Методическая разработка учебного занятия по дисциплине Биология " Генетика пола. Наследование, сцепленное с полом".
план-конспект по биологии

«Генетика пола. Наследование, сцепленное с полом»

Специальность: все специальности технического профиля

Дисциплина: «Биология»

Длительность занятия: 90 мин

Тема: «Генетика пола. Наследование, сцепленное с полом»

Вид занятия: Изучение новых знаний с использованием мультимедийного оборудования 

Форма урока: Комбинированный урок

Принципы: научности, доступности, системности и последовательности, наглядности.

Цель: Организовать работу по изучению механизмов определения пола и наследования, сцепленного с полом

Задачи:

Образовательные:

1. Учащийся научится называть различия между аутосомомами и половыми хромосомами, гомогаметным и гетерогаметным полом.
2. Учащийся сможет называть причины  детерминации развития пола; выявлять особенности наследования сцепленного Y-хромосомой и Х-хромосомой
3. Учащийся научится определять алгоритм действий при решении задач и  приобретет навык решения генетических задач по данной теме.

Воспитательные:

1. У учащихся  происходит формирование ориентации в системе моральных норм и ценностей, воспитывается правильное отношение к проблеме пола, сознательное отношение к своему здоровью и здоровью потомков;

Развивающие:  Учащийся получит возможность научиться:

1. приемам работы с текстовой информацией (выделение главного, структурирование учебного материала, перевод информации из текста в схему).
2. осуществлять познавательную рефлексию в отношении действий по решению учебных и познавательных задач
3. выступать публично, аргументировать свои действия и мысли.
4. вступать в диалог, а также участвовать в коллективном обсуждении проблем.

Межпредметные связи: География, История, Физическая культура

Внутрипредметные связи: «Моногибридное и дигибридное скрещивание»,

Наглядные пособия: Электронные презентации, фрагменты из кинофильмов, учебник

Раздаточный материал: Рейтинговая ведомость, опорный конспект, алгоритм решения задач.

Технические средства обучения:  Компьютер,  мультимедиапроектор, экран (интерактивная доска), презентация в Power Point.

Список литературы:

1. Беляев Д.К., Дымшиц Г.М. Общая биология 10-11 класс: Учебник для базового уровня. М.: Просвещение, 2005.
2. Захаров В.Б. и др.  Общая биология. 10-11 класс: Учебник для общеобразовательных учреждений. М.: Дрофа, 2005.
3. Гончаров О.В. Генетика. Задачи.- Саратов: Лицей, 2008.

Методы и формы проведения:

Ход урока:

1. Подготовка к восприятию темы.

  1слайд    Тема нашего занятия «Генетика пола. Наследование, сцепленное с полом».  Возможно, в школе вы уже рассматривали некоторые вопросы по данной теме. Глядя на название темы:

• Скажите, что  вам известно по данной теме?
• Может, возникают какие-либо  ассоциации с названием темы?
• Как вы думаете, могут ли пригодиться знания по сегодняшней теме в вашей будущей жизни?

    Что касается последнего вопроса,  мне вспомнился один случай. Однажды, выполняя практическую работу по составлению родословных, один из студентов, он сейчас учится на 4 курсе, сказал следующее: «Представляете, моя мама постоянно упрекает отчима, что у моего брата – дальтонизм. Мол, от первого брака ребенок здоровый, а вот от него – больной. Надо сказать маме, что перестала ругать  отчима». А потом он произнес следующие слова: «А впрочем, я ничего говорить не буду.  Он ведь все равно ничего по биологии не знает. А ей им так проще управлять.» Так вот, чтобы про вас никогда не сказали «все равно не знает», мы и изучаем эту тему.  Поэтому для нас лично эта тема звучит так:

2 слайд   «Введение в генетику пола или то, что я еще не знаю, но должен знать»

Сегодня на занятии нам предстоит приподнять завесу над одной из сокровенных тайн природы благодаря одному из направлений современной генетики – генетике пола. А еще мы с вами попытаемся раскрыть и объяснить некоторые исторические тайны и все благодаря генетике пола.

