Урок № 5 Закони Ґ. Менделя, їх статистичний характер і цитологічні основи - Біологія 11 клас - Старша школа - Каталог статей - Учительська світлиця
Головна » Статті » Старша школа » Біологія 11 клас

Урок № 5 Закони Ґ. Менделя, їх статистичний характер і цитологічні основи
 5. Засвоєння нового матеріалу
1. Ґреґор Мендель та його роль у становленні генетики як науки
Повідомлення учнів, словникова робота
Йоганн Мендель народився 22 липня 1822 р. в родині селянина в невеликому селі Хінчини на території Австрійської імперії (сучасної Чехії).
Хлопчик відрізнявся неабиякими здібностями і був одним із найкращих учнів
у класі. Батьки Йоганна мріяли вивести свого сина «у люди», дати йому гарну освіту. Перешкоджала цьому крайня нужда, з якої не могла вибитися родина Менделя.
Проте Йоганну вдалося закінчити спочатку гімназію, а потім дворічні філософські курси. У 1843 р. Мендель стає послушником в Августинському монастирі у Брюнні (нині Брно). Зробити це було зовсім не легко, бо довелося витримати суворий конкурс (три кандидати на одне місце). За звичаєм, прийнявши чернечий сан, Йоганн Мендель одержує своє друге ім’я — Ґреґор.
Ставши ченцем, Мендель нарешті був урятований від турботи про шматок хліба. Він прагнув продовжити навчання, і в 1851 р. настоятель вирядив його вивчати природничі науки до Віденського університету. Але там його очікувала невдача. Мендель, який увійде в усі підручники біології як творець цілої науки — генетики, провалився саме на іспиті з біології. Мендель чудово розумів ботаніку, але його знання із зоології були явно недостатніми. Не склавши іспиту, прикро вражений Мендель залишив мрії щодо одержання диплома. Проте як помічник учителя Мендель викладав фізику й біологію в реальній школі в Брюнні.
У монастирі він почав займатися садівництвом і випросив у настоятеля під садок невелику ділянку (35 × 7 м). Ніхто не міг припустити, що на цій крихітній ділянці будуть установлені загальні біологічні закони спадковості.
Навесні 1854 р. Мендель висадив горох. А ще раніш у його чернечій келії з’явилися їжак, лисиця і безліч мишей — сірих і білих. Мендель проводив схрещування мишей
і спостерігав, яке з’являлося потомство. Якби доля склалася інакше, опоненти пізніше називали б закони Менделя не «гороховими», а «мишачими». Але монастирське начальство дізналося про досліди брата Ґреґора з мишами і розпорядилося забрати мишей, щоб не кидати тінь на репутацію монастиря.
Тоді Мендель переніс свої досліди на горох із монастирського садка і проводив їх із 1854 р. щорічно.
2. Чисті лінії. Закони Менделя
Розповідь учителя з елементами бесіди, пошуковий метод
У ході розповіді про закони Менделя вчитель має постійно звертатись до досвіду учнів (пригадувати поняття, які вже вивчені, намагатись самостійно сформулювати те чи інше поняття), ставити перед учнями чіткі завдання (знайдіть в тексті підручника поняття, запишіть термін до словника тощо).
Приклади запитань до учнів:
— Що таке чисті лінії?
— Що таке гібрид?
— Що таке моно-, ди- та полігібридне схрещування?
У своїх працях Ґ. Мендель робив висновки на дослідженнях, проведених на горосі пахучому (рід Pisum). Цей об’єкт виявився вдало обраним, оскільки для нього характерним є самозапилення, що уможливлює одержання чистих ліній, тобто особин, гомозиготних за більшістю генів. У своїх роботах Мендель не виділяв окремих законів, їх виділили й назвали пізніші дослідники, вже після перевідкриття цих законів у 1900 році.
Чиста лінія — це генотипно однорідні нащадки однієї особини, гомозиготні за більшістю генів і одержані внаслідок самозапилення у рослин або самозапліднення
у тварин.

