Урок 5

Тема. Генотип як цілісна система

Мета: Навчальна мета: показати, що генотип – складна система, в якій

здійснюється взаємодія біохімічних реакцій

спричинюваних в організмі діяльністю того чи іншого

гена; перевірити і поглибити сформований

термінологічний блок генетичних понять; узагальнити

поняття моногібридного, дигібридного схрещування,

аналізуючого схрещування, зчепленого успадкування;

провести перевірку вмінь розв’язувати генетичні

задачі.

Розвивальна мета: розвивати уміння аналізувати й прогнозувати,

порівнювати, робити висновки, користуватися

біологічною термінологією, розвивати вміння

узагальнювати і класифікувати форми успадкування,

розвивати уявлення про взаємозв’язки організму і

середовища.

Виховна мета: виховувати бережливе ставлення до живих організмів планети та гордість за досягнення в галузі розвитку генетичної науки. Обладнання та матеріали: таблиця ―Взаємодія генів, таблиці, що демонструють вияви позаядерної (цитоплазматичної) спадковості.

 Базові поняття й терміни: ген, структурні гени, регуляторні гени, геном, інтрони, екзони, цитоплазматична спадковість, позаядерні гени, взаємодія генів, комплементарність, множинна дія генів, цілісна система.

Тип уроку: комбінований.

Форма проведення:

Хід уроку

 І. Організаційний момент.

ІІ. Актуалізація опорних знань

1.Вправа «Так - Ні»

(З допомогою сигнальних карток)

- Народження генетики відносять до 1860 року, коли Г.Мендель виявив закономірності спадковості. (Ні)

- Рецесивний алель завжди проявляється. (Ні)

- Місце розташування алелей певного гена на хромосомі називається локусом. (Так)

- Гібридологічний метод ґрунтується на дослідженні особливостей хромосомного набору організмів. (Ні)

- Матеріальною основою спадковості є хромосоми. (Так)

 - Кількість груп зчеплення дорівнює галоїдному числу хромосом. (Так)

- Гаплоїдне число хромосом є постійним для кожного виду. (Так)

- Гени розташовані в хромосомах у дволанцюговій послідовності. (Ні)

- Статеві хромосоми можуть бути одного або двох типів. (Так)

 - Кількість спадкових ознак організму значно перевищує число хромосом галоїдного набору. (Так)

 - В кожній хромосомі розміщено по два гени. (Ні)

 - Y – хромосома людини вважається генетично інертною, бо в ній дуже мало генів. (Так)

 2. Виконання тестового завдання

 (На роздавальних картках)

А. Назвіть пари хромосом, які у самців і самок однакові, мають подібну будову.

Б. Як називають гомологічні хромосоми, які у самців і самок неоднакові за розміром?

 В. Скільки статевих Х – хромосом у дрозофіли самки?

 Г. Визначте число Х – хромосом у дрозофіли – самця.

Д. Яких хромосом більше – статевих чи нестатевих?

1. Три                            2. Дві

 3. Аутосоми                 4. Одна

5. Статеві хромосоми

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

 ІІІ. Актуалізація опорних знань та мотивація   навчальної діяльності учнів

 1. Бесіда за запитаннями.

- Що ви знаєте про ген? Якою є його хімічна природа?

- Чи тільки в ядрі клітини міститься ДНК? Яка функція ДНК?

 - Поясніть схему: 1 хромосома – 1 ген – 1 ознака (Г. Мендель) 1 хромосома – багато генів – багато ознак (Т. Морган)

- Які функції в клітині виконують мітохондрії? Пластиди?

2. Повідомлення теми та мети уроку.

ІV. Вивчення нового матеріалу

1.     Взаємодія неалельних генів. (Розповідь учителя)

Відомо багато випадків, коли ознака або властивості детермінуються двома або більше неалельними генами, які взаємодіють між собою. Хоча й тут взаємодія умовна, бо взаємодіють не гени, а контрольовані ними продукти. При цьому має місце відхилення від менделівських закономірностей розчеплення.  Розрізняють такі основні типи взаємодії генів: компліментарність, епістаз і полімерію.

Типи взаємодії неалельних генів Комплементарність Епістаз Полімерія Крім того окремо розглядають модифікуючи дію гена (плейотропія), яка проявляється у визначенні одним геном різних ознак.

