«Решение генетических задач»

Урок -практикум по биологии в профильном классе

«Решение генетических задач»

(11 класс).

Учитель биологии

МАКАВЕЕВА АЛЕКСАНДРА ЮРЬЕВНА

ОСШ МАДЕНИЕТ

Цель: обобщить знания о материальных основах наследственности и изменчивости, закрепить знания по решению генетических задач разных типов, отработать символику и терминологию, необходимые для решения задач, продолжать учиться работать в группах.

Задачи:

образовательная:

обобщить знания учащихся по теме «Генетика», обосновав место и роль биологических знаний в практической деятельности людей;

развивающая:

развивать познавательный интерес, интеллектуальные и творческие способности в процессе изучения биологии, путём применения метода решения генетических задач, имеющих место и роль в практической деятельности людей;

воспитательная: формирование сознательного и ответственного отношения к своему здоровью и здоровью потомков. Развитие нравственного гуманистического мировоззрения.

Тип урока: обобщение и систематизация знаний и способов деятельности.

Вид урока: урок – практикум.

Методы: репродуктивные, частично- поисковые.

Форма организации деятельности учащихся — групповая.

Оборудование и материалы: карточки- задания, компьютер, проектор, интерактивная доска, презентация по теме, набор раздаточного материала

( памятка о мерах по профилактике наследственных заболеваний; дифференцированные по уровню сложности генетические задания).

Ход урока

Организационный момент.

Здравствуйте, ребята! Сегодня нам с вами предстоит интересная и важная работа. Чему она будет посвящена? Пожалуйста, просмотрите видеоролик и постарайтесь ответить на этот вопрос.

( Просмотр видеоролика.)

— Ответы детей

— Действительно, тема нашего сегодняшнего урока называется (слайд № 1)

— Ребята, скажите мне пожалуйста, что изучает наука генетика?

— Ответы детей.

-Совершенно верно! Путь генетики в нашей стране был сложным и тернистым. С середины 30-х до середины 60-х годов XXвека было репрессировано более 100 ученых-генетиков, в том числе Вавилов, Рапопорт и другие. Генетику называли лженаукой, фашистской наукой. Кто знает из курса истории с чьими именами связаны гонения на генетиков?

-Ответы детей (с именем академика Лысенко, с именами Сталина и Хрущева).

-Верно, однако, генетика отстояла свое право на существование и сейчас динамично развивается как в нашей стране. так и во всем мире.

А теперь послушайте меня внимательно и определите главную мысль высказывания: (слайд №2).

Наука важная – генетика,

В ней и наследственность, и этика.

И, изучая предков гены,

Здоровое рождаем поколение.

Как вы понимаете эти слова: «Изучая предков гены, здоровое рождаем поколение»

(Ответы детей)

Для каждого человека ценностью номер один является его здоровье. В третье тысячелетие мы вступили с новейшими компьютерными технологиями, но все также неизлечимы СПИД, рак, сахарный диабет, увеличивается количество наследственных заболеваний.

Статистика приводит печальные факты – сейчас в родильных домах практически исчезли абсолютно здоровые малыши, на каждую тысячу родившихся – 800-900 имеют какие-либо врожденные дефекты.

Каким же будет поколение через 20-30 лет? Никого не надо убеждать – полноценного ребенка могут родить только абсолютно здоровые молодые люди.

Это закон. Посейте незрелое семя в землю и посмотрите, какие всходы вы получите: нежизнеспособные и больные.

Итак, чтобы появился на свет здоровый ребенок, необходима здоровая наследственность его родителей.

Поэтому ребята и говорят (смотрим на эпиграф урока) «Мы все стоим на плечах наших предков» (слайд№3)

А какие задачи стоят перед генетикой?

( Ответы детей)

1-ученик: генетика по праву считается одной из самых важных областей биологии. Сегодня главный объект исследований – человек! Именно перед генетикой стоит задача поиска путей преодоления недугов и продления жизни человека.

