Урок « Генетика пола. Сцепленное с полом наследование» (10 класс).
Данный урок был проведен с учащимися 10 класса по учебнику Сивоглазова В.И. Общая биология: учебник для 10-11 классов общеобразовательных школ. – М.:Дрофа,2005. Урок проводился в кабинете биологии с использованием ИКТ. Мультимедийная презентация состояла из разнообразных источников информации: рисунки, текст, портреты ученых, схемы, таблицы, видеофрагменты, тренажеры для решения задач, тесты для закрепления, защита проектов учащимися по теме, что позволило в значительной степени оптимизировать образовательный процесс, открыть широкие возможности для эффективного наглядно-демонстрационного сопровождения на уроке. Таким образом, применение компьютерных технологий на уроке позволяет ученикам с интересом и быстро усваивать большой объем научно-познавательной информации, урок становится более интересным и увлекательным, качество обученности учащихся повышается, но самое главное данный материал надолго остается в памяти.
Цель: рассмотреть хромосомный механизм определения пола, изучить явление сцепленного с полом наследования .
Задачи: продолжить формирование навыков решения генетических задач;
сформировать у учащихся познавательный интерес к изучению научных проблем, связанных с генетикой пола.
Тип урока: урок изучения нового материала.
Оборудование: динамическое пособие «Перекрест хромосом», «Законы Менделя», мультимедийная презентация «Хромосомный механизм определения пола», электронный учебник Кирилла и Мефодия.10 класс.
Ход урока.
Актуализация знаний.
Проверка знаний законов наследственности и характера наследования отдельных признаков животных и человека.
Учитель:
На доске модели - аппликации скрещивания кроликов.
1.АА (серый) х аа (белый) 2. Аа (серый) х Аа (серый )
F1: Аа (серый) F1: АА; 2Аа; аа
Вопросы:
1. Какой цвет доминантный, почему вы так считаете?
2. Какая схема отображает 1 закон Менделя?
2.Из приведенных схем выберите запись, отображающую второй закон Менделя, и дайте его формулировку. Покажите на модели фенотипы и генотипы потомков, полученных от гибридов первого поколения.
3. Модель «Перекрест хромосом». Схема (серая муха с оранжевым цветом глаз х черное тело с красными глазами).
Вопросы.
1. Проиллюстрируйте на модели закон единообразия первого поколения.
2. На каком этапе мейотического деления происходит кроссинговер? Покажите на модели.
Какой закон отображает данная схема? Дайте его формулировку.
Учитель: Знания законов наследственности можно легко применять на практике. Например,
1. У темноволосого мужчины и светловолосой женщины родился темноволосый ребенок. Что вы можете сказать о генотипе родителей и их ребенка? (Слайд –рис.)
2. У томатов круглая форма плодов (А) доминирует над грушевидной (а), красная окраска (В) — над желтой (b). Растение с круглыми и красными плодами скрещено с растением, имеющим грушевидные и желтые плоды. В потомстве все растения имеют круглые и красные плоды. Определите генотип родителей и потомства (слайд – рис.)
Учитель:
Во всех решенных задачах мы определили, как будет наследоваться признак. А сумеем ответить на вопрос: «Сколько в потомстве появилось особей мужского или женского пола?»
Подавляющее большинство видов животных, растений представлено особями двух полов – мужского и женского. В свое время Менделем было отмечено, что внутри вида количество особей мужского пола приблизительно равно количеству особей женского пола. Было сделано предположение, что один из полов (тогда было неясно, какой именно) гетерозиготен, а второй гомозиготен по гену, который определяет пол организма по аналогии с анализирующим скрещиванием (слайд)
Сегодня на уроке мы должны ответить на вопрос, от чего зависит рождение мужских и женских особей?
Тема урока: Генетика пола. Сцепленное с полом наследование.
Современная теория наследования пола разработана Томасом Морганом и его сотрудниками в начале 20 века (слайд).
Вопрос: Какое животное использовали для исследований? (муха-дрозофила)
Им удалось установить, что самцы и самки различаются по набору хромосом.
Вопрос: Какое количество хромосом у мухи-дрозофилы содержится в диплоидном наборе?
У дрозофилы пол определяется следующим образом.
Демонстрация видеофрагмента: «Определение пола у мухи дрозофилы»
Фронтальная беседа по фильму.
В соматических клетках дрозофилы четыре пары хромосом. В число их входят 3 пары одинаковых хромосом у самцов и самок и называются аутосомами. Одна пара хромосом у самок и самцов отличаются по строению и называются половыми. В клетках самок мух дрозофил имеются две одинаковые половые хромосомы, которые обозначают как Х-хромосомы. Следовательно, в диплоидных соматических клетках самки набор половых хромосом ХХ. У самцов половые хромосомы отличаются по строению и названы ХY. Р: самка – 6А + ХХ, самец – 6А +ХY
Пол будущей особи определяется во время оплодотворения.
Р:
/ \ / \
G: Х Х Y
F : ХХ; ХY
Пол, который формирует гаметы одного типа по половым хромосомам, называется гомогаметным, а разные гаметы – гетерогаметные.
