План-конспект урока по биологии на тему Моно- и дигибридное скрещивание. Законы Г. Менделя
МОУ «Школа №112 г. Донецка»
учитель биологии Кондратьева А.А.
Дата:
План-конспект урока по биологии № _____
для 11 класса по теме:
«Основные понятия генетики. Методы генетических исследований. Генотип и фенотип. Аллельные гены. Моногибридное скрещивание. Первый и второй законы Г. Менделя»
Цели: познакомить с основными понятиями генетики, методами исследований; дать представление о моногибридном скрещивании и раскрыть сущность первого и второго законов Менделя.
Задачи:
образовательные: сформировать знания о генотипе и фенотипе, аллельных генах, гибридологическом методе, моногибридном скрещивании, законах единообразия первого поколения; расщепления признаков во втором поколении;
развивающие: развивать умения записывать схемы скрещивания, оперировать генетической символикой, решать задачи на моногибридное скрещивание, умения проводить исследовательскую работу;
воспитательные: воспитание всесторонне развитой компетентной личности через использование знаний основных понятий генетики для объяснения законов, открытых Г. Менделем; содействие формированию научного мировоззрения на основе познаваемости и общности законов живой природы.
Тип урока: изучение нового материала.
Оборудование: таблица, учебник.
Ход урока
I. Организационный момент.
II. Актуализация знаний.
Что вы слышали ранее о такой науке, как генетика?
Как Вы думаете, почему потомство всех живых организмов всегда похоже на своих родителей?
Какие свойства живых организмов вы знаете?
Какую роль играют такие фундаментальные свойства живого, как наследственность и изменчивость.
Какую личную значимость для Вас будет иметь сегодняшний урок?
III. Изучение нового материала.
Генетика – наука, изучающая закономерности и материальные основы наследственности и изменчивости организмов, а также механизмы эволюции живого.
Наследственностью называется свойство одного поколения передавать другому признаки строения, физиологические свойства и специфический характер индивидуального развития. Свойства наследственности реализуются в процессе индивидуального развития. Генетика возникла в связи с разведением домашних животных и возделыванием растений, а также с развитием медицины.
Термин «генетика» в 1905 году ввел английский биолог Уильям Бэтсон (Рис. 1), происходит от греческого genesis и переводится как «развитие» или «происхождение».
Генетика служит теоретической основой селекции – науки, разрабатывающей методы выведения и улучшения пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов.
Генетика имеет свой собственный язык терминов, так называемую терминологическую карту, основные термины которой отображены на рисунке
Благодаря совершенствованию методов переноса генов между разными организмами и их экспрессии, в новых хозяевах закладываются основы для получения новых сортов растений, пород животных, генотерапии наследственных заболеваний у человека. Современная генетика не только ставит и решает фундаментальные проблемы организации живой материи; ее методы активно используют в осуществлении продовольственной, экологической, космической и иных глобальных программ человека.
В 1856 году монах Августинского монастыря Грегор Иоганн Мендель проводил опыты по изучению передачи наследственных признаков на горохе. В результате исследований он сделал ряд биологических открытий, которые он описал в «Опытах над растительными гибридами» в 1865 году. В своей работе он отметил, что наследственные признаки не являются целым, как считалось ранее, а передаются отдельными факторами. Факторы находятся в клетках парами и передаются потомкам через половые клетки – гаметы. Сейчас мы уже знаем, что факторы – это есть гены. В 1909 году датский ботаник Иогансен Вильгельм Людвиг ввел термин «ген», а американский генетик Томас Гент Морган (Рис. 2) обосновал хромосомную теорию наследственности.
В 1900 году, который считается годом возникновения генетики, трое ученых – Корренс, Гуго де Фриз и Эрих фон Чермак – независимо друг от друга повторили опыты Менделя на других объектах.
В развитие генетики большой вклад внесли и советские, в дальнейшем российские ученые, это Николай Иванович Вавилов, Николай Константинович Кольцов и многие другие.
Живые организмы имеют два фундаментальных свойства – наследственность и изменчивость, которые изучает наука генетика.
Наследственность – это общее свойство живых организмов передавать свои признаки и особенности развития потомкам.
