Законы Менделя и основы генетики — теория для ЕГЭ

Коротко о главном

Генетика изучает закономерности наследования признаков. Грегор Мендель, скрещивая горох, установил три закона, объясняющие передачу признаков от родителей потомству. Эти законы лежат в основе решения генетических задач ЕГЭ (задание 28) и теоретических вопросов (задание 4).

Основная идея: признаки определяются генами, находящимися в хромосомах; при образовании гамет гены расходятся согласно правилам мейоза, поэтому потомство получает комбинации аллелей от обоих родителей.

Определения и формулы/правила

Термин	Определение
Ген	Участок ДНК, кодирующий признак
Аллель	Вариант гена (доминантный A, рецессивный a)
Генотип	Совокупность генов организма
Фенотип	Внешнее проявление генотипа
Гомозигота	Одинаковые аллели (AA, aa)
Гетерозигота	Разные аллели (Aa)

I закон Менделя (единообразия) — при скрещивании гомозиготных особей с разными аллелями $AA \times aa$ всё потомство $F_1$ единообразно и несёт признак доминантного родителя (генотип $Aa$).

II закон Менделя (расщепления) — при скрещивании гетерозигот $Aa \times Aa$ в потомстве $F_2$ наблюдается расщепление по фенотипу $3:1$ и по генотипу $1:2:1$ ($AA:Aa:aa$).

III закон Менделя (независимого наследования) — при дигибридном скрещивании $AaBb \times AaBb$ гены разных пар аллелей наследуются независимо; расщепление по фенотипу $9:3:3:1$.

Закон чистоты гамет — гамета несёт только один аллель из пары, гены не смешиваются.

Анализирующее скрещивание — скрещивание особи с неизвестным генотипом с гомозиготной рецессивной особью ($aa$) для определения генотипа.

Формула числа гамет и сочетаний: число типов гамет $=2^n$, где $n$ — число гетерозиготных пар; число классов фенотипов при полном доминировании и независимом наследовании $=2^n$.

Отклонения от законов Менделя: неполное доминирание (промежуточный фенотип), кодоминирование (например, группы крови AB0), сцепленное наследование (гены в одной хромосоме наследуются совместно), взаимодействие генов (эпистаз, полимерия).

Как применять

Пример 1. Моногибридное скрещивание. Скрещивают гомозиготное растение с красными цветками ($AA$) и гомозиготное с белыми ($aa$). Определить генотип и фенотип $F_1$. Решение: $AA \times aa \rightarrow F_1: Aa$ — все растения с красными цветками (доминантный признак).

Пример 2. Расщепление во втором поколении. Скрещивают $Aa \times Aa$. Найти соотношение фенотипов в $F_2$. Решение: гаметы $A, a$ у каждого родителя. Решётка Пеннета даёт $AA:2Aa:aa$, то есть по фенотипу $3$ доминантных : $1$ рецессивный.

Пример 3. Дигибридное скрещивание. Скрещивают дигетерозиготы $AaBb \times AaBb$ (гены расположены в разных хромосомах). Найти долю особей с генотипом $aabb$. Решение: вероятность $aa$ = $1/4$, вероятность $bb$ = $1/4$, события независимы, значит доля $aabb = \dfrac{1}{4}\times\dfrac{1}{4}=\dfrac{1}{16}$.

Типичные ошибки

• Путают доминантный и рецессивный признак — рецессивный проявляется только в гомозиготном состоянии ($aa$), а не в гетерозиготном.
• Забывают, что III закон Менделя работает только для генов, лежащих в разных хромосомах (негомологичных парах); при сцепленном наследовании расщепление $9:3:3:1$ не соблюдается.
• Неверно строят решётку Пеннета: путают гаметы родителей и итоговые генотипы потомства.
• Ошибочно считают, что все гены проявляются по правилу полного доминирования, игнорируя неполное доминирование и кодоминирование.
• Не учитывают, что закон единообразия ($F_1$) выполняется только при скрещивании гомозигот, а не любых родителей.

Где встречается на экзамене

Задание 4 проверяет знание терминов и законов Менделя, определений моно-/дигибридного скрещивания, типов взаимодействия генов — часто в форме тестов с выбором верных утверждений или соответствий. Задание 28 — практическая генетическая задача: нужно определить генотипы родителей, построить схему скрещивания, рассчитать соотношение фенотипов/генотипов потомства, объяснить закономерность с опорой на конкретный закон Менделя.