Методическая разработка по теме "Дигибридное скрещивание"

ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
НОВОСИБИРСКОЙ ОБЛАСТИ
«БАРАБИНСКИЙ МЕДИЦИНСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

Рассмотрено на заседании ЦМК

Протокол № ____от________________

Председатель_____________________

(Ф.И.О)

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ЗАНЯТИЯ ДЛЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ

Специальность 34.02.01 Сестринское дело (с базовой подготовкой)

Дисциплина ОУД.12. Биология

Раздел 5. Основы генетики

Тема 5.4. Дигибридное скрещивание. Третий закон Менделя

Разработчик: преподаватель биологии Дъячук Людмила Владимировна

2019

Содержание

Методический лист …………………………………………………………..4 Интегративные связи…………………………………………………………6

Примерная хронокарта занятия……………………………………………...7

Исходный материал…………………………………………………………. 10

Контроль знаний по предыдущей теме…………………………………….15

Задания для закрепления и систематизации знаний……………………….15

Предварительный контроль знаний………………………………………... 16

Задание для самостоятельной внеаудиторной работы студентов………... 17

Список использованных источников………………………………………. 19

Выписка из рабочей программы
дисциплины ОУД.11. Биология
для специальности 34.02.01 Сестринское дело (с базовой подготовкой)

МЕТОДИЧЕСКИЙ ЛИСТ

Тип занятия – комбинированный урок

Вид занятия – лекция, объяснение с демонстрацией наглядных пособий, выполнения заданий.

Продолжительность – 90 мин.

ЦЕЛИ ЗАНЯТИЯ

1. Учебные цели:

- сформировать знания о дигибридном скрещивании, третьем законе Менделя – законе независимого наследования признаков. Формирование умений решать генетические задачи по дигибридному скрещиванию.

2. Развивающие цели:

- развивать логическое мышление, внимание, память, умение осуществлять самостоятельный поиск информации в различных источниках, организовывать собственную деятельность, необходимую для выполнения профессиональных задач.

3. Воспитательные цели:

- создавать содержательные и организационные условия для развития самостоятельности в добывании студентами знаний, скорости восприятия и переработки информации, культуры речи, воспитании настойчивости в достижении цели, формирование способности организовывать собственную деятельность при решении задач по дигибридному скрещиванию.

Методы обучения – объяснительно-иллюстративный, репродуктивный, частично – поисковый.

Место проведения занятия – кабинет биологии, анатомии и генетики

человека с основами медицинской генетики.

МОТИВАЦИЯ

Генетика – одна из важнейших фундаментальных наук. Взаимодействие генетики и медицины обеспечило значительный прогресс в изучении наследственности человека.

Генетика изучает законы наследственности и изменчивости, пытается дать ответ: почему, как и по каким законам у человека всегда рождается ребёнок, у медведя – медвежонок, у кошки – котёнок, а инфузория туфелька при делении образует дочерние инфузории. В то же время все эти потомки, имея значительное сходство с родителями, могут резко отличаться от них по некоторым признакам.

Генетика человека и такие фундаментальные дисциплины, как анатомия, физиология, биохимия, составляют основу современной медицины. Место генетики среди биологических наук и особый интерес к ней определяются тем, что она изучает основные свойства организмов, а именно наследственность и изменчивость. С развитием генетики стало возможным применение её методов в исследовании неизлечимых ранее болезней, патологий и т.д. Что начало привлекать немалый интерес со стороны ученых, работающих в области медицины. Известно несколько тысяч генетических заболеваний, которые почти на 100% зависят от генотипа особи.

Исторически интерес медицины к генетике формировался первоначально в связи с наблюдениями за наследуемыми патологическими (болезненными) признаками. Во второй половине 19-го века английский биолог Ф.Гальтон выделил как самостоятельный предмет исследования «наследственность человека». Он же предложил ряд специальных методов генетического анализа: генеалогический, близнецовый, статистический. Изучение закономерностей наследования нормальных и патологических признаков и сейчас занимает ведущее место в генетике человека.

Знание особенностей наследственности и изменчивости изучаемых признаков, типов наследования признаков, видов взаимодействия генов, законов генетики позволит использовать эти знания для профилактики наследственных заболеваний, пропаганды здорового образа жизни, организации собственной деятельности для эффективного выполнения профессиональных задач.

