёным гомозиготным, и потомство получилось жёлтым и зелёным в равных долях. Нужно определить генотип жёлтого растения. Зелёное растение имеет генотип aa и образует только гаметы с аллелем a.
Ответ: генотип жёлтого растения — Aa. При скрещивании Aa × aa половина потомков ожидается Aa и жёлтой, половина — aa и зелёной. Именно появление рецессивного фенотипа позволяет установить скрытый рецессивный аллель у родителя.
Доминантный аллель иногда считают самым распространённым в природе. Ошибка возникает из-за смешения слов «доминантный» и «частый»: доминирование описывает проявление аллеля у гетерозиготы, а не его распространённость в популяции. Проверяйте себя вопросом: задача говорит о том, какой признак проявится, или сообщает частоту аллеля?
Расщепление 1:2:1 по генотипу путают с фенотипическим 3:1. Причина в том, что при полном доминировании два генотипа — AA и Aa — выглядят одинаково. Сначала выпишите все сочетания аллелей, а затем отдельно объедините генотипы по фенотипу.
В гамету могут ошибочно записать сразу оба аллеля одного гена. Так забывают, что при мейозе аллели пары расходятся и гамета получает только один из них. Проверьте запись, разделив генотип родителя на возможные гаметы: от Aa будут гаметы A и a, а не Aa.
Соотношение 9:3:3:1 иногда применяют к любому скрещиванию по двум признакам. Оно требует независимого наследования генов и полного доминирования по каждому признаку, поэтому не подходит автоматически для любых пар генов. Перед расчётом найдите в условии сведения о наследовании и доминировании, а если их нет — не объявляйте это соотношение гарантированным.
Для понимания наследования нужны знания о клетке, хромосомах и генах: они объясняют, где расположена наследственная информация и как она передаётся. Основы мейоза помогают понять расхождение аллелей в гаметы, а оплодотворения — восстановление их пар. Эти закономерности пригодятся при изучении генетики человека, сцепленного наследования, изменчивости и селекции, где важно объяснять разнообразие потомства и прогнозировать признаки.
Чем генотип отличается от фенотипа?
Генотип — это набор генов или аллелей организма, а фенотип — наблюдаемые признаки. Фенотип формируется под влиянием генотипа и условий среды, поэтому одинаковый генотип не всегда означает совершенно одинаковое проявление признака.
Почему у гибридов первого поколения проявляется доминантный признак?
У гибридов от скрещивания двух гомозигот обычно есть и доминантный, и рецессивный аллель. При полном доминировании доминантный аллель определяет проявление признака, поэтому рецессивный в фенотипе не заметен.
Почему во втором поколении возникает расщепление 3:1?
Гетерозиготный организм образует гаметы двух типов, каждый из которых несёт один из аллелей. При скрещивании двух таких организмов три из четырёх сочетаний дают доминантный фенотип, а одно — рецессивный.
Когда можно применять соотношение 9:3:3:1?
Его применяют при дигибридном скрещивании гетерозигот, если гены наследуются независимо и для обоих признаков действует полное доминирование. Также предполагают, что гаметы и потомки образуются с равной вероятностью и на результат не влияют особые условия.
Как с помощью анализирующего скрещивания определить генотип?
Организм с доминантным фенотипом скрещивают с рецессивной гомозиготой. Если всё потомство имеет доминантный признак, проверяемый организм, вероятно, гомозиготен; появление рецессивных потомков указывает на гетерозиготность.
З Закономерности наследственности
