Генетика: задачі з покроковими розв’язками

Безкоштовні задачі з теми Генетика з рисунками, підказками й повними розв’язками. Щоразу нові значення, трьох рівнів: моногібридне схрещування, дигібридне схрещування, Гарді–Вайнберг.

Безкоштовна задачаЛегка
♂ Tt♀ TtTtTt

Схрещують двох батьків Tt. T дає гладке насіння і домінує над t, що дає зморшкувате насіння. Клацніть клітинку для нащадка, який має гладке насіння і є гомозиготним.

Tt × Tt
Наступна задача →

Що ви тренуєте

  1. Легкамоногібридне схрещування
  2. Середнядигібридне схрещування
  3. СкладнаГарді–Вайнберг

Основні формули

Моногібридне схрещування (Aa × Aa)
генотипи 1 : 2 : 1, фенотипи 3 : 1
Дигібридне схрещування
фенотипи 9 : 3 : 3 : 1
Гарді–Вайнберг
p + q = 1, p² + 2pq + q² = 1
Незалежні гени
перемножте ймовірності

Вивчайте тему «Генетика» з нуля

1Гени, алелі та ознаки

Ген — це ділянка ДНК, що керує ознакою, наприклад кольором квітки в гороху. Кожна рослина чи тварина має дві копії кожного гена: по одній від кожного з батьків.

Ген може мати різні версії, звані алелями. Для кольору квітки A дає пурпуровий, а a — білий.

Пара алелів, яку несе організм, — це його генотип: AA, Aa або aa. Те, що можна побачити, наприклад пурпуровий чи білий, — це його фенотип.

  • Гомозиготний: два однакові алелі, AA або aa.
  • Гетерозиготний: два різні алелі, Aa.

Один алель часто домінантний (велика літера) над другим, який рецесивний (мала літера). Одного домінантного алеля досить, щоб ознака проявилась. Рецесивна ознака проявляється лише в aa.

Тож і рослини AA, і Aa пурпурові. Лише рослини aa білі.

Самоперевірка Пурпуровий (A) домінує над білим (a). Якого кольору рослина з генотипом Aa?
  1. Біла
  2. Пурпурова
  3. Світло-пурпурова, суміш обох
  4. Це залежить від того, від якого з батьків прийшов алель A

Відповідь: Пурпурова. За повного домінування достатньо одного A: Aa виглядає так само, як AA. Змішаний колір означав би неповне домінування, а тут це не так.

2Ґратка Пеннета

Кожен з батьків передає нащадку один зі своїх двох алелів, обраний випадково. Батько Aa передає A або a, кожен із ймовірністю ½.

Ґратка Пеннета перелічує всі комбінації. Алелі одного з батьків записують угорі, алелі другого — збоку, і кожна клітинка — це один однаково ймовірний нащадок.

Для схрещування Aa × Aa:

AaAaAAAaAaaa
  • Генотипи: 1 AA : 2 Aa : 1 aa.
  • Фенотипи: 3 пурпурові : 1 білий. Ймовірність пурпурового нащадка ¾ = 0,75; білого — ¼ = 0,25.

Ймовірність — це кількість клітинок з потрібним результатом, поділена на 4.

Самоперевірка Рослину Aa схрещують із рослиною aa. Яка ймовірність того, що нащадок має білі квітки (aa)?
  1. 0,25
  2. 0,5
  3. 0,75
  4. 0

Відповідь: 0,5. Батько aa завжди передає a, тож нащадок — Aa або aa, кожен у 2 із 4 клітинок: 2/4 = 0,5. Відповідь 0,25 стосується Aa × Aa.

3Два гени та цілі популяції

Якщо два гени лежать на різних хромосомах, алелі передаються незалежно. Тому кожен ген можна розглядати окремо й множити ймовірності.

Для AaBb × AaBb: високий (A_) має ймовірність ¾, а круглий (B_) — ¾. Високий і круглий разом: ¾ · ¾ = 9/16.

Якщо зробити це для всіх чотирьох комбінацій, вийде класичне співвідношення 9 : 3 : 3 : 1 для дигібридного схрещування.

Для цілої популяції модель Гарді–Вайнберга описує, наскільки поширені кожен алель і генотип. Нехай p — частота A, а q — частота a:

p + q = 1 p² + 2pq + q² = 1
  • p² — частка AA, 2pq — частка Aa (носії), q² — частка aa.
  • Видно, хто є aa, тому зазвичай задано q². Тоді q = √(q²) і p = 1 − q.

Модель правильна для великої популяції з випадковим схрещуванням, без відбору, мутацій і міграції.

