Задачі на групи крові і резус-фактор

Група крові людини за системою АВ0 визначається трьома алелями одного гена: I⁰, Iᴬ і Iᴮ. Алелі Iᴬ і Iᴮ кодомінантні — в гетерозиготі IᴬIᴮ проявляються обидва, утворюючи IV (AB) групу. Алель I⁰ рецесивний щодо обох. Тому кожна група крові має чітко визначені генотипи й гамети.

Коли генотип людини з II або III групою невідомий, його записують радикалом: Iᴬ_ або Iᴮ_. Рисочка означає, що другий алель може бути або таким самим (Iᴬ чи Iᴮ), або I⁰. Уточнити генотип можна за родичами: якщо в людини з II групою народилася дитина з I групою (I⁰I⁰) або хоча б один із її батьків має I групу, то ця людина обов'язково гетерозиготна — IᴬI⁰. Те саме для III групи: наявність дитини або батька з I групою доводить гетерозиготність IᴮI⁰.

Резус-фактор

У шкільних задачах резус-фактор визначає один ген із двома алелями. Резус-позитивність (Rh⁺) — домінантна ознака, резус-негативність (Rh⁻) — рецесивна. Можливі генотипи:

• Rh⁺: RR (гомозигота) або Rr (гетерозигота)

• Rh⁻: rr (лише гомозигота)

Якщо двоє резус-позитивних батьків гетерозиготні (Rr × Rr), імовірність народження резус-негативної дитини становить 1/4 (rr). Гени системи АВ0 розташовані в 9-й хромосомі, а ген резус-фактора — у 1-й хромосомі. Вони успадковуються незалежно, тому в комбінованих задачах імовірності за кожною ознакою можна обчислювати окремо, а потім перемножувати.

Щоб визначити, які групи крові можуть мати діти від певної пари батьків, треба знати генотипи обох батьків і зрозуміти, які алелі може передати кожен із них. Розгляньмо всі можливі комбінації.

Обидва батьки з I групою (I⁰I⁰ × I⁰I⁰)

Обидва батьки передають лише алель I⁰. Усі діти матимуть генотип I⁰I⁰, тобто тільки I групу крові.

I група × IV група (I⁰I⁰ × IᴬIᴮ)

Мати з I групою передає лише I⁰. Батько з IV групою передає або Iᴬ, або Iᴮ. Діти можуть мати лише II групу (IᴬI⁰) або III групу (IᴮI⁰) — із однаковою ймовірністю 50 %. Дітей з I або IV групою в цій парі не буває.

IV група × IV група (IᴬIᴮ × IᴬIᴮ)

Кожен із батьків передає або Iᴬ, або Iᴮ. Можливі генотипи дітей: IᴬIᴬ (II група), IᴬIᴮ (IV група), IᴮIᴮ (III група). Співвідношення: 1 II : 2 IV : 1 III. Дітей з I групою не буває.

II група × III група

Тут усе залежить від того, гомозиготні батьки чи гетерозиготні.

• IᴬIᴬ × IᴮIᴮ: усі діти мають IV групу (IᴬIᴮ).

• IᴬI⁰ × IᴮI⁰: можливі всі чотири групи — I (I⁰I⁰), II (IᴬI⁰), III (IᴮI⁰), IV (IᴬIᴮ) — кожна з імовірністю 1/4 (25 %). Саме цей випадок часто плутають: вважають, що дитина з I групою неможлива, хоча насправді вона можлива, якщо обоє батьків гетерозиготні.

II група × II група

Якщо обоє батьків гетерозиготні (IᴬI⁰ × IᴬI⁰), розщеплення: 3 II (IᴬIᴬ або IᴬI⁰) : 1 I (I⁰I⁰). Якщо хоча б один із батьків гомозиготний (IᴬIᴬ), усі діти матимуть II групу.

II група × I група

IᴬI⁰ × I⁰I⁰: половина дітей має II групу (IᴬI⁰), половина — I групу (I⁰I⁰). IᴬIᴬ × I⁰I⁰: усі діти мають II групу (IᴬI⁰).