Довідка
Термін «чиста лінія» був уведений у 1903 р. датським генетиком
В. Йогансеном.

Закони Ґ. Менделя становлять основу класичної генетики.
Закон одноманітності гібридів першого покоління (перший закон Менделя): при схрещуванні особин чистих ліній з альтернативними варіантами однієї ознаки всі гібриди першого покоління успадковують лише одну батьківську ознаку. Ознака, що виявляється у гібридів першого покоління, є домінантною, а та, що не виявляється,— рецесивною. Цей закон справедливий тільки у випадку повного домінування, оскільки Мендель працював лише з такими ознаками гороху, для яких було характерним саме таке спадкування. Інші закони Менделя також діють лише в тому випадку, якщо ознака спадкується за цим типом.
(Під час ознайомлення учнів із першим законом Менделя слід увести поняття «гібрид» і «моногібридне схрещування», пригадати поняття «гомозигота» і «гетерозигота».)
Гібрид — результат схрещування між двома організмами різних таксонів.
Моногібридне схрещування — поєднання батьківських форм, що відрізняються різними станами лише однієї спадкової ознаки.
Закон розщеплення (другий закон Менделя): при схрещуванні гібридів першого покоління між собою у другому поколінні гібридів спостерігається розщеплення ознак за фенотипом — 3 : 1 (із переважанням домінантної ознаки), а за генотипом — 1 : 2 : 1.
(Під час ознайомлення учнів із другим законом Менделя слід пригадати поняття «фенотип» і «генотип».)
Закон незалежного успадкування ознак (третій закон Менделя): кожна пара альтернативних варіантів ознак успадковується незалежно від інших пар і дає розщеплення 3 : 1 по кожній парі (як і при моногібридному схрещуванні).
При дигібридному схрещуванні (коли спостереження ведеться за двома ознаками) серед гібридів другого покоління спостерігається розщеплення 9 : 3 : 3 : 1. Цей закон справедливий лише для ознак, у яких гени, що їх кодують, належать до різних груп зчеплення, тобто розміщені в різних хромосомах. Закон може виконуватись і для ознак, гени яких містяться в одній хромосомі, але розташовані на значній відстані один від одного (не менше ніж 50 морганід). В іншому випадку гени спадкуватимуться зчеплено.
(Під час ознайомлення учнів із третім законом Менделя слід увести поняття «дигібридне схрещування» і «полігібридне схрещування».)
Дигібридне схрещування — поєднання батьківських форм, які відрізняються різними станами двох спадкових ознак.

Довідка
Гуго де Фріз запропонував називати дигібридами організми, які були одержані від схрещування особин, що відрізняються одночасно двома парами альтернативних ознак; якщо таких ознак три пари — тригібридами; багатьма ознаками — полігібридами.

Полігібридне схрещування — поєднання батьківських форм, які відрізняються різними станами трьох і більше спадкових ознак.
Закон чистоти гамет: у гібридного (гетерозиготного) організму гамети
є «чистими», тобто кожна гамета такого організму може містити лише один алельний ген (нести тільки одну ознаку) і не може одночасно нести два алельні гени. Це правило зумовлюється тим, що кожна гамета має лише гаплоїдний набір хромосом.
Для виконання законів Менделя необхідно, щоб було дотримано певних умов:
1. Моногенне успадкування (один ген відповідає лише за одну ознаку).
2. Гени, що відповідають за різні ознаки (наприклад A і B), не впливають один на одного і не взаємодіють між собою.
3. Гени, що відповідають за різні ознаки (наприклад A і B), не зчеплені між собою, а поєднання їхніх алелей відбувається випадково в однакових співвідношеннях.
4. Виконується закон чистоти гамет.
5. Рівна ймовірність зустрічі гамет і утворення зигот.
6. Життєздатність особин не залежить від їхнього генотипу та фенотипу.
7. Кожному генотипу відповідає певний фенотип.
8. У всіх особин із заданим генотипом ознака виражена однаковою мірою.
9. Ознаки, що вивчаються, не зчеплені зі статтю.
Якщо ці умови не виконуються, то успадкування ознак набуває більш складного характеру.
Закони Менделя мають статистичний характер: відхилення від теоретично очікуваного розщеплення тим менше, чим більшою є кількість спостережень.