По такому же механизму определяется пол и у человека. На рисунке представлены мужские и женские кариотипы. Половые хромосомы у женщины одинаковы, их называют Х-хромосомы, а у мужчин имеется одна Х-хромосома и одна Y-хромосома.
Наследование пола у человека можно представить в виде следующей схемы:
Р:
/ \ / \
G: 44А+ Х 44А+Х Y
F: 44А+ ХХ; 44А+ХY
Пол младенца зависит только от того, какая из половых хромосом попала в зиготу от отца. В Y-хромосоме человека находятся гены белков, необходимых для нормального развития мужских половых желез. Эти железы на 4 – 8-й неделе начинают выделять мужские половые гормоны, определяющие формирование всей половой системы мужчины. Если же в оплодотворении участвовал сперматозоид с Х-хромосомой, то не имеет гена, кодируемых ей «мужских» белков. Поэтому в зародыше девочки развиваются яичники и женские половые пути. Итак, у дрозофилы и человека женский пол является гомогаметным, а мужской – гетерогаметным.
У некоторых видов животных хромосомное определение пола совсем другое.
|
Женский пол |
Мужской пол |
Примеры |
|
Гомогаметный ХХ |
Гетерогаметный ХY |
Млекопитающие, дрозофила |
|
Гомогаметный ХХ |
Гетерогаметный Х0 |
Прямокрылые насекомые, кенгуру |
|
Гетерогаметный ХY |
Гомогаметный ХХ |
Птицы, рептилии, бабочки |
Вопрос: Прав ли был Мендель?
Учитель:
Хромосомные болезни, связанные изменениями количества половых хромосом: дополнительная Х-хромосома у мужчин (ХХY) вызывает развитие синдрома Клайнфельтера, который выражается в бесплодии, женском типе скелета
( широкий таз, узкие плечи), умственной отсталости. Отсутствие одной Х-хромосомы у женщин (Х0) приводит к развитию синдрома Шерешевского – Тернера. Женщины, имеющие такой хромосомный набор, бесплодны, имеют широкую грудную клетку, короткую шею и рост, в среднем, не более
Перед кружковцами вашего класса была поставлена проблемная задача: существуют ли иные способы определения пола?
Выступление ученика.
Итак, пол будущей особи определяется во время оплодотворения.
Гипотеза: Так как живой мир очень разнообразен и мы задали вопрос себе: не существуют ли другие способы определения пола?
В связи с этим целью нашей работы явилось – изучение различных механизмов определения пола.
После аналитического обзора по теме, мы выделили несколько вариантов определения пола.
1.Например, у морского кольчатого червя бонеллии пол личинки будет зависеть от того места, куда она попадет после завершения периоды свободного плавания. Если она, оседая на дно, попадет на тело взрослой самки, из нее под действием химических веществ, выделяемых самкой, сформируется самец. Если личинка оседает на дно и рядом нет половозрелой женской особи, она превращается в самку.
2.Определение пола происходит до начала дробления, вне связи с оплодотворением.
Примером могут послужить дафнии – мелкие ракообразные. В благоприятные условия самки дафний партеногенезом, то есть без оплодотворения, производят потомков женского пола. При ухудшении условий существования могут развиваться не только самки, но и самцы
3. У крокодилов не обнаружены половые хромосомы. Пол зародыша, развивающегося
в яйце, зависит от температуры окружающей среды: при высоких температурах развивается больше самок, а в том случае, если прохладно, - больше самцов.
4.Ящерица Bassiana duperreyi, формирование пола которой во многом зависит от размера отложенного яйца Так, из крупных яиц в основном вылупляются самки, а из более мелких – самцы. Размер яйца, как правило, зависит от количества содержащегося в нем желтка – питательного вещества, необходимого для развития зародыша.
5. Рыбы - атерин (Atlantic silverside) большинство рождающихся ранней весной, при пониженных температурах, становятся самками. А рыбы, развивающиеся позже при более высокой температуре, вырастают самцами. Это имеет огромное значение для выживаемости данного вида (презентация).
Вывод: Пол может определяться в процессе онтогенеза, после оплодотворения и зависит и от факторов внешней среды.
Второе выступление.
Теоретически вероятность зачатия девочки или мальчика практически одинакова. В жизни нередко наблюдается, что у некоторых супружеских пар рождаются только мальчики или только девочки. Статистика говорит, что у человека и у животных почти всегда преобладает появление особей мужского пола. Но гибель плодов мужского пола в период эмбрионального развития превышает гибель плодов женского пола. По данным, приведенным Федеральной службой государственной статистики на начало 2008 года, в России на 100 девочек приходится 105 мальчиков.
Но все же почему рождается больше мальчиков и можно ли прогнозировать пол будущего ребенка? Этот вопрос стал и проблемой, и целью моей работы.
После анализа изученной литературы, я пришла к выводу:
Сперматозоиды, несущие Х- и Y-хромосому, отличаются по своим свойствам.
