Конспект урока по теме "Сцепленное наследование генов" 10 класс

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение 

средняя общеобразовательная школа №1 имени Н. Л. Мещерякова

г. Зарайск

























Конспект урока по биологии

в 10 классе









«Сцепленное наследование генов»









подготовила 

учитель биологии и химии

Решетникова Ирина Александровна













г.Зарайск

2014 год





Цель урока: сформировать у учащихся представление о сцепленном наследовании. 

Образовательные задачи: на основании объяснения причин нарушения закономерностей наследования признаков, открытых Г. Менделем, подвести учащихся к закону сцепленного наследования и хромосомной теории наследственности Т. Моргана.

Развивающие задачи: продолжить формирование умений и навыков решения генетических задач, выполнения заданий на соотнесение объектов, явлений, процессов.

Воспитательные задачи: воспитание уважительного отношения к научным трудам учёных – генетиков.   

Оборудование: технологическая карта, таблицы.

I. Организационный момент. 

II. Актуализация опорных знаний.

         Великий Конфуций говорил: Три пути ведут к знанию: 

путь размышления – это самый благородный путь;

путь подражания – это путь самый лёгкий;

и путь опыта – это путь самый горький. 

        Сегодня на уроке вам предстоит в этом убедиться.

        Итак, в путь по удивительной стране генетике. А на каком языке здесь говорят? Как любая наука генетика имеет свои термины и понятия. 

          Поэтому первое ваше задание будет связано именно, с повторением необходимых вам на уроке биологических понятий. 

Соотнесите термин и его определение.

Термин

Определение

Ген

Преобладающий признак, проявляющийся в потомстве

Аллельные гены

Два взаимоисключающих проявления признака (белая и пурпурная окраска цветков)

Локус 

Участок хромосомы, в котором расположен ген

Фенотип

Участок молекулы ДНК, отвечающий за структуру определённого белка

Генотип

Совокупность признаков и свойств организма

Альтернативные признаки

Зигота, несущая одинаковые аллели данного гена

Гомозигота

Скрещивание форм, отличающихся друг от друга по двум парам  альтернативных признаков

Гетерозигота

Парные хромосомы, одинаковые по форме, размерам, набору генов, но разные по происхождению

Доминантный признак

Пара генов, расположенных в одних и тех же локусах гомологичных хромосом и контролирующих развитие альтернативных признаков

Рецессивный признак

Зигота, несущая разные аллели данного гена

Гомологичные хромосомы

Скрещивание форм, отличающихся друг от друга по одной паре  альтернативных признаков

Моногибридное скрещивание

Совокупность всех генов организма

Дигибридное скрещивание

Признак, который передаётся по наследству, но подавляется, не проявляясь у гетерозиготных форм



           Решение задачи на дигибридное скрещивание: составьте схему решения задачи из карточек находящихся на ваших столах.  Вывод третьего закона Г. Менделя. 

Задача: у гороха высокий рост и гладкая форма семян доминируют. Гомозиготное высокорослое растение  с морщинистыми семенами скрестили с гомозиготным низкорослым растением с морщинистыми семенами. 

       Итак, Г. Мендель при проведении своих экспериментов использовал строгую и хорошо продуманную методику:

- использование самоопыляющегося растения (горох);

- использование только чистых линий;

- выбор для работы признаков, встречающихся в двух чётко различающихся формах;

- в начале своих исследований Мендель наблюдал за наследованием одного признака, и лишь после установления закономерностей наследования одного признака он перешёл к изучению наследования одновременно нескольких признаков;

- использование математических методов обработки результатов своих экспериментов. 

       В 1865 г.  Г. Мендель обобщил и опубликовал результаты своей многолетней работы. Однако работы чешского учёного опередили своё время и были оценены по достоинству  только через 35 лет. 

       В 1900 г. Три исследователя Гуго де Фриз, Карл Эрих Корренс, Эрих Чермак независимо друг от друга на разных объектах переоткрыли законы Менделя. Результаты работ этих исследователей доказали правильность закономерностей, установленных в своё время  Г. Менделем. Они честно признали его первенство в этом вопросе и присвоили этим закономерностям имя чешского учёного Грегори Менделя. 1900 год считают официальной датой рождения науки генетики. 