3. Основні позначення, що використовуються для розв’язання генетичних задач
Лекція з елементами бесіди, словникова робота
Ґ. Мендель запропонував позначити ознаки (гени) літерами латинського алфавіту. Алелі, що належать до однієї пари станів ознаки, позначають однією літерою, але домінантний алель — великою, а рецесивний — маленькою. Наприклад, алель пурпурного забарвлення квітки можна позначити A, алель білого кольору квітки — а; алель жовтого кольору насіння — B, алель зеленого кольору — в і т. д.

 Запитання до учнів:
— Пригадайте, який набір хромосом має кожна клітина тіла? (Кожна клітина тіла має диплоїдний (2n) набір хромосом. Усі хромосоми є парними, алелі гена містяться в гомологічних хромосомах.)
— Пригадайте, що таке гомологічні хромосоми?
Отже, у зиготі завжди є два алелі, тому формулу генотипу за будь-якою ознакою слід записувати двома літерами.
Особину, гомозиготну за домінантним алелем, слід записувати двома великими літерами (наприклад AA), за рецесивним — двома маленькими (aa), гетерозиготну — однією великою і однією маленькою (Aa). Досліди довели, що рецесивний алель виявляє себе лише в гомозиготному стані, а домінантний — як у гомозиготному стані (AA), так і в гетерозиготному (Aa). Внаслідок мейозу гомологічні хромосоми (а з ними й алелі гена) розходяться до різних гамет. Але, оскільки в гомозиготи обидва алелі є однаковими, всі гамети несуть один і той самий алель, тобто гомозиготна особина дає лише один тип гамет.
Досліди схрещування Ґ. Мендель запропонував записувати у вигляді схем. Батьків позначають літерою Р (латин. parentes — батьки), особин першого покоління — F1 (латин. filii — діти), особин другого покоління — F2 і т. д. Схрещування позначають знаком множення (×), генотипову формулу материнської особини (♀ — дзеркало Венери) записують першою, а батьківської (♂ — щит і спис бога війни Марса) — другою. Гамети позначаються латинською літерою G. У першому рядку записують генотипові формули батьків, у другому — типи їхніх гамет, у третьому — генотипи першого покоління й т. д. (Символіку слід записати в зошити.)

Спеціальна генетична символіка
♀ — жіноча особина, материнський організм;
♂ — чоловіча особина, або батьківський організм;
Р — вихідні батьківські форми;
× — схрещування;
G — гамети;
F — потомство;
F1, F2, F3 — індекс, що вказує на номер гібридного покоління.

Гра «Символ — значення»
Із метою кращого запам’ятовування символів з учнями доцільно провести гру «Символ — значення»: учитель записує на дошці символ, а учні якнайшвидше пригадують і називають його значення. Можна повторювати символіку декілька разів.

Задля кращого розуміння учнями теми слід записати приклад схеми моногібридного схрещування, наприклад монозиготного гороху з круглим насінням (AA) і зморшкуватим насінням (aa):
Р ♀ AA × ♂ aa
G A, а
F1 Aa
Оскільки в материнської особини (♀) є лише один тип гамет (А) і в батьківської особини (♂) також один тип гамет (а), то можливе лише одне сполучення гамет
у першому поколінні — Aa. Отже, всі гібриди першого покоління виявляються однотипними: гетерозиготними за генотипами (Аа) і домінантними за фенотипом (насіння у всіх буде круглим).
Доречно поставити запитання учням:
— Який закон Менделя спрацьовує в цьому випадку? (Перший закон Менделя.)
При визначенні типу зигот (генотипу гібридів) можна (і доцільно) використовувати решітку Пеннета:



Довідка
Решітка Пеннета названа на честь англійського генетика Р. К. Пеннета, який уперше її запропонував.

