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 (Приложение 1)

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.

Литература:

  1. Общая биология: Учебник для 10-11 классов
    общеобразовательных учреждений/ Д.К. Беляев, П.М.
    Бородин, Н.Н. Воронцов.- М.: Просвещение,2006 г.
  2. Пепляева О.А., Сунцова И.В. Поурочные разработки
    по общей биологии: 9 класс.- М.; ВАКО,2006
  3. Реферат: “Наследственность, представления о
    генетическом коде, гены индивидуальности”
    http://www.students.ru .
  4. http://www.google.ru/ (Материалы для презентации)

Следующий: