Урок биологии в 9-м классе по теме
"Генетика пола. Наследование, сцепленное с полом"
Цель: сформировать
знания о хромосомном определении пола, сцепленном с полом наследовании
признаков, за которые отвечают гены, локализованные в половых хромосомах;
Задачи:
·
расширять знания учащихся о наследственности и изменчивости
организмов;
·
продолжить закрепление навыков решения генетических задач;
·
сформировать у учащихся познавательный интерес к изучению научных
проблем, связанных с генетикой пола.
Оборудование: компьютерная
презентация
Ход урока
I.
Организационный момент.
II.
Актуализация знаний.
Терминологический
диктант.
Аллельные
гены-гены, расположенные в одних и тех же точках гомологичных хромосом. Аллель
может быть доминантной и рецессивной.
Генотип
- совокупность генов в генетическом наборе у данного вида.
Гетерозиготность
- состояние гибридного генетического набора, при котором гомологичные хромосомы
содержат различные аллели.
Гомологичные
хромосомы- хромосомы, сходные по строению и несущие одинаковый набор аллельных
генов.
Диплоидность-
наличие четного числа хромосом в клетках, при котором каждой хромосоме
соответствует ее гомолог.
Доминантность
- преимущественное появление в фенотипе одного из двух парных генетических
признаков в противоположность рецессивному признаку.
Мутация
- случайное изменение генетического материала, передающееся по наследству.
Рецессивность
- отсутствие проявляемости данного аллеля в паре с доминантным аллелем.
Фенотип-
совокупность свойств и признаков организма, которые являются результатами
взаимодействия генотипа особи и окружающей среды.
(Варианты
работы с терминами - на усмотрение учителя)
III.
Изучение нового материала.
Проблемный
вопрос.
Ученые
заметили, что в мире рождение девочек и мальчиков приближено к соотношению 1:1.
Почему так происходит?
Почему
некоторые болезни женщины передают своим сыновьям, а дочери этими болезнями не
страдают. Почему у животных определенные фенотипические признаки также зависят
от пола?
1.
Работы Т. Моргана по определению пола. Понятия: “кариотип”, “аутосомы”,
“половые хромосомы”.
С 1911
года Томас Морган и его соратники начали публиковать серию работ, в которых
экспериментально, на основе многочисленных опытов с дрозофилами, и была
сформулирована в основных чертах хромосомная теория наследственности, подтвердившая
и подкрепившая законы, открытые Менделем.
По
аналогии с анализирующим скрещиванием можно предположить, что один пол дает два
типа гамет (гетерогаметный), а другой — один тип (гомогаметный). От того, какой
из типов гамет гетерогаметного пола встретится при оплодотворении с гаметой
единственного типа гомогаметного пола, зависит пол развивающегося потомка.
Такое же предположение высказал Г. Мендель. Возникает вопрос, в чем отличие
между гаметами разных типов?
Это
предположение было подтверждено в начале XX века, когда Т. Моргану и его
сотрудникам удалось установить, что самцы и самки различаются по набору
хромосом.
Дополнительно:
Подлинное
обоснование хромосомной теории наследственности было дано в работах Т. Моргана
и его школы (начиная с 1911), в которых было показано точное соответствие между
генетическими и цитологическими данными. В опытах на дрозофиле было установлено
нарушение независимого распределения признаков - их сцепленное наследование.
Это явление было объяснено сцеплением генов, то есть нахождением генов,
определяющих эти признаки, в одной определенной паре хромосом. Изучение частоты
рекомбинаций между сцепленными генами (в результате кроссинговера) позволило
составить карты расположения генов в хромосомах. Итак, выделим основные положения
хромосомной теории наследственности:
1.
Гены располагаются в хромосомах, различные хромосомы содержат неодинаковое
число генов, набор генов каждой из негомологичных хромосом уникален.
2.
Гены в хромосоме расположены линейно, каждый ген занимает в хромосоме
определенный локус (место).
3.
Гены, расположенные в одной хромосоме, образуют группу сцепления и вместе
(сцеплено) передаются потомкам, число групп сцепления равно гаплоидному набору
хромосом.
4.
Сцепление не абсолютно, так как в профазе мейоза может происходить кроссинговер
и гены, находящиеся в одной хромосоме, разобщаются. Сила сцепления зависит от
расстояния между генами в хромосоме: чем больше расстояние, тем меньше сила
сцепления, и наоборот. Расстояние между генами измеряется в процентах кроссинговера.
1% кроссинговера соответствует одной морганиде.
