Цель — выявить закономерности моногибридного скрещивания - единообразие первого поколения гибридов и проявление признаков исходных форм в определенных количественных соотношениях во втором генетическом поколении, раскрыть суть метода гибридологического анализа, гипотезы чистоты гамет, познакомить с некоторыми генетическими терминами.

 

Занятие можно начать с восстановления в памяти учащихся сведений о закладке опытов с дрозофилой (или опытов с растениями на учебно-опытном участке), записи вариантов опыта и их данных на доске. Важно обратить внимание обучающихся на метод исследования, разработанный Г. Менделем,— скрещивание особей и анализ потомства, сравнение потомков с исходными формами. Это основной метод генетики — гибридологический анализ, с помощью которого получены ответы на многие вопросы. Для изучения генетики учащиеся также используют этот метод при проведении опытов. Педагог предлагает обучающимся рассказать о скрещивании нормальной и мутантной форм дрозофилы, а также о скрещивании гибридов между собой, подчеркивает, что скрещивание — только начало исследования.

Целесообразно сосредоточить внимание учащихся вначале на одном признаке, дав понятие о моногибридном скрещивании, предложить провести анализ первого и второго генетических поколений и выявить характер наследования признаков. Обучающиеся анализируют результаты опытов с дрозофилой: рассматривают мух 1-й и 2-й пробирок (после их наркотизации) и убеждаются в том, что все мухи в 1-м и 2-м опытах имеют серое тело. Затем они рассматривают крылья и убеждаются в длиннокрылости всех мух. Учащиеся сами делают вывод о единообразии первого генетического поколения и в тетрадях записывают результаты наследования признаков (все мухи первого поколения имеют серое тело и длинные крылья). К результатам этого опыта необходимо вернуться на последующих занятиях. Важно показать всеобщность явления единообразия особей первого поколения, благодаря чему оно приобретает силу закона — первого закона наследования Менделя.

1 закон: Единообразие гибридов первого поколения (первый закон Г.Менделя)

При скрещивании двух гомозиготных организмов, относящихся к разным чистым линиям и отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных проявлений признака, всё первое поколение гибридов (F1) окажется единообразным и будет нести проявление признака одного из родителей.

Сравнение исходных и гибридных форм позволяет выявить исчезновение одного признака — среди особей первого генетического поколения нет мух с темным телом, нет мух зачаточнокрылых и поставить вопрос: почему не проявился этот признак, что с ним случилось, не исчез ли он совсем? Важно добиваться от обучающихся ответа о способе решения данной проблемы. Здесь целесообразно ввести понятие о доминантном и рецессивном признаках. Обучающиеся в состоянии сами наметить путь исследования — произвести скрещивание гибридов между собой и сделать анализ потомства второго поколения. Этим путем шел Г. Мендель.

Педагог предлагает вспомнить о втором опыте — скрещивании гибридов между собой и рассмотреть мух из 3-й пробирки. Учащиеся убеждаются в том, что во втором поколении появились серые и темные мухи, но первых больше, чем вторых, и делают вывод, что признак темной окраски мух не исчез, не «растворился», а лишь не проявился в первом поколении. Они подсчитывают серых и темных мух и устанавливают закономерность численного соотношения особей с различными признаками. Один ученик у доски суммирует данные всего коллектива воспитанников объединения и получает соотношение, близкое к 3:1.

Педагог сообщает, что расщепление, близкое 3 : 1, получается всегда, если потомство второго генетического поколения многочисленно. Следовательно, его можно рассматривать как статистическую закономерность наследования (проявляющуюся при множестве событий), которая также была открыта Г. Менделем.

2. Закон расщепления (второй закон Менделя)

При скрещивании двух гетерозиготных потомков первого поколения между собой, во втором поколении наблюдается расщепление в определенном числовом отношении: по фенотипу 3:1, по генотипу 1:2:1. 

Однако наблюдаемое единообразие в первом и расщепление во втором поколении — это лишь внешние стороны описываемых закономерных явлений. Важно установить, что обусловливает проявление этих закономерностей.

