Zadania genetyczne: przykłady, rozwiązanie z objaśnieniami

12.05.2019

Zdolność do rozwiązywania problemów w genetyce jest bardzo ważna, szczególnie jeśli uczeń zamierza zdać egzamin z Unified State na temat biologii. Na pierwszy rzut oka zadania genetyczne są mylące i niezrozumiałe. Ale jeśli przyjrzysz się procesowi decyzyjnemu, wszystko nie będzie tak straszne. Spróbujmy rozwiązać problemy genetyki.

Historia

Genetyka jest stosunkowo nową nauką, polegającą na badaniu dziedziczenia i zmienności żywych organizmów. Wielki wkład w jego rozwój wprowadził słynny biolog naukowiec Gregor Mendel. To on sformułował trzy najważniejsze prawa, z których rozwój tej dziedziny naukowej dalej wyobcował się i wprowadził pojęcie "genetyki".

Gregor Mendel

Pomimo faktu, że nazwisko tego wybitnego naukowca pojawia się w wielu podręcznikach jako imię odkrywcy tego pola biologicznego, nie należy sądzić, że był on pierwszym, który myśli o dziedziczności. Za jego odkryciami i trzema postulatami genetyki kryje się tytaniczna praca jego zwolenników, którzy próbowali studiować ten obszar. W końcu, jak pokazuje historia, ponad sześćset lat temu, ludzie rozumieli prymitywne prawa dziedziczenia, ale nie potrafili ich wyjaśnić.

Prawa Mendla

Bez znajomości trzech podstawowych praw dziedziczenia i zmienności nie da się rozwiązać problemów genetycznych.

Pierwsze prawo wyjaśnia zasady jednolitości mieszańców pierwszego pokolenia i brzmi następująco:

Kiedy krzyżują się dwa homozygotyczne organizmy należące do różnych czystych linii i różniące się od siebie parą alternatywnych przejawów cechy, całe pierwsze pokolenie mieszańców (F1) będzie jednolite i będzie nosić manifestację cechy jednego z rodziców.

To prawo oznacza, że ​​jeśli dwie czyste linie są skrzyżowane według jednej cechy, na przykład zielonego i żółtego grochu, wówczas absolutnie wszyscy potomkowie będą mieli tylko jeden kolor (żółty lub zielony), w zależności od tego, którego cecha jest silniejsza (dominująca) .

Drugie prawo, które wyjaśnia podział znaków, brzmi następująco:

Kiedy dwa heterozygotyczne potomstwo pierwszego pokolenia krzyżuje się między sobą w drugim pokoleniu, obserwuje się pewną zależność liczbową: według fenotypu -3: 1 i 1: 2: 1 według genotypu.

Oznacza to, że rodzice, którzy nie są czystymi liniami, są mniej prawdopodobne, ale potomstwo będzie miało zewnętrzną różnicę, nie wspominając już o genotypie.

Trzecią ustawą o niezależnym dziedziczeniu jest:

Kiedy dwie osoby krzyżują się ze sobą, różniąc się od siebie dwiema (lub więcej) parami alternatywnych cech, geny i odpowiadające im cechy są dziedziczone niezależnie od siebie i są łączone we wszystkie możliwe kombinacje.

Oznacza to, że jedna niezależnie odziedziczona cecha nie może wpływać na manifestację lub brak manifestacji innej niezależnej cechy.

Zasady ogólne

Aby dowiedzieć się, jak rozwiązywać problemy w genetyki, musisz:

  • Aby móc odczytać stan problemu, wybierając niezbędne informacje z niego.
  • Aby móc odróżnić geny alleliczne od nierodzajowych.
  • Rozróżnić dziedziczenie powiązane z płcią i autosomalne.
  • Aby móc korzystać z terminologii i reguł zadań rejestracyjnych.
  • Być w stanie korzystać z grilla Punnett.

Jeśli masz już genetykę jako naukę, znasz terminologię i teorię, to już połowa z nich została już omówiona - możesz zacząć rozwiązywać problemy.

Naukowcy z genetyki

Projekt

Zadania biologii dla genetyki mają swoją własną specyfikę projektowania, dla której należy znać i umieć posługiwać się specjalnymi symbolami. Symbole te przedstawiono w tabeli.