   Итак, основная цель нашего занятия - выяснить все механизмы наследования признаков сцепленных с половыми хромосомами.

• Скажите, а какими способами мы сможем достичь нашей цели?

Работая в парах, по ходу занятия вы должны будете заполнить опорный конспект. В конце занятия за работу вы будете выставлять себе оценки в рейтинговую таблицу. Как вы видите, за активную работу идут дополнительные  баллы, так что в ваших интересах не сидеть  «сложа руки».

Слайд 3   Все наше занятие пройдет под девизом: «Мне необходимо разобраться самому, а чтобы разобраться самому, надо думать сообща». Сразу, сообща, мы с вами и начнем рассматривать первый вопрос

2. Изучение новой темы

2.1. Определение пола

Слайд 4 Сначала давайте разберемся,  что такое пол?

• Посмотрите на фотографии
• Чем особи женского пола отличаются от мужского пола?
• Как вы думаете, для чего необходимы эти отличия?

Вывод:  особи женского и мужского пола имеют ряд отличий, которые мы обобщенно называем половой диморфизм.

Слайд 5, 6     Существует несколько определений пола:

1. Пол – это совокупность генетических, морфологических и физиологических особенностей, которые обеспечивают половое размножение организма.

2. В более широком смысле пол у человека – это комплекс физиологических, поведенческих и социальных признаков, определяющих индивида как мужчину (мальчика) или женщину (девочку).

2.  Половые хромосомы

Все организмы на первых этапах своего развития выглядят абсолютно одинаково.

• Где кроются первоначальные отличия мужского организма от женского организма?
• Каким образом возникают половые отличия?

(Отличия в хромосомах)

Слайд 7

• Посмотрите,  пожалуйста,  на половые хромосомы.  Их называют «Х» и «У».  Как вы думаете, откуда такое название?

Кроме самих хромосом, половые отличия определятся сочетанием половых хромосом.

Слайд 8

Вспомните:

• По географии вы изучали тему «Население». Вспомните, каково соотношение девочек и мальчиков при рождении в человеческой популяции? (на 100 девочек рождается приблизительно 109 мальчиков)

Итак,  Г.Мендель обратил внимание на то, что соотношение 1:1 по половой принадлежности напоминает расщепление, которое получается при анализирующем скрещивании.

• Вспомните закономерности анализирующего скрещивания.
• Какие по генотипу организмы должны скрещиваться, чтобы получилось расщепление 1:1? (на доске карточки «АА», «Аа», «аа», необходимо выбрать соответствующие)
• Как выглядит генетическая запись анализирующего скрещивания? (составить схему по карточкам)

Таким образом, основоположник генетики Г. Мендель предположил, что по задаткам (хромосомам) один организм должен быть гомозиготным, а другой гетерозиготным.

Слайд 9

Предположение Менделя было отчасти подтверждено в начале ХХ века американским генетиком Т.Морганом.

Слайд 10, 11

Весь хромосомный набор диплоидной клетки получил название кариотип.

• Рассмотрите на слайде кариотип дрозофиллы и попробуйте установить закономерность установленную Томасом Морганом.(работа в парах, выдвижение гипотез)

Моргану удалось установить, что самцы и самки мухи дрозофилы отличаются по хромосомному набору. И у тех, и у других в клетках тела присутствовало по 8 хромосом, 6 из которых были одинаковы у самцов и самок, а одна пара различалась у особей мужского и женского пола.

Следовательно, в хромосомном наборе соматической клетки или кариотипе выделяют два типа хромосом.

• В тексте учебника с.109  прочитайте абзац 2. Найдите, как называются эти два типа хромосом и их основные признаки.
• В опорном конспекте стрелками укажите основные признаки хромосом
• На основании выполненной работы, сформулируйте определения аутосом и половых хромосом

Слайд 12

• Рассмотрите кариотип человека
• Сколько хромосом составляют кариотип человека? Сколько из них аутосом, а сколько половых хромосом?
  