Чтобы учащиеся по возможности сами подошли к открытию материальных основ наследственности, педагог предлагает им вспомнить о половом размножении, оплодотворении, развитии зародыша из зиготы и подводит к выводу о том, что программа развития зародыша сосредоточена в половых клетках, которая реализуется после оплодотворения. Обучающиеся приходят к выводу о наличии в зиготе сразу двух материальных факторов (генов), отвечающих за развитие того или иного признака. Важно, чтобы обучающиеся поняли, что эти факторы наследственности (термин «наследственный фактор» впервые ввел Г. Мендель) не смешиваются, не сливаются при оплодотворении, они самостоятельны — дискретны. Г. Мендель предположил, что в клетках тела и гаметах содержатся материальные факторы, определяющие развитие признаков. Эти факторы передаются от клетки к клетке при делении, а также в процессе образования гамет. Целесообразно заменить устаревшее название «наследственный фактор» новым термином ген.

Важно на этом этапе добиться понимания учащимися дискретной природы вещества наследственности, что за формирование того или иного признака отвечает реально существующая материальная частица — ген.

Прежде чем приступить к раскрытию сущности гипотезы чистоты гамет, целесообразно ввести генетическую буквенную символику для обозначения генов: доминантный ген — заглавной (например, А), а рецессивный — строчной буквой латинского алфавита (а). Используя полученные знания, обучающиеся записывают схему скрещивания, чтобы с ее помощью объяснить законы единообразия и расщепления. Педагог сообщает, что в генетике принято ген темной окраски тела у дрозофилы обозначать через е, а его нормальный аллель — через Е, ген зачаточных крыльев — через vg, а его нормальный аллель (длинные крылья) — через Vg. Необходимо ввести понятие аллель как разное состояние одного гена, например доминантное и рецессивное. С помощью педагога обучающиеся правильно записывают первую часть схемы — получение гибридов первого поколения.

Затем обучающиеся анализируют схему и делают выводы о том, что в гаметах содержится всего по одному аллелю (либо доминантный, либо рецессивный). Это явление Мендель назвал гипотезой чистоты гамет, согласно которой в гаметах ген, определяющий развитие того или иного признака, находится в единственном числе, в то время как в зиготе число генов удваивается. Это первый существенный вывод, на базе которого строятся последующие выводы.

Обучающиеся видят, что при слиянии гамет образуется зигота с двойным набором генов, который содержится во всех клетках тела. Важно обратить внимание учащихся на сочетание аллелей в первом генетическом поколении и результаты опыта. Они помнят, что особи первого генетического поколения были серыми, а в их клетках объединены оба аллеля — доминантный и рецессивный. Следовательно на формирование признака оказал влияние доминантный аллель, а рецессивный был подавлен.

Сопоставляя результаты опыта со схемой скрещивания гибридов первого поколения между собой, учащиеся видят, что гибриды производят два типа гамет, которые при оплодотворении комбинируются и образуют четыре возможных вида зигот. Из опыта ясно, что три части потомства имеют серое тело, а одна часть — темное. Поэтому школьники без труда делают вывод, что комбинация из двух доминантных аллелей (ЕЕ) и комбинация доминантного и рецессивного аллелей (Ее) обусловливает развитие серого тела, а это и составляет три части потомства. Одна часть потомства имеет темное тело, что соответствует комбинации двух рецессивных аллелей (ее) в клетках тела.

 

Анализ генного состава зигот позволяет ввести понятие о гомо- и гетерозиготах, гомо- и гетерозиготных организмах, о генотипе и фенотипе.

Целесообразно на этом же занятии познакомить учащихся с другой формой записи скрещивания — с решеткой Пеннета и еще раз подтвердить проявляющуюся во втором генетическом поколении закономерность расщепления признаков, выписать комбинации генов в зиготах, сопоставить с результатами опыта.

В заключение занятия педагог подчеркивает грандиозность открытий Г. Менделя, которому не было известно сложное строение клетки, строение генов, отвечающих за формирование признаков. Предсказания Г. Менделя о факторах наследственности и построение гипотезы чистоты гамет только на основе скрещиваний и детального анализа признаков в поколениях свидетельствуют о гениальности этого ученого, об огромном значении метода гибридологического анализа для развития генетики.

В конце занятия обучающиеся перезакладывают опыт: отбирают по 3—4 самки и 2—3 самца из F1 в каждую пробирку с новой питательной смесью и оставляют до 4-го занятия. В процессе закладки опыта происходит закрепление материала: учитель предлагает назвать доминантные и рецессивные признаки, дать их определения, раскрыть содержание понятий: «аллель», «гомо- и гетерозигота», «генотип», «фенотип», «гипотеза чистоты гамет», «цитологические основы расщепления» и др.

Читайте также по данной теме

Яндекс.Метрика