Методична розробка заняття на тему "ІІІ закон Грегора Менделя. Незалежне успадкування ознак".

Методична розробка заняття на тему

 

 «ТРЕТІЙ ЗАКОН  Г. МЕНДЕЛЯ.

НЕЗАЛЕЖНЕ УСПАДКУВАННЯ ОЗНАК»

 

Цілі заняття:

 

- освітні: продовжити ознайомлення із законами спадковості, сформувати уявлення про дигібридне схрещування, з’ясувати суть закону незалежного успадкування ознак, встановленого Г. Менделем, його статистичний характер та цитологічні основи; сформувати практичні уміння та навички розв’язання генетичних задач з дигібридного схрещування;

- розвиваючі: розвивати увагу, спостережливість, уміння логічно мислити, аналізувати, порівнювати, узагальнювати та робити висновки;

- виховні: виховувати інтерес до біологічних наук, живих систем та їх властивостей, потяг до наукових відкриттів та досліджень.

 

Обладнання та матеріали: комп’ютер, мультимедійний проектор, екран, презентація, портрет Г. Менделя, зразки насіння гороху посівного жовтого гладенького, жовтого зморшкуватого, зеленого гладенького, зеленого зморшкуватого; підручники, інструктивні картки для практичної роботи, паперові картки з зображенням насіння гороху посівного жовтого гладенького, жовтого зморшкуватого, зеленого гладенького, зеленого зморшкуватого.

 

Основні поняття та терміни: дигібридне схрещування, полігібридне схрещування, закон незалежного успадкування ознак, рекомбінація, дигетерозигота, дигомозигота.

 

Тип заняття – комбінований.

 

Структура, зміст заняття і методи роботи

1. Організаційний момент:

 

• привітання;
• перевірка наявності студентів;
• перевірка підготовленості студентів до заняття;
• налаштування на позитивну роботу.

 

Викладач повідомляє, що заняття умовно буде відбуватись на гороховому полі. У ході заняття студенти за вірні відповіді отримуватимуть горошини (додаток 1). Кількість горошин за одну відповідь залежить від складності запитання чи завдання і визначається викладачем. Загальна кількість назбираних горошин буде вказувати про активність студента на занятті і  впливати на оцінку.

 

2. Перевірка раніше засвоєних знань:

 

• Індивідуальне опитування. (Бесіда, написання студентами схем схрещування на дошці, демонстрування слайдів презентації).

 

1. Хто є основоположником генетики? (слайд №2)

2. В чому полягає заслуга Г.Менделя? (слайд №3)

3. Як називається перший закон спадковості? Сформулюйте його. Напишіть схему схрещування, що доводить цей закон. Поясніть схему успадкування ознаки зображену на малюнку слайду №4.

4. Як називається другий закон спадковості? Сформулюйте його. Напишіть схему схрещування, що доводить цей закон. Поясніть схему успадкування ознаки зображену на малюнку слайду №5.

5. Як формулюється закон «чистоти» гамет? Напишіть типи гамет, що утворює гетерозиготна особина? (слайд №6)

6. Яке схрещування називається аналізуючим? Поясніть схеми схрещування зображені на малюнку слайду №7.

 

• Розгадування кросворду «Генетичні терміни». (Вправа – гра «Естафета», робота в парах, бесіда, демонстрування слайдів презентації).

На кожний ряд роздається аркуш з надрукованою сіткою кросворду та запитаннями (додаток 2). Студенти працюють у парі, розгадують одне запитання, записують правильне слово у клітинки кросворду і передають аркуш студентам, що сидять за наступною партою. Виграє команда, яка перша розгадала кросворд і її учасники отримують горошини. (Слайд №8 не демонструється під час розв’язування кросворду).

Для перевірки викладач зачитує запитання, а студенти команди, що програла, називають відповіді і звіряють їх з відповідями на слайді. (Слайд №9).

 

3. Оголошення теми та девізу заняття. (Розповідь викладача, демонстрування слайдів презентації).

Викладач звертає увагу студентів у розгаданому кросворді на виділені ключові слова «ІІІ ЗАКОН МЕНДЕЛЯ», робить перехід до нової теми і озвучує тему заняття «Третій закон Г. Менделя. Незалежне успадкування ознак». (Слайд №10).

Девізом заняття є вислів давньогрецького філософа Арістотеля «Розум полягає не лише у знанні, але й у вмінні застосовувати ці знання». (Слайд №11).

 

4. Актуалізація теми. (Розповідь викладача, демонстрування слайдів презентації).

Викладач розповідає про значення законів спадковості для медицини, про важливість вивчення закономірностей спадковості, їх застосування для розв'язання практичних питань генетичної інженерії, медичної генетики, ветеринарної генетики, селекції. (Слайд 12).