Интегративные связи

Генетика человека с основами медицинской генетики

Анатомия и физиология человека

Основы патологии

Дигибридное скрещивание. Третий закон Г. Менделя

Здоровый человек и его окружение

ПРИМЕРНАЯ ХРОНОКАРТА ЗАНЯТИЯ

Исходный материал

План

1. Третий закон Г. Менделя

2. Когда закон независимого наследования не действует

3. Наследование групп крови

4. Решение задач

1. Третий закон Г. Менделя

Третий закон Менделя — это закон независимого распределения признаков. Под этим подразумевается, что каждый ген одной аллельной пары может оказаться в гамете с любым другим геном из другой аллельной пары. Например, если организм гетерозиготен по двум исследуемым генам (AaBb), то он образует следующие типы гамет: AB, Ab, aB, ab. То есть, например, ген A может оказаться в одной гамете как с геном B, так и b. Это же касается и других генов (их произвольного сочетания с неаллельными генами).

Третий закон Менделя проявляется уже при дигибридном скрещивании (тем более при тригибридном и полигибридном), когда чистые линии различаются по двум исследуемым признакам. Мендель скрестил сорт гороха с желтыми гладкими семена с сортом, у которого были зеленые морщинистые семена, и получил исключительно желтые гладкие семена F₁. Далее он вырастил из семян растения F₁, позволил им самоопыляться и получил семена F₂. И здесь он наблюдал расщепление: появились растения, как с зелеными, так и морщинистыми семенами. Самое удивительное было то, что среди гибридов второго поколения оказались не только растения с желтыми гладкими и зелеными морщинистыми семенами. Также были желтые морщинистые и зеленые гладкие семена, т. е. произошла рекомбинация признаков, и получились такие комбинации, которые не встречались у исходных родительских форм.

Анализируя количественное соотношение разных семян F₂, Мендель обнаружил следующее:

• Если рассматривать каждый признак по отдельности, то он расщеплялся в отношении 3:1, как при моногибридном скрещивании. То есть на каждые три желтых семени приходилось одно зеленое, а на каждые 3 гладких — 1 морщинистое.

• Появились растения с новыми комбинациями признаков.

• Соотношение фенотипов было 9 : 3 : 3 : 1, где на девять желтых гладких семян гороха приходилось три желтых морщинистых, три зеленых гладких и одно зеленое морщинистое.

Третий закон Менделя хорошо иллюстрирует решетка Пеннета. Здесь в заголовках строк и столбцов пишутся возможные гаметы родителей (в данном случае гибридов первого поколения). Вероятность образования каждого типа гаметы составляет ¼. Также равновероятно различное их объединение в одну зиготу.

Мы видим, что образуется четыре фенотипа, два из которых ранее не существовали. Соотношение фенотипов 9 : 3 : 3 : 1. Количество разных генотипов и их соотношение более сложное:

AABB - 1 шт.

AABb - 2

AaBB - 2

AAbb - 1

AaBb - 4

Aabb - 2

aaBB - 1

aaBb - 2

aabb - 1

Получается 9 разных генотипов. Их соотношение: 4 : 2 : 2 : 2 : 2 : 1 : 1 : 1 : 1. При этом гетерозиготы встречаются чаще, а гомозиготы реже.

Если вернуться к тому, что каждый признак наследуется независимо, и по каждому наблюдается расщепление 3:1, то можно вычислить вероятность фенотипов по двум признакам разных аллелей, умножая вероятность проявления каждого аллеля (т. е. не обязательно пользоваться решеткой Пеннета). Так, вероятность гладких желтых семян будет равна ¾ × ¾ = 9/16, гладких зеленых – ¾ × ¼ = 3/16, морщинистых желтых – ¼ × ¾ = 3/16, морщинистых зеленых – ¼ × ¼ = 1/16. Таким образом, мы получаем то же соотношение фенотипов: 9:3:3:1.

Объясняется третий закон Менделя независимым расхождением гомологичных хромосом разных пар при первом делении мейоза. Хромосома, содержащая ген A, может с равной вероятностью уйти в одну клетку как с хромосомой, содержащей ген B, так и с хромосомой, содержащей ген b. Хромосома с геном A никак не привязана к хромосоме с геном B, хотя они обе и были унаследованы от одного родителя. Можно сказать, что в результате мейоза хромосомы перемешиваются. Количество различных их сочетаний вычисляется по формуле 2ⁿ, где n — это количество хромосом гаплоидного набора. Так, если у вида три пары хромосом, то количество различных их комбинаций будет равно 8 (2³).

