Создайте Ваш сайт учителя Курсы ПК и ППК Видеоуроки Олимпиады Вебинары для учителей
Конспект урока "Основы генетики" с презентацией как вводный урок по генетике. В начале урока проводится терминологический диктант на индивидуальных листах ответов. После сдачи учениками листов ответов проводится проверка знаний с использованием 1 слайда презентации. Объяснение нового материала идет с презентацией.
В конце урока проводится работа с терминами и буквенной символикой, запись новых терминов в словарь биологических терминов.
Субботина Л.Н.
Плохо приходится тому, кто полагает,
что генетикой можно пренебрегать.
Даже самый умный не подозревает, сколько недостатков он может таскать в своих хромосомах.
Вильгельм Швебель
немецкий ученый и публицист
ГЕНЕТИКА ( греч. Genesis – происхождение ) - наука о наследственности и изменчивости организмов
австрийский естествоиспытатель, монах, основоположник учения о наследственности
1865 г . «Опыты над растительными гибридами»
создал научные принципы описания и исследования гибридов и их потомства;
разработал и применил алгебраическую систему символов и обозначений признаков;
сформулировал основные законы наследования признаков в ряду поколений, позволяющие делать предсказания.
Хуго Де Фриз (1848 – 1935) - голландский ученый
Эрих Чермарк – Зейзенегг (1871 -1962) – австрийский ученый
Карл Эрих Корренс (1864 – 1933) – немецкий ученый
независимо друг от друга переоткрыли законы Г.Менделя
1901-1903 г.г.
Разработана мутационная теория
Хуго де Фриза, подтверждающая
изменчивость организмов вследствие
мутаций.
Т.Морган сформулировал хромосомную теорию, в которой он определяет форму, строение хромосом и генов.
За это открытие он удостоен Нобелевской премии
1920-1922 г. – «закон гомологических рядов» - о генетической близости родственных групп растений
1926 г. – «Центры происхождения и разнообразия культурных растений»
Уотсон Джеймс Дьюи американский биохимик, специалист в области молекулярной биологии
Крик Фрэнсис Харри Комптон,
английский биофизик
В 1968 г. американские биохимики Р. Холи, Х. Коранс и М. Ниренберг расшифровали генетический код, он универсален, подходит для всех живых организмов и каждый ген состоит из комбинации белков.
В 1990-2000 г. расшифровали геномы прокариотических и эукариотических клеток.
Созданы трансгенные организмы с измененным генетическим кодом.
1997– клонировали овцу Долли,
1999 – клонировали мышь и корову.
2000 год – геном человека прочитан.
1. изучение веществ и структур, которые составляют основы наследственности
2. изучение механизмов наследования информации в процессе индивидуального развития организмов
3. влияние окружающей среды на формирование признаков в процессе индивидуального развития организмов
4. изучение изменчивости как свойства всех
живых организмов
скрещивание родительских особей , различающихся по одной паре альтернативных признаков.
Генетическая символика
Р — родители;
F — потомство, ( F 1 — гибриды первого поколения, F 2 — гибриды второго поколения);
х — значок скрещивания; ♂ — мужская особь; ♀ — женская особь
A , B , C — доминантные признаки
а, в ,с- рецессивные признаки
Почему Мендель выбрал горох?
1.Самоопыляющееся растение
2.Много семян
3.Альтернативные явно видимые признаки:
Родительские формы Мендель
назвал чистыми линиями ,
т.к.у « желтой » особи
не может быть
« зеленых » предков.
Моногибридное скрещивание
доминантный признак – господствующий или преобладающий
рецессивный – скрытый, временно исчезающий
ГЕНОТИП – совокупность всех генов организма.
Гомозиготные особи –не дающие расщепления при самоопылении (АА, аа), или образующие одинаковые гаметы (А,А или а,а)
Гетерозиготные особи – дающие расщепление при самоопылении (Аа), или образующие разные гаметы (А,а)
Цитологические основы
Соматические клетки диплоидны, в паре гомологичных хромосом находятся пара аллелей генов, контролирующие окраску горошин.
