Примеры решения задач

Определения и обозначения

Генотип — совокупность аллелей организма, то есть вариантов генов, которые он получил от родителей. Аллели одного гена обычно обозначают одной буквой: доминантный — заглавной, например A, рецессивный — строчной, a. Поэтому AA и Aa содержат разные сочетания аллелей, хотя при полном доминировании могут давать одинаковый признак. Такая запись помогает точно описывать наследственную основу признака.

Фенотип — совокупность наблюдаемых признаков организма, например окраски семян или формы листьев. Он формируется на основе генотипа и условий среды. По фенотипу не всегда можно однозначно определить генотип: доминантный признак бывает у организмов AA и Aa. Значит, внешний вид не всегда показывает, есть ли в генотипе скрытый рецессивный аллель.

Гамета — половая клетка, которая несёт только один аллель каждого гена. При образовании гамет аллели одной пары расходятся, поэтому от Aa возникают гаметы A и a. Если генотип AaBb, нужно взять по одному аллелю из каждой пары и получить возможные сочетания: AB, Ab, aB, ab. Перечень гамет показывает, какие аллели родитель может передать потомку.

Решётка Пеннета — таблица, в которой по горизонтали и вертикали записывают гаметы родителей, а в клетках соединяют их аллели. Каждая клетка показывает возможный генотип потомка при соответствующем сочетании гамет. Подсчитав клетки с одинаковыми генотипами или признаками, находят их соотношение. Решётка упорядочивает варианты и помогает не пропустить ни один из них.

Как это устроено

Решение начинают с краткой записи условия, чтобы отделить известные сведения от того, что требуется найти. Затем выбирают обозначения аллелей: заглавную букву дают доминантному варианту, строчную — рецессивному. По описанию признаков устанавливают генотипы родителей, но учитывают, что доминантный фенотип сам по себе не различает гомозиготу и гетерозиготу. Такая последовательность не позволяет случайно принять предположение за данное условием.

После записи родительских генотипов определяют их гаметы, потому что потомок получает по одному аллелю от каждого родителя. Например, при скрещивании Aa × Aa каждый родитель образует гаметы A и a. Их сочетания в решётке Пеннета дают AA, Aa, Aa и aa. При полном доминировании AA и Aa проявляют доминантный признак, а aa — рецессивный, поэтому генотипическое соотношение 1:2:1 превращается в фенотипическое 3:1.

Рецессивный признак проявляется только тогда, когда организм получил два рецессивных аллеля, то есть имеет генотип aa. Один доминантный аллель обычно маскирует проявление рецессивного, поэтому Aa выглядит как организм с доминантным признаком. Следовательно, если у потомка обнаружен рецессивный признак, каждый родитель должен был передать ему аллель a. Это позволяет делать вывод о наследственных вариантах, даже если сами родители внешне не имели рецессивного признака.

Если особь с доминантным фенотипом может быть AA или Aa, её генотип проверяют анализирующим скрещиванием с рецессивной гомозиготой aa. При варианте AA все потомки получают от проверяемой особи A и имеют доминантный фенотип. При варианте Aa часть потомков получает аллель a от обоих родителей и оказывается aa. Поэтому появление рецессивных потомков указывает на гетерозиготность проверяемого родителя.

В дигибридной задаче одновременно рассматривают две пары аллелей, например A/a для окраски и B/b для формы семян. У дигетерозиготы AaBb каждый тип гаметы содержит один аллель каждой пары: AB, Ab, aB или ab. Если гены наследуются независимо, сочетания аллелей образуются при разных комбинациях этих пар. Для AaBb × AaBb при полном доминировании ожидаемое фенотипическое соотношение равно 9:3:3:1; его получают, разбирая сочетания систематически, а не выбирая их наугад.

Основные шаги решения генетической задачи

Пользуйтесь таблицей как последовательным планом: переходите к следующему этапу, когда записали предыдущий. В конце отдельно подсчитайте генотипы, а затем объедините те из них, которые дают одинаковый фенотип. Такой порядок помогает проверить, что ответ действительно соответствует условию.

Разбор задач

Моногибридное скрещивание

У гороха жёлтая окраска семян доминирует над зелёной. Скрестили две гетерозиготные особи; требуется определить генотипы и фенотипы потомства и их соотношение. Поскольку родители гетерозиготны, у каждого есть по одному аллелю, отвечающему за каждый вариант окраски. Решение можно проверить, перечислив все сочетания двух типов гамет от каждого родителя.

1. Обозначим A — жёлтая окраска, a — зелёная; генотипы родителей: Aa × Aa.
2. Каждый родитель образует гаметы A и a, потому что в одну гамету попадает только один аллель пары.
3. Соединим гаметы: AA, Aa, Aa, aa. Получаются три генотипических варианта, причём Aa встречается дважды.
4. При полном доминировании AA и Aa дают жёлтые семена, а aa — зелёные. Поэтому фенотипическое соотношение находим объединением клеток с одинаковой окраской.