Изменчивость – это способность всех живых организмов изменяться в процессе своего развития и передавать эти изменения своим потомкам.
Признак — любая особенность строения, любое свойство организма. Развитие признака зависит как от присутствия других генов, так и от условий среды, формирование признаков происходит в ходе индивидуального развития особей. Поэтому каждая отдельно взятая особь обладает набором признаков, характерных только для нее.
Фенотип — совокупность всех внешних и внутренних признаков организма.
Ген — функционально неделимая единица генетического материала, участок молекулы ДНК, кодирующий первичную структуру полипептида, молекулы транспортной или рибосомной РНК. В широком смысле ген — участок ДНК, определяющий возможность развития отдельного элементарного признака.
Генотип — совокупность генов организма.
Локус — местоположение гена в хромосоме.
Аллельные гены — гены, расположенные в идентичных локусах гомологичных хромосом.
Гомозигота — организм, имеющий аллельные гены одной молекулярной формы.
Гетерозигота — организм, имеющий аллельные гены разной молекулярной формы; в этом случае один из генов является доминантным, другой — рецессивным.
Рецессивный ген — аллель, определяющий развитие признака только в гомозиготном состоянии; такой признак будет называться рецессивным.
Доминантный ген — аллель, определяющий развитие признака не только в гомозиготном, но и в гетерозиготном состоянии; такой признак будет называться доминантным.
Генетика дает нам ответы, как передаются признаки, где находятся признаки, почему имеется сходство в роду.
Успехи, достигнутые Менделем, частично обусловлены удачным выбором объекта для экспериментов – гороха огородного. Особенности гороха:
- легко выращивать, имеет короткий период развития – в условиях Чехии можно получить несколько поколений за один год;
- имеет многочисленное потомство;
- имеет много сортов, четко различающихся по ряду признаков. Сорта гороха отличаются друг от друга хорошо выраженными наследственными признаками;
- является самоопыляющимся растением – опыление происходит внутри одного цветка. Его репродуктивные органы защищены от проникновения пыльцы с цветков другого растения;
- есть возможность искусственно скрещивать сорта. Горох – строгий самоопылитель, но возможно удаление тычинок и перенос пыльцы от растений другого сорта с целью получения гибридных семян. Гибриды плодовиты, что позволяет следить за ходом наследования признаков в поколениях.
Из 34 сортов гороха, известных в то время, Мендель отобрал 22 сорта и выбрал 7 признаков этого растения, которые следует изучать:
- высота стебля;
- окраска и форма семени;
- окраска и форма плодов;
- расположение и окраска цветков.
Четко подобранный объект и знание математических закономерностей позволило Менделю провести классическое научное исследование.
Методы генетических исследований (самостоятельная работа с учебником, стр.____)
Закон единообразия гибридов первого поколения, или первый закон Менделя.
Мендель взял сорта гороха с желтыми и зелеными семенами и произвел их искусственное перекрестное опыление: у одного сорта удалил тычинки и опылил их пыльцой другого сорта. Гибриды первого поколения имели желтые семена. Аналогичная картина наблюдалась и при скрещиваниях, в которых изучалось наследование других признаков: при скрещивании растений, имеющих гладкую и морщинистую формы семян, все семена полученных гибридов были гладкими, от скрещивания красноцветковых растений с белоцветковыми все полученные — красноцветковые. Мендель пришел к выводу, что у гибридов первого поколения из каждой пары альтернативных признаков проявляется только один, а второй как бы исчезает. Проявляющийся у гибридов первого поколения признак Мендель назвал доминантным, а подавляемый — рецессивным. На рисунке представлена схема закона единообразия.
Рис. 2. Генетическая схема закона единообразия Менделя
Закон единообразия первого поколения
Потомство от скрещивания двух гомозигот по доминантному и рецессивному признаку является единообразным по генотипу и фенотипу.
Закон расщепления, или второй закон МенделяМендель рассматривал те же родительские организмы, что и в первом законе. Как известно, в первом поколении образовались гетерозиготы с генотипом Аа. Далее Мендель проводит самоопыление этих гибридов (). Материнский организм дает гамету А и гамету а, отцовский организм дает такие же гаметы (см. Рис. 3).
