Урок "Взаимодействие неаллельных генов" 10 класс

 

Паучьи пальцы у человека

Тема: ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ НЕАЛЛЕЛЬНЫХ ГЕНОВ

Учебник: Биология. Общая биология 10–11 классы: учебник для общеобразовательных учреждений / А. А. Каменский, Е. А. Криксунов, В. В. Пасечник.- М.: Дрофа, 2010.

Тип урока: изучение нового материала (объяснение темы урока идет с использованием презентации).

Цели урока:

Образовательные: сформировать знания о взаимодействии неаллельных генов (комплементарность, эпистаз, полимерия);

Развивающие: развивать представления о закономерностях наследования признаков; продолжать развивать умения пользоваться терминами, символами генетики; продолжить формирование навыков решения генетических задач;

Воспитательные: формирование бережного отношения к своему организму как носителю уникального генотипа; развивать представления о влиянии окружающей среды на формирование фенотипа.

Оборудование и материалы:

1) проектор, переносной экран, компьютер;

2) презентация;

3) дополнительная информация о синдроме Марфана, задачи

Использованные источники:

1.      Биолгия. В 3 томах. Д.Тейлор, Н.Грин, У.Стаут. – М.: «МИР», 2002  

Сборник задач по молекулярной биологии и генетике: учебное пособие / В. В. Дубейковская. – Тирасполь:  2000.

Ход урока:

1.Организационный момент.

Эпиграф:

“Разуму свойственно размышлять, то есть связывать причины и следствия, давать ответ на вопрос “почему” и находить в цепи происходящего начало и конец”.             Ж. Фабр.                                                                

“Пока живёшь, обучайся.

 Не жди, когда старость принесет тебе мудрость”

Учитель: Наш урок пройдет под девизом: “Думать коллективно, работать оперативно, спорить доказательно – для всех обязательно”.

2. Разминка.  Работа с индивидуальными карточками по основным терминам темы (на 3 варианта).

Генотип, фенотип, ген, 3 закона Г.Менделя

3. Изучение новой темы.

Проблема урока

Почему у потомства иногда появляются признаки не свойственные их родителям?

Данный урок даёт нам возможность “приоткрыть дверь” научного познания процессов, понять взаимосвязь процессов в организме через различные виды взаимодействия генов в генотипе.

Учитель дифференцирует на группы обучающихся по форме учебных действий. Работа 2 и 3 группы направлена на самостоятельную работу по углубленному изучению материала, решению задач повышенной сложности. Дети 1-й группы, т.е. школьники с низким уровнем обучаемости, выполняют задания под руководством учителя.

Учитель: развитие каждого признака обеспечивается всем генотипом, и все гены в генотипе влияют на развитие каждого признака. Также бывают случаи, когда один ген влияет на формирование нескольких признаков. Все эти механизмы наследования объясняются закономерностями, установленными Г. Менделем. Давайте вспомним, какая общая формула расщепления по фенотипу используется при взаимодействии двух генов для F2?

Учащиеся: 9/16  А-В- : 3/16 А-вв : 3/16 ааВ- : 1/16 аавв.

Учитель: для анализирующего скрещивания расщепление в F1?

Учащиеся: ¼ А-В- : ¼ А-вв : ¼ ааВ- : 1/4 аавв.

Учитель: характерной особенностью при взаимодействии неаллельных генов является развитие в потомстве новых вариаций признаков. Менделевские расщепления модифицируются, т. к. некоторые классы по фенотипу не отличаются друг от друга, их число суммируется. Так, при взаимодействии двух генов вместо расщепления 9:3:3:1 может быть 12:3:1, 9:7, 9:6:1, 9:3:4 и т. д. В классической генетике наиболее изученными являются следующие взаимодействия неаллельных генов: комплементарность, эпистаз, полимерия. Они определяют признаки: цвет кожи, волос, радужной оболочки глаз, глухота, рост у человека, окраску животных, зерен пшеницы, морфологические признаки животных и т. д.

