Методична розробка на тему: "Генетика. Методи генетичних досліджень"

Про матеріал

«Органiзацiя самостiйної навчально – пiзнавальної дiяльностi учнiв та розвиток їх творчих здiбностей»

Перегляд файлу

Старосалтiвський професiйний аграрний лiцей

«Органiзацiя самостiйної навчально – пiзнавальної дiяльностi учнiв та розвиток їх творчих здiбностей»

На тему:

«Генетика. Методи генетичних дослiджень»

Виконала: викладач

Старосалтiвського професiйного

аграрного лiцею

Зотова Дiана Володимирiвна

Старий Салтiв 2018

Тема. Генетика. Методи генетичних досліджень.

Вправа «Опорнi знання»

Які властивості живих організмів ви знаєте?

Як Ви вважаете чи потрiбнi знання генетики в вашiй майбутнiй професii??? На
дане питання шукатимемо вiдповiдь у процесi уроку.

Вправа «Розвиток

генетики» (прочитати).

Витоки генетики, як і усілякої науки, слід шукати на практиці. Генетика виникла в з розведенням свійських тварин і обробленням рослин, ні з розвитком медицини. З часу, коли людина стала застосовувати схрещування тварин і звинувачують рослин, він зіштовхнувся з тим, що властивості та ознаки потомств залежить від властивостей обраних для схрещування батьківських особин. Добираючи і схрещуючи кращих нащадків, людина з покоління до покоління створював родинні групи - лінії, та був породи та сорти із наступними характерними їм спадковими властивостями.

Хоча ці спостереження та зіставлення ще могли стати базою на формування науки, проте бурхливий розвиток тваринництва і племінного справи, і навіть рослинництва і насінництва у другій половині ХІХ століття породило підвищений інтерес до аналізу явища спадковості. Розвитку науки про спадковість і мінливості надто сприяло вчення Ч. Дарвіна про походження видів, яке не вніс у біологію історичний метод дослідження еволюції організмів. Сам Дарвін доклав чимало докладає зусиль до вивчення спадкоємності та мінливості. Він зібрав дуже багато фактів, зробив основі низку правильних висновків, однак їй зірвалася встановити закономірності спадковості. Його сучасники, звані гибридизаторы, скрещивавшие різноманітні форми і що шукали ступінь подібності та відмінності між батьками та нащадками, теж змогли побачити загальні закономірності наслідування.

Вправа «Дослiдники генетики»

(прочитати текст, заповнити таблицю )

Ще однією умовою, сприяло становленням генетики як науки, з'явилися досягнення у вивченні будівлі та поведінки соматичних і статевих клітин. Ще 70-ті роки минулого століття поруч исследователей-цитологов (Чистяковом в 1972 р., Страсбургером в 1875 р.) було відкрито непряме розподіл соматичної клітини, що його кариокинезом (Шлейхером в 1878 р.) чи митозом (Флеммингом в 1882 р.). Постійні елементи ядра клітини в 1888 р. на пропозицію Вальдейра дістали назву "хромосоми". У ті самі роки Флемминг розбив весь цикл розподілу клітини чотирма головні фази: профаза, метафаза, анафаза і телофаза.

Ван-Бенеденом (1883 р.) та інші з'ясовується кардинальний факт, у процесі розвитку статеві клітини, на відміну соматичних, перетерплюють редукцію числа хромосом рівно вдвічі, а при заплідненні - злитті жіночого і чоловічого ядра - відновлюється нормальне число хромосом, постійне кожному за виду. Тим самим показано, що кожного виду характерно певна кількість хромосом.

Отже, перелічені умови сприяли виникненню генетики як окремої біологічної дисципліни - дисципліни зі своїми предметом і методи дослідження.

Офіційним народженням генетики прийнято вважати весну 1900 р., коли три ботаніка, незалежно друг від друга, у трьох різних країнах, різними об'єктах, дійшли відкриттю деяких найважливіших закономірностей наслідування ознак в прийдешнім гібридів. Р. де Фриз (Голландія) виходячи з роботи з энотерой, маком, дурманом та інші рослинами повідомив "закон розщеплення гібридів"; До. Корренс (Німеччина) встановив закономірності розщеплення на кукурудзі і статтю "Закон Грегора Менделя щодо поведінки потомства у расових гібридів"; у тому року До. Чермак (Австрія) виступив у пресі зі статтею (Про штучному схрещуванні у Pisum Sativum).

Наука майже знає несподіваних відкриттів. Найбільш блискучі відкриття, створюють етапи у розвитку, майже мають своїх попередників. Згодом Осип і з відкриттям законів спадковості. Виявилося, що три ботаніка, відкрили закономірність розщеплення в прийдешнім внутривидовых гібридів, лише "переоткрыли" закономірності наслідування, відкриті ще 1865 р. Грегором Менделем і викладені їм у статті "Досліди над рослинними гібридами", що у "працях" Товариства натуралістів в Брюнне (Чехословаччина).

Р. Мендель на рослинах гороху розробляв методи генетичного аналізу наслідування окремих ознак організму, що встановив принципово важливих явища:

. ознаки визначаються окремими спадковими чинниками, що передаються через статеві клітини;

. окремі ознаки організмів при схрещуванні не зникають, а зберігаються в прийдешнім у тому вигляді, у якому вони були в батьківських організмів.

Для теорії еволюції цих принципів мали кардинальне значення. Вони розкрили одне з найважливіших джерел мінливості, саме механізм збереження пристосованості ознак виду у низці поколінь. Якби пристосувальні ознаки організмів, виниклі під медичним наглядом відбору, поглиналися, зникали при схрещуванні, то прогрес виду був би неможливий.

Решта розвиток генетики було з вивченням і підвищення цих принципів, і додатком їх до теорії еволюції і селекції.

У 1903 р. датський фізіолог рослин У. Иоганнсен публікує роботу "Про успадкування в популяціях і чистих лініях", у якій експериментально встановлюється, що які стосуються одному сорту зовні подібні рослини є спадково різними - вони є популяцію. Популяція складається з спадково різних особин чи родинних груп - ліній. У цьому дослідженні найчіткіше встановлюється, існування двох типів измен6чивости організмів: спадкової, обумовленою генами, і ненаследственной, обумовленою випадковим поєднанням чинників, діючих на прояв ознак.

На наступний етап розвитку генетики було доведено, що спадкові форми пов'язані з хромосомами. Першим фактом, яке розкриває роль хромосом у спадкоємності, було доказ ролі хромосом у визначенні статі у тварин і звинувачують відкриття механізму розщеплення підлогою 1:1.

З 1911 р. Т. Морган з працівниками в Колумбійському університеті США починає публікувати серію робіт, у якій формулює хромосомну теорію спадковості. Експериментально стверджуючи, що носіями генів є хромосоми, І що гени вміщено у хромосомах лінійно.

У 1922 р. Н.І. Вавілов формулює закон гомологічних рядів в спадкової мінливості, за яким родинні з походження види рослин та тварин мають подібні ряди спадкової мінливості.

Застосовуючи цього закону, Н.І. Вавілов встановив центри походження культурних рослин, у яких зосереджена найбільша розмаїтість спадкових форм.

1925-го р. в нас у країні Г.А. Надсон і Г.С. Філіппов на грибах, а 1927 р. Р.

Мёллер США на плодової мушці дрозофілі отримали доказ впливу рентгеновых променів виникнення спадкових змін. У цьому засвідчили, що швидкість виникнення мутацій збільшується більш ніж 100 раз. Цими дослідженнями було доведено мінливість генів під впливом чинників довкілля. Доказ впливу іонізуючого випромінювання здійснюватиме виникнення мутацій створило нового розділу генетики - радіаційної генетики, значення ще більше зросла з відкриттям атомної енергії.

