Генотип - єдина система взаємодіючих генів. Генотип як цілісна система. Форми взаємодії алельних та неалельних генів. Мінливість, її види та біологічне значення
Генотип не є механічною сумою генів, оскільки можливість прояву гена та форма його прояву залежать від умов середовища. У разі під середовищем розуміється як навколишнє середовище, а й генотипове середовище - інші гени.
Прояв якісних ознак рідко залежить від умов навколишнього середовища, хоча якщо у горностаєвого кролика виголити ділянку тіла з білою шерстю і прикладати до нього міхур з льодом, то згодом на цьому місці зросте чорна шерсть.
Розвиток кількісних ознак набагато сильніший залежить від умов навколишнього середовища. Наприклад, якщо сучасні сорти пшениці обробляти без застосування мінеральних добрив, то її врожайність істотно відрізнятиметься від генетично запрограмованих 100 і більше центнерів з гектара.
Таким чином, у генотипі записані лише «здатності» організму, проте виявляються вони лише у взаємодії з умовами довкілля.
Крім того, гени взаємодіють один з одним і, опинившись в одному генотипі, можуть впливати на прояв дії сусідніх генів. Таким чином, для кожного окремого гена існує генотипове середовище. Можливо, що розвиток будь-якої ознаки пов'язані з дією багатьох генів. Крім того, виявлено залежність кількох ознак від одного гена. Наприклад, у вівса забарвлення квіткових лусок і довжина їхньої остюки визначаються одним геном. У дрозофіли ген білого забарвлення ока одночасно впливає на колір тіла та внутрішніх органів, довжину крил, зниження плодючості та зменшення тривалості життя. Ймовірно, кожен ген одночасно є геном основного дії для «свого» ознаки і модифікатором інших ознак. Таким чином, фенотип - це результат взаємодії генів всього генотипу з навколишнім середовищем в онтогенезі особи.
У зв'язку з цим відомий російський генетик М. Є. Лобашев визначив генотип як систему взаємодіючих генів. Склалася ця цілісна система у процесі еволюції органічного світу, у своїй виживали ті організми, які взаємодія генів давало найбільш сприятливу реакцію в онтогенезі.
Генетика людини
Для людини як біологічного виду повною мірою справедливі генетичні закономірності спадковості та мінливості, встановлені для рослин та тварин. Разом про те генетика людини, вивчає закономірності спадковості і мінливості в людини всіх рівнях організації та існування, займає особливе місце серед інших розділів генетики.
Генетика людини одночасно є фундаментальною та прикладною наукою, оскільки займається дослідженням спадкових хвороб людини, яких на даний час описано вже понад 4 тис. Вона стимулює розвиток сучасних напрямків загальної та молекулярної генетики, молекулярної біології та клінічної медицини. Залежно від проблематики генетика людини ділиться кілька напрямів, що розвинулися в самостійні науки: генетика нормальних ознак людини, медична генетика, генетика поведінки й інтелекту, популяційна генетика людини. У зв'язку з цим у наш час людина як генетичний об'єкт досліджений чи не краще, ніж основні модельні об'єкти генетики: дрозофіла, арабідопсис та ін.
Біосоціальна природа людини накладає значний відбиток на дослідження в області його генетики внаслідок пізнього статевого дозрівання і великих тимчасових розривів між поколіннями, нечисленності потомства, неможливості спрямованих схрещувань для генетичного аналізу, відсутності чистих ліній, недостатньої точності реєстрації спадкових ознак і невеликих родовищ суворо контрольованих умов розвитку нащадків від різних шлюбів, порівняно великої кількості погано різняться хромосом і неможливості експериментального отримання мутацій.
Урок з відеоматеріалами розроблено згідно з вимогами ФГОС, підготовка до ЄДІ. Оригінально організований матеріал з урахуванням конкретних завдань уроку з виділенням опорних знань, прикладних аспектів та проблемних моментів дає можливість вчителю використовувати також цю методику для роботи з будь-якими підручниками.
Тип уроку -комбінований
Методи:частково-пошуковий, проблемного викладу, пояснювально-ілюстративний.