У одного из родителей это аллели АА , у другого – аа .
При образовании гамет происходит мейоз, в гаметы попадает только один ген из пары. Все гаметы одного родителя содержат аллель А , другого – а .
Аллель ( allelon , греч. - другой ) – одна из двух альтернативных форм гена
Аллелизм
Наследственные задатки (гены) Мендель предложил обозначать большими буквами латинского алфавита, например, доминантный — большой — А, рецессивный — маленькой — а .
Каждый организм один задаток (ген) получает от материнского организма, а другой — от отцовского, следовательно, они являются парами. Явление парности генов называют аллелизмом , парные гены — аллельными , а каждый ген пары — аллелью . Например, желтая и зеленая окраска семян гороха являются двумя аллелями (соответственно, доминантный аллель и рецессивный аллель) одного гена.
Множественный аллелизм
Рис. 324. Расхождение хромосом при мейозе.
Предположим, что соматические клетки несут всего одну пару гомологичных хромосом, содержащих гены, определяющие окраску семян у гороха. Обозначим ген, определяющий желтую окраску, буквой А , а зеленую — а . Поскольку Мендель работал с чистыми линиями, оба организма — гомозиготны, то есть несут два одинаковых аллеля гена окраски семян (соответственно, АА и аа ). Во время мейоза число хромосом уменьшается в два раза и в каждую гамету попадает только одна хромосома. Но так как обе хромосомы несут одинаковые аллели, все гаметы одного организмы будут содержать одну хромосому с геном А , а другого — с геном а .
Генетическая запись осуществляется следующим образом:
Дано: Решение:
Р АА х аа
Ген Признак Желт. Зелен.Аа
А — желтые семена; Гам.
а — зеленые семена;
Р АА х аа F 1 Аа х Аа
Желт. Зелен. Желт. Желт. ааАА
F 1 = ? Гам.
F 2 АА + 2Аа + аа
Желт. Желт. Зелен.
При оплодотворении гаметы сливаются, и их хромосомы объединяются в одной зиготе. Получившийся от скрещивания гибрид становится гетерозиготным, так как его клетки будут иметь генотип Аа, то есть оба аллеля одного и того же гена. У гибридного организма во время мейоза хромосомы расходятся в разные клетки и образуется два типа гамет — 50% гамет будет нести ген А , 50% — ген а . Оплодотворение — процесс случайный и равновероятный, то есть любой сперматозоид может оплодотворить любую клетку. А поскольку образовалось два типа сперматозоидов и два типа яйцеклеток, возможно возникновение четырех типов зигот.
Из приведенной схемы видно, что образуется три типа зигот. Половина из них — гетерозиготы (несут гены А и а ), 1/4 — гомозиготы по доминантному признаку (несут два гена А ) и 1/4 — гомозиготы по рецессивному признаку (несут два гена а ). Причем желтосеменные растения одинаковы по фенотипу, но различны по генотипу: 1/3 являются гомозиготными по доминантному признаку и 2/3 — гетерозиготны.
Таким образом, учитывая цитологические основы, второй закон Менделя можно сформулировать следующим образом: при скрещивании гибридов первого поколения между собой (двух гетерозиготных особей) во втором поколении наблюдается расщепление в определенном числовом соотношении: по фенотипу 3:1, по генотипу 1:2:1.
Неполное доминирование
Явление доминирования не абсолютно. Сам Мендель столкнулся с тем, что при скрещивании крупнолистного сорта гороха с мелколистным гибриды первого поколения не повторяли признак ни одного из родительских растений. Все они имели листья средней величины, то есть выражение признака у гибридов носит промежуточный характер с большим или меньшим уклонением в сторону одного из родительских признаков.
Рис. 326. Наследование окраски плода у земляники при явлении неполного доминирования.
Позже выяснилось, что неполное доминирование (или промежуточное проявление признака) характерно для многих признаков растений и животных. Именно такой характер имеет наследование окраски цветка у львиного зева, окраски оперения у кур, шерсти у крупного рогатого скота и овец и т.д.
В качестве примера рассмотрим наследование окраски плода у земляники (рис. 326). При скрещивании гомозиготных красноплодных и белоплодных сортов земляники, все первое поколение гибридов получается розовоплодным. При скрещивании гибридов получаем
расщепление в соотношении соотношении 1 красноплодная: 2 розовоплодные: 1 белоплодная. Характерно то, что при неполном доминировании расщепление по генотипу соответствует расщеплению по фенотипу, так как гетерозиготы фенотипически отличаются от гомозигот.
Анализирующее скрещивание. Генотип гороха с зелеными семенами может быть только аа. Горох с желтыми семенами может иметь генотип АА или Аа. Для того, чтобы определить генотип особи, обладающей доминантными признаками, проводят анализирующее скрещивание — скрещивают с особью, гомозиготной по рецессивным признакам.
Если исследуемая особь гомозиготна (АА), то потомство от такого скрещивания будет иметь желтые семена и генотип Аа:
АА х аа ; F 1 — 100% Аа.
Если исследуемая особь гетерозиготна (Аа), то она образует два типа гамет и 50% потомства будет иметь желтые семена и генотип Аа, а 50% — зеленые семена и генотип аа: Аа х аа; F 1 — 50% Аа, 50% аа.
Дигибридное скрещивание
Организмы отличаются друг от друга по многим признакам. Поэтому, установив закономерности наследования одной пары признаков, Г.Мендель перешел к изучению наследования двух (и более) пар альтернативных признаков.
Дигибридным называют скрещивание двух организмов, отличающихся друг от друга по двум парам альтернативных признаков.
Третий закон Менделя
Для дигибридного скрещивания Мендель брал гомозиготные растения гороха, отличающиеся по окраске семян (желтые и зеленые) и форме семян (гладкие и морщинистые). Желтая окраска ( А ) и гладкая форма ( В ) семян — доминантные признаки, зеленая окраска ( а ) и морщинистая форма ( в ) — рецессивные признаки.
Скрещивая растение с желтыми и гладкими семенами с растением с зелеными и морщинистыми семенами, Мендель получил единообразное гибридное поколение F 1 с желтыми и гладкими семенами (рис. 325). От самоопыления 15 гибридов F 1 было получено 556 семян, из них 315 желтых гладких, 101 желтое морщинистое, 108 зеленых гладких и 32 зеленых морщинистых.
Анализируя полученное потомство, Мендель, прежде всего, обратил внимание на то, что, наряду с сочетаниями признаков исходных сортов (желтые гладкие и зеленые морщинистые семена), при дигибридном скрещивании появляются и новые сочетания признаков (желтые морщинистые и зеленые гладкие семена). Он обратил внимание на то, что расщепление по каждому отдельно взятому признаку соответствует расщеплению при моногибридном скрещивании . Из 556 семян 423 были гладкими и 133 морщинистыми (соотношение 3:1), 416 семян имели желтую окраску, а 140 — зеленую (соотношение 3:1). Однако Менделя интересовал вопрос: зависит ли расщепление одной пары признаков (гладкие и морщинистые семена) от расщепления другой пары (желая окраска семян и зеленая) или эти пары тесно связаны между собой.
Рис. 325. Дигибридное скрещивание растений гороха с желтыми гладкими и зелеными морщинистыми семенами.
Анализ количественных соотношений групп гибридов F 2, имеющих определенное сочетание признаков, привело к такому заключению: расщепление по фенотипу при скрещивании дигетерозигот происходит в соотношении 9:3:3:1.
9/16 растений F 2 обладали обоими доминантными признаками (гладкие желтые семена);
3/16 были желтыми (доминантный) и морщинистыми (рецессивный);
3/16 были зелеными (рецессивный) и гладкими (доминантный);
1/16 растений F 2 обладали обоими рецессивными признаками (морщинистые семена зеленого цвета).
