Основные закономерности наследования. Первый и второй законы Г. Менделя
план-конспект урока на тему

Тема лекции:

Основные закономерности наследственности. 1 и 2 законы Г. Менделя

Цель занятия:

1. Обучающая:

     Познакомить студентов с историей открытия законов наследования, с сущностью опытов Г.Менделя. Сформировать у студентов знания о законах Г.Менделя.

иметь представления:

     - об истории открытия законов наследования;

знать:

     - сущность закона единообразия гибридов первого поколения

     - сущность закона расщепления признаков

     - наследование признаков при неполном доминировании

2. Развивающая:

     Развивать у студентов сознательное восприятие учебного материала, познавательный интерес, мышление, внимание. Способствовать развитию умения анализировать, выделять главное.

3. Воспитательная:

     Воспитать трудолюбие, дисциплину, волевые качества, аккуратность, чувство гуманизма в деятельности среднего медицинского работника.

Продолжительность занятия – 90 мин

Тип занятия – комбинированная информационно-иллюстративная лекция

Межпредметные связи:

Генетика человека с основами медицинской генетики

Оснащение:

     - интерактивная доска, портрет Г. Менделя, рисунки: «Контрастные признаки растений гроха», «Моногибридное скрещивание», «Второй закон Менделя», таблицы: «Результаты скрещиваний растений гороха», «Промежуточное наследование», презентации: «Закон доминирования», «Неполное доминирование».

Место проведения: аудитория медицинского колледжа.

Содержание лекции:

  1. Введение 

  2. Основная часть

 2.1. Г. Мендель – основоположник генетики

 2.2. Первый закон Г.Менделя – закон единообразия первого      

      поколения

 2.3. Второй закон Г.Менделя – закон расщепления признаков у

      гибридов второго поколения

 2.4. Промежуточный характер наследования (неполное доминирование)

3. Выводы

4. Заключение

5. Литература

ХРОНОКАРТА ЗАНЯТИЯ

Приложение № 1

ВВЕДЕНИЕ

Преподаватель записывает название темы и план лекции на доске.

Тема лекции: «Основные закономерности наследственности. 1 и 2 законы Г. Менделя»

План лекции

1. Г. Мендель – основоположник генетики

2. Первый закон Г.Менделя – закон единообразия первого      

      поколения

3. Второй закон Г.Менделя – закон расщепления признаков у

      гибридов второго поколения

4. Промежуточный характер наследования

Цель: изучить закономерности наследования признаков

МОТИВАЦИЯ ИЗУЧЕНИЯ ТЕМЫ

          Тема «Основные закономерности наследственности. 1 и 2 законы Г. Менделя» имеет большое значение в профессиональной деятельности медицинских специалистов, так как существует большое количество тяжелых наследственных заболеваний, передача которых потомству осуществляется по законам Г.Менделя.
    Медицинская сестра должна хорошо разбираться в механизмах наследственности, поскольку в наше время увеличивается потребность клиентов в получении информации относительно вероятности наследственных заболеваний.

Приложение № 2

(текст лекции)

Основная часть

I. Повторение изученного материала

Преподаватель проводит опрос, студенты устно отвечают на вопросы и дают определение понятий:

1. Наследственность

2. Изменчивость

3. Ген

4. Локус

5. Аллели

6. Генофонд

7. Генотип

8. Фенотип

9. Гетерозиготная особь

10. Гомозиготная особь

11. Гамета

Эталоны ответов:

1. Наследственность – способность живых организмов передавать свои признаки и свойства из поколения в поколение. Наследственность способствует сохранению однородности вида.

2. Изменчивость – способность живых организмов приобретать новые признаки и свойства. Изменчивость создает предпосылки для видообразования.

3. Ген - элементарный материальный наследственный фактор, определяющий строение одной белковой полипептидной цепи. Это участок ДНК, кодирующий развитие отдельного признака.