Oznaczenia w genetyce

Wykorzystanie tej symboliki pomoże w rozwiązaniu problemów i zredukowaniu uciążliwej rejestracji złożonych zadań.

Krata Pennet

Krata Penneta jest specjalnym stołem, który jest bardzo wygodny w użyciu przy rozwiązywaniu problemów z genetyki, w odniesieniu do których pojawia się więcej niż jedna para funkcji.

Jest to stół, po prawej stronie którego męski genotyp jest pisany pionowo, a poziomo na górze - żeński. Środek wypełniony jest przypuszczalnym genotypem potomków.

Jeśli zadania z zakresu genetyki są trudne dla ucznia, to za pomocą tej siatki zalecane jest rozwiązanie nawet najlżejszego z nich. Pomoże to właściwie namalować genotyp, nie wprowadzając zamieszania.

Multibreeding

Teraz, gdy rozważono podstawowe zasady genetyczne, możemy zacząć wyjaśniać zadania w dziedzinie genetyki. Rozpoczynamy badanie od najprostszych przykładów przejścia monohybrydowego, w którym rozpatrywana jest tylko jedna para cech.

Weźmy następujący przykład genetyki: gen głuchoty jest recesywny, w przeciwieństwie do normalnego genu słuchu. Dziecko niesłyszące urodziło się głuchemu i normalnej kobiecie. Konieczne jest określenie genotypów wszystkich członków rodziny.

Jak rozwiązać problem genetyki? Zacznijmy analizę w kolejności:

  1. Gen głuchoty jest recesywny, co oznacza, że ​​określimy go jako "a", genem normalnego słyszenia będzie "A".
  2. Zadanie nie mówi nic o chromosomach płci, co oznacza, że ​​gen jest zlokalizowany w autosomie.
  3. Wybieramy genotyp ojca. Nie słyszy, a biorąc pod uwagę, że gen głuchoty jest recesywny, ten człowiek powinien mieć czystą linię następującego typu - "aa".
  4. Potomek będzie miał tę samą zasadę. Całkowita głuchota jest możliwa tylko z czystą linią cechy recesywnej, w przeciwnym razie dominujący gen prawidłowego słuchu blokowałby ją.
  5. Wybieramy genotyp matki, która według stanu ma normalne ucho. Zgodnie z pierwszym prawem Mendla, że ​​gdy krzyżują się dwie wyraźne linie, potomkowie zawsze mają dominujący fenotyp, można wywnioskować, że matka jest heterozygotyczna pod względem tej cechy.

Zatem odpowiedź na ten problem genetyczny jest następująca: aa jest ojcem, aa jest dzieckiem, Aa jest matką.

Przejście krzyżowe

Rozwiązanie problemów związanych z biologią z genetyką tego typu obejmuje wykorzystanie sieci Punnett. W tych zadaniach rozważane jest dziedziczenie dwóch niezależnych cech.

Zatem warunek zaczerpnięty z podręcznika:

W pomidorach czerwony kolor owoców dominuje nad żółtym, a gładka skóra owoców dominuje nad owłosieniem. Homozygotyczne rośliny pomidora z czerwonymi i gładkimi owocami z homozygotyczną rośliną pomidora z owocami żółtymi i owłosionymi skrzyżowały się. Określ genotyp i fenotyp potomstwa.

Zacznijmy rozwiązywać ten problem genetyczny:

  • Definiujemy ważne punkty zadania: kolor czerwony, który jest silniejszym znakiem, oznaczamy odpowiednio jako "A", żółty, jako - "a". Gładka skóra jako "B", a skóra z dołu jak "c".
  • Wiadomo, że rodzice są liniami czystymi, dlatego ich genotypy przyjmą następującą formę: AAVB i aavv.
  • Aby określić genotypy i fenotypy potomstwa w pierwszej generacji, nie jest nawet konieczne uzupełnienie siatki Punnett. Zgodnie z pierwszym prawem, wszyscy potomkowie będą heterozygotyczni (AaBB) i będą mieli fenotyp dominującego fenotypu, czyli kolor czerwony i gładką skórę.

Zadania kratowe Punnett

Rozważ zadania genetyczne i krzyżowanie hybrydowe, ale w bardziej skomplikowany sposób.