Коли генотип одного з батьків невідомий

Якщо, наприклад, один із батьків має II групу, але невідомо, чи він гомозиготний (IᴬIᴬ) чи гетерозиготний (IᴬI⁰), розглянь обидва варіанти. Група крові, яка можлива хоча б за одного з варіантів, уважається можливою. Група, яка не виходить за жодного варіанта, — неможлива.

Наприклад, мати має II групу (невідомий генотип), батько — I групу (I⁰I⁰). Якщо мати IᴬIᴬ — усі діти II групи. Якщо мати IᴬI⁰ — діти II або I групи. Отже, можливі групи: I і II. III і IV неможливі.

Група крові не може довести, хто саме є батьком дитини, але може категорично виключити чоловіка з цієї ролі. Принцип простий: дитина отримує по одному алелю гена АВ0 від кожного з батьків. Якщо в дитини є алель, якого немає ні в матері, ні в чоловіка, цей чоловік не може бути її батьком.

Як це працює: приклади

Мати має I групу крові (I⁰I⁰), дитина — III групу (Iᴮ_). Алель Iᴮ дитина могла отримати лише від батька, оскільки мати передає лише I⁰. Отже, батько мусить мати алель Iᴮ, тобто бути носієм III групи (IᴮIᴮ або IᴮI⁰) або IV групи (IᴬIᴮ). Чоловіки з I групою (I⁰I⁰) або II групою (IᴬIᴬ чи IᴬI⁰) виключаються — у них немає алеля Iᴮ.

Інший приклад: дитина має I групу (I⁰I⁰). Це можливо, лише якщо обоє батьків передали алель I⁰. Якщо хоча б один із батьків має IV групу (IᴬIᴮ), він не може передати I⁰, тому дитина з I групою в такій парі неможлива.

Дитина з IV групою (IᴬIᴮ) неможлива, якщо хоча б один із батьків має I групу (I⁰I⁰), бо людина з I групою не має алелів Iᴬ чи Iᴮ, а для IV групи потрібні обидва.

Чому група крові не доводить батьківства

Припустімо, мати має I групу, дитина — II, а чоловік — II групу. Чи доводить це, що він батько? Ні. Алель Iᴬ дитина могла отримати від будь-якого чоловіка з II або IV групою крові (чоловіки з I чи III групою алеля Iᴬ не мають), а таких чоловіків — мільйони. Тому збіг групи крові не є доказом. Батьківство можна довести лише аналізом ДНК (молекулярно-генетичний метод).

Виключення за резус-фактором

Резус-фактор також допомагає виключати батьківство. Якщо обоє батьків резус-негативні (rr × rr), усі їхні діти будуть резус-негативними (rr). Резус-позитивна дитина в такій парі неможлива — отже, чоловік, який претендує на батьківство, не може бути батьком, якщо він резус-негативний, а дитина резус-позитивна (за умови, що мати теж резус-негативна).

Оскільки гени системи АВ0 і резус-фактора розташовані в різних хромосомах (9-та і 1-ша), вони успадковуються незалежно. Тому комбіновану задачу на дві ознаки розв'язують як дигібридне схрещування: обчислюють імовірність потрібної групи крові окремо, імовірність потрібного резус-фактора окремо, а потім перемножують їх за правилом множення ймовірностей.

Приклад розрахунку

Батько має генотип IᴬI⁰Rr (II група, резус-позитивний, гетерозиготний за обома ознаками). Мати — IᴮI⁰rr (III група, резус-негативна). Яка ймовірність народження дитини з I групою крові та негативним резус-фактором?

Крок 1. Імовірність I групи (I⁰I⁰). Батько IᴬI⁰ передає I⁰ з імовірністю 1/2. Мати IᴮI⁰ передає I⁰ з імовірністю 1/2. Імовірність I⁰I⁰ = 1/2 × 1/2 = 1/4.

Крок 2. Імовірність резус-негативності (rr). Батько Rr передає r з імовірністю 1/2. Мати rr передає r з імовірністю 1. Імовірність rr = 1/2 × 1 = 1/2.

Крок 3. Перемножуємо: 1/4 × 1/2 = 1/8 = 12,5 %. Це й відповідь.

