Решение задач по генетике с использованием законов Г.Менделя

Одной из задач обучения биологии является формирование у учащихся представлений о практическом значении биологических знаний как научной основы многих современных отраслей производства, здравоохранения, медицины. Широкие возможности в реализации этой задачи у генетики. Важными практическими задачами генетики являются:

выбор оптимальной системы скрещивания в селекционной работе и наиболее эффективного метода отбора;

управление развитием наследственных признаков;

использование мутагенеза в селекции.

В медицине использование генетических знаний способствует разработке мероприятий по защите наследственности человека от мутагенного действия факторов окружающей среды.

Решение задач по генетике способствует лучшему усвоению теории. Из-за ограничения во времени на занятии рассматриваем только решение задач по генетике с использованием законов Г.Менделя

Цели занятия:

ознакомиться с общими требованиями к оформлению записи условия задачи и ее решения;

рассмотреть различные типы задач и примеры их решения;

рассмотреть различные способы решения задач при дигибридном скрещивании;

ознакомиться с приемами составления различных типов задач.

Основная задача данной статьи – оказать помощь начинающим педагогам в решении задач и составлении различных типов задач с использованием законов Г.Менделя.

ХОД ЗАНЯТИЯ

Методика овладения приемами решения задач

Общие требования к оформлению записей условия задачи и ее решения.

А , В , С и т.д. – гены, определяющие проявление доминантного признака.
а , b , с и т.д. – гены, определяющие проявление рецессивного признака.
А – ген желтой окраски семян гороха;
а – ген зеленой окраски семян гороха.
Запись неверная: А – желтая окраска семян гороха; а – зеленая окраска семян гороха.
Символ («зеркало Венеры») – используют при записи генотипа матери (или женского пола);
Символ («щит и копье Марса») – используют при записи генотипа отца (или мужского пола).
Скрещивание записывают знаком «х».
В схемах скрещивания генотип матери следует писать слева, генотип отца справа.
(Например, в случае моногибридного скрещивания запись будет иметь вид: АА х аа ).
Для обозначения родителей используют букву Р , потомков первого поколения - F 1 , второго - F 2 и т.д.
Буквенные обозначения того или иного типа гамет следует писать под обозначениями генотипов, на основе которых они образуются.
Запись фенотипов помещать под формулами соответствующих им генотипов.
Цифровое соотношение результатов расщепления записывать под соответствующими им фенотипами или вместе с генотипами.

Рассмотрим пример записи условия задачи и ее решения.

Задача 1. Голубоглазый юноша женился на кареглазой девушке, у отца которой глаза были голубые. От этого брака родился кареглазый ребенок. Каков генотип ребенка? (Сведения об альтернативных признаках см. в табл. 1.)

Доминантный признак	Рецессивный признак
1. Курчавые волосы (у гетерозигот волнистые) 2. Раннее облысение 3. Не рыжие волосы 4. Карий цвет глаз 5. Веснушки 6. Карликовость 7. Полидактилия (лишние пальцы) 8. Темные волосы 9. Резус-положительный фактор крови 10. Праворукость	1. Прямые волосы 2. Норма 3. Рыжие волосы 4. Голубой или серый цвет глаз 5. Отсутствие веснушек 6. Нормальный рост 7. Нормальное число пальцев 8. Светлые волосы 9. Резус-отрицательный фактор крови 10. Леворукость
1. Желтая окраска смеян 2. Гладкая поверхность семян 3. Красная окраска венчика 4. Пазушное положение цветков 5. Вздутая форма бобов 6. Зеленая окраска бобов 7. Высокорослость	1. Зеленая окраска семян 2. Морщинистая поверхность семян 3. Белая окраска венчика 4. Верхушечное положение цветков 5. Плоская форма бобов 6. Желтая окраска бобов 7. Низкорослость
1. Круглые плоды 2. Красная окраска плода 3. Высокорослость	1. Грушевидные плоды 2. Желтая окраска плода 3. Низкорослость
1. Гороховидный гребень 2. Оперенные ноги	1. Простой гребень 2. Неоперенные ноги
Рогатый скот
1. Комолость 2. Черная шерсть	1. Наличие рогов 2. Красная шерсть
Дрозофила
1. Серая окраска тела 2. Нормальные крылья	1. Черная окраска тела 2. Зачаточные крылья

Дано:

А – ген кареглазости
а – ген голубоглазости
– аа
– Аа
F 1 – кареглазый.