Y-сперматозоиды более мелкие, легкие и подвижные, но менее живучие. Х – хромосомы более медленные, тяжелые, но более выносливые, устойчивые. На основании этого возникли теории, утверждающие, что при половых контактах, происходящих задолго до овуляции, менее жизнеспособные Y-сперматозоиды погибают и яйцеклетка с большей долей вероятности оплодотворится с Х-сперматозоидом, то есть родиться девочка.
Кроме этого существует и такое объяснение: по мере приближения дня овуляции среда во влагалище женщины становится более щелочной, что хорошо для Y-сперматозоидов. А за 2-3 дня до овуляции, среда во влагалище имеет более кислую реакцию, что благоприятствует более выносливым Х-сперматозоидам, а Y - сперматозоиды в кислой среде погибают. Американский биолог доктор Шеттлз выяснил, что “женские” сперматозоиды более активны в кислой среде, т.е. среде, где мало ионов калия, а “мужские” - в щелочной, т.е. в среде, где много ионов калия. Поэтому профессор Столковски считает, что можно прогнозировать пол будущего ребёнка по этому признаку. Он разработал два пищевых рациона, которых следует придерживаться женщине в течение месяца перед зачатием, чтобы родить ребёнка желаемого пола. Если будущие родители хотят иметь девочку, доктор Столковски рекомендует женщине бессолевую диету, есть больше богатых кальцием яиц и молочных продуктов. А чтобы иметь мальчика - нужно, наоборот, обогащать организм калием, т.е. есть грибы, шпинат, бананы и щедро солить пищу.
К физическим способам планирования пола ребенка стоит отнести и температурный метод. Температурный режим определяет активность любой клетки организма. Для «слабеньких» Y-сперматозоидов высокая температура может оказаться губительной. Вот почему отцам потенциальных мальчиков стоит пересмотреть свой гардероб и отдать предпочтение просторному нижнему белью. Обтягивающие джинсы — исключаются! Нужно избегать также горячих ванн, работ в жарких цехах, сидения рядом с автомобильной печкой — словом, всего того, что увеличивает температуру нижней части тела. Напротив, полезно ежедневно делать холодные обтирания и принимать холодный душ. Тем же, кто хочет стать отцом девочки, этих рекомендаций можно придерживаться менее строго.
Но, а стопроцентную вероятность зачатия ребенка определенного пола может дать только метод экстракорпорального оплодотворения. Из нескольких эмбрионов, полученных в пробирке, родители могут выбрать себе как сына, так и дочку.
Учитель:
Генетические исследования установили, что половые хромосомы отвечают не только за определение пола организма, они, как аутосомы, содержат гены, контролирующие развитие определенных признаков. Наследование признаков, гены которых локализованы в Х-хромосоме или У-хромосомах, называют наследованием, сцепленных с полом.
Признаки бывают доминантными и рецессивными. Х-хромосома содержит около 200 различных генов. Женщина при этом получает по 2 гена за один признак, мужчина имеет одну Х-хромосому и все гены получает в одном экземпляре, которые сразу проявляются в фенотипе. С Х-хромосомой связаны такие признаки, как свертываемость крови, способность различать цвета, отсутствие или наличие потовых желез, атрофию зрительного нерва и др. В У-хромосоме также локализованы некоторые признаки: гипертрихоз (повышенная волосатость ушной раковины), перепончатопалость и др. Гены, локализованные в У-хромосоме, наследуются особым образом – только от отца к сыну.
Рассмотрим в качестве примера наследование гемофилии - болезнь несвертываемости крови. Каждая ранка таким больным угрожает смертью. Любой ушиб, способный повредить крохотный кровеносный сосуд под кожей, может привести к началу медленного кровотечения. Гемофилию называют еще королевской болезнью. Английская королева Виктория, родословная которой перед вами, была носительницей гемофилии, передала этот ген внучке Александре, которая стала женой последнего российского императора Николая II. Их сын, царевич Алексей, страдал тяжелой болезнью-гемофилией или несвертываемостью крови. Сам Николай Александрович его жена Александра Федоровна были здоровы (Слайд).
Решение задачи.
Женщина, носительница гена гемофилии вступает в брак со здоровым мужчиной. Какова вероятность рождения в этой семье ребенка, больного гемофилией. Гемофилия обусловлена рецессивным геном и локализована в Х-хромосоме.
Дано: Решение: Р:
Ха - ген гемофилии / \ / \
G: Х А Ха Х А Y
Х А - ген норм.свертыв. крови
F - ? F: Х АХ А; Х АХа ; Х АY; ХаY
Ответ: 25% мальчиков будут болеть гемофилией
Учитель: У кого дома имеется кот трехцветный?
Бывают ли трехцветные коты?
Демонстрация видеофрагмента «Наследование черепаховой окраски у кошки».
Решение задачи. Тренажер. Ученик за компьютером, его решение - на экране.
Черная окраска у кошек определяется аллелем гена В, находящимся в Х-хромосоме (
Закрепление. Итоговое тестирование ( эл.учебник Кирилла и Мефодия)
Задание: стр. 158 -164, задача №7