Weźcie potomstwo pierwszego pokolenia z powyższego warunku, czyli pomidory o gładkiej czerwonej skórce i genotypie AAVB i skrzyżujcie je z recesywną, czystą linią (aavv).

Aby poznać genotypy i fenotypy potomków, dla wygody musimy zrobić stół.

Rodzice AB Aw ab av
av AAVB Aavv aaB aavv

Teraz bardzo łatwo jest określić wygląd potomków za pomocą znanych genotypów:

  • 1 potomek o czerwonej skórze i gładkiej skórze (AABB);
  • 1 z czerwoną skórą i w dół (Aavv);
  • 1 z żółtą skórą i gładką skórą (aaBb);
  • 1 żółty z puchkiem.

Tak łatwo jest rozwiązać problem genetyki, aby przejść na dwóch lub więcej podstawach.

Krzyżówka pomidora

Dziedziczenie pięter

Oprócz znaków dziedziczonych przez rodzaj autosomu, ludzie i zwierzęta mają ogromną liczbę znaków, które są zlokalizowane w chromosomach płciowych.

Wiadomo, że osoba, która nie cierpi na poważne anomalie genetyczne, ma dwoje z nich (XX u kobiet, XY u mężczyzn). Większość znaków nosi chromosom X.

Rozważ przykład rozwiązania problemów z genetyki na ten temat. Podejmij kondycję podręcznika:

Od rodziców z normalną wizją urodziło się kilkoro dzieci z normalnym wzrokiem i jednego chłopca, który jest ślepy na kolory (nie rozróżnia kolorów czerwonego i zielonego). Jak to wyjaśnić? Jakie są genotypy rodziców i dzieci?

Rozwiązanie tego biologicznego problemu genetyki będzie następujące:

  • Ślepota barwna jest powiązana z chromosomem X jako cecha recesywna. Oznaczaj ślepotę barw jako Xa, a normalne widzenie jako Xa.
  • Definiujemy genotyp rodzica. Jeśli ojciec ma normalne widzenie, nie może być nosicielem genu dla ślepoty barw ze względu na jego cechy płciowe. Jego genotyp to ХА У. Biorąc pod uwagę fakt, że rodzina nadal ma blask koloru, matka była nosicielką tej wady, chociaż ona sama nie cierpiała. Jego genotyp to XAHa.
  • Aby określić genotypy dzieci, stworzymy specjalny stół dla większej wygody:
Rodzice X a Miej
X a X A X A Х А У
Ha i X A X a Ha i y

W ten sposób ustaliliśmy wszystkie genotypy w tym problemie genetycznym.

Zadania dla grup krwi

Jest to specjalny rodzaj zadań, których rozwiązanie wymaga wiedzy o tym, w jaki sposób dziedziczona jest określona grupa krwi. Aby to zrobić, użyj specjalnej tabeli pokazanej na poniższym rysunku.

Tabela typu krwi

Teraz, po zapoznaniu się z głównymi prawidłowościami, spróbujmy rozwiązać następujący problem genetyczny: pierwszą grupę krwi matki i czwartą krew ojca. Określić rodzaj krwi dziecka.

Sortujmy to zadanie w kolejności:

  • Zgodnie z tabelą podaną powyżej, pierwsza grupa krwi jest oznaczona jako I O I O , a czwarta - I A I B.
  • Biorąc pod uwagę genotypy rodziców, grupa krwi dziecka będzie wynosić albo 2 (I A I O ), albo 3 (I B I O ), w stosunku 50 procent.

Spróbujmy rozwiązać inny problem, ale przez czynnik Rh. Aby to zrobić, używamy innej przykładowej tabeli przedstawionej na rysunku.

Dziedziczenie Rh

Podaje się więc: oboje rodzice mają ujemny czynnik Rh, a dziecko ma pozytywny. Ojciec zdecydował się zrobić test, aby potwierdzić związek. Jaki będzie wynik tego testu?

Odpowiedź: Zgodnie z wynikami testu na ojcostwo, dziecko nie będzie krewnym. Ponieważ dodatni czynnik Rh oznacza, że ​​musi on mieć co najmniej jednego rodzica z dodatnim czynnikiem Rh.

