Генетика. Основні поняття. Генетичні закони Г. Менделя

Презентація до уроку

Мета уроку : сформувати уявлення про генетику - науку, що вивчає спадковість і мінливість організмів, познайомити з основними поняттями науки.

Завдання:

  • освітня: вивчити основні історичні моменти історія генетики як науки, показати різноманіття методів, використовуваних генетикою; вивчити основні поняття генетики;
  • розвиваюча: формувати вміння та навички щодо використання генетичної термінології та символів для пояснення закономірностей успадкування ознак;
  • виховна: продовжити сприяти формуванню культури розумової праці через оволодіння навичками спілкування у процесі розмови, діалогу.

Забезпечення заняття : комп'ютер, мультимедійний проектор.

Тип уроку: вивчення нового матеріалу.

Метод проведення: комбінований урок

  • мати уявлення про історію становлення науки, основні напрями у вивченні спадковості;
  • знати основні генетичні поняття та генетичні закони:
  • вміти застосовувати генетичні закони та термінологію під час вирішення генетичних завдань.

I. Організаційний момент.

II. Пояснення нового матеріалу.

Розділ біології, що вивчає такі важливі властивості організму, як збереження та передача спадкової інформації з покоління в покоління, а також можливість змінюватися під дією навколишнього середовища – це генетика. Молода наука має свою довгу історію, і не завжди її відкриття були зрозумілі та сприйняті у суспільстві.

Сьогодні на уроці ми поговоримо з вами про історію генетики, про вчених, які зробили свій внесок у її розвиток. Ми визначимо місце цієї науки в сучасному світі та з'ясуємо, яке значеннямають генетичні знання для людства загалом.

Чітких уявлень про закономірності успадкування і спадковості аж до кінця XIX століття не було одним істотним винятком. Цим винятком була чудова робота Г. Менделя, який встановив у дослідах з гібридизації сортів гороху найважливіші закони наслідування ознак, які згодом стали основою генетики.

У своїх дослідах він використав горох. Причому, для дослідів вибиралися рослини, що належать до чистих ліній - споріднені організми, у яких у ряді поколінь виявляються одні й ті самі ознаки.

А чому горох, а чи не інша рослина?

  1. Горох - це самозапильна рослина.
  2. Квітки гороху захищені від проникнення чужого пилку.
  3. Гібриди цілком плідні і тому можна стежити за перебігом успадкування ознак у ряді поколінь.

Для дослідів Мендель обрав кілька ознак, що чітко розрізняються:

  1. форма насіння;
  2. фарбування насіння;
  3. забарвлення та форма бобів;
  4. фарбування квіток;
  5. розташування квіток;
  6. довжина стебла.

Суть запропонованого Менделем методу полягала в наступному: він схрещував рослини, різні за однією парою ознак, а потім проводив аналіз результатів кожного схрещування. Метод Менделя отримав назвугібридологічного абометоду схрещування.

Результати, які одержав Мендель у своїх дослідах, одержали назви «законів Менделя». Перед тим як переступити до вивчення самих законів, необхідно засвоїти основні генетичні поняття та терміни.

Ген – це ділянка молекули ДНК (або хромосоми), що визначає можливість розвитку окремої елементарної ознаки, або синтез однієї білкової молекули.

Кожен ген розташовується впевному ділянці хромосоми -локусі.

У гаплоїдному наборі хромосом лише один ген, відповідальний за розвиток цієї ознаки. У диплоїдному наборі хромосом (соматичні клітини) містяться дві гомологічні хромосоми і два гена, що визначають розвиток ознаки. Ці гени розташовані в однакових локусах гомологічних хромосом і називаються алельними генами.

Алельні гени - це пара генів, що визначає альтернативні ознаки організму. Алельні гени розташовуються в однакових ділянках (локусах) гомологічних хромосом.

Альтернативні ознаки – взаємовиключні чи контрастні ознаки. Часто одна з альтернативних ознак є домінантною, а інша рецесивною.

Для генів прийнято буквені позначення. Якщо два алельних гена повністю відповідають структурою, тобто. мають однакову послідовність нуклеотидів, їх можна позначити так:АА абоаа.

Домінантна ознака (АА) - це ознака, що проявляється у гібридів першого покоління при схрещуванні чистих ліній.

Рецесивна ознака (аа) – передається у спадок при схрещуванні, але не проявляється у гібридів першого покоління.

Статеві клітини несуть якусь одну ознаку. При злитті статевих клітин утворюється зигота. Відповідно до того, які алелі одного і того ж гена вона містить, розрізняють гомозиготу і гетерозиготу.

Гомозигота – це клітина або організм, що містять однакові алелі одного і того ж гена. Гомозигота – це організм, який утворює один сорт гамет, у потомстві немає розщеплення, мають однакові гени.

Гетерозигота – це клітина або організм, що містять різні алелі одного і того ж гена. Це організм, що утворює 2 сорти гамет.

Сукупністьвсіх генів одного організму називають генотипом. Генотип це не тільки сума генів. Можливість та форма прояву гена залежить від середовища. У поняття середовища входить як зовнішні умови, а й присутність інших генів. Гени взаємодіють друг з одним і можуть вплинути прояв дії сусідніх генів.

Сукупність всіх ознак організму, що формуються при взаємодії організму з середовищем - фенотип. Сюди відносять не тільки зовнішні ознаки (колір очей, ріст), але і біохімічні (структура білка, активність ферменту), гістологічні (форма і розмір клітин , будова тканин та органів), анатомічні (будова тіла та взаємне розташування органів).

Закони Менделя.

Моногібридним схрещуванням називають схрещування двох організмів, що відрізняються один від одного по одній парі альтернативних ознак. Отже, за такого схрещування простежується закономірності успадкування лише двох варіантів ознаки, розвиток яких обумовлено парою алельних генів. Наприклад, ознака – колір насіння, альтернативні варіанти – жовтий чи зелений. Всі інші ознаки, властиві даним організмам до уваги не беруться.

Перший закон Менделя (закон однаковості гібридів першого покоління). У всіх особин даного покоління ознака проявляється однаково. Сформулювати цей закон можна таким чином:при схрещуванні двох гомозиготних організмів, що відносяться до різних чистих ліній і відрізняються один від одного по одній парі альтернативних ознак, все перше покоління гібридів (F1) виявиться одноманітним і нестиме ознаку одного з батьків. 4>

Результати схрещування рослин гороху, що відрізняються за забарвленням насіння (жовті та зелені):

Р.: АА (жовті) × аа (зелені)

Одноманітністьгібридів першого покоління

Другий закон Менделя (закон розщеплення).

Розщеплення – це розподіл домінантних та рецесивних ознак серед нащадків у певному співвідношенні.

Якщо нащадків першого покоління - гетерозиготних особин, однакових за ознакою, що вивчається, схрестити між собою, то в другому поколінні ознаки обох батьків виявляються в певному числовому співвідношенні. Рецесивна ознака у гібридів першого покоління не зникає, а лише проявляється у другому гібридному поколінні (F1).

F1. : Аа (жовте насіння) × Аа (жовте насіння)

F2.: АА; Аа; Аа; аа (1:2:1)

Ph.: 3 жовте насіння : 1 зелене насіння (3:1)

Таким чином, другий закон Менделя можна сформулювати наступним чином:при схрещуванні нащадків першого покоління між собою, у другому поколінні спостерігається розщеплення: за генотипом 1:2:1; за фенотипом 3:1.

Це означає, що серед нащадків 25% організмів будуть володіти домінантною ознакою і бути гомозиготою, 50% нащадків, також з домінантним фенотипом, виявляться гетерозиготою, а решта 25% особин, що несуть рецесивну ознаку, будуть гомозиготні за рецесії.

Третій закон Менделя «Закон чистоти гамет».

Розщеплення ознак у потомстві при схрещуванні гетерозиготних особин Мендель пояснив тим, що гамети з генетичної погляду чисті, тобто. несуть лише один ген з алельної пари.

При утворенні статевих клітин у кожну гамету потрапляє лише один ген з алельної пари.

У процесі розвитку гамет у гібрида гомологічні хромосоми під час першого мейотичного поділу потрапляють у різні клітини. Утворюється два сорти гамет по даній алельній парі. Цитологічною основою розщеплення ознак у потомствапри моногібридному схрещуванні є розбіжність гомологічних хромосом та утворення гаплоїдних статевих клітин у мейозі.

Для дигібридного схрещування Мендель взяв гомозиготні рослини гороху, що розрізняються за двома генами: забарвленням насіння (жовте та зелене) та формою насіння (гладке та зморшкувате). При такому схрещуванні ознаки визначаються різними парами генів: одна алель відповідає за колір насіння, інша за форму насіння. Жовте забарвлення горошин (А) домінує над зеленою (а), а гладка форма (В) над зморшкуватою (b).

При утворенні гамет у гібрида першого покоління з кожної пари алельних генів у гамету потрапляє лише один.

Оскільки в організмі утворюється багато статевих клітин, у гібриду F1 виникає чотири сорти гамет у однаковій кількості: АВ; аВ; Аb; ab. Під час запліднення кожна з гамет одного організму випадково зустрічається з кожною з гамет іншого організму. Всі можливі поєднання чоловічих та жіночих гамет можна легко встановити за допомогою ґрат Пеннета.

Р.: ААВВ (жовтий гладкий) × ааbb (зелений зморшкуватий)

F1.: АаВb (жовтий гладкий) × АаВb