Электив 11 класс решение генетических задач
рабочая программа по биологии (11 класс) на тему

Государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Самарская государственная областная академия (Наяновой)»

Рабочая программа по элективному курсу «Решение генетических задач»

Класс

11 в

Учебный год: 2015- 2016

Разработали:

Полякова В.А.

преподаватель биологии

Самара 2015 год

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Аннотация. Решение задач по генетике занимает в биологическом образовании важное место, так как это один из приемов обучения, посредством которого обеспечивается
более глубокое и полное усвоение учебного материала по биологии.

Программа составлена в соответствии с авторской программой  Т.А.Герасимовой «Решение генетических задач» (СГОАН, 2015г.)

Изучение данного предметного элективного курса формирует такие навыки, как
глубокий аналитический подход и умение выстраивать алгоритм решения, которые могут быть задействованы не только при решении задач по генетике, но и при решении задач по
другим предметам. Данная программа легко интегрируется в курс общей биологии 10 класса углубляя и расширяя темы «генетики», «размножение и развитие организмов», «гигиена человека», «генная инженерия».

Актуальность: Одним из приоритетных направлений современной науки является генетика. Велико ее теоретическое, так и прикладное значение, но особое место в системе разделов и отраслей генетики занимает генетика человека. Международный проект «Геном человека», углубление знаний в области медицинской генетики, методов генетического анализа, изучение токсического и мутагенного влияния различных веществ. Программа отражает экологический подход к изучению генетики, т.к. в ней осуществляется знакомство с экологической генетикой, оценивается ее теоретическое и прикладное значение, широко рассматриваются возможности применения генетических методов в анализе устойчивости организмов к факторам окружающей среды.

Проблема. Программа общего образования предусматривает решение задач по генетике, но при этом ощущается значительная нехватка часов на изучение и выполнение практических и лабораторных работ. Этот пробел практического направления решается в программе элективного курса.

Целью элективного курса «Решение генетических задач» является углубление знаний по содержанию этого раздела, формирование целостной картины мира,  развитие
общих интеллектуальных умений: логического мышления, умений анализировать,
конкретизировать, обобщать, применять приемы сравнения, развитие творческого
мышления.        .

Задачи курса:

- изучить теоретических и прикладных вопросов генетики

- формировать умения применять знания генетических закономерностей в практической деятельности;

             - развивать   умения   у   обучающихся   анализировать   содержание   задачи, выстраивать алгоритм решения;

- обеспечивать самостоятельность и активность обучающихся;

- достигать прочности знаний;

- формировать умения применять полученные знания в нестандартных, творческих заданиях;

- воспитывать трудолюбие, целеустремленность, настойчивость в достижении поставленной цели. В процессе решения задач реализуются межпредметные связи, показывающие единство природы, что позволяет развивать мировоззрение обучающихся. Выполнение задач расширяет кругозор обучающихся, позволяет устанавливать связи между явлениями, между причиной и следствием, развивает умение мыслить логически, воспитывает волю к преодолению трудностей. Умение решать задачи, является одним из показателей уровня развития мышления обучающихся, глубины усвоения ими учебного материала.

Элективный курс «Решение генетических задач» входит в вариативную часть учебного плана образовательного учреждения.

Рабочая программа по курсу в 11 классе на профильном уровне составлена из расчета 1 час в неделю. Общее количество уроков в неделю составляет 1 час, всего 34 часа в год.

Структура материала 

Программа разработана с учетом уровней организации генетического материала, что отражает системный подход к изложению материала, который распределен по шести главам.

Введение имеет цель ознакомить обучающихся  с общими задачами и методами генетики. Рассматриваются основные законы и закономерности генетической науки.

В следующих трех разделах рассматриваются особенности генного, хромосомного,  геномного уровня организации наследственного материала. Объясняются понятия геном, генотип, кариотип, подробно изучаются фазы митоза и мейоза.

Особое внимание уделяется видам изменчивости генетического материала, мутационная изменчивость, выясняются их причины, классификация.

Виды и типы наследования признаков, где углубляются и уточняются основные генетические закономерности, подробно рассматриваются схемы решения генетических задач.

Завершает курс раздел генетика человека и медицинская генетика, имеющий прикладное значение.

В ходе изучения курса интегрируются знания по химии, физики, молекулярной биологии, микробиологии и генетики, затрагиваются вопросы экологии и эволюционного учения, имеющие практическое значение для обучающихся.

Методы работы: лекции, семинары, практические и лабораторные занятия. В рамках данной программы возможно осуществление дифференцированного подхода к изучению, т.к. она сопровождается Лабораторным практикумом, тестовым и

контрольным материалом, которые разработаны с учетом различных уровней сложности.

Ценностные ориентиры содержания курса

Познавательные ценностные ориентации, формируемые в процессе изучения элективного курса «Решение генетических задач», проявляются в признании:

• ценности научного знания, его практической значимости, достоверности; -ценности     математических     и     популяционно-статистических     методов исследования живой и неживой природы;

• понимании сложности и противоречивости самого процесса познания. Развитие познавательных ценностных ориентации содержания курса позволяет сформировать:

• уважительное отношение к созидательной, творческой деятельности;

• понимание необходимости здорового образа жизни;

• сознательный выбор будущей профессиональной деятельности.

Курс обладает возможностями для формирования коммуникативных ценностей, основу которых составляют процесс общения и грамотная речь. Коммуникативные ценностные ориентации курса способствуют:

• правильному использованию генетической терминологии и символики;

• развитию потребности вести диалог, выслушивать мнение оппонента, участвовать в дискуссии;

• развитию способности открыто выражать и аргументирование отстаивать свою точку зрения.

Курс направлен на формирование нравственных ценностей - ценности жизни во всех ее проявлениях, включая понимание самоценности, уникальности и неповторимости всех живых объектов, в том числе и человека.

Предполагаемые результаты.

Обучающиеся смогут:

1. Овладеть определениями основных понятий и  терминологией: локус, ген, гомологичные хромосомы, гаплоидный, диплоидный набор хромосом, аллели, чистые линии, прямые и обратные задачи и др.;
2. Иметь представление о диагностике и профилактике генетических заболеваний , медико-генетическом консультировании.

     3. Использовать знания о мутагенах для ведения здорового образа жизни.

     4. Уметь готовить реактивы для эксперимента, а так же микропрепараты

          для микроскопических  исследований;

5. Иметь возможность  применить свои знания при выборе профессий и специальностей: генетика, врача и педагога.

Инструментарий для оценивания результатов являются отчеты по практическим и лабораторным работам, сообщения,  защита проектов.                          

Содержание программы

ВВЕДЕНИЕ

Предмет, задачи, методы исследования генетики. Наследственность и изменчивость - фундаментальные свойства живого. История формирования представлений об организации материального носителя наследственности и

изменчивости: работы Г. Менделя, Т. Бовери, У. Сеттона, Т. Моргана, К. Корренса, В. Иогансена, X. де Фриза, Ф. Гриффита, О. Звери, Дж Уотсона, Ф. Крика и др. Общие свойства генетического аппарата: способность к самовоспроизведению, сохранение постоянства своей организации, способность приобретать изменения и воспроизводиться.

Связь генетики с другими науками. Основные направления генетики. Экологическая генетика как наука, изучающая взаимовлияние генетических процессов и экологических отношений. Теоретические и прикладные проблемы современной генетики.

Уровни организации жизни. Проявления главных свойств жизни на разных уровнях ее организации.

Уровни организации генетического аппарата: генный, хромосомный и геномный.

