Генетика - наука о наследственности и изменчивости. Основные генетические термины и понятия. Первый закон Менделя

Цель урока:

·       Обуч. В ходе урока ознакомить учащихся с основными терминами, встречающимися в ходе всей темы, а так же дать понятие первого закона Менделя, с историей возникновения генетики как науки, с гибридологическим методом исследования.

·       Развив. Научить школьников правильно раскрывать сущность основных понятий генетики, сравнивать их друг с другом.

·       Воспит. Сформировать у учащихся убежденность в том, что знание основных понятий генетики необходимо для понимания важных биологических закономерностей.

Методы активизации мыслительной деятельности 3-5 мин.

Орг. момент. План урока.

Основная часть.

Закономерности наследственности и изменчивости изучает наука - генетика. Благодаря наследственности сохраняется однородность, единого вида. Основоположником генетики является чешский ученый Мендель (1822-1884), опубликовавший в 1865 г. труд «Опыты над растительными гибридами».

Однако официальной датой возникновения генетики считается 1900 г., когда ученые разных стран Фриз, Корренс и Чермак независимо друг от друга открыли законы генетики, совершив это повторно.

Понимание проблем современной генетики невозможно без знания терминологии этой науки. Поэтому знакомство с новой наукой мы начнем с обзора основных терминов и понятий.

1. Процессы наследственности и изменчивости — идут параллельно, иногда противоположно друг другу, это два тесно взаимосвязанных процесса. Науку, изучающую наследственность и изменчивость организмов, называют генетикой. Этот термин ввел английский биолог У. Бэтсон в 1906 году.

2. В трудах ученых древних веков — Демокрита, Гиппократа, Платона, Аристотеля встречаются первичные понятия (сведения) о наследственности.

3. На взгляд Аристотеля изменчивость не связана с наследственностью. Она (наследственность) не собирается со всех участков тела (организма), а наоборот для ее сбора существуют определенные питательные вещества.

Затем была теория пангенеза Ч. Дарвина. По данной теории организмы животных и растений выделяют со всех клеток мелкие частицы — геммулы. Они попадают в половые органы т. о. идет передача наследственности и изменчивости. Геммы могут быть в "дремлющем состоянии” и могут выделиться через несколько поколений. В связи с чем в потомстве проявляются известные качества предков.

5. В 80 годах 19 века теорию "пангенезиса” А. Венсман отмечал, что наследственные признаки встречаются в половых клетках. Определенная роль в развитии генетики, как части биологической науки принадлежит важнейшим научным открытием второй половины 19 века.

6. В 1865 году увидела свет работа чешского ученого Г. Менделя "Опыты над гибридами растений”. Он выявил в результате опытов важнейшие закономерности наследственности.

7. Гендель является основоположником науки генетики. Однако она (работа) оставалась неизвестной для многих биологов, в том числе и для Дарвина в течении долгих 35 лет начиная с 1865 года.

8. Только в 1900 году закономерности наследственности Г. Менделя были оценены по достоинству.

9. Независимо друг от друга трое ученых разных стран: Голландия Г. де Фриз, немецкий ученый К. Корренс и австрийский генетик Э. Чермак-Зейзенегг проводя исследования с различными объектами, в результате подтвердили правильность законов Менделя.

10. В 1909 годы английский биолог У. Бетсон опубликовал научные доказательства о наследование у организмов растений и животных около 100 признаков, в соответствии с законами наследственности Менделя. Учение Менделя заняло прочное место.

11. 1909 году датский ученый В. Йоганнсен ввел такие важные понятия как ген (греч. "dencos”- рожденный), генотип, фенотип.

12. В 1901 г голландский ученый-ботаник X. де Фриз, создал мутационную теорию, которая подтвердила об изменениях наследственных свойств. Она (мут. теория) заняла особое место в развитии науки генетики.

13. Решающий момент в истории генетики связан с американским генетиком и эмбриологом Т. Морганом и его школой, создавших хромосомную теорию наследственности. Т. Морган и его ученики в результате экспериментов с плодовой мушкой дрозофилой открыли множество закономерностей наследования.

14. Большой вклад в развитие учения наследственной изменчивости внес русский ученый Н. И. Вавилов, он в 1920 году сформулировал закон гомологических рядов наследственной изменчивости. Этот закон доказывает о сходстве наследственных признаков у близко родственных растений и их видов.

15. Новшеством внедренным в науку явился метод радиоактивного облучения низших грибов — доказательства образования мутации, сделанные в 1927 году русскими учеными Г. А. Надсоном и Т. С. Филиповым.

16. Большое значение в развитии генетических теорий имели эксперименты и теоретические работы русских биологов А. С. Серебревского и Дубинина.

17. Особое место в развитии популяционной и эволюционной генетики принадлежит русскому генетику С. С. Четверикову.

18. История развития генетики делится на три периода. Два из них приходятся на 1865-1953 годы, который охватывает век классической генетики. Третий период развития генетики начинается с 1953 года. Это время заложение основ молекулярной генетики, в результате точного использования научных методов исследования химии, физике, математике, кибернетике электронного микроскопа и рентгеноструктурного анализа.

19. В 1944 году американский микробиолог и генетик О. Эври доказал, что ДНК носительница наследственных свойств.

20. В 1953 году американский биохимик и генетик Дж. Уотсон и английский биофизик Ф. Криг создали (предложили) молекулярное строение ДНК.

21. В настоящее время учение о наследственных признаках и свойств, исследования по всем направлениям идут на молекулярном уровне. Например, широкое изучение проблем синтеза органических веществ, расщепление самотических клеток, рекомбинация (обмен) генетического материала, репарация (восстановление) гена, синтез искусственных полипептидов, генная инженерия.

22. Особое место занимает вклад в развитие генетики и селекции работа Казахстанских ученых. Отдаленная гибридизация, мутагенез, полиплоидия, гетерозис и др. проблемы охвачены в результате проведения генетических исследований. Большая роль принадлежит К. Мынбаеву, А. Таббасову, Н. Л. Удольской и др. в получении высокоурожайных гибридов и сортов пшеницы, ячменя, коксагиза (каучука) кукурузы, сахарной свеклы в результате межвидового скрещивания зерновых и технических семенных.

23. Известный вклад в развитие генетики микроорганизмов внесли М. X. Шыгаева, Н. Б. Ахматуллина.

24. Н. С. Бутарин, А. Е. Есенжолов, А. Жадеркин методом отдаленного скрещивания получили потомство барана — архаро-мариноса.

25. М. А. Ермеков, А. Е. Еламанов, В. А. Бальмонт вывели редкие пароды: казахстанской белоголовой коровы, Алатауской коровы, Костанайской лошади и др.

26. Впервые, в Казахстане под руководством М. А. Айтхожина были проведены множество исследовательских работ по молекулярной биологии и генной инженерии, внесены в науку достижения (новшества). В республике в последнее время проводятся очень ответственные научно-исследовательские работы по важным генетическим вопросам (проблемам) затрагивающие молекулярную генетику, экологическую генетику и радиационную генетику.

Наследственный фактор — Это понятие впервые ввел Мендель, Он считал, что материальная основа наследственности состоит из «факторов».

«Факторы» поодиночке попадают в зародышевые клетки, комбинируются при оплодотворении и расходятся при образовании зародышевых клеток. Позже для определения этого понятия был введен термин «ген».

Ген - участок молекулы ДНК содержащий информацию о первичной структуре одного белка. Гены находятся в хромосомах, где они образуют «группы сцепления».

Аллельные гены - Это пара генов, определяющих контрастные (аллельные) признаки организма. Каждый ген этой пары называется Аллелью. Аллельные гены расположены в одних и тех же участках гомологичных (парных) хромосом.

Альтернативные признаки — это взаимоисключающие признаки (например, желтые и зеленые семена гороха). Часто один из альтернативных признаков являются доминантными, а другой - рецессивным.

Доминантный признак - это признак, проявляющийся у гибридов первого поколения при скрещивании представителей чистых линий. Например, у гороха доминантными признаками являются желтая окраска семян, гладкая поверхность семян, пурпурная окраска цветков.

Рецессивный Признак - не проявляется у гибридов первого поколения при скрещивании представителей чистых линий. К рецессивным признакам, например, относятся белые цветки, зеленые и морщинистые семена у гороха.

Гомозигота - клетка или организм, содержащие одинаковые аллели одного и того же гена (АА или аа).

Гетерозигота — клетка или организм, содержащие разные аллели одного и того же гена (Аа).

Генотип — совокупность всех генов организма (которую организм получает от родителей).

Фенотип - совокупность внешних и внутренних признаков организма. В генетической практике часто используются моногибридное, дигибридное и полигибридное скрещивание. Моногибридное скрещивание - это скрещивание форм, отличающихся друг от друга по одной паре изучаемых контрастных признаков, которые передаются по наследству.

Дигибридное скрещивание - это скрещивание форм, отличающихся друг от друга по двум парам изучаемых альтернативных признаков. Такими парами, например, могут являться: желтая и зеленая окраска семян; гладкая и морщинистая форма семян.

