Урок биологии по теме «ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОПУЛЯЦИЙ. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ на ПРИМЕНЕНИЕ ЗАКОНА ХАРДИ – ВАЙНБЕРГА»

Урок биологии по теме «ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОПУЛЯЦИЙ. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ на ПРИМЕНЕНИЕ ЗАКОНА ХАРДИ - ВАЙНБЕРГА». Учитель биологии МБОУ «СОШ № 3 им.Н.Г.Сергиенко» - Кодлаева А.А., высшая категория, Почетный Работник РФ, Заслуженный Учитель РК, Лауреат ПНПО.

Цели урока:

• Образовательные - закрепление понятие популяция, формирование умения составлять генетическую характеристику популяций, отработка навыков решения задач на применение закона Харди - Вайнберга.

• Воспитательные - развивать самостоятельность, воспитывать мотивированный интерес к предмету и потребность в приобретении знаний, воспитывать чувство взаимопомощи.

• Развивающие - развивать умение выделять главное, сравнивать, делать правильные выводы, логически мыслить, формировать познавательный интерес к изучению проблем генетики.

Оборудование: компьютеры, медиапроектор, дидактический программный материал (презентация), раздаточный дидактический материал (сборник задач «Учебные задачи по общей и медицинской генетике», г. Казань, изд - во Магариф, 1995г.)..

Формируемые и развиваемые понятия: популяция, методы генетики, генотипы, частоты аллелей, наследственные заболевания, закон Харди - Вайнберга, панмиксия.

Тип урока: урок обобщения и закрепления усвоенных знаний.

Используемые технологии: информационно-коммуникативные, технология интерактивного обучения. ХОД УРОКА

I этап. Организация класса - приветствие, проверка наличия количества учащихся.

Вступительное слово учителя: Ребята, на сегодняшнем уроке мы с вами должны обобщить и систематизировать материал программы, ликвидировать пробелы, а также потренироваться в решении задач с применением закона Харди - Вайнберга. Тема нашего урока «Генетическая характеристика популяции. Решение задач на применение закона Харди - Вайнберга (сл.1).

II этап. АКТУАЛИЗАЦИЯ опорных знаний с целью подготовки учащихся к решению задач.

1. Закрепление генетической характеристики популяций (фронтальный опрос - беседа): - Формулировка закона Харди - Вайнберга? (сл.2) - Условие работы закона? - Значение закона? (сл.3) - Что такое популяция? (сл.4) - Почему популяция является единицей вида и эволюции? - Что означает - составить генетическую характеристику популяции? (сл.5) - Кто впервые изучил генетическую характеристику популяций? (сл.6) - К каким выводам пришел автор, открывший генетическую характеристику популяций (С.С.Четвериков)? - Какие методы используются в генетике и в частности в генетике человека? (сл.7).

2. Учитель: Изучение генетической структуры популяций является необходимым компонентом для понимания и решения проблем биологии человека. Есть специальный раздел генетики - популяционная генетика (сл.8), которая изучает взаимодействие факторов, влияющих на распределение наследственных признаков в популяции людей, в том числе и наследственных патологий, для выявления роли наследственных и средовых факторов в возникновении болезней и фенотипического полиформизма.

Быстро меняющиеся условия среды, устранение препятствий к браку между разными популяциями людей (процесс метизации - сл.9) - все это оказывает влияние на генофонд человечества, на частоты встречаемости генотипов. Для изучения генетики человека используют целый ряд методов, что связано со спецификой изучения наследственности человека. Остановимся на популяционно - статистическом методе (сл.10), который применяется при исследовании частот встречаемости генов в популяции, в том числе и патологических, выясняет роль наследственности и среды на возникновение различных заболеваний. Как же применяется это метод для изучения частот аллелей и генотипов в популяциях людей?

3. Ученик № 1: С помощью популяционно - статистического метода проводятся исследования части популяции людей; изучают архивы больниц, перинатальных центров, родильных домов, ведут опросы пациентов путем анкетирования и затем проводят статистический анализ полученных данных по различным изучаемым признакам (заболеваниям) (сл.11).

4. Ученик № 2: Изучение распределения генов на определенных территориях показывает, что их можно разделить на три категории (сл.12): №1 - гены, имеющие универсальное расположение: например, рецессивный ген фенилкетонурии и некоторые формы слабоумия, встречаются в гетерозиготном состоянии 1 одного процента населения Европы. Также можно охарактеризовать такие заболевания, как альбинизм, алкаптокурия, аниридия, сахарный диабет.

5. Ученик № 1: Категория № 2 - встречаются локально, в определенных районах - например, ген серповидноклеточной анемии распространен в странах Африки и Средиземноморья. А категория № 3 - имеет узкое распространение, например, ген, определяющий врожденный вывих бедра имеет наибольшую концентрацию у коренных жителей северо - востока нашей страны.

IП этап: Практическое закрепление универсальных учебных действий - Решение задач с применением закона Харди - Вайнберга. (сл.13 - 18). Задачи из сборника «Учебные задачи по общей и медицинской генетике», Казанской медицинской академии.

