Генетика и законы Менделя: разбор для ЕГЭ по биологии
Законы Менделя — фундамент классической генетики. На ЕГЭ по биологии задания по этой теме встречаются почти каждый год, и без понимания закономерностей наследования не обойтись. В этой статье разберём моногибридное и дигибридное скрещивание, неполное доминирование и анализирующее скрещивание. Приведём реальные примеры задач уровня ЕГЭ с пошаговым решением. Материал подходит для учеников 10-11 классов, которые готовятся к экзамену.
Грегор Мендель сформулировал три закона на основе опытов с горохом. Первый закон — единообразие гибридов первого поколения, второй — расщепление признаков, третий — независимое наследование. Эти законы работают при полном доминировании, но есть и исключения: неполное доминирование и кодоминирование. Важно не просто запомнить формулировки, а научиться применять их при решении задач.
Для успешной сдачи ЕГЭ нужно уметь записывать схему скрещивания, определять генотипы и фенотипы родителей и потомков, рассчитывать вероятности. Начнём с основ.
Без карты, без кредитки. Выбери персонажа — учи голосом, побеждай в баттлах.
Моногибридное скрещивание: первый и второй законы Менделя
Моногибридное скрещивание — это скрещивание, в котором родители различаются по одному признаку (например, цвет семян: жёлтый или зелёный). Первый закон Менделя (закон единообразия гибридов первого поколения): при скрещивании гомозиготных особей, отличающихся по одной паре признаков, всё первое поколение единообразно по фенотипу и генотипу. Второй закон (закон расщепления): при скрещивании гибридов первого поколения между собой во втором поколении наблюдается расщепление по фенотипу 3:1 (при полном доминировании) и по генотипу 1:2:1.
Для решения задач нужно обозначать доминантный аллель заглавной буквой (например, A), рецессивный — строчной (a). Гомозигота по доминанте — AA, гетерозигота — Aa, гомозигота по рецессиву — aa. При полном доминировании фенотип гетерозиготы совпадает с доминантной гомозиготой.
У гороха жёлтая окраска семян доминирует над зелёной. Скрестили гомозиготное жёлтое растение с зелёным. Получили гибриды F1. Затем гибриды F1 скрестили между собой. Определите фенотипы и генотипы F1 и F2, а также расщепление по фенотипу в F2.
Шаг 1: Определяем генотипы родителей. Жёлтая окраска — доминантный признак, обозначим A. Зелёная — рецессивный, a. Гомозиготное жёлтое растение имеет генотип AA, зелёное — aa.
Шаг 2: Записываем схему скрещивания. P: AA x aa. Гаметы: A и a. F1: все Aa (гетерозиготы) — жёлтые семена. Единообразие F1.
Шаг 3: Скрещиваем F1 между собой: Aa x Aa. Гаметы: A, a (от каждого родителя). Решётка Пеннета:
A a
A AA Aa
a Aa aa
Генотипы F2: AA (1/4), Aa (1/2), aa (1/4). Фенотипы: жёлтые (AA и Aa) — 3/4, зелёные (aa) — 1/4. Расщепление по фенотипу 3:1.
Ответ: F1 — все жёлтые (Aa). F2 — 3/4 жёлтых, 1/4 зелёных; расщепление 3:1.
Дигибридное скрещивание: третий закон Менделя
Дигибридное скрещивание — скрещивание, в котором родители различаются по двум парам признаков (например, цвет и форма семян). Третий закон Менделя (закон независимого наследования): гены разных аллельных пар распределяются в гаметы независимо друг от друга, поэтому во втором поколении наблюдается расщепление по фенотипу 9:3:3:1 (при полном доминировании и отсутствии сцепления).
Для решения задач по дигибридному скрещиванию используют решётку Пеннета на 16 клеток. Важно помнить: закон выполняется, если гены находятся в разных хромосомах или далеко друг от друга.
У гороха жёлтая окраска семян (A) доминирует над зелёной (a), гладкая форма (B) — над морщинистой (b). Скрестили дигомозиготное растение с жёлтыми гладкими семенами (AABB) с растением, имеющим зелёные морщинистые семена (aabb). Получили F1. Затем F1 скрестили между собой. Определите расщепление по фенотипу в F2.
Шаг 1: Родители: AABB x aabb. Гаметы: AB и ab. F1: все AaBb (жёлтые гладкие).
Шаг 2: Скрещивание F1: AaBb x AaBb. Гаметы: AB, Ab, aB, ab (у каждого). Решётка Пеннета (16 клеток):
AB Ab aB ab
AB AABB AABb AaBB AaBb
Ab AABb AAbb AaBb Aabb
aB AaBB AaBb aaBB aaBb
ab AaBb Aabb aaBb aabb
Шаг 3: Определяем фенотипы: жёлтые гладкие (A-B-) — 9/16; жёлтые морщинистые (A-bb) — 3/16; зелёные гладкие (aaB-) — 3/16; зелёные морщинистые (aabb) — 1/16. Расщепление 9:3:3:1.
