Министерство образования и молодежной политики Ставропольского края

государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

«НЕВИННОМЫССКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ»

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

Учебного занятия

Тема: «Почему не бывает трехцветных котов?»

дисциплина биология

1 курс

Преподаватель учебно - методической комиссии математических, естественнонаучных и общепрофессиональных дисциплин.

Н.В.Свинолупова

Невинномысск 2015 г.

Цель занятия:

1. Познакомить учащихся с хромосомным определением пола, сцепленным с полом наследованием.

2. Научить записывать схемы генетических скрещиваний по признаку «наследование, сцепленное с полом», решать генетические задачи на эту тему.

3. Продолжить формирование навыков работы с дополнительной информацией, подготовки сообщений на заданную тему; на примере семьи Николая II показать наследование гемофилии, конкретизировать личную значимость трагедии царской семьи для исторического пути России.

Оборудование:

Таблицы: «Генетика пола», «Моногибридное скрещивание», «Дигибридное скрещивание»; динамическая модель хромосом «Сцепленное наследование»; мультимедийная установка с презентацией урока.

Дидактический материал:

Информационный лист по теме «Генетика пола», задачи по генетике пола, тест по теме «Генетика пола».

Ход занятия:

1. Вступление:

Вопросы происхождение половых различий, детерминации пола и поддержание определенного соотношения полов в популяции представляют собой увлекательную и вместе с тем важную главу современной биологии. Вопросы о том, почему мальчики и девочки рождаются примерно в равном числе, отчего это же соотношение полов наблюдается у большинства животных их поколения в поколение, не могли не волновать исследователей. Были высказаны сотни догадок, но ни одна из них не получила научного подтверждения до тех пор, пока развитие генетики и цитологии не раскрыло механизма наследования и определения пола.

Сегодня на урок мы узнаем самую сокровенную тайну жизни - тайну пола.

2. Подготовка к активному восприятию материала:

Повторение опорных терминов (фронтальный опрос):

Гаметы, яйцеклетка, сперматозоид, мейоз, хромосома, ген, генетика, генотип, фенотип, кариотип, гомозиготный, гетерозиготный, коньюгация, кроссинговер.

Индивидуальный опрос:

I и II законы Менделя, их цитологическая основа.

III закон Менделя, его цитологическая основа.

Сегодня мы продолжим изучение генетических закономерностей наследования на основе законов генетики.

Тема нашего урока «Почему не бывает трехцветных котов?».

- Задумывались ли вы когда-нибудь над этим вопросом?

В процессе урока мы ответим на этот вопрос исключительно на научной основе.

3. Изучение новой темы:

Лет с 3-х человек начинает осознавать свою принадлежность к тому или иному полу. В это время очень важно правильно воспитывать ребенка, чтобы он воспринимал адекватно свой пол.

Вопросы о том, почему мальчики и девочки рождаются примерно в равном количестве (1:1), отчего это соотношение наблюдается у большинства животных из поколения в поколение, не могли не волновать ученых-исследователей.

Были высказаны сотни гипотез, но ни одна их них не получила научного подтверждения до тех пор, пока развитие генетики и цитологии не раскрыло механизмов наследования и определения пола.

- Как вы думаете, в какой момент определяется пол будущего ребенка?

- У всех ли животных пол будущей особи определяется в момент оплодотворения?

У раздельнополых организмов определение пола может происходить на разных фазах цикла размножения. Определение пола может осуществляться до слияния гамет. Например, у коловраток, тли, первичных кольчецов.

Яйцеклетки этих животных в результате неравномерного распределения цитоплазмы в процессе оогенеза становятся различными по размеру до оплодотворения. В яйцевой капсуле первичных кольчецов содержатся два сорта яиц; из крупных после оплодотворения развиваются только самки, из мелких - только самцы.

У пчел и муравьев половых хромосом нет, самки диплоидны (2n), а гаплоидные самцы (n) - развиваются партеногенезом (развитием без оплодотворения).

У крокодилов не обнаружены половые хромосомы, пол зависит от температуры, при низкой температуре появляются самцы, при более высокой - самки.

Наиболее распространено определение пола, происходящее в момент слияния гамет в процессе оплодотворения (млекопитающие, птицы, рыбы и др.)

Работа с информационными листами (приложение №1):

- Какую закономерность вы обнаружили при изучении таблицы №1 «Соотношение родившихся особей мужского пола у некоторых животных и человека»?

- При каком скрещивании наблюдается расщепление 1:1?

