Материал для уроков биологии «От теории к решению генетических задач»

Образовательная статья на конкурс «Просто о сложном» -

ОТ ТЕОРИИ К РЕШЕНИЮ ГЕНЕТИЧЕСКИХ ЗАДАЧ

Автор статьи Нечаева Татьяна Александровна – учитель биологии и географии МБОУ «Долгощельская средняя школа Мезенского района» (филиал «Соянская средняя школа»)

Преподаю биологию в малокомплектной сельской школе. В 9 классе (УМК Сонин Н.И.) изучается тема «Наследственность и изменчивость организмов».

Не смотря на то, что материал данного раздела не вынесен в ОГЭ по биологии, рассматриваю все фундаментальные генетические понятия, формирую навыки решения задач. Обучаю, как записать условие простейших задач, схем скрещивания, ответов к задаче. К 10 классу обучающиеся приходят готовыми к решению генетических задач разного уровня сложности, осмыслению и углублению теоретического материала по генетике.

Расскажу, как пошагово я это делаю.

Основные понятия генетики (теория)

Основные понятия генетики на практике или, исследуем вместе с Грегором Менделем.

З адача 1: Грегор Мендель в своих опытах использовал растения гороха, в ряду поколений которых при самоопылении всё потомство было единообразным: одни растения имели только жёлтые семена, другие – только зелёные. При скрещивании их между собой он получил 100% растений с жёлтыми семенами. Запишите условие задачи и решите её.

Условие задачи предлагаю записать в таблицу, обязательно, предварительно всё прокомментировать (пояснить).

Обучающий вариант таблицы.

На этом этапе прошу записать важную подсказку: Запомните - рецессивный признак проявляется фенотипически только в гомозиготном состоянии!!!

Далее сразу учимся записывать схему скрещивания, вспоминаем процесс мейоза – уменьшение вдвое числа хромосом при образовании гамет; понятие оплодотворение. Условные обозначения для записи схемы скрещивания размещаю сначала на доске, затем на информационном стенде.

Схема скрещивания

Р АА2n * аа2n

Жёлтое, гомо зелёное

G А 1n а 1n

F1 Аа 2n гетеро

100% - жёлтые

Ответ: при скрещивании двух гомозиготных организмов (чистых линий) потомство единообразно (одинаковое).

Обучающиеся формулируют 1 Закон Менделя. Дополняю, 1 Закон Менделя называется Законом единообразия.

З адача 2: Далее Грегор Мендель в своих опытах скрестил потомков F1 (одинаковых по изучаемому признаку) между собой. В результате скрещивания во втором поколении он получил проявление признаков обоих родителей в определённом числовом соотношении. Запишите условие задачи, решите её и определите, в каком числовом соотношении проявились фенотипически признаки обоих родителей.

Рабочий вариант таблицы, в которой записываем условие задачи

Схема скрещивания

Р Аа2n * Аа2n

Жёлтое, гетеро Жёлтое, гетеро

G А 1n а 1n А 1n а 1n

F2 АА 2nгомо Аа 2n гетеро Аа2n гетеро аа2nгомо

жёлт жёлт жёлт зелёное

Ответ: при скрещивании двух гетерозиготных организмов между собой во втором поколении наблюдается расщепление признаков по фенотипу ¾ (75%) - жёлтые, ¼ (25%) – зелёные.

Обучающиеся формулируют 2 Закон Менделя. Дополняю, 2 Закон Менделя называется Законом расщепления.

Давайте проследим вместе с Грегором Менделем за характером наследования двух пар альтернативных признаков.

Задача 3: При скрещивании двух чистых линий гороха, различающихся по двум парам генов: окраска семян и форма семян (гладкая – В и морщинистая – в) Грегор Мендель получил единообразное поколение с жёлтыми и гладкими семенами.

При скрещивании гибридов F1 (одинаковых по изучаемым признакам) между собой во втором поколении он получил проявление признаков обоих родителей в определённом числовом соотношении. Запишите условие задачи, решите её и определите, в каком числовом соотношении проявились признаки обоих родителей в опытах Г.Менделя.

Схема скрещивания 1.

