Тема уроку: Закономірності спадковості. Закони Г.Менделя.

Мета.

Освітня. Продовжити формувати знання про генетичні дослідження; ознайомити із закономірностями спадковості як однієї із основних властивостей живого; розкрити сформульовані Г.Менделем закони успадкування ознак (три закони).

Розвиваюча. Розвивати уміння порівнювати основні біологічні закономірності (спадковість, мінливість) та їхнє значення для процесів життєдіяльності організмів.

Виховна. Виховувати бережливе ставлення до власного здоров’я та необхідність генетичного консультування.

Тип уроку. Засвоєння нових знань.

Міжпредметні зв ́язки. Медицина, історія.

Матеріали та обладнання. Схеми, малюнки

Основні поняття та терміни. Закони успадкування ознак, закон “чистоти гамет”, гомозигота, гетерозигота, дигетерозигота, рекомбінація, альтернативні ознаки, моногібридне схрещування, дигібридне схрещування, аналізуюче схрещування, решітка Пеннета.

Епіграф до уроку.

„ Головним скарбом життя є не землі, що ти їх завоював, не багатства, що їх маєш у скринях... Головним скарбом життя є здоров'я, і, щоб його зберегти, потрібно багато що знати."

ХІД УРОКУ

І.Організація класу.

Розминка. „ Якщо хочеш бути щасливим, то будь ним", - повчав Козьма Прутков. Наш оптимізм - запорука щасливої долі, вдалого уроку, тому я пропоную відкинути всі ваші хвилювання, напругу і бажаю щоб цей урок був для вас цікавою пригодою.

Переважання позитивних подій свідчить про ваше оптимістичне ставлення до життя.

ІІ. Актуалізація опорних знань та чуттєвого досвіду учнів.

На минулих уроках ми ознайомились з поняттям «генетика » та його складовими. Вивчали основні методи генетичних досліджень та розглянули багато нових термінів, які не завжди були легкими і зрозумілими. Пригадаємо їх, адже для того щоб вивчити нову тему, потрібно пригадати володіти і розуміти нову термінологію.

Вправа «Доміно»

На дошці написані основні генетичні поняття, але без визначень. Вони у вас. Поставте їх у тій послідовності, що і терміни на дошці.

- Алель ………….

- Алельні гени …………….

- Ген ………..

- Генотип……………

- Гібрид ……………..

- Гомозигота………………

- Гетерозигота ………………..

- Гібридологічний метод ……………………

- Моногібридне схрещування ……………………..

- Дигібридне схрещування …………………

- Домінантний ген ……………………

- Рецесивний ген …………………..

- Спадковість ……………………..

- Фенотип ……………………..

- Генетика ………………………

Вправа «Логікум». З даного переліку знайдіть відповідні зиготи: Рецесивні гомозиготи: Домінантні гомозиготи: Дигетерозиготи: Зиготи – гібриди: Зиготи – чисті лінії: ААbb; AABb; aabb; AABB; Aabb.

ІІІ. Мотивація навчально-пізнавальної діяльності учнів.

Повідомлення теми, мети та завдань уроку.

ІІІ. Сприймання та засвоювання учнями нового матеріалу.

Закономірності успадкування ознак, встановлені Г.Менделем (Виступ учня із повідомленням, запис основних символів та їх значення у зошитах) Закономірності успадкування ознак вперше в 1865 р. встановив чеський учений Г.Мендель у дослідах з гібридизації різних сортів посівного гороху. Ці закономірності відомі тепер як три закони (правила) Г.Менделя і закон (гіпотеза) чистоти гамет. Це основні закони генетики. І до Г.Менделя учені намагалися пояснити закономірності успадкування, але ніхто з них не одержав точних даних. Успіх сприяв Г.Менделю завдяки вдалому вибору об'єкта досліджень і застосуванню розробленого самим Г.Менделем гібридологічного методу вивчення спадковості.

Горох посівний (Pisum sativum) – самозапильна рослина, тому нащадки кожної рослини є чистими лініями (чистосортні). Для дослідів Г.Мендель вибрав 22 сорти, які відрізнялися між собою чіткими і зручними для дослідження альтернативними ознаками і на них вивчав успадкування 7 пар ознак (високе чи низьке стебло, жовтий чи зелений колір насіння, ін.). Г.Мендель стежив за успадкуванням одночасно не всіх ознак, як це робили інші вчені, а однієї або небагатьох пар альтернативних ознак. Горох має 7 пар хромосом (це було встановлено пізніше) і гени кожної з 7 пар ознак були розташовані в різних парах хромосом. Ця обставина допомогла ученому сформулювати закон незалежного комбінування ознак. Свої досліди учений ретельно планував, вів точний кількісний облік потомства за кожною парою досліджуваних ознак у ряді поколінь і результати досліджень піддавав математичному аналізу. Методика проведення дослідів склала основу гібридологічного методу, який став основним методом класичної і сучасної генетики.