4. Локус – определенное месторасположение гена в хромосоме

5. Аллели – альтернативные формы гена, определяющие его проявление в фенотипе.

6. Генофонд - совокупность генов, которые имеются у особей, составляющих данную популяцию.

7. Генотип – совокупность наследственных признаков, полученных организмом от родителей.

8. Фенотип – совокупность внешних и внутренних признаков организма.

9. Гетерозиготная особь – особь, дающая расщепление в признаках. Обозначается Аа.

10. Гомозиготная особь – особь, не дающая расщепление в признаках. Обозначается АА или аа.

11. Гамета - половая клетка, несущая гаплоидный набор хромосом.

II. Работа над новым материалом

1. Г. Мендель – основоположник генетики

     Преподаватель: Грегор Мендель, австрийский естествоиспытатель и монах г. Брно, является основоположником учения о наследственности.

Преподаватель демонстрирует портрет Г. Менделя на интерактивной доске.

     В 1847 Мендель был посвящен в сан священника. Одновременно с 1845 года он в течение 4 лет обучался в Брюннской теологической школе. Будучи монахом, Мендель с удовольствием вел занятия по физике и математике в школе близлежащего городка Цнайм.

     В период 1851-53 гг.  Мендель в качестве вольнослушателя проучился в Венском университете, посещая семинары и курсы по математике и естественным наукам.  Хорошая физико-математическая подготовка помогла Менделю впоследствии при формулировании законов наследования.

     Мендель разработал гибридологический и математический методы генетического анализа, работая с растительными организмами. С 1856 Мендель начал проводить в монастырском садике  хорошо продуманные обширные опыты по скрещиванию растений (прежде всего среди тщательно отобранных сортов гороха) и выяснению закономерностей наследования признаков в потомстве гибридов. Мендель выделил элементарные признаки, изучением которых и занимался (цвет, гладкость семян гороха).  Мендель изучал наследование фенов - элементарных признаков фенотипа. В 1860-х годах Г. Мендель ввел термин «наследственный фактор» и на основе точных экспериментов сделал гениальные обобщения относительно свойств и поведения наследственных факторов при передаче от родителей потомкам, которые в последующем легли в основу теории гена. 

     Студенты записывают в тетрадях открытия Г. Менделя и методы, им разработанные.

     Преподаватель: В 1863 он закончил эксперименты и в 1865 на двух заседаниях Брюннского общества естествоиспытателей доложил результаты своей работы. В 1866 в трудах общества вышла его статья «Опыты над растительными гибридами», которая заложила основы генетики как самостоятельной науки. Это редкий в истории знаний случай, когда одна статья знаменует собой рождение новой научной дисциплины.  Работы по гибридизации растений и изучению наследования признаков в потомстве гибридов проводились десятилетия до Менделя в разных странах и селекционерами, и ботаниками. Были замечены и описаны факты доминирования, расщепления и комбинирования признаков, особенно в опытах французского ботаника Ш. Нодена. Даже Дарвин, скрещивая разновидности львиного зева, отличные по структуре цветка, получил во втором поколении соотношение форм, близкое к известному менделевскому расщеплению 3:1, но увидел в этом лишь «капризную игру сил наследственности». Совсем иные следствия вытекали из семилетней работы Менделя, по праву составляющей фундамент генетики. Во-первых, он создал научные принципы описания и исследования гибридов и их потомства (какие формы брать в скрещивание, как вести анализ в первом и втором поколении). Мендель разработал и применил алгебраическую систему символов и обозначений признаков, что представляло собой важное нововведение. Во-вторых, Мендель сформулировал два основных принципа, или закона наследования признаков в ряду поколений, позволяющие делать предсказания. Наконец, Мендель в неявной форме высказал идею дискретности и бинарности наследственных задатков: каждый признак контролируется материнской и отцовской парой задатков (или генов, как их потом стали называть), которые через родительские половые клетки передаются гибридам и никуда не исчезают. Задатки признаков не влияют друг на друга, но расходятся при образовании половых клеток и затем свободно комбинируются у потомков (законы расщепления и комбинирования признаков). Парность задатков, парность хромосом, двойная спираль ДНК — вот логическое следствие и магистральный путь развития генетики 20 века на основе идей Менделя.