1.   ГЕННЫЙ УРОВЕНЬ ОРГАНИЗАЦИИ НАСЛЕДСТВЕННОГО МАТЕРИАЛА

Химическая организация гена. Строение и функции нуклеиновых кислот. Структура ДНК. Модель Дж. Уотсона и Ф. Крика. Первичная, вторичная, третичная структура и их характеристики. Способ записи генетической информации в молекуле ДНК. Биологический код и его свойства: триплетность, вырожденность, специфичность, универсальность, непрерывность и неперекрываемость, коллинеарность.

Свойства ДНК: репликация и репарация. Самовоспроизведение наследственного материала: образование репликативной вилки, ферменты репликации (ДНК-полимераза, ДНК-топоизомераза, ДНК-лигаза), фрагменты Оказаки, лидирующие и отстающие цепи. Механизмы сохранения нуклеиновой последовательности ДНК: химическая стабильность, механизм самокоррекции, механизм репарации. Понятие дорепликативной и пострепликативной репарации.

Использование генетической информации в процессе жизнедеятельности. Роль РНК в реализации наследственной информации. Виды РНК. Транскрипция. Фазы транскрипции: инициация, элонгация, терминация. Понятие промотора, терминатора. Ферменты транскрипции.

Трансляция. Т-РНК и особенности ее строения. Первичная и вторичная структуры (акцептор, антикодон, петли), третичная структура. Рибосомная РНК. Рибосомный цикл синтеза белка: фазы инициации, элонгации, терминации.

Ген как функциональная единица наследственности. Взаимосвязь между геном и признаком. Развитие представлений о гене. Функциональная характеристика гена. Биологическое значение генного уровня организации наследственного материала.

Лабораторная работа № 1.

Практическая работа № 1.

Тестовый контроль № 1.

Контрольная работа № 1.

2.   ХРОМОСОМНЫЙ УРОВЕНЬ ОРГАНИЗАЦИИ ГЕНЕТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА

Химический состав хромосом: ДНК, гистоновые, негистоновые белки, РНК хромосом. Структурная организация хроматина. Уровни спирализации хроматина.

Морфология хромосом: центромера, плечи, вторичная перетяжка, спутник, сестринские хроматиды. Классификация хромосом по форме: телоцентрическая, акроцентрическая, субметацентрическая, метацентрическая. Биологическое значение

хромосомного   уровня   организации   наследственного   материала.   Цитологические методы изучения морфологии хромосом.

Лабораторные работы № 2, 3, 4*.        .

Тестовый контроль № 2.

3.   ГЕНОМНЫЙ УРОВЕНЬ ОРГАНИЗАЦИИ НАСЛЕДСТВЕННОГО МАТЕРИАЛА

Понятие генома, генотипа, кариотипа. Понятие аутосом и половых хромосом. Цитологические методы изучения кариотипа. Самовоспроизведение и поддержание постоянства кариотипа в ряду поколений клеток. Жизненный цикл клетки и характеристика его этапов, Митотический цикл клетки. Фазы митоза. Понятие кариокинеза и цитокинеза. Биологическое значение митоза. Отклонения от обычного течения митотического цикла. Механизмы поддержания постоянства кариотипа в ряду поколений организмов, размножающихся бесполым путем и размножающихся половым способом. Характеристика мейоза и его стадий. Биологическое значение мейоза.

Особенности организации наследственного материала у про- и эукариот. Биологическое значение геномного уровня организации наследственного материала.

Лабораторные работы № 5, 6*, 7*, 8, 9, 10*, 11.

Тестовый контроль № 3.

4.   ИЗМЕНЧИВОСТЬ ГЕНЕТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА НА РАЗНЫХ УРОВНЯХ ЕГО ОРГАНИЗАЦИИ.

Изменчивость как свойство живых организмов. Генотипическая изменчивость и ее источники. Комбинативная изменчивость и ее источники. Мутационная изменчивость. Понятие мутации. Мутагены и их классификация. Синэкологические и аутэкологические отношения организмов как источники наследственной изменчивости.

Изменения нуклеотидной последовательности ДНК. Генные мутации: по типу замены азотистых оснований, мутации со сдвигом рамки считывания, мутации по типу инверсии нуклеотидных последовательностей. Элементарная единица изменчивости генетического материала. Понятие аллеля, локуса, альтернативные аллели, множественные аллели. Функциональная классификация генных мутаций: вредные, полезные, нейтральные, летальные. Мутации генеративные и соматические. Механизмы, снижающие неблагоприятный эффект генных мутаций: самокоррекция ДНК, репарация ДНК, вырожденность генетического кода, парность хромосом в диплоидном наборе, экстракопирование генов. Эволюционное значение антимутационных механизмов.

Изменение структурной организации хромосом. Хромосомные мутации и их классификация: делеции, дупликации, инверсии, транслокации, центрическое слияние. Последствия изменения структурной организации хромосом.

Изменение геномной организации наследственного материала. Геномные мутации: анэуплоидия, полиплоидия. Роль геномных мутаций в эволюции. Генетические методы в анализе устойчивости организмов к факторам окружающей среды.

Роль среды в формировании фенотипа. Понятие факторов внутренней и внешней среды. Модификационная изменчивость. Понятия модификации, вариационного ряда, вариационной кривой, пределов модификационной изменчивости, нормы реакции. Пенетрантность и экспрессивность.

Лабораторные работы № 12, 13, 14.

 Тестовый контроль № 4,

5. ТИПЫ И ВАРИАНТЫ НАСЛЕДОВАНИЯ ПРИЗНАКОВ

Закономерности наследования признаков, контролируемых ядерными генами. Моногенное наследование признаков. Аутосомное наследование. Метод гибридологического анализа. Основные требования гибридологического метода. Моногибридное скрещивание. Закон единообразия гибридов первого поколения. Понятие доминантного, рецессивного признака, гомозиготы, гетерозиготы, фенотипа. Закон расщепления признаков гибридов первого поколения. Гипотеза чистоты гамет Менделя. Мейоз как цитологическая основа законов Менделя. Неполное доминирование. Анализирующее скрещивание.

Сцепленное с полом наследование. Строение и функции половых хромосом. Понятие гомогаметного и гетерогаметного пола, кондуктора, гемизиготы. X-сцепленное наследование: доминантное, рецессивное, промежуточное. У-сцепленное наследование. Признаки, сцепленные с полом и ограниченные полом.

Одновременное наследование нескольких признаков. Дигибридное и полигибридное скрещивание. Закон независимового наследования признаков и его цитологические обоснования. Решетка Пеннета. Условия выполнения законов Менделя. Статистический характер законов наследования признаков. Анализирующее скрещивание. Сцепленное наследование. Работы Т.Моргана. Закон сцепленного наследования. Группы сцепления, определение расстояния между генами, понятие морганиды, локализация генов в хромосоме, принципы картирования хромосом, соответствие генетических и цитологических карт хромосом. Основные положения хромосомной теории наследственности.

Взаимодействия между генами в генотипе. Взаимодействия аллельных генов: доминирование, неполное доминирование, кодоминирование. Явление множественного аллелизма. Наследование групп крови по системе АВО. Взаимодействия неаллельных генов: комплементарность, эпистаз, полимерия. Множественное действие генов (плейотропия). Анализ расщепления при взаимодействии генов.

Закономерности наследования внеядерных генов (цитоплазматическая наследственность).

Практические работы № 1, 2, 3, 4, 5.

Тестовый контроль № 5.

Контрольные работы № 2-6.    