5. Оголошення плану та освітніх цілей заняття. (Розповідь викладача, демонстрування слайдів презентації).

Викладач називає пункти плану заняття. (Слайд №13) та зазначає необхідність продовжити ознайомлення із законами спадковості, сформувати уявлення про успадкування ознак при дигібридному схрещуванні, з’ясувати суть третього закону спадковості, встановленого Г. Менделем, його статистичний характер та цитологічні основи; сформувати практичні уміння та навички розв’язання типових генетичних задач з дигібридного схрещування. (Слайд №14).

 

6. Мотивація навчальної діяльності. (Постановка викладачем проблемного питання).

Викладач нагадує студентам, що на попередньому занятті вони вивчали закономірності успадкування ознак при моногібридному схрещуванні, за якого батьківські форми відрізняються станами однієї спадкової ознаки, і ставить перед студентами питання проблемного характеру, яке необхідно вирішити на занятті:

«Які закономірності успадкування при дигібридному схрещуванні, коли організми, яких схрещують, відрізняються різними станами не однієї, а двох спадкових ознак?» (Слайд №15).

 

7. Сприйняття та засвоєння нового матеріалу.

1.Третій закон Г. Менделя, його статистичний характер. (Розповідь викладача, розповідь з елементами бесіди, демонстрування слайдів презентації, постановка проблемного питання, вправа «Ланцюжок», робота в групах).

Викладач наголошує, що схрещування, при якому батьківські форми відрізняються різними станами двох спадкових ознак, називається дигібридне, трьох і більше – полігібридне.

Викладач розповідає, що у подальших дослідженнях Г. Мендель ускладнив умови проведення досліду: він схрестив між собою чисті лінії гороху посівного, представники якого мали жовте насіння з гладенькою поверхнею та зелене зі зморшкуватою. Отримані гібриди першого покоління (F₁) утворювали лише насіння жовтого кольору з гладенькою поверхнею. Таким чином, Г. Мендель спостерігав прояв закону одноманітності гібридів першого покоління.

 Схрестивши гібриди першого покоління між собою, Г. Мендель виявив серед гібридів другого покоління (F₂) чотири фенотипні групи в таких кількостях: дев’ять частин насіння (315 насінин) жовтого кольору з гладенькою поверхнею, три частини (101 насінина) – жовтого кольору зі зморшкуватою поверхнею, три частини (108 насінин) – зеленого кольору з гладенькою поверхнею та одна частина (32 насінини) – зеленого кольору зі зморшкуватою поверхнею. (Слайд №16).

Викладач демонструє зразки насіння гороху посівного жовтого гладенького, жовтого зморшкуватого, зеленого гладенького, зеленого зморшкуватого і ставить проблемне питання:

«Як пояснити виникнення у другому поколінні гібридів чотирьох фенотипних груп організмів у кількісному співвідношенні 9 : 3 : 3 : 1?» (Слайд №17).

Для розв’язання даного питання викладач за допомогою схем схрещування розповідає про успадкування ознак у гороху при дигібридному схрещуванні.

При такому схрещуванні маємо справу з різними парами алелів. Одна пара алельних генів (позначимо їх A, a) контролює забарвлення насіння, а друга (B, b) – структуру поверхні насіння.

Якщо все потомство в першому поколінні гібридів має жовте гладеньке насіння, тобто проявляється закон одноманітності гібридів першого покоління, то в першій парі генів домінантний алель A відповідає за жовтий колір насіння, рецесивний а – за зелений. У другій парі генів алель B, що визначає гладеньку поверхню насіння, домінує над алелем b, що визначає зморшкувату поверхню насіння гороху. (Слайд №18).

Користуючись прийнятими символами, генотипи гомозиготних батьківських форм з жовтим гладеньким насінням позначаємо AABB (дигомозигота за домінантними алелями), а з зеленим зморшкуватим – aabb (дигомозигота за рецесивними алелями). Гамети несуть по одному алелю з кожної пари (закон чистоти гамет), тому у однієї батьківської форми гамети AB, а в другої – ab. В результаті злиття гамет утворюється гібрид з генотипом гетерозиготним за обома парами генів AaBb (дигетерозигота) і фенотипом, подібним до одного з батьківських форм. (Слайд №19).

При схрещуванні гібридів першого покоління між собою у їхньому потомстві відбудеться розщеплення. У кожної гетерозиготної особини утворюється по чотири типи гамет АВ, Аb, аВ, аb. Зустріч будь-яких двох із цих гамет, що належать різним батьківським формам, однаково ймовірна, в результаті чого утвориться 16 комбінацій генів, з яких формуються дев’ять варіантів генотипів, що зумовлюють чотири різні фенотипи.

