Основные генетические понятия. Законы и опыты Менделя

Цель урока:

· Обуч. Сформировать знания о генетике как науке, моногибридном скрещивании, основных генетических терминах и символике.

· Разв. Развивать умение пользоваться учебником и схемами, уметь составлять и решать простейшие генетические задачи, видеть и понимать основные понятия

· Воспит. Воспитывать уважение к трудам ученых-генетиков; уважительное отношение к людям с патологиями.

Методы активизации мыслительной деятельности 3-5 мин.

Орг. момент. План урока.

Методы контроля знаний (опрос) 5-7 мин.

Тестовые задания.

Основная часть (изучение нового материала).

Наследственный фактор — Это понятие впервые ввел Мендель, Он считал, что материальная основа наследственности состоит из «факторов». «Факторы» поодиночке попадают в зародышевые клетки, комбинируются при оплодотворении и расходятся при образовании зародышевых клеток. Позже для определения этого понятия был введен термин «ген».

Ген - участок молекулы ДНК содержащий информацию о первичной структуре одного белка. Гены находятся в хромосомах, где они образуют «группы сцепления».

Аллельные гены - Это пара генов, определяющих контрастные(аллельные) признаки организма. Каждый ген этой пары называется Аллелью. Аллельные гены расположены в одних и тех же участках гомологичных (парных) хромосом.

Альтернативные признаки — Это взаимоисключающие признаки (например, желтые и зеленые семена гороха). Часто один из альтернативных признаков являются доминантными, а другой - рецессивным.

Доминантный признак - это признак, проявляющийся у гибридов первого поколения при скрещивании представителей чистых линий. Например, у гороха доминантными признаками являются желтая окраска семян, гладкая поверхность семян, пурпурная окраска цветков.

Рецессивный Признак - не проявляется у гибридов первого поколения при скрещивании представителей чистых линий. К рецессивным признакам, например, относятся белые цветки, зеленые и морщинистые семена у гороха.

Гомозигота - клетка или организм, содержащие одинаковые аллели одного и того же гена (АА или аа).

Гетерозигота — клетка или организм, содержащие разные аллели одного и того же гена (Аа).

Генотип — совокупность всех генов организма( которую организм получает от родителей) Фенотип - совокупность внешних и внутренних признаков организма.

В генетической практике часто используются моногибридное, дигибридное и полигибридное скрещивание.

Моногибридное скрещивание - это скрещивание форм, отличающихся друг от друга по одной паре изучаемых контрастных признаков, которые передаются по наследству.

Дигибридное скрещивание - это скрещивание форм, отличающихся друг от друга по двум парам изучаемых альтернативных признаков. Такими парами, например, могут являться: желтая и зеленая окраска семян; гладкая и морщинистая форма семян. Полигибридное скрещивание — это сложное скрещивание, при котором родительские организмы отличаются по трем, четырем и более парам контрастных (аллельных) признаков. Так, например одно растение гороха может иметь белые цветки, желтые гладкие семена и отличатся низкоросл остью. Другое, может иметь красные цветки, зеленые морщинистые семена и быть высокорослыми. Следовательно, скрещивание этих растений будет тетрагибридным (по четырем признакам).

Этих понятий достаточно для разговора об основных законах генетики.

Генетика - наука, изучающая закономерности наследования признаков и их изменчивости. Человечество всегда интересовал вопрос, почему одни дети больше похожи на отца, а другие — на мать. Почему в одном потомстве, например у лошадей, могут рождаться детеныши с выдающимися и усредненными характеристиками? Установить, по каким законам происходит наследование признаков, - и есть задача генетики. Основателем генетики как науки считается чешский естествоиспытатель Грегор (Иоганн) Мендель. Именно ему впервые удалось нащупать закономерности передачи признаков от родителей потомству.