Все это поможет нам решать задачи на взаимодействие генов и использовать те знания, которые мы получили с вами до этого.

Первый тип взаимодействия неаллельных генов носит название комплементарность. Это тип взаимоотношения доминантных неаллельных генов, которые при совместном нахождении в генотипе обусловливают проявление нового признака. Наблюдаются различные классы фенотипических расщеплений.

Например, наследование форм гребня у кур, при котором наблюдается  фенотипическое расщепление 9:3:3:1.

А – розовидный гребень                                        А-bb – розовидный гребень

а – нормальный гребень                                         ааB- - гороховдный гребень

В – гороховидный гребень                                     А-В- - ореховидный гребень    

b -  нормальный гребень                                         aabb – листовидный (нормальный) гребень

Расщепление в соотношении 9:6:1 наблюдается у тыквы, формы плода которой могут быть сферическими, дисковидными и удлиненными

А или В – сферическая форма (9)

А-В- дисковидная форма (6)

ааbb – удлиненная форма (1)

Также примерами комплементарного взаимодействия может быть: окраска меха у норки, мышей, окраска глаз у дрозофилы.

Эпистаз – тип взаимодействия неаллельных генов, при котором аллели одного гена подавляют действие аллелей другого (ему не аллельного).

Гены-подавители называются ингибиторами или супрессорами. Если ингибитор доминантен, то и эпистаз называется доминантным. При рецессивном ингибиторе эпистаз - рецессивный. В случае доминантного эпистаза могут быть два типа фенотипического расщепления:

а) расщепление 12:3:1.

Например: у тыквы окраска плода может быть желтой (А) и зеленой (а). Эта окраска может подавляться доминантным ингибитором (I), в результате чего появляются белые плоды:

9 I- А- : 3 I- аа :  3 ii А- :   1 iiаа                        А – желтые плоды      а – зеленые плоды тыквы

        белые          желтые   зеленые                    I – подавляет окрашивание    i – не подавляет окрашивание

б) расщепление 13:3

Например: у лука окраска кожуры может быть (А) и нет окрашивания (а), причем пигмент может подавляться доминантным ингибитором (I) или не подавляться его рецессивным аллелем  (i):

AAII – неокрашенные

aaii - неокрашенные

9 I- А- : 3 I- аа : 1 iiаа :  3 ii А-

       неокрашенные       окрашенные

Еще одним примером взаимодействия неаллельных генов может быть полимерное действие генов. Полимерия – когда за 1 признак отвечает несколько неаллельных генов. Чтобы подчеркнуть их однозначность, одинаковость действия генов, их обозначают одними и теми же символами, добавляя лишь разные цифры: А1, А2 и т. п. Существует два вида полимерии:

а) кумулятивная - степень выражения признака зависит от числа доминантных генов. По этому типу наследуются все количественные признаки, которые можно измерить и подсчитать.

Например: окраска зерен пшеницы  или интенсивность окраски кожи человека за счет пигмента меланина (приложение 3). В таких случаях наблюдается расщепление по фенотипу в соотношении

б) некумулятивная

В этом случае характер проявления признака не меняется в зависимости от числа доминантных генов в генотипе, для его проявления достаточно 1 доминантного аллеля любого гена.

Например: у  растения пастушья сумка треугольная форма плода  определяется доминантными аллелями разных генов – А1 и А2,  а рецессивные аллели  а1 и  а 2 определяют овальную форму плода:

 А₁-а₁ а₂ , а₁а₁А₂-  15/16 треугольная форма

а₁а₁а₂а_{2 – 1/16}  овальная форма

Плейотропность - это такое взаимодействие, при котором один ген контролирует развитие нескольких признаков. Это может быть связано с тем, что один ген отвечает за формирование фермента, который влияет не только на свою реакцию, но также оказывает влияние на вторичные реакции биосинтеза. Пример – синдром Марфана.