     Хотя труды Общества, где была опубликована статья Менделя, поступили в 120 научных библиотек, а Мендель дополнительно разослал 40 оттисков, его работа имела лишь один благосклонный отклик — от К. Негели, профессора ботаники из Мюнхена. Негели сам занимался гибридизацией, ввел термин «модификация» и выдвинул умозрительную теорию наследственности. Однако, он усомнился в том, что выявленные на горохе законы имеет всеобщий характер и посоветовал повторить опыты на других видах. Мендель почтительно согласился с этим. Но его попытка повторить на ястребинке, с которой работал Негели, полученные на горохе результаты оказалась неудачной. Лишь спустя десятилетия стало ясно почему. Семена у ястребинки образуются партеногенетически, без участия полового размножения. Наблюдались и другие исключения из принципов Менделя, которые нашли истолкование гораздо позднее.

     Работа Г. Менделя была холодно принята современниками. После практически одновременной публикации статей трех ботаников — Х. Де Фриза, К. Корренса и Э. Чермака-Зейзенегга, независимо подтвердивших данные Менделя собственными опытами, произошел мгновенный взрыв признания его работы, а 1900 год считается годом рождения генетики.

     В 1868 Мендель был избран настоятелем монастыря и практически отошел от научных занятий. В его архиве сохранились заметки по метеорологии, пчеловодству, лингвистике. На месте монастыря в Брно ныне создан музей Менделя; издается специальный журнал «Folia Mendeliana».

2. Первый закон Г.Менделя – закон единообразия первого

поколения

    Преподаватель: Г. Мендель на крохотном участке земли в течение 8 лет ставил опыты по исследованию 22 сортов гороха. Учёный проанализировал десятки тысяч растений, подсчитал сотни тысяч горошин. А почему горох, а не другое растение? По всей вероятности, семена его были недорогими, это самоопыляющееся растение, и у него хорошо выражены признаки: желтые и зеленые, гладкие и морщинистые семена, фиолетовые и белые, пазушные и верхушечные цветки, высокий и низкий стебель, простые и членистые формы стручков.

Преподаватель демонстрирует рисунок «Контрастные признаки растений гроха» на интерактивной доске.

Рис. 1. Контрастные признаки растений гороха

     Для исследований Г. Мендель проводил моногибридные скрещивания, т.е. изучал наследование одной пары альтернативных признаков у растений, не обращая внимания на другие.

     В результате опытов Г. Мендель определил, что у растений есть признак более сильный, он подавляет второй, более слабый признак. Первый признак был назван доминантным, второй – рецессивным.

Студенты записывают в тетрадях определения понятий моногибридное скрещивание, доминантный и рецессивный признаки.

     Преподаватель: Г. Менделю пришла мысль заменить описание признаков растения буквенными обозначениями. Доминантные признаки: А, В, С,D,Е и т.д., рецессивные признаки: а,b, с, d, е и т.д.

     Г. Мендель скрестил растение с желтыми семенами (АА) с растением, дающим зеленые семена (аа). В первом поколении все гибриды оказались с желтыми семенами, т. к. желтая окраска семян - это доминирующий признак. Гибрид – потомок от скрещивания представителей различных линий.

    Проследим ход данного скрещивания.

Преподаватель демонстрирует презентацию «Закон доминирования» на интерактивной доске.

Преподаватель записывает ход скрещивания на доске.

Дано:

АА – желтые семена

аа – зеленые семена

F1 - ?

Решение:

Р       ♀ АА   х  ♂   аа

G          А         а

F1              Аа

Сущность первого закона Г.Менделя: при скрещивании гомозиготных особей, отличающихся фенотипически одним признаком, все потомство единообразно по фенотипу и генотипу.

