Моногибридное скрещивание

Урок: «Цитологические основы наследования признаков при моногибридном скрещивании».

Цель:

Создание педагогической ситуации, способствующей обучению, развитию и воспитанию обучающихся при изучении закономерностей наследования признаков при моногибридном скрещивании.

Задачи:

Образовательные:

• Сформировать у учащихся знания о гибридологическом методе как основном методе изучения наследственности, моногибридном скрещивании, законах единообразия гибридов первого поколения и расщепления, правиле чистоты гамет, цитологических основах закономерностей наследования при моногибридном скрещивании

• Сформировать умения составлять схемы скрещивания при решении генетических задач, использовать генетическую символику

Воспитательные:

• Воспитывать всесторонне развитую компетентную личность через использование знаний основных понятий генетики для объяснения законов, открытых Г. Менделем

• Содействовать формированию научного мировоззрения на основе познаваемости и общности законов живой природы

Развивающие:

• Развивать общеучебные умения и навыки – работу с текстом, анализ и синтез информации, составление плана

• Развивать познавательный интерес у учащихся к изучению проблем генетики

Оборудование:

Компьютер, экран, проектор

Тип урока по основной образовательной цели:

урок изучения нового материала с использованием презентации, которая подготовлена в программе Microsoft Power Point. Основные опорные моменты урока появляются на экране с помощью мультимедиа проектора.

Ход урока:

1. Организационный момент.

II. Актуализация опорных знаний учащихся:

В ходе терминологического диктанта по вопросам (Приложение № 1) осуществляю проверку знаний учащихся по усвоению основных генетических понятий, изучаемых в курсе 10-го класса, и готовность к восприятию нового материала.

Работами учащиеся обмениваются и проверяют по образцу (слайд № 2)

III. Изучение нового материала:

Вступительное слово учителя о рождении науки генетики:

Да, действительно, на формирование фенотипа влияет генотип и факторы окружающей среды. Ещё в глубокой древности человек стал подмечать, что потомство похоже на родителей. Уже тогда люди старались получать, например, телят от самой удойной коровы, сеять семена растений, давших самый высокий урожай. Люди понимали, что в потомстве сочетаются признаки предков. Это нашло отражение даже в пословицах: «От худого семени не жди доброго племени».

Но закономерности, по которым те или иные признаки передаются потомкам оставались «тайной за семью печатями». Среди учёных в середине XIXв. прочно утвердилось мнение: «Закон наследственности заключается в том, что никакого закона наследственности нет». Поколебать устоявшееся убеждение первым решился Г. Мендель – монах и ботаник-любитель из Брно. После ряда опытов, кропотливых, но гениально точных Мендель сформулировал свои знаменитые законы (слайд №3) - 1865г. в статье «Опыты над растительными гибридами». В этой публикации он обобщил результаты многолетней работы. В ней были изложены основные закономерности наследования признаков, которые легли в основу современной генетики. Однако работы Менделя опередили своё время; они были оценены по достоинству только через 35 лет.

1900г. – три учёных из разных стран голландец Г. де Фриз, немец К. Корренс, австриец Э. Чермак независимо друг от друга на разных объектах переоткрыли законы Менделя. Результаты работ этих учёных доказали правильность закономерностей, установленных в своё время Г. Менделем. Они честно признали его первенство в этом вопросе и присвоили этим закономерностям имя Менделя.

1900г. – официальная дата рождения науки генетики.

Постановка проблемного вопроса (слайд №4):

Почему Г. Мендель, не будучи биологом, и работая в одиночку, открыл законы наследственности, хотя до него это пытались сделать многие талантливые учёные?

На доске : «Увлечение может прославить человека и стать главным делом его жизни.»

Цели: (слайд № 5)

1. Выяснить закономерности наследования признаков при моногибридном скрещивании

2. Сформировать умения составлять схемы скрещивания при решении генетических задач.

3. Продолжить развитие навыков работы с генетическими терминами, символами.

Вспомним основные понятия генетики (слайд № 6)

Г. Мендель поставил перед собой цель выяснить правила наследования отдельных признаков гороха. Эту работу он проводил в течение 8 лет, изучив за это время более 10000 растений гороха. В своих работах он использовал гибридологический метод исследования(слайд № 7). Метод предполагает изучение признаков родительских форм, проявляющихся в ряду поколений у потомства, полученного путем скрещивания (гибридизации). Поскольку потомков от таких скрещиваний называют гибридами, то и метод получил название гибридологического. Суть метода заключается в:

- скрещивании (гибридизации) организмов отличающихся друг от друга по одному или нескольким признакам

- анализе характера проявления этих признаков у потомков (гибридов).