6. ОСНОВЫ ГЕНЕТИКИ ЧЕЛОВЕКА И МЕДИЦИНСКАЯ ГЕНЕТИКА Особенности человека как объекта генетических исследований. Наследственные болезни человека. Хромосомные болезни. Моносомия (синдром Шерешевского-Тернера), трисомия (синдром Дауна, синдром Патау, синдром Эдвардса, синдром Кляйнфельтера). Транслокационные синдромы. Синдром кошачьего крика. Генные болезни: нарушения ферментных систем (альбинизм), дефекты белков крови (серповидно-клеточная анемия), дефекты структурных белков (коллагеновые болезни). Болезни с наследственным предрасположением. Выявление и устранение генетически активных факторов из среды обитания человека - задача генетической токсикологии (одного из разделов экологической генетики).

Методы изучения генетики человека: генеалогический (родословные при аутосомно-доминантном наследовании, при аутосомно-рецессивном наследовании, при доминантном Х-сцепленном наследовании, при рецессивном Х-сцепленном наследовании, при У-сцепленном наследовании), близнецовый (монозиготность и дизиготность), популяционно-статистический (закон Харди-Вайнберга), методы дерматоглифики и пальмоскопии, методы генетики соматиченских клеток (понятия культивирования, клонирования, селекции, гибридизации соматических клеток), цитогенетический (методы дифференциального окрашивания хромосом, методы определения полового хроматина), биохимические методы. Пренатальная диагностика наследственных заболеваний. Медико-генетическое консультирование.

Лабораторные работы № 15, 16*, 17, 18, 19*.

Практическая работа № 7.

Тестовый контроль № 6.

Контрольные работы № 7.

СПИСОК ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Лабораторная работа № 1. Устройство световых микроскопов

Лабораторная работа № 2. Интерфазное ядро

Лабораторная работа № 3. Изучение морфологии хромосом человека

Лабораторная работа № 4*. Сравнение морфологии хромосом человека и мыши

Лабораторная  работа №  5.   Кариотип  человека.   Принципы  идентификации

хромосом

Лабораторная работа № 6*. Разработка классификации хромосом животных. Лабораторная работа № 7*. Определение степени спирализации хромосом Лабораторная работа № 8. Митоз в клетках корешка лука Лабораторная работа № 9. Определение митотического индекса в меристеме

корешка лука

Лабораторная работа № 10*. Сравнение пролиферативной активности клеток

меристемы в разных зонах корешка лука Лабораторная работа №11. Мейоз

Лабораторная работа № 12. Анателофазный метод учета перестроек хромосом Лабораторная работа № 13. Обнаружение аберраций в кариотипе человека Лабораторная   работа  №   14.   Изучение  закономерностей   модификационной

изменчивости

Лабораторная работа № 15. Половой хроматин в ядраз соматических клеток Лабораторная работа №   16*.  Изучение морфологии полового хроматина в

клетках слизистой оболочки рта

Лабораторная работа № 17. Составление родословных и их анализ Лабораторная работа № 18. Проведение дактилоскопического анализа Лабораторная   работа   №    19*.   Методы   дифференциального   окрашивания

хромосом

СПИСОК ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ

1. Решение задач по темам «Моногибридное скрещивание», «Множественный аллелизм».

2. Решение задач по теме «Полигибридное скрещивание»

3. Решение задач по теме «Наследование сцепленное с полом»

4. Решение задач по теме «Сцепленное наследование»

5. Решение задач по темам «Популяционная генетика»

Тематическое планирование

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

УСЛОВИЯ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОГРАММЫ

Для теоретических занятий необходимы наглядные пособия:

Схема строения генов эукариот.

Модель молекулы ДНК

Схемы митотического цикла, митоза, мейоза,  строения хромосом, классификации

хромосом по строению.

Таблицы     моногибридного     скрещивания,     дигибридного,     анализирующего     и

скрещивания при неполном доминировании.

Таблицы цитологических основ законов Менделя.

Рисунки кариотипов дрозофилы, человека, крысы.        

Схемы наследования сцепленных генов у дрозофилы.

Рисунки генетической карты хромосом томата.

Схема сравнения генетической и цитологической карты Х-хромосом дрозофилы.

Схемы скрещивания при эпистазе, комплементарности и полимерии.

Рисунки Х- и У-хромосом человека.

Рисунки ядер эпителиальных клеток слизистой оболочки рта с половым хроматином.

Микрофотографии хромосомных аберраций в политенных хромосомах дрозофилы.

Рисунки хромосомных аберраций, выявляемых при анателофазном анализе.

Схемы   родословной   с   Х-сцепленной   рецессивной   гемофилией   в   европейских

королевских домах.

Схемы родословных  при  аутосомно-доминантном  и  аутосомно-рецессивном  типе

наследования.

Фотографии кариотипа человека при разных хромосомных патологиях.

Основные рисунки пальцевых узоров.

Для лабораторных занятий необходимы:

микроскопы, осветители, микропрепараты (яичник крысы, семенник крысы, метафазная пластинка хромосом человека, меристема корешка лука), микрофотографии (нормальных кариотипов человека с рутинной окраской, с дифференциальной окраской, кариотипов с хромосомными аберрациями), фиксированный материал (бедренная кость крысы, кончики корешков лука), гербарии, красители (ацетокармин или ацетоорсеин), медицинские шпатели, пипетки, предметные и покровные стекла, смесь Никифорова, ножницы, пинцеты, вата, бинт, спирт, фотографический валик, стекло размером 20x20 см, кусок поролона, типографская краска, листы бумаги, ручные лупы.

Для практических занятий необходимы:

задачники по генетике Г.Л. Рытова (см. список литературы). ЛИТЕРАТУРА ДЛЯ УЧИТЕЛЯ

1. Алиханян С.И., Акифьев А.П., Чернин С.С. Общая генетика. М.: Высшая школа, 1985.

2. Биология. В 2 кн. Кн. 1. Под ред. Ярыгина В.Н. М.: Высшая школа, 1997.

3. Ватта К.В., Тихомирова Н.Н. Руководство к практическим занятиям по генетике. М.: Просвещение, 1972.

4. Высоцкая Л.В., Глаголев Л.В. и др. Общая биология, М.: Просвещение, 1995,

5. Гостимский С.А. Практикум по цитогенетике. М.: МГУ, 1974.

6.Графодатский А.С., Раджабли С.И. Хромосомы сельскохозяйственных и лабораторных млекопитающих. Атлас. Новосибирск: Наука, 1988.

7. Гублер Е.В. Вычислительные методы анализа и распознавания патологических процессов. М.: Медицина, 1978.

8. Захаров А.Ф., Бенюш В.А., Кулешов Н.П., Барановская Л.И. Хромосомы человека. Атлас. М.: Медицина, 1982.

9. Лабораторный практикум по цитологии и гистологии. Куйбышев: Куйбышевский госуниверситет, 1990.

10. Рытов Г. Л. Задачник по генетике для абитуриентов и школьников. Самара: СамГУ, 1998.

11. Селезнева Е.С. Практикум по генетике. Самара: КуГУ, 1989.

12. Фогель Ф., Мотульски А. Генетика человека. Т. 1-3 М.: Мир, 1989-90.

ЛИТЕРАТУРА ДЛЯ УЧАЩИХСЯ

1.Биология для поступающих в вузы. Под.ред.В.Н.Ярыгина. М.:Высшая школа,
1995.        ^

2.Биология (в 2-х книгах). Книга 1. Под.ред.В.Н.Ярыгина. М.:Высшая школа, 1997.

З.Ватти К.В., Тихомирова Н.Н.    Руководство к практическим занятиям по генетике. М.: Просвещение, 1972.

4.Высоцкая Л.В., Глаголев Л.В. и др. Общая биология, М.: Просвещение, 1995.