У 1934 р. Т. Пайнтер на гігантських хромосомах слинних залоз двукрылых довів, що переривчастість морфологічного будівлі хромосом, що виражається у різноманітних дисків, відповідає розташуванню генів у хромосомах, старому суто генетичними методами. Цим відкриттям було покладено початок вивченню структури та функціонування гена у клітині.

1953 р. Ф. Крік (Англія) і Дж. Уотстон (США) розшифрували будова молекули ДНК. Вони встановили, кожна молекула ДНК складається з цих двох полидезоксирибонуклеиновых ланцюжків, спірально закручених навколо загальної осі.

Нині знайдено підходи вирішення питання про організацію спадкового коду й експериментальної його розшифровці. Генетика що з біохімією і біофізикою впритул наблизилась до з'ясовуванню процесу синтезу білка у клітині і штучному синтезу білкової молекули. Цим починається зовсім нове етап розвитку лише генетики, але й біології загалом.

Розвиток генетики донині - це безупинно дедалі ширший фонт досліджень функціональної, морфологічній і біохімічної дискретності хромосом. У цій сфері зроблено багато зробили вже дуже багато, і з дня на день передові рубежі науки наближається до мети - розгадки природи гена. На цей час встановлено низку явищ, характеризуючих природу гена. По-перше, ген в хромосомі має здатність самовідтворюється (авторепродукции); по-друге, він може мутационно змінюватися; по-третє, пов'язаний із певної хімічної структури дезоксирибонуклеїнової кислоти - ДНК; по-четверте, він контролює синтез амінокислот та його послідовностей в білкової молекули. У зв'язку з останніми дослідженнями формується нове уявлення про гені як функціональної системі, а дію гена визначення ознак у цілісну систему генів - генотипі.

Перспективи синтезу живого речовини приваблюють величезна увага генетиків, біохіміків, фізиків та інших фахівців.

Дослiдники

Роки

Який внесок зробили в розвиток

вiдкри

ття

генетики

Вправа «запамятайка»

Якщо один ген визначає темне забарвлення волосся, а інший — темне забарвлення очей, то чи можна їх назвати алельними? (Ні, це гени, що визначають різні ознаки: один — забарвлення волосся, інший — забарвлення очей.)

Якщо один ген визначає переважне вміння володіти правою рукою, а інший — переважне вміння володіти лівою рукою, то чи можна їх назвати алельними? (Так, ці гени визначають одну ознаку — вміння володіти рукою, тільки один алель визначає цю ознаку як переважне вміння володіти лівою рукою, а інший — правою.)

Робота в парах. Вправа «Обговорюемо таблицю»

Метод досліджень

Особливості методу

Гібридологічний

Полягає в схрещуванні (гібридизації) організмів, які відрізняються за певними станами однієї чи кількох спадкових ознак. Нащадків, одержаних від такого схрещування, називають гібридами. Гібридизація лежить в основі гібридологічного аналізу — дослідження характеру успадкування станів ознак з допомогою системи схрещувань.

Схрещування буває моногібридним, дигібридним і полігібридним. Моногібридне схрещування — це поєднання батьківських форм, які відрізняються різними станами лише однієї спадкової ознаки; дигібридне — двох ознак, полігібридне — трьох і більше.

Генеалогічний

Полягає у вивченні родоводів організмів. Це дає змогу простежити характер успадкування різних станів певних ознак у ряді поколінь. Він широко застосовується в медичній генетиці, селекції тощо. 3 його допомогою встановлюють генотип особин і обчислюють імовірність прояву того чи іншого стану ознаки в майбутніх нащадків. Родоводи складають у вигляді схем за певними правилами: організм жіночої статі позначають колом, чоловічої —

квадратом. Позначення особин одного покоління розташовують у рядок і з’єднують між собою горизонтальними

