Теория. Типы скрещивания и доминирования

На этом уроке мы рассмотрим блок тем, который необходимо знать для успешного выполнения задания № 4 ЕГЭ по биологии. Речь пойдет о знаниях по генетике, необходимых для решения расчетных задач.

Мы изучим типы скрещивания и типы взаимодействия аллелей, которые помогут вам правильно определять искомые параметры в задачах.

Решетка Пеннета

Таблица, предложенная английским генетиком Реджинальдом Паннетом (1875-1967) в качестве инструмента, — это базовый и очень важный инструмент для решения задач по генетике, особенно в ЕГЭ.

Она помогает наглядно представить возможные генотипы потомства при скрещивании двух организмов.

С ее помощью можно быстро определить все комбинации аллелей от родителей и подсчитать вероятности генотипов и фенотипов.

Пример моногибридного скрещивания гетерозиготных родителей:

Подсчитываем значения в ячейках: генотипы потомков 1 AA : 2 Aa : 1 aa, фенотипы (при полном доминировании) — 3 доминантных : 1 рецессивный.

{"questions":[{"content":"[[grouper-2]]","widgets":{"grouper-2":{"type":"grouper","labels":["Гаметы родителей","Генотипы потомков"],"items":[["строки","столбцы"],["ячейки"]]}}}]}

Типы скрещивания

В биологии существует несколько типов скрещивания, которые используются для изучения генетических закономерностей и создания новых форм организмов. В задачах задания № 4 ЕГЭ по биологии встречается три основных типа скрещивания: моногибридное, дигибридное и анализирующее.

Моногибридное скрещивание

Скрещивание особей, отличающихся по одному признаку (контролируется одной парой аллелей), называется моногибридным скрещиванием.

Например, при скрещивании растений гороха с желтыми и зелеными семенами рассматривается только признак окраски семян. 

Это один из основных типов генетического скрещивания, который был использован Грегором Менделем для установления законов наследственности.

Моногибридное скрещивание является важным инструментом для понимания основных принципов наследственности и генетических закономерностей.

Есть две классические схемы моногибридного скрещивания:

• гомозиготное скрещивание $AA \times aa \rightarrow$ все потомки $Aa$ (100%, один фенотип);
• гибридное скрещивание $Aa \times Aa \rightarrow$ расщепление на особей с доминантными признаками (1 AA, 2 Aa) и рецессивными (1 aa) в соотношении 3:1.

{"questions":[{"content":"У фасоли гладкая форма семян доминирует над морщинистой. Скрещивают растение с гладкими семенами, гетерозиготное по этому признаку (Aa), с растением с морщинистыми семенами (aa). Какой процент потомков будет с морщинистыми семенами?[[fill_choice_big-1]]","widgets":{"fill_choice_big-1":{"type":"fill_choice_big","options":["$25$","$100$","$75$","$50$"],"placeholder":0,"answer":3}},"hints":["Скрещиваем $Aa \\times aa$.","Составляем таблицу и получаем потомство: Aa — гладкие (доминантные) — $2$ ($50\\%$), aa — морщинистые (рецессивные) — $2$ ($50\\%$)."]}]}

Дигибридное скрещивание

Скрещивание, при котором родительские особи отличаются по двум парам альтернативных признаков, — дигибридное скрещивание.

В результате такого скрещивания в потомстве наблюдается независимое наследование и комбинирование признаков, что проявляется в различных фенотипических и генотипических соотношениях.

Например, при скрещивании растений гороха с желтыми и зелеными семенами, рассматривается не только признак окраски семян, но и поверхность — гладкая или морщинистая.

Рассмотрим, каким будет потомство при скрещивание гетерозиготных родителей $AaBb \times AaBb$. При двух признаках получаем 4 варианта гамет: $AaBb \times AaBb \rightarrow AB, Ab, aB, ab$.

Получаем классическое расщепление (при полном доминировании): 9 потомков с двумя доминантными признаками; 3 — один доминантный, другой рецессивный; 3 — один рецессивный, другой доминантный; 1 — оба рецессивные.