5.Почти 200 задач по генетике. М.: Мирос, 1992.

6.Рытов Г. Л.   Задачник по генетике для абитуриентов и школьников. Самара: СамГУ, 1998.

7.Селезнева Е.С. Практикум по генетике. Самара: КуГУ, 1989.

8.Соколовская Б.Х. 100 задач по генетике и молекулярной биологии. Новосибирск: Наука, 1971.

9.Теремов А.В. Тестовые задания для проверки знаний учащихся по общей биологии. М.:ТЦ Сфера. 2001.

Рис. 1.1. Микроскоп МБР-1:

/ — основание; 2 — штатив; 3 — макрометрический винт (кремальера); 4 — винты, перемешающие столик; 5— предметный столик; 6 — тубусодержатель; 7 — окуляр; 8 — тубус; 9 — револьвер; 10 — объективы; // — отверстие предметного столика; 12 — конденсор; 13 — диафрагма; 14 — винт конденсора; 15 — зеркало; 16 — микрометрический винт

винта (для этого винт нужно вращать на себя). Откройте диафрагму и приподнимите ккнэдгкоа.

4. Смотрите в окуляр (левым глазом!) и вращайте зеркало до тех пор, пока поле зрения не будет освещено ярко и равномерно.

5. Положите на предметный столик приготовленный временный препарат (приготовление см. в работе 2.3) покровным стеклом вверх так, чтобы объект находился в центре отверстия предметного столика.

6. Внимание! Смотрите на микроскоп сбоку и опускайте тубус с помощью макрометрического винта на расстояние приблизительно 2 мм от объектива до препарата.

7. Смотрите в окуляр и медленно', поднимайте тубус макромет-рическим винтом (вращайте винт на себя!) до тех пор, пока не увидите изображение объекта в поле зрения. Фокусное расстояние при малом увеличении приблизительно равно 0,5 см.

8. Найдите на объекте интересующий вас участок и расположите его точно в центре. Эта операция называется центрирование. Рассмотрите препарат и сделайте зарисовки.

9. Перейдите к рассмотрению объекта при большом увеличении.

Внимание! Не трогайте макро- и микрометрические винты и постарайтесь не задеть руками препарат. Не бойтесь, объектив не заденет за стекло. Вращая револьвер, установите объектив большого увеличения (х40) над предметным столиком. Если действие выполнено правильно, вы услышите легкий щелчок.

10. Положите руку на микрометрический винт и, медленно! вращая его на пол-оборота вперед и назад, найдите фокус.

Обратите внимание, что большое увеличение позволяет видеть глубину объекта, поэтому резко видны то одни, то другие структуры. Фокусное расстояние при большом увеличении составляет приблизительно 1 мм.

11. Зарисуйте препарат при большом увеличении. При зарисовке смотрите в окуляр левым глазом, а в альбом — правым.

12. Для изучения очень тонких деталей и структур объекта используйте иммерсионный объектив. Он отличается маркировкой в виде черной полоски и силой увеличения х90. Для работы с этим увеличением нужно увеличить освещенность.

13. Отведите объектив большого увеличения в сторону.

14. Капните на покровное стекло иммерсионное масло.

15. Вращайте револьвер так, чтобы иммерсионный объектив оказался над отверстием в предметном столике, при этом он погрузится в масло. Если вы все сделали правильно, то услышите легкий щелчок.

16. Для наведения на фокус используйте микрометрический винт, при этом поворачивайте его крайне осторожно.

17. По окончании работы приведите микроскоп в нерабочее состояние. Объективы переведите в нейтральное положение, т.е.

они не должны смотреть в отверстие в предметном столике. Тубус опустите вниз до предела. Если вы работали с иммерсионным объективом, то хорошо протрите его мягкой тряпочкой, смоченной в спирте. Поставьте микроскоп на место, держа его правой рукой за штатив и поддерживая левой рукой основание

Работа 1.2. Правила работы с микроскопом МБР-1

Запомните: микроскоп следует правой рукой брать за штатив, а левой — поддерживать основание.

1. Установите микроскоп. Тубусодержатель должен быть обращен к вам, а зеркало — находиться напротив источника света.

2. Поставьте объектив малого увеличения в рабочее положение. Для этого вращайте револьвер до тех пор, пока объектив малого увеличения не установится над отверстием в предметном столике. Если действие выполнено правильно, то вы услышите легкий щелчок.

Запомните, что изучение любого объекта начинается с малого увеличения.

3. Опустите объектив малого увеличения (х8 или х!0) над столиком на высоту примерно 0,5 см с помощью макрометрического

Работа 2.4. Правила оформления лабораторной работы

Объект, изучаемый под микроскопом, зарисовывают в альбом. Это делают для того, чтобы закрепить в памяти строение объекта, форму отдельных структур, их взаимное расположение, индивидуальные особенности.

Для выполнения зарисовок необходимо иметь альбом (формат 30x21 см) и карандаши (простой и цветные).

Правила оформления альбома.

1. Рисовать можно только на одной стороне листа.

2. Вверху страницы следует записать название темы. Если изучается зоологический объект, нужно указать название типа, подтипа и класса, к которому он относится в соответствии с Международной классификацией. Каждое систематическое название (тип, подтип, класс) нужно писать на отдельной строке по-русски.

3. На одной странице не должно быть более четырех рисунков. Рисунок должен быть крупным — детали хорошо различимыми.

4. Главное требование к рисунку заключается в правильном отображении формы, соотношения объема и размеров отдельных частей и целого объекта.

Сначала следует нарисовать общий контур объекта, затем внутри слегка наметить контуры деталей и индивидуальные особенности объекта.

5. Контуры поля зрения микроскопа вокруг рисунка обозначать не нужно.

6. К каждому рисунку обязательно сделать обозначения его отдельных частей. Надписи к рисунку выполнять только простым карандашом.

К отдельным частям объекта поставить стрелку и цифру. Затем сбоку от рисунка или под ним столбиком по вертикали написать цифры и соответствующие им обозначения.

7. Если в теме предусмотрено заполнение таблицы, следует зарисовать таблицу в альбоме и заполнить ее.

8. Если работа выполнена правильно, то в конце занятия ее подписывает преподаватель.

Задания для самоподготовки

1. Знать: а) основные методы изучения биологических объектов; б) основные оптические приборы, используемые для микроскопии биологических объектов; в) основные части микроскопа, их назначение и устройство; г) механическую, оптическую и осветительную части на схеме микроскопа (МБР и МБС), уметь показать их на схеме и рассказать об их назначении и особенностях работы; д) правила работы с микроскопом (МБР и МБС); е) правила приготовления временного препарата; ж) правила оформления лабораторной работы.

2. Выполнить тестовое задание.

3. Решить ситуационные задачи.

4. Заполнить в альбоме табл. 1.1 — 1.3 по изучаемой теме.

Таблицы для заполнения в альбоме

Таблица Основные методы изучения биологических объектов

Таблица   1.2

Основные методы микроскопирования

Таблица   1.3 Особенности работы при различных увеличениях светового микроскопа

Тестовые задания        1

\. Окуляры вставлены: а) в револьвер; б) тубус; в) конденсор; г) диафрагму; д) макровинт.

2. Осветительная часть микроскопа представлена: а) тубусом; б) конденсором; в) зеркалом; г) макровинтом; д) диафрагмой.

3. Малое увеличение объектива: а) х40; б) х8; в) х20; г) х!0; Д) хЗО.

4. Оптическая часть микроскопа включает: а) окуляр; б) конденсор; в) диафрагму; г) объектив; д) зеркало.

5. К механической части микроскопа относят: а) тубус; б) диафрагму; в) револьвер; г) макровинт; д) зеркало.