Указанные числовые соотношения совпадают с расщеплением, получаемым при анализирующем скрещивании, когда одна из скрещивающихся форм гомозиготна по рецессивному гену (аа), а другая гетерозиготна (Аа). В результате этого скрещивания половина полученного потомства будет гетерозиготна, а другая гомозиготна. Если пол наследуется по такому принципу, как и другие признаки, то следует предположить ,что один пол будет гомозиготный, а другой гетерозиготный. Тогда в потомстве будет расщепление 1:1. Такая догадка была высказана Г.Менделем.

Впоследствии она получила убедительное подтверждение в исследованиях К.Корренса в 1907 году с растением переступень, Л.Донкастера в 1906 году с бабочкой пяденицей крыжовичной.

Однако одни генетичекие опыты не могли дать решающего доказательства гомо- и гетерозиготности полов, пока полученные результаты не были сопоставлены с цитологическими фактами.

Цитологи, изучая мейоз у некоторых насекомых обнаружили явление неравномерного распределения хромосом.

Так, у клопов в одних сперматозоидах было 7 хромосом, в других 6. Одна хромосома оказалась непарной и ее назвали X - хромосомой. Таким образом у самца оказалось (12 + XO) - 13 хромосом, у самки - 14 хромосом

(12 + XX).

Работа проводилась под руководством американского генетика Томаса Моргана, именно он в начале XX века установил, что самцы и самки отличаются по набору хромосом и разработал современную теорию наследования пола.

Цитологи обнаружили, что у некоторых организмах одна из пар хромосом представлена неодинаковыми по размеру и форме хромосомами. Одну назвали X-хромосома, а другую, меньшую по размеру - Y-хромосома.

Пару хромосом по которой женский пол отличается от мужского, назвали половыми хромосомами.

А все остальные хромосомы - аутосомами.

В результате этих исследований ученые пришли к следующему важному открытию. У особей женского рода многих видов животных образуется только один тин гамет (X); у особей мужского типа образуется два вида гамет - X,Y.

Пол, который образует одинаковые гаметы называют гомогаметным.

Пол, который образует неодинаковые гаметы называют гетерогаметным.

При помощи таблицы «Генетика пола» рассматривается скрещивание мушки дрозофилы, на доске оформляется генетическая задача.

- От кого же зависит пол ребенка у человека?

Гетерогаметность может быть представлена XY, XO. Тип хромосомного набора XO был обнаружен у большинства прямокрылых, многих клопов, жуков, пауков, многоножек и нематод. Тип XY встречается у млекопитающих и рыб, обычен у двукрылых насекомых , а также у двудомных растений.

Дальнейшие исследования показали, гетерогаметность присуща не только мужскому полу. Например, у птиц и бабочек гетерогаметным является женский пол, а гомогаметным - мужской.

Задание №1: заполните таблицу № 2 «Типы соотношения половых хромосом у животных» (приложение №1).

Мужской пол считается сильным, однако, с точки зрения генетики это не так. Мужской организм менее устойчив ко многим неблагоприятным воздействиям: инфекциям, кровопотере, стрессу. Это связано с тем, что Y - хромосома несет меньше генетической информации, чем X- хромосома.

В связи с этим на 100 девочек рождается 106 мальчиков, к 18 годам соотношение устанавливается 1:1, к 50 годам на 100 женщин - 85 мужчин, а к 80 годам на 100 женщин - 50 мужчин.

Помимо основной функции - определения пола, X и Y хромосомы выполняют и другие функции. Природа ведь очень экономна! В половых хромосомах расположен целый ряд генов, которые никак не связаны с признаками пола.

Наследование признаков, определяемых генами, локализованными в половых хромосомах, называется сцепленным с полом наследованием.

Работа с информационными листами (приложение №1):

- Обратимся к таблице № 3 «Гены, локализованные в половых хромосомах человека».

У млекопитающих, в том числе и человека, хромосомы X и Y имеют гомологичный участок, где возможен кроссинговер. Сцепленные с полом гены локализованы в той части X-хромосомы, которая не имеет гомологичного участка в Y-хромосоме. Эти гены полностью сцеплены с полом, передаются исключительно через X-хромосому. К их числу относятся рецессивные гены гемофилии, дальтонизма, атрофии зрительного нерва и др.

Есть гены, которые могут встречаться только у лиц мужского пола и передаваться от отца к сыну. К ним относятся: волосатость ушей, ихтиоз (кожа в виде рыбьей чешуи), перепончатые пальцы на ногах.

На примере заболеваний гемофилии и дальтонизма рассмотрим наследование, сцепленное с полом.

Сообщение учащегося о гемофилии и трагической гибели последнего русского царя (демонстрация фотографий царской семьи).