Мутантный ген определяет нарушение развития соединительной ткани (вывих хрусталика глаза, пороки клапана сердца, пороки развития сосудов, частые вывихи суставов, длинные и тонкие пальцы, т.е. приводит к развитию  Синдрома  Марфана.

4. Закрепление новых знаний.

Выполните тест, самопроверка, оценка ответов, приложение 2).

Чтобы закрепить данный материал, попробуйте решить задачи, приложение 3).

5. Подведение итогов.

Учитель: мы узнали, что генотип – это не простая совокупность генов, а система сложного взаимодействия между ними. Какие же выводы из сегодняшнего урока можно сделать?

Учащиеся делают выводы с помощью учителя и проверяют правильность своих умозаключений:

1. Изучение неаллельных типов взаимодействия генов имеет важное значение в понимании закономерностей наследования признаков.

2. Формирование признаков в ходе индивидуального развития организма обусловливается его генотипом и влиянием внешней среды.

3. Взаимодействие неаллельных генов приводит к появлению необычных соотношений фенотипов потомков во втором поколении при дигибридном скрещивании.

6. Рефлексия.

Что нового, интересного вы узнали на сегодняшнем уроке?

6. Заключительный этап урока:

а) домашнее задание: § 43, решить задачу;

У мухи дрозофилы наряду с дикой красной окраской глаз (А-В-) встречается коричневая (А-вв), ярко-красная (ааВ-) и белая (аавв). Определить расщепление по фенотипу при скрещивании двух гетерозиготных особей по анализируемым генам.

б) выставление оценок и анализ активности учащихся на уроке.

Приложение 1.

«Гениальность» - компенсация за болезнь

Единственная компенсация, которую люди с синдромом Марфана получают от судьбы за свой порок, - повышенное содержание адреналина в крови. Как известно, этот гормон вырабатывается надпочечниками и выбрасывается в кровяное русло в момент опасности. В результате многие параметры человеческого организма (сердцебиение, давление крови) приводятся, так сказать, в боевую готовность. Таким образом, люди с синдромом Марфана всю жизнь находятся в возбужденном состоянии: адреналин постоянно подстегивает нервную систему и делает их невероятными трудоголиками.

Исторические примеры: известность и синдром Марфана

Синдромом Марфана страдали несколько всемирно известных личностей, отличавшихся необычайной работоспособностью. Таков был лесоруб Авраам Линкольн, который благодаря постоянному самообразованию, выдающимся способностям и, главное, потрясающему трудолюбию стал президентом США. Он обладал высоким ростом - 193 см, огромными стопами и кистями рук, маленькой грудной клеткой и длинными гибкими пальцами - типичное телосложение при синдроме Марфана. Очень похож на Линкольна по физическому складу был сын полунищего сапожника, ставший позже великим писателем XIX в., Ганс Христиан Андерсен. Его необычайное трудолюбие проявилось еще в школе. Свои литературные произведения он переписывал до десяти раз, добиваясь, в конечном счете, виртуозной точности и одновременно легкости стиля. Современники так описывали его внешность: «Он был высок, худощав и крайне своеобразен по осанке и движениям. Руки и ноги его были несоразмерно длинны и тонки, кисти рук широки и плоски, а ступни ног таких огромных размеров, что ему, вероятно, никогда не приходилось беспокоиться, что кто-нибудь подменит его калоши. Нос его был так называемой римской формы, но тоже несоразмерно велик и как-то особенно выдавался вперед».

Нервное напряжение, в котором, по-видимому, постоянно находился этот талантливый человек, порождало у него множество страхов. Он боялся заболеть холерой, пострадать от пожара, попасть в аварию, потерять важные документы, принять не ту дозу лекарства... История знает случай, когда длинные, тонкие пальцы человека с синдромом Марфана вместе с впечатляющей работоспособностью помогли их обладателю сделать