Ситуационные задачи

1. При малом увеличении поле зрения и объект были хорошо и равномерно освещены. При переводе на большое увеличение объект стал темным. Какие действия нужно предпринять?

2. При малом увеличении объект хорошо и равномерно освещен. При переводе на большое увеличение поле зрения стало черным. Какие действия нужно предпринять?

3. При малом увеличении объект был в поле зрения, а при большом увеличении в поле зрения объект не обнаружен. Что нужно сделать?

4. При малом увеличении объект виден в фокусе. При большом увеличении фокус не наводится. Какие действия нужно предпринять?

5. При работе с большим увеличением изображение мутное. Какие действия нужно предпринять?

 (Н.В.Чебышев, А.Н.Демченко, М.В.Козарь и др. Руководство к практическим занятиям по биологии: Учеб. Пособие для студентов сред. Проф. учеб. завед. – М.: Издательский центр «Академия», 2004.-160 с.

Приложение ( http://festival.1september.ru/articles/416045/ )

Фрагмент занятия № 1.

 «Введение».

Задачи:

-учить самостоятельно добывать знания, используя дополнительную литературу;

-учить делать краткие сообщения и расширенные доклады по поставленным вопросам;

-повторение и закрепление основных терминов и понятий генетики, формирование умений свободно оперировать данными понятиями;

-объяснение целей и задач данного элективного курса.

Примерный теоретический материал к занятию.

История первых открытий.

   Мендель Грегор Иоганн (1822-1884) – чешский ученый, основоположник генетики. В 1843 году закончил университет по курсу «Философия». (В то время курс философии был значительно шире, чем сейчас, и включал в себя также естественные науки и математику). Сразу же по окончании университета Мендель постригся в монахи в августинский монастырь в г. Брюнне (ныне Брно); позже он стал настоятелем этого монастыря. В 1856-1863 гг. провел знаменитые опыты по гибридизации гороха, результаты которого были изложены в 1865 году в Обществе испытателей природы в Брюнне, а затем опубликованы в работе «Опыты над растительными гибридами». Успеху работ Менделя способствовало то, что при проведении экспериментов он использовал строгую и хорошо продуманную методику. Основные ее особенности заключаются в следующем:

-использование самоопыляющегося растения (горох);

-использование только чистых линий (на выведение которых он потратил несколько лет);

-исключение возможности случайного переопыления (проводилось либо перекрестное опыление самим исследователем, либо имело место самоопыление);

-в начале своих исследований Мендель наблюдал за наследованием одного признака, и лишь после установления закономерностей наследования одного признака он перешел к изучению наследования одновременно нескольких признаков;

-выбор для работы признаков, встречающихся лишь в двух четко различающихся формах (альтернативные признаки). Всего Менделем было взято 7 таких признаков;

-индивидуальный анализ потомства каждого скрещивания;

-использование больших выборок и математических методов обработки результатов своих экспериментов.

   Основное значение работ Менделя для всего последующего развития биологии состоит в том, что он впервые сформулировал основные закономерности наследования: дискретность наследственных факторов и независимое их комбинирование при передаче из поколения в поколение. Следует иметь в виду, что во времена Менделя биологи придерживались принципиально иных взглядов на наследование: они были сторонниками теории слитной наследственности. Мендель сформулировал законы наследования задолго до того, как были открыты материальные носители наследственности (хромосомы и гены) и механизмы, обеспечивающие передачу этих носителей следующим поколениям – мейоз и двойное оплодотворение у цветковых растений.

Основные генетические понятия и термины.

Хромосомная теория наследственности.

1. Генетические понятия и термины.

Для изучения любой науки необходимо знание ее специальных терминов и понятий. Познакомимся с основными терминами и понятиями науки генетики.

   Наследственность и изменчивость – два противоположных свойства организма, которые составляют единое целое. Именно эти свойства являются основой для эволюции органического мира. Наследственность – это способность организма сохранять и передавать следующему поколению свои признаки и особенности развития. Благодаря этой способности каждый вид сохраняет свои свойства из поколения в поколение. Изменчивость – это способность организма изменяться в процессе индивидуального развития под воздействием факторов среды.

   Единица материальной основы наследственности – ген – участок молекулы ДНК, ответственный за проявление какого-либо признака. Гены располагаются в определенных участках хромосом – локусах.

  Наследственный фактор – введенное Г. Менделем понятие, которым он обозначил признак, передающийся по наследству. Впоследствии для определения этого понятия В. Иогансеном был введен термин «ген».

   Реализация признака у организма осуществляется по схеме: ген → белок → признак.

   Гомологичные хромосомы – хромосомы, содержащие одинаковый набор генов, сходных по морфологическим признакам, коньюгирующие в профазе I мейоза.

   Диплоидная клетка – клетка, имеющая два гомологичных набора хромосом.

   У диплоидных клеток в гомологичных хромосомах находятся гены, регулирующие развитие одних и тех же признаков. Парные гены, расположенные в одних и тех же локусах гомологичных хромосом и ответственные за появление одного признака (например, цвета волос, глаз, формы уха и т.д.), называются аллельными генами (аллелями).

   Аллели обозначаются буквами латинского алфавита: А, а, В, в, С, с и т.д.

Аллельные гены могут нести одинаковые или противоположные качества одного признака. Последние называются альтернативными. Альтернативными являются, например, аллели темной и светлой окраски волос, серого и карего цвета глаз, желтой и зеленой окраски семян.

   Аллельные гены могут быть доминантными и рецессивными.

   Доминантный признак (ген) – господствующий, преобладающий признак, проявляется всегда как в гомозиготном, так и в гетерозиготном состоянии. Доминантный признак обозначается заглавными буквами латинского алфавита: А, В, С и т.д.

   Рецессивный признак (ген) – подавляемый признак, проявляющийся только в гомозиготном состоянии. В гетерозиготном состоянии рецессивный признак может полностью или частично подавляться доминантным. Он обозначается соответствующей строчной буквой латинского алфавита: а, в, с и т.д.

   Гомозигота – это клетка (особь), имеющая одинаковые аллели одного гена в гомологичных хромосомах (АА или аа).

   Гетерозигота – это клетка (особь), имеющая разные аллели одного гена в гомологичных хромосомах (Аа), т.е. несущая альтернативные признаки.

   Генотип – совокупность всех наследственных признаков (генов) организма, полученных особью от родителей, а также новых свойств, появившихся в результате мутаций генов, которых не было у родителей.

   Фенотип – совокупность внутренних и внешних признаков, которые проявляются у организма при взаимодействии со средой в процессе индивидуального развития организма.

   Передача наследственных признаков происходит при делении клетки и размножении организма: при половом размножении – через половые клетки – гаметы; при бесполом размножении через соматические клетки.

   Соматические клетки – клетки тела.

   Геном – совокупность генов в гаплоидном наборе хромосом данного организма.

   Кариотип – совокупность признаков хромосомного набора (число, размер, форма хромосом), характерных для того или иного вида.

   Генофонд – Совокупность генов популяции вида или другой систематической единицы на данном отрезке времени.

   Мутация – внезапно возникающие наследственные изменения генотипа.

Обозначения и символы, используемые в генетике.

Родительские особи (лат. «парентс») – P.

Женская особь – ♀.

Мужская особь – ♂.

Особи первого поколения, гибридные особи (лат. «филии») – F1.

Второе поколение гибридов – F2.

Гаметы – G .

Доминантные аллели – А, В, С …

Рецессивные аллели – а, в, с…

Гетерозигота – Аа.

Доминантная гомозигота – АА.

Рецессивная гомозигота – аа.

