Урок биологии 10 класс "Эпистаз"

                                                                             Урок биологии в 10 классе                        

Взаимодействие аллельных (доминирование, неполное доминирование) и неаллельных (комплементарность, эпистаз и полимерия) генов в определении признаков.

ЦЕЛИ: развитие представлений о закономерностях наследования признаков

ЗАДАЧИ:

Образовательная: сформировать знания о взаимодействии неаллельных генов (комплементарность, эпистаз, полимерия).

Развивающая: раскрыть проявление взаимосвязи и взаимодействия друг с другом генов, влияющих на проявление различных признаков.

Воспитательная: формирование бережного отношения к своему организму как носителю уникального генотипа; развитие представлений о влиянии окружающей среды на формирование фенотипа..

Тип  урока: комбинированный

Педагогические технологии: развитие критического мышления

Оборудование: проектор, интерактивная доска, презентация, видеоролик,  геохронологическая таблица.

Прооблемный вопрос: изучение “бомбейского” феномена, наследования слуха у человека, пигментации кожи человека.

Умения и навыки: развитие навыка решения генетических задач, умение определять фенотип, генотип родителей и потомства по условию задачи.

Основные понятия: комплементарность, эпистаз, полимерия.

ХОД  УРОКА

Этапы урока	Деятельность учителя	Деятельность ученика
1. Оргмомент, ориентировочно-мотивационный этап Цели: Подготовка учащихся к работе на занятии. Обеспечение мотивации и принятия учащимися цели учебно-познавательной деятельности.	Создание психологически комфортной обстановки на уроке. Сообщение плана урока. Побуждение к совместному принятию целей урока.	Готовность к уроку. Настроены на активную работу и восприятие. Определяют цели собственной деятельности на уроке исходя из плана урока.
	Актуализация знаний На доске: “Наступивший XXI век, без сомнения, является веком биологии и, в значительной мере, веком…”. Учитель. Ребята! Сегодняшний урок хотелось бы начать со слов написанных на доске. Задание 1. Какое направление биологии скрывается за многоточием? Чтобы ответить на этот вопрос, давайте прочитаем слова древнего философа Демокрита: “…произрождающее семя происходит из всех частей тела, из здоровых – здоровые, а из больных – болезненное…от лысых рождаются лысые, а от голубоглазых – голубоглазые и от уродливых – наичаще уродливые…”. Эти слова молодой философ высказал еще в пятом веке до нашей эры, пытаясь определить причины такой закономерности. Однако только в 1865 году монаху из г. Брно удалось определить эти закономерности, и он же является основателем науки, которая скрывается за этими словами. Кто этот человек, основателем какой науки он является? (Г. Мендель, наука - генетика.) Учитель записывает на доске вместо многоточия слово “генетика”.	(Один из учеников читает вслух).
2.    Проверка знаний (проверка домашнего задания)    Цели: Установление правильности и осознанности выполнения домашнего задания всеми учащимися, выявление пробелов и их коррекция. Мотивация новой темы цель: Обеспечение восприятия, осмысления и первичного запоминания знаний и способов действий, связей и отношений в объекте изучения.	Вводное слово учителя.   Задание 2. Почему XXI век должен стать веком генетики? Сейчас в мире очень остро стоит проблема здоровья, которая напрямую связана с состоянием окружающей среды. В геноме человека насчитывается около 35 тыс. генов, изменения в некоторых из них приводят к нескольким тысячам наследственных болезней. Пять процентов населения планеты являются носителями этих болезней. Согласно официальной статистике на каждую тысячу рождается от 40-50 детей с врожденными наследственными заболеваниями. В мире очень много усилий прикладывается для решения этой проблемы. Однако здоровье человека зависит от каждого из нас. Поэтому любой человек должен владеть основами чудесной науки – генетики. Предлагаю вспомнить основные генетические понятия. «Горячий  стул» Задание 4. Выберите пару аллельных генов. На доске: A, b, c, D, B, a, d, C Задание 5. Решить задачу на взаимодействие аллельных генов по типу кодоминирования. Текст условия задачи. В Индии была описана семья, в которой родители имели вторую и первую группу крови. Оба родителя были гомозиготными по группам крови. Определите возможные фенотипы детей Учитель. Ребята, в реальности дети от этого брака имели четвертую и первую группу крови. Это явление назвали “бомбейский” феномен. Ребята, определите значение слова “феномен”. Как можно научно объяснить существование “бомбейского” феномена? Учитель. Наука нашла объяснение этому факту. Следовательно, нам не хватает каких-то знаний, чтобы обосновать этот феномен. Сегодня на уроке мы должны получить новые знания и объяснить это явление. Однако, сначала мы должны определиться с направлением поиска ответа. Учитель обращает внимание учеников на запись, сделанную на доске: A, b, c, D, B, a, d, C В начале урока мы составили с вами аллельные пары, а теперь назовите какие гены можно считать неаллельными. Учитель: Ребята, если с позиции взаимодействия аллельных генов мы не можем объяснить “бомбейский” феномен, то, что можно предположить?  