Задачи по генетике

Решение генетических задач в старших классах позволяет учащимся не только лучше понять законы наследственности, но и постоянно тренировать мышление, что является одной из главных задач средней школы. Опыт использования генетических задач, составленных разными авторами, показал, что средний учащийся решает их с большим трудом. К тому же при коллективном обучении учителю бывает трудно быстро проверить решения множества разных задач. Задачи вообще, а биологические особенно, могут значительно различаться по сложности, что делает оценку работы учащихся необъективной.

Это побудило автора переделать известные задачи так, чтобы учащимся было легче их решать благодаря большому числу дополнительных вопросов, а преподавателю – легче проверять, поскольку задачи имеют краткие, как правило, численные, ответы. Кроме того, предпринята попытка уравнять задачи по сложности и увеличить их количество в пределах, удобных для использования в течение целого года на каждом уроке. Это значительно уменьшило разнообразие задач, однако для практического использования они стали удобнее.

Большая часть предлагаемых задач составлена на основе известных сюжетов, взятых в основном у таких авторов, как А.А. Скокова (Сборник задач по генетике, – Рязань, Горизонт, 1993) и Б.Х. Соколовская (120 задач по генетике, – М.: Центр РСПИ, 1991), а также ряда других, ссылки на работы которых имеются в подробной библиографии по этой теме, приведенной в сборнике М.Б. Беркинблита с соавторами (Почти 200 задач по генетике. – М: МИРОС, 1992).

Поскольку многие старшеклассники считают генетические задачи скучными и сложными, автор постарался сделать их более живыми и наглядными. Для этого пришлось до некоторой степени пожертвовать научной достоверностью и математической строгостью. Например, излишне драматизируется гибель гамет и зигот, а вероятность предлагается выражать в процентах, а не десятичной дробью. Подобные погрешности глаз профессионала легко заметит, но в данном случае они представляются допустимыми – выбор сделан не в пользу «глубины погружения» (это отличительная черта известных автору задачников по генетике), а в пользу «широты охвата», необходимость которого диктует повседневная жизнь рядового учителя в перегруженных классах.

Всего составлено более 200 задач по трем основным темам: моногибридное скрещивание, дигибридное скрещивание и сцепление генов с полом. Задачи по другим темам (например, на взаимодействие генов) в обычных школах использовать крайне трудно, хотя бы из-за недостатка времени. Сравнительно большое количество задач, а также шифрование их номеров сводят к нулю желание и возможность учащихся получить ответ с помощью списывания. Предлагаемые задачи средний учащийся способен решить за 10–20 мин, а проверка их решения в классе занимает считанные секунды. Преимущества использования задач на уроках, особенно в сочетании с методом устного тестирования (см. статью автора «Оценивать каждого справедливо и быстро», «Биология», 1998, N39, с. 4), смогут оценить учителя-практики: почти каждый учащийся получает оценку на каждом уроке быстро (15–20 мин) и с высокой объективностью. Таким образом, благодаря задачам половина каждого урока биологии по своей насыщенности напоминает урок математики.

В заключение можно рекомендовать следующую последовательность действий при решении простейших генетических задач.

1. Краткая запись условий задачи. Введение буквенных обзначений генов, обычно А и В (в задачах они частично уже даны). Определение типа наследования (доминантность, рецессивность), если это не указано.
2. Запись фенотипов и схемы скрещивания (словами для наглядности).
3. Определение генотипов в соответствии с условиями. Запись генотипов символами генов под фенотипами.
4. Определение гамет. Выяснение их числа и находящихся в них генов на основе установленных генотипов.
5. Составление решетки Пеннета.
6. Анализ решетки согласно поставленным вопросам.
7. Краткая запись ответа.

Моногибридное скрещивание

Примеры решения задач

1. У человека ген длинных ресниц доминирует над геном коротких ресниц. Женщина с длинными ресницами, у отца которой ресницы были короткими, вышла замуж за мужчину с короткими ресницами.

а) Сколько типов гамет образуется у женщины?
б) А у мужчины?
в) Какова вероятность рождения в данной семье ребенка с длинными ресницами?
г) Сколько разных генотипов может быть у детей в этой семье?
д) А фенотипов?

6. Анализ решетки (в соответствии с вопросами).

а) У женщины образуются два типа гамет: А и а.
б) У мужчины – только один тип гамет: а.
в) Гаметы мужчины и женщины могут встретиться, а могут и не встретиться, т.е. образование каждой зиготы – явление случайное и независимое от других. Количественной оценкой случайного события является его вероятность. В двух случаях из четырех возможных образуются зиготы Аа, следовательно, вероятность такого события 2/4 = 1/2 = 0,5 = 50%.
(Вероятность любого события имеет значение между 0 и 1. Невозможному событию соответствует вероятность 0, а достоверному – вероятность 1, но для наглядности вероятность допустимо выражать в процентах.)
г) Может быть только два разных генотипа: Аа и аа.
д) Может быть только два разных фенотипа: ресницы короткие и ресницы длинные.

7. Ответ: 2/1/50/2/2.

2. Ген диабета рецессивен по отношению к гену нормального состояния. У здоровых супругов родился ребенок, больной диабетом.

а) Сколько типов гамет может образоваться у отца?
б) А у матери?
в) Какова вероятность рождения здорового ребенка в данной семье?
г) Сколько разных генотипов может быть у детей в этой семье?
д) Какова вероятность того, что второй ребенок родится больным?

1. Краткая запись условий задачи.

Ген А (доминантный) – норма;
ген а (рецессивный) – диабет.

6. Анализ решетки.

а) У мужчины два типа гамет – А и а.
б) У женщины два типа гамет – А и а.
в) Здоровый ребенок имеет генотипы АА или Аа, следовательно, в 3 случаях из 4 родится здоровый ребенок: 3/4 = 0,75 = 75%.
г) В семье 1 генотип АА, 2 генотипа Аа и 1 генотип аа, все они разные, следовательно, их 3.
д) Гаметы встречаются первый раз и у людей только одно их сочетание (зигота), как правило, выживает. (Женщина рождает обычно одного ребенка.) Вероятность события в данном случае = 1/4 (1 зигота из 4 возможных). Затем гаметы встречаются второй раз, чтобы родился второй ребенок, и опять с той же вероятностью 1/4. По законам математики вероятность совместного появления нескольких независимых событий равна произведению вероятностей этих событий. Отсюда 1/4 ґ 1/4 = 1/16 = 0,06 = 6%. Именно с такой вероятностью может родиться второй больной ребенок подряд.

7. Ответ: 2/2/75/3/6.

Продолжение следует