Ціль:
Формування в учнів цілісної системи знань про живу природу, її системну організацію та еволюцію;
Вміння давати аргументовану оцінку нової інформаціїз біологічних питань;
Виховання громадянської відповідальності, самостійності, ініціативності
Завдання:
Освітні: про біологічні системи (клітина, організм, вид, екосистема); історії розвитку сучасних уявлень про живу природу; видатних відкриттях у біологічній науці; ролі біологічної науки у формуванні сучасної природничо картини світу; методи наукового пізнання;
Розвитоктворчих здібностей у процесі вивчення видатних досягнень біології, що увійшли до загальнолюдської культури; складних та суперечливих шляхів розвитку сучасних наукових поглядів, ідей, теорій, концепцій, різних гіпотез (про сутність та походження життя, людини) під час роботи з різними джерелами інформації;
Вихованняпереконаності у можливості пізнання живої природи, необхідності дбайливого ставлення до природного середовища, власного здоров'я; поваги до думки опонента під час обговорення біологічних проблем
ВИМОГИ ДО РЕЗУЛЬТАТІВ НАВЧАННЯ-УУД
Особистісні результати навчання біології:
1. виховання російської громадянської ідентичності: патріотизму, любові та поваги до Батьківщини, почуття гордості за свою Батьківщину; усвідомлення своєї етнічної власності; засвоєння гуманістичних та традиційних цінностей багатонаціонального російського суспільства; виховання почуття відповідальності та обов'язку перед Батьківщиною;
2. формування відповідального ставлення до вченню, готовності та здібності що навчаються до саморозвитку і самоосвіти з урахуванням мотивації до навчання і пізнання, усвідомленого вибору та побудові подальшої індивідуальної траєкторії освіти з урахуванням орієнтування у світі професій та професійних переваг, з урахуванням стійких пізнавальних інтересів;
Метапредметні результати навчання біології:
1. уміння самостійно визначати цілі свого навчання, ставити і формулювати для себе нові завдання в навчанні та пізнавальної діяльності, розвивати мотиви та інтереси своєї пізнавальної діяльності;
2. оволодіння складовими дослідницької та проектної діяльності, включаючи вміння бачити проблему, ставити питання, висувати гіпотези;
3. вміння працювати з різними джерелами біологічної інформації: знаходити біологічну інформацію в різних джерелах (тексті підручника, науково-популярній літературі, біологічних словниках та довідниках), аналізувати та
оцінювати інформацію;
Пізнавальні: виділення суттєвих ознак біологічних об'єктів та процесів; приведення доказів (аргументація) спорідненості людини з ссавцями; взаємозв'язку людини та навколишнього середовища; залежності здоров'я людини стану навколишнього середовища; необхідності захисту довкілля; оволодіння методами біологічної науки: спостереження та опис біологічних об'єктів та процесів; постановка біологічних експериментів та пояснення їх результатів.
Регулятивні:уміння самостійно планувати шляхи досягнення цілей, у тому числі альтернативні, усвідомлено вибирати найбільш ефективні способивирішення навчальних та пізнавальних завдань; вміння організовувати навчальну співпрацю та спільну діяльність з учителем та однолітками; працювати індивідуально та в групі: знаходити загальне рішення та вирішувати конфлікти на основі узгодження позицій та обліку інтересів; формування та розвиток компетентності у сфері використання інформаційно-комунікаційних технологій (далі ІКТ-компетенції).
Комунікативні:формування комунікативної компетентності у спілкуванні та співпраці з однолітками, розуміння особливостей гендерної соціалізації у підлітковому віці, суспільно корисної, навчально-дослідницької, творчої та інших видів діяльності.
Технології: Здоров'язбереження, проблемного, розвитку навчання, групової діяльності
Прийоми:аналіз, синтез, висновок, переклад інформації з одного виду в інший, узагальнення.
Хід уроку
Завдання
Узагальнити та поглибити знання про генотип як цілісну, історично сформовану систему.
Розкрити прояв взаємозв'язку та взаємодії генів один з одним, що впливають на прояв різних ознак.
Продовжити формування умінь працювати із генетичною символікою.
Презентація генотип та фенотип
Генотип як цілісна система.
Термін генотип запропонований 1909 р. датським генетиком Вільгельмом Йогансеном. Він також ввів терміни: ген, алель, фенотип, лінія, чиста лінія, населення.
Генотип – це сукупність генів даного організму. У людини, за останніми даними, близько 35 тис. генів.
Генотип, як єдина функціональна система організму, склався у процесі еволюції. Ознакою системності генотипу є взаємодія генів.
Ген, як одиниця спадковості, має ряд властивостей:
дискретністьдії - розвиток різних ознак контролюється різними генами, що у різних локусах хромосом;
стабільність- передача спадкової інформації у постійному вигляді (за відсутності мутацій);
лабільність(Нестійкість) – здатність до мутацій;
специфічність- кожен ген відповідає за розвиток певної ознаки;
плейотропність- Один ген може відповідати за кілька ознак. Наприклад, синдром Марфана, що характеризується «паучими пальцями», високим склепінням стопи, розвитком аневризми аорти пов'язаний з дефектом розвитку сполучної тканини;
експресивність- ступінь виразності ознаки (полімерія);
пенентрантність- частота народження;
здатність вступати у взаємодію іншими неаллельними генами.
Гени діють двох рівнях: лише на рівні самої генетичної системи, визначаючи стан генів їх роботу, швидкість реплікації ДНК, стабільність і мінливість генів і лише на рівні роботи клітин у системі цілісного організму.
Таким чином, Генотип - це цілісна генетична система організму, а чи не проста сукупність всіх його генів.
Основні закономірності успадкування вперше розробили Грегором Менделем. Будь-який організм має багато спадкових ознак. Успадкування кожного їх Г. Мендель запропонував вивчати незалежно від цього, що успадковується іншими. Довівши можливість успадкування однієї ознаки незалежно від інших, тим самим показав, що спадковість делимо і генотип складається з окремих одиниць, що визначають окремі ознаки і щодо незалежних один від одного.
Виходячи з цього, може скластися думка, що існує досить міцний зв'язок між певним геном та певною ознакою, що у більшості випадків окремий ген визначає фенотипний прояв ознаки. Але було накопичено багато фактів, що в багатьох випадках числові відносини при розщепленні в потомстві гібридів не відповідають встановленим Менделем. Наприклад, при дигібридному схрещуванні в поколінні F2 замість співвідношень 9: 3: 3: 1, з'являються співвідношення 9: 7, 9: 3: 4, 12: 3: 1, 13: 3 та інші.