2.     Типи взаємодії неалельних генів. (Робота в групах)

1 група – Комплементарність

2 група – Епістаз

3 група – Полімерія

(Представник кожної групи знайомить решту учнів класу із виконаним завданням, він повинен пояснити значення даного типу взаємодії і навести приклад)

3.     Позаядерна спадковість (Розповідь учителя)

Цитоплазматична спадковість. У клітинах еукаріот, крім спадкового матеріалу, розташованого у ядрі, виявлено ще позаядерну, або цитоплазматичну, спадковість. Явище цитоплазматичної спадковості полягає у здатності певних структур цитоплазми зберігати та передавати нащадкам частину спадкової інформації батьків. Хоча провідна роль в успадкуванні більшості ознак організму належить генам хромосом, роль цитоплазматичної спадковості теж досить значна.

Цитоплазматична спадковість пов'язана з двома видами генетичних явищ:

 - успадкуванням ознак, які зумовлюють позаядерні гени, розташовані у певних органелах (мітохондріях, пластидах);

- появою у нащадків ознак, зумовлених ядерними батьківськими генами, але на прояв яких впливає цитоплазма яйцеклітини.

Існування генів, розташованих в органелах, що здатні до самоподвоєння

- мітохондріях і пластидах - виявлено ще на початку XX сторіччя під час вивчення успадкування зелених та безбарвних пластид у деяких квіткових рослин із мозаїчним забарвленням листків. Позаядерні гени взаємодіють з ядерними і перебувають під контролем ядерної ДНК. Цитоплазматична спадковість, пов'язана із генами пластид, відома для таких квіткових рослин, як ротики, нічна красуня тощо. Серед них є форми зі строкатими листками, причому ця ознака передається по материнській лінії. Строкатість листків зумовлена нездатністю частини пластид утворювати хлорофіл. Після поділу клітин із безбарвними пластидами у листках виникають білі плями, які чергуються із зеленими ділянками. Пере дача строкатості листків по материнській лінії пояснюється тим, що під час утворення статевих клітин пластиди потрапляють до яйцеклітин, а не до сперміїв. Пластиди, які розмножуються поділом, мають генетичну безперервність: зелені пластиди дають початок зеленим, а безбарвні — безбарвним. Під час поділу клітини пластиди різних типів розподіляються випадково, у результаті чого утворюються клітини з безбарвними, зеленими чи обома типами пластид разом.

Явище цитоплазматичної спадковості, пов'язаної з мітохондріями, вивчали на прикладі дріжджів, у мітохондріях яких виявлені гени, що зумовлюють відсутність або наявність дихальних ферментів, а також стійкість проти певних антибіотиків.

V. Узагальнення та систематизація  знань умінь  учнів.

1. Заповнення таблиці «Шляхи поза ядерного успадкування»

 2. Поясніть  схему та взаємодію неалельних генів

V. ПІДСУМОК УРОКУ ІІІ. Підсумки уроку

Вчитель робить висновки разом з школярами. Учні записують

у робочі зошити.

1. Одна ознака       один ген          одна хромосома (ІІ закон Мендель).

2. Дві ознаки      два гени     дві хромосоми (ІІ закон Менделя).

3. Багато ознак      багато генів       одна хромосома (зчеплене

успадкування).

VІ. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ Опрацювати відповідний текст підручника. Підготуватись до узагальнюючого уроку по темі «Спадковість організмів» Розв’язати задачі.

1. Диплоїдний набір у клітинах Людини – 46 собаки – 78 Голуба – 80 аскариди – 4 Кота – 38 шимпанзе – 48 Жаби – 26 корови – 60 Визначте число груп зчеплення у кожного з перелічених організмів.

2. У квасолі чорне забарвлення насіннєвої шкірки А домінує над білим забарвленням а. схрещування двох чорно насіннєвих рослин дало ¾ рослин із чорним насінням і ¼ з білим. Визначте генотипи обох батьків.

Урок 4

ТЕМА: Явище зчепленого успадкування

Навчальна мета: ознайомити учнів з явищами зчепленого успадкування, дати поняття про роль перехресту хромосом у комбінативній мінливості; зазначити, що хромосомні карти дають змогу встановити локалізацію

окремих генів, а потім і впливати на матеріальну основу спадковості.