Определить генотип F 1

Решение .

Ответ: Аа.

Объяснение этой задачи должно быть таким.
Сначала запишем кратко условие задачи. Согласно данным таблицы «Альтернативные признаки» карий цвет глаз является доминантным признаком, поэтому ген, определяющий этот признак обозначим как «А », а ген, определяющий голубой цвет глаз (рецессивный признак), – как «а ».

Дано:

А – ген кареглазости;
а - ген голубоглазости.

Теперь определим генотипы родителей ребенка. Отец голубоглазый, следовательно, в его генотипе оба аллельных гена, определяющие цвет глаз, рецессивны, т.е. его генотип аа .
Мать ребенка кареглазая. Проявление этого цвета глаз возможно в следующих случаях.

1. При условии, что оба аллельных гена являются доминантными.
2. При условии, что один из аллельных генов – доминантный, а другой – рецессивный. Поскольку отец матери ребенка был голубоглазый, т.е. его генотип аа , то у нее один аллельный ген рецессивный. Значит, мать ребенка гетерозиготна по данному признаку, ее генотип Аа .

В задаче известен фенотип ребенка – кареглазый. Требуется узнать его генотип.

F 1 – кареглазый
Генотип F 1 – ?

Решение.

Запишем генотипы родителей справа от условия задачи.

Р : Aa х аа

Зная генотипы родителей, можно определить, какие типы гамет у них образуются. У матери образуются гаметы двух типов – А и а , у отца – только одного типа – а .

Р : Aa хаа
гаметы: А а а

В этом браке возможны дети с двумя генотипами по признаку цвета глаз:

Aa - кареглазые и аа – голубоглазые.

Фенотип ребенка известен из условия задачи: ребенок кареглазый. Следовательно, его генотип – Аа .

Ответ: кареглазый ребенок имеет генотип Аа .

Примечание. В F 1 возможна другая запись:

Необходимые для решения задач умения и навыки

I. Прежде, чем приступить к решению задач, учащимся необходимо прочно овладеть навыками использования буквенных символов для обозначения доминантных и рецессивных генов, гомо- и гетерозиготных состояний аллелей, генотипов родителей и потомства.
Для более прочного овладения этими понятиями можно предложить тренировочные упражнения, которые нетрудно составить, используя данные табл. 1–3. А можно использовать текст готовой задачи, в этом случае учащимся предлагается проанализировать и записать условие задачи.

Таблица 2. Примеры моногенного наследования аутосомных признаков

		Доминантный	Рецессивный
Тыква Томаты Арбуз Лук Тутовый шелкопряд Золотая рыбка Попугайчики Норка Человек	Форма плода Форма плода Окраска плода Окраска чешуи Окраска гусениц Строение глаз Окраска оперения Окраска шерсти Строение скелета Слух Зрение	Дисковидная Шаровидная Полосатая Красная Полосатые Обычные Зеленая Коричневая Карликовость Норма Норма	Шаровидная Грушевидная Гладкая Желтая Гладкие Телескопические Голубая Голубая Норма Глухота Слепота

Таблица 3. Примеры моногенного наследования аутосомных полудоминантных признаков

Упражнение 1 (по таблице). У крупного рогатого скота ген комолости (т.е. безрогости) доминирует над геном рогатости, а черный цвет шерсти – над красным, причем гены обоих признаков находятся в разных хромосомах.

Какие генотипы у коров:

а) черных комолых;
б) черных рогатых;
в) красных рогатых;
г) красных комолых?

Дано:

А - ген комолости;
а - ген рогатости;
В - ген черной окраски шерсти;
b – ген красной окраски шерсти.

