Разработка урока по теме «Определение пола. Наследование признаков сцепленных с полом»

Пояснительная записка.

Тема урока: “Определение пола. Наследование признаков, сцепленных с полом”.

Место урока: 7-ой урок в разделе «Основы генетики и селекции».

Оборудование: информационные ресурсы ФЦИОР http://fcior.edu.ru/search.page, компьютер, мультимедиа проектор, экран (интерактивная доска), презентация в Power Point.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Актуальность выбранной темы. Тема в учебнике раскрыта сухо, лишена наглядных примеров. Данная разработка позволяет дополнить урок наглядностью: презентацией и сообщениями студентов с дополнительными сведениями. А также учит толерантности по отношению к людям с заболеваниями гемофилией, дальтонизмом.

Цель: сформировать у студентов представление о генетике пола, наследовании признаков, сцепленных с полом.

Задачи:

1. Образовательные: сформировать понятия: аутосомы, гетерохромосомы, гомогаметный, гетерогаметный пол, сформировать представление о детерминации развития пола, признаках, сцепленных с полом, признаках наследуемых через Y-хромосому и Х-хромосому; познакомить студентов с особенностями наследования половых хромосом, некоторыми патологическими состояниями человека, наследуемыми сцепленно с полом.

2. Воспитательные: формировать сознательное отношение к своему здоровью и здоровью потомков.

3. Развивающие: продолжить формирование умений и навыков решения генетических задач на сцепленное наследование генов, на наследование, сцепленное с полом, развивать мыслительные операции, терминологический аппарат.

План урока:

I. Организационный момент (2 мин.)

II. Изучение нового материала (20 мин):

• Генетика пола.

• Хромосомный механизм определения пола.

• Различные формы определения пола.

• Соотношение полов.

• Наследование, сцепленное с полом.

III. Закрепление. Решение задач по теме, беседа по вопросам, тест (21 мин.)

IV. Организованное окончание урока и определение домашнего задания (2 мин.)

Опорные точки урока:

• Теоретическая и практическая значимость знаний механизмов наследования пола у различных организмов.

• Соотношение особей разного пола у раздельнополых организмов (животных, людей) равное 1:1, сходство его с расщеплением признаков при скрещивании рецессивной гомозиготы с гетерозиготой.

• Аутосомы и половые гетерохромосомы различных организмов. Зависимость пола организма от набора половых хромосом, который формируется в момент оплодотворения.

• Случайный характер соединения половых клеток в зиготе. Закономерность общего результата появления потомков разного пола в соотношении 1:1, определяемая большим числом равновероятных встреч гамет, - статистическая закономерность.

• Сцепленное с полом наследование некоторых жизненно-важных признаков - особый тип наследования. Наследование гемофилии, дальтонизма и других болезней и признаков как доказательство зависимости формирования признаков от пола.

• Практическое значение изучения сцепленного с полом наследования признаков. Использование закономерностей сцепленного с полом наследования в селекционной работе.

Конспект урока.

1. Генетика пола (рассказ преподавателя).

Генетика объяснила сущность удивительной и важной проблемы:

равное распределение женских и мужских особей в поколениях животных и людей.

У подавляющего большинства раздельнополых индивидов пол определяют хромосомные факторы (гены). В диплоидном организме имеется два гомологичных набора одинаковых хромосом (аутосом) и в большинстве случаев одна пара половых хромосом. В аутосомном наборе обоих полов отцовские и материнские хромосомы морфологически и функционально равноценны, а между половыми хромосомами имеются, как правило, морфологические и всегда функциональные различия. Та хромосома, которая представлена у одного из полов в двойном числе, называется Х-хромосома. Она противопоставляется Y-хромосоме, присутствующей в одном экземпляре (слайд 2).

Пол, содержащий в своих клетках две Х-хромосомы, называется гомогаметным, а содержащий и Х и Y – гетерогаметным.

2. Хромосомный механизм определения пола (рассказ преподавателя с элементами беседы).

Гомогаметный – женский пол, гетерогаметный – мужской – это у двукрылых, клопов, жуков, прямокрылых, многих рыб, некоторых амфибий и у всех млекопитающих.