Розвивальна мета: розвивати вміння аналізувати результати схрещування і класифікувати тип успадковання; порівнювати, робити висновки.

Виховна мета: формувати уявлення про розвиток генетики, виховувати спостережливість, старанність, працелюбність, почуття колективізму та

толерантності, залучати учнів до творчої діяльності.

Базові поняття і терміни: зчеплене успадкування, кон’югація,

кросинговер, групи зчеплення, генетичні карти, морганіди,

закономірності зчепленого успадкування, гомозигота, гетерозигота,

домінантність, рецесивність, генотип, гени, фенотипи, геном,

кросоверні гамети, некросоверні гамети, хромосомна ознака.

Основні поняття: зчеплене успадкування, дигерозигота, зигота,

дигібридне схрещування.

Обладнання: таблиця „Дигібридне схрещування”, „Мейоз”,

модель-аплікація „Перехрест хромосом”.

Тип уроку: (по провідній дидактичній меті) комбінований

Форма проведення: урок дослідження

І. Актуалізація опорних знань учнів.

Учні групи А розв’язують на карточках генетичні задачі (4 варіанти)

Задача: У пшениці безостість А домінує над остистістю а, а червоне

забарвлення колоса В-над білим в. Визначте зовнішній вигляд

гібридних колосів у таких схрещуваннях:

І в Аавв x ааВВ

ІІ в АаВв x Аавв

ІІІ в АаВв x аавв

IV АаВв x АаВВ

Учні групи В пишуть біологічний диктант.

На дошці записую у будь-якій послідовності біологічні терміни,знання яких  перевіряю. Проти кожного терміна стоїть шифр. Як шифр, використовую літери українського алфавіту і цифри, бо роботу проводжу за двома варіантами. роботу проводжу за двома варіантами.

Поняття	Варіанти
	І	ІІ
Фенотип	3	А
Ген	7	Г
Домінантність	1	Б
Гомозигота	5	Д
Рецесивність	6	З
Генотип	8	Ж
Гетерозигота	4	І

Читаю визначення понять у визначеному порядку: 1) фенотип,

2)ген, 3) генотип, 4) домінантність, 5) гетерозигота, 6) рецесивність,

7) гомозигота.

ІІ. Мотивація навчальної і пізнавальної діяльності

Учитель. Відповідно до закону незалежного комбінування станів ознак при дигібридному схрещуванні різних форм гороху утворюються 4 типи гамет. Однак ці закономірності не завжди проявляються при дигібридному схрещуванні. Наприклад, при схрещуванні дрозофіли з сірим тілом і нормальними крилами з особинами, які мають чорне тіло і зачаткові крила, гібриди першого покоління утворюють всього два, а не чотири типи гамет.

Як пояснити це заперечення? (проблемне питання, яке підводить до вивчення нової теми)

ІІІ. Вивчення нового матеріалу.

6. Повне зчеплення генів.

(Пояснення вчителя з елементами бесіди та складання схеми

схрещування).

Запитання:

1. Чи не можна самі хромосоми вважати за фактори, які підлягають розщепленню відповідно до закону Менделя?

2. Чи не випадково сім пар ознак, успадковування яких вивчав Мендель у гороху, відповідають семи парам хромосом цієї рослини?

Установлення невідповідності величезної кількості ознак

(тисячі, десятки тисяч) обмеженій кількості хромосом (десятки,

сотні) дає можливість висунути припущення про локалізацію в

кожній хромосомі величезної кількості генів, які успадковують

разом або інакше зчеплено. Це положення довів експериментальним

способом американський генетик Т.Морган.

Записати в генному вираженні схему схрещування мух дрозофіл з сірим тілом і нормальними крилами з мухами чорне тіло і  вкорочені крила:

РР ♀ ААВВ x аавв ♂ А – сірий колір

G АВ ав а – чорний колір

F1 – АаВв В – довгі крила

в – зачаткові крила

В F2 відбувається нетипове розщеплення для дигібридного

схрещення. Співвідношення фенотипів 9:3:3:1, як при дигібридному

схрещуванні порушується. Відбувається розщеплення при

відношенні 3:1 (при умові коли не відбувається кросинговер), тобто

виникають усього дві різні за фенотипом форми. Як пояснити це відхилення від закону незалежного успадкування?

