Наследственность и изменчивость — свойства организма. Основные законы наследования признаков

Урок № 41. Наследственность и изменчивость - свойства организма. Основные законы наследования признаков

Цели урока: сформировать представление о генетике - науке, изучающей наследственность и изменчивость организмов, познакомить с основными понятиями науки.

Задачи:

• образовательная: изучить основные исторические моменты в истории генетики как науки, показать многообразие методов, используемых генетикой; изучить основные понятия генетики;

• развивающая: формировать умения и навыки по использованию генетической терминологии и символов для объяснения закономерностей наследования признаков;

• воспитательная: продолжить способствовать формированию культуры умственного труда через овладение навыками общения в процессе беседы, диалога.

Обеспечение занятия: портрет Грегори Менделя, стенд или плакат «Основные вехи в истории генетики»; терминологические карты «Обзор основных терминов и понятий генетики»

Тип урока: изучение нового материала.

Метод проведения: беседа.

Требования согласно программе:

Ученик должен

• иметь представление об истории становления науки, об основных направлениях в изучении наследственности;

• знать основные генетические понятия: «наследственность», «изменчивость», «ген», «аллель», «генотип», «фенотип»;

• уметь применять основные термины для объяснения закономерностей наследования.

Ход урока

I. Организационный момент.

• приветствие;

• наличие учащихся.

II. Проверка домашнего задания.

фронтальный опрос 3 учеников.

III. Изучение нового материала.

Запись на доске:

Генетика - молодая наука, составляющая основу всей современной биологии. Ее возраст - чуть более 100 лет (с 1900 года). Название «генетика» предложил английский ученый У. Бэтсон в 1906 г. Оно происходит от греческого слова «genesis», что означает - происхождение.

Вступительное слово учителя:

Генетика - это наука о закономерностях наследования признаков у организмов. Первый действительно научный шаг вперед в изучении наследственности был сделан австрийским монахом Грегором Менделем, который в 1865 году опубликовал статью, заложившую основы современной генетики. Мендель показал, что наследственные задачи не смешиваются, а передаются от родителей потомкам в виде дискретных (обособленных) единиц. Эти единицы, представленные у особей парами, остаются дескретными и передаются последующим поколениям в мужских и женских гаметах, каждая из которых содержит по одной единице из каждой пары.

В 1909 году датский ботаник Иогансен назвал эти единицы генами, а в 1923 году американский генетик Морган показал, что они находятся в хромосомах. С тех пор генетика достигла больших успехов в объяснении природы наследственности и на уровне организма, и на уровне гена.

На следующем этапе урока ставится задача раскрыть содержание проблем, разрабатываемых генетикой.

ГЕНЕТИКА - изучает два фундаментальных свойства живых организмов - наследственность и изменчивость.

Беседа.

- Что такое наследственность? Как вы понимаете этот термин?

Совместная формулировка определения и запись его в тетрадь.

НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ - это способность родителей передавать свои признаки, свойства и особенности развития следующему поколению. (необходимо объяснить, что передаются не сами признаки: цвет глаз, волос и др., а гены, определяющие их развитие.)

- В чем биологический смысл наследственности? (Сохранение вида)

Мы выяснили, что гены определяют признаки и свойства организма.

- Что такое ген? (участок ДНК)

далее формируем более полное представление о гене:

• Гены могут изменяться (мутации)

• Каждый ген представлен двумя и более разновидностями (конкретными состояниями)

АЛЛЕЛЬ - конкретное состояние гена

• Аллельные гены обозначаются одной буквой;

• Гены находятся в хромосомах (рисунок в учебнике «Расположение генов в хромосомах»)

• Соматические клетки имеют (2п) - диплоидный набор хромосом, половые - гаплоидный (п).

ЛОКУС - конкретное место нахождения гена в хромосоме;

Понятия «ген» и «аллель» в определенной степени синонимы («ген» - более широкое понятие; «аллель» - конкретное)

• Совокупность генов (аллелей) в организме составляет его генотип;

• Совокупность свойств и признаков организма составляет его фенотип.

Затем рассматривается проблема изменчивости организмов, которая трактуется как свойство, противоположное наследственности.

ИЗМЕНЧИВОСТЬ - способность организмов изменять свои признаки и свойства.

- В чем биологический и эволюционный смысл изменчивости? (обеспечивает выживание вида).

Приводятся примеры изменчивости:

А) снижение урожая зерновых при плохом агрофоне, низкая удойность молока при плохом кормлении коров, светло-зеленый цвет листьев при недостатке азота, света;
Б) появление среди людей альбиносов, шестипалых людей, карликов и т.д.;
В) люди живущие на планете Земля, такие одинаковые и такие не похожие. Среди них не найдешь генетических и психологических двойников - ни по соседству, ни на противоположной стороне планеты, ни в прошлой истории человечества, ни в будущем.

Далее учитель с помощью учащихся называет задачи, решаемые наукой генетикой.

1. Изучение веществ и структур, которые составляют материальные основы наследственности, обеспечивают преемственность между поколениями, определяют сходство индивидуального развития.

2. Изучение механизмов реализации наследственной информации в процессе индивидуального развития организмов.

3. Изучение вопросов влияния окружающей среды на формирование признаков в процессе индивидуального развития организмов.

4. Изучение изменчивости как всеобщего свойства организмов, форм и причин этого явления.

Учащиеся делают вывод. Озвучивают цель и задачи генетики.

Таким образом генетика - наука о закономерностях наследственности и изменчивости двух противоположных и вместе с тем неразрывно связанных между собой процессов, свойственных всему живому на Земле.

Законы Менделя.