лініями, а батьків і нащадків —

вертикальною

Популяційно-статистичний

Дає можливість вивчати частоти зустрічальності алелей у популяціях організмів, а також генетичну структуру популяцій. Крім генетики популяцій, його застосовують і в медичній генетиці для вивчення поширення певних алелей серед людей (головним чином тих, які визначають ті чи інші спадкові захворювання). Для цього вибірково досліджують частину населення певної території та статистично обробляють одержані дані

Цитогенетичний	Ґрунтується на дослідженні особливостей хромосомного набору (каріотипу) організмів. Вивчення каріотипу дає змогу виявляти мутації, пов’язані зі зміною як кількості хромосом, так і структури окремих із них. Каріотип досліджують у клітинах на стадії метафази, бо в цей період клітинного циклу структура хромосом виражена найчіткіше. Цей метод застосовують і в систематиці організмів (каріосистематика). Так, багато видів-двійників (видів, які важко, а іноді навіть неможливо розпізнати за іншими особливостями) розрізняють за хромосомним набором
Біохімічний	Полягає у вивченні особливостей біохімічних процесів у організмів з різними генотипами. Використовується для діагностики спадкових захворювань, пов’язаних із порушенням обміну речовин. 3 їх допомогою виявляють білки та проміжні продукти обміну, не властиві певному організмові, що свідчить про наявність змінених (мутантних) генів
Близнюковий	Полягає у вивченні однояйцевих близнят (організмів, які походять з однієї зиготи) та порівнянні їх з різнояйцевими близнятами. Однояйцеві близнята завжди однієї статі, бо мають однакові генотипи. Досліджуючи такі організми, можна з’ясувати роль чинників довкілля у формуванні фенотипу особин: різний характер їхнього впливу зумовлює розбіжності у прояві тих чи інших станів певних ознак
Методи генетичної інженерії	Технології, з допомогою яких учені виділяють з організмів окремі гени або синтезують їх штучно, перебудовують певні гени, вводять їх у геном іншої клітини або організму

Вправа «Тихе опитування» (бесiда з декiлькома учнями, якi з певних причин
соромляться (бояться) вiдповiдати при всiх).

Вправа «Цiкавi факти» Завдання: проглянути схеми.

Вправа «помiркуемо»(вправа виконуеться усно).

Початковий рiвень

1. Явище, коли один ген впливає на розвиток кількох різних ознак.

А) Кодомінування Б) Плейотропія В) Епістаз Г) Комплементарність

А
Б
В
Г

2. Метод генетичних досліджень, що базується на вивченні будови, розмірів і кількості хромосом.

А) Близнюковий Б) Генеологічний В) Цитогенетичний Г)Гібридологічний

А
Б
В
Г

3. Процес розвитку зародка з незаплідненої яйцеклітини.

А) Партеногенез Б) Автоміксис В) Гіногенез Г) Амфіміксис

А
Б
В
Г

4. Процес прояву генотипу це

А) Фенотип Б) Спадковість В) Мінливість Г) Локус

А
Б
В
Г

5. Мутація, що виникає на рівні гена

А) Поліплоїдія Б) Точкова В) Рекомбінація Г) Анеуплоїдія

А
Б
В
Г

Середнiй рiвень.

6. Сформулюйте положення першого закону Менделя.

7. Сформулюйте положення хромосомної теорії.

Вправа «Мiкрофон» (учнi ставлять усно запитання один одному, говорячи в уявний мiкрофон, по данiй темi)

Вправа «Мiй настрiй» (кожен учень визначае свiй настрiй за проведений урок)

Вправа «Яка в мене оцiнка» (всi учнi оцiнюють , як вони працювали протягом уроку вiд 1-12 балiв).

Використаннi джерела

1. „Загальна біологія” 10-11 класи., Київ 2000р.

Посилання

• (англ.) PLOS Genetics — науковий журнал з генетики некомерційної організації PLOS (Public Library of Science). Ліцензія Creative Commons Attribution (CC-BY).  (рос.)Мой Геном — науково-популярний портал присвячений генетиці.