Генетика — один из самых сложных и одновременно увлекательных разделов школьного курса биологии. Решение генетических задач требует не только знания теории, но и умения логически рассуждать, применять математические методы и правильно оформлять решение. Данное пособие поможет учащимся 9–11 классов, абитуриентам и учителям систематизировать подход к решению задач по генетике и успешно подготовиться к ОГЭ и ЕГЭ.

Основные термины и понятия генетики

Прежде чем приступать к решению задач, необходимо твёрдо усвоить базовую терминологию:

• Ген — участок молекулы ДНК, определяющий развитие определённого признака.
• Аллельные гены (аллели) — гены, расположенные в одинаковых локусах гомологичных хромосом и отвечающие за альтернативные варианты одного признака.
• Доминантный признак, признак, проявляющийся в гетерозиготном состоянии (обозначается заглавной буквой: A).
• Рецессивный признак — признак, проявляющийся только в гомозиготном состоянии (обозначается строчной буквой: a).
• Гомозигота — организм с одинаковыми аллелями (AA или aa).
• Гетерозигота — организм с разными аллелями (Aa).
• Генотип — совокупность всех генов организма.
• Фенотип — совокупность внешних и внутренних признаков организма.
• Гаметы — половые клетки, несущие гаплоидный набор хромосом.

Генетическая символика

• P — родительские организмы;
• F₁, F₂, гибриды первого и второго поколений;
• ♀ — женская особь, ♂, мужская особь;
• ×, скрещивание;
• G — гаметы.

Общие рекомендации по решению генетических задач

Техника решения задач

1. Внимательно прочитайте условие задачи два-три раза.
2. Выделите признаки, о которых идёт речь, и определите, какой из них доминантный, а какой рецессивный.
3. Введите обозначения генов (например, A, доминантный аллель, a — рецессивный).
4. Определите тип задачи: моногибридное, дигибридное скрещивание, сцепленное наследование, наследование, сцепленное с полом и т.д.
5. Запишите генотипы родителей;
6. Определите типы гамет, которые образует каждый родитель.
7. Составьте схему скрещивания (при необходимости — решётку Пеннета).
8. Проанализируйте потомство по генотипу и фенотипу, укажите расщепление.
9. Сформулируйте ответ в соответствии с вопросом задачи.

Оформление задач по генетике

Правильное оформление — важная часть решения, особенно на экзаменах. Стандартная схема выглядит так:

Дано: A — жёлтая окраска семян (доминантный признак), a, зелёная окраска.
Решение:

P: ♀ Aa × ♂ Aa
G: A, a    A, a
F₁: AA, Aa, Aa, aa

Расщепление по генотипу: 1 : 2 : 1
Расщепление по фенотипу: 3 : 1 (75% жёлтых, 25% зелёных)

Ответ: вероятность рождения зелёных семян, 25%.

Законы, лежащие в основе решения задач

Законы Менделя

• Первый закон (закон единообразия гибридов первого поколения): при скрещивании двух гомозиготных организмов, различающихся по одной паре альтернативных признаков, все гибриды F₁ единообразны.
• Второй закон (закон расщепления): при скрещивании гибридов F₁ между собой в потомстве F₂ наблюдается расщепление по фенотипу 3 : 1 (при полном доминировании).
• Третий закон (закон независимого наследования): при дигибридном скрещивании гены и признаки наследуются независимо друг от друга, расщепление по фенотипу в F₂, 9 : 3 : 3 : 1.

Закон Моргана (сцепленное наследование)

Гены, расположенные в одной хромосоме, наследуются сцепленно (группами сцепления). Сцепление может нарушаться в результате кроссинговера, при этом образуются кроссоверные гаметы. Чем дальше гены расположены друг от друга в хромосоме, тем выше вероятность кроссинговера между ними.

Правила при решении задач

• Каждая гамета получает только один аллель из каждой пары (закон чистоты гамет).
• Если в потомстве наблюдается расщепление 1 : 1, один из родителей гетерозиготен, другой — рецессивная гомозигота (анализирующее скрещивание).
• Если в потомстве расщепление 3 : 1 — оба родителя гетерозиготны.
• Если потомство единообразно — родители гомозиготны (или один из них доминантная гомозигота).