III. Изучение нового материала.

1. Постановка проблемы.  

       «Познание начинается с удивления»  Аристотель.

       В 1906 г. Р. Пеннет и У. Бетсон впервые описали нарушение менделевского закона независимого наследования двух признаков. В их опытах на душистом горошке два признака - окраска цветка и форма пыльцы не давали независимого расщепления в потомстве, и потомки оказались похожими на родителей. Постепенно таких исключений, не подчинявшихся  третьему закону Менделя, накапливалось всё больше и больше.

       Всё более актуальными становились вопросы:

     Почему далеко не все признаки наследуются независимо друг от друга и как именно такие признаки наследуются?

    Как именно расположены гены в хромосомах?

    Каковы закономерности  наследования генов, находящихся в одной хромосоме?

    Мы попробуем ответить на эти вопросы, опираясь на эксперименты американского генетика Томаса Моргана.  

2. Генетические эксперименты Т. Моргана. 

 Для успешности эксперимента необходимо было правильно выбрать объект исследования.

Им стала плодовая мушка дрозофила. Почему выбор пал именно на этот объект?

удобство разведения в лабораторных условиях – могут размножаться в пробирках на дешёвой питательной среде;

высокая скорость размножения (каждые 10 дней);

многочисленное потомство;

эти мухи имеют чётко выраженные внешние признаки, легко доступные для наблюдения, например, длина крыльев, окраска тела, форма глаз, окраска глаз;

самцы и самки легко различимы – у самца брюшко меньше и темнее.

            Запишем условие задачи:

         У мухи дрозофилы ген серого цвета тела (В) доминирует над геном чёрного цвета (b), а ген нормальной длины крыльев (V) -  над геном коротких крыльев (v).

Скрестили муху, являющуюся доминантной гомозиготой по этим двум признакам – серую  с нормальными крыльями (BBVV)  с рецессивной гетерозиготой по этим же признакам – чёрной с короткими крыльями (bbvv).

         Определите фенотип гибридов первого поколения. Один ученик записывает задачу на доске, а другие в тетрадях. Сверяют решение, делают вывод.

Всё потомство F1 оказывается фенотипически единообразным – серое тело и длинные крылья, а по генотипу дигетерозиготным (BbVv). На данном этапе никаких отличий нет. 

           Какие гаметы образую особи первого гибридного поколения? Для этого надо провести анализирующее скрещивание (?), т. Е. скрещивание с рецессивной гомозиготой  (bbvv).

Т. Морган провёл две серии экспериментов.

Рассмотрим сначала первую серию экспериментов: гибридный самец, имевший серое тело и короткие крылья, был скрещен с самкой, имевшей чёрное тело и короткие крылья. 

Р                  ♂            BbVv              ×             ♀  bbvv

G                  BV      Bv      bV      bv                       bv

                 25%       25%   25%     25%      

F1              ВbVv     Bbvv     bbVv    bbvv

                 с. д.           с. к.      ч. д.      ч. к. 

                  1    :    1  :    1     :   1   (по закону Менделя)

Однако в действительности наблюдалось другое распределение: 50% чёрных короткокрылых и 50% серых длиннокрылых, т. Е. фенотипы потомков совпали с фенотипами родителей. 

        Результаты этой серии выводов привели Т. Моргана к выводу о том, что гены цвета тела и длины крыльев находятся в одной хромосоме и поэтому следующему поколению будут передаваться сцеплено. 

          Запишите в тетрадях  тему урока: Сцепленное наследование генов.

Оформим в тетрадях первую серию экспериментов Т. Моргана.

  Решение задачи:

Р                            ♂  BV   с. д.        ×       ♀  bv    ч. к.

                                    bv                                 bv

G                  BV            bv                              bv

                    50%           50%         

F1              ВV         bv

                  bv          bv

                 с. д.         ч. к. 