Ответ: F2: 9/16 жёлтых гладких, 3/16 жёлтых морщинистых, 3/16 зелёных гладких, 1/16 зелёных морщинистых.
Анализирующее скрещивание
Анализирующее скрещивание — это скрещивание особи с неизвестным генотипом (но доминантным фенотипом) с рецессивной гомозиготой (анализатором). Цель — определить генотип особи. Если в потомстве наблюдается расщепление 1:1 (по фенотипу), то особь гетерозиготна; если все потомки единообразны — гомозиготна. Используется как для моногибридного, так и для дигибридного скрещивания.
У морских свинок чёрная шерсть (B) доминирует над белой (b). Чёрную самку скрестили с белым самцом. В потомстве получили 5 чёрных и 5 белых детёнышей. Каков генотип самки?
Шаг 1: Белый самец — рецессивная гомозигота (bb). Его гаметы: b.
Шаг 2: В потомстве наблюдается расщепление 1:1 (чёрные:белые). Это указывает на то, что самка гетерозиготна (Bb).
Шаг 3: Проверка: P: Bb x bb. Гаметы: B, b и b. Потомки: Bb (чёрные) — 1/2, bb (белые) — 1/2. Соответствует условию.
Ответ: Генотип самки — Bb (гетерозигота).
Неполное доминирование и кодоминирование
Неполное доминирование — когда доминантный аллель не полностью подавляет рецессивный, и гетерозигота имеет промежуточный фенотип (например, красные и белые цветы дают розовые). В F2 при моногибридном скрещивании расщепление по фенотипу 1:2:1 (совпадает с расщеплением по генотипу). Кодоминирование — оба аллеля проявляются одновременно (например, группа крови AB у человека: аллели A и B равноправны).
На ЕГЭ часто встречаются задачи на наследование групп крови (система AB0), где работают принципы кодоминирования и доминирования. Важно помнить: аллели A и B кодоминантны, а аллель 0 рецессивен.
У растения ночная красавица красная окраска цветков (R) не полностью доминирует над белой (r). Гетерозиготы имеют розовые цветки. Скрестили красное растение с белым. Определите фенотипы и генотипы F1. Затем скрестили два розовых растения. Какое расщепление по фенотипу будет в F2?
Шаг 1: Красное растение — RR, белое — rr. P: RR x rr. Гаметы: R и r. F1: все Rr (розовые).
Шаг 2: Скрещивание F1: Rr x Rr. Гаметы: R, r. Решётка: RR (красные), Rr (розовые), Rr (розовые), rr (белые). Генотипы: 1 RR : 2 Rr : 1 rr. Фенотипы: 1 красный : 2 розовых : 1 белый.
Ответ: F1 — все розовые (Rr). F2 — 1/4 красных, 1/2 розовых, 1/4 белых; расщепление 1:2:1.
Сложные задачи ЕГЭ: комбинирование законов
На ЕГЭ часто встречаются задачи, где нужно одновременно применять разные законы, учитывать неполное доминирование или анализирующее скрещивание. Важно внимательно читать условие и правильно обозначать аллели. Иногда требуется рассчитать вероятность рождения ребёнка с определённым признаком, используя правило умножения вероятностей.
Если вы чувствуете, что тема даётся с трудом, можно разобрать её с AI-репетитором. Например, Наставник AI (nastavnik-ai.ru) предлагает персонализированные уроки по биологии: вы загружаете фото задачи, и наставник голосом объясняет решение шаг за шагом, задаёт наводящие вопросы, помогает понять логику. Это удобно для подготовки к ЕГЭ.
У человека близорукость (M) доминирует над нормальным зрением (m), а карие глаза (K) — над голубыми (k). Гетерозиготная близорукая кареглазая женщина выходит замуж за голубоглазого мужчину с нормальным зрением. Какова вероятность рождения голубоглазого ребёнка с нормальным зрением?
Шаг 1: Определяем генотипы. Женщина гетерозиготна по обоим признакам: MmKk. Мужчина рецессивен по обоим: mmkk.
Шаг 2: Записываем схему скрещивания. P: MmKk x mmkk. Гаметы женщины: MK, Mk, mK, mk. Гаметы мужчины: mk.
Шаг 3: Потомки: MmKk (близорукие карие), Mmkk (близорукие голубые), mmKk (нормальное зрение карие), mmkk (нормальное зрение голубые). Вероятность каждого фенотипа — 1/4.
Шаг 4: Нас интересует голубоглазый ребёнок с нормальным зрением — это генотип mmkk. Вероятность 1/4 или 25%.
Ответ: 25%.
Частые вопросы
Без карты, без кредитки. Выбери персонажа — учи голосом, побеждай в баттлах.