Опыты Менделя. Г. Мендель начал с того, что убедился в существовании только двух альтернативных признаков по цвету семян: желтый и зеленый. Затем - удостоверился в их самоопыляемости. Он взял родительские формы, отличающиеся по одной паре признаков. Родителей Г. Мендель назвал чистыми линиями. Это название они получили за то, что у «желтой» особи не могло быть «зеленых» предков (при самоопылении исключается). Пыльцой «зеленых» растений Г.Мендель опылял «желтые», т. е. устроил перекрестное опыление (рис. 79). Полученных потомков он назвал гибридами первого поколения.

По итогам переопыления желтых и зеленых растений все потомки - гибриды в первом поколении - оказались с желтыми семенами. Так была открыта одна из основных генетических закономерностей - закон единообразия гибридов первого поколения. Позднее его назвали первым законом Менделя, или законом доминирования. Тогда Г. Мендель называет желтый цвет доминантным (от лат. доминантис— господствующий, преобладающий) и обозначает его прописной буквой А. Зеленый цвет был назван рецессивным (от лат. рецессия- отступление). Его обозначают строчной буквой а. В генетике доминантная аллель — один из пары генов, подавляющий (полностью или частично) проявления рецессивного аллеля. Соответственно рецессивный аллель - это тот, который не проявляется внешне в присутствии доминантного. Доминированием в генетике называется подавление у гибридов одних признаков другими, т. е. внешнее проявление только доминантных признаков.

Затем Г. Мендель приступил ко второй фазе опытов. Собрав гибридные желтые семена, он вырастил из них растения, которым позволил самоопылиться. Так Г. Мендель получил гибриды второго поколения, т. е. потомков гибридов первого поколения. У этих особей родители были желтыми. Во втором поколении появляются и желтые, и зеленые особи в соотношении 3 части желтых : 1 часть зеленых потомков.

Признак исчезнувшей было зеленой окраски вновь проявился у «внуков». Произошло то, что Мендель назвал расщеплением: гибриды второго поколения разделились на желтых и зеленых. Явление возникновения из желтых гибридов первого поколения желтых и зеленых потомков в соотношении 3:1 было названо вторым законом Менделя, или законом расщепления.

Методика, примененная Г. Менделем, составляет сущность метода генетического (гибридологического) анализа. Генетический анализ — основной и специфический метод генетики.

Благодаря этим опытам Г. Мендель убедился, что наследственный материал переходит к потомству в равных соотношениях от обоих родителей: от женской особи с яйцеклеткой и от мужской особи со спермием. Г. Мендель не знал о существовании хромосом, но гениально предположил, что каждая взрослая особь получает наследственные признаки в результате слияния половых клеток. Следовательно, любой организм от момента его появления в виде зиготы и до смерти имеет каждую хромосому и ген в двух экземплярах - по одному от каждого из родителей. В итоге организм стали обозначать двумя буквами - диплоидность (от греч. диплос — двойной). А гаметы — яйцеклетки и сперматозоиды (или спермин у растений) - обозначают одной буквой, так как они несут только по одному гаплоидному (одиночный) набору хромосом.

Основываясь на логическом анализе результатов опытов, Г. Мендель сделал предположение, которое теперь называется законом чистоты гамет. При слиянии двух половых клеток, несущих признак зеленого цвета, формировались зеленые потомки, несмотря на то что их оба родителя были по цвету желтыми.

Гены, отвечающие за синтез одного и того же белка, но определяющие разную аминокислотную последовательность, называются аллельными генами, или аллелями. Аллели - разные состояния одного и того же гена, отвечающего за развитие альтернативных (разных) признаков. Например, желтый и зеленый цвет.

Особь гороха с генотипом аа может давать гаметы, которые несут только рецессивный ген зеленой окраски а. Особь генотипа АА дает гаметы, которые несут только доминантный ген желтой окраски А.

Генотип - это совокупность генов организма. В символике генетических задач он обозначается буквами: АА, Аа или аа.