фантастическую карьеру. Речь идет о знаменитом скрипаче Никколо Паганини. Гете и Бальзак так описывают его внешность в своих воспоминаниях: мертвенно-бледное, как будто вылепленное из воска лицо, глубоко запавшие глаза, худоба, угловатые движения и, самое главное, тонкие сверхгибкие пальцы, какой-то невероятной длины, как будто вдвое длиннее, чем у обычных людей. Эта чисто морфологическая особенность позволяла ему творить со скрипкой настоящие чудеса. В толпе, слушавшей импровизации Паганини на римских улицах, одни говорили, что он в сговоре с дьяволом, другие - что его искусство является музыкой небес, в которой звучат ангельские голоса. Он играл так, что слушателям казалось, будто где-то спрятана вторая скрипка, играющая одновременно с первой. Многие вплоть до XX в. верили слухам, что в молодости Никколо прибег к помощи хирурга, который сделал ему операцию, чтобы повысить гибкость рук. Теперь-то мы знаем, что, скорее всего, своими данными он был обязан редкому генетическому отклонению.

Впервые на связь мастерства Паганини с синдромом Марфана указал американский врач Майрон Шенфельд в статье, опубликованной в «Журнале Американской медицинской ассоциации». Он указал, что описание внешности Паганини - бледная кожа, глубоко посаженные глаза, худое тело, неловкие движения, «паучьи» пальцы - абсолютно точно совпадает с описанием облика людей с синдромом Марфана. Как известно, в конце своей жизни великий музыкант почти лишился голоса. Это лишнее свидетельство в пользу того, что у Паганини был синдром Марфана, поскольку нередким осложнением этой болезни является сильная хрипота или даже потеря голоса, вызванная параличом верхнего гортанного нерва. Сохранился дневник врача, который лечил Паганини. Сделанные в нем записи подтверждают классические симптомы синдрома Марфана: астеническое сложение, явно выраженный сколиоз, «птичье» выражение лица, узкий череп, выступающий или срезанный подбородок, глаза с синими склерами, разболтанность суставов, диспропорции в величине туловища и конечностей, кисти и стопы длинные с тонкими «паукообразными» пальцами. Не удивительно, что не только игра Паганини, но и сама его необычная внешность производили впечатление на его современников, рождая подчас самые немыслимые легенды о музыканте. Надо заметить, что сам по себе синдром Марфана не располагает к музыкальной одаренности. За исключением Паганини, среди больных с этим синдромом не было выдающихся музыкантов. Что же касается Паганини, то болезнь лишь придала ему большие технические возможности, а великим музыкантом, с огромным творческим наследием, включающим, кроме произведений для скрипки с другими инструментами и оркестром также более 200 пьес для гитары, он стал благодаря своему великому таланту и трудолюбию, тоже косвенно связанному с синдромом Марфана. Наверняка вы припомните еще двоих знаменитых длинных, нескладных и талантливых «носачей». Это Шарль де Голль и Корней Иванович Чуковский. Деятельный характер будущего президента Франции настолько ярко проявлялся еще в молодости, что многие из его сослуживцев по армии до второй Мировой войны уже тогда прочили его в генералиссимусы. Голова де Голля всегда возвышалась над морем касок и беретов марширующих солдат. Вместе с тем, сидя за столом, он казался вполне обычным человеком. Секрет крылся в его непропорциональном сложении, столь характерном для синдрома Марфана.

Выше всех в толпе был и любимый детьми автор «Мухи-цокотухи», «Мойдодыра» и «Тараканища». Его длиннорукость, длинноногость, большеносость и общую нескладность фигуры многократно обыгрывали в шаржах. «Я всю жизнь работаю. Как вол! Как трактор!» - писал о себе Корней Иванович. И это действительно было так, хотя его титаническая работоспособность для многих читателей детских стихов писателя, не знакомых с его многочисленными специальными литературоведческими статьями и переводами, оставалась скрытой. Как и Ганс Христиан Андерсен, Чуковский многократно переделывал каждую свою строчку. «Никогда я не наблюдал, чтобы кому-нибудь другому с таким трудом давалась сама техника писания», - замечал он про себя.