Следовательно, сегодня на уроке мы познакомимся с типами взаимодействия неаллельных генов. Учитель предлагает записать тему урока в тетрадь.	(Необходимость лечения болезней человека, сохранить уникальность биосферы). Формулируют выводы о проведенной в группах работе. Учащиеся задают вопросы, сидящему на стуле (A и a, B и b, C и c, D и d) Самооценка. Фенотип Р. I I X I Генотип Р. AA X OO Гаметы A O Генотип F1 100% AO Фенотип F1 100% II Ответ: все дети будут иметь вторую группу крови Ответы учащихся (Ученики испытывают трудность в объяснении.) Ответ учеников: A и B, a и b, D и C, d и c…. (В организме многие признаки определяются взаимодействием неаллельных генов).
II. Операционально-исполнительный этап	Учитель. Изучив теоретические основы, мы научимся решать задачи по этой теме, и будем иметь представления о тех признаках, которые наследуются по типу взаимодействия неаллельных генов (Учитель на каждый стол раздает карточку №1с текстом задач и карточку №2,содержащую научные данные по теме урока). Задание 1. Ребята! Давайте вернемся к нерешенной задаче на “бомбейский феномен” и попробуем решить ее с учетом условия задачи №1. Прочитать задачу №1. Задание 2. Используя карточку №2, прочитать и определить тип взаимодействия генов, определяющий “Бомбейский” феномен. (Эпистаз). Задание 3. Записать в тетрадь определение понятия “Эпистаз”. Задание 4. Прочитать и решить задачу №2. Текст задачи. У человека врожденная глухота может определяться генами d и e. Для нормального слуха необходимо наличие в генотипе двух доминантных аллелей (D и E). Определите генотипы родителей в семье, где оба родителя глухие, а их семеро детей имеют нормальный слух [2]. Учитель. В генотипе детей сочетаются два неаллельных доминантных гена, определяющих слух. Ребята, используя текст карточки № 2, определите тип взаимодействия генов, при котором за один признак отвечают два неаллельных гена. (Комплементарность). Задание 5. Записать в тетрадь определение понятия “комплементарность”. Задание 6. Используя текст карточки №2, определите смысл понятия “Полимерия”. Запишите определение в тетрадь. Задание 7. Решить задачу №4 . Текст задачи. Если негритянка (A1A1A2A2) и белый мужчина (a1 a1 a2 a2) имеют детей, то в какой пропорции можно ожидать появление детей – полных негров, мулатов и белых?[2] Задание 8. С какой особенностью наследования генов мы познакомились на уроке? Какие типы взаимодействия неаллельных генов мы сегодня изучили?	Решение задачи Обозначение генов: O –I A – II B – III AB – IV H – ген, не подавляющий действие аллелей по группам крови. h – ген, подавитель аллелей по группам крови (в гомозиготном состоянии - hh). Ответ: “Бомбейский” феномен определяется тем, что в генотипе детей есть ген подавляющий действие генов А и В. Эпистаз – тип взаимодействия генов, при котором один ген подавляет действие другого неаллельного ему гена. Ген подавитель называется эпистатическим (супрессором или ингибитором). Обозначение генов: D – ген, определяющий наличие слуха только в присутствии гена - E d и e – гены, определяющие глухоту Ответ. Генотипы родителей: Ddee и Eedd Комплементарность – тип взаимодействия генов, при котором сочетание двух неаллельных генов дает новый фенотип.   Полимерия – тип взаимодействия генов, при котором несколько неаллельных генов отвечают за одно проявление фенотипа. Обозначение генов: А1, А2 гены определяющие наличие пигмента а1, а2 гены определяющие отсутствие пигмента Ответ. Вероятность появления мулатов - 100%; негров и белокожих – 0 %. (взаимодействие неаллельных генов). (Комплементарность, эпистаз, полимерия).
III. Рефлексивно-оценочный этап	Вспомните фильм “Не валяй дурака!”. В семье русской (белокожей) женщины и русского (белокожего) мужчины родился сын – темнокожий (негр). Мать женщины была белокожей, а отец – темнокожий. Определите, правдоподобна ли эта история с научной точки зрения. Докажите свою версию (решение в группах).	1.      Составьте схему родословной 2.      Обозначьте фенотипы родителей и детей 3.      Обозначьте генотипы лиц по условию задачи 4.      Определите правдоподобность истории. Ответ. История семьи, рассказанная в фильме неправдоподобная так как: от брака белокожей девушки с негром ребенок должен был родиться мулатом, а по фильму дочь – белокожая. Рождение внука – негра (темнокожего) генетически невозможно.
4. Домашнее задание, рефлексия	1. Итог урока: Выполнена ли поставленная цель урока? 2. Рефлексия - понравился ли урок? Что именно больше понравилось? Что получилось? Что не удалось? Причины? 3. Домашнее задание	Записывают домашнее задание п. 50,  изучить конспект

Карточка 1

Задача 1.