6. Узагальнення і закріплення знань
Розв’язування генетичних задач
Учням пропонується розв’язати декілька задач на моногібридне схрещування різного типу. Задачі учні мають розв’язувати в зошитах, а один учень на кожну задачу працює біля дошки. Під час розв’язування задач учитель спрямовує хід думок учнів
у правильному напрямі. Задачі наведено в додатках до уроків для роздрукування учням (для самостійної роботи).

Задача № 1
В акваріумних рибок барбусів ген нормального забарвлення тіла домінує над геном альбінізму (золотисте забарвлення). Визначте генотип і фенотип нащадків від схрещування гомозиготних барбусів із нормальним забарвленням тіла з барбусами золотистого забарвлення.
Орієнтир до розв’язання задачі:
1. Позначимо гени:
A — домінантний ген (нормальне забарвлення);
а — рецесивний ген (альбінізм).
В умовах задачі вказано, що барбуси з нормальним забарвленням тіла є гомозиготними, отже позначимо їх AA. Оскільки альбінізм є рецесивною ознакою, то
в гетерозиготних особин він не виявиться, тож барбус із золотистим забарвленням також є гомозиготним — aa.
2. Запишемо схему схрещування:
Р ♀ AA × ♂ aa
нормальне забарвлення альбінізм

Жіноча особина може продукувати тільки гамети A, а чоловіча — а. Позначимо типи гамет: G A, а, A, а.
3. Накреслимо решітку Пеннета і розв’яжемо задачу:

♀ а
A Aa
Отже, всі нащадки будуть гетерозиготами з генотипом Aa, і за фенотипом вони всі будуть мати нормальне забарвлення.
4. Запишемо результат: F1 Aa.
Відповідь: за генотипом усі барбуси будуть гетерозиготами, але фенотипічно всі вони матимуть нормальне забарвлення.

Задача № 2
Руде волосся — рецесивна ознака, інший колір волосся — домінантна. За яких генотипів батьків імовірність народження дитини з рудим волоссям становить 25 %?
Орієнтир до розв’язання задачі:
1. Позначимо гени:
A — домінантний ген (інший колір);
а — рецесивний ген (руде волосся).
Оскільки в батьків народилась дитина з рудим волоссям (рецесивна ознака — aa), то батько й мати мають нести рецесивну ознаку, отже, мають бути гетерозиготами
з іншим кольором волосся.
2. Запишемо схему схрещування:
Р ♀ Aa × ♂ Aa
інший колір інший колір
Жіноча особина, як і чоловіча, може продукувати гамети типу A, а.
Позначимо типи гамет: G A, а, A, а.
3. Накреслимо решітку Пеннета і розв’яжемо задачу:

♀ A а
A AA
інший Aa
інший
а Aa
інший aa
рудий

Отже, у потомстві одержано розщеплення: за генотипом — 1AA : 2Aa : 1aa;
за фенотипом — 75 % (3/4) дітей з іншим кольором волосся і 25 % (1/4) дітей із рудим кольором волосся (тобто у співвідношенні 3 : 1).

4. Запишемо результат: F1 1AA : 2Aa : 1aa.
Відповідь: імовірність народження дітей із рудим волоссям становить 25 %, якщо обидва батьки є гетерозиготами з генотипами Aa.

Задача № 3
При вирощуванні гібридів жовтих і зелених гарбузів одержано 917 рослин із жовтими плодами і 320 рослин із зеленими плодами. Скільки поміж них гетерозиготних форм?