Гібридологічний метод – вивчення успадкування знак шляхом гібридизації (схрещування), тобто поєднання двох генетично різних організмів (гамет). Гетерозиготний організм, який утворюється при цьому, називається гібридом, а потомство – гібридним. Основні положення гібридологічного методу: 1) для схрещування використовуються чистосортні (гомозиготні) батьківські організми, які відрізняються між собою за однією чи небагатьма парами альтернативних ознак; 2) проводиться точний кількісний облік потомства окремо за кожною досліджуваною ознакою в ряді поколінь.

Основні правила гібридологічного методу, розробленого Менделем:

• схрещувані організми мають належати до одного виду;

• схрещувані організми мають чітко різнитися окремими озна­ками;

• ознаки, що вивчаються, мають бути константними, тобто від­творюватися з покоління в покоління при схрещуванні в ме­жах лінії (батьківської форми);

• необхідні характеристика й кількісне врахування всіх класів розщеплення, якщо воно спостерігається в гібридів першого й наступних поколінь.

Схрещування, в якому батьківські організми відрізняються за однією парою альтернативних ознак, називається моногібридним, за двома – дигібридним, за трьома і більше – полігібридним.

Генетична символіка

Р — генотипи батьківських форм.

F— генотипи потомства, діти, гібридне покоління

А — домінантна ознака (панівна), один з алельних ге­нів.

а — рецесивна ознака (пригнічувана), один з алельних генів.

Аа — гетерозиготний стан двох алельних генів.

АА — домінантний гомозиготний стан двох алельних генів.

аа — рецесивний гомозиготний стан двох алельних генів.

АаВЬ — дигетерозигота,

АаВЬСс — тригетерозигота.

х — схрещування.

♀— материнський організм, (дзеркало Венери).

♂— батьківський організм, (щит і спис Марса).

F1- перше покоління, F2- друге і т.д.

2. Перший закон Г.Менделя – закон одноманітності гібридів першого покоління (Розповідь учителя, демонстрація таблиці, записи у зошитах схеми першого закону) Вивчення успадкування ознак Г.Мендель почав з моногібридного схрещування. (Учні називають визначення). При запиленні чистосортного (гомозиготного) гороху з жовтим насінням - АА і схрестив з пилком гороху з зеленим насінням - аа. Усі гібриди першого покоління F1 мали жовте насіння. Аналогічні результати Г.Мендель одержав також у дослідах, де вивчалося успадкування інших пар альтернативних ознак (червоні і білі квітки, гладенька і зморшкувата форма насіння). В усіх випадках у гібридів першого покоління проявлялася ознака лише одного з батьків, ознака іншої батьківської форми не проявлялася. Явище переважання в гібридів першого покоління ознаки одного з батьків Г.Мендель назвав домінуванням (лат. dominancio - панування), ознаку, яка проявилася в гібридів першого покоління – домінантною, яка не проявилася – рецесивною (лат. recessum – відступ).

Виявлена закономірність складає суть першого закону Г.Менделя – закону одноманітності гібридів першого покоління, або закону домінування: при схрещуванні гомозиготних особин, які відрізняються за однією парою альтернативних ознак спостерігається одноманітність гібридів першого покоління F1 як за фенотипом, так і за генотипом. За фенотипом усі особини мають домінантну ознаку, за генотипом вони гетерозиготні. Цитологічні основи цього закону: гомозиготні батьки (АА х аа) в процесі мейозу утворюють гамети лише одного типу – А і а відповідно. Поєднання цих гамет дає зиготу лише одного типу – Аа.

Записати формули у зошит.

1. Статистичного характеру закону одноманітності:

АА х аа = Аа 100% за фенотипом і генотипом.

3. Другий закон Г.Менделя – закон розщеплення ознак (Розповідь учителя, демонстрація таблиці, записи у зошитах схеми другого закону) У схрещуванні шляхом самозапилення гібридів першого покоління F1 між собою в другому поколінні F2 з’являються особини як з домінантною, так і з рецесивною ознаками в співвідношенні 3:1 (три жовтих і один зелений), тобто спостерігається розщеплення.

