Методическая разработка "Генотип как целостная система. Взаимодействие генов" 10-11 класс
УРОК 45. ГЕНОТИП КАК ЦЕЛОСТНАЯ СИСТЕМА. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГЕНОВ
Глава 9. Закономерности наследования признаков. Раздел IV ОСНОВЫ ГЕНЕТИКИ И СЕЛЕКЦИИ
Урок с видеоматериалами разработан согласно требованиям ФГОС, подготовка к
ЕГЭ. Оригинально организованный материал с учётом конкретных задач урока, с
выделением опорных знаний, прикладных аспектов и проблемных моментов даёт
возможность учителю использовать также данную методику для работы с любыми
учебниками.
Методические разработки уроков 10-11класс
Тип урока - комбинированный
Методы: частично-поисковый, проблемного изложения, объяснительно-иллюстративный.
Цель:
- формирование у учащихся целостной системы знаний о живой природе, ее системной
организации и эволюции;
-умения давать аргументированную оценку новой информации по биологическим
вопросам;
-воспитание гражданской ответственности, самостоятельности, инициативности
Задачи:
Образовательные: о биологических системах (клетка, организм, вид, экосистема); истории
развития современных представлений о живой природе; выдающихся открытиях в
биологической науке; роли биологической науки в формировании современной
естественнонаучной картины мира; методах научного познания;
Развитие творческих способностей в процессе изучения выдающихся достижений
биологии, вошедших в общечеловеческую культуру; сложных и противоречивых путей
развития современных научных взглядов, идей, теорий, концепций, различных гипотез
(о сущности и происхождении жизни, человека) в ходе работы с различными
источниками информации;
Воспитание убежденности в возможности познания живой природы, необходимости
бережного отношения к природной среде, собственному здоровью; уважения к мнению
оппонента при обсуждении биологических проблем
ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗУЛЬТАТАМ ОБУЧЕНИЯ- УУД
Личностные результаты обучения биологии:
1. воспитание российской гражданской идентичности: патриотизма, любви и уважения к
Отечеству, чувства гордости за свою Родину; осознание своей этнической
принадлежности; усвоение гуманистических и традиционных ценностей
многонационального российского общества; воспитание чувства ответственности и долга
перед Родиной;
2. формирование ответственного отношения к учению, готовности и способности
обучающихся к саморазвитию и самообразованию на основе мотивации к обучению и
познанию, осознанному выбору и построению дальнейшей индивидуальной траектории
образования на базе ориентировки в мире профессий и профессиональных предпочтений,
с учётом устойчивых познавательных интересов;
Метапредметные результаты обучения биологии:
1. умение самостоятельно определять цели своего обучения, ставить и формулировать
для себя новые задачи в учёбе и познавательной деятельности, развивать мотивы и
интересы своей познавательной деятельности;
2. овладение составляющими исследовательской и проектной деятельности, включая
умения видеть проблему, ставить вопросы, выдвигать гипотезы;
3. умение работать с разными источниками биологической информации: находить
биологическую информацию в различных источниках (тексте учебника, научно
популярной литературе, биологических словарях и справочниках), анализировать и
оценивать информацию;
Познавательные: выделение существенных признаков биологических объектов и процессов;
приведение доказательств (аргументация) родства человека с млекопитающими животными; взаимосвязи
человека и окружающей среды; зависимости здоровья человека от состояния окружающей среды;
необходимости защиты окружающей среды; овладение методами биологической науки: наблюдение и
описание биологических объектов и процессов; постановка биологических экспериментов и объяснение их
результатов.
Регулятивные: умение самостоятельно планировать пути достижения целей, в том числе альтернативные,
осознанно выбирать наиболее эффективные способы решения учебных и познавательных задач; умение
организовывать учебное сотрудничество и совместную деятельность с учителем и сверстниками; работать
индивидуально и в группе: находить общее решение и разрешать конфликты на основе согласования
позиций и учёта интересов; формирование и развитие компетентности в области использования
информационно-коммуникационных технологий (далее ИКТ-компетенции).
Коммуникативные: формирование коммуникативной компетентности в общении и сотрудничестве со
сверстниками, понимание особенностей гендерной социализации в подростковом возрасте, общественно
полезной, учебно-исследовательской, творческой и других видов деятельности.