Дигетерозигота (гетерозигота при дигибридном скрещивании) – АаВв.

Доминантная гомозигота при дигибридном скрещивании – ААВВ.

Рецессивная гомозигота при дигибридном скрещивании – аавв.

2. Методы генетики.

Для изучения закономерностей наследственности и изменчивости используются различные метода науки.

1. Гибридологический метод – это скрещивание различных по своим признакам организмов с целью изучения характера наследования признаков у потомства. Этот метод был использован Г. Менделем при изучении наследования семи контрастных признаков у растений гороха.

   Организмы, гомозиготные по одному или нескольким признакам, получаемые от одной самоопыляющейся или самооплодотворяющейся особи и не дающие в потомстве проявления альтернативного признака, называются чистой линией.

   Организмы, полученные от скрещивания двух генотипически разных организмов, называются гибридами.

   По результатам гибридизации определяются доминантные признаки, по характеру проявления признаков у гибридов – полное или частичное подавление рецессивных признаков.

2. Цитологические методы основаны на анализе кариотипа особей, изучении процесса мейоза, поведения хромосом в мейозе и образования гамет.

   При изучении хромосомного набора любого организма учитываются следующие правила:

1) число хромосом в соматических клетках каждого вида в норме постоянно;

2) у диплоидных организмов в соматических клетках все хромосомы парные, гомологичные; гаплоидный набор хромосом имеют только гаметы, а у растений – гаметофит;

3) каждая хромосомная пара индивидуальна и отличается по своим параметрам от других; при окрашивании имеет различную дифференциальную окраску – чередование светлых и темных полос.

Для систематизации и изучения кариотипа хромосомы располагаются попарно по мере убывания их величины.

3. Молекулярно-генетический метод основан на изучении структуры генов, их количества и последовательности расположения в ДНК; выявлении нуклеотидной последовательности отдельных генов, генных аномалий, определении генома организма, т.е. всей структуры ДНК, содержащейся в гаплоидном наборе хромосом.

3. Хромосомная теория наследственности.

Основные положения хромосомной теории наследственности были сформулированы американским ученым Томасом Морганом в 1911 году. В основе теории лежит поведение хромосом в мейозе, от которого зависит качество образующихся гамет.

Основные положения хромосомной теории наследственности:

• Единицей наследственной информации является ген, локализованный в хромосоме.
• Каждая хромосома содержит множество генов; гены в хромосомах располагаются линейно, каждый ген имеет определенное место (локус) в хромосоме.
• Гены наследственно дискретны, относительно стабильны, но при этом могут мутировать.
• Гены, расположенные в одной хромосоме, наследуются совместно, сцеплено.
• Сцепление генов может нарушаться в процессе мейоза в результате кроссинговера, что увеличивает число комбинаций генов в гаметах.
• Частота кроссинговера прямо пропорциональна расстоянию между генами.
• В процессе мейоза гомологичные хромосомы, а следовательно, аллельные гены попадают в разные гаметы.
• Негомологичные хромосомы расходятся произвольно, независимо друг от друга и образуют различные комбинации в гаметах.

Значение хромосомной теории наследственности.

*Дала объяснение законам Менделя.

*Вскрыла цитологические основы наследования признаков.

*Объяснила генетические основы теории естественного отбора.

Фрагмент занятия №2.

Моногибридное скрещивание.

Задачи:

- повторить сущность первого и второго законов генетики;

- продолжать формировать умения применять знания о митозе, мейозе и оплодотворении для    

  объяснения генетических закономерностей;

- познакомить учащихся с различными генетическими явлениями и закономерностями;

- продолжать формировать умения пользоваться генетической символикой.

Примерный теоретический материал к занятию.

   Моногибридное скрещивание – скрещивание форм, отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных (контрастных) признаков, предающихся по наследству.

   Впервые закономерности наследования были установлены Г.Менделем с помощью гибридологического метода. Для своих опытов Мендель использовал особи, относящиеся к чистым линиям (гомозиготные), отличающиеся по одной паре альтернативных признаков.

Схема 1-го скрещивания

(представителей двух чистых линий).

Р         фенотип               желтые семена               х                    зеленые семена

Р         генотип                          АА                         х                               аа

                                                     ↓                                                            ↓

G                                                  А                                                            а

F1       генотип                                                        Аа          

F1       фенотип                                              желтые семена  

  В результате все гибриды первого поколения имеют одинаковый генотип и фенотип. Эту закономерность называют законом единообразия первого поколения или первым законом Менделя.

   При моногибридном скрещивании у гибридов первого поколения проявляются только доминантные признаки: фенотип их и генотип их единообразны.

   Для второго скрещивания используются гибриды первого поколения F1.

Схема 2-го скрещивания

(гибридов первого поколения).

Р         фенотип                желтые семена            х                     желтые семена

Р         генотип                            Аа                      х                               Аа

                                                 ↓         ↓                                              ↓          ↓

G                                              А        а                                              А          а

F2       генотип                                     АА          Аа          Аа           аа  

F2         фенотип                                     жел.        жел.       жел.        зелен.

Для удобства расчета результатов скрещивания принято использовать схему, предложенную ученым Пеннетом (решетка Пеннета). В ней по вертикали указывают гаметы женской особи, а по горизонтали – мужской. В местах пересечений записывают генотипы зигот, полученных в результате случайного оплодотворения.

Решетка Пеннета для приведенной

выше схемы скрещивания.

Таким образом, при скрещивании гибридов первого поколения во втором поколении происходит расщепление признаков: у основной части потомков (3/4) присутствует ген А и фенотипически проявляется доминантный признак, а у части потомков с генотипом аа проявляется рецессивный признак. Эту закономерность называют законом расщепления признаков (второй закон Менделя).

   При скрещивании двух гетерозиготных особей (гибридов первого поколения) во втором поколении наблюдается расщепление признаков по фенотипу в соотношении 3:1, а по генотипу – 1: 2:1.

Цитологические основы моногибридного скрещивания.

   Расщепление признаков во втором поколении объясняется сохранением рецессивного гена в гетерозиготном состоянии. При переходе в гомозиготное состояние рецессивный ген вновь проявляется в виде признака. Эту закономерность Мендель назвал «гипотезой чистоты гамет».

Эта гипотеза или закон гласит, что находящиеся в каждом организме пары наследственных факторов не смешиваются и не сливаются и при образовании гамет по одному из каждой пары переходят в них в чистом виде: одни гаметы несут доминантный ген, другие – рецессивный. Гаметы никогда не бывают гибридными по данному признаку. Для наследования признака не имеет значения, какая именно гамета несет ген признака – отцовская или материнская; у дочернего организма в одинаковой степени проявляются доминантные признаки и не проявляются рецессивные.

    Исходные родительские особи гомозиготны (АА и аа) и дают только один тип гамет – А или а соответственно. При слиянии гамет в зиготу попадают гомологичные хромосомы с альтернативными признаками, поэтому все полученные потомки являются гетерозиготными гибридами с генотипом Аа, но проявляется в фенотипе только доминантный признак.

   Гибриды первого поколения гетерозиготны (Аа). Так как при мейозе гомологичные хромосомы попадают в разные гаметы, то гибриды дают два типа гамет: А и а. В процессе оплодотворения происходит свободная комбинация двух типов гамет и образуются 4 варианта зигот с генотипами: АА, 2Аа и аа. В фенотипе проявляются только два признака, причем потомков с доминантным признаком в 3 раза больше, чем с рецессивным.

Полное и неполное доминирование.