Розщеплення підкоряється певним статистичним закономірностям і становить основу другого закону Г.Менделя – закону розщеплення ознак: при схрещуванні двох гетерозиготних особин (гібридів), які відрізняються за однією парою альтернативних ознак, у потомстві спостерігається розщеплення за фенотипом 3:1 і за генотипом 1:2:1. За фенотипом 3/4 особин (75 %) мають домінантну ознаку, а 1/4 (25 %) - рецесивну. За генотипом 1/4 особин (25 %) - домінантні гомозиготи АА, 2/4 (50 %) - гетерозиготи Аа і 1/4 (25 %) - рецесивні гомозиготи аа. Цитологічні основи другого закону: гібриди першого покоління F1 (Аа) при мейозі утворюють яйцеклітини і спермії двох типів – А і а, поєднання яких при схрещуванні дає три типи зигот: АА, АА, Аа. Тому одноманітності в F2 не може бути, бо в основі закону розщеплення лежить феномен незмішування алелей у гібридних організмів (закон чистоти гамет). Закон чистоти гамет Той факт, що рецесивна ознака (зелений колір насіння), яка була відсутня в гібридів першого покоління F1, знову з’явилася в 1/4 гібридів другого покоління F2, Г.Мендель пояснив тим, що успадковуються не самі ознаки, а спадкові фактори (гени), які визначають розвиток цих ознак і що ці фактори дискретні.

У гібридів F1 (Аа) існує два спадкові фактори ( алельні гени), один з них А відповідає за жовтий колір насіння, інший а – за зелений. Алельні гени, знаходячись у гетерозиготному стані, не зливаються, не змінюють один одного і, не втрачаючи своєї індивідуальності, передаються в гамети. Гамети є «чистими»: вони несуть лише один з двох алелей певного гена.. Цю закономірність Г.Мендель назвав гіпотезою «чистоти гамет». Її цитологічною основою є мейоз, який був відкритий значно пізніше законів Г.Менделя. Алельні гени знаходяться в гомологічних (парних) хромосомах. При мейозі в кожну гамету попадає лише одна з гомологічних хромосом і відповідно один ген з пари алельних генів.

Записати формули у зошит.

2. Статистичного характеру закону розщеплення:

Аа х Аа = АА; Аа; аа.

1 : 2 : 1 - за генотипом

3 :1 - за фенотипом.

4. Третій закон Г.Менделя – закон незалежного комбінування ознак(Розповідь учителя, демонстрація таблиці, записи у зошитах схеми третього закону) Цей закон Г.Мендель встановив у дигібридному і тригібридному схрещуваннях. (Учні відповідають на питання). У дигібридному схрещуванні гомозиготного гороху з жовтим і гладеньким насінням ААВВ і гомозиготного гороху з зеленим і зморшкуватим насінням ааbb усі гібриди АаBb першого покоління F1 мали жовте і гладеньке насіння (одноманітність гібридів першого покоління). При самозапиленні гібридів першого покоління F1 у другому поколінні F2 було одержано потомство чотирьох фенотипових класів у співвідношенні 9 жовтих гладеньких : 3 жовтих зморшкуватих : 3 зелених гладеньких : 1 зелений зморшкуватий (9:3:3:1). При подальшому аналізі Г.Мендель встановив, що за однією, окремо взятою парою ознак, насіння розподілялося приблизно у співвідношенні 3:1, як у моногібридному схрещуванні.

Результати досліду Г. Мендель пояснив незалежним розподілом спадкових факторів (генів), що контролюють колір і форму насіння. На цьому грунтується третій закон Г.Менделя – закон незалежного комбінування ознак: при схрещуванні гомозиготних особин, які відрізняються двома (і більше) парами альтернативних ознак, у другому поколінні F2 спостерігається незалежне успадкування і комбінування ознак, якщо гени цих ознак розташовані в різних парах гомологічних хромосом. Цитологічною основою цього закону є мейоз. У мейозі негомологічні хромосоми розходяться незалежно і можуть комбінуватися в будь-яких поєднаннях. Тому алель А може виявитися в одній гаметі з однаковою ймовірністю з алелем В або з алелем b, але не з алелем а. З такою ж ймовірністю алель а може потрапити в гамету з алелем В або з алелем b, але не з алелем А. Гібриди F1 в мейозі утворюють яйцеклітини 4-х типів: АВ, Аb, аВ і аb і стільки ж типів сперміїв. При випадкому поєднанні цих гамет можливе утворення 16 типів зигот (4 х 4), які можна визначити за решіткою Р.Пеннета. Ці типи зигот дають 4 фенотипових класи у співвідношенні 9 жовтих гладеньких : 3 жовтих зморшкуватих : 3 зелених гладеньких : 1 зелений зморшкуватий (9:3:3:1) і 9 генотипових класів у співвідношенні 1ААВВ:2АаВВ:2ААВb:4АаВb:1ААbb:2Aabb:1aaBB:2aaBb:1aabb. Підрахунок розщеплення в F2 за кожною парою ознак показує, що воно в обидвох випадках дорівнює 12:4, тобто 3:1, як при моногібридному схрещуванні.

Записати у зошит

Статистичний характер закону незалежного комбінування ознак:

АаВв х АаВв = 9 : 3 : 3 : 1 - за фенотипом.

Статистичний характер проміжного успадкування ознак:

1 : 2 : 1 - за генотипом і фенотипом.