{"questions":[{"content":"У собак черная окраска шерсти (A) доминирует над коричневой (a), а короткая шерсть (B) — над длинной (b). Скрещивают двух собак с генотипом AaBb. Какова вероятность ($\\%$) рождения щенков с коричневой и длинной шерстью?[[fill_choice_big-1]]","widgets":{"fill_choice_big-1":{"type":"fill_choice_big","options":["$6\\%$","$12\\%$","$25\\%$","$10\\%$"],"placeholder":0,"answer":0}},"step":1,"hints":["Проанализируем условие: <br />- признак 1, окраска: A — черная, a — коричневая;<br />- признак 2, длина шерсти: B — короткая, b — длинная.","Родители: $AaBb \\times AaBb \\rightarrow$ дигибридное скрещивание при независимом наследовании и полном доминировании.<br />Возможные гаметы от каждого родителя: $AaBb \\rightarrow AB, Ab, aB, ab$.","Скрещивание по решетке $4 \\times 4$ даёт $16$ вариантов потомков. Для нас важен только один генотип: aabb, потому что: aa — коричневая шерсть, bb — длинная шерсть.","Именно aabb → особь с двумя рецессивными признаками. Только $1$ из $16$ потомков — aabb, по правилам округления ЕГЭ: $\\frac{1}{16} = 6\\%$."]}]}

Анализирующее скрещивание

Скрещивание особи с неизвестным генотипом с особью, гомозиготной по рецессивным аллелям — это анализирующее скрещивание.

Этот метод позволяет определить генотип исследуемой особи по признакам ее потомства.

Решение

Скрыть

{"questions":[{"content":"У кроликов черная окраска шерсти доминирует над белой. Черную самку скрещивают с белым самцом. В потомстве оказалось поровну черных и белых крольчат. Определите генотип самки. [[fill_choice_big-1]]","widgets":{"fill_choice_big-1":{"type":"fill_choice_big","options":["Aa","АА","аа","определить невозможно"],"placeholder":0,"answer":0}},"step":1,"hints":["Дано:<br />Черная самка — генотип неизвестен, белый самец — aa (рецессивная гомозигота), потомки: $50\%$ чёрные, $50\%$ белые.","Вариант 1:<br />Если бы самка была гомозиготна (AA): скрещивание: $AA \\times aa \\rightarrow$ все $Aa$ (все черные) — не подходит.","Вариант 2:<br />Если самка была гетерозиготна (Aa): скрещивание: $Aa \\times aa \\rightarrow$ по решетке Пеннета получаем $50\\%$ Aa (черные потомки) и $50\\%$ aa (белые) — условию подходит."]}]}

Типы взаимодействия аллелей

Аллели — это разные формы одного и того же гена. Они располагаются в одинаковых локусах парных хромосом и определяют один и тот же признак, но могут давать разные его проявления. Например, A — доминантный (гладкая шерсть), a — рецессивный (кудрявая шерсть).

В зависимости от того, как взаимодействуют аллели в гетерозиготе (Aa), различают несколько типов.

Полное доминирование

Один аллель (доминантный) полностью подавляет проявление другого (рецессивного). Пример: AA = Aa — желтые семена, aa — зеленые семена. Это означает, что Aa и AA одинаковы по фенотипу (внешнему виду) — рецессивный аллель не проявляется.

Расщепление при $Aa \times Aa$:

• Генотипы: 1 AA : 2 Aa : 1 aa
• Фенотипы: 3 доминатных : 1 рецессивный.

Неполное доминирование

Доминантный аллель частично проявляется, не полностью подавляя рецессивный. Гетерозигота имеет промежуточный фенотип. Пример: у растения ночная красавица) rr — белые цветки, RR — красные цветки и Rr — розовые цветки (промежуточный). Гетерозигота дает свой, отдельный фенотип.

Расщепление при $Rr \times Rr$:

• Генотипы: 1 RR : 2 Rr : 1 rr
• Фенотипы: 1 красный : 2 розовых : 1 белый.

Кодоминирование

Оба аллеля равноценно проявляются у гетерозиготы, и оба признака видны одновременно. Классический пример: четвертая группа крови AB (оба антигена).

Летальные аллели

Некоторые аллели в гомозиготном состоянии приводят к гибели организма (до или после рождения). Пример (мыши): Y — желтая окраска, но YY — летальный, Yy — желтые, yy — серые.

При скрещивании $Yy \times Yy$ расщепление:

• Генотипы: 1 YY (погибнет) : 2 Yy : 1 yy
• Только 3 жизнеспособных потомка: фенотипическое расщепление 2 желтых : 1 серый.

{"questions":[{"content":"При скрещивании растений с красными цветками (RR) и белыми цветками (rr) все первое поколение имело розовые цветки. Какой тип взаимодействия аллелей определяет окраску?[[fill_choice_big-1]]","widgets":{"fill_choice_big-1":{"type":"fill_choice_big","options":["Полное доминирование","Неполное доминирование","Кодоминирование","Летальность"],"placeholder":0,"answer":1}},"explanation":"Промежуточный фенотип (розовые цветки у гетерозигот Rr) указывает на неполное доминирование — ни один из аллелей не проявляется полностью."}]}

Часто задаваемые вопросы