Генетические задачи ЕГЭ 2027: разбор задания 28

Как устроено задание 28?

В работе по биологии 28 заданий и 235 минут. Генетика встречается не меньше трёх раз: задание 4 первой части — простейшая задача на один балл с ответом-числом; один из вариантов задания 27 — популяционная задача на закон Харди — Вайнберга; задание 28 — развёрнутая генетическая задача, высокий уровень сложности, третий раздел кодификатора «Организм как биологическая система». Три балла стоят все задания второй части, кроме 26-го: по проекту 2027 года оно стоит четыре.

Три балла складываются из трёх элементов, и эксперт ищет именно их. Элементы 1 и 2 — две схемы скрещивания, каждая со строками P, G и F. Критерии оговаривают их отдельно: «Элементы 1 и 2 засчитываются только при наличии и генотипов, и фенотипов, и пола всех возможных потомков». Соотношения потомства в этом перечне нет, а пол есть. Элемент 3 — ответ на вопрос задачи с объяснением. Все элементы без биологических ошибок дают три балла, два элемента — два, один — один.

Отсюда следствие для бланка: одно итоговое число баллов почти не приносит, а полная схема с генотипами, гаметами, фенотипами и полом потомков набирает их даже при ошибке в последнем пункте.

Справочных материалов по генетике на экзамене не выдают: законы Менделя, обозначения аллелей, генотипы групп крови нужно помнить. Из таблиц в КИМ есть только генетический код внутри задания 27 и геохронологическая таблица в задании по эволюции. По проекту ФИПИ на 2027 год в биологии меняется только стоимость заданий 21 и 26, генетических номеров 4 и 28 это не касается.

Условные обозначения

Пол потомков подписывают словами: «дочери» и «сыновья».

Моногибридное скрещивание

Условие. У гороха жёлтая окраска семян доминирует над зелёной. Скрестили гомозиготное растение с жёлтыми семенами и растение с зелёными семенами, растения первого поколения самоопылили. Определите генотипы родителей, генотипы и фенотипы F1 и F2.

Обозначения: A — жёлтая окраска семян, a — зелёная окраска семян.

• P: AA (жёлтые) × aa (зелёные)
• G: A и a
• F1: Aa — все семена жёлтые
• P: Aa (жёлтые) × Aa (жёлтые)
• G: A, a и A, a

Ответ. Первое поколение единообразно: генотип Aa, все семена жёлтые. Во втором поколении по генотипу 1 AA : 2 Aa : 1 aa, по фенотипу 3 жёлтых семени : 1 зелёное. Расщепление 3:1 получается потому, что гетерозигота даёт два типа гамет в равном количестве, а рецессивный признак проявляется только у гомозиготы aa.

Анализирующее скрещивание

Условие. Чёрная окраска шерсти у кроликов доминирует над белой. Чёрного кролика скрестили с белой крольчихой и получили четырёх чёрных и пятерых белых крольчат. Определите генотип чёрного родителя и объясните ход рассуждения.

Обозначения: A — чёрная шерсть, a — белая шерсть.

Белая крольчиха несёт рецессивный признак, её генотип aa, в гаметах у неё только аллель a. Значит фенотип каждого крольчонка целиком определяет аллель, полученный от отца. Проверяем две гипотезы. Если отец AA, все потомки были бы Aa и все чёрные — в опыте есть белые, гипотеза отпадает. Остаётся Aa.

• P: Aa (чёрный) × aa (белая)
• G: A, a и a

Ответ. Генотип чёрного кролика Aa. Ожидаемое расщепление 1 Aa : 1 aa, то есть 1:1 по фенотипу; четыре и пять — это то же соотношение с обычным для малой выборки отклонением. Скрещивание с рецессивной гомозиготой и называют анализирующим: оно показывает генотип особи напрямую, по фенотипам потомства.

Неполное доминирование

Условие. У ночной красавицы растения с красными цветками при скрещивании с белыми дают розовое потомство. Скрестили два розовых растения. Определите расщепление в потомстве. Что получится, если розовое растение опылить пыльцой белого?

Обозначения: A — аллель красной окраски, a — аллель белой. AA — красные цветки, Aa — розовые, aa — белые: гетерозигота даёт промежуточный признак.

• P: Aa (розовые) × Aa (розовые)
• G: A, a и A, a

Второе скрещивание считается в одну строку: P: Aa (розовое) × aa (белое), гаметы A, a и a, потомство 1 Aa : 1 aa.

Ответ. От двух розовых растений получается 1 AA : 2 Aa : 1 aa — одно красное, два розовых, одно белое. От розового и белого — одно розовое и одно белое. При неполном доминировании расщепление по фенотипу совпадает с расщеплением по генотипу: 1:2:1 вместо привычных 3:1. Гетерозиготу здесь видно по внешнему виду, поэтому анализирующее скрещивание для проверки генотипа не нужно.

