Открытый урок по биологии

Тема: «Взаимодействие генов. Множественное действие генов».

(11 класс)

Учитель: Заболотская С.В.

Задачи.

Образовательные:

-активизировать знания учащихся о полном и неполном доминировании, наследовании групп крови человека;

-познакомить учащихся с видами взаимодействия аллельных и неаллельных генов;

-дать представление о множественном действии генов;

-ввести следующие понятия: «кодоминирование», «полимерия», «множественное действие генов»;

-закрепить полученные знания в ходе выполнения заданий различного типа;

-продолжить практику решения задач по генетике (на неполное доминирование и полимерию).

Развивающие:

-продолжить работу по развитию ОУУН (учебно-интеллектуальных, учебно-коммуникативных и т.д.);

-развитие психических познавательных процессов (внимание, восприятие и т.д.);

-отработка навыков решения задач по генетике (правила записи, алгоритм действий и т.д.).

Воспитательные:

-развитие познавательного интереса к предмету;

-способствовать повышению мотивации учения;

-создание условий для развития и саморазвития личности учащихся.

Тип урока. Изучение нового учебного материала.

Методы обучения:

-объяснительно – иллюстративные;

-репродуктивные.

Формы организации познавательной деятельности учащихся:

-фронтальная, индивидуальная , групповая/парная.

Оборудование:

-тексты заданий и задачи (раздаточный материал) – по 1 на парту;

-рисунки для демонстрации (по группам крови и полимерии);

-схема «Множественное действие генов» (раздаточный материал) – по 1 каждому ученику (для работы на уроке и домашней подготовки);

-карточки для групповой/парной работы по полимерии;

-на доске: тема урока; выражение «Ген определяет проявление признака» (закрыто); краткое условие задачи 1а (закрыто); домашнее задание;

-компьютер, проектор, экран, презентация «Взаимодействие генов» (смотри отдельно).

Ход урока.

1.Организационный момент (построение, приветствие, подготовка рабочего места, настрой на работу…).

2.Постановка целей.

Учитель. В организме могут присутствовать сотни тысяч генов, каждый из которых определяет развитие какого-то признака, независимо от других. Однако между различными генами существуют разные типы взаимодействия, обусловленные сложными отношениями как между аллельными, так и между неаллельными генами. Об этом мы и будем говорить сегодня на уроке. Обсудим также способность гена оказывать влияние на работу других генов и формирование большого количества признаков.

Записываем тему урока (она записана на доске)

3.Изучение нового материала (на основе актуализации ЗУН учащихся в сочетании с первичным закреплением и частным обобщением)

а) Взаимодействие аллельных генов.

Учитель. Начнем с взаимодействия аллельных генов, тем более что это нам знакомо, хотя и несколько в иной плоскости.

Задание 1.Предлагаются 2 генетические схемы (желательно с рисунками растений).

Полное доминирование Неполное доминирование

А – желтые семена А – красные цветки

а – зеленые семена а – белые цветки

Р ♀ АА × ♂ аа Р ♀ АА × аа

жел. зел. крас. бел.

F1 Аа F1 АА

жел. розовые

F2 АА : 2Аа : аа F2 АА : 2Аа : аа

жел. жел. зел. крас. роз. Бел.

Расщепление по фенотипу: 3:1 Расщепление по фенотипу: 1:2:1

Учитель. В том и в другом случае (« А» и «Б» ) скрещиваются две гомозиготы (доминантная и рецессивная). Объясните, почему в случае с « горохом» гибриды первого поколения по фенотипу точно соответствуют одному из родителей. А в случае с «ночной красавицей» у гибридов первого поколения проявился совершенно другой признак, не соответствующий ни одному из родителей.

Дополнительный вопрос (по необходимости). Как ведут себя в гетерозиготе аллели «А» и «а» по отношению друг к другу?

Записываем.

1.Взаимодействие аллельных генов.

1.Полное доминирование.

Пример: окраска семян гороха.

2.Неполное доминирование.

Пример: окраска цветков ночной красавицы. В гетерозиготе (Аа) доминантная аллель (А) подавляет проявление рецессивной (а) полностью при полном доминировании и не полностью – при неполном доминировании. (Вторую часть определения сначала попросить учащихся подробно сформулировать устно, а затем кратко записать).

Вопрос. Вспомните, как ещё называется неполное доминирование?

Учитель. Действительно, другое название «неполного доминирования» - «промежуточный характер наследования» и многие воспринимают это буквально как в случае с ночной красавицей (белые × красные → розовые). Но это далеко не так. Примеры:

-андалузские куры (АА – черное оперение, аа – белое, а Аа – голубое);

-норка (АА – темный мех, аа – белый, а Аа – светлая окраска с темным крестом);

-лошадь (АА – белая масть, аа – гнедая, а Аа – золотисто – желтая).

Сделайте вывод. (У гибридов F1 появляется новый признак, не характерный для родителей).

Записываем. Решение задач на неполное доминирование (сочетание фронтальной и индивидуальной работы).