Гомогаметный самец и гетерогаметная самка: бабочки, птицы, рептилии, хвостатые амфибии. (слайд 3, 4)

Таким образом, хромосомное определение пола происходит при слиянии гамет (оплодотворении). Но особый тип хромосомного определения пола встречается у некоторых групп беспозвоночных, размножающихся партеногенетически. У перепончатокрылых самцы (трутни) развиваются из неоплодотворённых яиц и являются гаплоидными, в то время как самки, формирующиеся в результате полового процесса, диплоидны.

Набор половых хромосом мужчин, женщин? (слайд 5)

3. Различные формы определения пола (рассказ преподавателя сопровождаемый мультимедийной презентацией).

Пол может определиться и фенотипически, когда половая дифференцировка определяется не генами, а различиями факторов внешней среды. Например, у морского червя бонеллии (слайд 6) оплодотворённые яйцеклетки сначала развиваются в личинки. Личинки, свободно развивающиеся в воде, становятся самками, а другие прикрепляются на 4-6 дней к хоботку самки и становятся самцами.

Морской кольчатый червь офриотроха (слайд 7) меняет пол в течение жизни. Молодые особи сначала являются самцами, а сформировав 15-20 сегментов, становятся самками.

4. Соотношения полов (постановка проблемной ситуации)

От кого зависит появление в семье мальчика – от мамы или папы? (отца, т.к. у человека мужской пол – гетерогаметный).

Расщепление по признаку пола в соотношении 1:1 наблюдается именно потому, что гаметы с Х- и Y- хромосомой образуются у мужчины в равных количествах.

5. Наследование, сцепленное с полом (рассказ преподавателя).

Наследование признаков, гены которых находятся в Х или Y-хромосомах, называется наследованием, сцепленным с полом. Следует иметь в виду, что в половых хромосомах могут находиться и гены, не участвующие в развитии половых признаков. Так, Х-хромосома человека содержит ген, определяющий свёртываемость крови (Н). Его рецессивная аллель (н) вызывает тяжёлое заболевание, характеризующееся пониженной свёртываемостью крови – гемофилию. В этой же хромосоме находятся гены, обуславливающую слепоту к красному и зелёному цвету – дальтонизм, форму и объём зубов, синтез ряда ферментов и др.

В Х и Y-хромосомах есть гомологичные участки, а есть участки Х-хромосомы, которым нет гомологов в Y. Находящиеся здесь гены называются сцепленные с полом. У самцов любой из этих генов, даже рецессивный, будет проявляться, т.к. его нечем маскировать – нет аллельного ему «здорового» гена. У самок же такой ген проявится, если будет гомозиготен.

Сообщения студентов. (Приложения 1,2). (Слайды 8,9,10).

Использование ресурса ФЦИОР: сцепленное наследование (теоретическая и практическая часть) – приложение 5,6.

6. Практическая часть:

Решение задач на наследование признаков, сцепленных с полом (первая задача решается студентом у доски с помощью преподавателя, остальные – самостоятельная работа; студенты, решившие быстрее остальных, после проверки преподавателем консультируют других студентов). (Приложение 3. Слайды 11,12).

7. Итог урока: тест открытого типа – первый вариант отвечает на четные вопросы, второй на нечетные со слайда (Приложение 4. и слайд 13). После работы студенты осуществляют взаимопроверку при помощи шаблона ответов со слайда и выставляют оценки в соответствии с предложенными критериями (слайд 14).

8. Организованное окончание урока и определение домашнего задания.

Домашнее задание – окончить задачи, поработать с конспектом урока, стр. 112 в учебнике – прочитать

Заключение.

Использование ресурсов ФЦИОР позволяет активизировать индивидуальные, личностные мотивы в процессе усвоения учебной информации. Формирует у студентов навыки и умения информационно-поисковой деятельности. Создаёт условия для эффективной реализации современных методов обучения. У преподавателя появляется возможность проведения интерактивного тестирования прямо в процессе урока. А также повышается объективность оценивания знаний и умений студентов.

Использованные источники:

1. Основы цитологии. Размножение и развитие организмов. Генетика. Селекция. Москва «Московский лицей», 2003 г.

2. Деркачева. Н.И. и др. Биология Единый государственный экзамен / Текст / типовые тестовые задания / Деркачева Н.И. Соловьев А.Г. – М.: “Экзамен” 2006 г.

3. Крестьяников В.Ю. Сборник задач по генетике с решениями /Текст/ методическое пособие / Крестьяников В.Ю. Вайнер Г.Б. - Саратов “Лицей”, 1998 г.