Дигибридное скрещивание и независимое наследование

Условие. У гороха жёлтая окраска семян доминирует над зелёной, гладкая форма — над морщинистой; гены лежат в разных парах хромосом. Скрестили гомозиготное растение с жёлтыми гладкими семенами и растение с зелёными морщинистыми, растения F1 самоопылили. Определите расщепление во втором поколении.

Обозначения: A — жёлтые семена, a — зелёные, B — гладкие, b — морщинистые.

• P: AABB (жёлтые гладкие) × aabb (зелёные морщинистые)
• G: AB и ab
• F1: AaBb — все семена жёлтые гладкие
• P: AaBb × AaBb
• G: AB, Ab, aB, ab у каждого родителя

Таблицу можно листать вбок

Ответ. В решётке 16 клеток: девять растений с жёлтыми гладкими семенами, три с жёлтыми морщинистыми, три с зелёными гладкими и одно с зелёными морщинистыми — расщепление 9:3:3:1. Проверка по каждому признаку отдельно: жёлтых 9 + 3 = 12, зелёных 3 + 1 = 4, то есть 3:1; гладких 9 + 3 = 12, морщинистых 3 + 1 = 4, снова 3:1. Признаки из разных пар хромосом наследуются независимо друг от друга.

Дигибридное анализирующее скрещивание проверяет генотип по тем же гаметам: P: AaBb × aabb, гаметы AB, Ab, aB, ab и ab, потомство 1 AaBb : 1 Aabb : 1 aaBb : 1 aabb, то есть 1:1:1:1 по фенотипу. Именно с этим соотношением сравнивают результат, когда проверяют, сцеплены гены или нет.

Наследование, сцепленное с полом

Условие. Гемофилия наследуется как рецессивный признак, ген расположен в X-хромосоме. Здоровая женщина, отец которой болен гемофилией, вышла замуж за здорового мужчину. Определите генотипы родителей и вероятность рождения больного ребёнка.

Обозначения: Xᴴ — аллель нормальной свёртываемости крови, Xʰ — аллель гемофилии. Y-хромосома этого гена не несёт.

Отец женщины болен, его генотип XʰY, и единственную свою X-хромосому он передал дочери. Сама она здорова, значит вторая её X-хромосома несёт Xᴴ: генотип XᴴXʰ, она носительница. Муж здоров, его генотип XᴴY.

• P: XᴴXʰ (здорова, носительница) × XᴴY (здоров)
• G: Xᴴ, Xʰ и Xᴴ, Y

Ответ. Потомство: XᴴXᴴ — здоровая дочь, XᴴXʰ — дочь-носительница, XᴴY — здоровый сын, XʰY — сын с гемофилией. Расщепление 1:1:1:1. Болен будет один ребёнок из четырёх, то есть четверть всех детей или половина сыновей. Дочери в этом браке не болеют: девочке нужны два аллеля Xʰ, а второй мог бы прийти только от больного отца.

Зеркальный случай стоит держать в голове отдельно: скрещивание XʰXʰ (больна) и XᴴY (здоров) даёт дочерей XᴴXʰ — все носительницы, и сыновей XʰY — все больны. Это наследование крест-накрест: признак матери переходит к сыновьям, признак отца — к дочерям.

Группы крови и резус-фактор

Группу крови задаёт один ген с тремя аллелями: Iᴬ, Iᴮ и Iᴼ. Аллели Iᴬ и Iᴮ одинаково сильны и проявляются вместе — это кодоминирование; Iᴼ рецессивен обоим.

Резус-фактор — отдельный ген в другой паре хромосом: D — положительный резус, d — отрицательный. Резус-отрицательный человек всегда dd.

Условие. Мать имеет вторую группу крови и отрицательный резус, отец — третью группу и положительный резус. Первый ребёнок родился с первой группой крови и отрицательным резусом. Определите генотипы родителей и вероятность рождения ребёнка с четвёртой группой крови и положительным резусом.

Ребёнок с первой группой имеет генотип IᴼIᴼ, значит по одному аллелю Iᴼ он получил от каждого родителя. Мать со второй группой при этом IᴬIᴼ, отец с третьей — IᴮIᴼ. Ребёнок резус-отрицателен, его генотип dd; мать резус-отрицательна и тоже dd, а отец резус-положителен, но передал d, значит он гетерозигота Dd.

