Урок по биологии на тему ЯВЛЕНИЕ СЦЕПЛЕННОГО НАСЛЕДОВАНИЯ (10 класс)

ТЕМА УРОКА: ЯВЛЕНИЕ СЦЕПЛЕННОГО НАСЛЕДОВАНИЯ.

1.

ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ЗАДАЧИ:

познакомить учащихся с явлением сцепленного сцепления генов, расположенных в гомологических хромосомах, законом Т.Моргана группами сцепления, причинами, нарушающих это сцепление кроссинговер, частотой кроссинговера у организмов, генетическими картами животных, растений.

2.

ВОСПИТАТЕЛЬНЫЕ ЗАДАЧИ:

Добиться понимания универсального характера законов наследования. Закономерностей изменчивости, как доказательства материального единства живой природы. Сформировать взгляды на материальное единство мира и объективность законов природы.

3.

РАЗВИВАЮЩИЕ ЗАДАЧИ:

Развивать умение выделять главное существенное, умение пользоваться генетической терминологией, символикой, умение решать генетические задачи, логически излагать свои мысли, развивать самостоятельность.

АКТУАЛИЗАЦИЯ ЗНАНИЙ:

1. Что такое мейоз?

2. Каково его значение?

3. Каково значение конъюгации и кросинговерд?

4. Сформулируйте правило единообразия гибридов 1-го поколения. Объясните его цитологические основы?

5. Сформулируйте закон независимого наследования. Объясните цитологические основы независимого наследия?

ОБОРУДОВАНИЕ: таблица мейоза, самодельные учебные таблицы: схема анализирующего скрещивания при сцепленном наследовании, генетическая карта дозофилы, томата, перекрест хромосом, живые дрозофилы в пробирках (по возможности).

Закон зависимого комбинирования признаков осуществляется при условии, если гены, определяющие эти признаки, находятся в негомологичных хромосомах. В силу этого у каждого вида число пар признаков, наследующихся независимо, должно быть ограничено числом пар хромосом. В то же время известно, что число генов, определяющих различные признаки, очень велико, а число хромосом относительно мало. Поэтому следует предположить, что в каждой хромосоме расположен не один ген, а множество. Как в этом случае будет происходить наследование признаков, развитие которых связано с этими генами?

СОЗДАНИЕ ПРОБЛЕМНОЙ СИТУАЦИИ.

Изложение материала нужно начать с создания проблемной ситуации, но перед этим следует познакомить учащихся с дрозофилами, как объектом генетических исследований. Если есть возможность показать им какой-то вид живых дрозофил, то это нужно сделать. Научное объяснение явлению сцепления генов дал Т.Морган, проводя опыты именно с дрозофилами. Создать ситуацию на уроке возможно с помощью демонстрации самодельной таблицы "Схема анализирующего скрещивания при сцепленном наследовании" и объяснения на основе ее сущности опытов Т.Моргана с дрозофилами. При скрещивании дрозофил с серым телом, нормальными крыльями с мухами, имеющими черное тело и укороченные крылья, в первом поколении появляются особи серой окраски с нормальными крыльями, что соответствует правилу единообразия гибридов первого поколения. Чтобы проверить генотипы родителей в лаборатории американского генетика Т.Моргана, делали анализирующее скрещивание: когда брали самца из первого поколения и скрещивали с самкой с рецессивными признаками (черное тело, укороченные крылья), получали 50% мух с серым телом, нормальными крыльями, 50% мух имели черное тело, укороченные крылья; когда для скрещивания брали самку из первого поколения и рецессивного самца, получали совсем неожиданное соотношение:

• 41,5% - серые с нормальными крыльями;

• 8,5% - серые с укороченными крыльями;

• 8,5% - темные с нормальными крыльями;

• 41,5% - темные с укороченными крыльями.

ПРОБЛЕМА:

После сообщения таких противоречивых фактов учитель может поставить проблему, которая будет сформирована в виде двух учебных задач, над ними предлагается подумать учащимся и высказать свои предположения еще до изучения материала.

1. Почему при скрещивании мух, различающихся по двум парам признаков, при анализирующем скрещивании не получили ожидаемого расщепления?

I : I : I : I

2. Чем объяснить появление новых фенотипов при втором скрещивании и отсутствии их в первом?