Ответ: генотипы потомства — 1 AA : 2 Aa : 1 aa; фенотипы — 3 жёлтых : 1 зелёные. Доля каждого варианта относится к ожидаемому соотношению, а не гарантирует точное число семян в небольшой реальной выборке. Это пример того, почему генотипическое и фенотипическое соотношения различаются.

Анализирующее скрещивание

Организм с доминантным фенотипом скрестили с рецессивной гомозиготой, и среди потомства появились особи с рецессивным признаком. Нужно определить генотип организма с доминантным фенотипом. Рецессивные потомки имеют генотип aa, значит, каждый из двух родителей передал им аллель a. Рецессивная гомозигота заведомо передаёт a, поэтому проверяемый организм также должен иметь такой аллель.

1. Обозначим доминантный аллель A, рецессивный — a; генотип второго родителя — aa.
2. Предположим, что проверяемый организм AA: он передавал бы только A, и генотип aa у потомков возникнуть не мог бы.
3. Появление потомков aa означает, что проверяемый организм передавал аллель a. При доминантном фенотипе у него есть и A, следовательно, его генотип Aa.

Ответ: организм с доминантным фенотипом — гетерозигота Aa. В скрещивании Aa × aa ожидаются генотипы Aa и aa в соотношении 1:1. Именно появление рецессивного потомства позволяет отличить Aa от AA.

Дигибридное скрещивание

Окраска и форма семян наследуются независимо; жёлтая окраска и гладкая форма доминантны. Скрестили дигетерозиготные растения, то есть AaBb × AaBb. Требуется назвать типы гамет и ожидаемое соотношение фенотипов. Поскольку каждая гамета получает по одному аллелю каждого гена, возможны четыре сочетания, а независимое наследование позволяет учитывать пары аллелей отдельно.

1. Запишем генотипы родителей AaBb × AaBb, где A — жёлтая окраска, a — зелёная, B — гладкая форма, b — морщинистая.
2. Для каждого родителя составим гаметы: AB, Ab, aB, ab. В каждой записи одна буква относится к окраске, другая — к форме.
3. Рассмотрим отдельно каждую пару признаков: при Aa × Aa получается соотношение 3 жёлтых к 1 зелёному, а при Bb × Bb — 3 гладких к 1 морщинистому.
4. Объединим вероятности независимых сочетаний: жёлтые гладкие — 9 частей; жёлтые морщинистые и зелёные гладкие — по 3; зелёные морщинистые — 1 часть.

Ответ: типы гамет каждого родителя — AB, Ab, aB, ab; фенотипическое соотношение потомства — 9 жёлтых гладких : 3 жёлтых морщинистых : 3 зелёных гладких : 1 зелёные морщинистые. Такое соотношение предполагает независимое наследование генов и полное доминирование. Если эти условия не соблюдаются, ожидаемый результат может быть другим.

Типичные ошибки

Иногда считают, что доминантный признак обязательно чаще передаётся потомству. Но доминирование описывает проявление аллеля у организма, а не вероятность его передачи: гаметы получают аллели согласно генотипу родителя. Ошибку допускают, смешивая название признака с его частотой. Проверьте себя, отдельно записав генотипы, гаметы и число вариантов в решётке.

В гамету могут записать сразу оба аллеля одной пары, например Aa. Это неверно, потому что при образовании гаметы аллели пары расходятся, и клетка получает только один из них. Такое упрощение обычно возникает, когда генотип и гамету считают одной и той же записью. Самопроверка простая: в каждой гамете должно быть по одному аллелю каждого гена, например A или a, а для двух генов — AB или Ab.

Другое затруднение — путаница между соотношениями генотипов и фенотипов. При полном доминировании AA и Aa дают один и тот же доминантный фенотип, поэтому разные генотипы объединяют при подсчёте признаков. Ошибку допускают, когда считают клетки решётки, не группируя их по проявлению. Для проверки составьте две отдельные записи: сначала все генотипы, затем фенотипы, которые им соответствуют.

По доминантному фенотипу иногда сразу заключают, что организм гомозиготен. Однако такой фенотип может соответствовать как AA, так и Aa, поскольку одного доминантного аллеля достаточно для его проявления. Это предположение часто кажется очевидным, если скрытый рецессивный аллель не виден. Проверьте, есть ли дополнительные сведения: данные о родителях или потомстве, например результат анализирующего скрещивания.

Связь с другими темами

Для решения задач нужны понятия наследственности, гена и аллелей, а также различие доминантного и рецессивного признаков. Без знания образования гамет нельзя правильно определить, какие аллели может передать родитель. Основой служат закономерности наследования признаков, которые изучают при разборе законов Менделя. Освоенный способ рассуждения пригодится при изучении групп крови, наследования признаков, сцепленных с полом, и генетики человека.

Что запомнить

• Сначала обозначают аллели, затем записывают генотипы родителей.
• Каждая гамета несёт по одному аллелю каждого гена.
• Решётка Пеннета помогает перечислить возможные сочетания аллелей у потомства.
• Генотип описывает аллели, а фенотип — проявившиеся признаки.
• Доминантный фенотип может соответствовать двум разным генотипам.
• В анализирующем скрещивании используют особь, гомозиготную по рецессивному аллелю.