Урок 41. Закономерности наследственности
Предмет: Естествознание, 11 класс

Конспект урока

Естествознание, 11 класс

Урок 41. «Закономерности наследственности»

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:

- Какой смысл вкладывают в понятия «ген», «генотип», «фенотип», «аллельные гены», «сцепленное наследование»?

- Каковы закономерности наследования признаков с использованием законов Г. Менделя?

- Каковы основные положения хромосомной теории наследственности Т. Моргана?

- Каковы механизмы независимого и сцепленного наследования признаков?

- Какие существуют причины нарушения групп сцепления признаков?

Глоссарий по теме:

Генетика – это наука о закономерностях реализации живыми организмами наследственности и изменчивости.

Наследственность – способность живых организмов сохранять и передавать потомству в ряду поколений особенности физиологического строения и развития. Через механизм наследственности сохраняются признаки вида живых организмов.

Изменчивость – это способность живых организмов изменяться. Благодаря изменчивости особей в популяции сама популяция разнородна. Ч. Дарвин выделил два типа изменчивости – ненаследственную (возникает у особи под влиянием факторов среды, не передается другим поколениям, например, развитые мышцы спортсмена не будут переданы его ребенку генетически) и наследственную (сопровождается изменением генотипа, например, возникает вследствие мутаций).

Ген — неделимая функционально единица генетического материала, участок молекулы ДНК, который кодирует первичную структуру полипептида. Ген — участок ДНК, определяющий возможность развития отдельного признака.

Генотип — совокупность генов организма.

Фенотип — это совокупность внешних и внутренних признаков организма.

Локус — положение (локализация) гена в хромосоме.

Аллельные гены — гены, которые расположены в идентичных локусах гомологичных хромосом.

Сцепленное наследование – это наследование признаков, гены которых локализованы (расположены) в одной хромосоме.

Основная и дополнительная литература по теме урока (точные библиографические данные с указанием страниц):

1.	Естествознание. 11 класс [Текст]: учебник для общеобразоват. организаций: базовый уровень / И.Ю. Алексашина, К.В. Галактионов, И.С. Дмитриев, А.В. Ляпцев и др. / под ред. И.Ю. Алексашиной. – 3-е изд., испр. – М.: Просвещение, 2017. : с 158-163.

2. Глухов, М.М. Генетика человека с основами медицинской генетики. Пособие по решению задач: Учебное пособие / М.М. Глухов, И.А. Круглов. - СПб.: Лань, 2016. - -56-76 c.

Открытые электронные ресурсы по теме урока (при наличии);

Образовательный информационной ресурс «Лекции по общей биологии» / Раздел «Основные понятия генетики. Законы Менделя» URL: https://licey.net/free/6-biologiya/21-lekcii_po_obschei_biologii/stages/271-lekciya__17_osnovnye_ponyatiya_genetiki_zakony_mendelya.html

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Все живые организмы обладают двумя свойствами, которые Ч. Дарвин, наряду с естественным отбором назвал механизмами эволюции: наследственностью и изменчивостью. Именно эти два свойства живых организмов изучает наука генетика.

Генетика – это наука о закономерностях реализации живыми организмами наследственности и изменчивости. Это достаточно молодая наука – датой ее рождения считается 1900 год, в котором три ученых Г. Де Фриз, К. Корренс и Э. Чермак в трех разных странах и независимо друг от друга «заново открыли» законы наследования признаков, которые монах Грегор Мендель еще в 1865 году.

Наследственность – это способность живых организмов сохранять и передавать потомству в ряду поколений особенности физиологического строения и развития. Через механизм наследственности сохраняются признаки вида живых организмов.

Изменчивость – это способность живых организмов изменяться. Благодаря изменчивости особей в популяции сама популяция разнородна. Ч. Дарвин выделил два типа изменчивости – ненаследственную (возникает у особи под влиянием факторов среды, не передается другим поколениям, например, развитые мышцы спортсмена не будут переданы его ребенку генетически) и наследственную (сопровождается изменением генотипа, например, возникает вследствие мутаций).

Впервые гибридологический метод был разработан и использован Г. Менделем – при скрещивании сортов гороха с разными внешними признаками (один сорт имел гладкие и зеленые горошины, другой – желтые и морщинистые – наследование этих двух признаков при проведении скрещиваний и исследовал Г. Мендель).

