§ 38. Генетика. Повторение

Определения и обозначения

Ген — участок наследственного материала, связанный с развитием определённого признака. Например, один ген может участвовать в формировании окраски семян. У одного гена бывают разные варианты, поэтому потомки получают не просто «признак», а конкретные наследственные варианты.

Аллель — вариант одного и того же гена. Доминантный аллель обозначают заглавной буквой, например A, а рецессивный — строчной, например a. Такое обозначение помогает быстро записывать генотипы и видеть, какой вариант может проявиться у потомка.

Генотип — совокупность наследственных задатков организма. Если два аллеля одного гена одинаковы, генотип называют гомозиготным: AA или aa; если различны — гетерозиготным: Aa. Это различие нужно, чтобы определить состав гамет и возможных потомков.

Фенотип — совокупность признаков, которые реально проявляются у организма. Он зависит от генотипа, но на него могут влиять питание, температура, освещённость и другие условия среды. Поэтому один фенотип иногда соответствует разным генотипам, особенно при полном доминировании.

Как это устроено

При скрещивании гомозиготных родителей, различающихся по одному признаку, один родитель имеет AA, а другой — aa. Все гаметы первого родителя несут A, а второго — a, поэтому каждый гибрид получает сочетание Aa. Так все потомки первого поколения имеют одинаковый генотип по изучаемому гену.

При полном доминировании аллель A подавляет проявление аллеля a в гетерозиготе. Поэтому организм Aa выглядит так же, как AA, хотя несёт рецессивный аллель. Именно одинаковый доминантный фенотип всех гибридов первого поколения объясняется не исчезновением рецессивного аллеля, а его непроявлением.

При образовании половых клеток аллели одной пары расходятся, потому что гомологичные хромосомы разделяются в мейозе. Из генотипа Aa формируются гаметы двух типов: A и a, обычно в равных долях. При встрече гамет эти варианты снова соединяются, поэтому во втором поколении возможны AA, Aa и aa.

Если изучают две пары генов, например AaBb, при независимом наследовании аллели одной пары распределяются независимо от аллелей другой пары. Поэтому организм образует четыре типа гамет: AB, Ab, aB и ab. Их сочетания создают несколько вариантов потомков, а не только два варианта, характерных для одной пары генов.

При неполном доминировании ни один аллель не подавляет другой полностью. Гетерозигота имеет промежуточный фенотип, поэтому AA, Aa и aa различаются внешне или по свойству. В скрещивании Aa × Aa генотипы и фенотипы распределяются одинаково: 1:2:1, поскольку каждому генотипу соответствует свой фенотип.

Сравнение схем наследования признаков

Сначала определите, сколько пар признаков изучается: одна или две. Затем проверьте, полное или неполное доминирование указано в условии, и только после этого выбирайте соотношение. Таблица удобна как памятка, но конкретную задачу нужно подтверждать записью гамет и схемой скрещивания.

Разбор задач

Задача 1. У гороха жёлтая окраска семян доминирует над зелёной. Нужно скрестить гомозиготное жёлтое растение с зелёным и определить потомство. Обозначим доминантный аллель A, а рецессивный — a.

1. Гомозиготное жёлтое растение имеет генотип AA, зелёное — aa.
2. Растение AA образует только гаметы A, а растение aa — только гаметы a.
3. При слиянии гамет у каждого потомка получается Aa.

Ответ: генотипы всех гибридов первого поколения — Aa. Поскольку доминирование полное, все семена будут жёлтыми, хотя каждый гибрид несёт рецессивный аллель.

Задача 2. Два гетерозиготных растения с жёлтыми семенами скрещены. Нужно найти соотношение жёлтых и зелёных семян. Оба родителя имеют генотип Aa, потому что гетерозигота при полном доминировании выглядит жёлтой.

1. Каждый родитель образует гаметы A и a.
2. Возможные сочетания: AA, Aa, Aa и aa.
3. По генотипу получается 1AA:2Aa:1aa, а по фенотипу AA и Aa дают жёлтые семена, aa — зелёные.

Ответ: генотипическое соотношение равно 1:2:1, фенотипическое — 3:1. Значит, ожидается 75% жёлтых и 25% зелёных семян, но в небольшой выборке фактическое число может отличаться.

Задача 3. Дигетерозиготные растения имеют генотип AaBb, признаки наследуются независимо. Найдём вероятность потомка с сочетанием aabb. Каждый родитель передаёт по одному аллелю из каждой пары, поэтому сначала выпишем типы гамет.

1. Каждый организм AaBb образует гаметы AB, Ab, aB и ab.
2. Чтобы появился генотип aabb, оба родителя должны передать гамету ab.
3. Вероятность гаметы ab у каждого родителя равна ¼, поэтому вероятность нужного потомка равна ¼ × ¼ = 1/16.

Ответ: вероятность генотипа aabb — 1/16, или 6,25%. При независимом наследовании это одновременно означает получение обоих рецессивных признаков; результат относится к ожидаемой доле потомков, а не к гарантии в каждом скрещивании.

Типичные ошибки

Доминантный аллель считают самым распространённым. Ошибка возникает из-за похожести слов «доминантный» и «главный», хотя доминирование описывает только проявление в гетерозиготе. Проверьте себя: частоту аллеля определяют по данным о популяции, а не по его букве или названию признака.

Путают генотип и фенотип. Убеждение появляется потому, что в простых примерах внешний признак сразу связывают с одной буквой. При полном доминировании жёлтый фенотип могут иметь AA и Aa, поэтому для проверки нужно записать все генотипы, соответствующие признаку.

В одну гамету записывают оба аллеля пары. Так происходит, если забывают, что при мейозе аллели расходятся. Гамета получает только A или a, а не Aa; перед ответом выпишите типы гамет отдельно для каждого родителя.

Смешивают генотипическое и фенотипическое соотношения. Числа 1:2:1 относятся к генотипам при Aa × Aa, а 3:1 — к фенотипам при полном доминировании. Проверяйте каждое соотношение по решётке скрещивания и отдельно подсчитывайте одинаковые по внешнему признаку генотипы.

Связь с другими темами

Для понимания генетики нужны знания о строении клетки, ядре и хромосомах. Расхождение аллелей при образовании гамет связано с мейозом: именно разделение гомологичных хромосом объясняет появление разных типов гамет.

Схемы скрещивания переводят законы Менделя в конкретные задачи. Умение находить гаметы, сочетать аллели и считать вероятности помогает объяснять наследование признаков в потомстве.

Эти же принципы используют при изучении наследственных заболеваний, селекции и изменчивости организмов. По генотипам можно прогнозировать получение нужных признаков и оценивать риск появления рецессивного заболевания.

Что запомнить

• Каждый организм получает аллели гена от родителей.
• Гомозигота несёт два одинаковых аллеля, гетерозигота — два разных.
• При образовании гамет аллели одной пары расходятся.
• Доминантный признак проявляется у гетерозиготы при полном доминировании.
• Фенотип не всегда позволяет однозначно установить генотип.
• При независимом наследовании пары аллелей комбинируются независимо.
• Вероятности в генетических задачах показывают ожидаемые соотношения, а не гарантированный результат каждой семьи.