Уточнення генотипів батьків за дітьми

Часто в задачі генотипи батьків не задано прямо, але їх можна визначити за фенотипом дитини. Наприклад: у батьків з II групою Rh⁺ і III групою Rh⁺ народилася дитина з I групою Rh⁻. Що це означає?

• Дитина має I групу (I⁰I⁰) — отже, обоє батьків гетерозиготні за геном АВ0: IᴬI⁰ і IᴮI⁰.

• Дитина резус-негативна (rr) — отже, обоє батьків гетерозиготні за резус-фактором: Rr і Rr.

Повні генотипи батьків: IᴬI⁰Rr і IᴮI⁰Rr. Імовірність народження ще однієї дитини з I групою Rh⁻: 1/4 (I⁰I⁰) × 1/4 (rr) = 1/16 = 6,25 %.

Ситуація, за якої можливий резус-конфлікт

Резус-негативна мати (rr) і гомозиготний резус-позитивний батько (RR): усі діти будуть резус-позитивними (Rr). Це класична ситуація, за якої можливий резус-конфлікт під час вагітності. Механізм резус-конфлікту вивчають в окремому уроці «Групи крові системи АВ0, резус-фактор і переливання крові» курсу «Людина: системи життєзабезпечення і розмноження».

Приклад 1. Гетерозиготні батьки з II і III групами

Мати має II групу крові, батько — III групу. Обоє гетерозиготні. Які групи крові можуть мати їхні діти?

Розв'язання. Генотип матері: IᴬI⁰. Генотип батька: IᴮI⁰. Складемо решітку Пеннета:

Можливі всі чотири групи крові: I, II, III, IV — кожна з імовірністю 25 %. Правильна відповідь: «будь-яку з чотирьох».

Чому інші варіанти неправильні? «Лише II або III» — ігнорує можливість I і IV груп. «Лише IV» — помилка, бо гетерозиготні батьки дають усі чотири групи. «II, III або IV» — поширена помилка: вважають I групу неможливою, хоча вона можлива, якщо обоє батьків гетерозиготні.

Приклад 2. Визначення можливої групи крові батька

Мати має I групу крові, дитина — III групу. Яку групу крові може мати батько дитини?

Розв'язання. Мати I⁰I⁰ передає дитині лише алель I⁰. Дитина має III групу, отже її генотип — IᴮI⁰ або IᴮIᴮ. Алель Iᴮ дитина отримала від батька. Тому батько мусить мати алель Iᴮ, тобто бути носієм III групи (IᴮIᴮ або IᴮI⁰) або IV групи (IᴬIᴮ).

Правильна відповідь: IV група (як один із можливих варіантів). Дистрактори: I група — не має алеля Iᴮ; II група — не має алеля Iᴮ; «будь-яку» — неправильно, бо I і II групи виключаються.

Приклад 3. IV група × I група

Яка ймовірність народження дитини з I групою крові в батька з IV групою й матері з I групою?

Розв'язання. Батько IᴬIᴮ передає або Iᴬ, або Iᴮ. Мати I⁰I⁰ передає лише I⁰. Дитина може мати лише II групу (IᴬI⁰) або III групу (IᴮI⁰). I група (I⁰I⁰) неможлива, бо батько не має алеля I⁰.

Правильна відповідь: 0 %. Дистрактори: 25 % — не врахували, що батько не має алеля I⁰; 50 % — сплутали з імовірністю II групи; 100 % — помилкове припущення, що дитина обов'язково успадкує одну з батьківських груп.

Приклад 4. Комбінована задача

Батько має генотип IᴬI⁰Rr, мати — I⁰I⁰rr. Яка ймовірність народження дитини з I групою крові й негативним резус-фактором?

Розв'язання. Імовірність I групи (I⁰I⁰): батько передає I⁰ з імовірністю 1/2, мати — I⁰ з імовірністю 1. Разом: 1/2 × 1 = 1/2. Імовірність резус-негативності (rr): батько передає r з імовірністю 1/2, мати — r з імовірністю 1. Разом: 1/2 × 1 = 1/2. Перемножуємо: 1/2 × 1/2 = 1/4 = 25 %.

