Урок генетики "Опыты Томаса Моргана и следствия из них"
методическая разработка по биологии (10 класс)

Урок генетики  «Опыты Моргана и следствия из них»

Составитель: О.А.Ильина, школа №6 города Вязники Владимирской области

Общая характеристика урока.

Предмет – биология (генетика)

Класс – 10

Цель: урок предназначен  обучающимся профильной группы для изучения закономерностей сцепленного наследования признаков (можно использовать как на этапе изучения нового материала, так и на этапе обобщения и контроля).

Действия учащихся: данный урок развивает и проверяет сформированность таких умений как:

-актуализация знаний, использование ее  в решении нестандартных задач;

-использовать естественнонаучные знания  для решения жизненных задач;

-поиск информации при работе с текстом, рисунками;

-преобразование информации из одного вида в другой ( работа с рисунком, ответы на вопросы)

- удерживание взаимосвязи отдельных заданий задачи, использование полученной информации в одном задании для решения другого.

Использованные источники:

А.А.Кириленко «Биология, раздел – генетика» Легион,  Ростов – на – Дону, 2016 год

А.Г.Мустафин  «Биология для выпускников школ и поступающих в вузы» под ред. В.Н.Ярыгина Кнорус, Москва 2016 год

И.Б.Агафонова, В.И.Сивоглазов  Биология, базовый и углубленный уровни «Дрофа» 2019 год

Сайт «Решу ГИА»

Текст задачи.

Опыты Томаса Моргана и следствия из них.

   Американский генетик Томас Морган изучал закономерности наследования генов, расположенных в одной паре гомологичных хромосом.

 В экспериментах Морган использовал плодовую мушку дрозофилу, обладающую важными для генетиков качествами: неприхотливостью, плодовитостью, небольшим количеством хромосом (четыре пары), множеством чётко выраженных альтернативных признаков.

Дрозофила и её хромосомный набор

У мухи дрозофилы гены, отвечающие за окраску тела и длину крыльев, располагаются в одной хромосоме.

   Морган проводил два типа анализирующего скрещивания. При скрещивании рецессивной по обоим признакам самки (чёрной с короткими крыльями) с дигетерозиготным самцом (серым с нормальными крыльями) в потомстве появилось 50 % чёрных мух с короткими крыльями и 50 % мух с серым телом и нормальными крыльями. Комбинаций признаков у потомков не происходило.

   Значит, гены, расположенные в одной хромосоме, наследовались совместно. Такие гены образуют группу сцепления.

   Явление совместного наследования генов, расположенных в одной хромосоме, Морган назвал сцепленным наследованием.

Так как гомологичные хромосомы содержат аллельные гены, то в группу сцепления включают обе гомологичные хромосомы, поэтому число групп сцепления соответствует гаплоидному набору.

       Другие результаты получились, когда скрещивали дигибридную самку (серую с нормальными крыльями) с гомозиготным рецессивным самцом (чёрным с короткими крыльями). В этом случае потомство имело четыре фенотипа: 41,5 % — серых с короткими крыльями, 41,5 % — чёрных с нормальными крыльями, 8,5 % — серых с нормальными крыльями, 8,5 % — чёрных с короткими крыльями.

     Морган пришёл к выводу, что сцепление может быть неполным. Оно нарушается в результате кроссинговера — обмена участками между гомологичными хромосомами.

В профазе I мейоза происходит конъюгация гомологичных хромосом. Хромосомы сближаются, а затем начинают расходиться и образуют перекрёсты (хиазмы). В процессе конъюгации между некоторыми дочерними хроматидами возможен обмен участками (кроссинговер).

Каждая из образовавшихся хроматид попадает в отдельную гамету. В результате кроссинговера возникают кроссоверные гаметы, хромосомы которых содержат новые комбинации генов.

   Организмы, которые возникают в результате слияния кроссоверных гамет, называют рекомбинантными.

   Так как кроссинговер происходит не после каждой конъюгации, то и число кроссоверных гамет всегда меньше числа некроссоверных гамет.

  Морган доказал, что частота кроссинговера между гомологичными хромосомами зависит от расстояния между генами в хромосоме. Чем это расстояние больше, тем чаще происходит кроссинговер и тем чаще появляются рекомбинантные организмы.

Частота рекомбинации (кроссинговера) = число рекомбинантов  :  общее число потомков × 100 %.

Эта величина показывает относительное расстояние между сцепленными генами в хромосоме. За единицу расстояния между генами принимают 1 морганиду (1 % кроссинговера), или процент появления рекомбинантных особей.

    Так, в рассмотренном выше примере 17% потомков было с новыми (отличными от родителей) комбинациями признаков  (8,5% +8,5%). Следовательно, расстояние между исследуемыми генами равно 17%.  Фраза «расстояние между генами А и В равняется 6 морганидам» означает, что кроссоверных (рекомбинантных) гамет получится в сумме 6% (3% + 3%), а нормальных – 94% (47% + 47%).

    Т.Морган и его сотрудники показали, что, установив частоту рекомбинаций (процент кроссинговера) между генами, относящимися к одной группе сцепления, можно построить карты хромосом с нанесенным на них порядком расположения генов. Хромосомные карты строятся путем прямого перевода рекомбинаций между генами в предполагаемые расстояния на хромосоме. Если частота рекомбинаций между генами – 4 %, значит, они расположены в одной хромосоме на расстоянии 4 морганид (рис. 6).