Під час заповнення решітки Пеннета застосовується вправа «Ланцюжок». Студенти один за одним послідовно називають генотипи гібридів другого покоління, а потім їх фенотипи. Викладач висвітлює на слайді правильні відповіді. Студенти, які не впорались із завданням є слабкою ланкою у ланцюжку. Студенти, які вірно відповідали, отримують горошини. (Слайди №20 – №21).

Потім студенти рахують співвідношення між чотирма фенотиповими групами і приходять до висновку, що розщеплення за фенотипом серед гібридів другого покоління становить 9 : 3 : 3 : 1. (Слайди №22 – №26).

Далі викладач ділить студентів на дві групи і пропонує простежити успадкування кожної з двох ознак окремо. Одна група рахує співвідношення між насінням різного кольору, а друга – між насінням з різною структурою поверхні. Обидві групи отримують однаковий результат. 12 частин насіння мало жовтий колір, а 4 – зелений (12 : 4). Те саме спостерігається і при розщепленні з ознакою структури поверхні насіння: 12 частин насіння мало гладеньку поверхню, а 4 – зморшкувату (12 : 4). Таким чином, розщеплення кожної ознаки окремо склало 12 : 4, або 3 : 1 (як і при моногібридному схрещуванні).

Викладач повідомляє, що розщеплення за фенотипом серед гібридів другого покоління можна описати формулою (3 : 1)ⁿ, де (3 : 1) – характер розщеплення за кожною ознакою, а n – кількість ознак (наприклад, у разі дигібридного схрещування n = 2, тригібридного – n = 3). Студенти переконуються у можливості математичного прогнозування характеру розщеплення ознак.

Студенти з допомоги викладача роблять висновок, що дигібридне схрещування являє, по суті, два незалежних моногібридних, які ніби накладаються одне на одне. (Слайд №27).

Викладач підсумовує, що при схрещуванні гомозиготних особин, які відрізняються за двома (або більше) ознаками, у другому поколінні (F₂) спостерігається незалежне успадкування і комбінування станів ознак. На основі отриманих результатів Г. Мендель сформулював третій закон спадковості – закон незалежного успадкування ознак: при ди- або полігібридному схрещуванні розщеплення за кожною ознакою відбувається незалежно від інших. (Слайд №28).

 

2. Цитологічні основи дигібридного схрещування. (Розповідь викладача, розповідь з елементами бесіди, постановка проблемних питань).

 

Переходом до другого питання плану є постановка викладачем проблемних питань:

«Як пояснити виникнення у гібридів другого покоління нових варіантів фенотипів, невластивих батьківським формам?

Чим пояснюється незалежність розщеплення кожної пари ознак при дигібридному схрещуванні?» (Слайд №29).

Викладач розповідає, що це легко пояснити поведінкою хромосом при мейозі, саме в цьому й проявляються цитологічні основи генетичних закономірностей.

Викладач наголошує, що третій закон стосується лише випадків незалежного успадкування ознак, коли гени, які вивчаються, знаходяться в різних парах хромосом.

Для спрощення візьмемо гіпотетичний організм, який має всього дві пари хромосом, кожна з яких несе лише один ген. Хромосоми, які несуть домінантний алель, зафарбовані на схемі у червоний колір, рецесивний – в синій. Якщо цей організм гетерозиготний за обома генами (дигетерозиготний), то одна із хромосом (червона) першої пари буде нести в собі алель A, друга (синя) – алель а; у другій парі хромосом одна із них (червона) несе алель B, друга (синя) – алель b. Після мейозу кожна гамета має по одній хромосомі з кожної пари. Негомологічні хромосоми при мейозі можуть комбінуватись незалежно, в будь-яких поєднаннях, тому хромосома (червона) з алелем А з однаковим успіхом може потрапити у гамету як із хромосомою (червоною) з алелем В, так із хромосомою (синьою) з алелем b. Подібно може розподілитись і хромосома (синя) з алелем а або з хромосомою (червоною) з алелем В, або з хромосомою (синьою) з алелем b. Отже, у дигетерозиготної особини утворюються чотири можливі комбінації генів у гаметах: АВ, Аb, аВ, аb. Усіх чотирьох типів гамет буде порівну – по 25%. Таким чином, при утворенні гамет неалельні гени вільно комбінуються між собою, завдяки чому утворюються нові, порівняно з батьківськими формами, комбінації генів (Аb, аВ) і нові комбінації ознак у гібридів. Нові поєднання алелів різних генів у гаметах гібридів, які відрізняються від їхніх поєднань у гаметах батьків, називаються рекомбінаціями. (Слайд №30).