2- ученик: интерес, проявляемый учеными всего мира к наследственности человека, не случаен. В последнее десятилетие человечество тесно соприкасается с чуждыми для него химическими веществами (в быту, в сельском хозяйстве, в пищевой, фармакологической, косметической и других областях). Среди этих веществ есть и такие, которые вызывают мутации. Для обеспечения своего здоровья, здоровья своих детей, человеку необходимо научиться бороться с возникновением мутации, а для этого надо знать свою собственную генетику так же хорошо, как генетику растений, животных, микроорганизмов.

3-ученик: мы знаем, что генетика изучает наследственность и изменчивость, а они играет большую роль в возникновении многих болезней сердца, гипертонии, ревматизма, диабета, шизофрении, онкологических заболеваний, гемофилии и многих других болезней. Более 2000 болезней передается по наследству!

4-ученик: так, в одном местечке Швейцарии на 2200 жителей – 50 глухонемых, там незапрещенны близкородственные браки. 20-30% детей умирает, или рождаются больными – от родственных браков.

5-ученик: но самое главное мы должны отлично усвоить законы наследственности и научиться предотвращать «нежелательные» болезни, уметь решать генетические задачи, а значит и генетические проблемы.

2.Актуализация знаний.

Учитель: Человеку всегда хотелось чуда. Одним из этих чудес остаётся жизнь, важными свойствами которой являются наследственность и изменчивость. Почему у потомства иногда появляются признаки не свойственные их родителям? Данное занятие даёт нам еще раз возможность “приоткрыть дверь” научного познания процессов, происходящих в живых организмах при размножении. Чтобы понять их, вспомним, как сложны процессы мейоза, лежащие в основе полового размножения, какие генетические закономерности проявляются при различных скрещиваниях.

Основная наша цель – это, конечно, отработка навыков решения задач.

Учитель: Проведем небольшую разминку, которая поможет Вам в решении генетических задач.

Фронтальная работа с классом. Терминологическая разминка.

(слайд)

Ген – участок молекулы ДНК, отвечающий за структуру определенной молекулы белка и определяющей возможность развития отдельного элементарного признака.

Мутация – наследственные изменения генотипа, приводящие к появлению новых признаков организма, способные передаваться последующему поколению.

Мутаген — химические и физические факторы, вызывающие наследственные изменения — мутации.

Рецессивный ген – генетическая информация, которая может подавляться воздействием доминантного.

Доминантный ген – один аллельный ген (доминантный) подавляет (маскирует) проявление другого (рецессивного).

Аутосома – у живых организмов с хромосомным определением пола называют парные хромосомы, одинаковые у мужских и женских организмов.

Половая хромосома- хромосомы раздельнополых организмов, в которых расположены гены, определяющие пол и сцепленные с полом признаки организма.

Наследственные заболевания, сцепленные с полом – гены несущие заболевания и находящиеся в половых хромосомах, называют сцепленными с полом.

Гетерозигота —клетка или особь, у которой два гена, определяющие какой-либо признак, различны.

Гомозигота – клетка или особь, у которой два гена, определяющие какой-либо определённый признак, одинаковы.

Учитель:

-немаловажное значение в снижении частоты наследственных заболеваний имеет широкое распространение медико-генетических консультаций. Благодаря заранее проведенным консультациям удается избавить многие семьи от несчастья иметь нездоровых детей. Медико-генетические центры существуют давно в развитых странах. В России они открыты в областях, краевых центрах, в крупных городах.

На сегодняшнем уроке мы вместе с вами открываем свой «Медико-генетический центр». И в первый день даем бесплатные консультации людям, задавшим нам свои «наболевшие» вопросы, проблемы.

Сегодня, я – генеральный директор открывающегося медико-генетического центра. В центре должны работать высококвалифицированные врачи-генетики, и я приму на вакантные должности «врачей», которые покажут свое «мастерство», дав грамотную консультацию на поставленные вопросы.

Каждый из вас может получить должность врача-генетика, приняв участие в конкурсе на вакантные должности, пока они все свободны. Зачислены в штат врачей-генетиков будут те из вас, кто получит «5» за урок; получившие «4» — будут приняты на должность лаборантов; получившие «3» — в штат зачислены не будут, но могут повысить свой «профессиональный уровень» на других уроках.