Ответ:

а) А _ В _ (т.е. ААBB , АаBB , ААВb, АаВb )
б) аа В _ (т.е. ааBB , ааBb )
в) аа bb
г) А _ bb (т.е. ААbb , Ааbb )

Упражнение 2 (из текста задачи). Растения красноплодной земляники при скрещивании между собой всегда дают потомство с красными ягодами, а растения белоплодной земляники - с белыми ягодами. В результате скрещивания обоих сортов друг с другом получаются розовые ягоды. Какое потомство возникает при скрещивании между собой гибридных растений земляники с розовыми ягодами? Какое потомство получится, если опылить красноплодную землянику пыльцой гибридной земляники с розовыми ягодами?
Запишите условие задачи и скрещивания, упомянутые в задаче.

Ответ:

A + – ген красноплодности;
А – ген белоплодности;
АА – белоплодная земляника;
A + A + - красноплодная земляника;
A + А – земляника с розовыми ягодами.
A + A + х АА ; A + A х A + A ;
A + A + х A + A

II. Другое важное умение, которое необходимо отработать – умение определять фенотип по генотипу .

Упражнение 3. Какова окраска семян гороха при следующих генотипах: АА , аа , Аа ? (См. табл. 1.)

Ответ: желтая; зеленая; желтая.

Упражнение 4. Какова форма корнеплода у редиса при следующих генотипах: АА , Аа , аа ? (См. табл. 3.)

Ответ: длинная; овальная; круглая.

3. Очень важно научить записывать гаметы . Для вычисления количества различных сортов гамет используется формула 2 n , где n – число пар гетерозиготных состояний аллелей.

Например:

АА BB CC DD , n = 0; 2 n = 2 0 = 1 (1 сорт гамет) ABCD .

Аа BB CC DD , n = 1; 2 n = 2 1 = 2 (2 сорта гамет) гаметы: ABCD , aBCD.

Аа Bb CС DD, n = 2; 2 n = 4.

Аа Bb Cc DD , n = 3; 2 n = 8.

Аа Bb Cc Dd , n = 4; 2 n = 16.

Для последнего случая рассмотрим запись гамет. Всего их должно быть 16.

Необходимо обратить внимание учащихся на то, что пары генов Аа , Bb , Cc , Dd находятся в разных хромосомах. При образовании гамет в процессе мейоза происходит расхождение гомологичных хромосом, и в каждой половой клетке оказывается гаплоидный набор хромосом, то есть в каждой гамете должны присутствовать хромосомы с генами А (или а ), В (b ), С (с ), D (d ). Недопустима запись гамет: Аа , Bb , Cc , Dd или A , a , B , b , C , c , D , d .

Так как каждая пара признаков наследуется независимо от других, то по каждой паре альтернативных признаков будет происходить распределение генов по гаметам в соотношении:

Т.е. в записи 16 гамет каждый ген должен повториться 8 раз.

1) Записываем № по порядку:

4) ген b

1. АВ 2. АВ 3. АВ 4. АВ 5. Аb 6. Аb 7. Аb 8. Аb

9. aB 10. аВ 11. аВ 12. аВ 13. ab 14. ab 15. ab 16. ab

5) ген С

1. АВС 2. AВС 3. АВ 4. АВ 5. AbС 6. AbС 7. Ab 8. Ab

9. аВС 10. аВС 11. аВ 12. аВ 13. abC 14. abC 15. ab 16. ab

6) ген с

1. АВС 2. АВС 3. АВс 4. АВс 4. АВс 5. AbС 6. AbС 7. Abc 8. Abc

9. аВС 10. аВС 11. aBc 12. aBc 13. abC 14. abC 15. abc 16. abc

7) ген D

1. ABCD 2. АВС 3. ABcD 4. АВс 5. AbCD 6. AbС 7. AbcD 8. Abс

9. aBCD 10. аВС 11. aBcD 12. aBc 13. abCD 14. abC 15. abcD 16. abc

8) ген d

1. ABCD 2. ABCd 3. ABcD 4. ABcd 5. AbCD 6. AbCd 7. AbcD 8. Abсd

9. aBCD 10. aBCd 11. aBcD 12. aBcd 13. abCD 14. abCd 15. abcD 16. abcd

Такая последовательность позволяет быстро записать все возможные комбинации распределения генов по гаметам.

Упражнение 5. Какие типы гамет образуются у растений, имеющих генотипы:

1) AABbccDd ,
2) AaBbCCDd?

Ответ:

1) AA Bb cc Dd, n = 2; 2 n = 4
(4 сорта гамет).

1. ABcD. 2. ABcd. 3. AbcD. 4. Abсd.

2) Aa Bb CC Dd, n = 3; 2 n = 8
(8 сортов гамет).

1. ABCD. 2. ABCd. 3. AbСD.
4. AbCd .5. aBCD. 6. aBCd.
7. abCD. 8. abCd.

Мы рассмотрели наиболее сложные примеры записи гамет. На первых этапах обучения задания должны быть простыми. Например, записать гаметы для генотипов АА , Аа , аа .

Продолжение следует

На занятии мы изучим тему «Решение генетических задач на моногибридное скрещивание». Решим некоторые задачи на моногибридное скрещивание, повторим терминологию и генетические символы, которые будут необходимы для решения.

Повторим терминологию, которую будем использовать:

Аллель - одна из двух или более альтернативных форм или состояний гена, определяющих альтернативные признаки.

Гомозиготные организмы содержат два одинаковых аллельных гена на гомологичных хромосомах.

Гетерозиготные организмы содержат два разных аллельных гена на гомологичных хромосомах.

Доминантный ген (доминантный аллель) - это один из пары аллельных генов, который в гетерозиготном состоянии подавляет проявление другого (рецессивного гена).

Доминирование - это подавление у гибридных организмов одних признаков другими.

При решении задач и составлении схем будем использовать такие генетические символы (рис. 1):

Рис. 1. Генетические символы

Для решения генетических задач необходимо правильно писать условие задачи и схему скрещивания с использованием генетических символов. Помните, что при образовании гамет в каждую гамету попадает из одной пары аллельных генов только один аллель. Гомозиготные организмы образуют один тип гамет, гетерозиготные организмы образуют разные типы гамет.

У мышей коричневая окраска шерсти доминирует над серой. При скрещивании чистых линий мышей с коричневой окраской с чистыми линиями мышей с серой окраской получили мышей с коричневой шерстью (рис. 2). Каковы генотипы потомства?

Рис. 2. Наследование окраски шерсти у мышей

Родительские формы Р гомозиготные, имеют генотипы АА и аа . Мыши коричневого цвета несут доминантный ген А , серые мыши несут рецессивный ген а . Потомки первого поколения F 1 гетерозиготные, получают от каждого из родителей по гену А и а. Так как ген А доминантен, все потомки будут иметь коричневую окраску шерсти (рис. 3).

Рис. 3. Схема наследования

Первый закон Менделя - закон единообразия гибридов первого поколения

При скрещивании двух гомозиготных организмов, различающихся по альтернативным вариантам одного и того же признака, все потомство от такого скрещивания окажется единообразным и будет нести признак одного из родителей.

Скрестим двух гетерозиготных коричневых мышей поколения F 1.

Так как родительские организмы гетерозиготные Аа , они продуцируют гаметы двух типов: доминантный ген А и рецессивный ген а . Образуются генотипы, ¼ генотипов с АА , 2/4 генотипов Аа , ¼ генотипов аа (рис. 4). Все особи, которые имеют доминантный ген А , имеют коричневую шерсть, получаем расщепление в F2 по окраске шерсти 3:1.

Рис. 4. Схема наследования

Второй закон Менделя - закон расщепления:

По генотипу - 1:2:1;

По фенотипу - 3:1.

У пшеницы ген карликового роста доминантен над геном нормального роста. Определите, какое будет потомство при скрещивании гомозиготной карликовой пшеницы с нормальной пшеницей и какое будет потомство при скрещивании двух гетерозиготных карликовых растений пшеницы.

При скрещивании карликовой АА и нормальной пшеницы аа карликовая пшеница дает гаметы с геном А , нормальная пшеница дает гаметы с геном а . Потомство F 1 получится карликовым Аа , так как потомки гетерозиготные (рис. 5).

Рис. 5. Схема наследования

При скрещивании двух гетерозиготных организмов карликовой пшеницы Аа образуются от родительских форм два типа гамет, А и а . Сочетание этих гамет дает три генотипа: ¼ с генотипом АА, 2/4 с генотипом Аа, ¼ с генотипом аа (рис. 6). Снова получаем соотношение по росту 3:1.