Отже, дигібридне схрещування – це, по суті, два незалежних моногібридних, які ніби накладаються одне на одне. 5. Методи перевірки генотипу гібридних особин. (Розповідь учителя, демонстрація таблиці) Аналізуючи схрещування здійснюють між рецесивною та домінантною за фенотипами особинами. Воно ґрунтується на тому, що особини, гомозиготні за рецесивною алеллю завжди подібні фенотипно та утворюють гамети лише одного сорту.

V. Узагальнення та систематизація знань.

Розв’язування задач на моногібридне схрещування.

- У гарбуза білий колір плодів – А домінує над жовтим – а. Визначити, яким буде колір плодів нащадків у F1, якщо схрещувати гарбуз, гомозиготний за білим кольором, із гарбузом, гомозиготним за жовтим кольором

. - У помідорів ген червоного забарвлення плодів домінує над геном жовтого. Якими будуть плоди рослин, що утворилися при схрещуванні гетерозиготних батьківських особин (особини F2)?

VІ. Підведення підсумків уроку.

VІІ. Надання та пояснення домашнього завдання.

Вивчити § 3 Розв’язати задачі за умовою у зошиті.

Основні терміи і поняття генетики (Розповідь учителя, записи нових термінів у біологічний словник)

Ген – функціональна одиниця спадковості, з допомогою якої відбувається запис, зберігання та передача генетичної інформації в ряді поколінь, певна ділянка молекули ДНК (або РНК у деяких вірусів), розташована на певній ділянці (у певному локусі) хромосоми еукаріотів, у бактеріальній хромосомі чи плазміді у прокаріотів або в молекулі нуклеїнової кислоти вірусів.

Алель – один з можливих станів (варіантів) гена.

Домінантний алель – алель, який пригнічує прояв іншого алеля певного гена. Залежно від ступеня пригнічення виділяють повне чи неповне домінування.

Рецесивний алель – алель, прояв якого пригнічується іншим алелем певного гена.

Локус – місце розташування алелей певного певного гена на хромосомі.

Гомозигота – диплоїдна або поліплоїдна клітина (особина) , гомологічні хромосоми якої мають однакові алелі певного гена. У гомозиготному стані проявляються і домінантні, і рецесивні алелі.

Гетерозигота – диплоїдна або поліплоїдна клітина (особина), гомологічні хромосоми якої мають різні алелі певного гена. У гетерозиготному стані в разі повного домінування проявляється дія домінантного алеля, а за неповного домінування ознака має проміжне вираження між домінантним і рецесивним алелями.

Генотип – сукупність усіх генів клітини, локалізованих у ядрі (у хромосомах) або в різних реплікуючих структурах цитоплазми (пластидах, мітохондріях, плазмідах). Генотип – це спадкова основа організму, єдина система взаємодіючих генів, тому прояв кожного гена залежить від його генотипного середовища. Генотип – носій генетичної інформації, який контролює формування всіх ознак організму, тобто його фенотипу.

Фенотип – сукупність властивостей і ознак організму, що склалися на основі взаємодії генотипу з умовами зовнішнього середовища. Фенотип ніколи не відображає генотип цілком, а лише ту його частину, яка реалізується в певних умовах онтогенезу. У процесі розвитку організму фенотип змінюється. Межі, в яких змінюються фенотипові прояви генотипу, називаються нормою реакції.

Спадковість - здатність живих організмів передавати особинам наступного покоління морфо анатомічні, фізіологічні, біохімічні особливості своєї організації, а також характерні риси становлення цих особливостей у процесі онтогенезу.

Мінливість – властивість організму змінювати свою морфо фізіологічну організацію (що зумовлює різноманітність індивідів, популяцій, рас), а також набувати нових ознак у процесі індивідуального розвитку.

Тест. Назвіть:

А – властивість організмів передавати свої ознаки своєму потомству;

Б – здатність організмів набувати нових ознак у процесі онтогенезу;

В – розміщення генів у подібних локусах (місцях) гомологічних хромосом;

Г – виявлення дії гена, який перебуває в парі з іншим невиявленим геном;

Д – перебування гена в невиявленому стані.

1. Домінантність 3. Рецесивність 5. Спадковість 2. Мінливість 4. Алельність

(Відповідь: А – 5; Б – 2; В – 4; Г – 1; Д – 3)

Тест. Зазначте:

А – місце розташування гена в хромосомі;

Б – сукупність усіх генів у клітині;

В – ознаки організму, які ми виявляємо;

Г – один із пари генів, розміщених навпроти один одного, які є в гомологічних хромосомах;

Д – сукупність генів, які є в галоїдному наборі хромосом.

1. Локус 3. Генотип 5. Фенотип 2. Алель 4. Геном 6. Ген

(Відповідь: А – 1; Б – 3; В – 5; Г – 2; Д – 4.)