Технологии: Здоровьесбережения, проблемного, развивающего обучения, групповой деятельности
Приемы: анализ, синтез, умозаключение, перевод информации с одного вида в другой, обобщение.
Х о д у р о к а
Задачи
Обобщить и углубить знания о генотипе как целостной, исторически сложившейся системе.
Раскрыть проявление взаимосвязи и взаимодействия генов друг с другом, влияющих на проявление различных
признаков.
Продолжить формирование умений работать с генетической символикой.
Презентация генотип и фенотип
Генотип как целостная система.
Термин генотип предложен в 1909 г. датским генетиком Вильгельмом Иогансеном. Он же
ввел термины: ген, аллель, фенотип, линия, чистая линия, популяция.
Генотип – это совокупность генов данного организма. У человека по последним данным
около 35 тыс. генов.
Генотип, как единая функциональная система организма, сложился в процессе эволюции.
Признаком системности генотипа является взаимодействие генов.
Ген, как единица наследственности, имеет ряд свойств:
дискретность действия - развитие различных признаков контролируется разными генами,
находящимися в различных локусах хромосом;
стабильность– передача наследственной информации в неизменном виде (при отсутствии
мутаций);
лабильность(неустойчивость) – способность к мутациям;
специфичность- каждый ген отвечает за развитие определенного признака;
плейотропность- один ген может отвечать за несколько признаков. Например, синдром
Марфана характеризующийся «паучими пальцами», высоким сводом стопы, развитием
аневризмы аорты связан с дефектом развития соединительной ткани;
экспрессивность- степень выраженности признака (полимерия);
пенентрантность- частота встречаемости;
способность вступать во взаимодействие другими неаллельными генами.
Гены действуют на двух уровнях: на уровне самой генетической системы, определяя
состояние генов их работу, скорость репликации ДНК, стабильность и изменчивость генов
и на уровне работы клеток в системе целостного организма.
Таким образом, генотип – это целостная генетическая система организма, а не
простая совокупность всех его генов.
Основные закономерности наследования впервые были разработаны Грегором Менделем.
Любой организм обладает многими наследственными признаками. Наследование каждого
из них Г. Мендель предложил изучать независимо от того, что наследуется другими.
Доказав возможность наследования одного признака независимо от других, он тем самым
показал, что наследственность делима и генотип состоит из отдельных единиц,
определяющих отдельные признаки и относительно независимых друг от друга.
Исходя из этого, может сложиться мнение, что существует довольно прочная связь между
определенным геном и определенным признаком, что в большинстве случаев отдельный
ген определяет фенотипическое проявление признака. Но было накоплено много фактов,
показывающих, что во многих случаях числовые отношения при расщеплении в
потомстве гибридов не соответствуют установленным Менделем. Например, при
дигибридном скрещивании в поколении F2 вместо соотношений 9 : 3 : 3 : 1, появляются
соотношения 9 : 7, 9 : 3 : 4, 12 : 3 : 1, 13 : 3 и другие.
Выяснилось, что, во-первых, один и тот же ген может оказывать влияние на несколько
различных признаков и, во-вторых, гены взаимодействуют друг с другом. Это открытие
стало основой для разработки современной теории, рассматривающей генотип как
целостную систему взаимодействующих генов. Согласно этой теории, влияние каждого
отдельного гена на признак всегда зависит от остальной генной конституции (генотипа), и
развитие каждого организма есть результат воздействия всего генотипа.
Что такое генотипы? Значение генотипа в научной и образовательной сферах
Генетика не раз поражала нас своими достижениями в области изучения генома человека
и других живых организмов. Простейшие манипуляции и вычисления не обходятся без
общепринятых понятий и знаков, которыми не обделена и эта наука.
Что такое генотипы?
Под термином понимают совокупность генов одного организма, которые хранятся в
хромосомах каждой его клетки. Понятие генотипа следует отличать от генома, т. к. оба
слова несут различный лексический смысл. Так, геном представляет собой абсолютно все
гены данного вида (геном человека, геном обезьяны, геном кролика).
Как формируется генотип человека?