Особенности гибридологического метода включают в себя:

1) Целенаправленный подбор родительских особей, которые различны по одной и более парам альтернативных и стабильных признаков.

2) Количественный строгий учет передачи признаков гибридам.

3) Индивидуальная оценка (количественный учет) потомства от каждого из скрещиваемых родителей в ряду поколений.

Г. Мендель, работая по данному методу скрещивал разные сорта гороха, имеющего гладкие и зеленые горошины и желтые и морщинистые, и сколько в следующем поколении выросло особей с разным типом горошин.

Подобное скрещивание, анализирующее наследование одной пары контрастных (альтернативных) признаков, называют моногибридным, при изучении наследования двух пар признаков — дигибридным, при исследовании нескольких пар признаков — полигибридным. Альтернативные признаки – это различные значения отдельного признака. В случае опытов Г. Менделя признаками были цвет горошин – зеленый или желтый, и форма – гладкие либо морщинистые.

Кроме гибридологического метода, генетики применяют такие методы, как близнецовый – исследование закономерностей проявления признаков у близнецов, генеалогический – анализ родословных, исследование хромосом (цитогенетический), популяционно-статистический метод – анализ генетической структуры популяций.

Г. Мендель изучал наследование признаков сорта гороха с желтыми и зелеными семенами и провел их искусственное опыление (удалил тычинки у одного сорта и опылил их пыльцой другого сорта). Все гибриды первого поколения, получившиеся у Менделя имели желтые семена. Такой результат позволил Менделю вывести Первый закон, называемый также законом единообразия, – при скрещивании чистых линий гибриды первого поколения будут идентичны по фенотипу. Чистыми линиями Мендель обозначил гомозиготных особей – то есть особей, имеющих альтернативные гены одной молекулярной формы – либо только доминантные либо только рецессивные. Особи, имеющие аллельные гены различной молекулярной формы (один – доминантным, другой — рецессивный) называют гетерозиготными.

Проявляющийся у гибридов признак Мендель назвал доминантным, а подавляемый — рецессивным. Данные термины используются до настоящего времени, равно, как и символика, введенная Менделем. Рецессивные признаки принято обозначать строчными буквами (в алфавитном порядке, латинскими буквами, например а; в; с; и т.д., где а – один признак, в – второй), а доминантные – заглавными, например, А; В и т.д. Родителей обозначают латинской буквой P, а поколения F1; 2 и т.д., где цифра обозначает порядковый номер поколения.

После того, как Мендель получившихся у него единообразных гибридов, во втором поколении он получил распределение признаков в соотношении 3:1, где 3 – доля организмов, у которых проявился доминантный признак, а 1 – доля организмов, у которых проявился рецессивный признак.

Этот результат позволил вывести второй закон Менделя, который гласит: при моногибридном скрещивании гетерозиготных особей у гибридов возникает расщепление признаков по фенотипу в отношении 3:1 (по генотипу 1:2:1, где 1 и 1 – гомозиготы «строго» доминантные и «строго» рецессивные, а 2 - гетерозиготы). Это позволило Менделю понять, что рецессивный признак у гибридов первого поколения при скрещивании не исчезает, а только подавляется и проявляется во втором поколении.

Анализируя полученное в дальнейшем потомство по нескольким признакам, Мендель пришел к выводу, что признаки при наследовании комбинируются во всех возможных комбинациях – этот постулат получил название третьего закона Менделя – закона независимого комбинирования признаков.

Каждый организм имеет множество признаков, в человеческом организме около 100 тыс. генов, а число хромосом невелико (для человека – 46 по 23 пары). Каждая хромосома несет не один, а группу генов, которые отвечают за развитие разных признаков. Изучением процесса и закономерностей наследования признаков, гены которых локализованы (расположены) в одной хромосоме, занимался Томас Морган. Если Мендель проводил опыты на горохе, то для Т. Моргана основным объектом его стала плодовая мушка дрозофила, которая отличается плодовитостью – каждый 2 недели может давать потомство, ввиду чего является удобным объектом для исследования изменения признаков в ряду поколений. Кроме того, дрозофила имеет всего 8 хромосом, что удобно для анализа.