Алгоритмы решения задач по типам

Моногибридное скрещивание

Рассматривается одна пара альтернативных признаков.

Пример. У гороха жёлтая окраска семян (A) доминирует над зелёной (a). Скрестили две гетерозиготные особи. Определите потомство.

P: Aa × Aa
G: A, a; A, a
F₁: 1 AA : 2 Aa : 1 aa

Ответ: по фенотипу 3 : 1 (75% жёлтых, 25% зелёных).

Дигибридное скрещивание

Рассматриваются две пары признаков. Гетерозигота по двум признакам (AaBb) образует 4 типа гамет: AB, Ab, aB, ab. Для анализа потомства удобно использовать решётку Пеннета 4×4.

Пример. Скрещены дигетерозиготные растения гороха AaBb (жёлтые гладкие семена). В F₂ расщепление по фенотипу: 9 жёлтых гладких : 3 жёлтых морщинистых : 3 зелёных гладких : 1 зелёный морщинистый.

Анализирующее скрещивание

Применяется для определения генотипа особи с доминантным фенотипом. Её скрещивают с рецессивной гомозиготой (aa):

• если потомство единообразно — исследуемая особь гомозиготна (AA);
• если наблюдается расщепление 1 : 1 — особь гетерозиготна (Aa).

Сцепленное наследование

Гены записываются в виде хромосом: например, AB/ab. Без кроссинговера такая особь образует 2 типа гамет (AB и ab); с кроссинговером — 4 типа, причём кроссоверные гаметы (Ab, aB) образуются в меньшем количестве. Процент рекомбинантных особей соответствует расстоянию между генами в морганидах.

Генетика пола и наследование, сцепленное с полом

У человека женский пол гомогаметен (XX), мужской — гетерогаметен (XY). Гены, расположенные в X-хромосоме (например, гены гемофилии и дальтонизма), наследуются особым образом:

• дочь получает X-хромосому от отца и от матери;
• сын получает X-хромосому только от матери, а от отца, Y-хромосому;
• рецессивный признак, сцепленный с X-хромосомой, у мужчин проявляется всегда, если аллель присутствует (XᵃY).

Пример. Мать — носительница гена дальтонизма (XᴰXᵈ), отец здоров (XᴰY). Вероятность рождения сына-дальтоника: 25% от всех детей (50% среди мальчиков).

Типичные ошибки при решении задач

• Неправильное определение доминантного и рецессивного признака — внимательно читайте условие.
• Ошибки при записи гамет: помните, что гамета содержит по одному гену из каждой пары.
• Смешение расщепления по генотипу и по фенотипу.
• При дигибридном скрещивании — неверное определение числа типов гамет (2ⁿ, где n — число гетерозиготных пар).
• Неполная формулировка ответа: отвечайте именно на поставленный вопрос.

Задачи для самостоятельного решения

1. У человека карий цвет глаз доминирует над голубым. Гетерозиготный кареглазый мужчина женился на голубоглазой женщине. Какова вероятность рождения голубоглазого ребёнка?
2. У томатов красная окраска плодов (A) и высокий рост (B) — доминантные признаки. Скрещены два дигетерозиготных растения. Определите расщепление по фенотипу в потомстве.
3. Классическая гемофилия — рецессивный признак, сцепленный с X-хромосомой. Здоровая женщина, отец которой болел гемофилией, вышла замуж за здорового мужчину. Каких детей следует ожидать в этой семье?
4. При скрещивании серых мышей между собой получено 198 серых и 72 белых потомка. Определите генотипы родителей и потомства.

Решение генетических задач — эффективный метод усвоения законов наследственности. Регулярная практика, знание алгоритмов и внимательность при оформлении решений позволят уверенно справляться с задачами любого уровня сложности — от школьных контрольных работ до заданий ЕГЭ. Начинайте с простых задач на моногибридное скрещивание и постепенно переходите к более сложным типам: дигибридному скрещиванию, сцепленному наследованию и генетике пола.