У
дрозофилы фенотипические различия между двумя полами явно связаны с различиями
в хромосомах
Ранее
цитологи открыли в хромосомных наборах ряда видов животных особые, так
называемые половые хромосомы, которыми самки отличаются от самцов. В одних
случаях самки имеют 2 одинаковые половые хромосомы(XX), а самцы - разные(XY), в
других - самцы-2 одинаковые(XX, или ZZ), а самки - разные(XY, или ZW). Пол с
одинаковыми половыми хромосомами называется гомогаметным , с разными -
гетерогаметным. Женский пол гомогаметен, а мужской гетерогаметен у некоторых
насекомых (в том числе у дрозофилы) и всех млекопитающих. Обратное соотношение
- у птиц и бабочек. Ряд признаков у дрозофилы наследуется в строгом соответствии
с передачей потомству X-хромосом.
Рассмотрим
пример наследования пола у организмов, у которых мужской пол гетерогаметен. В
процессе гаметогенеза у самок образуются яйцеклетки, которые несут только Х
половую хромосому, тогда как по теории вероятности половина спермиев несет Х
хромосому и половина - Y хромосому. Пол потомка зависит только от того, какой
спермий оплодотворит яйцеклетку, и так как спермиев двух видов равное
количество, то вероятность появления потомка мужского или женского пола равна.
Таким образом, Х-Y механизм определения пола гарантирует появление в каждом
поколении примерно равного числа самок и самцов.
Одинаковые
по внешнему виду хромосомы в клетках раздельнополых организмов называют
аутосомами.
Общее
число, размер и форма хромосом - кариотип.
Хромосомная
теория наследственности вскрыла внутриклеточные механизмы наследственности,
дала точное и единое объяснение всех явлений наследования при половом
размножении, объяснила сущность изменений наследственности, то есть
изменчивости.
Промежуточный
контроль:
Найдите
соответствия:
1.
Кариотип.
2.
Половые хромосомы
3.
Аутосомы.
4.
Гетерогаметный пол
5.
Гомогаметный пол.
|
1. Пара
различающихся хромосом, неодинаковых у самца и самки .
2. Пара
различающихся хромосом, неодинаковых у самца и самки .
3. Одинаковые
по внешнему виду хромосомы в клетках раздельнополых организмов.
4. XY
5. XX
|
2. Наследование
признаков, сцепленных с полом. Молекулярные (генные) и хромосомные заболевания.
Гены,
находящиеся в половых хромосомах, называют сцепленными с полом.
В
X-хромосоме имеется участок, для которого в Y- хромосоме нет гомолога.
Поэтому
у особей мужского пола признаки, определяемые генами этого участка, проявляются
даже в том случае, если они рецессивны.
Многие
признаки и болезни человека, наследующиеся сцеплено с полом, обусловлены
генами, локализованными в Х или У - хромосоме. Таких генов известно около 120.
К ним относятся гены гемофилии А и В, недостаточности фермента
глюко-зо-6-фосфат-дегидрогеназы, цветовой слепоты и др. Такие болезни носят
название молекулярных (генных).
Рассмотрим
пример наследования гемофилии:
Р
|
ХНXh –
носительница гена гемофилии
|
x
|
ХHУ
– здоровый мужчина
|
|
гаметы
|
ХН;
Xh
|
|
ХH;
У
|
|
F1
|
ХНХН –
здоровая женщина
|
ХНXh –
здоровая женщина, носительница гена гемофилии
|
ХHУ
– здоровый мужчина
|
ХhУ
– мужчина-гемофилик
|
Дополнительно:
Среди
редких болезней одна хорошо известна широкой публике. Это гемофилия. Знают ее,
потому что болезнь эта в какой-то мере определила ход российской истории.
Гемофилией страдал единственный сын Николая Второго цесаревич Алексей.
Гемофилия
– наследственное нарушение свертывания крови. Страдают этой болезнью мужчины,
но передается она по женской линии. Если у отца гемофилия, а у матери ее нет,
ни у одного из сыновей гемофилии не будет, но все дочери станут носителями гена
гемофилии и могут передать его своим детям. Если мать является носительницей
гемофилии, а отец не болен ею, то вероятность унаследовать гемофилию у сыновей
– 50%, а у дочерей стать носительницами гена гемофилии – тоже 50%. У цесаревича
Алексея было много шансов получить эту болезнь: гемофилией страдали
родственники по разным линиям: сын и внуки английской королевы Виктории, брат и
племянники царицы Александры Федоровны.
Болезнь
вызывает продолжительные кровотечения при нарушении целостности кожи, ушибе и даже
самопроизвольно. Большинство кровоизлияний происходит внутренне, обычно в
суставы (коленный, голеностопный и локтевой) и мышцы (наиболее серьезные – в
переднюю часть паховой области, икроножную мышцу и предплечье). Внутричерепные,
горловые, паховые, внутрикишечные кровотечения представляют угрозу для жизни.