Фенотип - это внешнее проявление генетических признаков. Можно сказать, что фенотип — видимое отражение генотипа. Так, при генотипе АА или Аа фенотип будет желтым, а при генотипе аа фенотип будет зеленым (рис. 80).

Существа, имеющие в своем генотипе аллели только одного сорта, называются гомозиготами (единая зигота). Это особи, имеющие только один тип признака в двух экземплярах (от отца и от матери). Своим потомкам они передают только этот тип признаков. Все их гаметы одного сорта — все содержат один аллель. Генотип АА называется гомозиготой по доминанту, или доминантной гомозиготой, а генотип аа - гомозиготой по рецессиву, к рецессивной гомозиготой.

Генотип Аа дает два сорта гамет. Одни (50%) несут ген желтой окраски А, другие же (50%) - несут ген зеленой окраски а. Это гетерозиготы - организмы, содержащие в своих клетках два аллеля одного гена (разнородные зиготы, несущие разные признаки).

Для записи опытов и их результатов используется генетическая символика:

Р - родительские особи (от лат. раrеntо - родитель), о - мужская особь (отец), (щит и копье Марса). 9 - женская особь (мать), (зеркало Венеры) X - знак, обозначающий скрещивание между особями. F - результат процесса скрещивания, потомки. Индекс обозначает номер поколения (потомства): F1 - дети, F2 - внуки; F3 - правнуки и т. д. А - доминантный признак, или ген. а - рецессивный признак, или ген.

Опыление - процесс стихийный. Любой из спермиев может попасть в любую яйцеклетку. И у животных в ходе оплодотворения любой из сперматозоидов (при прочих одинаковых условиях) имеет равные шансы попасть в любую яйцеклетку. Если в эксперименте задействовано большое количество особей, результаты будут максимально близки к теоретически ожидаемым. Так, Г. Мендель собрал всего 7 324 горошины.

Из них с доминантными признаками было 5 474, а с рецессивными - 1 850 (соотношение 2,96:1). Когда устанавливались генетические закономерности, было важно просчитать все возможные варианты, т. е. допустить попадание любого из сперматозоидов в любую яз яйцеклеток. Чтобы легче было представить их комбинации, генетик Р. Пеннет составил соответствующую решетку. Она и сейчас с успехом применяется при решении генетических задач и называется решеткой Пеннета (рис. 81). В ее верхней части пишутся гаметы отца, сбоку - гаметы матери, а в клетках самой решетки изображаются генотипы зигот, которые образуют их потомство.

Задача.

При условии, что серый цвет у мышей доминирует над белым, какое потомство можно ожидать в следующих скрещиваниях:

1) гетерозиготный серый самец и гомозиготная белая самка;

2) белые родители;

3) серые родители, один из них - гомозигота, а другой — гетерозигота.

Могут ли от белых родителей рождаться серые потомки? Могут ли от серых родителей рождаться белые потомки? Ответ обоснуйте.

Лабораторная работа № 3.

Тема. Изучение отличительных признаков семян.

Оборудование: раздаточный материал - семена гороха посевного (желтые и зеленые, гладкие и морщинистые), семена 3-5 сортов Фасоли.

Цель. Убедиться в наличии всего двух пар альтернативных признаков у гороха, как объекта исследований Г. Менделя, и большем количестве альтернативных признаков у фасоли (результат искусственного отбора).

Ход работы:

1. Рассмотреть семена гороха; заполнить таблицу.

Цвет
Форма

2. Сделать выводы, как наличие всего двух пар признаков у гороха посевного повлияло на успехи опытов Менделя.

3. Рассмотреть семена фасоли разных сортов, заполнить таблицу:

Название сорта фасоли	Средний размер	Средняя масса	Особенности строения	Особенности окраски
1. 2.
3.
4.
5.

4. Сделать выводы о причинах разнообразия признаков у семян фасоли разных сортов.

Текущий контроль, закрепление материала (решение задач).

Итоговый анализ урока. Д\З п. 38.