Рис. 6. Хромосома

Если частота рекомбинаций между генами – 9 %, значит, они расположены на расстоянии 9 морганид (рис. 7).

Рис. 7. Хромосома

Морганида – единица относительного (генетического) расстояния между генами, определяемая частотой кроссинговера. Если посчитать частоту кроссинговера между двумя генами на одной хромосоме, можно определить расстояние между генами и построить хромосомную карту. Хромосомная карта представляет схему взаимного расположения генов в одной хромосоме.

Задание №1. Используя рисунок 1, укажите:

- какие гены сцеплены попарно в одной хромосоме

-возможные сорта гамет данной особи

-какие из них являются рекомбинантными

-благодаря какому процессу появляются рекомбинантные гаметы

 рис.1

   Задание  №2. Выберите три верных ответа из шести.

Кроссинговер не характерен для:

1)половых хромосом женщины;

2)половых хромосом мужчины;

3) 21-ой пары хромосом в кариотипе человека;

4) 18-ой и 19-ой хромосомам в кариотипе человека;

5) половых хромосом самок птиц;

6) пары гомологичных хромосом

   Задание №3. Найдите три ошибки в приведенном тексте «Закономерности наследственности». Укажите номера предложений, в которых сделаны ошибки, исправьте их. Дайте правильную формулировку.

    1) Объектом, с которым работал Т. Морган, была плодовая мушка дрозофила. 2) Эксперименты показали, что гены, находящиеся в одной хромосоме, наследуются сцепленно и составляют одну группу сцепления. 3)Среди гибридов второго поколения может находиться небольшое число особей с перекомбинированными признаками. 4) Одна из причин перекомбинации признаков — конъюгация хромосом. 5) Этот процесс осуществляется во втором делении мейоза. 6) Чем ближе друг к другу расположены гены в хромосоме, тем чаще будет нарушаться сцепление. 7) Явление неполного сцепления признаков легло в основу построения генетических карт.

     Задание  №4.   Составьте карту хромосомы, содержащую гены А, B, C, D, E, если частота кроссинговера между генами С и Е равна 10%, С и А – 1%, А и Е – 9%, В и Е – 6%, А и В – 3%, B и D – 2%, E и D – 4%.

  Задание  №5.  У человека ген резус фактора сцеплен с локусом определяющим форму эритроцитов и находится от него на расстоянии 3 морганид.  Резусположительность и эллиптоцитоз являются доминантными признаками. Один из супругов гетерозиготен по обоим признакам, при этом резус положительный аллельный ген он унаследовал от матери, а эллиптоцитоз от отца. Второй супруг имеет отрицательный резус и нормальные эритроциты. Найти генотипы и фенотипы потомков

Ответы и критерии оценивания.

№1.  (базовый) Гены А и В в одной хромосоме, гены а и в в другой хромосоме (1 балл)

Возможные сорта гамет: АВ, ав, Ав, аВ (1 балл)

Рекомбинантные – Ав  и  аВ (1 балл)

Процесс кроссинговера (1 балл)

№2. (базовый) 245 – 2 балла , если одна ошибка – 1 балл, более одной – 0.

№3.(повышенный)

 Ошибки допущены в предложениях:

      1. 4 — одна из причин перекомбинации признаков — кроссинговер (обмен генами);

2. 5 — этот процесс происходит в первом делении мейоза;

3. 6 — чем дальше друг от друга расположены гены в хромосоме, тем чаще будет нарушаться

В ответе указаны и исправлены все ошибки – 3 балла.

В ответе указаны 2-3 ошибки, исправлены только 2 из них – 2 балла.

В ответе указаны одна –три ошибки, исправлены только одна из них – 1 балл.

Все ошибки определены и исправлены неверно, ИЛИ указаны 1-3 ошибки, но не исправлена ни одна из них – 0 баллов.

№4. (высокий)

Критерии: определены крайние гены – 1 балл.

Анализ положения других генов – 3 балла. ИТОГО – 4 балла.

№5.   (высокий)

Схема решения задачи включает:

 1)  скрещивание:

Р АаBв         ×                          ааbb

Резусположительность          резусотрицательность

элиптоцитоз                             нормальные эритроциты

Ав                                                     ав

=======                                                                                =======

аВ                                                      ав

G  кроссоверные ав

         (n=% кроссинговера/2)

            АВ 1,5%               ав 1,5%

некроссоверные

Ав 48,5%             аВ 48,5%

F1  1,5%АаВв  1,5%аавв          48,5%Аавв            48,5% ааВв

резуспол.        резусотриц.          резуспол.               резусотриц.

элиптоцит.    норм. эритр.        норм.эритр.            элиптоцит.  

Генотипы родителей АаВв  (гаметы: некроссоверныеАв=48,5%, аВ=48,5, кроссоверные:  АВ=1,5%, ав=1,5%)  и аавв (гаметы ав)

2)     Число кроссоверных гамет определяют по формуле    

n=% кроссинговера/2, где n-число кроссоверных гамет определенного типа. Выражается в % или долях единицы.