Урок биологии 10 класс по теме: Генотип как целостная система. Хромосомная (ядерная) и цитоплазматическая наследственность.
10 класс. Урок № 48.
Тема: Генотип как целостная система. Хромосомная (ядерная) и цитоплазматическая наследственность.
Задачи урока:
сформировать знания о хромосомном механизме определения пола;
дать понятия: аутосомы, половые хромосомы, причины соотношения полов;
изучить взаимодействие генов на примере множественного действия гена, новообразования;
доказать, что целостность генотипа обусловлена взаимодействием генов;
рассмотреть механизм цитоплазматической наследственности;
сравнить цитоплазматическую наследственность с ядерной (Менделевской) наследственностью.
Оборудование:
таблицы по общей биологии
Форма урока – лекция.
Понятия урока: аутосомы, половые хромосомы, гетерогаметный пол, гомогаметный пол, генотип – целостная система, взаимодействие генов.
Ход урока
Повторение
Индивидуальный опрос (работа у доски):
решить задачу с комментариями №2 с. 107 учебника.
2. Фронтальный опрос:
беседа по терминам: сцепленное наследование, группы сцепления, рекомбинация генов, генетические карты.
Домашнее задание: §27-28, задачи: №4 с. 111; №1 с. 113.
Изучение нового материала
План лекции:
Наследование, сцепленное с полом
Взаимодействие генов: а) множественное действие гена; б) новообразования при скрещивании
Цитоплазматическая наследственность
Содержание лекции
1. Наследование, сцепленное с полом
Всем понятно, что фенотипические различия по полу связаны с различиями в хромосомах. Хромосомы в мужских и женских половых клетках одинаковы, кроме одной пары – она называется половые хромосомы. Остальные пары хромосом являются гомологичными и называются аутосомы.
У дрозофилы – 4 пары хромосом.
I
II ))(( III
IV :
xy
xx
I
II ))(( III
IV :
самка
самец
I, II, III, IV – пары хромосом.
три пары хромосом – аутосомы
одна пара – половые хромосомы (их называют «X» и «Y» хромосомы).
Женский пол гомогаметен (равногаметен)
Мужской пол гетерогаметен (разногаметен)
У млекопитающих яйцеклетка содержит X-хромосому, в сперматозоидах одна половина – X-хромосому, другая – Y-хромосому, следовательно, пол будет зависеть от того, какой сперматозоид оплодотворит яйцеклетку, следовательно пол зависит от хромосомного набора зиготы.
x
y
x y
x
x
x x
I вариант оплодотворенияII вариант оплодотворения
Мужской полЖенский пол
У бабочек, птиц гомогаметным полом является мужской пол, т.е. петух будет иметь XX набор хромосом, а курица XY. Y-хромосома определяет развитие семенников, а в дальнейшем развитие мужских половых признаков.
Имеются признаки, сцепленные с полом; гены, находящиеся в половых хромосомах, называются сцепленными с полом. В X-хромосоме имеется участок, для которого в Y-хромосоме нет гомолога, следовательно у мужчины признаки, определяемые генами этого участка, проявляются даже тогда, когда они рецессивны.
X
Y
Участок, не имеющий гомолога в Y-хромосоме
Гомологичные участки половых хромосом
Гемофилия – сцепленный с полом рецессивный признак, при проявлении которого нарушается свертываемость крови. Женщина может являться носителем этого признака (ген этого признака находится в участке X-хромосомы), но проявляется он только у мужчины.
Один из наиболее известных примеров наследования гемофилии мы находим в родословной потомков английской королевы Виктории. Предполагают, что этот ген возник в результате мутации у самой королевы Виктории или у одного из ее родителей.
Наследование гемофилии у потомков королевы Виктории. На схеме указаны только те потомки, которые участвовали в передаче гемофилии или были поражены ею. Родословная британского королевского дома продолжена, чтобы показать, почему гемофилия не проявилась здесь ни у одного из потомков королевы Виктории на протяжении семи поколений.
