«У кареглазого отца и голубоглазой матери родился голубоглазый ребёнок. Определите генотипы родителей». Ты знаешь, что карий цвет доминирует, помнишь буквы A и a, но дальше — ступор: как из этого сделать схему, что писать в ответе и почему у соседа в решении какая-то таблица.
Таблица — это решётка Пеннета, и она превращает задачи по генетике из угадайки в арифметику. В этой статье — пять задач, решённых полностью, от самой простой до сцепленной с полом, с объяснением каждого шага. Плюс оформление, которое требуют на ОГЭ и ЕГЭ, и таблица типовых расщеплений, по которой можно проверять себя.
Термины, без которых не решить
| Термин | Что значит | Пример |
|---|---|---|
| Ген | участок ДНК, отвечает за признак | ген цвета глаз |
| Аллель | вариант гена | A (карие), a (голубые) |
| Доминантный аллель | проявляется всегда, обозначается заглавной буквой | A |
| Рецессивный аллель | проявляется только в паре с таким же, строчная буква | a |
| Генотип | набор аллелей организма | AA, Aa, aa |
| Фенотип | внешнее проявление | карие глаза |
| Гомозигота | аллели одинаковые | AA или aa |
| Гетерозигота | аллели разные | Aa |
| Гамета | половая клетка, несёт один аллель из каждой пары | A или a |
Ключевое: организм несёт два аллеля каждого гена (по одному от каждого родителя), а в гамету попадает только один. На этом стоит вся решётка Пеннета.
Алгоритм решения любой задачи
- Введи обозначения. Запиши, какой аллель доминантный, какой рецессивный, и какие признаки они дают. Это оформляется в «Дано».
- Определи генотипы родителей по условию. Если организм с рецессивным признаком — его генотип точно aa. Если с доминантным — AA или Aa; чтобы понять, какой, смотри на потомство или родителей.
- Выпиши гаметы каждого родителя. От AA — только A; от aa — только a; от Aa — A и a.
- Построй решётку Пеннета: гаметы одного родителя — по горизонтали, другого — по вертикали, в ячейках — соединения.
- Посчитай расщепление по генотипу и по фенотипу.
- Ответь на вопрос задачи — именно на тот, что задан, а не на всё подряд.
Задача 1. Моногибридное скрещивание
У человека карий цвет глаз (A) доминирует над голубым (a). Кареглазый мужчина, у матери которого были голубые глаза, женился на голубоглазой женщине. Какова вероятность рождения голубоглазого ребёнка?
Шаг 1. Обозначения. A — карие глаза, a — голубые.
Шаг 2. Генотипы родителей. Женщина голубоглазая → рецессивный признак → генотип aa (иначе быть не может). Мужчина кареглазый → A? Его мать была голубоглазой (aa), значит, один аллель a он получил от неё. Второй — A (иначе глаза были бы голубые). Генотип мужчины — Aa.
Шаг 3. Гаметы. Мужчина Aa → гаметы A и a. Женщина aa → гаметы a (только один тип).
Шаг 4. Решётка Пеннета.
| ♀ \ ♂ | A | a |
|---|---|---|
| a | Aa | aa |
Шаг 5. Расщепление. По генотипу 1 Aa : 1 aa. По фенотипу 1 кареглазый : 1 голубоглазый.
Шаг 6. Ответ. Вероятность рождения голубоглазого ребёнка — 1/2, или 50 %.
Обрати внимание, как условие «у матери были голубые глаза» дало генотип отца. Без этой детали мы бы не знали, AA он или Aa, и задачу нельзя было бы решить однозначно. В задачах каждая деталь работает.
Задача 2. Скрещивание двух гетерозигот
Растения гороха с жёлтыми семенами (A) скрестили между собой. В потомстве получили 3/4 растений с жёлтыми семенами и 1/4 с зелёными. Определите генотипы родителей и потомства.
Шаг 1. A — жёлтые, a — зелёные.
Шаг 2. Оба родителя жёлтые → A?. В потомстве появились зелёные (aa) — значит, каждый родитель дал по аллелю a. Оба родителя — Aa. Расщепление 3:1 — классический признак скрещивания двух гетерозигот.
Шаг 3. Гаметы каждого: A, a.
Шаг 4.
| A | a | |
|---|---|---|
| A | AA | Aa |
| a | Aa | aa |
Шаг 5. По генотипу 1 AA : 2 Aa : 1 aa. По фенотипу 3 жёлтых : 1 зелёный.
Шаг 6. Ответ. Родители — Aa и Aa. Потомство: AA (жёлтые), Aa (жёлтые), aa (зелёные) в соотношении 1:2:1.
Совет: запомни два «отпечатка» расщеплений: 3:1 в потомстве → родители Aa × Aa; 1:1 → родители Aa × aa (анализирующее скрещивание). Увидел эти цифры в условии — генотипы родителей уже известны.