Гени забарвлення тіла і довжини крил локалізовані в одній і тій самій хромосомі. Справді генів більше ніж хромосом: генів у мухи дрозофіли кілька тисяч, у  бактеріофагів – кілька сотень. Тому цілком очевидно, що

розміститися їм поодинці в кожній хромосомі неможливо. Після мейозу обидва маленькі гени виявляться в одній гаметі.__ F1 ♀ АаВв х АаВв

Висновок: Всі гени, розміщені в одній хромосомі,

успадковуються разом становлять одну групу зчеплення. Кількість

груп зчеплення дорівнює гаплоїдному набору хромосом. Тому

багато ознак успадковується разом. Так, у дрозофіли гаплоїдна

кількість хромосом = 4 і експериментально встановлено чотири

групи зчеплення, а кількість генів досягає 500, у пахучого горошку 7

пар хромосом, їм відповідає сім груп зчеплення генів. Факти

відповідності кількості груп зчеплення кількості пар хромосом є ще

одним доказом локалізації генів у хромосомах.

Цікавий факт

У природі існує декілька механізмів хромосомного визначення статі, які розрізняються у різних видів. У ссавців, більшості амфібій, двокрилих, ракоподібних, черв’яків, деяких дводомних рослин, деяких риб самки мають тип XX а самці XY. Тип X0 притаманний більшості прямокрилих, багатьом клопам, жукам і павукам — у самців. У птахів, плазунів, деяких риб, метеликів у самок тип XY, а у самців XX. У молі, живородної ящірки жіноча стать X0, а чоловіча — XX.

Неповне зчеплення генів.

Прийом: «Мозковий штурм»

1. Що таке кон’югація?

2. Яке значення має кон’югація?

3. Коли відбувається перехрест хромосом?

4. Що відбувається при перехресті хромосом?

5. Що відбувається з алелями, які розміщені на хромосомі у

лінійному порядку?

6. Назвати кросоверні і некросоверні гамети у генотипі.

Розв’язати задачу

У людини хвилясте волосся (А) домінує над прямим волоссям

(а), полідактилія (В) над нормальною кількістю пальців (b). Чоловік

з генотипом АаВb одружився із жінкою з генотипом ааbb. Визначте

фенотипи батьків, а також фенотипи й генотипи дітей від цього

шлюбу.

(Робота  учня біля дошки)

Учитель. Кожний ген визначає розвиток лише однієї ознаки і

поводиться незалежно від інших генів, які розміщуються в

неалельних хромосомах – така закономірність успадкування

розкрита у законах Менделя. Це найпростіший характер

успадкування, коли кожна ознака визначається одним геном,

розміщеним у самостійній хромосомі.

Одна ознака ← один ген ← одна хромосома.

Після перевідкриття вченими генетичних закономірностей у

біологічній науці стали з’являтися факти, які суперечать основним

положенням Менделя. І одним з таких фактів є „Зчеплене

успадковування”.

Записують учні тему та план уроку.

1. Зчеплене успадкування.

2. Групи зчеплення. Поняття про генетичні карти хромосом.

3. Зчеплене успадкування

Учні записують схему схрещування гібридів першого   покоління з гомозиготною рецесивною особиною за обома

ознаками (чорне тіло, зачаткові крила з рецесивною формою)

Провівши аналізуюче схрещування, повинні отримати розщеплення

по фенотипу 1: 1: 1:1, а отримали 7 : 1 : 1 : 7

Учень. В процесі кросинговеру відбувається перекомбінація генів

локалізованих в одній хромосомі. Оскільки в одній і тій самій

хромосомі можуть бути зчеплені корисні і шкідливі гени, то відрив їх

один від одного дає змогу в доборі зберегти тільки корисні. Явище

зчеплення генів локалізованих в одній хромосомі, відомі під назвою

законі Моргана.