З'ясувалося, що, по-перше, той самий ген може впливати на кілька різних ознак і, по-друге, гени взаємодіють один з одним. Це відкриття стало основою розробки сучасної теорії, що розглядає генотип як цілісну систему взаємодіючих генівВідповідно до цієї теорії, вплив кожного окремого гена на ознаку завжди залежить від решти генної конституції (генотипу), і розвиток кожного організму є результатом впливу всього генотипу.
Що таке генотипи? Значення генотипу у науковій та освітній сферах
Генетика неодноразово вражала нас своїми досягненнями у сфері вивчення геному людини та інших живих організмів. Найпростіші маніпуляції та обчислення не обходяться без загальноприйнятих понять та знаків, якими не обділено і цю науку.
Що таке генотипи?
Під терміном розуміють сукупність генів одного організму, що зберігаються у хромосомах кожної його клітини. Поняття генотипу слід відрізняти від геному, тому що обидва слова несуть різний лексичний сенс. Так, геном є абсолютно всі гени цього виду (геном людини, геном мавпи, геном кролика).
Як формується генотип людини?
Що таке генотип у біології? Спочатку припускали, що набір генів кожної клітини організму відрізняється. Така ідея була спростована з того моменту, як вчені розкрили механізм утворення зиготи з двох гамет: чоловічої та жіночої. Оскільки будь-який живий організм утворюється із зиготи шляхом численних поділів, неважко здогадатися, що всі наступні клітини матимуть абсолютно однаковий набір генів.
Однак слід відрізняти генотип батьків від такої дитини. Зародок в утробі матері має по половині набору генів від мами та тата, тому діти хоч і схожі на своїх батьків, але водночас не є їх 100% копіями.
Що таке генотип та фенотип? У чому їхня відмінність?
Фенотип- це сукупність всіх зовнішніх та внутрішніх ознак організму. Прикладами можуть бути колір волосся, наявність ластовиння, зріст, група крові, кількість гемоглобіну, синтез або відсутність ферменту. Однак фенотип не є певним і постійним. Якщо спостерігати за зайцями, то забарвлення їхньої вовни змінюється залежно від сезону: влітку вони сірі, а взимку білі. Важливо розуміти, що набір генів завжди постійний, а фенотип може змінюватись. Якщо взяти до уваги життєдіяльність кожної окремої клітини організму, кожна з них має абсолютно однаковий генотип. Проте на одній синтезується інсулін, на другий кератин, на третій актин. Кожна не схожа одна на одну за формою та розмірами, функціями. Це називається фенотипическим проявом. Ось що таке генотипи і в чому виявляються їхні відмінності від фенотипу. -
Цей феномен пояснюється лише тим, що з диференціювання клітин зародка одні гени входять у роботу, інші перебувають у “сплячому режимі”. Останні або все життя залишаються неактивними, або знову використовуються клітиною стресових ситуаціях.
Приклади запису генотипів
Насправді вивчення спадкової інформації проводиться з допомогою умовної шифрування генів. Наприклад, ген карих очей записують великою літерою «А», а прояв блакитних очей – маленькою літерою «а». Так показують, що ознака кареглазості домінантна, а блакитний колір - це рецесив. Так, за ознакою люди можуть бути: домінантними гомозиготами (АА, кароокі); гетерозиготами (Аа, кароокі); рецесивними гомозиготами (аа, блакитноокі). За таким принципом вивчають взаємодію генів між собою, причому зазвичай використовують відразу кілька пар генів. Звідси виникає питання: що таке 3 генотип (4/5/6 тощо)?
Таке словосполучення означає, що беруться відразу три пари генів. Запис буде, наприклад, такий: АаВВС. Тут з'являються нові гени, які відповідають за зовсім інші ознаки (наприклад, пряме волосся і кучері, наявність білка або його відсутність).
Чому типовий запис генотипу умовний?
Будь-який ген, відкритий вченими, має певну назву. Найчастіше це англійські терміниабо словосполучення, які у довжину можуть досягати чималих розмірів. Орфографія назв складна для представників зарубіжної науки, тому вчені запровадили простіший запис генів. Навіть учень старшої школи іноді може знати, що таке генотип 3а. Така запис означає, що з ген відповідають 3 алелі однієї й тієї ж гена. З використанням справжньої назви гена розуміння принципів спадковості може бути утруднено. Якщо йдеться про лабораторії, де проводяться серйозні дослідження каріотипу та вивчення ДНК, то там вдаються до офіційних назв генів. Особливо це актуально для вчених, які публікують результати своїх досліджень.