Что такое генотип в биологии? Изначально предполагали, что набор генов каждой клетки
организма отличается. Такая идея была опровергнута с того момента, как ученые
раскрыли механизм образования зиготы из двух гамет: мужской и женской. Так как любой
живой организм образуется из зиготы путем многочисленных делений, нетрудно
догадаться, что все последующие клетки будут иметь абсолютно одинаковый набор генов.
Однако следует отличать генотип родителей от такового у ребенка. Зародыш в
утробе матери имеет по половине набора генов от мамы и от папы, поэтому дети хоть и
похожи на своих родителей, но в то же время не являются их 100% копиями.
Что такое генотип и фенотип? В чем их отличие?
Фенотип – это совокупность всех внешних и внутренних признаков организма.
Примерами могут служить цвет волос, наличие веснушек, рост, группа крови, количество
гемоглобина, синтез или отсутствие фермента. Однако фенотип не является чем-то
определенным и постоянным. Если наблюдать за зайцами, то окраска их шерсти меняется
в зависимости от сезона: летом они серые, а зимой белые. Важно понимать, что набор
генов всегда постоянный, а фенотип может варьироваться. Если принять во внимание
жизнедеятельность каждой отдельной клетки организма, любая из них несет абсолютно
одинаковый генотип. Однако в одной синтезируется инсулин, в другой кератин, в третьей
актин. Каждая не похожа друг на друга по форме и размерам, функциям. Это и называется
фенотипическим проявлением. Вот что такое генотипы и в чем проявляются их отличия
от фенотипа. -
Данный феномен объясняется тем, что при дифференцировке клеток зародыша одни
гены включаются в работу, а другие находятся в “спящем режиме”. Последние либо всю
жизнь остаются неактивными, либо вновь используются клеткой в стрессовых ситуациях.
Примеры записи генотипов
На практике изучение наследственной информации проводится с помощью условной
шифровки генов. Например, ген карих глаз записывают большой буквой «А», а
проявление голубых глаз – маленькой буквой «а». Так показывают, что признак
кареглазости доминантный, а голубой цвет – это рецессив. Так, по признаку люди могут
быть: доминантными гомозиготами (АА, кареглазые); гетерозиготами (Аа, кареглазые);
рецессивными гомозиготами (аа, голубоглазые). По такому принципу изучают
взаимодействие генов между собой, причем обычно используют сразу несколько пар
генов. Отсюда возникает вопрос: что такое 3 генотип (4/5/6 и т. д.)?
Такое словосочетание означает, что берутся сразу три пары генов. Запись будет,
например, такой: АаВВСс. Здесь появляются новые гены, которые отвечают за
совершенно другие признаки (например, прямые волосы и кудряшки, наличие белка или
его отсутствие).
Почему типичная запись генотипа условна?
Любой ген, открытый учеными, носит определенное название. Чаще всего это
английские термины или словосочетания, которые в длину могут достигать немалых
размеров. Орфография названий сложна для представителей зарубежной науки, поэтому
ученые ввели более простую запись генов. Даже учащийся старшей школы иногда может
знать, что такое генотип 3а. Такая запись означает, что за ген отвечают 3 аллели одного и
того же гена. При использовании настоящего названия гена понимание принципов
наследственности могло бы быть затруднено. Если речь идет о лабораториях, где
проводятся серьезные исследования кариотипа и изучение ДНК, то там прибегают к
официальным названиям генов. Особенно это актуально для тех ученых, которые
публикуют результаты своих исследований.
Где применяются генотипы
Еще одна положительная черта использования простых обозначений – это
универсальность. Тысячи генов имеют свое уникальное название, однако каждый из них
можно представить одной лишь буквой латинского алфавита. В подавляющем
большинстве случаев при решении генетических задач на разные признаки буквы
повторяются вновь и вновь, при этом каждый раз расшифровывается значение. Например,
в одной задаче ген B – это черный цвет волос, а в другой – это наличие родинки
Вопрос “что такое генотипы” поднимается не только на занятиях по биологии.