Задача 1.Определите, какие волосы и цвет глаз могут быть у детей, если:

а) у матери прямые волосы и голубые глаза, у отца – курчавые волосы и карие глаза (гетерозигота);

б) у матери волнистые волосы и серые глаза, у отца – прямые волосы и карие глаза (гомозигота);

в) у обоих родителей волнистые волосы, у матери карие глаза (гомозигота), а у отца – голубые.

( пункт а) – краткое условие заранее было написано на доске, задачу решаем вместе с классом, а один ученик – у доски; пункт б) – все вместе, но с большей долей самостоятельности, а один ученик – у доски; пункт в) – предлагается 3-4 учащимся на дополнительную оценку по их желанию или по усмотрению учителя).

Учитель. На примере наследования групп крови у человека рассмотрим ещё один тип взаимодействия аллельных генов.

Рисунок 1: А В О

Вопросы к рисунку.

1.Сколько аллелей, определяющих группы крови, известно у иммуногенетического гена « I»? Назовите их.

2.Какое сочетание аллелей дает четвертую группу крови?

3.Дайте характеристику данному генотипу.

Рисунок 2: КОдоминирование: А В

В данном случае наблюдается совместное участие обоих доминантных аллелей (А и В) в определении признака, то есть четвертой группы крови. Такое проявление взаимодействия аллельных генов называется кодоминированием (от латинского «со» - «с», «вместе»). Вспомните: КОэволющия, Кооперация.

б) Взаимодействие неаллельных генов.

Записываем. Взаимодействие неаллельных генов.

Учитель. Рассмотрим на примере кожи человека.

Доклад ученика

Наследование окраски кожи у человека.

Альбинизм (от латинского «albus» - белый) – это отсутствие нормальной пигментации (окраски) покровов. Он встречается у представителей различных царств живой природы. Вот несколько примеров .

Среди людей также встречаются альбиносы, но довольно редко (приблизительно 1/20, а то и на 40000 человек). У них белые волосы, очень светлая кожа, розовая или светло – голубая радужка глаз. Эти люди гомозиготны по рецессивному гену «а», доминантная аллель которого «А» отвечает за выработку в организме пигмента меланина. С помощью меланина кожа, волосы и глаза у человека приобретают окраску .

Но оказывается, что у человека образование и распределение меланина зависят и от ряда других генов. Например, доминантный ген «F» вызывает пятнистое скопление меланина, то есть то, что мы называем веснушками. А другой доминантный ген «Р» вызывает нарушение пигментации, из-за чего отдельные участки кожи (иногда довольно большие) остаются светлыми, непигментированными.

Ряд других генов влияет на количество меланина в организме человека, обеспечивая различные оттенки цвета кожи, волос, глаз.

Учитель. Различия в цвете кожи представителей негроидной и европеоидной рас определяются двумя парами генов (т.е. всего 4), влияющих на количество меланина . Такое взаимодействие генов называют полимерией (однозначное действие генов).

Записываем.

Полимерия – интенсивность проявления признака зависит от числа доминантных генов в генотипе.

Примеры:

-две пары генов определяют различия в цвете кожи человека (таблицу со слайда перенести в тетрадь);

-рост человека определяется 10 парами генов (чем больше доминантных генов в генотипе, тем ниже человек).

Вопрос. Чей рост больше? Ответ поясните.

Рисунок 3: ссСсссССсс… и ССссСсСсСс…

Задание 2 (сочетание фронтальной и групповой/или парной работы).

Вопросы для класса.

1.Определить цвет кожи (фенотип) по генотипу. Ответ поясните.

а) ААвв, АаВВ, ааВв;

2. Чья кожа темнее. Ответ поясните.

б) ААВВ, АаВв, ааВв, аавв;

в) ААвв, АаВв, ааВВ (вопрос с подвохом).

Карточка для группы/или пары «сильных» учащихся.

-Если негритянка и белый мужчина имеют детей, то в какой пропорции можно ожидать появление в потомстве негров, белых и мулатов?

-Если два мулата имеют детей, то можно ли ожидать в потомстве негров, белых и мулатов?

Задача 2. Определите возможные фенотипы детей, если:

а) мать имеет темную кожу, а отец – смуглую;

б) мать имеет светлую кожу, а отец – черную.

(задача решается фронтально, а 2 ученика – у доски)

Схема «Взаимодействие генов»

(раздается каждому ученику для обобщения рассмотренного материала, для использования в следующей части урока и домашней подготовки)

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Ген 2

Взаимодействие генов ↓

↓ ↓ Ген 1→ один признак

аллельных неаллельных ↑

Ген 3

1.Полное доминирование 1.Полимерия (однозначное действие генов)

2.Неполное доминирование 2.Комплементарное взаимодействие генов -

3.КОдоминирование – совместное участие для развития нового признака необходимо обеих доминантных аллелей в определении одновременное присутствие двух

признака (4 группа крови – АВ) в доминантных неаллельных генов.

гетерозиготе. 3.Эпистаз – подавление действия одного

гена другим, неаллельным (доминантным

или рецессивным).