Напутствие учителя:

— Ребята, сейчас вы не просто ученики, а медико-генетические консультанты. Давайте посмотрим в глоссарии, что такое медико-генетическое консультирование. Вам предстоит работать с людьми, которые обращаются в центр с целью предупреждения появления в семье больных детей. Ваша задача в каждом конкретном случае внимательно проанализировать риск появления больного потомства и отразить результат в своём заключении.

Это занятие хочется дальше продолжить словами Б.Васильева

«Мне необходимо разобраться самому, а чтобы разобраться самому, надо думать сообща.»

Самостоятельная работа в группах:

Мы будем работать в группах. Для этого мы разделимся на 2 группы.

Напутственные слова на слайде.(слайд№4)

Вот тебе два дела, — сделай хоть одно из них,
Или то, что сам ты знаешь, передай другим,
Или то, чего не знаешь, от других возьми.

А. Анвари

3.Решение задач:

слайд№5

*Генеральный директор:

В медико-генетическую консультацию обратился мужчина. Он ждет пополнения своего семейства. Его тревожит мысль, может ли его будущий ребенок страдать сахарным диабетом? Он и его жена – здоровы, но в его роду сахарным диабетом болели – его отец и мать отца, т. е. его бабушка. Что вы можете сообщить этому мужчине?

Учащиеся решают задачи, а дают ответы претенденты на вакантные места

Отвечает претендент

А – ген нормального состояния здоровья (доминантный признак)

а – ген вызывающий сахарный диабет (рецессивный признак)

1) Если в семье жены никто не страдал сахарным диабетом, то есть уверенность, что она гомозиготна по этому признаку — АА и тогда все рожденные дети будут здоровы.

2) Если же мать, как и отец – гетерозиготна – Аа , то согласно первому закону Менделя может произойти расщепление 3:1, т. е. вероятность рождения здоровых детей – 75%, а 25% могут страдать сахарным диабетом.

слайд№6

*Генеральный директор

За консультацией обратилась семейная пара. У них вскоре должен родиться второй ребенок, первый умер в возрасте 4 лет от детской формы семейной идиотии, которая наследуется как рецессивный признак и заканчивается обычно смертельным исходом к 4-5 годам. Они хотели узнать, каков у них риск рождения второго больного ребенка.

Ответ претендента

1) Если первый ребенок умер, то его генотип – аа, генотип же родителей – Аа, т. е. они гетерозиготны и здоровы.

2) Согласно первому закону Менделя у данных родителей вероятность рождения второго здорового ребенка равна 75%, но исключить рождение вновь больного ребенка нельзя, она равна 25%.

слайд№7

*Генеральный директор

За консультацией обратился юноша, с нормальной свертываемостью крови, взволнованный известием о том, что у брата его невесты родился мальчик гемофилик (он думает о здоровье своих будущих детей). В какой мере могли бы вы его успокоить?

Ответ претендента

1) Необходимо составить родословную невесты.

2) Носителем гена гемофилии является только Х-хромосома, поэтому мальчик-гемофилик мог получить ген гемофилии только от матери. Ведь от отца он Х-хромосому вообще не получает. А мать мальчика получила ген гемофилии или от своей матери (бабушки мальчика) или от своего отца-гемофилика. Поэтому юноша может быть спокоен, его будущие дети не будут страдать гемофилией.

слайд№8

*Генеральный директор

У невесты мать страдает дистрофией, а отец здоров. Жених болен мышечной дистрофией. Проанализировать потомство в данной семье.

Ответ

Решение:

Невеста – носительница, X^АX^а(так как мать – X^аX^а , отец — X^АY)

Жених – болен, X^аY.

F₁ : X^АX^а— девочка, здорова, носительница (25%),

X^аX^а– девочка, больна, (25%),

X^АY — мальчик, здоров, 25%,

X^аY — мальчик, болен, 25%.

слайд№9

*Генеральный директор

Кто может дать консультацию двум родителям? В семье, оба родителя хорошо слышат. У них родился один глухой ребенок, а другой хорошо слышит. Родители хотят знать причину глухоты одного из своих детей.