2. Когда закон независимого наследования не действует

Третий закон Менделя, или закон независимого наследования признаков, действует только для генов, локализованных в разных хромосомах или расположенных в одной хромосоме, но достаточно далеко друг от друга.

В основном если гены находятся в одной хромосоме, то они наследуются совместно, т. е. проявляют сцепление между собой, и закон независимого наследования признаков уже не действует.

Например, если бы гены, отвечающие за окраску и форму семян гороха, находились в одной хромосоме, то гибриды первого поколения могли бы образовывать гаметы только двух типов (AB и ab), так как в процессе мейоза независимо друг от друга расходятся родительские хромосомы, но не отдельные гены. В таком случае во втором поколении было бы расщепление 3:1 (три желтых гладких на одно зеленое морщинистое).

Однако не так все просто. Из-за существования в природе конъюгации (сближения) хромосом и кроссинговера (обмена участками хромосом) рекомбинируются и гены, находящиеся в гомологичных хромосомах. Так, если хромосома с генами AB в процессе кроссинговера обменяется участком с геном B с гомологичной хромосомой, чей участок содержит ген b, то могут получиться новые гаметы (Ab и, например, aB). Процент таких рекомбинантных гамет будет меньше чем, если бы гены находились в разных хромосомах. При этом вероятность кроссинговера зависит от удаленности генов на хромосоме: чем дальше, тем вероятность больше.

3. Наследование групп крови

В основе закономерностей наследования групп крови лежат следующие понятия. В локусе гена АВО возможны три варианта (аллеля) - 0, A и B, которые экспрессируются по аутосомно-кодоминантному типу. Это означает, что у лиц, унаследовавших гены А и В, экспрессируются продукты обоих этих генов, что приводит к образованию фенотипа АВ (IV). Фенотип А (II) может быть у человека, унаследовавшего от родителей или два гена А, или гены А и 0. Соответственно фенотип В (III) - при наследовании или двух генов В, или В и 0. Фенотип 0 (I) проявляется при наследовании двух генов 0. Таким образом, если оба родителя имеют II группу крови (генотипы AА или А0), кто-то из их детей может иметь первую группу (генотип 00). Если у одного из родителей группа крови A(II) с возможным генотипом АА и А0, а у другого B(III) с возможным генотипом BB или В0 - дети могут иметь группы крови 0(I), А(II), B(III) или АВ (IV).

Наследование резус-фактора.

Наследование резус-фактора кодируется тремя парами генов и происходит независимо от наследования группы крови. Наиболее значимый ген обозначается латинской буквой D. Он может быть доминантным - D, либо рецессивным - d. Генотип резус-положительного человека может быть гомозиготным - DD, либо гетерозиготным - Dd. Генотип резус-отрицательного человека может быть - dd.

Резус конфликт.

Гемолитическая болезнь плода и новорожденного это состояние, возникающее в результате несовместимости крови матери и плода по некоторым антигенам. Наиболее часто гемолитическая болезнь новорожденного развивается вследствие резус-конфликта. При этом у беременной женщины резус-отрицательная кровь, а у плода резус-положительная. Во время беременности резус-фактор с эритроцитами резус-положительного плода попадает в кровь резус-отрицательной матери и вызывает в ее крови образование антител к резус-фактору (безвредных для нее, но вызывающих разрушение эритроцитов плода). Распад эритроцитов приводит к повреждению печени, почек, головного мозга плода, развитию гемолитической болезни плода и новорожденного. В большинстве случаев заболевание быстро развивается после рождения, чему способствует поступление большого количества антител в кровь ребенка при нарушении целостности сосудов плаценты.

4. Решение задач

Задача 1.

Полидактилия (шестипалость) и близорукость передаются как доминантные признаки. Какова вероятность рождения детей без аномалий в семье, если оба родителя страдают обоими недостатками и при этом являются гетерозиготами по обоим признакам?

Дано: Решение:

А – полидактилия Р: ○ АаВв □ АаВв

а – здоровые Г: АВ, Ав, аВ, ав; АВ, Ав, аВ, ав

В – близорукость F₁:

в – здоровые

Ответ: вероятность рождения детей без аномалий составляет 1/16

Задача 2.