Рис. 3. Генетическая схема
На рисунке 4 представлена решетка Пеннета, которая в наглядной форме демонстрирует все возможные комбинаций различных типов гамет в данном скрещивании (Реджинальд Пеннет – британский генетик). В данной решетке по горизонтали записаны отцовские гаметы, по вертикали – материнские. А в клетках решетки на пересечении строк и колонок записываются генотипы потомства в виде комбинаций этих гамет.
Рис. 4. Решетка Пиннета
Таким образом, получается следующее соотношение (расщепление) по генотипу: 1АА : 2Аа : 1аа (один организм является гомозиготой по доминантному признаку, два организма являются гетерозиготными, один организм является гомозиготой по рецессивному признаку).
Организмы с генотипами АА и Аа имеют один и тот же фенотип (в данном случае желтый цвет семян), следовательно, по фенотипу расщепление происходит в соотношении: 3А : 1а (три организма имеют доминантный признак, один организм имеет рецессивный признак (в данном случае зеленый цвет семян)).
Закон расщепления
Во втором поколении от скрещивания двух гибридов наблюдается расщепление по фенотипу в соотношении 3:1, по генотипу – 1:2:1.
Основные обозначения необходимые при решении и оформлении генетических задач:
Для обозначения скрещивания принята следующая символика.
Родители обозначаются латинской буквой Р (Parents — родители), затем рядом записывают их генотипы. Женский пол обозначают сим волом ♂ (зеркало Венеры), мужской — ♀ (щит и копье Марса). Между родителями ставят знак «х», обозначающий скрещивание. Генотип женской особи пишут на первом месте, а мужской - на втором.
Первое поколение обозначается F1 (Filli — дети), второе поколение — F2 и т.д. Рядом приводят обозначения генотипов потомков.
Алгоритм решения генетических задач
Внимательно прочтите уровень задачи.
Сделайте краткую запись условия задачи.
Запишите генотипы и фенотипы скрещиваемых особей.
Определите и запишите типы гамет, которые образуют скрещиваемые особи.
Определите и запишите генотипы и фенотипы полученного от скрещивания потомства.
Проанализируйте результаты скрещивания. Для этого определите количество классов потомства по фенотипу и генотипу и запишите их в виде числового соотношения.
Запишите ответ на вопрос задачи.
Пример решения и оформления задач
Задача. У перцев красная окраска плодов (А) доминирует над желтой. Определите генотипы и фенотипы F1 и F2, полученных от скрещивания гомозиготных растений, имеющих красную и желтую окраску плодов.
Дано:
А – красная окраска
а – желтая окраска
Р ♀АА х ♂аа
Решение:
1. Определяем и записываем генотипы скрещиваемых особей. По условию задачи родительские особи гомозиготны. Их генотип: АА и аа
F1 и F2 - ?_ 2. Записываем схему скрещивания.
Р ♀АА х ♂аа
Кр желт.
G А а
F1 Аа
100% Кр.
Р ♀Аа х ♂Аа
Кр. Кр.
G А а А а
F2 АА Аа Аа аа
Кр Кр. Кр. Желт.
25% 25% 25% 25%
по фенотипу 3 : 1
по генотипу 1 : 2 : 1
Ответ: F1 Аа 100% кр.; F2 АА , Аа, аа
IV. Закрепление и подведение итогов
Чем генетика отличается от других биологических наук?
Как называются различные состояние одного и того же гена?
Дайте определение генотипа и фенотипа, изменчивости и наследственности.
Может ли определённый ген быть представлен большим количеством аллелей?
Как обозначаются доминантные признаки и рецессивные?
Какие особи называют чистыми линиями?
Что такое гомозигота и гетерозигота? Как они обозначаются?
V. Домашнее задание.
Прочитать параграф _______.
Выучить алгоритм решения задач, генетические термины и обозначения.
Решить задачу
Какое потомство получится при скрещивании гомозиготных белых кроликов друг с другом, а черных с белыми? Если белая окраска является рецессивным признаком, чёрная окраска – рецессивным.