ЗАДАЧА № 1. На нахождение генетической структуры популяции. В одном из родильных домов в течение десяти лет выявлено 252 ребенка с патологическим рецессивным признаком среди 70000 новорожденных детей. Установите генетическую структуру популяции данного города, если она отвечает условиям панмиксии.

Дано: N = 70000 новорожденных детей. q² = 252 ребенка с патологическим геном. Найти: p² = ? 2pq = ? q² = ? Решение: Математическое выражение закона Харди - Вайнберга следующее - p² + 2pq + q². Следовательно, q² (аа) = 1/ N. Поэтому, 1) q² (аа) = 1/70000 = 0, 0036; 2) q_а = = 0,06; 3) р = 1 - q, р = 1 - 0,06 = 0,94; 4) Р² (АА) = (0,94)² = 0,8836; 5) 2pq (Аа) = 2*0,94*0,06 = 0, 1128. Ответ: N (здоровых гомозигот (АА)) = 0,8836, N (здоровых гетерозигот)) = 0,1128, N (больных (аа)) = 0,0036.

ЗАДАЧА № 2. Алкаптокурия наследуется как аутосомно-рецессивный признак. В старости при этой аномалии развивается артрит. Заболевание встречается с частотой 1:100000. Определите количество гомозиготных носителей доминантного аллельного гена. Дано: А - норма, а - алкаптокурия, q² (аа) = 1:100000. Найти: Р² (АА) = ? Решение: 1) q = = 0,003; 2) р = 1 - q, р = 1- 0,003 = 0, 997; 3) Р² (АА) = (0,997)² = 0,999. Ответ: N (количество гомозиготных носителей доминантного аллельного гена) = 0, 999.

Учитель: Какие факторы вызывают изменение частот генов в популяции? Ученики: Это гибридизация, мутации, дрейф генов, естественный отбор, полиморфизм (дают им краткую характеристику). Некоторые гены в популяции представлены множественными аллелями - это один из видов взаимодействия аллельных генов - множественный аллелизм. Например, группы крови, которые определяются тремя аллелями одного аутосомного гена I. И можно рассчитать процентное соотношение групп крови в популяции.

ЗАДАЧА № 3. У человека группы крови системы АВО определяются тремя аллелями одного аутосомного гена I группа - I⁰I⁰, II группа - I^АI^А, III группа - I^ВI^В, IV группа - I^АI^В. Частоты генов, определяющих группу крови по системе АВО составляют для - I⁰ - 0, 562, для I^А - 0, 249, для I^В - 0, 189. Определите процентное соотношение людей в популяции с I, II, III и IV группами крови.

Дано: Р^А = 0,249; q_В = 0, 189; V₀ = 0, 562. Найти: % соотношение людей с I, II, III и IV группами крови.

Решение: I группа = I⁰I⁰ = р² = (0,562)² = 0, 3158 = 31,58%; II группа = Р² + 2РV = I^АI^А + I^АI^о = (0,249)² + 2*0,249*0,562 = 34,20%, III группа = q² + 2РV = I^ВI^В + I^ВI^о = (0,189)² + 2*0,189*0,562 = 24,8%; IV группа = 2Рq = I^АI^В = 2*0,249*0,189 = 9,4%.

Ответ: % соотношение людей в популяции: I группа = 31,58%; II группа = 34,20%; III группа = 24,8%; IV группа = 9,4%.

ЗАДАЧА № 4. Наследование резус - фактора. В населенном пункте при обследовании Rh - фактора оказалось с резус - отрицательном фактором 16%, с резус - положительным - 84%. Какая часть людей из резус - положительных будет гомозиготами, а какая часть - гетерозиготами?

Дано: Rh^-Rh^- - 16% = 0,16, Rh⁺Rh⁺ и Rh⁺Rh^- - 84% = 0,84. Найти: % - положительных гомозигот, % - положительных гетерозигот ?

Решение: 1) Rh^-Rh^- = q² = 16% = 0,16, q = = 0,4 = 40%; 12) р+q = 1, Р_Rh = 1 - 0,4 = 0,6 = 60%; 3) Р²_Rh⁺_Rh⁺ = (0,6)² = 0,36 = 36%; 4) 2 pq (Rh⁺Rh^-) = 2*0,6*0,4 = 0,48 = 48%.

Ответ: Из резус - положительных - 36% будут иметь гомозиготный доминантный генотип (Rh⁺Rh⁺), а 48% - резус-положительный гетерозиготный генотип (Rh⁺Rh^-).

IV. Подведение итогов работы на уроке - подведение выводов (сл.19):

1. Применение закона Харди - Вайнберга нужно для изучения генетической структуры популяций;

2. Используя значения частот аллельных генов, можно определять частоты генотипов и наоборот;

3. Благодаря закону процесс микроэволюции стал доступен для изучения, так как с изменением частот генов, изменяются частоты генотипов, нарушается генетическое равновесие;

4. Идет изменение генофонда популяций, а без этих изменений невозможен эволюционный процесс.

V. Цветорефлексия (сл.20).

VI. Домашнее задание (сл.21):

1. повторить s 53,54,55 по учебнику Рувинского А.О. «Общая биология 10 - 11»,

2. составить текст задачи на применение закона Харди - Вайнберга, в которой был бы известен q, а р² надо найти; или известен q, а надо найти 2 pq, или известен р², а надо найти q².