Тема: Моногибридное скрещивание Цель: Охарактеризовать генетику как науку, её развитие и значение. Ввести понятие о гибридологическом методе изучения наследственности, основных генетических терминах и символике. Развивать познавательный интерес учащихся к изучению проблем генетики через мыслительную деятельность учащихся и навыки работы с генетической терминологией. Воспитывать у учащихся интерес к получению генетических знаний. Задачи: Обобщить и систематизировать знания об основных понятиях генетики. Сформировать знания о первом и втором законах Г.Менделя. Сформировать навык решения генетических задач. Формировать монологическую речь естественнонаучного характера. Ход урока Организационный момент Изучение нового материала Итак, сегодня изучаем новую тему “Генетика” и первый урок этой темы “Моногибридное скрещивание. I и II законы Менделя”. 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 XIX в. прочно утвердилось мнение: “Закон наследственности заключается в том, что никакого закона наследственности нет”. Становление этой науки связано с именем Грегора Иоганна Менделя. Грегор Мендель родился 22 июля 1822 г. в семье крестьянина в небольшой деревушке на территории современной Чехии, а тогда Австрийской империи. Мальчик отличался незаурядными способностями, и оценки в школе ему выставлялись лишь превосходные. Родители мечтали вывести своего сына “в люди”, дать ему хорошее образование. Иоганн окончил гимназию, затем двухгодичные философские курсы. В 1843 г. Мендель поступил в монастырь августинцев в г. Брно, где принял духовный сан. Позже он отправился в Вену, где провёл два года, изучая в университете естественную историю и математику, после чего в 1853 г. вернулся в монастырь. Такой выбор предметов, несомненно, оказал существенное влияние на его последующие работы по наследованию признаков у гороха. А ещё раньше Мендель скрещивал мышей, наблюдал, какое получалось потомство. Быть может, сложись судьба иначе, оппоненты позднее называли бы законы Менделя не “гороховыми” а “мышиными”? Будучи в Вене, Мендель заинтересовался процессом гибридизации у растений и в, частности, разными типами гибридных потомков и их статистическими соотношениями. Эти проблемы и явились предметом научных исследований Менделя, которые он начал летом 1856 г. Именно он сформулировал основные законы наследственности в своей монографии “Опыты над растительными гибридами”, вышедшей в 1865 году. Но эта работа была не замечена научным миром. И в 1871 году Мендель оставил опыты навсегда. В конце своей жизни он сказал: “мои научные труды доставили мне много удовольствия, и я убежден, что не пройдет много времени – и весь мир признает результаты моих трудов”. И он не ошибся. Законы наследования признаков, установленные Менделем, определили развитие генетики как науки на весь последующий период. Однако работы Менделя опередили своё время; они были оценены по достоинству только через 35 лет. Официальной датой рождения генетики принято считать весну 1900 года, когда независимо друг от друга Г. де Фриз, Корренс, Чермак 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. С этого момента генетика - это наука, представляющая собой стройку, где грохочут взрывы открытий. Четко сформулированные законы, предложенные Менделем легли в основу классической генетики. Мендель определил существование единиц наследования и назвал их задатками. Теперь мы знаем, что это гены. 1900 г. – официальная дата рождения науки генетики. Почему Г. Мендель выбрал объект для опытов - горох? Почему Г. Мендель, не будучи биологом, и работая в одиночку, открыл законы наследственности, хотя до него это пытались сделать многие талантливые учёные? Действительно, успехи, достигнутые Менделем, частично обусловлены удачным выбором объекта для экспериментов – гороха огородного. Другие учёные работали с ястребинкой, а этому растению свойственны отклонения от нормального полового процесса, о чём ботаники XIX в. не знали. Мендель избежал этой западни. Он потратил несколько лет, чтобы выбрать организм, с которым ему предстояло работать, и решить какие признаки этого организма следует изучать. - Легко