Орієнтир до розв’язання задачі:
1. Почати розв’язування задачі необхідно з міркування про співвідношення рослин із жовтими і зеленими плодами. 917 і 320 співвідносяться як 3 : 1. Таке розщеплення, за законами Менделя, відбувається при схрещуванні гетерозигот.

2. Позначимо гени:
A — домінантний ген (жовті плоди);
а — рецесивний ген (зелені плоди).

3. Запишемо схему схрещування:
Р ♀ Aa × ♂ Aa
жовті жовті
Жіноча особина, як і чоловіча, може продукувати гамети типу A, а.
Позначимо типи гамет: G A, а, A, а.

4. Накреслимо решітку Пеннета і розв’яжемо задачу:


♀ A а
A AA
жовте Aa
жовте
а Aa
жовте aa
зелене

5. Запишемо результати: F1 1AA : 2Aa : 1aa.
Із решітки видно, що гетерозиготні рослини становлять 50 % серед усіх нащадків.
Відповідь: серед нащадків одержано 50 % гетерозиготних форм.

Задача № 4
Квітки горошку запашного можуть мати червоний або білий колір. Ген червоного кольору домінує над білим. Визначте генотипи батьківських рослин, якщо серед нащадків виявилось 50 % рослин із червоними квітками і 50 % рослин із білими квітками.

Орієнтир до розв’язання задачі:
1. Позначимо гени:
A — домінантний ген (червоні квітки);
а — рецесивний ген (білі квітки).
Ця задача потребує від учнів висловлювати припущення про можливі генотипи батьківських форм, які при схрещуванні можуть дати таке розщеплення. Такий спосіб розв’язання називається нульовою гіпотезою. Отже, оскільки серед нащадків рослини з червоними та білими квітками розподілилися порівну, то можна припустити, що один із батьків був гетерозиготним, а інший — рецесивною гомозиготою. Перевіримо цю нульову гіпотезу.

2. Запишемо схему схрещування:
Р ♀ Aa × ♂ Aa
червоні білі
Жіноча особина може продукувати гамети типу A, а, тоді як чоловіча — тільки а.
Позначимо типи гамет: G A, а, а, а.

3. Накреслимо решітку Пеннета і розв’яжемо задачу:

♀ а а
A Aa
червоні Aa
червоні
а aa
білі aa
білі
Із решітки видно, що співвідношення рослин із червоними і білими квітками становить 50 % на 50 % (1 : 1). Отже, нульова гіпотеза виявилась правильною.
4. Запишемо результати: F1 1Aa : 1aa.
Відповідь: генотип однієї батьківської рослини має бути гетерозиготним (Aa), а іншої — гомозиготним за рецесивною ознакою (aa).

Задача № 5
Самку чорної морської свинки декілька разів схрещували з коричневим самцем.
У результаті схрещувань було отримано 16 чорних і 14 коричневих нащадків. Визначте генотипи батьківських форм і нащадків, якщо у морських свинок чорне забарвлення домінує над коричневим.
Орієнтир до розв’язання задачі:
1. Позначимо гени:
A — домінантний ген (чорні);
а — рецесивний ген (коричневі).
Оскільки в нащадків відбулось розщеплення ознак приблизно 1 : 1 (16 чорних і 14 коричневих), то можна припустити, що чорна самка є гетерозиготною (оскільки виявилась домінантна ознака), а коричневий самець — гомозиготним за рецесивною ознакою (коричневе забарвлення).
Відповідь: генотип самки є гетерозиготним — Aa, а генотип самця — гомозиготним за рецесивною ознакою (aa).

 Зверніть увагу учнів
Оформлення генетичних задач має бути чітким. Відповідь має бути чітко сформульованою і відповідати умові задачі.
Категорія: Біологія 11 клас | Додав: uthitel (22.12.2013)
Переглядів: 3236 | Рейтинг: 2.0/3
Всього коментарів: 0
Ім`я *:
Email *:
Код *: