Урок на тему: "Методи генетичних досліджень"

Тема уроку:

 Методи генетичних досліджень

Мета уроку:

-розглянути основні поняття генетики, у тому числі такі, як генотип, фенотип, алелі; ознайомити учнів з основними методами генетичних досліджень;

- розвивати вміння логічно мислити та знаходити закономірності процесів спадковості й мінливості живих організмів;

-на прикладі процесів забезпечення спадковості та мінливості живих організмів виховувати розуміння єдності всіх біологічних процесів у живих організмах і важливості цих процесів для існування життя.

Обладнання й матеріали:

- схема будови гена, таблиці або слайди презентації із зображенням схем основних методів генетичних досліджень та об’єктів, з якими працюють генетики; підручники, робочі зошити.

Базові поняття й терміни:

- методи досліджень, генеалогічний метод, популяційно-статистичний метод, гібридологічний метод, цитогенетичний метод, біохімічний метод,  близнюків метод, метод дерматогліфіки, методи генетичної інженерії.

Тип уроку: засвоєння нових знань.

Хід уроку

І. Організаційний етап

II. Актуалізація опорних знань і мотивація навчальної діяльності учнів

Фронтальне опитування

1. Що таке спадковість і мінливість?

2.  Які гени називають алельними?

3. Які алель ні гени можуть взаємодіяти між собою?

4. Наведіть приклади кількісних та якісних ознак

5. Які організми називають гомозиготами та гетерозиготами?

6. Поясніть явище кодомінантності

7. Коли спостерігається проміжний характер успадкування?

III. Вивчення нового матеріалу

Новий матеріал учні будуть засвоювати завдяки методу «Навчаючи - вчусь»

Такий вид навчальної діяльності надає вам можливість взя­ти активну участь у навчанні та передачі своїх знань іншим лю­дям, в цьому випадку своїм однокласникам під час уроку. Ваша робота буде організована так:

Після того як вчитель назвав тему та мету уроку і роздав вам картки із завданням, вам потрібно ознайомитися з інформа­цією, що міститься на вашій картці.

Якщо вам щось незрозуміло, запитайте про це та перевірте у вчителя, чи правильно ви розумієте інформацію.

Вам необхідно ознайомити зі своєю інформацією інших од­нокласників. Підготуйтеся до передання цієї інформації ін­шим у доступній формі.

Ви маєте право говорити тільки з однією особою. Ваше зав­дання полягає в тому, щоб поділитися своєю інформацією зіншими учнями та самому дізнатися про певну інформацію від них.

Уважно слухайте інформацію інших, намагайтеся отримати і запам'ятати якомога більше інформації, за необхідності зробіть короткі нотатки.

Коли всі поділилися та отримали інформацію, розкажіть у класі, про що ви дізналися від інших.

Запитання  на картках

1. Гібридологічний метод генетичних досліджень

2.  Решітка Пеннета

3. Генеалогічний метод генетичних досліджень

4. Цитогенетичний метод генетичних досліджень

5. Популяційно-статистичний метод генетичних досліджень

6. Біохімічний метод генетичних досліджень

7. Близнюковий метод генетичних досліджень

8. Метод дерматогліфіки

9. Метод генетичної інженерії

Для опрацювання завдань учні використовують інформацію в підручнику та інших джерел

Додаткова інформація

Методи генетичних досліджень

Методи застосовують генетики у своїх дослідженнях

Одним з перших у генетичних дослідженнях почали застосовувати гібридологічний метод. Він полягає у схрещуванні (гібридизації) організмів, які різняться певними варіантами однієї чи кількох ознак. Отриманих у результаті цього нащадків називають гібридами ( від лат. гібрида - суміш). На гібридизації базується гібридологічний аналіз – дослідження характеру успадкування різних варіантів ознак за допомогою системи схрещувань. Для цього підраховують кількість особин з певним фенотипом серед нащадків, отриманих унаслідок схрещування.

Схрещування може бути моногібридним, дигібридним і полігібридним. Моногібридне схрещування – це гібридизація батьківських форм, які відрізняються різними варіантами лише однієї досліджувальної спадкової ознаки  (наприклад, забарвлення насіння); дигібридне– двох ознак (наприклад, забарвлення насіння та структурою його поверхні), полігібридне – трьох ознак (наприклад, забарвлення насіння, структурою його поверхні та забарвленням віночка) і більше.

Процес схрещування позначають відповідними символами. За умовами повного домінування два варіанти генотипу – АА (гомозигота за домінантним алелем А) та Аа (гетерозигота) – визначають один і той самий варіант фенотипу.

Для встановлення генотипу особини з домінантним фенотипом (гомозигота чи гетерозигота) її схрещують з особиною, гомозиготною за рецесивним алелем. Такий варіант схрещування називають аналізуючим.

Припустімо, що популяція гороху посівного складається з особин, які мають генотипи АА, Аа та аа. При цьому домінантний алель визначає високе стебло, рецесивний – низьке. Таким чином, особини з високим стеблом можуть мати генотип АА та Аа, а з низьким – лише аа. Щоб з’ясувати генотип особин з високим стеблом, їх слід схрестити з особинами, які мають низьке стебло. Схематично покажемо хід схрещування. Якщо особина, генотип якої хочуть перевірити, була гомозиготною за домінантним алелем, хід схрещування буде таким :

Хід схрещування зручно записувати за допомогою решітки Пеннета. Її так назвали на честь англійського генетика РеджинальдаКрандаллаПеннета (1875-1967), який уперше запропонував записувати подібним чином хід схрещування. По горизонталі записують гамети однієї особини (у роздільностатевих організмів - батьківської), а по вертикалі – іншої (материнської). У місцях перетину горизонтального та вертикального рядків указують генотипи нащадків. Перше покоління нащадків позначають F₁ (від лат.філії- сини). Запишемо за допомогою решітки Пеннета хід схрещування батьківських особин, гомозиготних за домінантним і рецесивним алелями:

Отже, якщо серед нащадків, отриманих унаслідок аналізую чого схрещування, розщеплення за фенотипом не спостерігають, то батьківська особина, генотип якої перевіряли, була гомозиготною за домінантним алелем. Якби вона була гетерозиготною, то хід аналізую чого схрещування мав би такий вигляд:

У селекції аналізуюче схрещування дає змогу визначити генотип особин, яких планують використати для отримання нащадків з певним фенотипом.

Генеалогічний метод полягає у вивченні родоводів організмів, щоб простежити характер успадкування різних варіантів певних ознак у ряді поколінь. У медичній генетиці чи селекції за його допомогою встановлюють генотип особин і вираховують імовірність прояву того чи іншого варіанта ознаки у майбутніх нащадків. Родоводи складають у вигляді схем за певними правилами:  організм жіночої статі позначають колом, чоловічої – квадратом. Позначки особин одного покоління розташовують у ряд і з’єднують між собою горизонтальними лініями, а позначки предків і нащадків – вертикальними. Позначки особин, які мають досліджувальну ознаку (наприклад хворих), зафарбовують. Що більше поколінь людей або інших організмів включає родовід, то він повніший і результати генеалогічного аналізу достовірніші. Отже, генеалогічний метод включає два основних етапи: складання власне родоводу та здійснення генеалогічного аналізу устаткування тих чи інших варіантів ознак.

Застосування популяційно-статистичного методу дає змогу встановити генетичну структуру популяцій, тобто які з можливих алелів усіх генів організмів певного виду поширені в певній популяції, з якою часткою і як поєднуються. Цей метод застосовують і в медичній генетиці для вивчення поширення алелів, які зумовлюють спадкові захворювання чи вади в людини.

Цитогенетичний метод базується на дослідженні особливостей хромосомного набору (каріотипу) організмів. Він дає змогу виявляти порушення, пов’язані зі зміною як кількості хромосом, так і будови окремих з них. Каріотип вивчають у клітині на стадії метафази (пригадайте: у цей період клітинного циклу структура хромосом виражена найчіткіше).

Біохімічні методи використовують для діагностики спадкових захворювань, пов’язаних з порушенням обміну речовин. За їхньою допомогою виявляють білки, а також проміжні продукти обміну, не властиві в нормі певному організму, що свідчить про наявність змінених генів. Відомо понад 1000 спадкових захворювань людини, які спричиняють такі змінені гени (наприклад, цукровий діабет).

Близнюковий метод полягає у порівнянні варіантів ознак в одно яйцевих близнюків, які завжди однієї статі, бо мають однакові генотипи (пригадайте, як виникають одно яйцеві близнюки). Дослідження таких організмів дає змогу з’ясувати роль чинників довкілля у формуванні фенотипу. В одно яйцевих близнюків часто спостерігають спільні захворювання: бронхіальну астму, кір (збіг – понад 90 %), шизофренію, цукровий діабет (близько 50 %), туберкульоз (понад 50 %) тощо.

Метод дерматогліфіки ґрунтується на вивченні рельєфу шкіри на пучках пальців, долонях і поверхні підошви людини. Цей метод використовують для діагностики деяких спадкових захворювань (наприклад, на долонях хворих на хворобу Дауна є лише одна поперечна та одна поздовжня згинальні борозни, тоді як у здорових людей поперечних борозен дві), у криміналістиці для доведення причетності до скоєння злочину.

Методи генетичної інженерії базуються на досягненнях молекулярної біології. За їхньою допомогою учені виділяють з організмів окремі гени або синтезують їх штучно, перебудовують певні гени і вводять їх у геном  іншої клітини або організму. Крім того, учені можуть сполучати гени різних видів в одній клітині, тобто поєднувати в одній особині спадкові ознаки, притаманні цим видам. Організми, отримані в такий спосіб, називають трансгенними (від лат.транс – через і грец.генос – рід, походження), або генетично модифікованими (скорочено ГМО).

IV. Закріплення знань учнів

                              Слово вчителя

Отже, ви всі поділилися своєю інформацією та отримали від інших  інформацію, розкажіть у класі, про що ви дізналися від інших.

Учні діляться отриманою інформацією. Інші доповнюють. Вчитель корегує та доповнює .

V. Підсумок уроку

Прийом «мікрофон»

(один із учнів, журналіст, ставить запитання іншим)

- Про що ви дізналися на сьогоднішньому уроці?

 VI. Домашнє завдання

- Опрацювати відповідний матеріал підручника

- Навчальний проект: скласти власний родовід або родовід родини видатних людей та демонстувати успадкування певних ознак (за вибором учня)