Полигибридное скрещивание — это сложное скрещивание, при котором родительские организмы отличаются по трем, четырем и более парам контрастных (аллельных) признаков. Так, например одно растение гороха может иметь белые цветки, желтые гладкие семена и отличатся низкорослостью. Другое, может иметь красные цветки, зеленые морщинистые семена и быть высокорослыми. Следовательно, скрещивание этих растений будет тетрагибридным (по четырем признакам).

Этих понятий достаточно для разговора об основных законах генетики.

Физминутка.

Наследственность и изменчивость два противоположных и взаимосвязанных свойств организма.

Различие между особями одного вида зависят от изменений материальных основ наследственности организма. Изменчивость так же определяется и внешними условиями, (рис. 101).

Гибридологический метод изучения наследственности.

После открытия генетики в 1865 г. и позднее в 1900 г. рядом ученых.

Мендель проводил опыты на горохе. Много разных сортов отличающихся друг от друга хорошо выраженными признаками:

·       бело-пурпурные цветки;

·       высокий и низкий стебель;

·       желтые и зеленые семена;

·       гладкие и морщинистые семена.

Хорошо происходит самоопыление и перекрестное опыление Мендель применил гибридологический метод исследования (скрещивание по определенным признакам родительских форм). Выделяя новую форму, он прослеживал их появление в последующих поколениях. Характерной особенностью его работы был четкий количественный подсчет появляющихся признаков.

Анализ закономерностей наследственности Мендель начал с моногибридного скрещивания (скрещивание родительских форм, наследственно различающихся лишь по одной паре признаков).

Каждый признак Мендель обозначил символом, используя для этого самое простое буквы латинского алфавита. В своих опытах он заметил преобладание одного признака над другим. Этот признак, проявляющийся в потомстве Мендель назвал доминантным и обозначал с заглавной буквой (А, В, С, D...)

Скрытый признак, но проявляющийся в следующих поколениях, Мендель назвал рецессивным и обозначил маленькой буквой (а, в, с, d).

Каждый признак в растении состоит из пары называется аллелью (АА, Аа).

В таком случае можно в виде символов записать данные растения:

А - пурпурную окраску цвета, или же желтую окраску семян гороха;

а - белую окраска цветков гороха, зеленую окраску плода гороха буквой.

Следующий ген (это следующий признак — другим буквенным обозначением):

·       Родительские формы - Р

·       Гибриды первого поколения – F1

·       Гибриды второго поколения - F2

·       Скрещивание - X

·       Женский пол –

·       Мужской пол -

При написании схемы скрещивания на первое место ставят материнский организм, а на второе - отцовский.

Единообразие гибридов первого поколения.

Если скрестить растение гороха с желтыми и зелеными семенами, то в результате этого скрещивания в F1 все семена будут желтыми. Противоположный признак как бы выпадает (это и есть единообразие гибридов первого поколения).

(В -доминантный признак, в - рецессивный признак).

Первый закон Менделя.

В потомстве от первого поколения гибридов наблюдается расщепление в определенных численных соотношениях. Желтых семян оказывается в три раза больше чем зеленых. Соотношение семян гороха равно 3:1 (рис. 102 стр. 208).

Пример:

Пурпурная окраска семян доминирует над белой.

Гладкая форма семян доминирует над морщинистой (рецессивной).

Рецессивный признак семян в первом поколении гибридов не выявляется, и только при последующем расщеплении вновь могут появиться рецессивные признаки.

Такие особи которые не обнаруживают в потомстве расщепления и сохраняют свои признаки называются – ГОМОЗИГОТНЫМИ.

Особи, у которых обнаруживаются расщепления называются - ГЕТЕРОЗИГОТНЫМИ.

Промежуточный характер наследования.

В редких случаях встречается промежуточный характер наследования признаков. При скрещивании белого и красного цветков в первом поколении появляются розовые цветки.

А при скрещивании гибридов между собой происходит расщепление (1:2:1).

Физминутка.

Текущий контроль, закрепление материала 5-7 мин.

1 часть - составить структурно-логическую схему на понятия.

2 часть РТ стр. 66 № 139, 140.

1. При скрещивании число породных белых кур между собой их цыплята будут белыми. А при скрещивании черных кур — черные цыплята. Если скрещивать кур с белой окраской с курами черной окраски, то образуются пестрые цыплята. Какие будут цыплята при скрещивании белого петуха с пестрой курицей? Какое будет потомство при скрещивании двух пестрых кур? (особей).

2. При скрещивании растений, имеющего черные семена с бело-семянным, получены только черные семена. Какую окраску семян будет иметь потомство от скрещивания двух таких черносемянных особей F1 между собой?

Анализ урока. Д\3 п. 53.