Если при моногибридном скрещивании родительские организмы отличаются по одной паре признаков (21) (желтые и зеленые семена) и дают во втором поколении два
фенотипа в соотношении 3+1, то при дигибридном они отличаются по двум парам признаков (22) и дают во втором поколении четыре фенотипа в соотношении (3+1)2. Легко посчитать, сколько фенотипов и в каком соотношении будет образовываться во втором поколении при тригибридном скрещивании: (23). — восемь фенотипов в соотношении (3+1)3.
Четыре фенотипа скрывают девять разных генотипов: 1 — ААBB; 2 — AABb; 1 — AAbb; 2 — AaBB; 4 — AaBb; 2 — Aabb; 1 — aaBB; 2 — aaBb; 1 — aabb. Если расщепление по генотипу в F2 при моногибридном поколении было 1:2:1, то есть было три разных генотипа (31), то при при дигибридном образуется 9 разных генотипов — 32, при тригибридном скрещивании образуется 33 — 27 разных генотипов.
Мендель пришел к выводу, что расщепление по одной паре признаков не связано с расщеплением по другой паре. Для семян гибридов характерны не только сочетания признаков родительских растений (желтое гладкое семя и зеленое морщиностое семя), но и возникновение новых комбинаций признаков (желтое морщинистое семя и зеленое гладкое семя).
Проведенное исследование позволило сформулировать закон независимого комбинирования генов (третий закон Менделя): при скрещивании двух гетерозиготных особей, отличающихся друг от друга по двум (и более) парам альтернативных признаков, гены и соответствующие им признаки наследуются независимо друг от друга в соотношении 3:1 и комбинируются во всех возможных сочетаниях.
Третий закон Менделя справедлив только для тех случаев, когда анализируемые гены находятся в разных парах гомологичных хромосом.
Цитологические основы
третьего закона Менделя
Пусть А — ген, обусловливающий развитие желтой окраски семян, а — зеленой окраски, В — гладкая форма семени, в — морщинистая. Скрещиваются гибриды первого поколения, имеющие генотип АаВв . При образовании гамет, из каждой пары аллельных генов в гамету попадает только один, при этом в результате случайности расхождения хромосом в первом делении мейоза ген А может попасть в одну гамету с геном В или с геном в , а ген а может объединиться с геном В или с геном в . Таким образом, каждый организм образует четыре сорта гамет в одинаковом количестве (по 25 %): АВ, A в, aB , a в . Во время оплодотворения каждый из четырех типов сперматозоидов может оплодотворить любую из четырех типов яйцеклеток. Все возможные сочетания мужских и женских гамет легко установить с помощью решетки Пеннета. При анализе результатов видно, что по фенотипу потомство делится на четыре группы: 9 желтых гладких: 3 желтых морщинистых: 3 зеленых гладких: 1 желтая морщинистая. Если проанализировать результаты расщепления по каждой паре признаков в отдельности, то получится, что отношение числа желтых семян к числу зеленых — 3:1, отношение числа гладких к числу морщинистых — 3:1. Таким образом, при дигибридном скрещивании каждая пара признаков при расщеплении в потомстве ведет себя так же, как при моногибридном скрещивании, т.е. независимо от другой пары признаков.
Гипотеза чистоты гамет: гаметы "чисты", содержат только один наследственный признак из пары .
Цитологические основы
Гибриды F1 –единообразны и по фенотипу и по генотипу. (Аа)
Гибриды 1 поколения гетерозиготны и образуют два типа гамет – 50% гамет с аллелем А , 50% - с аллелем а .
У гибридов второго поколения 1/4 зигот содержит аллели АА (гомозигонтые по доминантному признаку) , 1/2 – Аа ( гетерозиготы), 1/4 – аа ( гомозиготные по рецессивному признаку)
У гибридов второго поколения наблюдается расщепление: по фенотипу 3:1, по генотипу 1:2:1.
