Конспект урока "Генетика пола и наследование, сцепленное с полом"
план-конспект урока по биологии (11 класс) по теме

Тема урока:     Генетика пола и наследование, сцепленное с полом

Цель урока: изучить сущность хромосомного определения пола, механизм наследования генов, сцепленных с полом. (слайд 1)

Задачи:

• образовательная: рассмотреть статистические данные, механизм определения пола и закономерности наследования генов, сцепленных с полом;
• развивающая: продолжить формирование умений и навыков использования генетических понятий и символов, решать генетические задачи, анализировать, делать выводы;

•    воспитательная: половое воспитание - формировать представления о различиях мужского и женского организмов.

Тип урока: комбинированный.

Метод проведения: проблемная беседа, объяснение.

Требования согласно программе:

Ученик должен

• иметь представление о работах Т. Моргана по генетике пола и наследовании признаков (генов), сцепленных с полом;
• знать:  определения «аутосомы», «половые хромосомы», «гомогаметный пол», «гетерогаметный пол», «гены, сцепленные с полом»;
• уметь: использовать генетические понятия и символы при составлении и решении генетических задач, объяснять выявленные закономерности.

Обеспечение занятия:

• наглядные пособия:  презентация;
• раздаточный  материал;
• оборудование.

Ход  урока

1.        Организационный момент.

• приветствие;
• подготовка аудитории к работе;

2. Проверка знаний учащихся.

Фронтальный опрос, выполнение заданий у доски
3.        Мотивация учебной деятельности

 Сообщение темы, цели занятия. Использование в дальнейшей деятельности. (параграф 12 стр. 56)

Актуальность знаний о генетике пола в личной жизни.

4.     Изложение нового материала.

Тема: Хромосомное определение пола. Наследование признаков, сцепленных с полом.

План темы        

1.Отличие хромосомного набора самца от хромосомного набора самки.

2.Хромосомное определение пола.

3.Наследование признаков, сцепленных с полом, на примере наследования заболевания гемофилией.

5. Закрепление изученного материала

6.Сообщение домашнего задания.

(параграф 12 стр. 56),вопросы после параграфа, решить задачу + задание для учащихся, интересующихся биологией.

7. Подведение итогов урока.

1. Оценить степень реализации поставленных на занятии целей.

2. Оценить работу учеников во время урока.

 Фронтальный опрос

I. Задания на составление логических цепочек         (слайд 2)

Объедините данные понятия в логическую цепочку.

1. ГЕН,  Белок (фермент),    Химическая реакция,      Признак.

Ответ : ген служит основой для построения белка, белки-ферменты управляют химическими реакциями, в результате которых формируются признаки организма.

2. Генотип;     Фенотип;     Окружающая среда

Ответ: генотип – это система взаимодействующих генов организма. Внешнее проявление генотипа называют фенотипом. Фенотип формируется в процессе взаимодействия генотипа с окружающей средой.

3.Ген;   Геном;      Генотип;     Генофонд

Ответ:

Ген – участок молекулы ДНК содержащий информацию о первичной структуре одного белка

Геном – совокупность генов гаплоидного набора хромосом

Генотип- совокупность всех генов организма

Генофонд – совокупность генов группы особей популяции или вида.

II.  Задания на определение типа скрещивания (слайд 3)

1. Какая из предложенных схем  соответствует моногибридному скрещиванию?

1. АВ  х  ав
2. Ав  х  аа
3. Ав  х  АА

  4) Аа  х  Аа

2. Какая из предложенных схем  соответствует дигибридному скрещиванию скрещиванию? (слайд 4)

1.  АВСД  х  аавв
2. Аа Вс  х  ааСС
3. ААвв  х  ААВВ

4) АаВС  х  АаВВ

3. Какую из записей  можно отнести к анализирующему скрещиванию? (слайд 5)

1. Ав  х  ВВ
2. Аа  х  аа
3. Ав  х  аа
4. Аа  х  Аа

III.  Задания на знание законов Г.Менделя(слайд 6) 

1. Какой из предложенных вариантов моногибридного скрещивания гороха посевного даст единообразное потомство?