У другому поколінні із 16 можливих комбінацій в дев’ятьох проявляються домінантні стани обох ознак (А_В_), в трьох – перша ознака має домінантний стан, друга – рецесивний (А_bb), ще в трьох – перша ознака має рецесивний, друга – домінантний стан (ааB_), і в одному – обидві ознаки мають рецесивний стан (ааbb). Відбулося розщеплення за фенотипом у співвідношенні 9 (А_В_) :3 (А_bb) : 3 (ааB_) : 1 (ааbb). Окремо підраховуючи у решітці Пеннета кожну пару альтернативних ознак, можна побачити, що відношення кількості жовтих до зелених насінин, гладких до зморщених становить 12 : 4, тобто для кожної пари 3 : 1 (як і при моногібридному схрещуванні). На основі результатів таких схрещувань Мендель зробив висновок: кожна ознака з альтернативної пари може поєднуватись з будь-якою ознакою іншої пари. (Слайд №31).

Студенти під керівництвом викладача роблять висновки з теоретичного матеріалу:

1. Дигібридне схрещування – це по суті два моногібридних, які ніби накладаються одне на друге.

2. При дигібридному схрещуванні розщеплення за фенотипом відбувається у співвідношенні 9 : 3 : 3 : 1.

3. При дигідридному схрещуванні обидві пари алельних генів успадковуються незалежно одна від одної.

4. Закон незалежного комбінування станів ознак справджується при умові, якщо пари алельних генів розташовані в негомологічних хромосомах. (Слайд №32).

8. Закріплення знань.

• Виконання практичної роботи № 3 (Б) (додаток 3). (Усне фронтальне тестування, розв’язання студентами задач на дошці, самостійна робота, робота в групах). (додаток 3)

Викладач просить студентів пригадати девіз заняття і робить перехід до практичної частини.

Викладач оголошує тему, мету практичної роботи. (Слайд №33). 

Студенти усно розв’язують тести вихідного контролю і звіряють свої відповіді з відповідями на слайді. (Слайди №34 – № 39). За вірні відповіді отримують горошини.

Студенти повторюють позначення і символи генетики та ознайомлюються з алгоритмом розв’язання задач, описаними в інструктивній картці. (Слайди №40 – № 41).

Для розв’язування задач викладач об’єднує студентів у групи, назначає керівника кожної групи. Під час виконання роботи, групи змагаються між собою за першість у розв’язанні задач. Для перевірки, представник групи, яка перша розв’язала дану задачу, відтворює її розв’язок на дошці. (Слайди №42 – № 45). Група – переможець отримує призові горошини, а керівник групи розподіляє їх між студентами, враховуючи ступінь активності кожного.

 

9. Узагальнення і систематизація знань. (Вправа «Закінчити речення»)

1. Дигібридне схрещування – це схрещування батьківських форм, які ……….

2. Третій закон спадковості, встановлений Г. Менделем, називається ………...

3. При дигібридному схрещуванні розщеплення за кожною ознакою відбувається ………..

4. Незалежне успадкування спостерігається, якщо гени містяться в. …………..

5. При схрещуванні дигетерозиготних особин, у нащадків спостерігається розщеплення за фенотипом …………(Слайд №46).

10. Рефлексія. (Бесіда).

1. Чи сподобалась Вам тема заняття?

2. Що корисного для себе Ви дізнались?

3. Яка інформація зацікавила Вас найбільше?

4. Як Ви оцінюєте свої набуті знання? Чи достатньо їх, щоб поділитися з іншими? (Слайд №47).

 

11. Підведення підсумків.

Кожний студент рахує і оголошує кількість назбираних горошин. Викладач аналізує і оцінює роботу студентів на занятті.

12. Домашнє завдання.

 

1. Вивчити §35 у підручнику з Біології, 9 клас, автор Соболь В.І. – Нова програма.

2. Розв’язати вправи практичної роботи № 3 (Б), §35 у підручнику з Біології, 9 клас, автор Соболь В.І. – Нова програма. (Слайд №48).

Викладач дякує студентам за увагу, старанність і роботу на занятті. (Слайд №49).

 

Додаток 1

 

Додаток 2

1. Особина, гомологічні хромосоми якої несуть однакові алелі певного гена. (Гомозигота).

2. Алель, який проявляється в присутності іншого. (Домінантний).

3. Наука про закономірності спадковості і мінливості організмів. (Генетика).

4. Особина, гомологічні хромосоми якої несуть різні алелі певного гена. (Гетерозигота).