Из приведенной схемы видно, что образуется три типа зигот. Неполное доминирование
Явление доминирования не абсолютно. Сам Мендель столкнулся с тем, что при скрещивании крупнолистного сорта гороха с мелколистным гибриды первого поколения не повторяли признак ни одного из родительских растений. Все они имели листья средней величины, то есть выражение признака у гибридов носит промежуточный характер с большим или меньшим уклонением в сторону одного из родительских признаков.
Рис. 326. Наследование окраски плода у земляники при явлении неполного доминирования.
Позже выяснилось, что неполное доминирование (или промежуточное проявление признака) характерно для многих признаков растений и животных. Именно такой характер имеет наследование окраски цветка у львиного зева, окраски оперения у кур, шерсти у крупного рогатого скота и овец и т.д.
В качестве примера рассмотрим наследование окраски плода у земляники (рис. 326). При скрещивании гомозиготных красноплодных и белоплодных сортов земляники, все первое поколение гибридов получается розовоплодным. При скрещивании гибридов получаем
расщепление в соотношении соотношении 1 красноплодная: 2 розовоплодные: 1 белоплодная. Характерно то, что при неполном доминировании расщепление по генотипу соответствует расщеплению по фенотипу, так как гетерозиготы фенотипически отличаются от гомозигот.
Анализирующее скрещивание. Генотип гороха с зелеными семенами может быть только аа. Горох с желтыми семенами может иметь генотип АА или Аа. Для того, чтобы определить генотип особи, обладающей доминантными признаками, проводят анализирующее скрещивание — скрещивают с особью, гомозиготной по рецессивным признакам.
Если исследуемая особь гомозиготна (АА), то потомство от такого скрещивания будет иметь желтые семена и генотип Аа:
АА х аа ; F 1 — 100% Аа.
Если исследуемая особь гетерозиготна (Аа), то она образует два типа гамет и 50% потомства будет иметь желтые семена и генотип Аа, а 50% — зеленые семена и генотип аа: Аа х аа; F 1 — 50% Аа, 50% аа.
Дигибридное скрещивание
Организмы отличаются друг от друга по многим признакам. Поэтому, установив закономерности наследования одной пары признаков, Г.Мендель перешел к изучению наследования двух (и более) пар альтернативных признаков.
Дигибридным называют скрещивание двух организмов, отличающихся друг от друга по двум парам альтернативных признаков.
Третий закон Менделя
Для дигибридного скрещивания Мендель брал гомозиготные растения гороха, отличающиеся по окраске семян (желтые и зеленые) и форме семян (гладкие и морщинистые). Желтая окраска ( А ) и гладкая форма ( В ) семян — доминантные признаки, зеленая окраска ( а ) и морщинистая форма ( в ) — рецессивные признаки.
Скрещивая растение с желтыми и гладкими семенами с растением с зелеными и морщинистыми семенами, Мендель получил единообразное гибридное поколение F 1 с желтыми и гладкими семенами (рис. 325). От самоопыления 15 гибридов F 1 было получено 556 семян, из них 315 желтых гладких, 101 желтое морщинистое, 108 зеленых гладких и 32 зеленых морщинистых.
Анализируя полученное потомство, Мендель, прежде всего, обратил внимание на то, что, наряду с сочетаниями признаков исходных сортов (желтые гладкие и зеленые морщинистые семена), при дигибридном скрещивании появляются и новые сочетания признаков (желтые морщинистые и зеленые гладкие семена). Он обратил внимание на то, что расщепление по каждому отдельно взятому признаку соответствует расщеплению при моногибридном скрещивании . Из 556 семян 423 были гладкими и 133 морщинистыми (соотношение 3:1), 416 семян имели желтую окраску, а 140 — зеленую (соотношение 3:1). Однако Менделя интересовал вопрос: зависит ли расщепление одной пары признаков (гладкие и морщинистые семена) от расщепления другой пары (желая окраска семян и зеленая) или эти пары тесно связаны между собой.
Рис. 325. Дигибридное скрещивание растений гороха с желтыми гладкими и зелеными морщинистыми семенами.
Анализ количественных соотношений групп гибридов F 2, имеющих определенное сочетание признаков, привело к такому заключению: расщепление по фенотипу при скрещивании дигетерозигот происходит в соотношении 9:3:3:1.