Ответ претендента

А – ген нормального слуха (доминантный признак)

а – ген глухоты (рецессивный признак)

1) Если у хорошо слышавших родителей родился глухой ребенок, то они оба гетерозиготны по этому признаку, их генотип – Аа.

2) Причина глухоты одного ребенка в том, что он оказался гомозиготным по этому признаку и его генотип – аа.

3) Второй ребенок хорошо слышит потому, что его генотип – Аа или АА.

слайд№10

*Генеральный директор

К нам вновь обратилась супружеская пара. Они хотят знать какова вероятность у них рождения второго ребенка без аномалии. Дело в том, что у отца – шестипалая рука, а у матери – пятипалая. Первый ребенок родился с нормальной, пятипалой рукой. Дайте им квалифицированный ответ.

Ответ претендента

Шесть пальцев – это полидактилия, она доминантный признак, значит:

А – ген шестипалой руки

а – ген пятипалой руки

Так как генотип отца – Аа, а генотип матери – аа, то соответственно генотипы их детей могут быть – Аа или аа, следовательно, вероятность рождения второго ребенка с нормальной пятипалой рукой составляет – 50%.

слайд№11

*Генеральный директор

В медико-генетический центр обратились взволнованные молодые родители (две пары). Они подозревают, что в родильном доме перепутали их сыновей. Лабораторный анализ показал, что у одной пары родителей 1 и 4 группы крови, у другой пары – 1 и 3 группы крови. У одного мальчика 1 группа, у второго 2 группа. Сможете ли определить, кто чей сын?

Ответ претендента

Да! Я смогу им помочь, следуя законам генетики.

Первая пара родителей. Вторая пара

Их группы крови 1 4 1 3

Их генотипы ОО АВ ОО ВО

Их гаметы О А В О В О

Генотипы детей АО ВО ОО ВО

Группы крови детей 2 3 3 1

Следовательно, у родителей с 1 и 4 группами крови ребенок тот, у которого 2 группа крови, а у родителей с 1 и 3 группами крови – ребенок имеет 1 группу крови.

слайд№12

*Генеральный директор

Задача 1 группе. Алкогольная зависимость определяется доминантным аутосомным геном (А), а потребность в курении табака – сцепленным с полом рецессивным геном (b). Курящий и пьющий мужчина женится на женщине, которая не курит и не пьет. Мужчина гетерозиготен по гену алкоголизма, а женщина гетерозиготна по гену табакокурения.

А. С какой вероятностью в этой семье могут родиться дети со склонностью к алкоголизму?

Б. С какой вероятностью могут родиться дети со склонностью к курению?

В. С какой вероятностью могут родиться дети со склонностью к курению и алкоголизму одновременно?

Г. С какой вероятностью эти дети будут мальчиками?

слайд№13

Задача 2 группе .

Синдром дефекта ногтей и коленной чашечки определяется полностью доминантным аутосомным геном. На расстоянии 30 морганид от него находится локус крови по системе АВО. Один из супругов имеет 2 группу крови, другой – третью. Тот, у которого вторая группа крови, страдает дефектом ногтей и коленной чашечки. Известно, что его отец был с первой группой крови и не имел аномалий, а мать с четвертой группой крови имела оба дефекта. Супруг, имеющий третью группу крови, нормален в отношении гена дефекта ногтей и коленной чашечки и гомозиготен по обеим парам анализируемых генов. Определите вероятность рождения в этой семье детей, страдающих дефектом ногтей и коленной чашечки, и возможные группы их крови.

Закрепление.

Является ли наследственность приговором? Наука доказала, что возможна профилактика наследственных заболеваний. Каковы же меры профилактики?

-Откройте листы с памятками по профилактике наследственных заболеваний.

Называем эти меры.

Меры профилактики наследственных заболеваний (сообщение обучающегося)

Запреты на близкородственные браки.

-1.Как вы можете объяснить данное положение?

-2. Ребята, отражен ли этот запрет в законодательстве? (Да, в Российской Федерации запрещаются браки между кровными родственниками).