выращивать, имеет короткий период развития – в условиях Чехии можно получить несколько поколений за один год. - Имеет многочисленное потомство. - Много сортов, чётко различающихся по ряду признаков. Сорта гороха отличаются друг от друга хорошо выраженными наследственными признаками. - Самоопыляющееся растение – растение происходит внутри одного цветка. Его репродуктивные органы защищены от проникновения пыльцы с цветков другого растения. - Возможно искусственное скрещивание сортов. Горох – строгий самоопылитель, но возможно удаление тычинок и перенос пыльцы от растений другого сорта с целью получения гибридных семян. Гибриды плодовиты, что позволяет следить за ходом наследования признаков в поколениях. Избрав в качестве экспериментального объекта горох, Мендель ещё потратил два года на предварительные опыты, чтобы найти чистые сорта с различными наследственными признаками. Чистые линии – это когда у одного растения семена только желтые, а у другого зеленые. 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. 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. В банке больше желтых горошин, чем зелёных. Какое понятие можно ввести (дети говорят о доминантном и рецессивном признаках) Доминантный признак – это признак, который проявляется в поколение. Рецессивный признак - это признак, который подавляется. Доминантный признак обозначается – А. Рецессивный признак обозначается – а. Ген – участок молекулы ДНК, отвечающий за развитие определенного признака. Каждый организм обладает своим набором генов, то есть генотипом. Но не все признаки, полученные организмом от родителей, проявляются у потомков. Каждый организм обладает своим фенотипом. Все гены организма находятся в хромосомах – самоудваивающихся структурных элементах ядра, содержащих ДНК. Каждый ген имеет свое местонахождение – локус. Каждая соматическая клетка содержит несколько пар одинаковых – гомологичных хромосом. В каждой паре гомологичных хромосом содержатся аллельные гены (гены, ответственные за один признак). Поэтому любой признак организма мы обозначаем двумя буквами (АА или Аа или аа). В зависимости от того, какие гены содержит организм, он может быть гомозиготным и гетерозиготным. Введение термина “моногибридное скрещивание” в процессе фронтальной беседы. Опыты Менделя были тщательно продуманы. Свои исследования он начал с изучения закономерностей наследования всего лишь одной пары альтернативных признаков. 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. Сущность гибридологического метода изучения наследственности. I закон Г. Менделя В его основе лежит X (т. е. гибридизация) организмов, отличающихся между собой по одному или нескольким признакам, а так же в детальном анализе потомства, (т. е. гибридов) от названия которых и метод стал называться гибридологический. Моногибридное скрещивание – это скрещивание, в котором родительские формы отличаются по одной паре признаков. Основные генетические символы: Оформим закон в виде задачи. Для этого используют условные обозначения: X – гибридизация или скрещивание; Р – родительские формы; – женский организм (символ планеты Венера – зеркало Венеры); – мужской организм (символ планеты Марс – щит и копьё); F1 или F2 и т.д. ( от лат. filis – дети) потомки или гибриды. Преподаватель: Вычерчиваем схему (цветным мелом) моногибридного скрещивания, проводим X по одной паре признаков (цвет семян гороха). Все гибриды первого поколения получились единообразны по цвету семян. Так была сформулирована первая закономерность наследственности, которая в науке звучит как I-й закон Менделя. Он гласит: При моногибридном скрещивании в F1 проявляются только доминантные признаки, т. е. F1 единообразны по данному признаку (цвет семян). Доминантный признак: это признак преобладающий, который проявляется сразу в первом поколении. Рецессивный признак: отступающий признак и он начинает проявляться только с F2 поколения. Установление 2й наследственной закономерности, открытой Г. Менделем. II закон Г. Менделя Преподаватель: Г. Мендель поставил задачу: выяснить, как будет наследоваться признак (цвет семян) у гибридов F2? Полученную