1. Аа  х  аа
2. Аа  х  АА
3. АА  х  аа

4) Аа  х  Аа

2. Какое из предложенных расщеплений по генотипу соответствует второму закону Менделя? (слайд 7)

1) 1:2:1

2) 2:1:1

3) 3:1

4) 2:1

3. Какое из предложенных расщеплений по фенотипу соответствует третьему закону Менделя? (слайд 8)

1) 1:2:1

2) 9:3:3:1

3) 6:3:3:1

4) 3:1

IV. Задания на соответствие  (слайд 9)

1.Составьте пары аллельных признаков гороха

Ответ: 1-Б,2-В,3-А

2. Укажите среди указанных генов (слайд 10)

А.аллельные                                          1) аА               6) ВВ

Б. неаллельные                                      2) аа                 7) Вв

                                                               3) ав                 8) Ав

                                                               4) аВ                 9) вв

                                                               5) АА               10) АВ

Ответ: А.аллельные -1,2,5,6,7,9           Б. неаллельные - 3,4,8,10

3. Восстановите соответствие между гаметами и зиготами (слайд 11)

Ответ: 1-в, 2-г, 3-а,4-б

V.  Задания по подсчёту гамет (слайд 12)

-        Как ведется подсчет гамет у полигибридов?
Ответ: с помощью формулы 2n  ? где  n-число гетерозигот.
Сколько и какие типы гамет может образовать организм генотипа

ААВвСс

АаВвСсДд

 Аа Вв Дд ЕЕ?  Какие гаметы образуются?

23 = 8 типов гамет:

1)АВДЕ;        5) аВДЕ;

2)АВдЕ:        6) аВдЕ;

3)АвДЕ;        7) авДЕ;

4)AвdE;        8) aвdE.

Для первой гетерозиготной аллельной пары общее число типов гамет делится пополам (8:2=4), у первых 4 гамет пишем ген А, а у остальных 4 - а.

Для второй пары гетерозигот оставшуюся половину (4) - делим пополам (4:2) = 2. То есть чередование генов В и в идет через две строчки.

Для третьей пары гетерозигот (2:2=2) - чередование генов Д и д - через одну строчку.

Так как генотип ЕЕ может дать только один тип гамет (Е), то пишем везде Е.

Тема урока и план темы (слайд 13)

Вступительное слово учителя.

— Проблема происхождения половых различий, механизм определения пола и поддержания определенного соотношения полов в популяции увлекательна и вместе с тем очень важна для теоретической биологии. Вопросы о том, почему мальчики и девочки рождаются примерно в равном количестве, по какой причине это же соотношение полов наблюдается у большинства животных из поколения в поколение, не могли не волновать ученых. Было высказано множество догадок, но ни одна из них не получила научного подтверждения до тех пор, пока развитие генетики и цитологии не раскрыло механизм наследования (определения) пола.

        Нам известно, что большинство животных и двудомные растения являются раздельнополыми организмами, причем внутри вида количество особей мужского пола приблизительно равно количеству особей женского пола. Другими словами, каждому виду, имеющему четкое деление на мужские и женские особи, свойственно определенное соотношение полов, близкое 1:1.

         Пол - это совокупность   признаков  и  свойств организма,   обеспечивающих  функцию   воспроизведения потомства  и  передачу   наследственной информации  за  счет   образования  гамет. (слайд 14)

Отличие хромосомного набора самца от хромосомного набора самки (слайд 15)

Пол  организма  определяется  обычно   в  момент  оплодотворения  и   зависит  от  хромосомного  набора   зиготы.  Хромосомы  одинаковые  у   мужского и у женского  полов называются аутосомы (слайд 16). Хромосомы, по  которым  мужской   и  женский  пол  отличаются  друг   от  друга, называют половые хромосомами.

      Те из них, которые одинаковы у особей мужского и женского пола и являются парными у одного из полов, получили название X-хромосом. Непарная половая хромосома, имеющаяся у организмов одного пола и отсутствующая у другого, была названа Y-хромосомой. (слайд 17)

      Следовательно, у любого вида особи обоих полов имеют одинаковые аутосомы и одну из X-хромосом. Различаются же они тем, что у одного пола имеются две X-хромосомы, а у другого – X – и Y-хромосомы.

Примером могут являться половые хромосомы в геноме человека.

(слайд 18)   

Диплоидная клетка организма человека содержит:

46 хромосом = 23 пары гомологичных хромосом

22 пары аутосом,        

1 пара - половые хромосомы

у мужчины     у женщины

XY              XX

2.Хромосомное определение пола.

      Пол , образующий  одинаковые  гаметы  по   половой  хромосоме  называют - гомогаметным. Пол образующий  разные   гаметы  по  половой  хромосоме называют – гетерогаметным.