МОУ «Школа №112 г. Донецка»
учитель биологии Кондратьева А.А.
Дата:
План-конспект урока по биологии № _____
для 11 класса по теме:
«Дигибридное скрещивание. Третий закон Г. Менделя»
Цели: дать представление о дигибридном скрещивании и раскрыть сущность третьего закона Менделя.
Задачи:
образовательные: сформировать знания о дигибридном скрещивании третьем законе Г.Менделя;
развивающие: развивать умения записывать схемы скрещивания, оперировать генетической символикой, решать задачи на моно- и дигибридное скрещивание;
воспитательные: воспитание всесторонне развитой компетентной личности через использование знаний основных понятий генетики для объяснения законов, открытых Г. Менделем; содействие формированию научного мировоззрения на основе познаваемости и общности законов живой природы.
Тип урока: изучение нового материала.
Оборудование: таблица, учебник.
Ход урока
I. Организационный момент.
II. Актуализация знаний.
Проверка основных понятий генетики
1. Сформулируйте первый закон Менделя.
2. Сформулируйте второй закон Менделя.
3. Дайте определения понятиям: генотип, фенотип, гомозигота, гетерозигота, ген, рецессивный ген, доминантный ген, аллельные гены.
III. Изучение нового материала.
Организмы различаются по многим генам и, как следствие, по многим признакам. Чтобы одновременно проанализировать наследование нескольких признаков, необходимо изучить наследование каждой пары признаков в отдельности, не обращая внимания на другие пары, а затем сопоставить и объединить все наблюдения. Именно так и поступил Мендель.
Скрещивание, при котором родительские формы отличаются по двум парам альтернативных признаков (по двум парам аллелей), называется дигибридным. Гибриды, гетерозиготные по двум генам, называют дигетерозиготными.
Исследование Менделя
Мендель исследовал характер расщепления при скрещивании двух чистых линий гороха, различающихся по двум признакам: цвету семян (желтые или зеленые) и форме семян (гладкие или морщинистые) (Рис. 1).
При таком скрещивании признаки определяются различными парами генов: одна аллель отвечает за цвет семян, другая – за форму. Желтая окраска горошин (A) доминирует над зеленой (a), а гладкая форма (B) – над морщинистой (b).
Рис. 1. Скрещивание по двум признакам
В первом поколении (F1) все особи, как и должно быть по правилу единообразия гибридов первого поколения, имели желтые гладкие горошины и являлись при этом дигетерозиготами. В дальнейшем Мендель проводил скрещивание образовавшихся организмов и получил следующую картину (Рис. 2). Это решетка Пеннета, по горизонтали – четыре гаметы отцовского организма, по вертикали – четыре гаметы материнского организма. По фенотипу мы получим следующее расщепление: 9 организмов желтых гладких семян, 3 организма желтых морщинистых семян, 3 организма зеленых гладких семян и 1 зеленый морщинистый.
Рис. 2. Схема наследования признаков при дигибридном скрещивании
Эта закономерность навела Менделя на мысль о том, что каждый признак наследуется самостоятельно и независимо от остальных, это легло в основу его третьего закона – Закона независимого наследования: расщепление по каждой паре признаков идет независимо от остальных.
Задача на дом.
Какие дети могут родиться в семье, где мама имеет карие глаза и прямые волосы, а папа имеет голубые глаза и вьющиеся волосы, но при этом известно, что дедушка по папиной линии имел вьющиеся волосы, а бабушка по маминой линии имела голубые глаза?
Волнистые волосы – доминантный признак.
Прямые волосы – рецессивный признак.
Заключение
Как при моно-, так и при дигибридном скрещивании потомство F1 единообразно как по фенотипу, так и по генотипу (проявление первого закона Менделя). В поколении F2 происходит расщепление по каждой паре признаков по фенотипу в соотношении 3:1 (второй закон Менделя). Это свидетельствует об универсальности законов наследования Менделя для признаков, если их определяющие гены расположены в разных парах гомологичных хромосом и наследуются независимо друг от друга.