Множественное действие генов.

→ Ген 1 → признак

Один ген → Ген 2 → признак

→ Ген 3 → признак

ФЕНОТИП = ГЕНОТИП + СРЕДА

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Учитель. Конечно, типов взаимодействия генов больше, чем мы рассмотрели сегодня на уроке. Смело можно прибавить ещё как минимум два: комплементарное взаимодействие генов и эпистаз (дать краткую характеристику с использованием примера и краткой схемы). Но это подробно мы будем проходить в старших классах. Обобщённую схему, отражающую суть взаимодействия генов, вы видите справа вверху. Поясните ее (несколько генов – аллельных и неаллельных – определяют развитие какого-то одного признака организма).

в) Множественное действие генов.

Учитель. А теперь ещё об одном любопытном явлении в генетике – множественном действии генов. Начнем с примера.

Вопрос. У человека есть ген, который определяет рыжую окраску волос. Этот же ген обусловливает ещё два признака. Попробуйте их назвать (более светлая окраска кожи и веснушки) – смотри слайд 8.

К схеме на слайде 9. В данном случае один и тот же ген может влиять на формирование целого ряда признаков организма, что характерно для большинства генов (продукты транскрипции любого гена могут быть использованы в различных переплетающихся друг с другом процессах развития и роста).

Подписываем в схеме «Множественное действие генов» конкретный пример с рыжими волосами, светлой кожей и веснушками.

Учитель. Ещё один пример.

Доклад ученика

Синдром Марфана.

Дефект одного из генов, влияющих на формирование соединительной ткани, у человека приводит к развитию синдрома Марфана, описанного в 1896 году. Эта болезнь характеризуется поражением опорн - двигательного аппарата и внутренних органов (особенно сердечно – сосудистой системы), что в конечном итоге довольно быстро приводит к смерти. К счастью синдром Марфана встречается довольно редко (приблизительно у 1 человека из 50000). А людей, у которых этот синдром проявляется не со всей жестокостью, доживают до зрелых лет. Единственная компенсация, которую люди с синдромом Марфана получают от судьбы за свой порок - это повышенное содержание адреналина в крови. Это способствует появлению у некоторых лиц особой силы духа и умственной одаренности, делает их невероятно работоспособными.

Синдромом Марфана страдали несколько всемирно известных и удивительно талантливых личностей (смотри слайд 11)

-Шарль де Голль (один из президентов Франции);

-Авраам Линкольн (один из президентов США);

-Корней Чуковский (любимый детьми автор «Мухи-цокотухи» и «Мойдодыра»);

-и не менее любимый, великий Ганс Христиан Андерсен.

Характерным является их внешний вид. Вот как современники описывали Андерсена:

«Он был высок, худощав и крайне своеобразен по осанке и движениям. Руки и ноги его были несоразмерно длинны и тонки, кисти рук широки и плоски, а ступни ног таких огромных размеров, что ему, вероятно, не приходились беспокоиться, что кто-нибудь подменит его калоши. Нос его был несоразмерно велик, и как-то особенно выдавался вперед. Такой тип лица называют «птичьим».

И еще об одном нескладном, необычайно талантливом итальянском скрипаче (звучит музыка Паганини или любая, но скрипичная). Кто это? Совершенно верно. Это Никколо Паганини.

Посмотрите на эти руки «Тонкие, «паучьи», сверхгибкие, с подвижными суставами и невероятной длины пальцы ».

Это чисто структурная (морфологическая) особенность рук позволила ему творить со скрипкой настоящие чудеса. Так что, скорее всего, своими техническими возможностями (но не музыкальной одаренности) он обязан редкому генетическому отклонению и его множественному действию.

4. Обобщение ЗУН учащихся.

Открываем надпись на доске: «Ген определяет развитие признака»

Вопрос. Знакомая формулировка. Как бы вы отнеслись к этому выражению сейчас? Лично мне оно кажется достаточно условным. Подтвердите или опровергните его (выслушать несколько мнений учащихся).

Учитель. Отношения между генами и проявлением признака гораздо сложнее, чем это кажется на первый взгляд. Они зависят от расположения генов в хромосоме и от их поведения в мутациях, от взаимосочетания аллельных и неаллельных генов и, наконец, от воздействия окружающей среды (об этом мы ещё будем говорить на последующих уроках). Например, в темноте клубень картофеля не образует хлорофилл, несмотря на наличие соответствующих генов. Однако стоит вынести клубень картофеля на свет, и гены проявят себя. И последнее. Посмотрите на схему «Фенотип = генотип + среда».

Вопрос. Как вы ее понимаете?

Учитель. Верно. Фенотип, то есть проявление признака – это результат взаимодействия генотипа, то есть совокупности всех генов организма и окружающей среды (данной, конкретной, возможно меняющейся). Генотип в разнообразных условиях способен реализовываться различным образом, что повышает шансы организма на выживание.

5.Подведение итогов работы учащихся на уроке.

6.Домашнее задание (на доске): выучить по тетради, составить 1 задачу на кодоминирование и 1 на полимерию.