РАБОЧАЯ ГИПОТЕЗА:

На основе предположений учащихся формируется рабочая гипотеза приблизительно такого содержания:

1.Вероятно в данном случае наблюдается какое-то другое, более сложное наследование, чем при моно - и - дигибридном скрещивании.

2.Появление новых фенотипов скорее всего связано с обменом участками хромосом при мейозе, и это происходит только у самки.

РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ:

Все дальнейшее изложение материала следует подчинить доказательству рабочей гипотезы, т.е. решению проблемы.

Нам ясно, что независимое наследование генов в данном случае не имеет место. Наследование признаков окраски тела и величины крыльев у дрозофилы не происходит по типу дигибридного скрещивания. Подтверждение этому - результаты анализирующего скрещивания. С каким же новым законом наследования мы имеем дело? За основу наших рассуждений возьмем тот факт, что в каждой хромосоме находится много генов. Можно привести цифры, доказывающие это. У дрозофилы известно 8 хромосом и несколько тысяч генов, у кукурузы - 20 хромосом, в них локализовано более 500 генов, у человека - 46 хромосом, они содержат более 700000 генов и др. Такие гены, находящиеся в одной паре гомологичных хромосом, в соответствии с поведением хромосом в мейозе, должны наследоваться вместе. Они как бы вагоны, входящие в состав одного поезда - куда поезд, туда и вагоны. Вполне возможно, что гены окраски тела дрозофилы (А) и величины ее крыльев (В) находятся в одной паре гомологических хромосом. Проверим это, записав схему скрещивания сначала родительских форм, а затем анализирующего скрещивания. Эру работу учащиеся могут выполнить самостоятельно на основе знаний о моногибридном скрещивании и гипотезы чистоты гамет, учителю необходимо показать только, как расположить гены (А) и (В) в одной паре гомологичных хромосом.

Запись схемы скрещивания родительских форм.

В соответствии с правилами единообразия гибридов первого поколения все особи дрозофил имеют серую окраску и нормальные крылья.

Запись схемы анализирующего скрещивания при полном сцеплении генов.

50% мух имеют серое тело, нормальные крылья, 50% - черное тело, укороченные крылья.

Наши предположения о том, что гены (А) и (В) локализованы в одной паре гомологичных хромосом и наследуются совместно, подтвердилось, на это указывают результаты анализирующего скрещивания.

Это явление рассматривается в генетике как закон сцепленного наследования, установленный Т.Морганом - гены, находящиеся в одной паре гомологических хромосомов, наследуются сцеплено и образуют одну группу сцепления, число групп сцепления равно гаплоидному набору хромосом данного вида. Появление признаков родительских форм говорит о том, что сцепление генов (А) и (В) наблюдается полное.

Группы сцепления генов установлены для многих организмов - человека, кролика, мышей, курицы, кукурузы, томатов, гороха и др.

Соответствие числа групп сцепления числу пар хромосом.

Виды

Гаплоидное число хромосом

Число групп сцепления

Ячмень

7

7

Томат

12

12

Львиный зев

8

8

Кукуруза

10

10

Таким образом гены, находящиеся в одной группе сцепления, т.е. в одной хромосоме, наследуются совместно, а гены, находящиеся в разных группах сцепления, т.е. негомологичных хромосом, наследуются согласно закону независимого распределения наследственных факторов.

Что же происходит при анализирующем скрещивании, если поменять местами родительские формы? Возникновение новых фенотипов говорит о том, что полное сцепление генов у самки чем-то нарушено. Скорее всего при мейозе в профазе I произошли разрывы гомологических хромосом и обмен их участками.

Проверим это, записав схему скрещивания.

Рассмотрим процесс образования гамет у самки дрозофилы.

А В

интерфаза - удвоение хромосом

Изложение материала этой части урока можно проводить методом беседы по таблице мейоза, перекреста хромосом и одновременной записью схемы скрещивания на доске и в тетрадях учащихся. .

профаза I-

кроссинговер

метафаза I

В процессе записи схемы скрещивания можно выяснить следующее:

1. В какой фазе мейоза хромосомы удвоятся?

2. В какой фазе мейоза происходи т процесс конъюгации хроматид гомологических хромосом у самки?