Рис. 6. Схема наследования

У томатов ген, который дает красный цвет плодов, доминирует над геном, отвечающим за желтую окраску плодов. При скрещивании красных томатов между собой получено 9114 растений с красными плодами и 3021 растений с желтыми плодами (рис. 7). Каковы генотипы родителей и потомства?

Рис. 7. Наследование окраски плодов томатов

Растения с красными плодами могут иметь генотипы АА или Аа . Если бы растения имели генотип АА , то в поколении F1 не наблюдалось расщепление (рис. 8).

Рис. 8. Схема наследования

Если бы у одного из родителей был генотип АА , а у другого Аа , то в результате их скрещивания расщепления не было (рис. 9).

Рис. 9. Схема наследования

По условию задачи можно заметить, что происходит расщепление в первом поколении в соотношении 3:1. Это значит, что растения гетерозиготные и имеют генотип Аа . Следовательно, образуют гаметы А и а . При их слиянии образуются генотипы АА, Аа, аа и соответствуют соотношению по окраске 3:1 (рис. 10).

Рис. 10. Схема наследования

Закономерности Менделя прослеживаются и у человека, например наследование цвета глаз, волос и некоторых наследственных заболеваний. Исследования доказали, что голубые глаза рецессивные, а темные доминантные. Соответственно, у голубоглазых родителей рождаются дети только с голубыми глазами (рис. 11).

Рис. 11. Наследование голубого цвета глаз

В браках родителей с темными глазами, если оба родителя или один являются гомозиготными, рождаются темноглазые дети (рис. 12).

Рис. 12. Наследование темного цвета глаз

Если оба родителя гетерозиготные, дети могут иметь темные и голубые глаза (рис. 13).

Рис. 13. Наследование цвета глаз от гетерозиготных родителей

Список литературы

1. Теремов А.В., Петросова Р.А. Биология. Биологические системы и процессы. 10 класс. - М.: 2011. - 223 с.
2. Сивоглазов В.И. и др. Биология. Общая биология. 10-11класс. Базовый уровень. - 6-е изд., доп. - М.: Дрофа, 2010. - 384 с.
3. Каменский А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. Биология. Общая биология. 10-11 класс. - М.: Дрофа, 2005. - 367 с.
4. Пономарева И.Н. и др. Биология. 10 класс. Базовый уровень. - 2-е изд., перераб. - М.: 2010. - 224 с.
5. Захаров В.Б. и др. Биология. Общая биология. Профильный уровень. 10 класс. - М.: 2010. - 352 с.

1. Интернет портал «festival.1september.ru» ()
2. Интернет портал «kopilkaurokov.ru» ()
3. Интернет портал «biology.l-273.ru» ()

Домашнее задание

1. О чем гласит первый закон Менделя?
2. Дайте определение доминантному гену.
3. Что такое доминирование?

Изучение основных законов наследственности и изменчивости организмов является одной из наиболее сложных, но очень перспективных задач, стоящих перед современным естествознанием. В данной статье мы рассмотрим как основные теоретические понятия и постулаты науки, так и разберемся с тем, как решать задачи по генетике.

Актуальность изучения закономерностей наследственности

Две важнейшие отрасли современной науки - медицина и селекция - развиваются благодаря исследованиям ученых-генетиков. Сама же биологическая дисциплина, название которой было предложено в 1906 году английским ученым У. Бетсоном, является не столько теоретической, сколько практической. Всем, кто решит серьезно разобраться в механизме наследования различных признаков (например, таких как цвет глаз, волос, группа крови), придется сначала изучить законы наследственности и изменчивости, а также выяснить, как решать задачи по генетике человека. Именно этим вопросом мы и займемся.

Основные понятия и термины

Каждая отрасль имеет специфический, только ей присущий, набор основных определений. Если речь зашла о науке, изучающей процессы передачи наследственных признаков, под последними будем понимать следующие термины: ген, генотип, фенотип, родительские особи, гибриды, гаметы и так далее. С каждым из них мы встретимся, когда будем изучать правила, объясняющие нам, как решать задачи по биологии на генетику. Но в начале мы изучим гибридологический метод. Ведь именно он лежит в основе генетических исследований. Он был предложен чешским естествоиспытателем Г. Менделем в 19 веке.