Де застосовуються генотипи
Ще одна позитивна риса використання простих позначень – це універсальність. Тисячі генів мають свою унікальну назву, однак кожен з них можна уявити лише літерою латинського алфавіту. У переважній більшості випадків під час вирішення генетичних завдань різні ознаки літери повторюються знову і знову, у своїй щоразу розшифровується значення. Наприклад, в одному завданні ген B – це чорний колір волосся, а в іншому – це наявність родимки
Питання "що таке генотипи" порушується не тільки на заняттях з біології. Насправді умовність позначень зумовлює нечіткість формулювань та термінів у науці. Грубо кажучи, використання генотипів – це математична модель. У реальному житті все складніше, незважаючи на те, що загальний принциптаки вдалося перенести на папір. За великим рахунком генотипи в такому вигляді, в якому ми їх знаємо, застосовуються у програмі шкільного та вузівського навчання під час вирішення завдань. Це полегшує розуміння теми “що таке генотипи” і розвиває в учнів здатність до аналізу. У майбутньому навичка використання такого запису також стане в нагоді, проте при реальних дослідженнях справжні терміни та назви генів більш доречні. -
Нині гени вивчаються у різних біологічних лабораторіях. Шифрування та використання генотипів актуальне для медичних консультацій, коли одна або кілька ознак простежуються у ряді поколінь. На виході фахівці можуть прогнозувати фенотипічний прояв у дітей з певною часткою ймовірністю (наприклад, поява у 25% випадків блондинів або народження 5% дітей із полідактилією.
Взаємодія генів- це одночасна дія кількох генів. Розрізняють дві основні групи взаємодії генів: взаємодія між алельними генами та між неалельними генами. Проте слід розуміти, що це не фізична взаємодіясамих генів, а взаємодія первинних та вторинних продуктів, які викликають ту чи іншу ознаку.
У цитоплазмі відбувається взаємодія між білками-ферментами, синтез яких визначається генами або між речовинами, що утворюються під впливом цих ферментів. Можливі такі типи взаємодії генів:
для утворення певної ознаки необхідна взаємодія двох ферментів, синтез яких визначається двома неалельними генами;
фермент, який синтезувався за участю одного гена, повністю пригнічує або інактивує дію ферменту, утвореного іншим неалельним геном;
два ферменти, освіту яких контролюється двома неалельними генами, що впливають на одну ознаку або на один процес так, що їх спільна дія призводить до виникнення та посилення прояву ознаки.
Відомі такі форми взаємодії між алельними генами: повне, неповне домінування, кодомінування та наддомінування. Основна форма взаємодії – повне домінування, яке вперше описано Г. Менделем. Суть його у тому, що у гетерозиготного організму (див. Гетерозигота) прояв однієї з алелей домінує над проявом іншого. У медичній практиці з 2 тис. моногенних спадкових хвороб майже у половини відзначають домінування прояву патологічних генів над нормальними. Неповне домінування - така форма взаємодії, коли в гетерозиготному організмі (Аа) домінантний ген (А) повністю не пригнічує рецесивний ген (а), внаслідок чого проявляється проміжний між батьківськими ознаками. При кодомінуванні в гетерозиготних організмів кожен з алельних генів викликає формування залежного від нього продукту, тобто виявляються продукти обох алелів. Класичним прикладом такого прояву є система групи крові АВ0, коли еритроцити людини несуть на поверхні антигени, які контролюються двома алелями. При наддомінуванні домінантний ген у гетерозиготному стані проявляється сильніше, ніж у гомозиготному (див. Гомозигота).
Розрізняють 4 основні типи взаємодії неалельних генів:
комплементарність
полімерія
модифікуюча дія (плейотропія)
Комплементарність - такий тип взаємодії неалельних генів, коли один домінантний ген доповнює дію іншого неалельного домінантного гена, і вони разом визначають нову ознаку, яка відсутня у батьків. Причому відповідна ознака розвивається лише у присутності обох неалельних генів. Прикладом комплементарної взаємодії генів у людини можливо синтез захисного білка інтерферону.
Його утворення в організмі пов'язане з комплементарною взаємодією двох неалельних генів, розташованих у різних хромосомах. Епістаз - це така взаємодія неалельних генів, при якій один ген пригнічує дію іншого неалельного гена. Пригнічення можуть викликати як домінантні, і рецесивні гени, залежно від цього розрізняють епістаз домінантний і рецесивний. Пригнічуючий ген отримав назву інгібітора або супресора. Гени-інгібітори переважно не детермінують розвиток певного ознаки, лише пригнічують дію іншого гена. Людина прикладом може бути «бомбейський фенотип». У цьому випадку рідкісний рецесивний аллель у гомозиготному стані пригнічує активність гена, що визначає групу крові системи АВ0. Більшість кількісних ознак організмів визначається декількома неалельними генами (полігенами). Взаємодія таких генів у процесі формування ознаки називається полімерною. У цьому випадку два або більше домінантних алелів однакового ступенявпливають на розвиток однієї і тієї ж ознаки. Так, пігментація шкіри в людини визначається 5 чи 6 полімерними генами.
У корінних жителів Африки (негроїдної раси) переважають домінантні алелі, представники європеоїдної раси - рецесивні. Тому мулати мають проміжну пігментацію, але у шлюбах мулатів можлива поява як більш, так і менш інтенсивно пігментованих дітей. Багато морфологічних, фізіологічних і патологічних особливостей людини визначаються полімерними генами: ріст, маса тіла, рівень артеріального тиску та ін. Розвиток таких ознак у людини підпорядковується загальним законам полігенного успадкування і залежить від умов середовища. У цих випадках спостерігається, наприклад, схильність до гіпертонічної хвороби, ожиріння тощо. Ці ознаки за сприятливих умов середовища можуть проявитися чи проявитися незначно. Плейотропія - це залежність кількох ознак від одного гена, тобто множина одного гена.
У людини відома спадкова хвороба – арахнодактилія («павучі пальці» – дуже тонкі та довгі пальці), або хвороба Марфана. Ген, який відповідає за цю хворобу, викликає порушення розвитку сполучної тканини і одночасно впливає на виникнення кількох ознак: порушення будови кришталика ока, аномалії в серцево-судинній системі.
Питання для обговорення
Питання та завдання для повторення
1. Які з досліджених Г. Менделем ознак гороху успадковуються як домінантні?
2.Наведіть приклади впливу генів на прояв інших, неалельних генів
3. Як взаємодіють між собою різні варіанти генів, що входять в серію численних алелів?
4.Охарактеризуйте форми взаємодії неалельних генів
Генотип як цілісна система
Фенотип і генотип, швидко, коротко, просто і ясно
Мова генетики генотип, фен, аллель, рецесивність та домінантність, гетерозигота та гомозигота
Ресурси
В. Б. ЗАХАРОВ, С. Г. МАМОНТОВ, Н. І. СОНІН, Є. Т. ЗАХАРОВА ПІДРУЧНИК «БІОЛОГІЯ» ДЛЯ ЗАГАЛЬНООСВІТНИХ УСТАНОВ (10-11клас) .
А. П. Плехів Біологія з основами екології. Серія «Підручники для вишів. Спеціальна література» .
Книга для вчителя Сивоглазов В.І. Сухова Т.С. Козлова Т. А. Біологія: загальні закономірності.
Біологія 100 найважливіших тем В.Ю. Джамєєв 2016 р.
Біологія у схемах, термінах, таблицях" М.В. Железняк, Г.Н. Деріпаско, Вид. "Фенікс"
Наочний посібник. Біологія 10-11 класи. Красильникова
Жегунов Г.Ф., Жегунов П. Цитогенетичні засади життя. – Х., 2004;
Пішак В.П., Мажора Ю.І. Медична біологія. – Вінниця, 2004.
Освітній портал http://cleverpenguin.ru/metabolizm-kletki
Хостинг презентацій
Тема уроку. Генотип як цілісна система.
(Урок розрахований на 2 години навчального часу)
Мета уроку: Систематизувати отримані знання шляхом повторення основних теоретичних питань, закріпити поняття. Сформувати поняття про матеріальні основи спадковості та мінливості. Навчити, практично, застосовувати закони генетики під час вирішення завдань, пояснити механізми передачі ознак у спадок.
Тип уроку: комбінований.
Методи навчання: евристичний, репродуктивний, частково пошуковий.
Міжпредметні зв'язки: хімія, математика, історія.
Обладнання: картки-завдання, таблиці-схеми по загальної біології, динамічні моделі генетики.
Підручник: Мамонтов С.Г., Захаров В.Б. "Загальна біологія", Дрофа, 2000 рік.
Хід уроку
Організаційний момент . Акцентування уваги школярів на тему та мету уроку.
Огляд знань.
Огляд знань передбачає виконання різнорівневих завдань, покликаних допомогти формуванню та розвитку у хлопців умінь та навичок, поглибити знання з основних прогалин загальної біології, а також стимулювати прагнення самостійного придбання знань.
Завдання розраховані на індивідуальну форму роботи.
Біологічний тренажер
Завдання 1.
Дайте визначення термінам: гамети, мітоз, кон'югація, пластичний обмін, асиміляція, генотип, фенотип, хроматиди, ген, диплоїдний, овогенез, кросинговер, генетика, цитологія, мінливість, гетерозиготний, гаметогенез, аллель, локус.
Завдання 2.
Вставте в текст, пропущені слова та цифри:
Мейозу передує __________________.
Набір хромосом.
Мейоз складається із ____________поділів.
Перший поділ називається __________________.
Воно складається з __________________ фаз, вони називаються ____________.
Через війну першого розподілу утворюється ______________ клітини, з _______________ п _______________ з набором хромосом, рахунок _____________________ розбіжності.
Після другого розподілу мейозу утворюється _______________ клітини з ________________ п __________з набором хромосом, рахунок розбіжності _____________ в ____________ фазі розподілу».
Після запліднення зигота починає ___________, у своїй утворюються ____________. Одношаровий зародок із порожниною всередині називається _________. Шляхом випинання утворюється другий шар зародка. Двошаровий зародок називається ____________. Потім утворюється третій зародковий листок. Зовнішній шар називається __________, внутрішній – _________, проміжний – ________________. Наступний період ембріонального розвитку називається _______________, коли утворюються різні організми.
Завдання 3.
Доповніть запропоновані формулювання символами:
домінантний ген - _________________
рецесивний ген - __________________
гомозигота - _______________________
гетерозигота - ______________________
дигетерозигота - ____________________
батьки - _________________________
гібриди першого покоління - ___________
гібриди другого покоління - ___________
гамета А + гамета а = запліднення = зигота - _____________
генотип білої кролиці - ____________ (біле забарвлення вовни – рецесивна ознака).
Завдання 4. Аукціон знання.
(оцінюється кожна, грамотно сформульована та аргументовано доведена відповідь)
Методи вивчення спадковості, їх особливості.
Що таке схрещування, що аналізує, з якою метою його проводять?
Сформулювати закон Т. Морган. У чому його суть?
Які відомі типи неалельних генів?
У чому суть цитоплазматичної спадковості?
Методи вивчення спадковості людини, у чому їхня сутність?
Яка мінливість називається модифікаційною?