Из наших современников синдромом Марфана, возможно, страдал биолог Г. В. Никольский. Ко времени окончания Московского университета он имел уже пять печатных трудов. За 30 последующих лет работы число его печатных публикаций превысило 300, причем среди них было около десяти книг. Такой потрясающей работоспособностью может похвастаться далеко не каждый даже очень способный ученый! Можно ли после этого утверждать, что любые обусловленные генами нарушения в развитии являются, безусловно, вредными?

По материалам статьи Афонькина С. Ю. «Синдром Марфана. Секреты Андерсена, Паганини и Чуковского».

Приложение 2.

Задачи:

1. Бежевая норка скрещена с серой. В F₁  все норки коричневые. В F₂ получилось 14 серых, 46 коричневых, 16 белых, 5 кремовых норок. Как наследуется признак?

2.  Цвет кожи человека определяется взаимодействием нескольких пар генов по типу полимерии, т.е. цвет кожи тем темнее, чем больше доминантных генов в генотипе. Возможные генотипы и фенотипы цвета кожи:

черная кожа – A1A1A2A2

темная – A1A1A2a2

смуглая (мулат) – A1a1A2a2

светлая – A1a1a2a2

белая – a1a1a2a2

Если два мулата (A1a1A2a2) имеют детей, то можно ли ожидать среди них детей с черной, смуглой и белой кожей? Какую часть составят дети каждого типа?

• 1 слайд

  Взаимодействие неаллельных
  генов
  МОУ «КАМЕНСКАЯ ОСШ №3»
  урок биологии в 10 классе
  Подготовила:
  учитель биологии 1 категории
  Яцкова Е.А.
  

• 2 слайд

  Эпиграф:
  «Пока живешь, обучайся, не жди, когда старость принесёт мудрость».
  

• 3 слайд

  Комплементарность – это тип взаимодействия генов, который возникает в случае, когда за развитие одного признака отвечают два гена, и действие одного гена всегда дополняется действием другого гена
  

• 4 слайд

  КОМПЛЕМЕНТАРНОСТЬ
  

• 5 слайд

  КОМПЛЕМЕНТАРНОСТЬ
  

• 6 слайд

  КОМПЛЕМЕНТАРНОСТЬ
  

• 7 слайд

  КОМПЛЕМЕНТАРНОСТЬ
  

• 8 слайд

  Эпистаз – это тип взаимодействия генов, который возникает в случае, когда аллели одного гена подавляют действие аллелей другого гена; это могут быть доминантные, рецессивные, либо и доминантные и рецессивные аллели
  

• 9 слайд

  ЭПИСТАЗ
  

• 10 слайд

  Пример № 2.
  Наследование окраски
  плодов у тыкв:
  В – желтая окраска;
  b – зеленая окраска;
  А – подавляет проявление окраски;
  а – не препятствует проявлению окраски;
  
  В-А- – белая окраска;
  bbA- – белая окраска;
  В-аа – желтая окраска;
  bbaa – зеленая окраска плодов.
  
  
  

• 11 слайд

  Пример № 3:
  Наследование окраски оперения у кур:
  
  А – черная окраска;
  А – белая окраска;
  I – ген, подавляющий проявление окраски;
  i – ген, не препятствующий проявлению окраски;
  
  А-I- – белая окраска;
  ааI- – белая окраска;
  А-ii – черная окраска
  
  

• 12 слайд

  Полимерия – это тип взаимодействия генов, когда за развитие одного признака отвечают два или несколько генов однозначного действия
  

• 13 слайд

  ПОЛИМЕРИЯ НЕКУМУЛЯТИВНАЯ
  

• 14 слайд

  Р ♀ A1A1А2А2  ♂ a1a1а2а2
  треугольная округлая
  Г A1А2 a1а2
  F1 A1a1А2а2
  треугольные
  
  F2 A1А1А2А2, А1 А1 a2a2, a1a1А2А2; а1а1а2а2
  треугольные округлые
  15/16 1/16
  
  Некумулятивная полимерия на примере
  плодов пастушьей сумки
  

• 15 слайд

  Пастушья сумка обыкновенная
  
  Capsella bursa-pastoris (L.)
  

