Генетика
Генетика — раздел биологии о закономерностях наследования признаков и их изменчивости. В этой теме важно различать основные понятия, понимать методы генетики и уметь последовательно решать задачи на моногибридное и дигибридное скрещивание.
Основные понятия генетики
Наследственность — способность организмов сохранять и передавать потомкам особенности строения и жизнедеятельности. Изменчивость — способность приобретать различия между особями одного вида. Наследственность обеспечивает сходство поколений, а изменчивость — разнообразие организмов и материал для эволюции.
Ген — участок молекулы ДНК, содержащий информацию о наследственном признаке или синтезе определённого продукта. Разные формы одного гена называют аллелями. Аллели занимают одинаковые участки — локусы — в паре гомологичных хромосом.
Совокупность всех генов организма образует геном. Набор генов организма называют генотипом, а совокупность наблюдаемых признаков — фенотипом. Фенотип формируется взаимодействием генотипа и условий среды.
| Понятие | Смысл |
|---|---|
| Гомозигота | Организм с двумя одинаковыми аллелями бір гена: \(AA\) немесе \(aa\). |
| Гетерозигота | Организм с разными аллелями: \(Aa\). |
| Доминантный аллель | Аллель, проявляющийся в фенотипе гетерозиготы; обычно обозначается заглавной буквой \(A\). |
| Рецессивный аллель | Аллель, проявляющийся только при отсутствии доминантного; обозначается \(a\). |
| Кариотип | Набор хромосом клетки, характеризующийся их числом, формой и размерами. |
Генотип — наследственная программа организма, а фенотип — результат её проявления в конкретных условиях. Один фенотип иногда может соответствовать разным генотипам: например, доминантный признак проявляется у \(AA\) и \(Aa\).
Методы изучения наследственности
Основным методом генетики является гибридологический метод — скрещивание организмов, различающихся по одному или нескольким признакам, и анализ потомства в нескольких поколениях. Именно этот метод позволил установить закономерности наследования.
- Генеалогический метод — изучение передачи признака в ряду поколений семьи по родословной. Применяется у человека, где экспериментальные скрещивания невозможны.
- Цитогенетический метод — исследование числа и строения хромосом, в том числе кариотипа. Позволяет обнаруживать хромосомные мутации.
- Близнецовый метод — сравнение проявления признаков у однояйцевых и разнояйцевых близнецов для оценки влияния наследственности и среды.
- Популяционно-статистический метод — изучение частот генов и генотипов в популяциях.
- Биохимический и молекулярно-генетический методы — исследование продуктов генов, ДНК и последовательности нуклеотидов.
При скрещивании двух чистых линий, гомозиготных по одному признаку и различающихся по нему, всё первое поколение единообразно по генотипу и фенотипу: \(AA \times aa \rightarrow Aa\).
При скрещивании гибридов первого поколения, гетерозиготных по одной паре аллелей, во втором поколении наблюдается расщепление по генотипу \(1:2:1\), а при полном доминировании по фенотипу \(3:1\).
Какой метод лучше всего применить для изучения наследования дальтонизма в семье?
Как решать генетические тапсырма
Перед решением нужно определить, какой признак доминирует, и ввести буквенные обозначения. Большой буквой обозначают доминантный аллель, маленькой — рецессивный. Затем записывают генотипы родителей, возможные гаметы, схему скрещивания и ответ.
- Выписать условие и установить, какой признак доминантный.
- Обозначить аллели буквами, например \(A\) и \(a\).
- Записать генотипы родителей и тип скрещивания.
- Определить гаметы: гомозигота образует один тип гамет, гетерозигота — два.
- Составить решётку Пеннета или перечислить сочетания гамет.
- Подсчитать генотипы и фенотипы потомков, записать соотношение или вероятность.
Для двух независимых признаков вероятности перемножают: вероятность одновременно получить два события равна произведению вероятностей каждого события. Независимость предполагает, что гены находятся в разных парах хромосом или наследуются независимо.
Разобранный пример: моногибридное скрещивание
У гороха жёлтая окраска семян \(A\) доминирует над зелёной \(a\). Скрестили два растения с жёлтыми семенами, оба гетерозиготны. Определите генотипы и фенотипы потомков.
Сумма долей потомков должна быть равна единице, а сумма частей соотношения — числу клеток решётки. В примере \(1+2+1=4\), фенотипические части дают \(3+1=4\).
Расщепление и вероятность
При полном доминировании фенотип рецессивного признака обнаруживает генотип однозначно: организм с таким признаком имеет \(aa\). Доминантный фенотип неоднозначен: это может быть \(AA\) немесе \(Aa\). Поэтому для установления генотипа особь с доминантным признаком скрещивают с рецессивной гомозиготой \(aa\). Такое скрещивание называют анализирующим.
В задачах на дигибридное скрещивание сначала составляют гаметы из каждой пары аллелей. Например, организм \(AaBb\) образует гаметы \(AB\), \(Ab\), \(aB\), \(ab\) с равными вероятностями при независимом наследовании. Для двух гетерозигот при полном доминировании классическое фенотипическое расщепление во втором поколении равно \(9:3:3:1\).
Не смешивайте ген и аллель: ген определяет участок наследственной информации, а аллель — его вариант. Не называйте \(Aa\) гомозиготой. Нельзя считать доминантный признак признаком «более сильного» или «лучшего» организма. В решении обязательно различайте генотипическое и фенотипическое расщепление.
Quick-test
Проверь себя
Главное
- Генетика изучает наследственность и изменчивость; генотип определяет наследственную основу, а фенотип зависит также от среды.
- Аллели бір гена располагаются в одинаковых локусах гомологичных хромосом.
- При \(Aa\times Aa\) генотипическое расщепление равно \(1:2:1\), а фенотипическое при полном доминировании — \(3:1\).
- Решение задачи строят по алгоритму: обозначения, генотипы родителей, гаметы, скрещивание, подсчёт генотипов и фенотипов.
- Для изучения наследования у человека особенно важны генеалогический, близнецовый и цитогенетический методы.