Що таке мутація? Види мутацій, їх значення.
У чому сутність закону гомологічних рядів та його практичне значення?
Закони Менделя.
ІІІ. Викладення та пояснення нового матеріалу.
Вчитель пояснює Закони Менделя з допомогою динамічних моделей, показує, більшість спадково обумовлених ознак організму перебуває під контролем жодного, а багатьох генів. Поруч із має місце й інше явище. Часто ген діє не на один, а на ряд ознак організму. Наводить приклад.
У більшості рослин з червоними квітками (спадкова ознака) у стеблах теж є червоний пігмент. У рослин із білими квітками стебла чисто зелені. У водозбору (демонстрація) ген, що зумовлює забарвлення квітки, має множину. Він визначає фіолетовий відтінок листя, подовження стебла та велику масу насіння. У тваринному світі яскравим прикладом є плодова мушка дрозофіла, яка генетично вивчена дуже повно. Ген, що визначає відсутність пігменту в очах, знижує плодючість, впливає на фарбування деяких внутрішніх органів та зменшує тривалість життя.
Вчитель загострює увагу школярів у тому, що у час накопичений у генетиці великий матеріал із вивчення спадковості в різних рослин, тварин, мікроорганізмів доводить те, що гени виявляють множинний вплив.
Спадковою основою організму є генотип. Факт розщеплення ознак у потомстві гібридів дозволяє стверджувати, що генотип складається з окремих елементів - генів, які можуть відокремлюватися один від одного і успадковуватися незалежно (згадаймо другий закон Менделя). Разом з тим генотип має цілісність і не може розглядатися як проста механічна сума окремих генів. Ця цілісність генотипу, що виникає історично у процесі еволюції образу, виявляється у цьому, що окремі компоненти його (гени), перебувають у тісному взаємодії друг з одним. Розвиток ознак організму визначається взаємодією множини генів, а кожен ген має множинну дію, впливаючи на розвиток не однієї, а багатьох ознак організму. Генотип організму пов'язані з певними компонентами клітини, з її хромосомним апаратом, ДНК.
Історична довідка.
Повідомлення учнів на тему «Гени в нашому житті» - 10 хвилин.
Генетичний практикум.
Вирішення генетичних завдань з метою закріплення та узагальнення вивченого матеріалу.
Послідовність дій під час вирішення генетичних завдань:
Короткий запис умови завдання.
Введення літерних позначень генів, визначення типу успадкування, якщо не зазначено.
Запис фенотипів та схеми схрещування (словами для наочності).
Визначення генотипу у відповідність до умовою. Запис генотипів символами генів під фенотипами.
Визначення гамет. З'ясування їхньої кількості та які у них генів з урахуванням встановлених генотипів.
Складання ґрат Пеннета.
Аналіз ґрат, відповідно до поставлених питань.
Короткий запис відповідей.
Завдання 1 . Людина ген довгих вій домінує над геном коротких вій.
Жінка з довгими віями, у батька якої вії були короткі, вийшла заміж за чоловіка з короткими віями.
А) скільки типів гамет утворюється у генотипі жінки?
Б) скільки типів гамет утворюється у генотипі чоловіка?
В) яка ймовірність народження в цій сім'ї дитини з довгими віями?
Г) скільки різних генотипів може бути у дітей у цій сім'ї?
Д) скільки різних фенотипів може бути у дітей у цій сім'ї?
Завдання 2. Блакитноокий чоловік, обидва батьки якого були кареглази, одружився з кареглазою жінкою, у батька якої карі очі, а в матері – блакитні. Від шлюбу народився один синій син. Визначте генотипи кожного зі згаданих осіб.
Завдання 3. При схрещуванні сірої кролиці, обидва батьки якої були сірими, із сірим кроликом, батьки якого теж були сірими, народилося кілька чорних кроленят. Визначте генотип кожної зі згаданих особин, якщо відомо, що сірий колір домінує над чорним.
Завдання 4 . Яке вийде за генотипом і фенотипом потомство, якщо схрестити рожевоплодну (гібридну) суницю з червоноплідною? А із білоплідною, якщо відомо, що червоний колір домінує над білим?
Завдання 5 . Черепахову кішку схрестили з рудим котом. Визначити якими будуть кошенята у першому поколінні, якщо відомо, що чорний колір домінує над рудим (черепахове забарвлення – гетерозигота).
Завдання 6. Мохнату білу морську свинку, гетерозиготну за першою ознакою, схрестили з таким же самцем. Визначте формулу розщеплення потомства за генотипом і фенотипом, якщо відомо, що волохатість домінує над гладкошерстістю, а чорний колір над білим.
Домашнє завдання . §58 - 59.
Завдання: Мати має І групу крові, а батько – ІІІ. Які групи крові можуть бути у дітей?
Підготувати повідомлення
Знання про цитологічні засади спадковості розвивалися поступово. Так, Г. Мендель, нічого не знаючи про гени та хромосоми, геніально сформулював такі положення:
- кожна ознака організму контролюється парою спадкових задатків, чи чинників (зараз їх називають генами);
- спадкові фактори (гени) можуть існувати у двох станах: домінантному та рецесивному;
- гамети генетично чисті, тобто містять по одному спадковому фактору (гену) з кожної алельної пари;
- при утворенні зиготи спадкові фактори (гени) не змішуються, залишаються у «чистому» вигляді.