И так мы в лаборатории, наша задача изучить закономерности дигибридного скрещивания. Какой объект мы берем для изучения? Горох (объяснение почему). Вспомните открывая свой первый и второй закон Мендель брал один признак - цвет горошины (желтый - доминантный, зеленый - рецессивный), мы возьмем еще один признак - форма горошины (гладкая - доминантный, морщинистая - рецессивный). Запишите схему скрещивания, при условии, что родительские организмы - гомозиготны по двум парам признаков, определите фенотип и генотип гибридов первого поколения.
Какие выводы можно сделать на основании данного опыта? (учащиеся формулируют выводы)
доминантные признаки - желтый цвет, гладкая форма горошин
родительские организмы - гомозиготны, гибриды первого поколения- дигерозиготны
в первом поколении проявляется первый закон Г.Менделя " Закон единообразия"
Для того чтобы выяснить несут ли в себе гибриды первого поколения рецессивные признаки проведем анализирующие скрещивание. Скрестил гибриды первого поколения с гомозиготным организмом, несущим две пары рецессивных признаков. Запишем схему анализирующего скрещивания (ученик работает у доски)
по фенотипу расщепление в соотношении 1:1:1:1
по генотипу:
1 дигетерозиготный АаВв
1 гетерозиготный Аавв
1 гетерозиготный ааВв
1 гомозиготный ааввв
Вывод: Анализирующие скрещивание показало, что гибриды первого поколения несут в себе рецессивные признаки
Проведем второй опыт, скрестим гибриды первого поколения друг с другом (работают самостоятельно). Проблема как записать гаметы, и формулы гибридов (формула, решетка Пеннета)
В результате скрещивания он получил 556 семян, гибридов второго поколения, из которых (доска)
315 - желтые гладкие (доска)
101 - желтые морщинистые
108 - зеленые гладкие
32 - зеленые морщинистые
По генотипу в соотношении 9:3:3:1
Посчитайте соотношение для каждой пары альтернативных признаков, какую закономерность вы наблюдаете? (доска)
Ж: З= 416: 140 / 3:1
Г: М= 423: 133/ 3:1
Вывод: дигибридное скрещивание - это два моногибридных скрещивания, идущих независимо друг от друга.
На основании проведенного опыта сформулируйте закон для дигибридного скрещивания?
Какие цитологические закономерности лежат в основе дигибридного скрещивания?
Вывод: Изучаемые признаки должны располагаться в разных парах гомологичных хромосом, именно случайное расположение пар гомологичных хромосом на экваторе в метафазе1 и последующие разделение в анафазу 1,2 ведет к разнообразию сочетания аллелей признаков в гаметах.
IV. Закрепление
А)Запиши сколько видов гаметы образуют данные генотипы?
ААВВ, АаВВ, ААВв, ааВВ, Аавв
Работа в парах.
Б) Семья ставит вопрос так- Будет ли у них здоровый ребенок? Так как отец страдает глухотой, зрение нормальное, у жены катаракта, слух нормальный. Генетики доказали, что глухота и катаракта рецессивные признаки. Какова вероятность рождения здорового ребенка в этой семье?
В) У кошек добрый нрав преобладает над злым. Ген пушистости рецессивен. Какое потомство F1 и F2 можно ожидать от скрещивания двух гомозигот (доброй гладкой кошки и злого пушистого кота).
А- добрый а- злой
В -гладкий в- пушистый
? ААВВ х ? аавв
F1-? F2-?
V. Подведение итогов
VI. Домашнее задание (текст задач)
У кроликов черная окраска меха доминирует над белой окраской. Рецессивным признаком является гладкий мех. Какое потомство будет получено при скрещивании черного мохнатого кролика, дигетерозиготного по обоим признакам, с черной гладкой крольчихой, гетерозиготной по первому признаку?
При скрещивании черного петуха без хохла с бурой хохлатой курицей все потомство оказалось черным и хохлатым. Определите генотипы родителей и потомства. Какие признаки являются доминантными? Какой процент бурых без хохла цыплят получится в результате скрещивания гибридов во втором поколении?
Отец с курчавыми волосами (доминантный признак) и без веснушек и мать с прямыми волосами и с веснушками доминантный признак) имеют троих детей. Все дети имеют веснушки и курчавые волосы. Каковы генотипы родителей и детей