Задача 3. Дигибридное скрещивание
У томата красный цвет плодов (A) доминирует над жёлтым (a), а высокий рост (B) — над карликовым (b). Скрестили дигетерозиготные растения. Какая часть потомства будет иметь красные плоды и карликовый рост?
Шаг 1. A — красные, a — жёлтые; B — высокий, b — карликовый.
Шаг 2. Дигетерозиготные — то есть гетерозиготные по обоим генам: оба родителя AaBb.
Шаг 3. Гаметы. Здесь главная сложность. Из AaBb получается четыре типа гамет — по одному аллелю из каждой пары, во всех сочетаниях: AB, Ab, aB, ab. Способ не сбиться: первую букву берём из первой пары (A или a), вторую — из второй (B или b), перебираем все комбинации: A с B, A с b, a с B, a с b.
Шаг 4. Решётка 4×4.
| 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 5. Расщепление по фенотипу. Считаем ячейки:
- красные высокие (A?B?): 9 ячеек;
- красные карликовые (A?bb): AAbb, Aabb, Aabb — 3 ячейки;
- жёлтые высокие (aaB?): aaBB, aaBb, aaBb — 3 ячейки;
- жёлтые карликовые (aabb): 1 ячейка.
Итого 9:3:3:1 — классика дигибридного скрещивания, всего 16 ячеек.
Шаг 6. Ответ. Красные плоды и карликовый рост — 3 из 16, то есть 3/16 потомства (18,75 %).
Проверка арифметики: 9 + 3 + 3 + 1 = 16. Если сумма не равна числу ячеек — ошибка при подсчёте.
Быстрый способ без решётки: вероятность красных (A?) из Aa × Aa = 3/4; вероятность карликовых (bb) из Bb × Bb = 1/4. Гены наследуются независимо, вероятности перемножаются: 3/4 × 1/4 = 3/16. Совпало с решёткой — значит, всё верно. На экзамене решётку всё равно рисуй: без неё решение считают неполным.
Задача 4. Группы крови
У матери II группа крови, у отца — III. Их первый ребёнок родился с I группой. Какие группы крови возможны у следующих детей и с какой вероятностью?
Шаг 1. Обозначения. Группы крови определяются тремя аллелями одного гена: I^A, I^B (оба доминантные, равноправные — кодоминирование) и i (рецессивный).
| Группа | Генотипы |
|---|---|
| I (0) | ii |
| II (A) | I^A I^A или I^A i |
| III (B) | I^B I^B или I^B i |
| IV (AB) | I^A I^B |
Шаг 2. Генотипы родителей. Ребёнок с I группой имеет генотип ii — значит, получил по аллелю i от каждого родителя. Тогда мать (II группа) — I^A i, отец (III группа) — I^B i.
Шаг 3. Гаметы. Мать: I^A, i. Отец: I^B, i.
Шаг 4.
| I^B | i | |
|---|---|---|
| I^A | I^A I^B | I^A i |
| i | I^B i | ii |
Шаг 5. Четыре генотипа, каждый по 1/4: I^A I^B — IV группа, I^A i — II, I^B i — III, ii — I.
Шаг 6. Ответ. У следующих детей возможны все четыре группы крови, каждая с вероятностью 1/4 (25 %).
Ошибка: писать, что у родителей со II и III группой «может родиться только ребёнок со II, III или IV». Если оба родителя гетерозиготны, I группа тоже возможна. Условие про первого ребёнка в этой задаче как раз и подсказывает гетерозиготность обоих.
Задача 5. Наследование, сцепленное с полом
Дальтонизм — рецессивный признак, сцепленный с X-хромосомой. Женщина с нормальным зрением, отец которой был дальтоником, вышла замуж за мужчину с нормальным зрением. Какова вероятность рождения сына-дальтоника? Дочери-дальтоника?
Шаг 1. Обозначения. X^D — нормальное зрение, X^d — дальтонизм. Y-хромосома этого гена не несёт. Женщина — XX, мужчина — XY.
Шаг 2. Генотипы. Мужчина видит нормально → X^D Y (у мужчины один X, что в нём — то и проявляется). Женщина видит нормально → X^D X?. Её отец был дальтоником (X^d Y) и передал дочери свой единственный X — то есть X^d. Женщина — X^D X^d, носительница.
Шаг 3. Гаметы. Женщина: X^D, X^d. Мужчина: X^D, Y.
Шаг 4.
| X^D | Y | |
|---|---|---|
| X^D | X^D X^D | X^D Y |
| X^d | X^D X^d | X^d Y |
Шаг 5. Дочери: X^D X^D (здорова), X^D X^d (здорова, носительница). Сыновья: X^D Y (здоров), X^d Y (дальтоник).
Шаг 6. Ответ. Среди всех детей дальтоник — 1 из 4 (25 %). Среди сыновей — 1 из 2 (50 %). Дочь-дальтоник невозможна (0 %): для этого нужно два X^d, а отец даёт только X^D.
Внимательно читай, о чём спрашивают: «вероятность рождения сына-дальтоника» от всех детей — 1/4, а «вероятность того, что сын будет дальтоником» — 1/2. Это разные вопросы.