У дрозофилы серая окраска и наличие щетинок – доминантные признаки, которые наследуются независимо. Какое потомство следует ожидать от скрещивания жёлтой самки без щетинок с гетерозиготным по обоим признакам самцом?

Дано: Решение:

А – серая окраска Р: ♀аавв ₓ ♂ АаВв

а – жёлтая окраска Г: ав АВ, Ав, аВ, ав

В – наличие щетинок F₁:

в – отсутствие щетинок

Ответ: 25% - серые, без щетинок; 25% - серые, с щетинками; 25% - желтые, с щетинками; 25% - жёлтые, без щетинок.

Приложение 1

Контроль знаний по предыдущей теме

1) В чём сущность первого закона Г. Менделя?

2) В чём проявляется неполное доминирование? Приведите примеры

3) Что такое анализирующее скрещивание? Для чего его проводят?

4) В чём суть второго закона Г. Менделя? Как объясняет его результаты гипотеза «чистоты гамет»?

Критерии оценки за устный опрос (контрольные вопросы)

Оценка "5" ставится, если обучающийся: показывает глубокое и полное знание и понимание материала; полное понимание сущности рассматриваемых понятий, явлений и закономерностей, теорий, взаимосвязей; умеет составить полный и правильный ответ; правильно и обстоятельно отвечает на дополнительные вопросы; допускает не более одного недочёта, который легко исправляет.

Оценка "4" ставится, если обучающийся: показывает знание всего изученного материала; даёт полный и правильный ответ; допускает незначительные ошибки и недочёты; небольшие неточности в формулировке понятий; материал излагает в логической последовательности, допуская негрубую ошибку или два недочёта, которые может исправить.

Оценка "3" ставится, если обучающийся: излагает материал фрагментарно; не всегда последовательно, допускает ошибки при формулировке выводов, ошибки при определении понятий; отвечает неполно на вопросы преподавателя.

Оценка "2" ставится, если обучающийся: не раскрывает основное содержание материала; не делает выводов и обобщений; допускает более двух грубых ошибок, которые не может исправить даже при помощи преподавателя.

Приложение 2

Задания для закрепления знаний по теме «Дигибридное скрещивание. Третий закон Г. Менделя»

Ответьте на вопросы:

1) Как называют третий закон Г. Менделя?

Ответ: Закон независимого наследования признаков

2) Приведите краткую формулировку закона

Ответ: Наследование по каждой паре признаков происходит независимо от других пар признаков

3) Как объяснить результаты третьего закона Г. Менделя?

Ответ: Объясняется третий закон Менделя независимым расхождением гомологичных хромосом разных пар при первом делении мейоза. Хромосома, содержащая ген A, может с равной вероятностью уйти в одну клетку как с хромосомой, содержащей ген B, так и с хромосомой, содержащей ген b.

4) Когда закон независимого наследования не действует?

Ответ: Если гены находятся в одной хромосоме, то они наследуются совместно, т. е. проявляют сцепление между собой, и закон независимого наследования признаков уже не действует.

5) Как наследуется резус – фактор?

Ответ: Наследование резус-фактора кодируется тремя парами генов и происходит независимо от наследования группы крови.

6) Запишите генотипы: гомозиготы по двум парам признаков и дигетерозиготы

Ответ: ААВВ или аавв; АаВв

(за каждый правильный ответ – 1 балл)

Приложение 3

Предварительный контроль новых знаний

Выберите правильный ответ:

1.Особь с генотипом ааВВ образует гаметы

А) ааВ Б) ааВВ В) аВВ Г) аВ

2. Организм имеющий генотип АА, называется

А) доминантная гомозигота В) гетерозигота

Б) рецессивная гомозигота Г) гемизигота

3. Скрещивание при котором родители различаются только по одной паре признаков, называется:

А) моногибридным В) тригибридным

Б) дигибридным Г) полигибридным

4. Количество гамет у особи с генотипом АаВв

А) 1 Б) 2 В) 3 Г) 4

5. Согласно закону независимого наследования признаков, расщепление по фенотипу происходит в соответствии:

А) 1:1 Б) 1:2:1 В) 3:1 Г) 9:3:3:1

  6. Закон независимого наследования признаков – это

А) первый закон Менделя В) закон Т. Моргана

Б) второй закон Менделя Г) третий закон Менделя

7. Нормальный рост (А) у овса доминирует над гигантизмом (а), а раннеспелость (В) – над позднеспелостью (в). Выберите генотип дигетерозиготного растения:

А) ААВВ Б) АаВВ В) ААВв Г) АаВв

8. Особь с генотипом ААвв образует гаметы:

А) ААв Б) ААвв В) Авв Г) Ав

9. Скрещивание, при котором родители различаются по двум парам признаков, называется:

А) моногибридным В) тригибридным

Б) дигибридным Г) полигибридным

Эталоны ответов:

1. г

2. а

3. а

4. г

5. г

6. г

7. г

8. г

9. б

(за каждый правильный ответ – 1 балл)

Критерии оценок за работу по новой теме

Оценка «5»: обучающийся набирает 8 баллов

Оценка «4»: обучающийся набирает 6-7 баллов

Оценка «3»: обучающийся набирает 5 баллов (ставится по желанию).

Приложение 4

Задание для самостоятельной внеаудиторной работы студентов

Изучите текст учебника (1, с.169 – 172), ответьте на вопросы – 13, 14 (с.224)

Вопрос 13.

Г. Мендель проводил скрещивание, где родительские пары отличались по нескольким парам контрастных признаков, в частности по двум. Такое скрещивание называют дигибридным. Если анализируется скрещивание, где родители отличаются большим количеством признаков, такое скрещивание называют полигибридным.

Закон независимого комбинирования признаков скрещивания называют полигибридным. При дигибридном скрещивании сорта гороха отличаются двумя признаками: формой семян (гладкая или морщинистая) и их окраской (жёлтая или зелёная).

Вопрос 14.

Многие гены у разных организмов существуют более чем в двух аллельных состояниях. Множественный аллелизм возникает вследствие мутаций. Большинство генов состоят из сотен нуклеотидных последовательностей ДНК. Мутации приводят к замене или утрате нуклеотидов и это может происходить в разных участках гена, порождая новые аллели. Но в генотипе любого диплоидного организма могут находиться только два гена из серии аллелей. Остальные аллели данного гена в разных сочетаниях входят в генотипы других особей данного вида. Таким образом, множественный аллелизм следует рассматривать только на видовом уровне. Он характеризует разнообразие генофондов вида и имеет большое значение в эволюции. Множественный аллелизм наблюдается у кроликов по генам окраски шерсти.

Критерии оценок

Оценка "5" ставится, если обучающийся: показывает глубокое и полное знание и понимание материала; полное понимание сущности рассматриваемых понятий, явлений и закономерностей, теорий, взаимосвязей.

Оценка "4" ставится, если обучающийся: показывает знание всего изученного материала; даёт полный и правильный ответ; допускает незначительные ошибки и недочёты; небольшие неточности в формулировке понятий; материал излагает в логической последовательности, допуская негрубую ошибку или два недочёта, которые может исправить.

Оценка "3" ставится, если обучающийся: излагает материал фрагментарно; не всегда последовательно, допускает ошибки при формулировке выводов, ошибки при определении понятий.

Оценка "2" ставится, если обучающийся: не раскрывает основное содержание материала.

Список использованных источников

1.Биология [Текст]: учеб. для студ. учреждений сред. проф. образования / Н.В. Чебышев, Г.Г.Гринёва, Г.С. Гузикова; под ред. Н.В.Чебышева. – 6-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2011. – 416 с.

2. Биология [Текст]: учебное пособие для учащихся медицинских училищ / Ярыгин В.Н., Волков Н.И., Васильев В.И.; под ред. В.Н. Ярыгина. – М.: Медицина, 1987. – 448 с.: ил.

3.Биология. 11 класс [Текст]: поурочные планы по учебнику В. И. Сивоглазова, И.Б. Агафоновой «Общая биология. 10-11 классы» / сост. Т.В. Зарудняя. – Волгоград: Учитель, 2011. – 127 с.

4. Биология. Общая биология. 10-11 класс. [Текст]: Рабочая тетрадь к учебнику В.И. Сивоглазова, И.Б. Агафоновой «Биология. Общая биология. 10-11 классы» / И.Б. Агафонова, В.И. Сивоглазов; под ред. И.Б. Морзунова. – М.: Дрофа, 2013. – 143 с.: ил.