Многие видные ботаники в то время пытались понять, как генетическая информация передаётся у растений от родителей потомкам. Однако все их попытки получить ответ на этот вопрос оказались неудачными, тогда как опыты Менделя позволили ему сформулировать законы наследственности. Как мог Мендель, работая в одиночку, увидеть то, чего не могли разглядеть его современники, тесно связанные с научным миром? Удачу Менделя определило стечение ряда обстоятельств. Ставя опыты, Мендель придерживался ряда правил:

- Использовал для экспериментов чистые линии, т.е. растения, в потомстве которых при самоопылении, не наблюдалось расщепления по изучаемому признаку.

- Ставил одновременно опыты с несколькими родительскими парами, чтобы больше получить экспериментального материала.

- Наблюдал за наследованием малого количества признаков. Наблюдал наследование многообразных признаков не сразу в совокупности, а лишь одной пары (или небольшого их числа пар) альтернативных признаков.

- Вёл строгий количественный учёт потомков. В своё время Мендель изучал математику и теорию вероятности. Поэтому он понимал, что при оценке результатов скрещиваний нужно оперировать большими числами. Математически обработанные данные позволили установить количественные закономерности в передаче изучаемых признаков.

- Ввёл буквенные обозначения наследственных факторов (генов) для удобства оформления записей, что позволило ему легко объяснять полученные результаты.

- Предложил парность определения каждого признака, т. е. признак определяется парой «наследственных факторов». При образовании половых клеток в каждую из них попадает только один из пары «наследственных факторов». В те годы, когда Мендель ставил свои опыты, о генах, хромосомах, митозе и мейозе не было известно ничего. Впоследствии было доказано, что в половую клетку действительно попадает одна из каждой пары гомологичных хромосом после редукционного деления мейоза.

• Формулировка промежуточного вывода:

Следуя этим правилам, удачно выбрав объект (горох огородный) для экспериментов и признаки для изучения, используя гибридологический метод, Мендель открыл законы наследственности.

• Повторение генетической символики с использованием (слайда №8).

• Введение термина «моногибридное скрещивание» (вводится индуктивно - через раскрытие на примере объектов изучения и формулировки термина):

• формулировки термина:

Опыты Менделя были тщательно продуманы. Свои исследования он начал с изучения закономерностей наследования всего лишь одной пары альтернативных признаков (слайд №9). При таком скрещивании прослеживаются закономерности наследования только двух вариантов признака (например, высокий и низкий рост растения, жёлтая и зелёная окраска семени), а все остальные признаки организма во внимание не принимаются. Далее учащиеся выдвигают свои предположения, что можно понимать под «моногибридным скрещиванием». Затем даём определение -

Скрещивание двух организмов, отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных признаков, Г. Мендель назвал, МОНОГИБРИДНЫМ. Классическим примером моногибридного скрещивания является скрещивание сортов гороха с жёлтыми и зелёными семенами: все потомки имели жёлтые семена. Аналогичная картина наблюдалась и при скрещивании, в которых изучалось наследование других признаков. Мендель пришёл к выводу, что у гибридов первого поколения из каждой альтернативной пары признаков проявляется только один, доминантный, а второй, рецессивный, не развивается. Такая закономерность была названа законом единообразия гибридов первого поколения, или законом доминирования. Это первый закон Г. Менделя: при скрещивании двух организмов, относящихся к разным чистым линиям (гомозиготных), отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных признаков, всё первое поколение гибридов окажется единообразным и будет нести признак одного из родителей (слайд №10-11).

Второй закон Г. Менделя. Семена гибридов первого поколения использовались Менделем для получения второго гибридного поколения. Во втором поколении три четверти от всех семян имели жёлтую окраску, одна четверть – зелёную. Такие соотношения 3:1 были получены при скрещивании или самоопылении гибридов с другими анализируемыми признаками(слайд №12-14).

Явление, при котором часть гибридов второго поколения несёт доминантный признак, а часть – рецессивный, называют расщеплением. Причём наблюдающееся у гибридов расщепление не случайное, а подчиняется определённым количественным закономерностям. Г. Менделем был сформулирован второй закон, или закон расщепления: при скрещивании гибридов первого поколения в потомстве происходит расщепление признаков в определённом числовом соотношении – по генотипу 1:2:1, по фенотипу 3:1.

Для объяснения явления доминирования и расщепления гибридов второго поколения Мендель предложил гипотезу чистоты гамет. (слайд №15).Он предложил, что развитие признака определяется соответствующим ему наследственным фактором. Один наследственный фактор гибриды получают от отца, другой от матери. У гибридов первого поколения проявляется лишь один из факторов – доминантный. Однако среди гибридов второго поколения появляются особи с признаками исходных родительских форм. Это значит, что: у гибридов наследственные факторы сохраняются в неизменённом виде; половые клетки содержат только один наследственный фактор, то есть они «чисты» (не содержат второго наследственного фактора). Гипотеза чистоты гамет гласит: наследственные факторы при образовании гибридов не смешиваются, а сохраняются в неизменном виде.