Таблица типовых расщеплений
| Скрещивание | По генотипу | По фенотипу |
|---|---|---|
| AA × aa | 100 % Aa | 100 % доминантный |
| Aa × Aa | 1 : 2 : 1 | 3 : 1 |
| Aa × aa | 1 : 1 | 1 : 1 |
| AaBb × AaBb | 9 генотипов | 9 : 3 : 3 : 1 |
| AaBb × aabb | 1 : 1 : 1 : 1 | 1 : 1 : 1 : 1 |
| Aa × Aa при неполном доминировании | 1 : 2 : 1 | 1 : 2 : 1 |
Последняя строка — ловушка: при неполном доминировании (например, красные × белые цветки ночной красавицы дают розовые) гетерозигота выглядит иначе, чем обе гомозиготы, поэтому фенотипическое расщепление совпадает с генотипическим.
Как оформлять решение
Проверяющие смотрят на четыре вещи:
- Дано с обозначением аллелей и признаков.
- Схема скрещивания: P (родители) с генотипами и фенотипами, G (гаметы), F1 (потомство).
- Решётка Пеннета (для дигибридного — обязательно).
- Ответ с расщеплением и прямым ответом на вопрос задачи.
Гаметы принято обводить в кружок. Если у организма несколько типов гамет, перечисляются все. Фенотип пишется рядом с генотипом словами: «Aa — карие глаза».
Пример: Вика, 10 класс, решала генетику правильно, но получала 2 балла из 3 на ЕГЭ-пробниках. Причина — в ответе писала только расщепление, не отвечая на вопрос задачи словами. Начала заканчивать каждое решение фразой «Ответ: вероятность… составляет…» — и стала получать полный балл.
Типичные ошибки
- Гомозигота вместо гетерозиготы. Организм с доминантным признаком — не обязательно AA. Смотри на родителей и потомство.
- Неполный набор гамет у дигетерозиготы. AaBb даёт четыре типа гамет, а не два. AB и ab — только половина.
- Гаметы с двумя аллелями одного гена. Гамета «Aa» невозможна: в неё попадает один аллель из пары.
- Сумма ячеек не сходится. В решётке 2×2 — 4 ячейки, 4×4 — 16. Расщепление должно суммироваться в это число.
- Y-хромосома «получает» ген. При сцепленном с полом наследовании у мужчины один аллель, и он на X. В Y ничего не пишем.
- Ответ не на тот вопрос. «Вероятность среди сыновей» и «вероятность среди всех детей» — разные числа.
- Нет словесного ответа. Решётка без вывода — не решение.
Частые вопросы
Что такое решётка Пеннета и как её строить?
Это таблица для перебора всех возможных сочетаний гамет двух родителей. По горизонтали выписывают типы гамет одного родителя, по вертикали — другого, в каждой ячейке соединяют аллели из строки и столбца. Число ячеек равно произведению числа типов гамет: 2 × 2 = 4 для моногибридного, 4 × 4 = 16 для дигибридного скрещивания.
Как определить генотип родителя с доминантным признаком?
Организм с доминантным признаком может быть AA или Aa. Если у него есть родитель или потомок с рецессивным признаком (aa) — он точно Aa, потому что должен был получить или передать аллель a. Если в потомстве от скрещивания с гетерозиготой или рецессивной гомозиготой нет рецессивных особей при большом числе потомков — скорее всего, AA.
Сколько типов гамет образует дигетерозигота AaBb?
Четыре: AB, Ab, aB, ab. В каждую гамету попадает один аллель первого гена (A или a) и один аллель второго (B или b), и все четыре сочетания равновероятны. Общее правило: организм, гетерозиготный по n генам, даёт 2^n типов гамет.
Почему дальтонизм чаще встречается у мужчин?
Ген дальтонизма расположен в X-хромосоме и рецессивен. У женщины две X-хромосомы, и для проявления признака нужны два рецессивных аллеля. У мужчины одна X-хромосома, и достаточно одного рецессивного аллеля — Y-хромосома его не «перекрывает». Поэтому сын матери-носительницы с вероятностью 50 % будет дальтоником.
Какие группы крови могут быть у детей?
Зависит от генотипов родителей. У родителей с I группой (ii) — только I. У родителей со II и III группами, если оба гетерозиготны (I^A i и I^B i), — любая из четырёх с равной вероятностью. У родителя с IV группой (I^A I^B) не может быть ребёнка с I группой, потому что он не передаёт аллель i.
Что дальше
- Клетка: разбор строения и функций органоидов — где живёт ДНК и как делится.
- Биология: как учить — общий подход к предмету.
- ЕГЭ по биологии и химии: план подготовки — задачи по генетике в структуре экзамена.
- Теория вероятностей в школе: разбор типовых задач — почему 3/4 × 1/4 = 3/16.
- Не сходится расщепление? Разбери задачу на Razbery — покажут решётку и объяснят каждую гамету.