Обратите внимание, что аутососмы обозначаются с помощью цифр. Половые хромосомы, буквами X и  Y.  Причём отсутствие хромосомы обозначается цифрой 0 (ноль (zero [зеро])).

Слайд 13 (анимация)

Оказывается на определение пола влияют не просто половые хромосомы, а именно их сочетание.

 После мейоза половая клетка – гамета будет содержать только одну половую хромосому - либо Х, либо У.     После оплодотворения  в зиготе  возникает определенное сочетание – ХХ или ХУ. Сочетание ХХ получило название гомогаметный пол, а сочетание ХУ – гетерогаметный пол.

 Давайте подумаем, почему сочетания хромосом получили такое название.

•  Вспомните, что означают составные части слова – «гомо», «гетеро», «гамета»?
• Попробуйте дать определение гомо- и гетерогаметного пола.
• Закончите фразу: «Пол, образующий одинаковые гаметы называется_________, гетерогаметный пол – это пол…………………………………

Сравните сочетания половых хромосом ХХ и ХУ   и вспомните предположения Менделя. В чем- то Мендель был прав.

Слайд 14

• Рассмотрите на рисунке сочетание половых хромосом человека
• Определите, к какому типу относится женский пол у человека? Мужской пол?

Слайд 15 (тест)

Установите соответствие между понятием и его определением.

3. Определение пола

Псмотрите в опорный конспект и определите, какой вопрос мы будем рассматривать дальше?

Слайд16

Посмотрите фрагмент  из к/ф «Приключения итальянцев в России».

• Кто виноват, что в семье рождаются только мальчики или только девочки?

Слайд 17 (анимация)

Как вы уже поняли, у большинства организмов определение пола зависит от распределения половых хромосом в зиготе.

• Ваше мнение: от какого генотипа – гомогаметного или гетерогаметного - зависит определение пола будущей особи? Почему?(выдвижение гипотез)
• Просмотр анимации

   Как бы женщина не хотела, но у неё только одна Х-хромосома, а для рождения мальчика нужна У-хромосома. Итак, мы раскрыли первую тайну – от кого зависит пол будущего ребенка.

Слайд 18

При решении задач необходимо помнить, что гомогаметный пол у некоторых видов не обязательно будет женским. Посмотрите на таблицу. У птиц, пресмыкающихся женский пол наоборот, будет гетерогаметным. Кроме этого в природе существуют виды, у которых У-хромосома вообще отсутствует. В таком случае пол определяется по сочетанию Х-хромосомы или её отсутствию. Например, у кузнечиков женский пол ХХ, а мужской пол ХО.

3.4. Влияние половых гормонов на определение пола.

Слайд 19

Но вернемся к определению пола у человека. Определение пола у большинства организмов происходит в момент оплодотворения, когда ядро яйцеклетки сливается с ядром сперматозоида

Слайд 20

Мы уже знаем, если в зиготу попадут две Х-хромосомы, то родится девочка. Мальчик получится, если от мамы придет X-хромосома, а от папы – Y-хромосома.

И все же в определение пола есть еще один фактор: половые гормоны.   Ученые-генетики установили, что на определение пола огромное влияние оказывают гормоны, за синтез которых отвечает У-хромосома.

Слайд 21

На первых месяцах развития зародыши человека бисексуальны. На седьмой неделе развития, если в генотипе имеется У-хромосома, в организме начинают вырабатываться гормоны, которые направляют развитие организма по мужскому пути. Зачаточные женские органы в этом случае исчезают.

Однако не все так просто.

Слайд 22

• Посмотрите  фрагмент из фильма «Доктор Хаус» и вы познакомитесь с еще одной тайной определения пола.
• Обратите внимание,  как называются женские половые гормоны, а как мужские.

Слайд 23

 Оказывается, что на Х-хромосоме находятся гены, отвечающие за синтез белков-рецепторов, благодаря которым клетки зародыша «слышат» мужские гормоны. Но, в некоторых случаях, 1:65000 человек, эти гены на Х-хромосоме оказываются мутированными и соответственно синтез рецепторов не происходит. В результате клетки зародыша «не слышат» сигналы мужского гормоны и,  вместо мужского, организм с генотипом ХУ развивается по женскому пути. Таким образом,  на свет появляется женщина-гермафродит. Как вы видели из фильма, на вид это обычная женщина, с хорошо развитыми женскими половыми признаками, но у неё имеются зачаточные мужские половые органы, которые находятся в брюшной полости.