9/16 растений F 2 обладали обоими доминантными признаками (гладкие желтые семена);
3/16 были желтыми (доминантный) и морщинистыми (рецессивный);
3/16 были зелеными (рецессивный) и гладкими (доминантный);
1/16 растений F 2 обладали обоими рецессивными признаками (морщинистые семена зеленого цвета).
Если при моногибридном скрещивании родительские организмы отличаются по одной паре признаков (21) (желтые и зеленые семена) и дают во втором поколении два
фенотипа в соотношении 3+1, то при дигибридном они отличаются по двум парам признаков (22) и дают во втором поколении четыре фенотипа в соотношении (3+1)2. Легко посчитать, сколько фенотипов и в каком соотношении будет образовываться во втором поколении при тригибридном скрещивании: (23). — восемь фенотипов в соотношении (3+1)3.
Четыре фенотипа скрывают девять разных генотипов: 1 — ААBB; 2 — AABb; 1 — AAbb; 2 — AaBB; 4 — AaBb; 2 — Aabb; 1 — aaBB; 2 — aaBb; 1 — aabb. Если расщепление по генотипу в F2 при моногибридном поколении было 1:2:1, то есть было три разных генотипа (31), то при при дигибридном образуется 9 разных генотипов — 32, при тригибридном скрещивании образуется 33 — 27 разных генотипов.
Мендель пришел к выводу, что расщепление по одной паре признаков не связано с расщеплением по другой паре. Для семян гибридов характерны не только сочетания признаков родительских растений (желтое гладкое семя и зеленое морщиностое семя), но и возникновение новых комбинаций признаков (желтое морщинистое семя и зеленое гладкое семя).
Проведенное исследование позволило сформулировать закон независимого комбинирования генов (третий закон Менделя): при скрещивании двух гетерозиготных особей, отличающихся друг от друга по двум (и более) парам альтернативных признаков, гены и соответствующие им признаки наследуются независимо друг от друга в соотношении 3:1 и комбинируются во всех возможных сочетаниях.
Третий закон Менделя справедлив только для тех случаев, когда анализируемые гены находятся в разных парах гомологичных хромосом.
Цитологические основы
третьего закона Менделя
Пусть А — ген, обусловливающий развитие желтой окраски семян, а — зеленой окраски, В — гладкая форма семени, в — морщинистая. Скрещиваются гибриды первого поколения, имеющие генотип АаВв . При образовании гамет, из каждой пары аллельных генов в гамету попадает только один, при этом в результате случайности расхождения хромосом в первом делении мейоза ген А может попасть в одну гамету с геном В или с геном в , а ген а может объединиться с геном В или с геном в . Таким образом, каждый организм образует четыре сорта гамет в одинаковом количестве (по 25 %): АВ, A в, aB , a в . Во время оплодотворения каждый из четырех типов сперматозоидов может оплодотворить любую из четырех типов яйцеклеток. Все возможные сочетания мужских и женских гамет легко установить с помощью решетки Пеннета. При анализе результатов видно, что по фенотипу потомство делится на четыре группы: 9 желтых гладких: 3 желтых морщинистых: 3 зеленых гладких: 1 желтая морщинистая. Если проанализировать результаты расщепления по каждой паре признаков в отдельности, то получится, что отношение числа желтых семян к числу зеленых — 3:1, отношение числа гладких к числу морщинистых — 3:1. Таким образом, при дигибридном скрещивании каждая пара признаков при расщеплении в потомстве ведет себя так же, как при моногибридном скрещивании, т.е. независимо от другой пары признаков.
Законы моногибридного скрещивания
Гибриды первого поколения все одинаковы по доминантному признаку
Во втором поколении расщепление идет в отношении 3:1 с преобладанием доминантного признака.
Закрепление
Спасибо за внимание!
* Свидетельство о публикации выдается БЕСПЛАТНО, СРАЗУ же после добавления Вами Вашей работы на сайт