     Если яйцеклетка несущая Х-хромосому, будет оплодотворена сперматозоидом, несущим Y-хромосому, то из зиготы родится мужская особь. Если яйцеклетка несущая Х- хромосому, будет оплодотворена сперматозоидом, несущим Х-хромосому, то из зиготы родится женская особь. (слайд 19)

      - Наличие половых хромосом XX и XY не только объясняет наличие мужского и женского полов, но и обусловливает рождение равного числа детей обоего пола. (слайд 20)

•        Однако вопреки теоретически ожидаемому равенству, среди рождающихся мальчиков и девочек не наблюдается строго соотношения 1:1. Обычно мальчиков рождается несколько больше, чем девочек. Например, на 100 девочек среди белого населения США рождается 106 мальчиков; в Греции - 113,2; в Южной Корее - 113,1 и т.д. В среднем у человека на 100 новорожденных девочек приходится 103 мальчика, к юношескому возрасту на 100 девушек - 100 юношей, к 50 годам на 100 женщин— 85 мужчин, а к 85-летнему возрасту на 100 женщин -всего 50 мужчин.
• Это так называемое вторичное изменение соотношения полов объясняется их разной жизнеспособностью. Как у человека, так и у животных мужской пол оказывается менее устойчивым к неблагоприятным факторам окружающей среды, и продолжительность жизни мужских особей поэтому короче, чем женских.

     У большинства организмов женский пол гомогаметный (ХХ), а мужской гетерогаметный (ХY).

Но и уэтого правила есть исключения отраженные на следующем слайде.

Четыре типа распределения половых хромосом: (слайд 21)

I. Мужской пол гетерогаметен (ХУ), женский- гомогаметен (XX) (млекопитающие, дрозофила и т. д.)

П. Мужской пол гетерогаметен (50 % гамет несут X хромосому, 50 % гамет не имеют половой хромосомы ХО), женский - гомогаметен (XX) (кузнечики).

III. Женский пол гетерогаметен (ХУ),  мужской  гомогаметен (XX) (птицы, пресмыкающиеся, шелкопряд, хвостатые амфибий)

IV. Женский пол гетерогаметен (ХО),  мужской  гомогаметен (XX) (ящерицы, рыбы).

        Пол потомства определяется гаметами гетерогаметного организма, но у некоторых организмов определение пола зависит от внешних факторов, например у морского червя бонелли (подобные примеры рассмотрите при самостоятельном изучении параграфа 12)

Вопрос: выскажите свое мнение: только ли хромосомами определяется пол организма? Просто ли поменять пол? Стоит ли это делать?

Ответ. Нет, на формирование признаков пола влияет: соотношение половых хромосом (XX, ХУ, ХУУ, ХХУ последние два сочетания - мутации), гормоны и воспитание.

   Активизация познавательной деятельности. Проблема «Установить личность, сменить пол».

• В спортивных состязаниях существует одна деликатная проблема. Отдельные представители сильного пола пытаются соревноваться с ... женщинами. У слабого пола пытается выиграть мужчина... в женском обличье! Выиграть - не в споре равных, а у тех, кто ему заведомо уступает. Оказывается, такое плутовство возможно: существуют способы обмануть судей. Как не допустить появления на женских соревнованиях мужчин?
• Предложите способ определения пола, который бы исключал любые ошибки. Ведь, как известно, внешность часто обманчива.

(Учащиеся высказывают свои предположения, затем выступает ученик с докладом «Определение пола у человека» (Приложение 1). - домашнее задание опережающего характера)

      При помощи этого метода диагностируют в настоящее время и некоторые аномалии пола, например: синдром Клайнфельтера (XXY) (слайд 22), синдром Тернера (ХО) (слайд 23).

3.Наследование признаков, сцепленных с полом, на примере наследования заболевания гемофилией.

        Половые хромосомы отвечают не только за формирование пола, существуют признаки, которые определяются генами, лежащими в половых хромосомах. Наследование таких признаков называется, наследование сцепленное с полом.

            Особая роль в изучении наследования сцепленного с полом принадлежит американскому эмбриологу, генетику Томасу Моргану.

        Ярким примером такого наследования является наследование дальтонизма (отсутствие восприятия цвета) и гемофилии.

       Закономерности в наследовании данных заболеваний помог установить генеалогический метод. Данный метод основан на прослеживании какого-либо нормального или патологического признака в ряду поколений, с указанием родственных связей между членами родословной.

       Другими словами, генеалогический метод - это изучение наследственных признаков человека по родословным. Он был предложен в конце XIX века Ф. Гальтоном.

       Когда-то свою генеалогию знали только аристократические семьи. Позже их родословные пригодились науке - помогли установить закономерности многих заболеваний.

      А как чередовались наследственные болезни в трех поколениях королевских фамилий, ведущих род от английской королевы Виктории мы услышим из следующего сообщения. (Учащийся выступает с сообщением -Приложение 2) (слайд 24)

Беседа с учащимися

а)     Имеется ли генетическая «вина» королевы Виктории в том, что русский царевич Алексей болел гемофилией, а два сына испанского короля Альфонса XII (Альфонс и Трематон) даже умерли от этой болезни?

б)        Сколько среди детей, внуков и правнуков Виктории было мужчин-гемофиликов и женщин-гемофиликов, почему их число неодинаково?

в)        От кого (от матери или от отца) получили сыновья-гемофилики ген этой болезни?