Р ААВВ2n * аавв2n

Жёлтое, гладкое зелёное, морщинистое

G АВ 1n ав 1n каждое гомозиготное растение образует один сорт гамет

F1 АаВв

Жёлтое, гладкое

дигетерозиготное

100%

Схема скрещивания 2 гибридов F1 между собой.

Р АаВв2n * АаВв2n

Жёлтое, гладкое жёлтое, гладкое

Перед написанием гамет у дигибридных особей записываем закон чистоты гамет – в каждую гамету попадает только один ген из аллельной пары. Для пояснения предлагаю применять знания темы «Мейоз» – при образовании гамет число хромосом уменьшается вдвое. Гаметы предлагаю записать самостоятельно с опорой на закон.

G АВ Ав аВ ав каждое дигетерозиготное растение образует 4 сорта гамет

Во время оплодотворения каждая из гамет одного организма случайно встречается с любой из гамет другого организма. Какие при этом получаются генотипы и соответствующие им фенотипы устанавливаем с помощью решётки Пеннета.

Обучающие получают решётку Пеннета и задание к ней: напишите возможные генотипы, определите фенотипы. Проведите статистический расчёт: возможные генотипы, возможные фенотипы. Запишите ответ к задаче: в каком числовом соотношении проявились фенотипически признаки обоих родителей в опытах Г.Менделя. Одно сочетание гамет комментарию и показываю для образца, например.

Возможные фенотипы и их соотношение.

жёлтые, гладкие…………………….

Возможные генотипы и их соотношение.

ААВВ –

…………………………………………..

Заполняя таблицу (решая задачу), обучающиеся отрабатывают умения писать аллельные гены в генотипе, определять гетерозиготные и гомозиготные пары аллелей, определять фенотип по генотипу, считать и формулировать выводы.

Ответ: при скрещивании двух дигетерозиготных организмов, различающихся по двум парам альтернативных признаков, наблюдается расщепление по фенотипу 9:3:3:1.

Далее предлагаю посчитать результаты расщепления по каждой паре признаков отдельно.

Ответ: По каждой паре получается: отношение жёлтых к зелёным 3:1, гладких к морщинистым 3:1

Обучающиеся формулируют 3 Закон Менделя.

Учитель дополняет выводы и формулировки. При дигибридном скрещивании каждая пара признаков ведёт себя так же, как при моногибридном скрещивании, то есть независимо друг от друга. 3 Закон Менделя называется Законом независимого наследования.

Завершающим этапом является формулирование выводов (правил) для решения обратных генетических задач – определение генотипов родителей по фенотипам потомства, с опорой на полученные генетические понятия и законы.

Закончите следующие предложения:

Если при скрещивании двух организмов, потомство по исследуемому признаку получилось фенотипически однородным, то родители по генотипу……………

Если при скрещивании двух организмов, потомство по исследуемому признаку получилось фенотипически неоднородным (наблюдается расщепление 3:1), то родители по генотипу………

Если при скрещивании двух организмов, потомство по исследуемому признаку получилось фенотипически неоднородным (наблюдается расщепление 1:1), то родитель с генотипом, содержащим доминантный ген………………………………………

Предполагаемый ответ:

Гомозиготные или (чистые линии).

Гетерозиготные

Гетерозиготный

Так пошагово, постепенно усложняя теоретический материал по генетике, включая обучающихся 9 класса в познавательную деятельность на каждом этапе, закладываются фундаментальные генетические знания и формируются умения решать задачи. Предложенная форма записи условия задачи в форме таблицы не является типичной, но для понимания условия задачи и дальнейшего решения она необходима. Записывать её можно на черновике.

Продемонстрирую, как обучающиеся в 10 классе разбирают условие обратной задачи (курсивом выделено рассуждение – пояснение).

Тёмные волосы наследуются как аутосомный доминантный признак, прямые волосы — как аутосомный рецессивный признак. Признаки находятся в разных парах хромосом. Отец имеет тёмные прямые волосы, мать — светлые курчавые волосы. В семье двое детей, дочь со светлыми волнистыми волосами, сын с тёмными волнистыми волосами. Составьте схему решения задачи. Определите генотипы родителей и детей, вероятность рождения в этой семье детей, имеющих тёмные курчавые волосы. Объясните характер наследования признаков.

Проверим предположение.

И далее схема скрещивания.