Как вы видите, именно из-за неправильной работы гормонов во время эмбрионального развития зародыша на свет появляются люди с синдромом Морриса

По сравнению с обычными женщинами у этих представительниц прекрасной половины имеются свои недостатки и преимущества. Недостатком является бесплодие, т.к  у них отсутствует матка и яичники и соответственно отсутствует менструальный цикл. Но это не мешает им создавать семьи и жить обычной половой жизнью. А вот с преимуществами этих женщин связаны некоторые исторические тайны и скандалы. Давайте познакомимся с одной исторической личностью.

Слайд 24

• Выступление о Жанне Дарк (презентация, выступление студента)

 Неграмотной крестьянке Жанне предоставили командование армией? Неграмотная крестьянка поразительно успешно управляет целой армией. Не чудо ли?

Владимир Павлович Эфроимсон выдвинул сенсационную гипотезу – у Жанны д’Арк был синдром Морриса. Свою гипотезу он мотивировал следующими фактами:

1. Жанна д’Арк была высокой, стройной, статной девушкой, длиннорукой и длинноногой, с очень привлекательным лицом, что характерно для представительниц с синдромом Морриса
2. По своим физическим и психическим качествам они гораздо больше похожи на мужчин, а по выносливости и ловкости часто превосходят последних. Нам известно, что Жанна д’Арк очень быстро и хорошо научилась владеть оружием, прекрасно держалась в седле, обладала большой физической силой.
3. Мужской половой гормон является, помимо прочего, еще и мощным стимулятором нервной системы. При тестикулярной феминизации гормон не расходуется по естественному назначению, а весь воздействует только на нервные клетки. В результате -чудесные, поразительные умственные способности.
4. Аменорея. (Непременный признак синдрома Морриса.) у Орлеанской девы, похоже, действительно, не было менструации. На сей факт указывает даже столь уважаемое издание, как французский энциклопедический словарь «Лярусс».

Конечно, синдром Морриса у Жанны д'Арк - это гипотеза, но гипотеза вполне вероятная. Кроме исторических тайн с синдромом Морриса также связаны и спортивные тайны и скандалы.

Слайд 25

• Выступление «Гендерные скандалы в спорте» (презентация, выступление студента)

Слайд 26

Вывод: Мы рассмотрели биологические механизмы определения пола - это сочетание половых хромосом и влияние половых гормонов.

• Физкультминутка

3.5.Наследование, сцепленное с полом. Проявление признаков в фенотипе.

Прежде чем мы рассмотрим основные механизмы наследования, сцепленного с полом, вспомним некоторые менделеевские принципы наследования.

• Какой признак называется доминантным, а какой рецессивным?
• Какой признак в фенотипе проявляется у гетерозигот?
• Чтобы проявился рецессивный признак, какой генотип должна иметь особь(выбрать из представленных магнитных карточек)
• Скажите, при решении задач, для нас было важным, кому принадлежит признак - самцу или самке? мужчине или женщине?

А сейчас мы с вами приступим к изучению наследования, при котором очень важно какого пола данный организм.

 Слайд 27

Наследование,   сцепленное   с полом  - вид наследования, при  котором все гены исследуемых признаков   находятся в половых хромосомах.

Проявление признака в фенотипе будет зависеть, во-первых, от пола (гомогаметного или гетерогаметного), во-вторых, от состояния гена (доминантного или рецессивного), и, в–третьих, на какой хромосоме (Х или У) находится ген.  Рассмотрим, как на наследование влияет тип половых хромосом.

Слайд 28

• Вспомните, какие хромосомы мы называем гомологичными?
• Посмотрите,  пожалуйста,  на половые хромосомы. Как вы думаете, они гомологичны друг другу?