Самоперевірка Для схрещування AaBb × AaBb яка ймовірність того, що нащадок має генотип aabb?
  1. 1/16
  2. 1/4
  3. 1/8
  4. 9/16

Відповідь: 1/16. aa має ймовірність ¼, і bb також ¼, тож aabb: ¼ · ¼ = 1/16. 1/4 враховує лише один ген, а 9/16 — це ймовірність обох домінантних ознак.

4Метод крок за кроком

Схрещування:

  1. Запишіть генотип кожного з батьків і алелі, які він може передати.
  2. Для одного гена: накресліть ґратку Пеннета 2 × 2 і порахуйте клітинки із запитаним генотипом або фенотипом.
  3. Для двох генів: обчисліть кожен ген окремо, потім помножте ймовірності.
  4. Запишіть ймовірність дробом або десятковим числом від 0 до 1.

Гарді–Вайнберг:

  1. Частка з рецесивною ознакою — це q². Запишіть відсотки десятковим числом: 9% = 0,09.
  2. q = √(q²), потім p = 1 − q.
  3. Носії: 2pq. Гомозиготи за домінантним алелем: p². Помножте на чисельність популяції, щоб отримати кількість особин.

5Розв’язаний приклад

Простежте кожен крок. Спробуйте передбачити наступний, перш ніж його відкрити.

Розв’язаний приклад

Високий зріст (A) домінує над низьким (a), а круглі насінини (B) — над зморшкуватими (b). Гени лежать на різних хромосомах. Для схрещування AaBb × Aabb яка ймовірність P того, що нащадок буде високим із круглим насінням?

1

Розділіть гени

Гени незалежні, тож розглядайте їх по одному. Зріст: Aa × Aa. Форма насінини: Bb × bb.

2

Зріст: Aa × Aa

AaAaAAAaAaaa

Для високого зросту потрібен хоча б один A: 3 із 4 клітинок. P(високий) = ¾ = 0,75.

3

Форма насінини: Bb × bb

BbbbBbbbBbbb

Для круглої форми потрібен хоча б один B: 2 із 4 клітинок. P(круглий) = ½ = 0,5.

4

Перемножте

P = 0,75 · 0,5 = 0,375
5

Перевірте відповідь

Дробом це ¾ · ½ = 3/8. Відповідь лежить між 0 і 1 і менша за кожну окрему ймовірність, як і має бути для «обох одночасно».

Відповідь

P = 0,375 (3/8)

6Типові помилки

  • Плутати генотип і фенотип. Aa та AA — різні генотипи, але той самий фенотип.
  • Вважати Aa рецесивним. Рецесивна ознака проявляється лише в aa.
  • Додавати ймовірності двох генів замість того, щоб їх множити.
  • У Гарді–Вайнберга використовувати q² так, ніби це q. Спершу візьміть квадратний корінь.
  • Забувати множник 2 у 2pq для носіїв.
  • Використовувати відсотки як десяткове число, не поділивши на 100.
Самоперевірка Рецесивна ознака є в 9% популяції, що перебуває в рівновазі Гарді–Вайнберга. Яка частка популяції — носії?
  1. 0,16
  2. 0,21
  3. 0,42
  4. 0,49

Відповідь: 0,42. q = √0,09 = 0,3 і p = 0,7, тож 2pq = 2 · 0,7 · 0,3 = 0,42. 0,21 забуває про 2, 0,49 — це p², а 0,16 використовує q = 0,09 без квадратного кореня.

7Як виглядають екзаменаційні запитання

  • Легко: моногібридні схрещування. Один ген, наприклад AA × Aa або Aa × Aa; знайдіть імовірність фенотипу або генотипу, як-от Aa.
  • Середньо: дигібридні схрещування. Два незалежні гени, наприклад AaBb × Aabb; знайдіть імовірність поєднання ознак.
  • Складно: Гарді–Вайнберг. За часткою з рецесивною ознакою знайдіть носіїв або кількість гомозиготних за домінантним алелем особин.

Приклад складного запитання: 4% із 5000 людей мають рецесивну ознаку. q = 0,2, p = 0,8, тож 0,64 · 5000 = 3200 людей — гомозиготи за домінантним алелем.

Вивчайте крок за кроком у застосункуВивчайте крок за кроком у застосунку

Розв’язані приклади

Приклад 1Легка
Aa ♀aa ♂Aaaa????

У рослин гороху пурпуровий колір (A) домінує над білим (a). Рослину з генотипом Aa схрещують з рослиною з генотипом aa. Яка ймовірність P, що нащадок матиме пурпурові квіти?