      Во второй серии экспериментов родительские формы поменяли местами.  В результате было получено совершенно иное, чем в предыдущем опыте распределение фенотипов в потомстве. 

Р                            ♀  BV   с. д.        ×      ♂   bv    ч. к.

                                    bv                                 bv

G               ?         

F1              ВV         bv           Bv        bv

                  bv          bv           bv        bV  

                 с. д.         ч. к.       с. к.      ч. д. 

                 41,5%    41, 5%   8,5%      8,5%

Таким образом, получается что самка образует не два, а четыре тип гамет. 

Чтобы понять, как это происходит, вспомним мейоз. Работа с карточками на соответствие. 

Установите соответствие между событиями и фазами первого мейотического деления

Фаза митоза

Событие 

А) профаза I

Б) метафаза I

В) анафаза I

Г) телофаза I

Д) интерфаза I



1) синтез белков и удвоение хромосом

2) расположение гомологичных хромосом по экватору, образование веретена деления

3) образование двух клеток с гаплоидным набором хромосом

4) расхождение хромосом (состоящих из двух хроматид)  к полюсам

5) спирализация хромосом, исчезновение ядерной мембраны, конъюгация гомологичных хромосом, и кроссинговер



        В профазе первого мейотического деления происходят два процесса конъюгация и кроссинговер. Работа с таблицей.

        В профазе I происходит конъюгация – попарное сближение гомологичных хромосом, а затем и обмен их гомологичными участками – кроссинговер. Как раз в результате этих процессов происходит перекомбинация генов и появляются гаметы, отличающиеся от исходных групп сцепления. Такие гаметы называются кроссоверными, а гаметы, несущие исходные группы сцепления – некроссоверными. Количество кроссоверных гамет значительно меньше чем некроссоверных.

           Вторая группа опытов показала, что сцепление генов, локализованных в одной хромосоме, может быть неполным и нарушаться в результате кроссинговера. 

           Почему у самцов кроссоверные гаметы не образуются (у них отсутствует белковый комплекс, необходимый для конъюгации гомологичных хромосом).

3. Закон Т. Моргана.

          Таким образом, эксперименты Т. Моргана подводят нас к открытому им закону.

          Сформулируем закон Моргана (закон сцепленного наследования генов):

Гены, локализованные в одной и той же хромосоме, наследуются сцеплено. 

      Чем ближе расположены гены в хромосоме, тем теснее сцепление между ними и тем реже они разделяются при перекрёсте. Следовательно, о расстоянии между генами в хромосомах можно судить по частоте кроссинговера. На основе этих данных составляют генетические карты, примеры которых вы можете видеть в учебнике. 

IV. Домашнее задание: §29, вопрос 1: На конкретных примерах доказать практическое значение генетических карт.

V. Закрепление изученного материала 

         Как уже говорилось выше, Г. Мендель опередил своё время. Современники просто не поняли его работы. Действительно в 1865 г. ещё не было изучено ядро, не были описаны  митоз и мейоз, а уж о ДНК и строении хромосом учёные просто не имели никакого представления.  

         Томас Морган не только открыл закон сцепленного наследования генов, но и отразил принципы наследования генов в хромосомной теории наследственности    (1911 г).

          Познакомимся с основными положениями этой теории. 

 1. Основным материальным носителем наследственности являются хромосомы с локализованными в них генами.

2.  Ген представляет собой участок хромосомы.

3. Каждый ген имеет определённое место (локус) в хромосоме, в одинаковых локусах гомологичных хромосом находятся аллельные гены.

4. Гены расположены в хромосомах в определённой линейной последовательности.

5. Гены, локализованные в одной хромосоме, наследуются совместно, образуя одну группу сцепления; число групп сцепления равно гаплоидному набору хромосом и постоянно для каждого вида (у человека 23 группы сцепления, у гороха – 7, у дрозофилы 4). 

6. Сцепление генов может нарушаться в процессе кроссинговера; это приводит к образованию рекомбинантных (кроссоверных) хромосом.

7. Частота кроссинговера прямо пропорциональна расстоянию между генами. 

        Каково значение хромосомной теории наследственности?