Слайд 29

Обратите внимание, что у половых хромосом гомологичны лишь небольшие участки возле центромеры. Соответственно, У-хромосома инертна по отношению к Х-хромосоме, т.е. эти хромосомы не оказывают влияния  друг на друга. Гены, расположенные на Х-хромосоме не влияют на проявление генов расположенных на У-хромосоме.

Слайд 30

 Поэтому для проявления признака в фенотипе большую роль будет играть генотип пола – гомогаметный или гетерогаметный. Хромосомы Х и У не гомологичны, поэтому признак в фенотипе проявляется всегда. У гомогаметного пола Х-хромосомы гомологичны, поэтому проявление признака зависит от состояния гена.

Слайд 31,32

• Ориентируясь по схеме на слайде, выполните задание 7 опорного конспекта.(Отчет 2 человека, отвечают по столбикам)

• Почему строка в таблице с гетерогаметным полом выделена?

3.6. Закономерности наследования, сцепленного с У-хромосомой.

Слайд 33

Гены расположенные на У-хромосоме в фенотипе проявляются только у гетерогаметного пола и соответственно по наследству передаются также гетерогаметному полу (у человека от отца к сыну)

Слайды 36, 34,35

Например, гены ихтиоза, гипертрихоза ушной раковины, раннего облысения передаются по мужской линии.

3.7. Закономерности наследования, сцепленного с Х-хромосомой.

Рассмотрим примеры заболеваний, сцепленных с Х-хромосомой.

Слайд 37

• Выступление о дальтонизме и гемофилии (презентация, выступление студента)

Слайд 38 (фильм)

• А сейчас мы окунемся в «Тайны следствия» и познакомимся с еще одним заболеванием, сцепленным с Х-хромосомой.
• Ваша задача при просмотре  видеофрагмента выяснить от кого к кому передается мутантный ген при наследовании, сцепленном с Х-ромосомой. (варианта от отца к сыну, от матери к сыну)

Слайд 39

Вывод:  Наследование, сцепленное с Х-хромосомой идет по принципу: «Папенькина дочка, маменькин сыночек».

    У человека мужчины по генотипу гетерогаметны: У- хромосому они получают от отца, а Х-хромосому от матери. Ген сцеплен с Х-хромосомой,  соответственно больной ген он получает от матери. А мы уже знаем, что у гетерогаметного пола признак в фенотипе проявляется всегда. Поэтому мальчики и болеют.

С девочками обстоит дело несколько иначе. Гены, расположенные на одной Х-хромосоме, могут подавлять проявление генов, сцепленных с другой Х-хромосомой.

Слайд 40

Гемофилия – это заболевание, сцепленное с Х-хромосомой, причем ген является рецессивным. Обратите  внимание на женщин. В обоих случаях заболевание в фенотипе не проявляется, т.к.  действие больного рецессивного гена подавляется здоровым,  доминантным. Если ген в генотипе присутствует, то такой вариант называется носительство.

• Обратите внимание, что женщин - гемофиликов нет. Как вы думаете, почему?
• Выполнить задание 9  в опорном конспекте, ответы прокомментировать

Слайд 41

С особенностями наследования признаков, сцепленных с Х-хромосомой,  связаны также некоторые исторические тайны. 

• Сообщение о Николае П, презентация, выступление студента

Слайд 42

Рассмотрим,  как произошло наследование гемофилии в семье Романовых. Николай П не страдал гемофилией, так же как и его жена Александра. Однако она была носительницей мутантного гена. Девочки в этой семье были здоровы, вполне возможно, что кто-то тоже был носителем гена гемофилии. У Николая П мог родиться и здоровый сын, однако родился больной ребенок.

Вывод: Если женщина является носителем рецессивного гена, в потомстве возможно образование 4 генотипов и следующих фенотипов: мальчик и девочка здоровы, девочка здорова, но носительница и больной мальчик. (Запись на доске) Вот почему в родословных мы видим проявление заболевания только у мужчин.