Скрещивая мушку дрозофилу разных форм (особей с разной окраской тела и крыльев), Т. Морган выяснил, что в потомстве преобладали особи с признаками родительских форм (по 40% на каждую родительскую форму), и только незначительная часть мушек имела несколько иное, чем у родителей, сочетание признаков (20%). Такие результаты могли получиться только в том случае, если гены, которые отвечают за окраску тела и форму крыльев, находящихся в одной хромосоме – то есть сцепленные, которые наследуются «в связке». Морган назвал это группой сцепления.

Группа сцепления — это гены, локализованные (размещенные) в одной хромосоме и наследующиеся вместе. Количество групп сцепления в генотипе соответствует гаплоидному набору хромосом.

Сцепленное наследование – это наследование признаков, гены которых локализованы (расположены) в одной хромосоме. Сила сцепления генов зависит от расстояния между местами их расположения в хромосоме: чем дальше гены расположены друг от друга, тем ниже степень сцепления, чаще происходит кроссинговер (обмен участками хромосом) и наоборот.

Результатом исследований Т. Моргана стало создание хромосомной теории наследственности, которая включает следующие положения:

1.	Гены расположены в хромосомах, разные хромосомы содержат разное количество генов, и набор генов негомологичных хромосом уникален.

2.	Каждый ген имеет конкретное место расположения в хромосоме (локус); в идентичных локусах гомологичных хромосом расположены аллельные гены.

3.	Гены локализованы в хромосомах в линейной последовательности.

4.	Гены, расположенные в одной хромосоме, образуют группу сцепления и наследуются совместно, число групп сцепления соответствует гаплоидному набору хромосом и для каждого вида организмов постоянно.

5.	Сцепление генов может быть нарушено в ходе кроссинговера, что приводит к формированию рекомбинантных хромосом. Частота осуществления кроссинговера зависит от расстояния между местами локализации генов: чем больше это расстояние, тем больше величина кроссинговера.

6.	Каждый вид организмов имеет индивидуальный набор хромосом, называемый кариотипом.

Выводы:

Генетика – это наука о закономерностях реализации живыми организмами наследственности и изменчивости. Это достаточно молодая наука – датой ее рождения считается 1900 год, в котором три ученых Г. Де Фриз, К. Корренс и Э. Чермак в трех разных странах и независимо друг от друга «заново открыли» законы наследования признаков, которые монах Грегор Мендель еще в 1865 году.

Наследственность – это способность живых организмов сохранять и передавать потомству в ряду поколений особенности физиологического строения и развития. Через механизм наследственности сохраняются признаки вида живых организмов.

В широком смысле под свойством изменчивости понимают различия между особями одного вида, а также способность приобретать новые признаки в ряду поколений.

Основным методом генетики является гибридологический метод, который подразумевает проведение системы плановых скрещиваний, позволяющих проследить закономерности наследования различных признаков в ряду поколений.

Современные генетики руководствуются в работе хромосомной теорией наследственности:

1.	Гены расположены в хромосомах, разные хромосомы содержат разное количество генов, и набор генов негомологичных хромосом уникален.

2.	Каждый ген имеет конкретное место расположения в хромосоме (локус); в идентичных локусах гомологичных хромосом расположены аллельные гены.

3.	Гены локализованы в хромосомах в линейной последовательности.

4.	Гены, расположенные в одной хромосоме, образуют группу сцепления и наследуются совместно, число групп сцепления соответствует гаплоидному набору хромосом и для каждого вида организмов постоянно.

5.	Сцепление генов может быть нарушено в ходе кроссинговера, что приводит к формированию рекомбинантных хромосом. Частота осуществления кроссинговера зависит от расстояния между местами локализации генов: чем больше это расстояние, тем больше величина кроссинговера.

6.	Каждый вид организмов имеет индивидуальный набор хромосом, называемый кариотипом.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля:

1. Неделимая функционально единица генетического материала, участок молекулы ДНК, который кодирует первичную структуру полипептида называется:

1) Хромосома;

2) Аллель;

3) Ген.

Правильный ответ: 3) Ген.

2. Что из перечисленного не относится к постулатам Менделя:

1. Закон единообразия гибридов первого поколения.

2. Закон расщепления 3:1.

3. Закон независимого комбинирования признаков.

4. Положение о том, что гены локализованы в хромосомах в линейной последовательности.

5. Положение о том, что гены, расположенные в одной хромосоме, образуют группу сцепления

Правильный ответ:

4. Положение о том, что гены локализованы в хромосомах в линейной последовательности.

5. Положение о том, что гены, расположенные в одной хромосоме, образуют группу сцепления.