У 1909 р. Йогансен замінив термін "фактор" терміном "ген".
У 1910-1920 рр. американський вчений Томас Морган сформулював хромосомну теорію спадковості, згідно з якою гени розташовуються в хромосомах у лінійному порядку, кожен ген займає в хромосомі певне місце та впливає на формування певної ознаки.
Подальші дослідження внесли суттєві поправки та доповнення до хромосомної теорії спадковості та поглибили знання про ген.
Більшість генів впливає не на одну ознаку організму, а на кілька, тобто має множинну дію. Наприклад, один із рецесивних генів у мухи дрозофіли обумовлює біле забарвлення очей, низьку плодючість і невелику тривалість життя. У мишей під впливом рецесивного гена в потомстві з'являються карликові особини, які відрізняються від нормальних мишей тупішими мордочками, короткими вусиками і хвостами, меншою тривалістю життя.
У генотипі багатьох організмів є рецесивні летальні гени, однією з проявів яких є загибель організму до його завершення, якщо летальний ген перебуває у гомозиготному стані. Наприклад, ген, який зумовлює відсутність хлорофілу, призводить до загибелі гомозиготних рецесивних проростків кукурудзи.
В даний час встановлено, що гени в генотипі тісно взаємопов'язані та взаємодіють. Тому генотип розглядають не як арифметичну суму генів, бо як цілісну систему взаємодіючих генів. Повне та неповне домінування обумовлено взаємодією двох алелей одного гена (А та а або B і b), які визначають прояв у організму якоїсь однієї ознаки. Це алельна взаємодія генів.
Існують інші різноманітні взаємодії генів. Так, гени-модифікатори послаблюють чи посилюють дію інших генів. Від їхньої взаємодії залежить, наприклад, плямисте забарвлення шерсті у тварин: в одних особин плямистість виражена переважно, в інших меншою.
Деякі неалельні гени, одночасно перебуваючи в генотипі, зумовлюють розвиток нової ознаки в організмі Наприклад, при схрещуванні чорного та білого кроликів з'являється потомство, яке має сіре забарвлення вовни. При схрещуванні гібридних особин між собою у потомстві відбувається незвичайне розщеплення за фенотипом: 9 сірих: 3 чорних: 4 білих.
Чому при схрещуванні чорного та білого кроликів у потомстві з'являється нова ознака – сіре забарвлення вовни. Справа в тому, що у кроликів за забарвлення вовни відповідає алельна пара генів Аа (А - чорна, а - біле забарвлення вовни), а за розподіл пігменту по довжині волосся - алельна пара генів Вb (В - пігмент знаходиться біля кореня волосся, b - пігмент розподіляється рівномірно по довжині волосся).
Тепер зрозуміло, що чорними будуть кролики, у яких генотип ген А поєднується з геном b (Aabb, Aabb). Кролики з генотипами ааВb, aaBB, aabb будуть білими, оскільки пігменту у них немає. Сіре забарвлення вовни з'являється тільки в тому випадку, якщо в генотипі з'єдналися два домінантні неалельні гени — А і В. Це означає, що в клітинах утворюється пігмент (є ген А), але він накопичується в основі волосся (АаВb, ААВb, AaBB, AABB ).
Більшість ознак організму формується завдяки взаємодії декількох генів, які відповідають за ту саму ознаку, але не є алельними.
Клас: 10
Мета: Закріпити та узагальнити знання учнів по розділу "Основи генетики та селекції", темі "Генотип як цілісна система".
1. Освітні:
– узагальнити та закріпити знання учнів
– про основні генетичні закони,
– про матеріальні основи спадковості – гени та хромосоми,
– про цитологічні основи генетичних законів та гіпотези чистоти гамет,
– поглибити знання про генотип як цілісну, історично сформовану систему,
– розкрити прояв взаємозв'язку та взаємодії генів один з одним, що впливають на прояв різних ознак.2. Розвиваючі:
– сприяти розвитку навчальних та загальноосвітніх навичок:
– спостереження, порівняння та узагальнення, формулювання доказів та висновків;
– розвитку вміння знаходити помилки та пояснювати їх;
– вмінню логічно мислити;
– відпрацьовувати навички колективної роботи.3. Виховні:
– сприяти формуванню матеріалістичного уявлення учнів про наукову картину світу,
– показати важливість наукових відкриттів у житті суспільства та розвитку науки біології, її галузей, важливість застосування цих знань у різних сферах життя,
– сприяти естетичному розвитку учнів за допомогою наочних матеріалів уроку, застосування театралізації.Обладнання: навчальний комплекс Біологія. 10 клас, модель ланцюга ДНК, колекція сортів томатів, динамічна модель "Зчеплене успадкування у мух дрозофіл", таблиця "Спадкування домінантних та рецесивних ознак у різних організмів", малюнки учнів.
Педагогічні технології, прийоми та методи, що застосовуються на уроці: "Лови помилку", "Да-нетка" (ТРВЗ), практичність знань, театралізація, групова робота (КСВ), фронтальна робота.
Хід уроку
А. Початок уроку.
1. Знайомство із завданнями уроку.
Вчитель: Сьогодні на уроці:
- Ми захопимося глибокими знаннями генетики, покажемо знання генетичних законів.
- Покажемо вміння розв'язувати генетичні завдання.