Wyzwania o zwiększonej złożoności

Po rozważeniu prostych zadań genetyki, spróbujmy rozwiązać bardziej złożone. Weźmy na przykład zadanie, które będzie zawierało zarówno cechy autosomalne, jak i seksualne.

Podano więc: u ludzi dominacja brązowych oczu nad niebieskimi jest uwarunkowana genetycznie. Ślepota barw jest uważana za recesywną w odniesieniu do normalnego widzenia.

Kobieta o brązowych oczach i normalnym wzroku, której ojciec miał niebieskie oczy i cierpiała na ślepotę barw, poślubia niebieskiego mężczyznę o normalnym wzroku. Zrób schemat rozwiązania problemu. Określ genotypy rodziców i ewentualnego potomstwa, prawdopodobieństwo urodzin w tej rodzinie dzieci - ślepa na kolory z brązowymi oczami i ich płcią.

Rozwiązujemy krok po kroku:

  • Jak wiadomo z wcześniej rozwiązanych problemów, ślepota barw jest związana z płcią, a dokładniej z chromosomem X i jest oznaczana jako Xa. O znaku koloru oka nic nie mówi, wtedy dochodzimy do wniosku, że jest on autosomalny i oznacza go B (brązowy) i b (niebieski).
  • Definiujemy genotyp matki. Wiadomo, że ma brązowe oczy i ma normalne widzenie, ale nie może być czystą linią, ponieważ jej ojciec miał niebieskie oczy i problemy z percepcją koloru. Zatem jego genotyp będzie występował w BVA XA.
  • Definiujemy genotyp ojca. Nie jest to trudne z tego powodu: ma niebieskie oczy i normalne widzenie, co oznacza VVC A U.
  • W celu określenia genotypu potomków, uzupełnij kratę:
Rodzice BX A BX i BX A vx a
BX A Top A X A Woo A x a BVH A X A bcc a x a
WU BVX A U W i a BVH A U bbh i

Wizualne genotypy są gotowe. Pozostaje teraz ustalić prawdopodobieństwo brunatnookich dzieci z percepcją kolorów w tej rodzinie i określić ich płeć. Aby to zrobić, uważnie przeanalizuj tabelę. Brown-eyed ślepota kolorów pojawi się tylko w jednym przypadku i będzie to chłopiec. Tak więc prawdopodobieństwo jego wystąpienia wynosi 1/8.

Genetyka w jednolitym egzaminie państwowym

Absolwenci, których celem jest przekazanie biologii w tym roku, powinni wiedzieć, że zadania genetyczne znajdują się na egzaminie. Aby pomyślnie zdać egzamin, nie wystarczy rozwiązywać proste zadania zmienności i dziedziczenia, ale wciąż mają umiejętności rozwiązywania bardziej złożonych zadań.

Zgodnie ze statystykami istnieje kilka wariantów problemów genetycznych w jednolitym teście państwowym, zarówno w części pierwszej, jak i ostatniej, która daje większą liczbę punktów.

Zadania genetyki dla krzyżowania monohybrydowego bardzo często pojawiają się w części A wariantów demonstracyjnych, ponumerowanych (7, 8 i 30).

Jednak zadania dotyczące hybrydy i polibreedingu, dziedziczenia płciowego i grup krwi najczęściej stanowią ostatnią, najbardziej złożoną część pytań z Jednolitego Egzaminu Państwowego. Pojawiają się pod numerem 6.

Dla poprawnie rozwiązanego i, co ważne, prawidłowo wykonanego zadania, może podać trzy punkty.

Można również spotkać się z typem mieszanym, który w tym artykule traktowany jest jako zadanie o większej złożoności. Muszą również zwrócić uwagę, przygotowując się do przyjęcia, ponieważ pierwszy rok profilu nauk przyrodniczych rozwiąże takie problemy.

Przygotowanie do egzaminu

Aby pomyślnie przejść EGE, należy zwrócić uwagę nie tylko na szkolenie teoretyczne, ale także praktykę rozwiązywania problemów. Systematyczność i regularność w tej kwestii wynagradzają absolwentom wysokie wyniki za egzamin i wejście do wybranej instytucji za dobrą specjalność.