На самом деле условность обозначений обусловливает нечеткость формулировок и
терминов в науке. Грубо говоря, использование генотипов – это математическая модель. В
реальной жизни все сложнее, несмотря на то, что общий принцип все-таки удалось
перенести на бумагу. По большому счету генотипы в таком виде, в котором мы их знаем,
применяются в программе школьного и вузовского обучения при решении задач. Это
упрощает понимание темы “что такое генотипы” и развивает у учащихся способность к
анализированию. В будущем навык использования такой записи также пригодится, однако
при реальных исследованиях настоящие термины и названия генов более уместны. -
В настоящее время гены изучаются в различных биологических лабораториях.
Шифрование и использование генотипов актуально для медицинских консультаций, когда
один или несколько признаков прослеживаются в ряде поколений. На выходе
специалисты могут прогнозировать фенотипическое проявление у детей с определенной
долей вероятностью (например, появление в 25% случаев блондинов или рождение 5%
детей с полидактилией
Взаимодействие генов - это одновременное действие нескольких генов. Различают две
основные группы взаимодействия генов: взаимодействие между аллельными генами и
между неаллельные генами. Однако следует понимать, что это не физическое
взаимодействие самих генов, а взаимодействие первичных и вторичных продуктов,
которые вызывают тот или иной признак.
В цитоплазме происходит взаимодействие между белками-ферментами, синтез которых
определяется генами, или между веществами, которые образуются под влиянием этих
ферментов. Возможны следующие типы взаимодействия генов:
1. для образования определенного признака необходимо взаимодействие двух
ферментов, синтез которых определяется двумя неаллельные генами;
2. фермент, который синтезировался с участием одного гена, полностью подавляет
или инактивирует действие фермента, образованного другим неаллельные геном;
3. два фермента, образование которых контролируется двумя неаллельные генами,
влияющими на один признак или на один процесс так, что их совместное действие
приводит к возникновению и усилению проявления признака.
Известны такие формы взаимодействия между аллельными генами: полное, неполное
доминирование, кодоминирование и сверхдоминирования. Основная форма
взаимодействия - полное доминирование, которое впервые описано Г. Менделем. Суть его
заключается в том, что в гетерозиготного организма (см. Гетерозигота) проявление одного
из аллелей доминирует над проявлением другого. В медицинской практике с 2 тыс.
моногенных наследственных болезней (см. Наследственные болезни) почти у половины
отмечают доминирование проявления патологических генов над нормальными. Неполное
доминирование - такая форма взаимодействия, когда в гетерозиготного организма (Аа)
доминантный ген (А) полностью не подавляет рецессивный ген (а), вследствие чего
проявляется промежуточный между родительскими признак. При Кодоминирование в
гетерозиготных организмов каждый из аллельных генов вызывает формирование
зависимого от него продукта, то есть оказываются продукты обеих аллелей. Классическим
примером такого проявления является система группы крови АВ0, когда эритроциты
человека несут на поверхности антигены, которые контролируются двумя аллелями. При
Сверхдоминирование доминантный ген в гетерозиготном состоянии проявляется сильнее,
чем в гомозиготном (см. Гомозигота).
Различают 4 основных типа взаимодействия неаллельных генов:
1. комплементарность
2. эпистаз
3. полимерия
4. модифицирующее действие (плейотропии)
Комплементарность - такой тип взаимодействия неаллельных генов, когда один
доминантный ген дополняет действие другого неаллельные доминантного гена, и они
вместе определяют новый признак, которая отсутствует у родителей. Причем
соответствующая признак развивается только в присутствии обоих неаллельных генов.
Примером комплементарной взаимодействия генов у человека может быть синтез
защитного белка интерферона.
Его образование в организме связано с комплементарной взаимодействием двух
неаллельных генов, расположенных в разных хромосомах. Эпистаз - это такое
взаимодействие неаллельных генов, при которой один ген подавляет действие другого
неаллельные гена. Угнетение могут вызывать как доминантные, так и рецессивные гены, в
зависимости от этого различают эпистаз доминантный и рецессивный. Угнетающее ген
получил название ингибитора или супрессора. Гены-ингибиторы в основном не
детерминируют развитие определенного признака, а лишь подавляют действие другого
гена. У человека примером может быть «бомбейский фенотип». В этом случае редкий
рецессивный аллель в гомозиготном состоянии подавляет активность гена, который
определяет группу крови системы АВ0. Большинство количественных признаков
организмов определяется несколькими неаллельные генами (полигенами).