Как наследуются признаки?

Закономерности передачи свойств организма были открыты Менделем благодаря опытам, которые он проводил с широко известным растением - Гибридологический метод представляет собой скрещивание двух единиц, которые отличаются друг от друга одной парой признаков (моногибридное скрещивание). Если в опыте участвуют организмы, которые имеют несколько пар альтернативных (противоположных) признаков, тогда говорят о полигибридном скрещивании. Ученый предложил следующую форму записи хода гибридизации двух растений гороха, которые отличаются окраской семян. А - желтая краска, а - зеленая.

В этой записи F1 - гибриды первого (I) поколения. Они все абсолютно единообразны (одинаковы), так как содержат А, контролирующий желтую окраску семян. Вышеприведенная запись соответствует первому (Правило единообразия гибридов F1). Знание его объясняет учащимся, как решать задачи по генетике. 9 класс имеет программу по биологии, в которой детально изучается гибридологический метод генетических исследований. В ней также рассматривается и второе (ІІ) правило Менделя, называемое законом расщепления. Согласно ему, у гибридов F2, полученных от скрещивания двух гибридов первого поколения друг с другом, наблюдается расщепление в соотношении по фенотипу 3 к 1, а по генотипу 1 к 2 и к 1.

Используя вышеприведенные формулы, вы поймете, как решать задачи по генетике без ошибок, если в их условиях можно применить первый или уже известный II закон Менделя, учитывая, что скрещивание происходит при одного из генов.

Закон независимого комбинирования состояний признаков

Если родительские особи различаются двумя парами альтернативных признаков, например, окраской семян и их формой, у таких растений, как горох посевной, тогда в ходе генетического скрещивания нужно использовать решетку Пиннета.

Абсолютно все гибриды, которые являются первым поколением, подчиняются правилу единообразия Менделя. То есть они желтые, с гладкой поверхностью. Продолжая скрещивать между собой растения из F1, мы получим гибриды второго поколения. Чтобы выяснить, как решать задачи по генетике, 10 класс на уроках биологии использует запись дигибридного скрещивания, применяя формулу расщепления по фенотипу 9:3:3:1. При условии, что гены расположены в различных парах, можно использовать третий постулат Менделя - закон независимых комбинирований состояний признаков.

Как наследуются группы крови?

Механизм передачи такого признака, как группа крови у человека, не соответствует закономерностям, рассмотренным нами ранее. То есть он не подчиняется первому и второму закону Менделя. Это объясняется тем, что такой признак, как группа крови, согласно исследованиям Ландштейнера, контролируется тремя аллелями гена I: А, В и 0. Соответственно генотипы будут такими:

• Первая группа - 00.
• Вторая - АА или А0.
• Третья группа - ВВ или В0.
• Четвертая - АВ.

Ген 0 является рецессивной аллелью к генам А и В. А четвертая группа является результатом кодоминирования (взаимного присутствия генов А и В). Именно это правило нужно обязательно учитывать, чтобы знать, как решать задачи по генетике на группы крови. Но это еще не все. Для установления генотипов детей по группе крови, родившихся от родителей с различными ее группами, воспользуемся таблицей, расположенной ниже.

Теория наследственности Моргана

Возвратимся к разделу нашей статьи «Закон независимого комбинирования состояний признаков», в котором мы рассмотрели, как решать задачи по генетике. как и сам ІІІ закон Менделя, которому оно подчиняется, применимо для аллельных генов, находящихся в гомологичных хромосомах каждой пары.

В середине 20 века американский ученый-генетик Т. Морган доказал, что большинство признаков контролируется генами, которые расположены в одной и той же хромосоме. Они имеют линейное расположение и образуют группы сцепления. И их количество равно именно гаплоидному набору хромосом. В процессе мейоза, приводящего к образованию гамет, в половые клетки попадают не отдельные гены, как считал Мендель, а целые их комплексы, названные Морганом группами сцепления.