Правильна відповідь: 25 %. Дистрактори: 12,5 % — помилка: узяли 1/4 × 1/2, не врахувавши, що мати гомозиготна за I⁰ і rr; 50 % — узяли ймовірність лише однієї ознаки; 6,25 % — перемножили 1/4 × 1/4, ніби обоє батьків гетерозиготні за обома генами.

• Вважають, що батьки з II і III групами не можуть мати дитину з I групою. Насправді це можливо, якщо обоє батьків гетерозиготні (IᴬI⁰ × IᴮI⁰). Імовірність I групи в такому шлюбі — 25 %.

• Вважають можливою дитину з I групою в батька з IV групою. Помилка: людина з IV групою (IᴬIᴮ) не має алеля I⁰, тому не може передати його дитині. Дитина з I групою в такій парі неможлива.

• Вважають можливою дитину з IV групою в матері з I групою. Мати з I групою (I⁰I⁰) не має алелів Iᴬ та Iᴮ, а для IV групи потрібні обидва. Тому дитина з IV групою в такої матері неможлива.

• Записують генотип II групи лише як IᴬIᴬ, а III — лише як IᴮIᴮ. Насправді II група може бути IᴬIᴬ або IᴬI⁰, III — IᴮIᴮ або IᴮI⁰. Не забувай про гетерозиготний варіант.

• Вважають, що за групою крові можна довести батьківство. Це не так: група крові може лише виключити чоловіка з батьківства, але не довести його, бо однакову групу мають мільйони людей.

• Вважають резус-негативність домінантною або думають, що в резус-позитивних батьків не буває резус-негативних дітей. Насправді Rh⁻ — рецесивна ознака. Двоє гетерозиготних резус-позитивних батьків (Rr × Rr) можуть мати резус-негативну дитину з імовірністю 25 %.

• У комбінованих задачах додають імовірності групи й резусу замість множити. Оскільки гени успадковуються незалежно, імовірності треба перемножувати, а не додавати.

Тема «Групи крові» в програмі НМТ з біології з'являється у двох темах:

• Тема 2.2 «Закономірності спадковості організмів» (розділ 2 «Закономірності спадковості і мінливості») — саме тут програма називає кодомінування на прикладі визначення груп крові людини й вимагає вміння розв'язувати типові задачі на взаємодію алелів одного гена (зокрема кодомінування) і на дигібридне схрещування.

• Тема 4.4 «Внутрішнє середовище організму людини. Кров. Лімфа» (розділ 4 «Організм людини як біологічна система») — тут перевіряють групи крові як ознаку крові: аглютиногени, аглютиніни, сумісність для переливання, резус-фактор і резус-конфлікт. У демоваріанті НМТ-2026 тему 4.4 представляє завдання № 19.

Форма завдання — вибір однієї відповіді з чотирьох (А–Г). За правильну відповідь дають 1 бал, за неправильну — 0 балів. Довідкових матеріалів на тестуванні немає, тому генотипи груп крові (I⁰I⁰, IᴬIᴬ, IᴬI⁰, IᴮIᴮ, IᴮI⁰, IᴬIᴮ) і позначення резус-фактора (RR, Rr, rr) треба пам'ятати.

Стратегія розв'язання: випиши можливі генотипи кожного з батьків, визнач, які алелі може передати кожен, і перевір, чи може дитина отримати від кожного по одному потрібному алелю. Для комбінованих задач (група крові + резус-фактор) обчислюй імовірності окремо, а потім перемножуй.

• I група — I⁰I⁰; II група — IᴬIᴬ або IᴬI⁰; III група — IᴮIᴮ або IᴮI⁰; IV група — IᴬIᴮ.

• Резус-позитивність (Rh⁺) — RR або Rr; резус-негативність (Rh⁻) — rr.

• IᴬI⁰ × IᴮI⁰ → усі чотири групи крові з імовірністю 25 % кожна.

• IV × I → лише II і III групи; дітей з I або IV групою не буває.

• Дитина отримує по одному алелю кожного гена від кожного з батьків — на цьому ґрунтується виключення батьківства.

• Група крові може виключити батьківство, але не довести його.

• Група крові й резус-фактор — два незалежні гени; у комбінованих задачах імовірності перемножують.