Задание № 2: решите задачи № 1 и №2 (приложение №2).

Сообщение учащегося о дальтонизме (демонстрация полихроматических таблиц профессора Е.Б.Рабкина)

Задание № 3: решите задачи № 3 и №4 (приложение № 2).

Демонстрация слайдов с изображением ихтиоза, гипертрихоза, синдактилии.

Задание № 4: решите задачу №5 (приложение №2).

А теперь вернемся к теме нашего урока. Действительно, черепаховая окраска кошек (сочетание черных, рыжих, белых пятен) встречается только у самок. Этот факт долго не могли объяснить, пока не стало известно, что гены черного и рыжего цвета аллельны, находятся в гомологичной паре X -хромосом, то есть сцеплены с полом, Ни один из них не доминирует и только при сочетании X ^ВX ^b (где В - ген черной окраски, а b - ген рыжей окраски) - формируется «трехцветный» фенотип. У мужской особи может быть только одна X - хромосома, а значит X ^ВY - кот черный, а X ^bY - кот рыжий, X ^ВX^В - кошка черная, X ^bX^b - кошка рыжая.

Задание № 5: решите задачу №6 (приложение №2).

Природа любит преподносить сюрпризы. Синдром Морриса - нечувствительность определенных тканей организма к действию мужских гормонов семенников (тестостеронов). В результате этой нечувствительности

Развитие организма, который обладает мужским набором XY и семенниками идет по женскому направлению. При рождении это никак не проявляется.

С наступлением половой зрелости развивается псевдогермафродит: высокая, стройная, статная, физически сильная женщина, но при этом бесплодная. Обнаруживается 1 - 65.000 женщин, среди спортсменок - 1%. Так как они превосходят по физической силе, ловкости и быстроте нормальных женщин, они подлежат исключению из спортивных соревнований.

Сообщение учащегося о жизни Жанны Д^,Арк (женщины с синдромом Морриса).

4.Закрепление материала:

Задание №6:

1.Выполнить тест по теме: «Генетика пола» (приложение№3,4).

2.Провести взаимопроверку, используя готовые ответы (приложение №5).

3.Оценить работу с тестом, используя критерии оценки (приложение №5).

Вопросы для закрепления материала:

1. Каким образом половые различия в хромосомных наборах мужчины и женщины поддерживаются при размножении?

2. Какой тип хромосом играет решающую роль в определении пола у людей?

3. Какие заболевания наследуются вместе с полом?

4. Только ли хромосомы определяют пол?

5. Просто ли поменять пол?

6. Нужно ли это делать?

7. Почему не бывает трехцветных котов?

5. Подведение итогов урока, выставление оценок:

Проблема пола во всей ее сложности - от бактерий и вирусов до человека - слишком многогранна и сегодня мы лишь приоткрыли завесу над одной из сокровенных тайн природы, выяснив, где, когда и каким образом осуществляются процессы, которые приводят к развитию зародыша определенного пола.

Мы заканчиваем изучать основы генетики - науки с интересной историей, уникальными открытиями нашего времени и большими перспективами в будущем.

5. Домашнее задание:

& 45 учебник «Общая биология» В.В.Пасечник

& 27 учебник «Общая биология» Д.К.Беляев.

Подготовиться к зачету по теме: «Основные закономерности наследственности» (повторить конспекты).

Литература:

1. Журнал «Биология в школе» №4 2005 г.

2. Журнал «Биология в школе» №2 2000г.

3. С.Г.Инге-Вечтомов «Генетика с основами селекции» М. «Высшая школа» 1989г.

Приложение №1.

Информационный лист по теме: «Генетика пола»

Таблица № 1: Соотношение родившихся особей мужского пола у некоторых животных

Вид

%

Вид

%

Человек

51

Собака

56

Лошадь

52

Мышь

50

Осел

49

Курица

49

Овца

49

Голубь

50

Таблица № 2:Типы соотношения половых хромосом у животных

Организмы

Гетерогаметный

Гомогаметный

Гаметы

Зиготы

Двукрылые насекомые, дрозофила, рыбы,

млекопитающие (в т. ч. человек)

Мужской

Женский

Бабочки, птицы

Женский

Мужской

Прямокрылые, жуки, клопы, пауки, многоножки

Мужской

Женский

Таблица №3: Гены, локализованные в половых хромосомах человека

Группа

сцепления

Локализация на хромосомах

Проявление признака

Примеры заболеваний

Полностью сцепленные с полом

Локализованы в той части X-хромосомы,

которая не имеет гомологичного участка в Y-хромосоме

Доминантные признаки проявляются у обоих полов, у женщин рецессивные в гомозиготном состоянии

Гемофилия, дальтонизм, атрофия зрительного нерва

Сцепленные с Y-хромосомой

Расположены в непарном участке

Могут встречаться только у лиц мужского пола и передаются от отца к сыну

Гипертрихоз (волосатость ушей), ихтиоз (кожа в виде рыбьей чешуи), синдактилии (перепончатые пальцы на ногах)

Частично сцепленные с полом

Расположены в гомологичном сегменте для X и Y-хромосом

Могут передаваться

как с X-, так и с Y-хромосомой

Общая цветовая слепота, геморраги- ческий диатез и др.