Итак, мы рассмотрели закономерности наследования, сцепленного с полом. Теперь решим несколько задач по данной теме. Но сначала разберем алгоритм решения задач. (Работа с выданными алгоритмами)

Слайд 44, 43

Задача на дальтонизм (отработка навыков  решения задачи)

• Назовите пару альтернативных признаков по условию задачи
• Назовите фенотип скрещиваемых особей
• Какие данные из задачи говорят о генотипе женщины и мужчины
• Какая информация запутывает условие задачи

Слайд   44,45, 46

Наследование цвета у кошек.

Перед вами представитель семейства кошачьих с черепаховой окраской . Это чередование черных и желтых, а в некоторых случаях и белых пятен. Установлено, что гены рыжей  и черной окраски у кошек сцеплены с Х-хромосомой. Ген черной окраски является доминантным, а рыжей окраски – рецессивным. Однако, если в зиготу попадут две Х-хромосомы, содержащие разные аллели гена, то в итоге получается черепаховая окраска.

• А теперь, попробуйте ответить на вопрос, кем котенок является по полу – котом или кошкой?
• Могут ли в природе встречаться черепаховые коты?

Слайд 47

• Самостоятельно решить задачу. Решение прокомментировать. (Работа в парах)

4. Обобщение материала

Слайд 48, 49

В вашей профессиональной деятельности необходимо будет уметь работать с большими объемами информации. Поэтому одним из  требований к выпускнику является умение сбора и обработки информации для принятия управленческих решений. Сегодня мы с вами будем учиться укладывать информацию в схему, которая называется интеллект карта. Сейчас она уже составлена и вам нужно будет её только заполнить, но в будущем такие схемы вы будете составлять самостоятельно на наших занятиях и уроках по спец.дисциплинам.

• Заполнение интеллект карты. После заполнения несколько работ вывешивается на доске с последующим обсуждением.
• Вопросы по схеме(выдаются вместе с интеллект-картой):

1. Назовите две группы хромосом в кариотипе соматических клеток.
2. Какими символами обозначаются половые хромосомы?
3. Как называется пол, который всегда образует один сорт гамет? Его генотип?
4. Как называется пол, который образует два сорта гамет? Его генотип.
5. От кого к кому идет наследование у гетерогаметного пола?
6. По какому правилу идет наследование у гомогаметного пола?
7. В чем отличительная особенность аутосом по сравнению с половыми хромосомами?
8. По каким законам идет наследование генов и признаков, расположенных на аутосомах?

5. Рефлексия.

Подумайте и ответьте на вопросы

• Что сегодня на уроке для вас оказалось новым и значимым.
• С какими сложностями вы сегодня столкнулись. Что не получилось.
• Выставите оценки за свою работу в рейтинговую ведомость

Слайд 50    Домашнее задание Заключительное слово преподавателя.

Слайды  51-54      

Сегодня на уроке мы познакомились с механизмами определения пола и наследования, сцепленного с полом. Обратите внимание, что среди вакторов определяющих здоровье, на наследственность приходится всего 20 %. А 50% приходится на здоровый образ жизни. Задумайтесь над этим фактом.

И в заключении мне хочется прочитать вам стихотворение Вадима Шефнера, написанное еще в 1962 году. 

Наследственность

Наследственность бессмертной птицей

Влюбленным на плечи садится

И осеняет их крылом.

Нет, дело не в портретном сходстве,—

Вся жизнь твоя бросает отсвет

В далекий день, в грядущий род.

Она души твоей чертами,

Она делами и мечтами

В твоих потомках оживет.

Самой природой ты допущен

В мир предстоящий, настающий,

И от тебя зависит он.

Пусть не расчетливостью черствой,—

Пусть добротою и упорством

Ты в ком-то будешь отражен.

Знай: мы в забвение не канем,

Как в пропасть падающий камень,

Как пересохшая река.

Наследственность бессмертной птицей

Влюбленным на плечи садится,

Зовет в грядущие века.

 Только светлые и добрые намерения, только бережное отношение к своему организму и окружающей нас природе могут сделать нашу земную жизнь долгой и счастливой. Я желаю вам крепкого здоровья и удачи во всем.