У человека группы крови АВО контролируются тремя аллелями одного гена. В популяции встречается редкий мутантный аллель h  независимого гена, который в гомозиготном состоянии подавляет действие аллелей А и В, что приводит к фенотипическому проявлению первой группы крови. В Индии была описана семья, в которой родители имели вторую и первую группу крови. Оба родителя были гомозиготными по группам крови. Определите возможные фенотипы детей[2].

Задача 2/

У человека врожденная глухота может определяться генами d  и e. Для нормального слуха необходимо наличие в генотипе двух доминантных аллелей (D и E). Определите генотипы  родителей в семье, где оба родителя глухие, а их семеро детей имеют нормальный слух [2].

Задача 3.

Если негритянка (A₁A₁A₂A₂) и белый мужчина ₍a₁ a₁ a₂ a₂) имеют детей, то в какой пропорции можно ожидать появление детей – полных негров, мулатов и белых?[2].

Задача 4..

Вспомните фильм «Не валяй дурака!». В семье русской (белокожей) женщины и русского (белокожего) мужчины родился сын – темнокожий (негр). Мать женщины была белокожей, а отец – темнокожий. Определите, правдоподобна ли эта история с научной точки зрения. Докажите свою версию.

Карточка 2

Эпистаз - это такой тип взаимодействия неаллельных генов, при котором одна пара аллельных генов подавляет действие другой пары. Различают эпистаз доминантный и рецессивный. Доминант­ный эпистаз проявляется в том, что доминантный аллель в гомози­готном (АА) или гетерозиготном (Аа) состоянии подавляет прояв­ление другой пары аллелей. При рецессивном эпистазе ингибиру­ющий ген в рецессивном гомозиготном состоянии (аа) не дает возможность проявиться эпистатируемому гену. Подавляющий ген называют геном-супрессором или ингибитором, а подавляемый - гипостатическим. Примером рецессивного эпистаза у человека может служить «бомбейский» феномен. В Индии была описана семья, в которой родители имели вторую (АО) и первую (00) группы крови, а их дети - четвертую ( А В ) и первую  ( О О ). Чтобы ребенок в этой се­мье имел группу крови АВ, мать должна иметь группу крови В, но никак ни О. Позже было выяснено, что в системе групп крови АВО имеются рецессивные гены-модификаторы, которые в гомозигот­ном состоянии подавляют экспрессию антигенов на поверхности эритроцитов. Например, человек с третьей группой крови на по­верхности эритроцитов должен иметь антиген группы В, но эпис­татирующий ген-супрессор в рецессивном гомозиготном состоянии h/h подавляет действие гена В, соответствующие антигены не об­разуются, и фенотипически проявляется группа крови 0. Гены-суп­рессоры наследуются независимо от генов, определяющих группы крови АВО.

Комплементарность - это тип взаимодействия генов, при кото­ром за признак отвечает несколько неаллельных генов. Разное со­четание доминантных и рецессивных аллелей в парах приводит к разному фенотипическому проявлению признака. Но во всех слу­чаях, когда гены расположены в разных парах хромосом, в основе расщеплений лежат цифровые законы, установленные Г. Менделем.

Чтобы человек имел нормальный слух, необходима согласован­ная деятельность нескольких пар генов, каждый из которых может быть представлен доминантными или рецессивными аллелями. Нормальный слух развивается только в том случае, если каждый из этих пар генов имеет хотя бы один доминантный аллель в дип­лоидном наборе хромосом.

Комплементарность – тип взаимодействия генов, при котором сочетание двух неаллельных генов дает новый фенотип

Полимерия - обусловленность определенного признака не­сколькими парами неаллельных генов, обладающих одинаковым действием. Такие гены называются полимерными. При кумулятив­ноий полимерии число доминантных аллелей влияет на степень вы­раженности признака. Чем больше доминантных аллелей, тем бо­лее интенсивно выражен признак. По типу кумулятивной полиме­рии обычно наследуются признаки, которые можно выразить количественно (цвет кожи и волос, рост).

По типу кумулятивной полимерии наследуется пигментация кожи человека. На основе генетических исследований семей, чле­ны которых имеют разную интенсивность пигментации кожи, пред­положили, что цвет кожи человека определяется тремя или четырь­мя парами генов. Полимерные гены, как правило, обозначаются одинаковыми буквами, чтобы подчеркнуть однонаправленность их действия. При формировании признака не важно, какой паре генов принадлежат доминантные аллели, важно их количество. В таком случае генотип негра условно можно записать как АААААА, а ге­нотип белого - как аааааа. Светлокожие негры будут иметь гено­тип АААААа или АаАААА или другие сочетания А и а. Мулаты дол­жны соответствовать генотипу АаАаАа, чем больше а, тем светлее кожа мулата. Если упростить задачу и генотип, определяющий цвет кожи человека, обозначить не тремя парами генов, а двумя АаАа, то легко убедиться, что в браке людей с противоположным цветом кожи все дети будут мулатами[2].                                                                                                                                                                                                               Полимерия – тип взаимодействия генов, при котором несколько неаллельных генов отвечают за одно проявление фенотипа.