Урок "Генетика статі. Успадкування, зчеплене зі статтю"

Тема уроку: Генетика статі. Успадкування, зчеплене зі статтю.

Мета уроку: формувати уявлення про успадкування, зчеплене зі статтю, та його особливості; розвивати вміння аналізувати і робити висновки, розв’язувати типові задачі з генетики; виховувати розуміння важливості генетичних досліджень для практичної діяльності учнів.

Тип уроку: комбінований.

Обладнання і матеріали: презентація з поясненням особливостей і механізмів зчепленого успадкування; зображення хромосом і хромосомних наборів окремих видів живих організмів; схеми, де гетерогаметною є жіноча стать, і схеми, де гетерогаметною є чоловіча стать.

Базові поняття й терміни: хромосоми, статеві хромосоми, ауто- соми, гетерогаметна стать, гомогаметна стать, стать-детермінуючі фактори, успадкування, зчеплене зі статтю.

Очікувальні результати, учень:

Характеризує:

- механізм успадкування, зчепленого зі статтю;

- можливості діагностики спадкових хвороб людини;

- механізми успадкування статі;

Застосовує знання:

- для складання схем схрещування;

- для оцінки спадкових ознак у родині та планування родини;

- для обґрунтування заходів захисту від впливу мутагенних факторів.

Наводить приклади:

- спадкових захворювань людини;

Пояснює:

що таке хромосома, аутосома, гетерогаметна стать, гомогаметна стать, стать-детермінуючі  фактори.

Хід уроку

 1.Організаційний момент.

Пояснення теми та мети уроку.

2. Перевірка вивченого на попередньому уроці матеріалу.

Вправа « Мікрофон»: Згадаємо та узагальнимо вивчене на попередньому уроці. Дайте відповіді на запитання:

1.Що таке ознака, чим зумовлені прояви ознаки?

Вірна відповідь - Ознака – особливість предмета або явища у більшості випадків визначається декількома генами. Колір очей, якість шерсті, забарвлення квітки, довжина вух чи об’єм шлунку – ознаки живих організмів, зумовлені взаємодією генів.

2. Що таке взаємодія генів. Які її види?

Вірна відповідь - Під взаємодією генів розуміють спільну участь у формуванні ознаки. Виділяють два основних типи взаємодії генів: взаємодію алельних генів та взаємодію неалельних генів;

3. Як взаємодіють гени? Які види їх взаємодії?

Вірна відповідь - Повне та неповне домінування та кододомінування – так взаємодіють алельні гени.

Комплементарність, епістаз, полімерія – види взаємодії неалельних генів.

Цікава інформація. На матеріалі різних видів енотери канадські науковці довели одну із найважливіших гіпотез біології: статеве розмноження краще за нестатеве, тому що в організмів, які розмножуються статево, більша витривалість: із часом у їхніх нащадків не накопичуються шкідливі мутації. Результати дослідження представлено в журналі Molecular Biology and Evolution.

3. Переходимо до вивчення нового матеріалу. Працюємо за планом :

1. Ознаки, що визначають стать.

2. Онтогенез статевих ознак.

3. Генетичні символи визначення статі.

4. Типи визначення статі під час розвитку організмів.

5. Хромосомне визначення статі.

6. Типи хромосом: аутосоми та статеві.

7. Фактори впливу на формування статі.

8. Механізм визначення статі у людини.

9. Успадкування, зчеплене із статтю.

10. Практична робота.

11. Запитання для самоперевірки.

Пояснення нового матеріалу за планом

1. Ви вже знаєте, що статеві ознаки можуть бути морфологічними, фізіологічними, біохімічними, поведінковими, але всі вони визначаються генами.

Ознаки статі поділяють на первинні та вторинні.

Первинними статевими ознаками є ті ознаки, що визначають наявність та будову репродуктивних органів, які беруть участь у гаметогенезі та заплідненні (наприклад, маточка квіткових чи яєчники ссавців). Ці ознаки формуються в ембріогенезі.

Вторинні статеві ознаки відрізняють одну стать від іншої й не беруть участі у відтворенні.

Вони залежать від первинних ознак, розвиваються під дією гормонів і з’являються в організмів в період статевого дозрівання (наприклад, особливості будови тіла чоловіків й жінок, пір’євий покрив самців і самок птахів).

2. Розвиток статевих ознак в онтогенезі є складним процесом, що відбувається під дією чинників середовища і великої кількості генів.

Гени, що визначають статеві ознаки, розташовані в статевих хромосомах і аутосомах:

1) гени статевих хромосом, що визначають ознаки, зчеплені зі статтю (наприклад, гемофілія та дальтонізм у людини, забарвлення очей у дрозофіли);

2) гени аутосом, що проявляються лише в однієї зі статей (наприклад, несучість птахів, розміри молочних залоз) або у представників обох статей (наприклад, ріст волосся у людини).

3. У більшості організмів стать визначається генами статевих хромосом. Для позначення цих хромосом використовують літери X, Y, Z і W. Відсутність статевої хромосоми позначається цифрою 0.

Стать, яка продукує гамети, що не відрізняються за статевими хромосомами, називається гомогаметною (XX, ZZ).

 Стать, у якої гамети відрізняються, називається гетерогаметною         (XY, Z0).

Висновок 1

Зробимо Висновок №1. Стать характеризується сукупністю ознак, що визначаються генами, розташованими в статевих хромосомах і аутосомах.

4. Існує три основні типи визначення статі за часовою організацією: до запліднення, в момент запліднення та після запліднення.

Визначення статі до запліднення, як правило, відбувається внаслідок неоднакового розподілу поживних речовин між яйцеклітинами. З бідних на поживні речовини яйцеклітин розвиваються самці, а з багатих – самки (наприклад, у коловерток і попелиць).

Визначення статі після запліднення пов'язане з упливом чинників зовнішнього середовища. Так, у крокодилів, черепах з відкладених яєць самці та самки вилуплюються залежно від температури середовища.

У більшості роздільностатевих організмів стать майбутньої особини визначається в момент запліднення і залежить від того, скільки і які зі статевих хромосом поєднуються в зиготі.

5. В органічному світі існують різні типи хромосомного визначення статі

 1) XX – жіноча стать; XY чоловіча стать (наприклад, ссавці, амфібії, двокрилі комахи);

 2) XX – жіноча стать; X0 – чоловіча стать (таргани, прямокрилі);

3) ZZ – чоловіча стать; ZW – жіноча стать (наприклад, птахи, рептилії);

 4) ZZ – жіноча стать; Z0 – чоловіча стать (наприклад, бджоли, моль).

6. Диплоїдний набір хромосом організмів, що розмножується статево, складається з двох типів хромосом:

1. Аутосоми – це хромосоми, однакові у особин різної статі.

 2. Статеві хромосоми, неоднакові хромосоми особин різної статі.

У людини загальна кількість хромосом дорівнює 2n = 46, серед яких наявні 44 аутосоми та 2 статеві хромосоми (44А+XX – жіноча стать, 44А+XY – чоловіча стать).

Початковим етапом визначення статі є вплив на яйцеклітину, зиготу чи особину стать-детермінуючих факторів. Це можуть бути як фактори середовища (температура, кількість поживних речовин у яйцеклітині тощо), так і генетичні (наявність у зиготі генів, котрі визначають стать). Дія стать-детермінуючого фактора зумовлює експресію відповідного ключового гена, який впливає на активність інших генів, що у свою чергу, активують гормони, що впливають на гени, які визначають стать, а згодом і на чинники диференціації статевих ознак.

Висновок 2

Зробимо Висновок №2. Формування статі в організмів визначається генотипом й умовами середовища.

7. Який механізм визначення статі у людини?

Аутосоми – нестатеві хромосоми однакові і в чоловіка і в жінки.

Гетерохромосоми – статеві хромосоми: у жінки – ХХ,  чоловіка -ХУ

Каріотип  чоловіка    22 Аутосоми +ХХ хромосома

Каріотип    жінки      22 Аутосоми + ХУ хромосома

Жіночі клітини мають у своєму ядрі лише Х-хромосоми, то й у гаметах жіночого організму будуть знаходитися лише статеві хромосоми цього типу. Тобто за цією ознакою всі жіночі гамети будуть однаковими.

Статеві хромосоми   жінки - ХХ

Маленька Y-хромосома містить мало спадкової інформації, але виконує дуже важливу функцію. Саме ця хромосома «вмикає» програму розвитку чоловіків. Без її наявності розвиток організму чоловіка неможливий.

Статеві хромосоми  чоловіка –ХУ.

Висновок 3

Зробимо Висновок №3. Стать людини визначається однією парою статевих хромосом. У жінки це ХХ, у чоловіка – ХУ.

9. Успадкування, зчеплене із статтю – це успадкування ознак, гени яких розташовані в статевих хромосомах.

Цей вид зчепленого успадкування відкрив Т. Морган у 1910 році, досліджуючи успадкування забарвлення очей у мухи дрозофіли.

Приклади ознак, зчеплених зі статтю:

а) ознаки, які успадковуються через X-хромосому, – гемофілія, дальтонізм, колір емалі зубів у людини, колір шерсті у кішок;

б) ознаки, що успадковуються через Y-хромосому – оволосіння вушних раковин (гіпертрихоз), рогові луски на шкірі (іхтіоз) у людини.

Розглянемо для прикладу успадкування дальтонізму.

Встановлено, що цей прояв ознаки визначає рецесивний алель, локалізований в Х-хромосомі.

Якщо чоловік дальтонік (XdY) одружується з гомозиготною жінкою з нормальним колірним зором (XDXD), то вірогідність появи дальтонізму серед нащадків дорівнює нулю.

В результаті, всі нащадки за фенотипом матимуть нормальний колірний зір, але доньки будуть носіями рецесивного алеля. Ці особливості успадкування зображені на схемі схрещування.

10. Практична робота

Проведемо практичну роботу, на якій навчимося розв’язувати задачі на визначення успадкування, зчепленого зі статтю.

Задача 1.

Дівчина що має нормальний зір та батька-дальтоніка вступила до шлюбу з чоловіком з нормальним зором, в якого батько дальтонік. Який зір може бути у нащадків цих батьків?

Розв’язок:

Ген дальтонізму розташовано у Х хромосомі людини. Тому дальтоніками частіше всього і бувають саме чоловіку (вони несуть тільки одну Х хромосому), дальтоніки-жінки зустрічаються набагато рідше (обидві Х хромосоми повинні мати рецесивний алель цього гену).  За умови задачі жінка отримала від свого батька дальтоніка Хd, та, оскільки в ней самої нормальний зір її друга Х хромосома несе домінантну алель цього гена – XD. Її чоловік має генотип XDY оскільки в нього нормальний зір. Від свого батька-дальтоніка цей чоловік успадкував Y хромосому, а не хромосому Хd, яка була в його батька.

Таким чином ми можемо визначити які саме гамети утворюють і жінка і чоловік, розрахувати можливі генотипи та фенотипи нащадків, а також їх частоту.

Записуємо розв’язок:

Відповідь: в цієї пари 75% дітей буде з нормальним зором, та 25% дальтоніки. Але дальтоніком може бути тільки хлопчик. І серед хлопчиків співвідношення нормальний зір: дальтонізм – 1:1.

Задача 2.

У котів ніколи не буває черепахового забарвлення, воно виявляється лише у кішок. Якими будуть кошенята від схрещування чорної кішки і рудого кота, якщо чорне забарвлення є домінантною ознакою, руде – рецесивною, черепахове забарвлення проявляється в гетерозиготному стані?

Дано: XВ — чорне забарвлення Xb— руде забарвлення XВXb — черепахове забарвлення Розв’язання: Оскільки кішка є чорною, то вона має бути гомозиготною з генотипом XВXВ, а рудий кіт має генотип XbY. Запишемо схему схрещування:

P ♀ XВXВ × ♂ XbY

        чорна      рудий

F1 — ?

        кішка      кіт

Позначимо типи гамет: G XВ, Xb, Y.

Жіноча особина може продукувати тільки гамети типу XВ, а чоловіча — типу Xb, Y.

Тож  розв’яжемо задачу:

♂ ♀ Xb Y

XВ XВXb черепахова кішка   XВY чорний кіт

XВ XВXb черепахова кішка  XВY чорний кіт

Відповідь: від схрещування чорної кішки і рудого кота можна одержати нащадків із генотипами XВXb (черепахові кішки за фенотипом) та XВY (чорні коти за фенотипом) у співвідношенні 1 : 1.

Висновок 4

Зробимо Висновок №4: Успадкування, зчеплене зі статтю, має особливості, що визначаються розташуванням генів у статевих хромосомах.

10. Підведемо підсумки уроку. Дайте усні відповіді на запитання:

1. Чим визначаються характеристики статі різних організмів?

Вірна відповідь: Стать характеризується сукупністю ознак, що визначаються генами, розташованими в статевих хромосомах і аутосомах.

2.  Чим визначаються особливості формування статі?

 Вірна відповідь Формування статі в організмів визначається генотипом й умовами середовища.

 3. Чим визначаються особливості успадкування, зчепленого зі статтю?

Вірна відповідь Успадкування, зчеплене зі статтю, має особливості, що визначаються розташуванням генів у статевих хромосомах.

Домашнє завдання. Читати параграф 27. Виконати задачі №3 та 4 в кінці параграфа.

Дякую за увагу!