3. В чем он заключается?

4. Какие хроматиды крайние или средние чаще могут разрываться?

5. Как произойдет процесс обмена участками между средними хроматидами гомологических хромосом?

6. Сколько сортов гамет может образовать самка в процессе мейоза?

7. Какие из них появились в результате перекрестка хромосом и обмена участками?

8. Сколько сортов гамет образует самец?

9. Определите, какое потомство может появиться от такого скрещивания?

Процесс обмена парных хромосом участками (кроссинговер) наблюдается только у самки и нарушает сцепление генов, у самцов дрозофилы преимущественно полное сцепление генов.

Т.Морган предположил, что гены расположены в хромосомах линейно, а частота кроссинговера отражает относительное расстояние между ними. Чем дальше стоят гены друг от друга, тем между ними происходит кроссинговер; чем ближе друг к другу, тем он осуществляется реже.

На основе изучения групп сцепления генов составлены генетические карты примерно для 100 организмов, большинство из которых составляют микроорганизм. Дрозофилы представляют собой в настоящее время, наиболее изученные организмы. Подробные генетические дрозофилы содержат хромосомы с нанесенными на них более генами. У дрозофилы первая группа сцепления соответствует X - хромосоме, вторая и третья - двум большим аутосомам, четвертая - маленькой аутосоме. В учебнике можно рассмотреть генетическую карту хромосомы томата. На ней буквами обозначены аллельные гены. Отвечающие за развитие определенных доминантных и рецессивных признаков, видно расстояние между генами.

Генетические карты имеют практическое значение для хромосомной и генной инженерии, лежащих в основе селекции, для медицинской генетики, особенно для ранней диагностики некоторых наследственных болезней.

Построение генетических карт является одним из этапов разработки мер биологической (генетической) борьбы с вредителями. В основе ее - хромосомные перестройки, приводящие к снижению жизнеспособности вредителей сельского хозяйства.

ВЫВОДЫ ПО УРОКУ:

1. Гены окраски тела и длины крыльев располагаются в одной паре гомологических хромосом и наследуются совместно.

2. Каждая хромосома представляет собой группу сцепления генов, рас положенных линейно.

3. При конъюгации хромосом в мейозе может осуществляться перекомбинация генов (кроссинговер) и нарушаться сцепление их.

4. Возникающая при этом комбинативная изменчивость служит материалом для естественного отбора.

5. Разработанные Т.Морганом законы наследования привели к доказательству, что материальной основой наследственности служат хромосомы клеточного ядра. Анализ явлений сцепления позволит понять организацию генов в каждой из хромосом. Все это послужило созданию

Хромосомной теории наследственности.

1.Единицей наследственной информации является ген, локализованный в хромосоме.

2. Гены в хромосомах расположены линейно. Гены в пределах одной хромосомы образуют группу сцепления и наследуются совместно.

3. Сцепление генов может нарушаться в результате кроссинговера.

4. Гены, расположенные в негомологичных хромосомах, наследуются независимо друг от друга и образуют различные комбинации.

ПРОВЕРКА ЗНАНИЙ, УМЕНИЙ.

Для проверки усвоения знаний урока можно решить задачу на сцепленное наследование или предложить следующие вопросы:

В диплоидной клетке пшеницы 42 хромосомы. Сколько у этого растения групп сцепления?

Гамета коровы содержит 30 хромосом. Сколько у этого животного групп сцепления?

Некоторая особь, гетерозиготная по двум признакам, дает гаметы четырех типов - АВ, аВ, Ав, ав. Располагаются ли оба гена в одной или же двух различных хромосомах?

Известно, что данный экземпляр растения гетерозиотен по двум генам и образует гаметы только двух типов АВ и ав. О независимом или сцепленном наследовании идет речь в данном случае?

ЗАДАЧА.

У кур признак раннего оперения Е доминирует над признаком позднего оперения е, а рябое оперение В - над черным b. Гены b и е сцеплены с полом и дают 20% кроссинговера (только у самцов ) . Скрещивается ранооперившаяся черная курица с позднеоперившимся гомозиготным рябым петухом. Какое ожидается потомство по фенотипу и процентному соотношению их в F_2.