Aa × aa

Знайти: P

Показати підказки
  1. Запишіть гамети кожного з батьків і заповніть решітку Пеннета.
  2. Кожна з чотирьох клітинок рівноймовірна.
  3. Пурпуровий колір проявляється за наявності хоча б одного A: AA або Aa.
Показати відповідь і покроковий розв’язок

Менделівська генетика: кожен із батьків передає один випадково обраний алель кожного гена. Решітка Пеннета містить усі комбінації гамет, кожна рівноймовірна. Домінантний алель (велика літера) проявляється завжди, коли він присутній; рецесивний — лише в гомозиготі. Гени на різних хромосомах успадковуються незалежно, тож їхні ймовірності множать.

Решітка Пеннета

Aa, Aa, aa, aa

Порахуйте

P = 2/4 = 0,5

Відповідь

P = 0,5
Приклад 2Середня
♂♀YXD​Xd​XD​

м’язова дистрофія Дюшенна — це рецесивна ознака, зчеплена з X (алель d). Мати-носій, XDXd, має дітей із здоровим батьком, XDY. Гамети матері ідуть збоку. Клацніть клітинку для здоровий син.

♀ XDXd♂ XDY
  1. 1Xd × Y
  2. 2Xd × XD
  3. 3XD × Y
  4. 4XD × XD
Показати підказки
  1. Син отримує Y від батька, тож його єдина X походить від матері.
  2. Дочка отримує по одній X від кожного з батьків; носій має один алель d.
  3. Дивіться в стовпець Y.
Показати відповідь і пояснення

Ґратка Пеннета: гамети одного з батьків ідуть угорі, іншого — збоку. Кожна клітинка поєднує гамету над нею з гаметою поруч, і кожна клітинка однаково ймовірна. Рецесивна ознака проявляється лише тоді, коли обидва алелі рецесивні; для зчепленої з X ознаки сини отримують свою єдину X від матері.

Заповніть ґратку

XdY, XdXD, XDY, XDXD

Знайдіть клітинку

XD × Y = XDY

Відповідь

Клітинка XD × Y → XDY
Приклад 3Складна
AA?AaAaaap (A)q (a)p (A)q (a)q² = 0,04N = 10000

У популяції з 10000 особин у рівновазі Гарді–Вайнберга рецесивну ознаку мають 4%. Скільки особин N мають бути домінантними гомозиготами?

N = 10000q² = 0,04

Знайти: N

Показати підказки
  1. q² — частота рецесивного фенотипу.
  2. Знайдіть q, потім p = 1 − q. Домінантні гомозиготи мають частоту p².
  3. p = 0,8.
Показати відповідь і покроковий розв’язок

Гарді–Вайнберг: у великій популяції з випадковим схрещуванням і без добору частоти алелів p (домінантний) і q (рецесивний), p + q = 1, дають частоти генотипів p², 2pq і q².

Частоти алелів

q = √0,04 = 0,2
p = 0,8

Домінантні гомозиготи

p² = 0,64
N = 10000·0,64 = 6400

Відповідь

N = 6400

Запитання й відповіді

Генетика: що це?

Ген може мати різні версії, звані алелями. Для кольору квітки A дає пурпуровий, а a — білий.

Пара алелів, яку несе організм, — це його генотип: AA, Aa або aa. Те, що можна побачити, наприклад пурпуровий чи білий, — це його фенотип.

Генетика: як розв’язувати задачі крок за кроком?

Менделівська генетика: кожен із батьків передає один випадково обраний алель кожного гена. Решітка Пеннета містить усі комбінації гамет, кожна рівноймовірна. Домінантний алель (велика літера) проявляється завжди, коли він присутній; рецесивний — лише в гомозиготі. Гени на різних хромосомах успадковуються незалежно, тож їхні ймовірності множать.

Генетика: що ви тренуєте?
  • Легка: моногібридне схрещування
  • Середня: дигібридне схрещування
  • Складна: Гарді–Вайнберг

Кожна задача має нові значення, тож ви вивчаєте метод, а не відповідь. Застрягли? Спершу відкрийте невелику підказку, а повне пояснення — лише коли воно знадобиться.

Як проходить тренування

  • Кожна задача має нові значення, тож ви вивчаєте метод, а не відповідь.
  • Застрягли? Спершу відкрийте невелику підказку, а повне пояснення — лише коли воно знадобиться.
  • Ваш прогрес, помилки та збережені задачі зберігаються, тож перед іспитом ви зможете все повторити.

Калькулятори

Курси з цією темою

Інші теми: Природничі науки

Робочий аркуш для друку