Многократные кровоизлияния в суставы могут вызвать повреждение хряща и кости,
что ведет к хроническому артриту и потере трудоспособности. Средняя
продолжительность жизни больных в мире – 40–45 лет.
За сто
лет, прошедших после рождения несчастного наследника престола Российской
империи, научились лечить гемофилию. Лечить, но не вылечивать. Больным вводят
заместительные факторы свертывания крови.
Метод
заместительной терапии цельной кровью и плазмой эффективен лишь частично. Но
самое главное – велика опасность заражения больных при переливании крови
передающимися с ней медленными вирусными инфекциями, в том числе ВИЧ, гепатитом
С. По данным Всероссийского общества больных гемофилией, 95% больных в нашей
стране инфицированы вирусом гепатита С, средняя продолжительность жизни
больного в Российской Федерации составляет 30 лет. Выход гематологи видят в
переходе на полностью рекомбинантные препараты, то есть не содержащие плазмы
человеческой крови, которая является переносчиком вирусных инфекций. На Западе
эти препараты используются давно.
В
России до 2005 года обеспечены лекарствами были в зависимости от региона от 25
до 50% больных гемофилией. Около 80% из них получали недостаточно очищенные
плазменные препараты. Ситуация улучшилась с появлением программ ДЛО: за первую
половину 2007 года обеспечено лекарствами 70–80% больных. В 2008 году гемофилия
выделена из ДЛО в специальную программу дорогостоящего лечения. Рекомбинантные
препарат включен в “Перечень жизненно важных лекарственных средств”,
централизованно закупаемых за счет федерального бюджета. Немалую роль в том,
что удалось этого добиться, сыграло Всероссийское общество больных гемофилией.
При правильном лечении продолжительность жизни пациентов с гемофилией такая же,
как у людей, не страдающих ею.
История
изучения хромосомных болезней берет начало с клинических исследований,
проводившихся задолго до описания хромосом человека и открытия хромосомных
аномалий.
Хромосомные болезни - болезнь Дауна , синдромы: Тернера, Клайнфелтера, Патау,
Эдвардса.
Уменьшению
вероятности появления в семьях наследственно больных детей призваны
способствовать медико-генетические консультации. Ранняя диагностика
наследственных заболеваний позволяет применить необходимые методы лечения.
Важен учёт наследственности в реакции разных людей на лекарства и другие
химические вещества. Бесспорна роль молекулярно-генетических механизмов в
этиологии злокачественных опухолей.
IV.
Закрепление.
“Почему
не бывает черепаховых котов?”
Рассмотрим,
как наследуется окраска у кошек. Часто встречаются черные коты и черные кошки,
рыжие коты и редко рыжие кошки, но котов с черепаховой окраской не бывает. Этот
факт объяснили, когда выяснили, что наследование данного признака сцеплено с
полом.
Какое
потомство получится от скрещивания черной кошки и рыжего кота, если ген черной
окраски шерсти доминантен по отношению к гену рыжей окраски и наследуется
сцеплено с Х - хромосомой?
Решение
задачи:
Черная
окраска кошек определяется геном В, рыжая – геном b. Эти гены расположены в
Х-хромосоме. В У - хромосоме они отсутствуют. Обозначим Х-хромосому, несущую
аллель В - ХВ, а Х-хромосому с аллелем b – Хb. Поэтому
возможны такие комбинации:
ХBXВ –
черная кошка; ХBУ – черный кот
XbХb –
рыжая кошка; ХbУ – рыжий кот
ХBХb –
черепаховая кошка
Так
как мужская особь имеет только одну Х-хромосому, то кот может быть или черным,
или рыжим, но не может иметь черепаховую окраску, потому что для ее развития
необходимо одновременное присутствие генов B и b.
Редко
встречаются коты с черепаховой окраской, но они, как правило, бесплодны, так
как их генотип ХХY, т.е. при мейозе у одного из родителей произошло не
расхождение хромосом.
V.
Итоги урока.
Выводы:
1.
Хромосомы у организмов делятся на аутосомы и половые хромосомы.
2.
Наследование признаков организма, а также некоторых заболеваний у
человека, происходит через половые хромосомы, т.е. сцеплено с полом.
3.
У многих видов расщепление по признаку пола происходит в
соотношении 1:1
4.
Хромосомная теория наследственности, дала точное и единое объяснение
всех явлений наследования при половом размножении.
VII.
Задание на дом.
Параграф
учебника.
Ответить
на вопрос: В каком случае у мужчины дальтоника может быть внук дальтоник.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.