Студенты записывают в тетрадях ход скрещивания и первый закон Г. Менделя.

Преподаватель: Такие же результаты были получены Менделем при скрещивании растения с фиолетовыми цветками с растением, дающим белые цветки.

Преподаватель демонстрирует рисунок «Моногибридное скрещивание» на интерактивной доске.

Рис. 2. Моногибридное скрещивание

     Законы Менделя носят статистический характер, т.е. они выполняются тем лучше, чем больше количество проведенных экспериментов.

     Преподаватель: Решим задачу. Каким будет первое поколение при скрещивании красноплодных гомозиготных томатов с желтоплодными? Красный цвет доминантный.

Студенты записывают условие задачи и решают в тетрадях. Один учащийся при помощи преподавателя записывает решение задачи на доске.

Дано:

АА – красные томаты

аа – желтые томаты

F1 - ?

Решение:

Р       ♀ АА   х  ♂   аа

G          А         а

F1             Аа

     Эталон ответа: По фенотипу гибриды первого поколения красные томаты; по генотипу – гетерозиготные, так как дают расщепление в признаках.

     Преподаватель: Итак, мы доказали справедливость первого закона Г. Менделя.

     Преподаватель: Решим задачу. При скрещивании белого кролика с черной крольчихой получено пять черных и четыре белых крольчонка. Определить генотипы упомянутых животных. Черный цвет доминантный.

Студенты записывают условие задачи и решают в тетрадях. Один учащийся при помощи преподавателя записывает решение задачи на доске.

Дано:

♀ А – черная

♂ а – белый

F1 – черные : белые = 1:1

Р - ?

F1 - ?

     Преподаватель: Если бы крольчиха была гомозиготной по доминантному признаку, то все поколение, согласно первому закону Г. Менделя, было бы единообразным и фенотипически проявило бы признаки доминантной особи. Следовательно, крольчиха гетерозиготна. Записываем ход скрещивания, гаметы и генотипы потомства.

Решение:

Р       ♀ Аа   х  ♂   аа

G        А  а        а

F1            Аа, аа

     Эталон ответа: В первом поколении пять черных крольчат, гетерозиготных по генотипу (Аа); четыре белых крольчонка, гомозиготных по рецессивному признаку (аа).

3. Второй закон Г.Менделя – закон расщепления признаков у

гибридов второго поколения

     Преподаватель:  Проведем дальнейшее скрещивание гибридов первого поколения растений гороха. Они в генотипе сочетают в себе признаки двух родителей в равной степени, так как являются гетерозиготными. Следовательно, могут давать расщепление в признаках.

     По фенотипу оба родителя одинаковы, имеют желтую окраску семян. Запишем условие задачи.

Студенты записывают условие ход скрещивания в тетрадях. Один учащийся при помощи преподавателя записывает решение на доске.

Дано:

Р – Аа

F2 - ?

Решение:

Р       ♀ Аа   х  ♂   Аа

G       А   а      А   а

F2       АА,    2Аа, аа

Во втором поколении мы получаем особи со следующими признаками:

АА – цвет желтый, гомозиготная доминантная особь;

Аа – цвет желтый, гетерозиготная особь;

аа – цвет зеленый, гомозиготная рецессивная особь.

     Преподаватель: Итак, мы получили соотношение по генотипу 1:2:1, по фенотипу: 3:1.

     Второй закон Г. Менделя гласит:  при самоопылении гибридов первого поколения во втором поколении наблюдается расщепление по фенотипу 3:1, по генотипу 1:2:1.

Студенты записывают в тетрадях второй закон Г. Менделя.

Преподаватель демонстрирует рисунок «Второй закон Менделя» на интерактивной доске.

Рис. 3. Второй закон Менделя

     Преподаватель: Рассмотрим таблицу, в которой представлены результаты опытов Г.Менделя.