закономерность в F2 Г. Мендель назвал Законом расщепления признаков. Он гласит: В потомстве, полученном от скрещивания F1, наблюдается явление расщепления признаков в соотношении 3:1. Фенотип – это совокупность внешних и внутренних признаков организма. Закон чистоты гамет: Наследственные факторы (в настоящее время это гены), находясь в организме, не смешиваются и не сливаются, а при образовании гамет от каждой пары по одному переходят в гаметы в чистом виде. Гаметы гибридными по данному признаку никогда не бывают. Преподаватель: Г. Мендель ввёл буквенную символику наследственных факторов (т. е. генов). А, В, С – гены, отвечающие за доминантный признак; а, в, с – гены, отвечающие за рецессивный признак. Генотип – совокупность генов, полученная от родителей. Повторно составляем схему моногибридного скрещивания, но по генотипу. (Плакат на доске) Любой организм содержит 2 гена, отвечающих за развитие одного признака, один от отца, другой от матери. При образовании гамет из каждой пары генов, в гамету попадает только один. Составляем ход моногибридного скрещивания. На доске модель-аппликация: Гомозигота – это зигота, содержащая одинаковые гены АА или аа; Гетерозигота – это зигота, содержащая разные гены Аа. Закрепление урока Изначально Г. Мендель взял чистые линии. Как мы обозначаем генотип этих особей? (АА, аа) Сколько признаков взято? (один). Какой? (цвет (желтый и зеленый)). Какой из этих признаков будет доминантным, а какой рецессивным? (желтый – доминантный, зеленый – рецессивный). Значит, какой буквой мы обозначаем желтый цвет, а какой зеленый? (А – желтый, а – зеленый) Обозначаем: Индивидуальная работа учащихся по тесту. Вариант 1 1. Исследованием закономерностей наследственности и изменчивости занимается наука: A. Селекция; B. Физиология; C. Экология; D. Генетика. 2. Свойство родительских организмов передавать свои признаки и особенности развития потомству называют: A. Изменчивостью; B. Наследственностью; C. Приспособленностью; D. Выживаемостью. 3. Признак, который проявляется сразу же в первом поколении и подавляет проявление противоположного признака, называют: A. Доминантным; B. Рецессивным; C. Промежуточным; D. Ненаследственным. 4. Совокупность генов, полученных потомством от родителей, называют: A. Фенотипом; B. Гомозиготой; C. Гетерозиготой; D. Генотипом. 5. Материальной основой наследственности являются: A. Гены, расположенные в молекуле ДНК; B. Молекулы АТФ; C. Молекулы белка; D. Хлоропласты и митохондрии. 6. "Гибриды первого поколения при дальнейшем размножении дают расщепление, примерно 4ю часть потомства составляют особи с рецессивными признаками" – это формулировка: A. Закона Моргана; B. Первого закона Менделя; Ответы: 1 вариант: 2 вариант: 1 – D; 2 – В; 3 – А; 4 – D; 5 – А; 6 – С; 1 – С; 2 – С; 3 – В; 4 – С; 5 – D; 6 – А. IV. Подведение итогов V. Домашнее задание: C. Второго закона Менделя; D. Правила Менделя. Вариант 2 1. Генетика занимается изучением: A. Процессов жизнедеятельности организмов; B. Классификацией организмов; C. Закономерностей наследственности и изменчивости организмов; D. Взаимосвязей организмов и среды обитания. 2. Наследственность – это свойство организмов: А. Взаимодействовать со средой обитания; B. Реагировать на изменение окружающей среды; С. Передавать свои признаки и особенности развития потомству; D. Приобретать новые признаки в процессе индивидуального развития. 3. Гены, расположенные в молекуле ДНК, представляют собой: А. Вещество, содержащее богатые энергией связи; В. Материальные основы наследственности; C. Вещества, которые ускоряют химические реакции в клетке; D. Полипептидную цепь, выполняющую многие функции в клетке. 4. Генотип – это совокупность: А. Генов, полученная потомством от родителей; В. Внешних признаков организма; С. Внутренних признаков организма; D. Реакций организма на воздействие среды. 5. Скрещивание особей, отличающихся по одной паре признаков, называют: А. Полигибридным; В. Анализирующим; С. Дигибридным; D. Моногибридным. 6. Признак, который у особи внешне не проявляется, называют: А. Рецессивным; В.Доминантным; С Промежуточным; D.Модификацией.