4. Н.Грин, У.Стаут, Д.Тейлор. Биология. Москва «Мир», 1996 г.

5. http://fcior.edu.ru/search.page?phrase=%D1%85%D0%BE%D1%80%D0%B4%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D0%B5 – федеральный центр информационно-образовательных ресурсов.

Приложение 1.

Гемофилия – болезнь несвёртываемости крови. В свёртывающую систему крови входят 12 факторов: фибриноген, фибрин, протромбин, тромбин, ионы С_а. Мутации разных генов, контролирующих синтез этих факторов, могут приводить к одинаковому результату – проявлению гемофилии.

Ген гемофилии рецессивен. Страдают заболеванием мужчины, женщины являются носителями , описаны лишь отдельные случаи болезни женщин. Считается, что девочки, имеющие две ХХ хромосомы с геном гемофилии, погибают ещё в зародышевом состоянии.

Эта болезнь затронула и семью последнего российского самодержца.

Императрица Александра Фёдоровна, до бракосочетания Аликс-Виктория-Елена-Бригитта-Луиза-Беатриса принцесса Гессенская родилась 25 мая1872 года.

В возрасте 12 лет она побывала в России на свадьбе сестры. Здесь она и познакомилась с 16-летним русским цесаревичем Николаем. Через 2 года она приехала вновь – уже как бы на смотрины. Государь Александр III возражал против брака своего сына с немецкой принцессой. Одной из причин было то, что трон в России наследовался по мужской линии, а было известно, что родственники принцессы по мужской линии редко доживали до преклонного возраста. Однако Николай решительно заявил, что ни на ком другом жениться не желает. Уже на смертном одре Александр III благословил их брак. Свадьба состоялась спустя месяц после смерти Александра, 14 ноября 1894 года. Принцесса Алиса после крещения в православии приняла имя Александра Фёдоровна.

Как и отец, Николай был примерным семьянином и служил образцом для своих подданных. Жену он называл «моя ненаглядная Аликс». Современники отмечали, что такой крепкой, чистой, любящей семьи не найти.

Вскоре после свадьбы, 3 ноября 1895 года царица родила своего первого ребёнка. Это была девочка – Ольга. Потом родились подряд ещё трое дочерей. Но нужен был наследник престола. А Бог так и не давал дружной супружеской паре мальчика. Наконец, 30 июля 1904 года сбылась долгожданная мечта – у царицы родился мальчик. Его нарекли Алексеем. После рождения наследника выяснилось, что мальчик боле гемофилией. Эта страшная неизлечимая болезнь – несвёртываемость крови – стала трагедией царской семьи. Обычно с таким диагнозом редко доживают до зрелого возраста, т.к. любой ушиб и даже мелкое кровоизлияние может стать причиной смерти.

Болезнь царевича была объявлена государственной тайной, знали о ней только самые близкие. Алексей с детства во многом ограничивали, он находился под строгим контролем. Но несмотря ни на что, цецаревич рос добрым, весёлым и милым мальчиком. В семье его называли «солнечным лучиком».

Обратимся к генеалогическому древу потомков королевы Виктории. Изучение генеалогии европейских династий показало, что носительницей гемофилии была королева Виктория (от кого она сама унаследовала этот ген – неизвестно). Поскольку у Виктории было большое количество потомков и её дочери вышли замуж за разных европейских правителей, гемофилия проявилась сразу в нескольких царствующих домах: в прусском, испанском, русском. А Александра Фёдоровна приходилась Виктории внучкой. Английский же королевский дом гемофилию от Виктории не унаследовал, поскольку продолжателем его стал старший сын королевы – Эдуард VII.

Приложение 2.

Дальтонизм – наследственное заболевание, ген которого локализован в половой хромосоме.