• 16 слайд

  Р А1А1А2А2  а1а1а2а2
  негр белый
  
  F1 16 А1а1А2а2
  Мулаты
  
  F2 А1А1А2А2 4А1А1А2а2, а1а1а2а2
  негр 6А1а1А2а2 БЕЛЫЙ
  4А1а1а2а2
  мулаты
  
  1/16 14/16 1/16
  негр мулаты белые
  
  
  
  

• 17 слайд

  Плейотропия возникает в том случае, если один ген определяет развитие нескольких признаков и свойств организмов
  

• 18 слайд

  Синдром Марфана – пример проявления плейотропии
  

• 19 слайд

  Никколо Паганини (27.10.1782-27.05.1840) итальянский скрипач-виртуоз, гитарист, композитор
  

• 20 слайд

  ВЫВОДЫ:
  1. Изучение неаллельных типов взаимодействия генов имеет важное значение в понимании закономерностей наследования признаков.
  
  2. Формирование признаков в ходе индивидуального развития организма обусловливается его генотипом и влиянием внешней среды.
  
  3. Взаимодействие неаллельных генов приводит к появлению необычных соотношений фенотипов потомков во втором поколении при дигибридном скрещивании.
  
  

1. К каждому термину подберите соответствующее определение. Ответ запишите в виде последовательности цифр и букв.

1. Признак.

2. Ген.

3. Доминирование.

4. Рецессивный признак.

5. Гибридизация.

6. Гибрид.

7. Генотип.

8. Фенотип.

А – совокупность всех признаков и свойств организма;

Б – какое-либо качество организма, по которому можно отличить один организм от другого;

В – скрещивание двух организмов, отличающихся альтернативными признаками;

Г – подавление у гибридных организмов одних признаков другими;

Д – совокупность наследственных генов одного организма;

Е – организм, образующийся при скрещивании двух родительских форм, разнородных в генетическом отношении;

Ж – признак, развитие которого подавляется доминантным признаком;

3 – участок молекулы ДНК, кодирующий первичную структуру одной молекулы белка.

2. Заполните пробелы в тексте.

Согласно первому закону Г.Менделя, все первое поколение _________. Согласно второму закону Г.Менделя, во втором поколении образуются __% особей с доминантным признаками и ___% особей с ___________.

3. Сколько типов гамет образуют организмы с генотипами:

а) АА;

б) ССDD;

в) ААВЬ;

г) АаВЬ;        

4. Сколько типов гамет образуют:

а) гомозигота;

б) гетерозигота;       

в) дигетерозигота;

г) дигомозигота

5. Даны термины, которые применяются в генетике.

Т – генотип

Б – фенотип

С – наследственность         

Н – изменчивость

О – ген

Е – гибрид

Проверьте свои знания, поставив буквы, соответствующие нужным терминам, перед нижеперечисленными признаками:

... – совокупность внешних и внутренних признаков – результат взаимодействия генотипа и окружающей среды;

... – потомки родительских форм;

... – совокупность генов организма;

... – свойство организмов передавать потомству при размножении признаки и особенности развития;

... – участок молекулы ДНК, который несет информацию о первичной структуре одного белка;

... – свойство организмов приобретать новые признаки в процессе индивидуального развития.

6. Определите гомозиготные и гетерозиготные генотипы, выпишите их в 2 строки:  АА, Вb, ВВ, bb, Аа, СС,  АаВЬ,  ААВВССDD,  ааbbсс,  АаbbССее,  ААВb.

Краткое описание документа:

Разработка урока биологии в 10 классе на тему "Взаимодействие неаллельных генов" содержит конспект урока, презентацию к нему, подбор картинок по данной теме, а также набор вопросов для разминки или индивидуального задания ученику. Данная тема является сложной для учащихся школьного возраста, поэтому подобная разработка поможет учителю грамотно и доступно организовать урок.