2. Біологічна загадка. “Ношу їх багато років, а лічу їм не знаю” (Відгадка з генетичного погляду - гени.)
3. Логічне завдання. Логічно зв'язуємо предмети на учительському столі. Що їх поєднує?
- Модель ланцюга ДНК.
- Томати різної форми та фарбування.
4. Фронтальна робота. Характеристика гена.
- Ген – це ділянка ланцюга ДНК визначальна ознака.
- Гени бувають домінантними А та рецесивними а.
- Алельні АА, Аа та неалельні АБ, аб.
- Гени передаються у спадок, а також можуть змінюватися.
Б. Перевірка знань та застосування їх у новій ситуації
Гра
“Так – нетка”Задумане генетичне явище, що відображається у прислів'ї “ Одруження не напасти, як би одружившись не пропасти”Аналіз народної мудрості у прислів'ї, перехід до генетики.
Учні запитують вчителя, який відповідає тільки так чи ні.
Учні:
- Це явище притаманно всім царств живої природи? Так.
- Виявляється лише у гомозиготному стані? Ні.
- Виявляється в гетерозиготному організмі за певною ознакою? Так.
- Чи це явище домінування? Так
Демонстрація на магнітній дошці.
1. Схрещування мух дрозофіл із сірим та чорним тілом. Гібриди – чорний.
Запитання класу: Що ви спостерігаєте?
Відповідь учнів: Явлення домінування. Правило одноманітності. Гібрид F1.
2. Схрещування двох особин із різним фенотипом. У гібридах розщеплення немає.
Питання класу: Яке схрещування показане?
Відповідь учнів: Аналізуючий схрещування визначення генотипу однієї з батьківських особин.
Фронтальна бесіда
Питання класу: Які закони генетики вам відомі?
Відповідь учнів: Перший закон Менделя, закон розщеплення. Другий закон Менделя, незалежний розподіл генів. (розкривають їхню сутність).
Парна робота "Лови помилку"
(Припущені помилки в умовах завдання, знаходять помилки, працюючи в парі) Відповідають
Театралізація “Генетична консультація”Вчитель: – А тепер, на мою думку, ми готові для відкриття Генетичної консультації. (Групова робота)
Розподілено учнів на 4 групи:
1 група – відділ Генетика людини
2 група – відділ Генетика тварин
3 група – відділ Генетика рослин
4 група – Практиканти (хлопці працюють у вирішенні завдань репродуктивного рівня з використанням підручника, за бажанням).Входить перша відвідувачка – учениця 10 класу.
“Здрастуйте, у мене є син Прошенька. Красень писаний: блакитноокий, світловолосий, кучерявий, високий. Ось його портрет, (показує намальований портрет) У нас у сім'ї споконвіку всі кучеряві, та високі. Прошенька, звичайно, за такої зовнішності в артисти пішов. Наразі його запросили зніматися до Голлівуду. Задумав Прошенька одружитися, та ніяк не може вибрати з трьох наречених – всі гарні, і характером, і зовнішністю. Він фотографії кольорові надіслав. Дівчата – іноземки, але аби любили мого сина, та народили мені онуків, хоч трохи на Прошу схожих, (показує портрет) Японка Лі – кареока, з чорним, прямим волоссям, невисокого зросту Німка Моніка – блакитноока, зі світлим, прямим волоссям, маленька Англійка Мері – зеленоока, темноволоса, кучерява, висока.
"Консультанти", вирішуючи завдання, визначають яка ймовірність народження дитини з ознаками Проші у кожному з можливих шлюбів. Користуються таблицею "Домінантні та рецесивні ознаки у людини".
А- – карі очі В – темноволосий Д – незначне зростання А/ – зелені очі в – світле волосся d – високий зріст а- блакитні очі З – кучеряве волосся з – пряме волосся Три людини у групі, кожен робить свій розрахунок, потім обговорюється та аналізується результат.
Висновок: Проша може одружитися з Монікою, щоб за трьома ознаками дитина була схожа на нього. Є шанс і Мері. 50% ймовірності.
Друга група – Генетика тварин
До них звертається працівник митниці (учень 10 класу)
“Я є службовцем митниці маленької держави Лісляндії. Ось уже кілька століть ми розводимо лисиць. Хутро йде на експорт, а гроші від його продажу складають основу економіки країни. Особливо цінуються у нас сріблясті лисиці. Вони вважаються національним надбанням, і провозити їх через кордон суворо заборонено законом країни.
Відповідь: в результаті вийде 1/3 частина лисиць із сірим забарвленням. Висновок:У контрабандиста необхідно вилучити лисиць рудого забарвлення, тому що вони гетерозиготні за ознакою забарвлення і можуть давати розщеплення 3:1 за першим законом Менделя.
Третій відвідувач говорить про те, що він виписав квіти "левовий зів" з різним забарвленням віночка. Отримавши посилку, прочитав – F1 – рожевого кольору. Хотів, було вже писати обурений лист у фірму, та вирішив звернутися до генетичної консультації.
Консультанти роблять розрахунок. Генетика рослин.
Відповідь: З фірми "Серед квітів" надіслали гібридні насіння, гетерозиготні з неповним домінуванням. Після їх сівби, ви зможете отримати квітки різного забарвлення.
З кожної групи консультантів по одному учню дають пояснення на дошці. Відвідувачі дякують консультантам.