    Полное доминирование – один из видов взаимодействия аллельных генов, при котором один из аллелей (доминантный) в гетерозиготе полностью подавляет проявление другого аллеля (рецессивного). Например, у гороха ген желтой окраски семян полностью подавляет проявление гена зеленой окраски семян. При полном доминировании во втором поколении расщепление по фенотипу 3:1.

    Доминантный признак не всегда полностью подавляет рецессивный, поэтому возможно появление промежуточный признаков у гибридов.  Неполное доминирование – один из видов взаимодействия аллельных генов, при котором один из аллелей (доминантный) в гетерозиготе не полностью подавляет проявление другого аллеля (рецессивного), и в F1 выражение признака носит промежуточный характер. Так, например, при скрещивании двух чистых линий растения ночной красавицы с красными и белыми цветками первое поколение гибридов оказывается розовым. Происходит неполное доминирование признака окраски, и красный цвет лишь частично подавляет белый. Во втором поколении расщепление признаков по фенотипу оказывается равным расщеплению по генотипу – 1:2:1.  

   У человека неполное доминирование проявляется при наследовании структуры волос. Ген курчавых волос доминирует над геном прямых волос не в полной мере. И у гетерозигот наблюдается промежуточное проявление признака – волнистые волосы. Неполное доминирование широко распространено в природе.

Летальные гены.

Иногда расщепление признаков во втором поколении может отклоняться от ожидаемых (3:1 – при полном доминировании,1:2:1 – при неполном доминировании) результатов. Это связано с тем, что в некоторых случаях гомозиготы по одному из признаков оказываются нежизнеспособными. В этих случаях говорят о летальных генах. Летальные гены (лат. «леталис» - смертельный) – гены, в гомозиготном состоянии вызывающие гибель организма из-за нарушения нормального хода развития. Появление летальных генов – следствие мутаций, которые в  гетерозиготном организме не проявляют своего действия.

Примеры. 1) Серые каракульские овцы, гомозиготные по доминантному признаку серой окраски, погибают после рождения из-за недоразвития желудка. 2)Примером доминантного летального гена является брахидактилия у человека (укороченные пальцы). Гомозиготы по данному пальцу погибают на ранних стадиях развития зародыша, а признак проявляется только у гетерозигот. 3) Примером рецессивного летального гена является ген серповидно-клеточной анемии у человека. В норме эритроциты имеют форму двояковогнутого диска. При серповидно-клеточ-ной анемии они приобретают вид серпа, а физиологический эффект выражается острой анемией и снижением количества кислорода, переносимого кровью. У гетерозигот заболевание не проявляется, эритроциты все же имеют измененную форму. Гомозиготы по этому признаку в 95% случаев гибнут в раннем возрасте из-за кислородной недостаточности, а гетерозиготы вполне жизнеспособны. 4) У растений есть ген, отвечающий за развитие хлорофилла. Если он подвергся мутации и оказался в гомозиготном состоянии, то вырастающее бесцветное растение погибает на стадии всходов из-за отсутствия фотосинтеза. В изолированных популяциях, где велика вероятность перехода летальных генов в гомозиготное состояние, смертность потомства достигает 8%.  

Анализирующее скрещивание.

    Анализирующее скрещивание – скрещивание, проводящееся для определения генотипа организма.

    Анализирующее скрещивание – это скрещивание особи с доминантным признаком, но неизвестным генотипом с особью, гомозиготной по рецессивному признаку, генотип которой всегда аа. По результату скрещивания определяется генотип особи с доминантным признаком.

    I вариант. Если при скрещивании особи с доминантным признаком с рецессивной гомозиготной особью полученное потомство единообразно, то анализируемая особь с доминантным признаком гомозиготна.

Р     фенотип                  доминантный признак             х                  рецессивный признак

Р      генотип                                А_                                х                                   аа

                                                 ↓          ↓                                                                 ↓            

G                                              А          _                                                                а          

F1    фенотип                                                       доминантный признак

        генотип                                                                      Аа

Вывод: если потомство единообразно, то неизвестный ген А, т.е. генотип анализируемой особи АА.

   II вариант. Если при скрещивании особи с доминантным признаком с рецессивной гомозиготной особью полученное потомство дает расщепление 1:1, то исследуемая особь с доминантным признаком гетерозиготна.

Р      фенотип              доминантный признак              х                     рецессивный признак

Р      генотип                             А_                                                                         аа

                                              ↓          ↓                                                                      ↓

G                                           А         _                                                                       а

F1      фенотип                        доминантный признак                                 рецессивный признак                     

       генотип                                     Аа                                                                       аа                                                                                                  

                                                                                             1:1

Вывод: если у потомства происходит расщепление признаков, то неизвестный ген рецессивный и генотип анализируемой особи Аа.

   Анализирующее скрещивание часто используется в селекции растений и животных для определения генотипа особи с доминантным признаком и выведения чистой линии.

Решение задач на моногибридное скрещивание.

Алгоритм решения прямых задач.

Под прямой задачей подразумевается такая, в которой известны генотипы родителей, необходимо определить возможные генотипы и фенотипы потомства в первом и втором поколениях.

Для решения задачи следует составить схему, аналогичную той, что использовалась для записи результатов моногибридного скрещивания.

Алгоритм решения обратных задач.

Под обратной задачей имеется в виду такая задача, в которой даны результаты скрещивания, фенотипы родителей и полученного потомства; необходимо определить генотипы родителей и потомства.

Фрагмент итогового занятия

элективного курса

 «Решение генетических задач».

Участники занятия.

Учащиеся 10 (11) классов.

Цели занятия.

• Проверка усвоения основных законов наследственности, терминологии, символики;
• проверка усвоения основных алгоритмов решения генетических задач;
• проверка сформированности навыков решения генетических  задач повышенной сложности на моногибридное скрещивание, дигибридное скрещивание, сцепленное наследование генов, наследование, сцепленное с полом, комплементарность, эпистаз и др.
• развитие логического мышления;
• развитие познавательной самостоятельности, интереса к изучаемому предмету;
• воспитание внимательности, сосредоточенности;

Продолжительность занятия – 2 урока.

Оборудование.

- Распечатанные задачи (усложненные задачи помечены *);

-ответы к задачам;

-готовые решения задач;

Ход занятия.

1. Вступительное слово учителя: постановка цели перед учащимися.

Цель: решить все предложенные задачи для проверки усвоения навыков решения генетических задач.

2. Учащиеся самостоятельно выбирают задачи, решают их на доске, объясняют решение. Для самопроверки пользуются готовыми ответами. В случае затруднения могут помогать друг другу, в случае расхождения с ответами  - коллективно находить ошибки.

3. В конце занятия учитель анализирует а) степень самостоятельности;

                                                                     б) степень усвоения материала.

Задача 1.

У разводимых в неволе лисиц доминантный ген вызывает появление платиновой окраски, а в гомозиготном состоянии обладает летальным действием (гибнут эмбрионы). Рецессивный аллель определяет серебристо-серую окраску. Скрещивали платиновых лисиц между собой и получили 72 потомка.

1. Сколько типов гамет образуется у платиновой лисицы?
2. Сколько животных погибло в эмбриональном состоянии?
3. Сколько разных жизнеспособных генотипов образуется при таком скрещивании?
4. Сколько родилось серебристо-серых лисят?
5. Сколько родилось платиновых лисят?

Задача 2.

У человека серповидноклеточная анемия наследуется как признак неполностью доминантный. У доминантных гомозигот развивается сильная анемия, приводящая к смерти, а у гетерозигот анемия проявляется в легкой форме. Малярийный плазмодий не может усваивать аномальный гемоглобин, поэтому люди, имеющие ген серповидноклеточной анемии, не болеют малярией. В семье у обоих супругов легкая форма анемии.