Явление доминирования и расщепления признаков, наблюдавшееся Менделем, в настоящее время легко объясняются парностью хромосом, расхождением хромосом во время мейоза и объединением их во время оплодотворения.

Цитологические основы законов Менделя(слайд №16-17).

Оформляем генетические законы Менделя на доске.

- Родительские особи по генотипу гомозиготны - АА, аа.

- В гаметах, образующихся в результате мейоза, присутствует по одному гену – А или а.

- F_1, образовавшееся при слиянии гамет единообразно по фенотипу (несёт доминантный признак) и генотипу – гетерозиготы (Аа).

- Гетерозиготное гибридное потомство при самоопылении в результате мейоза образует гаметы двух типов – А,а.

- F₂ , образовавшееся в результате случайного сочетания гамет будет иметь генотипы – АА (гомозигота по доминантному признаку), Аа, Аа (две гетерозиготы), аа (гомозигота по рецессивному признаку). По фенотипу АА, 2Аа – несут доминантный признак, аа – рецессивный (1/4). Американский учёный Пеннет предложил заносить результаты опыта в таблицу, чтобы легче понять, как будут происходить комбинации признаков при скрещивании (решётка Пеннета).

- В F₂ расщепление по фенотипу 3 : 1, по генотипу 1 : 2 : 1.

• Организация работы учащихся по выработке умений и навыков решения генетических задач с использованием генетической символики:

Для активизации познавательной деятельности учащихся, повышения уровня осмысления изученного материала решаем генетическую задачу (слайд №17):

1. Какой рост (высокий или низкий) у гороха доминирует?

2. Каковы генотипы родителей (Р), гибридов первого (F₁) и второго (F₂) поколений?

3. Какие генетические закономерности, открытые Менделем, проявляются при такой гибридизации?

Далее фронтально решаем и учимся оформлять решения генетических задач (слайд №18):

1. А – высокий рост а – низкий рост

2. Р ♀ АА x ♂ аа

высокий рост низкий рост

G А а

F₁ Аа

высокий рост

P от F₁ ♀ Аа x ♂ Аа

высокий рост высокий рост

G А, а А, а

F₂ АА Аа Аа аа

высокий рост низкий рост

По фенотипу 3 : 1 по генотипу 1 : 2 : 1

(слайд №19) – отвечаем на третий вопрос задачи:

1. Закон доминирования (единообразия F₁) – гибриды F₁ все высокого роста, поэтому высокий рост – доминантен.

Закон расщепления – ¼ потомков F₂ по фенотипу и генотипу имеет низкий рост (рецессивный признак).

Гипотеза чистоты гамет – каждая гамета несёт только один из аллельных генов высоты растения.

• Закрепление нового материала с использованием генетической терминологии в процессе фронтальной беседы (слайд № 20):

- Доминирование – явление преобладания признака

- Доминантный признак - преобладающий признак, появляющийся у гибридов первого поколения при скрещивании чистых линий

- Расщепление – явление, при котором часть особей несёт доминантный, а часть - рецессивный признак

- Рецессивный признак – подавляемый признак

- Аллельные гены – гены, расположенные в одних и тех же локусах гомологичных хромосом, отвечающие за развитие одного признака

- Гомозигота – организм, в генотипе которого одинаковые аллельные гены

- Гетерозигота – организм, в генотипе которого разные аллельные гены

- Гибридизация - скрещивание

- Гибриды – потомки от скрещивания

V. Домашнее задание (слайд №21):

• § – 38,39;

• Решите задачу (оформите в тетради, используя генетическую символику ):

Известно, что у кролика чёрная пигментация шерсти доминирует над альбинизмом (отсутствие пигмента, белая шерсть и красные глаза). Какая окраска шерсти будет у гибридов первого поколения, полученного в скрещивания гетерозиготного чёрного кролика с альбиносом?

VI. Подведение итогов работы и рефлексия:

Индивидуальная проверка изученного на уроке материала по вопросам (слайд№22):

С последующей взаимопроверкой (слайд №23)

Подведение итогов работы за урок. Оценивание учащихся.

Литература:

1. Болгова И.В. «Сборник задач по общей биологии для поступающих в ВУЗы», М., «Мир и Образование», 2005г.

2. Каменский А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. «Биология. Введение в общую биологию и экологию», 9 класс, Дрофа, М., 2005г.

3. Пепеляева О.А., Сунцова И.В., «Поурочные разработки по общей биологии», 9 класс, М., «ВАКО», 2006г.