Фенотип:Генотип:
нормальная женщинаXHXH
нормальная женщина-носительXHXh(фенотипически нормальна,
но половина гамет несет рецессивный ген)
нормальный мужчинаXHX
мужчина гемофиликXhY
Проследим наследование аллеля гемофилии, сцепленного с полом:
H– нормальный аллель (доминантный)
h – аллель гемофилии (рецессивный)
XX– женская хромосома
XY– мужская хромосома
Фенотипыздороваяxздоровый
родителей:женщина (носители)мужчина
Генотипы P (2n)XHXhxXHY
Гаметы (n)Xh
x
XH
XH
Y
Случайное оплодотворение:
Генотип потомков:XHXH;XHY;XhXH;XhY
Фенотип:здороваяздоровыйздоровая гемофилик
женщинамальчик(носитель)
2. Взаимодействие генов
Было установлено, что существует огромное количество свойств и признаков живых организмов, которые определяются двумя, тремя, или даже многими парами генов. И наоборот, один ген часто влияет на многие признаки. Кроме того, действие гена может быть изменено соседством других генов или условиями внешней среды. Таким образом, генотип – это целостная система со сложными связями и взаимодействием между генами (генотип – это совокупность генов и цитоплазматических их носителей, которые определяют развитие всех наследственных признаков организма). Нижеследующая схема показывает, как взаимодействуют гены (подробнее рассмотрим случай множественного действия и новообразования).
Признак определяется взаимодействием генов
аллельное
неаллельное
полное доминирование
неполное доминирование
кодоминирование (проявление двух аллелей одного гена в равной мере – группы крови)
комплементарность (новообразование)
полимерия
эпистаз
гены-модификаторы (усиление-ослабление действия других генов)
летальное действие генов
плейотропное (множественное действие)
а) Множественное действие гена.
б) Новообразования при скрещивании.
При скрещивании в результате взаимодействия 2-х различных генов могут возникать совершенно новые признаки, отсутствующие у родителей (не надо путать с неполным доминированием, там наблюдается промежуточный фенотип).
Вывод: большинство признаков определяется взаимодействием нескольких генов – генным комплексом, находящихся в разных локусах и разных хромосомах.
Решим задачу (если есть время). Наследование формы гребня у петухов.
P– наличие гороховидного гребня (доминантный аллель)
p– отсутствие гороховидного гребня (рецессивный аллель)
R– розовидный гребень (доминантный признак)
r– отсутствие розовидного гребня (рецессивный аллель)
фенотипы Pгороховидныйxрозовидный
генотипы P (2n)PPrrxRRpp
Rp
Pr
гаметы (n) x
Генотипы F1PrRp – гребень у всех ореховидный
Фенотипы F1ореховидныйxореховидный
PR Pr pR pr
PR
Pr
pR
pr
Гаметы:
Фенотип F29 ореховидные3 гороховидные3 розовидныепростой
3. Цитоплазматическая наследственность
Ведущая роль в генетических процессах принадлежит ядру и хромосомам. Вместе с тем носителями наследственной информации являются и некоторые органеллы цитоплазмы (митохондрии и пластиды), в которых содержится собственная ДНК. Такая информация передается с цитоплазмой, поэтому она получила название цитоплазматической наследственности. Причем эта информация передается только через материнский организм, в связи с чем называется еще материнской. Это обусловлено тем, что и у растений, и у животных яйцеклетка содержит много цитоплазмы, а сперматозоид ее почти лишен. Благодаря наличию ДНК не только в ядрах, но и в органеллах цитоплазмы живые организмы получают определенное преимущество в процессе эволюции. Дело в том, что ядро и хромосомы отличаются генетически обусловленной высокой устойчивостью к меняющимся условиям окружающей среды. В то же время хлоропласты и митохондрии развиваются до некоторой степени независимо от клеточного деления, непосредственно реагируя на воздействие окружающей среды. Таким образом, они имеют потенциальную возможность обеспечить быстрые реакции организма на изменение внешних условий.
III. Повторение
Фронтальная беседа по терминам урока.