1. Сколько типов гамет образуется у каждого супруга?
2. Сколько разных фенотипов может быть среди детей этой пары?
3. Какова вероятность рождения ребенка с тяжелой формой анемии?
4. Какова вероятность рождения ребенка, устойчивого к малярии?
5. Какова вероятность рождения ребенка, чувствительного к малярии?

Задача 3.

У человека способность ощущать вкус фенилтиомочевины (ФТМ) – доминантный признак. Люди, чувствительные к этому вкусу (АА и Аа), воспринимают низкие концентрации ФТМ как очень горькие, а нечувствительные – не воспринимают вкус этого вещества даже в высоких концентрациях.

1. Опишите словами генотипы супругов, если сами они ощущают вкус ФТМ, а один из трех детей в семье – не ощущает?
2. С какой вероятностью можно ожидать указанные фенотипы в потомстве F1 от скрещивания двух гетерозигот?
3. С какой вероятностью можно ожидать указанные фенотипы в потомстве от скрещивания гетерозиготы с гомозиготой, чувствительной ко вкусу?
4. С какой вероятностью можно ожидать указанные фенотипы в потомстве от скрещивания гетерозиготы с гомозиготой, нечувствительной ко вкусу?

Задача 4.

Владелец  нескольких тигров нормальной (поперечной) «окраски» приобрел тигра с продольными полосками на шкуре (рецессивный признак). Скрестив его с одним из своих тигров, он получил тигрят «в клеточку». При скрещивании клетчатых тигров между собой в потомстве преобладали клетчатые  животные, но встречались и тигрята с поперечными и продольными полосками.

1. Опишите одним словом генотип «клетчатого» тигра.
2. Сколько гамет может образовать полосатый тигр?
3. Какова вероятность появления во втором поколении тигрят в клеточку?
4. Является ли клетчатый рисунок рецессивным признаком?
5. Можно ли говорить о полном доминировании поперечной окраски?

Задача 5.

В родильном доме перепутали двух детей. Родители одного из них имеют I и II группы крови,  родители другого – II и IV. Исследование показало, что дети имеют I и II группы крови. Определите, кто чей ребенок.

Задача 6.

У морских свинок черная окраска шерсти (А) доминирует над белой, курчавая шерсть (В) – над гладкой, а короткая шерсть (Д) – над длинной. Скрещивали свинок с белой гладкой длинной шерстью с тригетерозиготными свинками, у которых шерсть черная курчавая короткая.

1. Сколько типов гамет образуется в организме родительской свинки с черной курчавой короткой шерстью?
2. Сколько разных фенотипов получиться у потомков при описанном скрещивании?
3. Сколько разных генотипов получится при описанном скрещивании?
4. Какова вероятность появления потомства с белой длинной шерстью?

Задача 7.

У человека темные волосы, карие глаза, веснушки на лице – доминантные признаки, а светлые волосы, голубые глаза, отсутствие веснушек – рецессивные.

Темноволосая женщина, имеющая синие глаза и веснушки на лице вышла замуж за светловолосого мужчину с карими глазами, без веснушек. У них родился светловолосый голубоглазый сын без веснушек на носу. С какой вероятностью может родиться темноволосый кареглазый ребенок без веснушек?

Задача 8.

У человека черные волосы и большие глаза – признаки доминирующие. У светловолосой женщины  с большими глазами и черноволосого мужчины с маленькими глазами родились четверо детей. У одного ребенка волосы светлые и глаза маленькие.

1. Сколько типов гамет образуется у матери?
2. Сколько типов гамет образуется у отца?
3. Сколько разных генотипов у детей в этой семье?
4. Сколько разных фенотипов у детей в этой семье?
5. Какова вероятность рождения ребенка с черными волосами и большими глазами?
6. Какова вероятность рождения пяти таких детей подряд?

Задача 9.

У матери II группа крови и положительный резус-фактор (дигетерозигота), у отца – IV группа крови и отрицательный резус-фактор. Определите вероятность рождения детей с различными группами крови и резус-фактором, а также укажите генотипы детей, для которых родители  могут быть донорами.

Задача 10.*

Здоровая женщина вступает в брак  со здоровым мужчиной. У них рождается 5 сыновей. Один страдает дальтонизмом, но имеет нормальную кровь, один – страдает гемофилией, но имеет нормальное зрение, а один страдает дальтонизмом и гемофилией. Определите генотипы родителей, объясните причину появления у детей таких фенотипов, укажите название процесса.

Задача 11.

От брака мужчины, у которого нет рахита, устойчивого к лечению витамином Д, и женщины, страдающей этим заболеванием, рождается здоровая девочка. Какова вероятность рождения в этой семье последующих здоровых детей, как девочка-первенец? Известно, что ген, ответственный за развитие этой болезни,- доминантный ген полного доминирования, локализованный в Х-хромосоме.

Задача 12.

У женщины, у которой отсутствует потоотделение (ангидрозная эктодермальная дисплазия) и мужчины, не имеющего указанного дефекта, рождается сын. Определите, вероятность того, что сын унаследует  болезнь матери, если известно, что ген, ответственный за развитие болезни, - рецессивный ген, локализованный в Х-хромосоме. Рассчитайте, если вторым ребенком в этой семье будет девочка, нормально ли будут работать у нее потовые железы.

Задача 13.

У попугаев сцепленный с полом ген А определяет зеленую окраску оперения, а рецессивный ген – коричневую.  Зеленого гомозиготного самца скрещивают с коричневой самкой. Полученное потомство скрестили между собой.

1. Какова вероятность появления в потомстве птенцов с зеленым оперением?
2. Какова вероятность появления самцов с зеленым оперением?
3. Какова вероятность появления самок с зеленым оперением?

Задача 14.*

Скрещены две чистые линии мышей: в одной из них животные имеют черную шерсть нормальной длины, а другой – длинную серую. Гены нормальной длины шерсти (А) и серой окраски (В) - доминантные.  Гибриды F1 имеют шерсть нормальную серую. При анализирующем скрещивании получилось следующее расщепление: мышат с нормальной серой шерстью – 89, с нормальной черной – 36, с длинной серой – 35 и длинной черной – 88. Какой процент составят кроссоверные мышата?

Задача 15.*

При скрещивании одного из сортов белоцветкового душистого горошка (ААвв) с другим сортом белоцветкового душистого горошка (ааВВ) все гибридные растения оказываются красноцветковыми. Гены А и В, локализованные в разных хромосомах обеспечивают синтез красного пигмента только если одновременно содержатся в генотипе. При наличии одного из них окраска теряется, все цветки – белые.

1. Какое явление лежит в основе данного наследования?
2. Какова вероятность появления в F2 красноцветковых растений?

Задача 16.*

У спаниелей ген В дает черную окраску, а ген в – коричневую. Ген А ингибирует развитие любой окраски и приводит к появлению животных с белой шерстью. Ген а на окраску шерсти никакого влияния не оказывает. Скрестили коричневую гомозиготную самку спаниеля с белым самцом  (ААВВ).

1. Какое расщепление по фенотипу ожидается в F2?
2. Определите вид эпистаза, описанного в этой задаче.
3. Какова вероятность появления в F2  животных с белой шерстью?

Задача 17*.

Дигетерозиготное красноцветковое (А) узколистное (В) растение левкоя скрещено с таким же растением из F1, названные гены сцеплены. Допустим, у этих растений 50% мужских гамет образовалось в результате перекреста гомологичных хромосом, остальные мужские и все женские гаметы – без перекреста. Определите, каким будет расщепление (в %) потомства F2 по фенотипу и генотипу.