В 1875 году в Швеции около маленького городка Лагерлунда произошла трагедия, повлекшая за собой большие жертвы. Пассажирский поезд, который вёз детей на летний отдых, на полном ходу лоб в лоб столкнулся со встречным товарным поездом. Погибли и получили увечья люди, среди которых было много детей. Машинист остался жив – он успел в последний момент выпрыгнуть и сам явился в полицию, утверждая, что ехал на правильный сигнал семафора. Репутация машиниста была безупречна, он не имел вредных привычек, был прекрасным семьянином и не один год проработал на Ж/Д. Поверить же ему мешало большое количество жертв. Неизвестно чем бы всё закончилось, но машинисту повезло с адвокатом. Он принёс в камеру корзиночку с цветными нитками для вышивания и предложил подсудимому разложить их по цветам. Через пару часов адвокат вернулся, но не один. С собой он привёл свидетелей. Они увидели следующее: машинист действительно разложил нитки в соответствии с цветом, однако зелёные и красные он положил вместе. На вопрос, отчего он не разложил в разные кучки эти нитки, он ответил: «Да я вижу, что они разного серого цвета, одни тёмно-серые, другие светло-серые. Но поскольку они серые, я их положил вместе.» Суд оправдал машиниста. Однако это несчастье послужило толчком к тому, что при приёме на транспортную службу (водителем Ж/Д состава или автомобиля) стали в обязательном порядке оценивать светоощущение.

Нарушения светового чувства были известны очень давно но первое точное описание цветовой слепоты дал в 1798 г. английский химик Джон Дальтон. Поэтому эту аномалию и назвали дальтонизм.

В центральной части сетчатки глаза расположены цветочувствительные нервные клетки – колбочки. Они содержат три типа белкового пигмента: чувствительных к красному, зелёному, синему цветам. Точнее, они чувствительны к длине волны, соответствующей этим цветам. Видение всех красок мира обеспечивается «складыванием» именно этих трёх цветов. Люди с нормальным зрением имеют в колбочках все три пигмента, их называют трихроматами. Если человек различает только два цвета – его называют дихроматом. Сам Дальтон не различал красный цвет, но не знал об этом до 26 лет. Происходит такое потому, что цветослепые с детства учатся называть цвета обыденных предметов общепринятыми обозначениями. Они слышат и запоминают, что трава – зелёная, небо-синее, кровь-красная. Кроме того, они сохраняют способность различать цвета по степени светлости.

Англичанин Джон Дальтон прожил счастливые 78 лет. Родился в семье бедного ткача и знания получил только путём самообразования. Всю жизнь преподавал математику и философию в Манчестере и благодаря своим трудам стал выдающимся химиком и физиком. У него были три брата и одна сестра, двое братьев тоже страдали цветослепотой на красный цвет. В то время ещё ничего не знали о наследственности. Дальтон подробно описал семейный дефект и своё восприятие света и поэтому уже 200 лет его имя известно всем школьникам.

Приложение 3.

Задачи на сцепленное с полом наследование.

Задача 1 (наследование гемофилии).

У человека ген, вызывающий гемофилию, рецессивен и находится в Х-хромосоме. У здоровых родителей родился сын-гемофилик. Укажите генотипы родителей и детей. Какова вероятность рождения в такой семье здоровых детей?

Задача 2 (наследование дальтонизма).

У человека ген, вызывающий дальтонизм, рецессивен и находится в Х-хромосоме. Мать – носитель гена дальтонизма, отец – здоров. Какова вероятность рождения здоровых детей в этой семье?

Задача 3. (для самостоятельного решения).

Мать – носительница гена, отец – дальтоник. Какова вероятность рождения здоровых детей в этой семье?

Задача 4. (для самостоятельного решения).

Мать – дальтоник, отец – здоров. Какова вероятность рождения здоровых детей в этой семье?

Задача 5. (для самостоятельного решения).

Женщина здорова, мужчина болен гемофилией. Какова вероятность рождения здоровых детей в этой семье?

Приложение 4.

1. Как называется набор хромосом, находящихся в ядре клетки, характерный для всех особей вида?

2. Какой пол и почему называется гомогаметным?

3. Какой пол называется гетерогаметным?

4. Как называются хромосомы, одинаковые у обоих полов?

5. Какие хромосомы называются половыми или гетерохромосомами?

6. Какой пол гомогаметен у человека, большинства позвоночных, многих насекомых и двудомных растений?

7. Какой пол гомогаметен у птиц, бабочек, рептилий, хвостатых амфибий?

8. Какие признаки называются сцепленными с полом?

9. Почему у особей мужского пола в фенотипе сразу проявляются даже рецессивные признаки, связанные с Х - хромосомой?

10. Приведите примеры заболеваний, сцепленных с половыми хромосомами?

11