Кроссинговер

Во время профазы I (ее еще называют первым делением мейоза) между внутренними хроматидами гомологичных хромосом происходит обмен участками (лукусами). Это явление получило название кроссинговера. Оно лежит в основе наследственной изменчивости. Кроссинговер особенно важен для изучения разделов биологии, занимающихся изучением наследственных заболеваний человека. Применяя постулаты, изложенные в хромосомной теории наследственности Моргана, мы определим алгоритм, отвечающий на вопрос, как решать задачи по генетике.

Сцепленные с полом случаи наследования являются частным случаем передачи генов, которые расположены в одной и той же хромосоме. Расстояние, которое существует между генами в группах сцепления, выражается в процентах - морганидах. А сила сцепления между данными генами прямо пропорциональна расстоянию. Поэтому кроссинговер чаще всего возникает между генами, которые располагаются далеко друг от друга. Рассмотрим явление сцепленного наследования более подробно. Но в начале вспомним, какие элементы наследственности отвечают за половые признаки организмов.

Половые хромосомы

В кариотипе человека они имеют специфическое строение: у женских особей представлены двумя одинаковыми Х-хромосомами, а у мужчин в половой паре, кроме Х-хромосомы, есть еще и У-вариант, отличающийся как по форме, так и по набору генов. Это значит, что он не гомологичен Х-хромосоме. Такие наследственные болезни человека, как гемофилия и дальтонизм, возникают вследствие «поломки» отдельных генов в Х-хромосоме. Например, от брака носительницы гемофилии со здоровым мужчиной возможно рождение такого потомства.

Выше приведенный ход генетического скрещивания подтверждает факт сцепления гена, контролирующего свертываемость крови, с половой Х-хромосомой. Данная научная информация используется для обучения учащихся приемам, определяющим, как решать задачи по генетике. 11 класс имеет программу по биологии, в которой детально рассматриваются такие разделы, как «генетика», «медицина» и «генетика человека». Они позволяют учащимся изучить наследственные болезни человека и знать причины, по которым они возникают.

Взаимодействие генов

Передача наследственных признаков - процесс достаточно сложный. Приведенные ранее схемы становятся понятными только при наличии у учащихся базового минимума знаний. Он необходим, так как обеспечивает механизмы, дающие ответ на вопрос о том, как научиться решать задачи по биологии. Генетика изучает формы взаимодействие генов. Это полимерия, эпистаз, комплементарность. Поговорим о них подробней.

Пример наследования слуха у человека является иллюстрацией такого типа взаимодействия, как комплементарность. Слух контролируется двумя парами различных генов. Первая отвечает за нормальное развитие улитки внутреннего уха, а вторая - за функционирование слухового нерва. В браке глухих родителей, каждый из которых является рецессивной гомозиготой по каждой одной из двух пар генов, рождаются дети с нормальным слухом. В их генотипе присутствуют оба доминантных гена, контролирующих нормальное развитие слухового аппарата.

Плейотропия

Это интересный случай взаимодействия генов, при котором от одного гена, присутствующего в генотипе, зависит фенотипическое проявление сразу нескольких признаков. Например, на западе Пакистана обнаружены человеческие популяции некоторых представителей. У них отсутствуют потовые железы на определенных участках тела. Одновременно у таких людей диагностировали отсутствие некоторых коренных зубов. Они не смогли сформироваться в процессе онтогенеза.

У животных, например, каракульских овец, присутствует доминантный ген W, который контролирует как окраску меха, так и нормальное развитие желудка. Рассмотрим, как наследуется ген W при скрещивании двух гетерозиготных особей. Оказывается, что в их потомстве ¼ ягнят, имеющих генотип WW, погибает из-за аномалий в развитии желудка. При этом ½ (имеющие серый мех) гетерозиготные и жизнеспособные, а ¼ - это особи с черным мехом и нормальным развитием желудка (их генотип WW).

Генотип - целостная система

Множественное действие генов, полигибридное скрещивание, явление сцепленного наследования служат неоспоримым доказательством того факта, что совокупность генов нашего организма является целостной системой, хотя и представлена индивидуальными аллелями генов. Они могут наследоваться по законам Менделя, независимо или локусами, сцеплено подчиняясь постулатам теории Моргана. Рассматривая правила, отвечающие за то, как решать задачи по генетике, мы убедились, что фенотип любого организма формируется под воздействием как аллельных, так и влияющих на развитие одного или нескольких признаков.