Приложение №2.

Задачи по теме « Генетика пола»

Задача № 1:

Сын Николая II царевич Алексей страдал гемофилией, хотя его родители были здоровы, но в роду его матери эта болезнь встречалась у мужчин. Объясните, как наследуется эта болезнь? Почему это заболевание не проявилось ни у прабабушки, ни у бабушки, ни у матери Алексея?

Задача № 2:

Мужчина, больной гемофилией, женился на здоровой женщине. Какова вероятность появления детей, больных гемофилией?

Задача № 3:

В семье здоровых родителей родился мальчик - дальтоник. Почему?

Задача №4:

Мальчик вырос и женился. Какова вероятность появления в семье детей-дальтоников?

Задача № 5:

Мужчина был прооперирован по поводу перепонки между указательным и средним пальцем и имел вполне нормальный внешний вид. Определите генотипы и фенотипы его детей?

Задача № 6:

Какие будут котята от скрещивания рыжей кошки с черным котом? Черной кошки с рыжим котом? Черепаховой кошки с рыжим котом? Черепаховой кошки с черным котом? Если ген черной и рыжей масти находится в X-хромосоме, ни один из них не доминирует над другим, а при наличии обоих генов в X-хромосоме окраска получается пятнистой, т.е. черепаховидной.

Приложение №3.

Тест по теме: «Генетика пола»

Вариант I

1. Хромосомный набор соматических клеток женщины содержит:

А)44 аутосомы и две X-хромосомы

Б)22 аутосомы, X-хромосому и Y-хромосому

В)44 аутосомы, X-хромосому и Y-хромосому

Г)22аутосомы и две X-хромосомы

2. Пол будущего ребенка зависит:

А) От отца Б) От матери

3. Каким будет фенотип особи, если ее генотип XO?

А) Женский Б) Мужской

4. Каким будет фенотип особи, если ее генотип XXX?

А) Женский Б) Мужской

5. Организм с генотипом XY является:

А) Гомогаментным Б) Гетерогаметным

6. Какие котята получатся при скрещивании черной кошки и рыжего кота?

А) черные коты и рыжие кошки

Б) все котята черепаховидные

В) черепаховидные кошки и черные коты

Г) рыжие кошки и черепаховидные коты

7. Сцепленное наследовании это:

А) Кроссинговер

Б) Коньюгация

В) Передача генов, находящихся в одной хромосоме

Приложение №4.

Тест по теме: «Генетика пола»

Вариант II

1. Хромосомный набор соматических клеток мужчины содержит:

А)44 аутосомы и две X-хромосомы

Б)22 аутосомы, X-хромосому и Y-хромосому

В)44 аутосомы, X-хромосому и Y-хромосому

Г)22аутосомы и две X-хромосомы

2. Какое из предложенных расщеплений по генотипу соответствует анализующему скрещиванию, при условии, что неизвестный генотип гетерозиготный?

А) 1:3 Б)1:1 В)1:2:1

3. Каким будет фенотип особи, если ее генотип XXY?

А) Женский Б) Мужской

4. Каким будет фенотип особи, если ее генотип XXYY?

А) Женский Б) Мужской

5. Организм с генотипом XX является:

А) Гомогаментным Б) Гетерогаметным

6. Какие котята получатся при скрещивании рыжей кошки и черного кота?

А) рыжие коты и черные кошки

Б) все котята черепаховидные

В) черепаховидные коты и черные кошки

Г) рыжие коты и черепаховидные кошки

7. Гаплоидный набор хромосом:

А) 2n Б) n

Приложение №5.

Ответы варианта №1: Ответы варианта №2:

1 - А 1 - В

2 - А 2 - Б

3 - А, Б 3 - Б

4 - А 4 - Б

5 - Б 5 - А

6 - В 6 - Г

7 - В 7 - Б

Критерии оценки:

Ошибок нет - 5 баллов

1-2 ошибки - 4 балла

3- 4 ошибки - 3 балла

5 и больше - 2 балла