     Преподаватель демонстрирует таблицу «Результаты скрещиваний растений гороха» на интерактивной доске.

Таблица «Результаты скрещиваний растений гороха»

     Преподаватель: Решим задачу. При скрещивании коричневых мышей с серыми получаются потомки с коричневой шерстью. Каким будет потомство во втором поколении?

Студенты записывают условие задачи и решают в тетрадях. Один учащийся при помощи преподавателя записывает решение задачи на доске.

Дано:

♀ А – коричневая

♂ а – серая

F1 – серые

F2 - ?

Решение:

Р       ♀ Аа   х  ♂   Аа

G       А   а      А   а

F2       АА,    2Аа,  аа

     Эталон ответа: В F2 от скрещивания между мышами превого поколения получаются коричневые и серые мыши в отношении 3:1.

4. Промежуточный характер наследования (неполное доминирование)

     Преподаватель: Указанные выше результаты справедливы только в том случае, если при скрещивании будет полное доминирование. Но в природе не всегда бывает так. При скрещивании доминантный и рецессивный признаки могут давать промежуточный характер наследования, т.е. в гетерозиготном состоянии доминантный признак не полностью подавляет рецессивный. Такое явление называется неполным доминированием.

     Преподаватель демонстрирует презентацию «Неполное доминирование» на интерактивной доске.

     Преподаватель: Неполное доминирование – это явление, при котором в гетерозиготном состоянии ни один из генов не доминирует. Гетерозиготное потомство проявляет среднее выражение признака родителей, т.е. обладает промежуточным фенотипом, например, красные цветки львиного зева имеют генотип АА, белые цветки – генотип аа, а розовые цветки - генотип Аа.

Студенты записывают в тетрадях определение понятия неполное доминирование. 

     Преподаватель: Рассмотрим таблицу, в которой показаны доминантные, рецессивные и промежуточные признаки растений, животных и человека.

     Преподаватель демонстрирует таблицу «Промежуточное наследование» на интерактивной доске.

Таблица «Промежуточное наследование»    

     Преподаватель: Решим задачу. При скрещивании черной доминантной норки с белой все поколение оказалось кохинуровым (белая окраска шерсти с темным крестообразным рисунком на спине). Определить тип наследования и генотипы упомянутых животных.

     Записываем условие и решение.

Студенты записывают условие задачи и решают в тетрадях. Один учащийся при помощи преподавателя записывает решение задачи на доске.

Дано:

♀ А – черная

♂ а – белый

F1 – кохинуровые

F1 - ?

Решение:

Р       ♀ АА   х  ♂   аа

G          А         а

F1              Аа 

     Эталон ответа: Гетерозиготное потомство, полученное от скрещивания двух особей с противоположными признаками, проявляет промежуточный  характер окраски шерсти. По генотипу Аа.

ВЫВОДЫ

1. Опыты Г. Менделя  показали, что есть наследственные задатки (гены), которые организм передает из поколения в поколения. Гены определяют признак.

2. Открытые Г. Менделем законы универсальны, они приемлемы для животных, растений и для человека.

3. Законы Г.Менделя являются научной основой для селекции.

4. Закономерности наследования имеют большое значение в области генетики человека, поскольку многие наследственные заболевания наследуются по законам Г. Менделя.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Преподаватель подводит итоги занятия, проводит фронтальный опрос для закрепления темы, оценивает работу студентов  и выставляет оценки.

Приложение № 3

Перечень вопросов по изучаемой теме:

1. Что такое доминантный признак?

2. Что такое рецессивный признак?

3. Какие признаки определил Г. Мендель у растений гороха?

4. Какие особи дают расщепление в признаках?

5. Какие методы разработал Г.Мендель?

6. Что такое моногибридное скрещивание?

7. Что такое гибрид?

8. В чём суть закона доминирования?

9. В чём суть закона расщепления?

10. Что такое неполное доминирование?