1. Первый закон Г.Менделя.
Основным методом исследования является гибридологический метод, метод, основанный на скрещивании, гибридизации. Г.Мендель на протяжении восьми лет проводил скрещивания, проанализировал наследование семи пар признаков. Горох - строгий самоопылитель, но возможно удаление тычинок и перенос пыльцы от растений другого сорта с целью получения гибридных семян. Для записи результатов скрещиваний в генетике используются специальная символика, предложенная Г.Менделем: Р - родители; F - потомство, число внизу и ли сразу после буквы указывает на порядковый номер поколения (F1 - гибриды первого поколения -прямые потомки родителей, F2 - гибриды второго поколения - возникают в результате скрещивания между собой гибридов F1); х - значок скрещивания; ♂ - мужская особь; ♀ - женская особь; A, a, B, b, C, c - буквами латинского алфавита обозначаются отдельно взятые наследственные признаки.
С 1855 до 1864 г. Г.Мендель ставит опыты по скрещиванию гороха в крохотном палисаднике под окнами трапезной - 35 на 7 метров и в 1865 году выступает с докладом «Опыты над растительными гибридами» на заседании Брюннского общества естествоиспытателей. Результатом восьмилетней работы по скрещиванию различных сортов гороха и анализа наследования семи пар альтернативных признаков были открытые им закономерности наследования. Но работа была встречена недоуменным молчанием, он опередил свое время на 35 лет, только в 1900 году открытые им закономерности были переоткрыты. Гуго де Фриз, анализируя научную литературу, связанную с наследственностью, обнаружил, что результаты его работы соответствуют забытым законам Г.Менделя.
Успеху работы Менделя способствовал удачный выбор объекта для проведения скрещиваний. Горох имеет короткий период развития, многочисленное потомство, большое количество хорошо заметных альтернативных признаков. Окраска венчика гороха - белая или красная, окраска семян - зеленая или желтая, форма семени - морщинистая или гладкая, окраска боба - желтая или зеленая и другие признаки. Горох является строгим самоопылителем, строение венчика цветка защищает цветок от опыления посторонней пыльцой. Опыты Менделя были тщательно продуманы. Свои исследования он начал с изучения закономерностей наследования всего лишь одной пары альтернативных признаков.
Моногибридным называют скрещивание, при котором анализируется наследование одной пары альтернативных признаков. Таким образом, при таком скрещивании прослеживаются закономерности наследования только двух вариантов признака (например, белая и красная окраска венчика), а все остальные признаки организма во внимание не принимаются.
Классическим примером моногибридного скрещивания является скрещивание сортов гороха с желтыми и зелеными семенами. При опылении растения с желтыми семенами пыльцой растения с зелеными семенами, все потомки имели желтые семена. Аналогичная картина наблюдалась и при скрещиваниях, в которых изучалось наследование других признаков. Мендель пришел к выводу, что у гибрида первого поколения из каждой пары альтернативных признаков проявляется только один, доминантный, а второй, рецессивный, не развивается, как бы исчезает. Это первый закон Менделя: при скрещивании двух организмов, относящихся к разным чистым линиям (двух гомозиготных организмов), отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных признаков, все первое поколение гибридов (F1) окажется единообразным, и будет нести признак одного из родителей.
2. Второй закон Г.Менделя.
Семена гибридов первого поколения использовались Менделем для получения второго гибридного поколения. Во втором поколении три четвертых от всех семян (6022) имели желтую окраску, одна четвертая (2001) - зеленую. Такое же соотношение 3:1 были получены при скрещивании или самоопылении гибридов с другими анализируемыми признаками.
Явление, при котором часть гибридов второго поколения несет доминантный признак, а часть - рецессивный, называют расщеплением. Причем наблюдающееся у гибридов расщепление не случайное, а подчиняется определенным количественным закономерностям. Таким образом, на основе скрещивания гибридов первого поколения и анализа второго был сформулирован второй закон Менделя: при скрещивании гибридов первого поколения в потомстве происходит расщепление признаков в определенном числовом соотношении - 1:2:1 по генотипу и 3:1 по фенотипу.
Для объяснения явления доминирования и расщепления гибридов второго поколения Мендель предложил гипотезу чистоты гамет. Он предположил, что развитие признака определяется соответствующим ему наследственным фактором. Один наследственный фактор гибриды получают от отца, другой - от матери. У гибридов F1 проявляется лишь один из факторов - доминантный. Однако, среди гибридов F2, появляются особи с признаками исходных родительских форм. Генетическая запись осуществляется следующим образом:
Дано: Решение:
Р АА х аа
Ген Признак Желт. Зелен.
А - желтые семена; G
а - зеленые семена;
Р АА х аа F1 Аа х Аа
Желт. Зелен. Желт. Желт.
F1 = ? G

F2 АА + 2Аа + аа
Желт. Желт. Зелен.

III. Закрепление пройденного материала.

Задача №1.
Голубоглазый мужчина, родители которого имели карие глаза женился на кареглазой женщине, у отца которой глаза были голубые, а у матери - карие ( по данному признаку она гомозиготная). От этого брака родился ребенок, глаза которого оказались карими. Каковы генотипы всех упомянутых здесь лиц?
Решение.
А - карие глаза
а - голубые глаза
Так как у женщины отец имел голубые глаза (аа) она от него унаследовала рецессивный аллель, значит ее генотип (Аа). Мать женщины гомозиготная по признаку кареглазости, то есть ее генотип (АА)
Мужчина имеет генотип (аа) так как у него рецессивный признак - голубые глаза.
Р: Аа х аа
G: А,а а
F: Аа, аа
кар гол
Кареглазый ребенок гетерозиготен - (Аа)

VI. Домашнее задание.

Читать параграф 6,7