       Значение этой теории заключается в том, что она дала объяснение законам Менделя, вскрыла генетические основы теории естественного отбора. 

Задание 1. Соотнесите термин и его определение.

Цель: продолжить формирование биологических понятий.

Термин

Определение

Ген

Преобладающий признак, проявляющийся в потомстве

Аллельные гены

Два взаимоисключающих проявления признака (белая и пурпурная окраска цветков)

Локус 

Участок хромосомы, в котором расположен ген

Фенотип

Участок молекулы ДНК, отвечающий за структуру определённого белка

Генотип

Совокупность признаков и свойств организма

Альтернативные признаки

Зигота, несущая одинаковые аллели данного гена

Гомозигота

Скрещивание форм, отличающихся друг от друга по двум парам  альтернативных признаков

Гетерозигота

Парные хромосомы, одинаковые по форме, размерам, набору генов, но разные по происхождению

Доминантный признак

Пара генов, расположенных в одних и тех же локусах гомологичных хромосом и контролирующих развитие альтернативных признаков

Рецессивный признак

Зигота, несущая разные аллели данного гена

Гомологичные хромосомы

Скрещивание форм, отличающихся друг от друга по одной паре  альтернативных признаков

Моногибридное скрещивание

Совокупность всех генов организма

Дигибридное скрещивание

Признак, который передаётся по наследству, но подавляется, не проявляясь у гетерозиготных форм

Задание 2. Решите задачу

Цель:  продолжить формирование умений решать генетические задачи.

     У мухи дрозофилы ген серого цвета тела (В) доминирует над геном чёрного цвета (b), а ген нормальной длины крыльев (V) -  над геном коротких крыльев (v).

Скрестили муху, являющуюся доминантной гомозиготой по этим двум признакам – серую  с нормальными крыльями (BBVV)  с рецессивной гетерозиготой по этим же признакам – чёрной с короткими крыльями (bbvv).

Задание 3. 

Установите соответствие между событиями и фазами первого мейотического деления

Цель: формирование умений выполнять задание на соответствие 

Фаза митоза

Событие 

А) профаза I

Б) метафаза I

В) анафаза I

Г) телофаза I

Д) интерфаза I



1) синтез белков и удвоение хромосом

2) расположение гомологичных хромосом по экватору, образование веретена деления

3) образование двух клеток с гаплоидным набором хромосом

4) расхождение хромосом (состоящих из двух хроматид)  к полюсам

5) спирализация хромосом, исчезновение ядерной мембраны, конъюгация гомологичных хромосом, и кроссинговер

Задание 4. Основные положения хромосомной теории наследственности

Цель: познакомиться с положениями хромосомной теории Т. Моргана. 

1. Основным материальным носителем наследственности являются хромосомы с локализованными в них генами.

2.  Ген представляет собой участок хромосомы.

3. Каждый ген имеет определённое место (локус) в хромосоме, в одинаковых локусах гомологичных хромосом находятся аллельные гены.

4. Гены расположены в хромосомах в определённой линейной последовательности.

5. Гены, локализованные в одной хромосоме, наследуются совместно, образуя одну группу сцепления; число групп сцепления равно гаплоидному набору хромосом и постоянно для каждого вида (у человека 23 группы сцепления, у гороха – 7, у дрозофилы 4). 

6. Сцепление генов может нарушаться в процессе кроссинговера; это приводит к образованию рекомбинантных (кроссоверных) хромосом.

7. Частота кроссинговера прямо пропорциональна расстоянию между генами.





Список использованной литературы
1. Общая биология:  учебник для 10-11 кл. общеобразовательных учреждений /под ред. Д. К. Беляев, Г. М. Дымшица - М.: Просвещение, 2012
2. Богданова Т. Л., Солодова Е. А, Биология: справочник для старшеклассников и поступающих в ВУЗы - М.: АСТ-ПРЕСС школа, 2004
3. Кириллиленко А. А. Биология. Сборник задач по генетике. Базовый, повышенный, высокий уровни ЕГЭ: учебно-методическое пособие -  Ростов н/Д: Легион, 2013