Групи зчеплення. Поняття про генетичні карти

(Розповідь вчителя з елементами бесіди)

Визначення частот кросинговеру між різними парами генів дало змогу створити генетичні карти хромосом, на яких зазначено порядок розміщення і відносні відстані між генами в хромосомі. Для деяких видів організмів (кукурудза та кілька видів дрозофіл) уже створено повні генетичні карти хромосом, для інших (у тому числі і людини) - цей процес триває. N1 / N2 × 100 =% кросинговеру Вплив зовнішніх і внутрішніх чинників на частоту кросинговеру. Хоча частота кросинговеру між різними парами зчеплених генів є величиною відносно сталою, на неї можуть впливати деякі чинники зовнішнього і внутрішнього середовища (хромосомні мутації, які ускладнюють або унеможливлюють перехрест хромосом, занадто висока чи низька температура, рентгенівське опромінення, деякі хімічні сполуки тощо). У деяких видів організмів виявлено залежність частоти кросинговеру від віку (наприклад, у дрозофіли) або статі ( миші, кури)

Висновок:

1. Кожна хромосома є групою зчеплення генів, розташованихлінійно.

2. Між хромосомами в мейозі відбувається кон’югація, внаслідок

чого можлива перекомбінація генів.

3. Комбінативна мінливість, що виникає при цьому є матеріалом для

природнього добору і селекції.

ІV. Закріплення вивченого матеріалу.

Робота з тестами

Завдання мають по чотири варіанти відповіді. У кожному завданні є лише одна правильна відповідь. (Тест можна відобразити на екрані або роздати учням на друкованих картках.)

1.   У людини набір хромосом у соматичних клітинах становить:

А         23

Б          60

В          46

Г          92

2.   Хромосомний набір — це:

А         фенотип

Б          каріотип

В          генотип

Г          геном

3.   У каріотипі жінки містяться статеві хромосоми:

А         XX

Б          XY

В          X0

Г          ZW

4.   Частота кросинговеру залежить:

А         від кількості генів

Б          подвоєння хромосом

В          швидкості поділу

Г          відстані між хромосомами

5.   При аналізуючому схрещуванні гетерозигот відбудеться розщеплення генотипів:

А         3 : 1

Б          9 : 3 : 3 : 1

В          1 : 2

Г          1 : 1

6.   Функціональна одиниця спадкової інформації:

А         морганіда

Б          локус

В          ген

Г          екзон

7.   Гаплоїдний набір хромосом має:

А         зигота

Б          гамета

В          нейрон

Г          остеоцит

8.   Одиниця виміру відстані між генами:

А         морганіда

Б          локус

В          ген

Г          екзон

9.   Кількість ознак, що аналізується під час дигібридного схрещування:

А         одна

Б          дві

В          три

Г          чотири

10. Кодомінування — це взаємодія:

А         між генами X- та Y-хромосом

Б          алелями різних генів

В          алелями одного гену

Г          групами зчеплення

11. Який генотип матимуть нащадки від схрещування гомозиготних високорослих томатів із червоними плодами (AAВВ) та низькорослих томатів із жовтими плодами (aabb)?

А         AaВb

Б          AAВb

В          AaВВ

Г          aabb

12. Який генотип мають батьки, нащадки яких при схрещуванні є одноманітними?

А         AaВb × AaВb

Б          AAВb × AaВВ

В          AaВb × aabb

Г          AAВВ × aabb

Відповіді: 1. В; 2. Б; 3. А; 4. Г; 5. Г; 6. В; 7. Б; 8. А; 9. Б; 10. В; 11. А; 12. Г.

 V. Рефлексія

- Чи допоміг вам сьогодні урок з’ясувати на якому рівні

навчальних досягнень ви засвоїли тему зчепленого

успадкування.

- Які завдання даються вам важче?

- З якими процесами гібридизації необхідно ознайомитись

глибше, щоб навчитись розв’язувати задачі.

VІ. Домашнє завдання

1. Вивчити §42.

2. Диференційоване завдання.

Група А Задача

У кукурудзи жовтий колір ендосперму і гладенька поверхня

насінин зумовлена генами А і В, що локалізовані в одній парі

гомологічних хромосом, і перехрещування між ними становить 30%.

Схрестили дигетерозиготну рослину кукурудзу з кукурудзою, генотип

якої – Ааbb. Скільки рослин із жовтими гладенькими зернами можна

отримати в першому поколінні гібридів?

Група Б Заповнити таблицю

Генетичні закони	Визначення	Приклади
Закон однорідностігібридів І покоління
Закон розщеплення
Закон незалежного розподілу генів
Закон зчеплення