• P: IᴬIᴼ dd (мать) × IᴮIᴼ Dd (отец)
• G по группе крови: Iᴬ, Iᴼ и Iᴮ, Iᴼ
• G по резус-фактору: d и D, d

Ответ. По группе крови потомство даёт все четыре варианта поровну: IᴬIᴮ — четвёртая группа, IᴬIᴼ — вторая, IᴮIᴼ — третья, IᴼIᴼ — первая, то есть 1:1:1:1. По резус-фактору половина детей Dd с положительным резусом и половина dd с отрицательным. Гены лежат в разных парах хромосом, поэтому вероятности перемножают: четвёртая группа с положительным резусом ожидается у одного ребёнка из восьми, потому что четверть умножить на половину даёт одну восьмую, или 12,5 процента.

Сцепленное наследование и кроссинговер

Условие. Гены A и B лежат в одной хромосоме на расстоянии 20 морганид. Дигетерозиготную особь, получившую оба доминантных аллеля от одного родителя, скрестили с рецессивной дигомозиготой. Определите типы гамет дигетерозиготы и соотношение потомков.

Обозначения: сцепленные гены записывают дробью. AB/ab означает, что аллели A и B лежат в одной хромосоме пары, а a и b — во второй.

При полном сцеплении дигетерозигота давала бы только два типа гамет, AB и ab, и потомство разделилось бы 1:1 на два класса. Расстояние в 20 морганид означает, что кроссинговер между этими генами идёт в 20 процентах случаев. Кроссоверные гаметы Ab и aB вместе составляют эти 20 процентов и делятся поровну — по 10. На некроссоверные AB и ab остаётся 80 процентов, тоже поровну — по 40.

• P: AB/ab × ab/ab
• G дигетерозиготы: AB и ab по 40 процентов, Ab и aB по 10 процентов
• G дигомозиготы: только ab

Таблицу можно листать вбок

Ответ. Потомство распределяется как 40 : 40 : 10 : 10. Кроссоверных особей 20 процентов — это и есть расстояние между генами в морганидах. Отличить сцепление от независимого наследования просто: при независимом то же анализирующее скрещивание дало бы 1:1:1:1, по четверти на каждый класс.

Задачи на родословную

В родословной сначала определяют тип наследования и только потом расставляют генотипы.

Условие. У здоровой супружеской пары трое детей: здоровый сын, здоровая дочь и дочь с наследственным заболеванием. Определите тип наследования признака, генотипы родителей и вероятность рождения больного ребёнка в этой семье.

Оба родителя здоровы, а ребёнок болен — значит признак рецессивный, и каждый родитель несёт скрытый аллель. Больна девочка. Если бы ген лежал в X-хромосоме, для генотипа XᵃXᵃ ей пришлось бы получить рецессивный аллель и от матери, и от отца, а отец с единственной X-хромосомой был бы болен. Отец здоров, значит ген находится в аутосоме.

• P: Aa (здоров) × Aa (здорова)
• G: A, a и A, a

Ответ. Признак аутосомный рецессивный, генотипы родителей Aa и Aa. Потомство: 1 AA : 2 Aa : 1 aa, больна только гомозигота aa. Вероятность рождения больного ребёнка — четверть при каждой беременности. Среди здоровых детей носителями окажутся двое из трёх: на трёх здоровых приходится один AA и два Aa.

Как оформить решение задания 28 на полный балл?

• Начинайте с обозначений: выпишите, какая буква какой признак кодирует и доминантный он или рецессивный. Без этой строки схема нечитаема.
• Записывайте схему целиком: P с генотипами и фенотипами родителей, G с гаметами, F с генотипами, фенотипами и полом потомков. Пропущенная строка гамет — потерянный элемент.
• Называйте все типы гамет. У гетерозиготы Aa их два, у дигетерозиготы AaBb — четыре: для несцепленных генов число типов равно двойке в степени числа гетерозиготных пар. При полном сцеплении типов всего два.
• Разносите потомков по полу: «генотипы и фенотипы возможных дочерей», «возможных сыновей». Без пола элемент не засчитывают, даже если генотипы верны.
• Отвечайте на каждый вопрос условия отдельным пронумерованным пунктом: последний обычно «объясните» или «назовите закон».
• Пишите объяснение развёрнуто: не «третий закон Менделя», а «гены лежат в разных парах хромосом и наследуются независимо».
• Черновик не проверяют: всё, что должно принести баллы, переписывайте на бланк ответов номер два.

Из-за чего теряют баллы в генетических задачах?

• Записывают только ответ. Голое число без схемы скрещивания закрывает в лучшем случае один элемент критериев из трёх.
• Путают гаметы с генотипами: в строке G должны стоять одиночные аллели A и a, а не пары AA и Aa. Гамета всегда несёт один аллель из пары.
• Не отвечают на второй вопрос задачи. Требование «объясните результат» или «назовите закон» — это отдельный элемент, и он пропадает чаще остальных.
• Считают вероятность по уже родившимся детям. Если в семье трое здоровых, для четвёртого вероятность остаётся прежней: каждое зачатие независимо.
• Пишут «половина детей больна» там, где больна половина сыновей.