г)        От кого получили ген этой болезни дочери - носители гемофилии?

(слайд 25)- схему наследования гемофилии учащиеся записывают в тетрадь

Вывод (слайд 26): Гетерогаметный потомок (XY) Х-хромосому всегда получает от гомогаметного родителя (XX), а единственная Х-хромосома гетерогаметного родителя попадает к гомогаметному потомку (XX) (то есть признаки наследуются от матери к сыновьям, от отца к дочерям). Поэтому мальчики чаще похожи на маму, а девочки на папу.

5. Закрепление (слайд 27): В медико-генетическую консультацию обратилась молодая семейная пара с просьбой - определить вероятность появления волосатых ушей у потомства, так как муж имеет этот признак.  Гипертрихоз (волосатые уши) наследуется как признак, сцепленный с Y хромосомой.

Домашнее задание (слайд 28)

По учебнику И.Н. Пономаревой, §12, вопросы после параграфа, термины; решить задачу (слайд 29) (Дочь дальтоника выходит замуж за сына другого дальтоника, причем жених и невеста различают цвета нормально. Каким будет зрение у  детей? Известно, что ген дальтонизма передается как рецессивный, сцепленный с Х хромосомой признак).

Д/з для учеников, интересующихся биологией (учащиеся берут распечатки заданий) (слайд 30)

       Давайте попробуем составить родословные своих семей. Как образец можно использовать родословную семьи  Ивановых.

   Воссоздание родословной станет не только интересным семейным занятием, но и поможет создать ценный медицинский документ, который может пригодиться детям и внукам, если им придется обратиться в медико-генетическую консультацию.

По схеме родословной определите: а) предполагаемые генотипы каждого поколения по признаку окраски глаз; б) способ наследования этого признака.

Приложение 1

Определение пола у человека

           В конце 40-х годов ученый М. Барр обнаружил различия в строении интерфазных ядер соматических клеток у самок и самцов кошек: в ядрах клеток самок была обнаружена своеобразная хроматиновая глыбка, названная половым хроматином, или тельцем Бара. Одна Х-хромосома всегда оказывается в активном состоянии и имеет обычный вид. Другая, если она имеется, бывает в покоящемся состоянии, в виде этого самого тельца Бара. Поэтому число телец Вара всегда на единицу меньше числа наличных Х-хромосом, то есть у самца (XY) их нет вовсе, а у самки (XX) - только одно. Такая закономерность оказалась характерной для млекопитающих, в том числе и для человека.

                Наличие полового хроматина довольно легко определяется методом  исследования эпителиальных клеток в соскобе слизистой щеки. С этой целью тупой стороной лезвия скальпеля делается соскоб с внутренней стороны щеки (в ротовой полости), что совершенно безвредно и безболезненно. Эпителиальные клетки, содержащиеся в соскобе, подвергаются окраске и рассматриваются под микроскопом. Следовательно, отличить клетки мужчин от клеток женщин можно как непосредственно - путем анализа хромосомного набора соматических клеток, так и косвенно - по наличию полового хроматина.

     В период с 1969 по 1989 годы в нашей стране эту процедуру прошли около 12 тысяч человек. Всего за это время сняты с соревнований 16 человек.

     Накануне международных соревнований эта процедура, носящая название «секс-контроль» проводится с 1968 года.

     При помощи этого метода диагностируют в настоящее время и некоторые аномалии пола, например: синдром Клайнфельтера ( муж. , XXY), синдром Тернера (жен., ХО).

Приложение 2

Родословная королевы Виктории

Гемофилия считается царской болезнью не только в России. История ее распространения по королевским семьям Европы прослежена от королевы Англии Виктории. Виктория и ее муж были здоровы. Известно также, что никто из ее предков не страдал гемофилией. Наиболее вероятно, что возникла мутация в геноме одного из родителей Виктории.

У Виктории родилось 9 детей, из них две девочки - переносчицы болезни и больной мальчик. Одна из дочерей-переносчиц - Алиса вышла замуж за Людвига IV Гессенского, обе дочери Алисы - Ирен (жена Генриха Прусского) и Алекс (жена Николая II) - тоже оказались носительницами болезни. Пока у царствующих в России супругов рождались только девочки, проблем не возникало. С рождением наследника, страдающего тяжелой формой гемофилии, начались страдания всей семьи.

К дочерям царя не сватались, наслышанные о горьком наследии этой семьи - заболевании, которое в то время обрекало человека на медленную, а иногда и быструю смерть. В архивах сохранились драматические описания страданий царевича, которого до 7 лет дядька не спускал с рук, однако ему все равно не удавалось избежать кровоизлияний в суставы. Светская медицина не могла помочь ребенку и страдающей вместе с ним матери.