5. Властивість організмів набувати нових ознак. (Мінливість).

6. Статева клітина. (Гамета).

7. Одиниця спадковості. (Ген).

8. Сукупність генетичної інформації, закодованої у генах клітини чи організму. (Генотип).

9. Властивість організмів передавати нащадкам спадкову інформацію. (Спадковість).

10. Сукупність ознак і властивостей організмів. (Фенотип).

11. Структурний стан гена. (Алель).

12. Назва другого закону Г. Менделя. (Розщеплення).

Додаток 3

Практична робота № 3 (Б).

 

Складання схем дигібридного хрещування

Мета роботи: моделювати закономірності дигібридного схрещування, навчитись визначати генотип і фенотип нащадків та батьківських форм, прогнозувати прояви ознак у потомстві.

Обладнання і матеріали: інструктивні картки, підручник, робочий зошит.

Тестовий контроль:

1. Під час дигібридного схрещування аналізуються кількість ознак:

1. одна;
2. дві;
3. три;
4. багато.

2. Дигомозиготний  за рецесивними алелями організм позначається:

1. ААВВ;
2. АаВb;
3. aabb;
4. AaBB.

3. Скільки типів гамет утворює організм з генотипом АаВb:

1. одну;
2. дві;
3. три;
4. чотири.

3. Гомозиготна особина за домінантною алеллю одного гена і гетерозиготна за другим позначається:

1. Ааbb;
2. ААВb;
3. АаВb;
4. AАBB.

4. Гамети  АВ,  аВ утворені організмом з генотипом:

1. ААВВ;
2. АаВb;
3. АаВВ;
4. Ааbb.

5. При схрещуванні організмів з генотипами АаВb х АаВb, у фенотипі нащадків спостерігається розщеплення:

1. 3:1;
2. 9:3:3:1;
3. 1:1:1:1;
4. 1:2:1.

 

Зміст роботи

Позначення і символи генетики

1.А, В, – домінантні гени;

2.а, в, – рецесивні гени;

3.Р – батьківські організми, взяті для схрещування (відлат. «Parentes»);

4. х – схрещування організмів;

5.♂ – особа чоловічої статі;

6.♀ - особа жіночої статі;

7.F – гібридні покоління (F_{1 –} перше покоління, F_{2 –} друге покоління;

8. Р (F₁) – батьки, які взяті з числа нащадків першого покоління.

Алгоритм розв’язування генетичних задач

1. Визначте за умовами задачі (або малюнком) домінантну і рецесивну ознаки.

2. Введіть буквені позначення домінантної та рецесивної ознак.

3. Запишіть скорочений запис умови за допомогою генетичної символіки.

4. Запишіть генотипи особин з рецесивною ознакою або особин з відомим за умовою задачі генотипом.

5. Запишіть передбачувані генотипи для особин, у яких гамети відомі, враховуючи при цьому, що один з генів успадковується від особини з рецесивною ознакою, рецесивна ознака виявляється у гомозиготної особини.

6. Запишіть, які гамети утворюють батьківські форми.

7. Складіть схему схрещування. Запишіть генотипи гібридів та їхні гамети в решітку Пеннета по горизонталі й вертикалі.

8. Запишіть генотипи нащадків у клітинах перетину.

9. Визначте співвідношення фенотипів у поколіннях.

10. Дайте відповіді на всі поставлені питання.

Задача 1. Ген чорного забарвлення шерсті мишей домінує над геном білого забарвлення, а коротка шерсть – над довгою. Яке потомство за фенотипом слід очікувати від схрещування чорних довгошерстих з білими короткошерстими мишами, якщо вони гетерозиготні за одним з генів?

Задача 2. Батько хворіє на мігрень (домінантна ознака), а мати здорова. У батька нормальний слух, у матері також, але вона має рецесивний алель глухоти. Яка ймовірність народження дітей з обома хворобами, якщо батько дигетерозиготний?

Задача 3. У людини карий колір очей домінує над блакитним, а здатність краще володіти правою рукою – над здатністю володіти лівою. Кароокий лівша одружився з блакитноокою правшею. В них народилась дитина – блакитноока лівша. Визначте генотипи батьків.

Задача 4. У кроликів звичайна шерсть домінує над подовженою – ангорською, стоячі вуха – над капловухістю. Під час схрещування кролиці зі звичайною шерстю та стоячими вухами з ангорським капловухим самцем у потомстві отримано 25% кроликів зі звичайною вовною і стоячими вухами, 25% – звичайною вовною, але капловухих, 25% – з ангорською вовною та стоячими вухами і 25% – капловухих з ангорською вовною. Які генотипи батьківських форм?