Взаимодействие таких генов в процессе формирования признака называется полимерной.
В этом случае два или более доминантных аллеля одинаковой степени влияют на развитие
одной и той же признаки. Так, пигментация кожи у человека определяется 5 или 6
полимерными генами.
У коренных жителей Африки (негроидной расы) преобладают доминантные аллели, у
представителей европеоидной расы - рецессивные. Поэтому мулаты имеют
промежуточную пигментацию, но в браках мулатов возможно появление как более, так и
менее интенсивно пигментированных детей. Многие морфологических, физиологических
и патологических особенностей человека определяются полимерными генами: рост, масса
тела, уровень АД и др. Развитие таких признаков у человека подчиняется общим законам
полигенного наследования и зависит от условий среды. В этих случаях наблюдается,
например, cклонность к гипертонической болезни, ожирения и тому подобное. Эти
признаки при благоприятных условиях среды могут не проявиться или проявиться
незначительно. Плейотропия - это зависимость нескольких признаков от одного гена, то
есть множественное действие одного гена.
У человека известна наследственная болезнь - арахнодактилия ( «паучьи пальцы» - очень
тонкие и длинные пальцы), или болезнь Марфана. Ген, отвечающий за эту болезнь,
вызывает нарушение развития соединительной ткани и одновременно влияет на
возникновение нескольких признаков: нарушение строения хрусталика глаза, аномалии в
сердечно-сосудистой системе.
Вопросы для обсуждения
Вопросы и задания для повторения
1.Какие из исследованных Г. Менделем признаков гороха наследуются как доминантные?
2.Приведите примеры влияния генов на проявление других, неаллельных генов
3.Как взаимодействуют между собой различные варианты генов входящие в серию мно-
жественных аллелей?
4.Охарактеризуйте формы взаимодействия неаллельных генов
Генотип как целостная система
<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/MDb_obUMXfg"
frameborder="0" allow="autoplay; encrypted-media" allowfullscreen></iframe>
ФЕНОТИП и ГЕНОТИП, быстро, коротко, просто и ясно
<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/Fv9f1G63Dog"
frameborder="0" allow="autoplay; encrypted-media" allowfullscreen></iframe>
Язык генетики генотип, фен, аллель, рецессивность и доминантность, гетерозигота и
гомозигота
<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/mxj1pHhvwEg"
frameborder="0" allow="autoplay; encrypted-media" allowfullscreen></iframe>
Ресурсы
В. Б. ЗАХАРОВ, С. Г. МАМОНТОВ, Н. И. СОНИН, Е. Т. ЗАХАРОВА УЧЕБНИК «БИОЛОГИЯ» ДЛЯ
ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ УЧРЕЖДЕНИЙ (10-11класс) .
А. П. Плехов Биология с основами экологии. Серия «Учебники для вузов. Специальная
литература».
Книга для учителя Сивоглазов В.И., Сухова Т.С. Козлова Т. А. Биология: общие
закономерности.
Биология 100 самых важных тем В.Ю. Джамеев 2016 г.
Биология в схемах, терминах, таблицах" М.В. Железняк, Г.Н. Дерипаско, Изд.
"Феникс"
Наглядный справочник. Биология. 10-11 классы. Красильникова
Жегунов Г.Ф., Жегунов П. Цитогенетические основы жизни. - Х., 2004;
Пешка В.П., Мажора Ю.И. Медицинская биология. - Винница, 2004.
Образовательный портал http://cleverpenguin.ru/metabolizm-kletki
Школьный мир ИНФО http://www.shkolnymir.info/content/view/95/9
Природа мира
https://natworld.info/novosti/babochki-mogut-byt-starshe-cvetov-na-desjatki-millionov-let
FB.ru http://fb.ru/article/198783/hvostatyie-zemnovodnyie-samyie-yarkie-predstaviteli
etogo-otryada
Биоуроки http://biouroki.ru/material/lab/2.html
Сайт YouTube: https://www.youtube.com /
Хостинг презентаций
- http://ppt4web.ru/nachalnaja-shkola/prezentacija-k-uroku-okruzhajushhego-mira-vo-klasse-
chto-takoe-ehkonomika.html