-3.А как к этому относился этикет адыгэ хабзэ? (Такие браки категорически запрещались и осуждались).

Как правило, мутации в генах носят рецессивный характер, поэтому в гетерозиготе они не проявляются. У 2-х родственников, имеющих одинаковые мутации больше вероятность проявления рецессивного гена в гомозиготе.

-Мы здесь видим с вами наразрывную связь всех общественных процессов: обычаев, законов, науки.

Запрет на употребление алкоголя и наркотических веществ.

Их употребление ведет к нарушению процесса коньюгации хромосом в мейозе, т. к. алкоголь яд для любой клетки, в том числе и для половой. В результате в некоторых половых клетках могут возникнуть изменения структуры и числа хромосом, что может привести к тяжелым уродствам или умственной отсталости.

-(Мнения детей).

Борьба за чистоту окружающей среды.
Медико – генетическое консультирование.

Люди, вступающие в брак и имеющие близких родственников, у которых известны случаи рождения детей с наследственными заболеваниями, или семьи, где уже имеется один больной ребенок, в первую очередь должны обратиться в медико — генетическую консультацию. Врачи – генетики помогут определить вероятность рождения больного или здорового ребенка и смогут обеспечить контроль за внутриутробным развитием плода.

Дородовая диагностика наследственных заболеваний, которая предусматривает их своевременное выявление.

Так обязательное ультразвуковое исследование (УЗИ) всех беременных женщин на 30% снизило рождение детей с тяжелыми пороками.

-Вы должны понимать насколько важно соблюдение этих мер для вашего здоровья и здоровья ваших потомков.

Генеральный директор

Я оценила всех претендентов на вакантные должности и готова принять их в свой штат.

Спасибо всем, кто помог мне сегодня в открытии медико-генетического центра. Все убедились, что такой центр необходим и мои «сотрудники» будут востребованы как специалисты. Все кто к нам обратился, получили бесплатную консультацию. Всем спасибо.

5 . Итоги урока. Рефлексия.

Во время медико-генетического консультирования все убедились, как важно знать законы наследственности, что они применимы не только для растений и животных, но и для человека. Борьба с наследственными болезнями возможна лишь при высокой генетической образованности населения. Основы генетической грамотности мы получаем в школе.

Мы видим, что огромные шаги по защите наследственности человека или ее «улучшению» уже сделаны. Но генетики продолжают работать. И современные медицинские генетики дают в руки не только медицине, но и всему обществу оружие для избавления от накопленной в предыдущих поколениях наследственной патологии и предотвращения наследственной угрозы от факторов окружающей среды.

Слайд №14

6.Домашнее задание: карточки с задачами на наследование сцепленное с полом.

Тема: «НАСЛЕДОВАНИЕ, СЦЕПЛЕННОЕ С ПОЛОМ»

Задача 1. У мухи дрозофилы ген нормального цвета глаз (красный) доминирует над геном белоглазия, ген ненормального строения брюшка — над геном его нормального строения. Эти пары генов расположены в Х-хромосоме на расстоянии трех морганид. Определите вероятность различных гено- и фенотипов в потомстве от скрещивания гетерозиготной по обоим признакам самки с самцом, имеющим нормальный цвет глаз и нормальное строение брюшка.

Задача 2. Ген окраски глаз у мухи дрозофилы находится в Х-хромосоме. Красные (нормальные) глаза (В) доминируют над белоглазием (в). Определите фенотип и генотип у потомства F1, если скрестить белоглазую самку с красноглазым самцом?

Задача 3. Ген Н детерминирует у человека нормальную свертываемость крови, а н — гемофилию. Женщина, гетерозиготная по гену гемофилии, вышла замуж за мужчину с нормальной свертываемостью крови:

а) определите фенотип и генотип детей, которые могут родиться от такого брака;

б) по какому типу происходит наследование признака?

Задача 4. Классическая гемофилия наследуется как рецессивный признак. Ген гемофилии располагается в Х-хромосоме. Y-хромосома не содержит гена, контролирующего свертываемость крови. Девушка, отец которой страдает гемофилией, а мать здорова и происходит из благополучной по гемофилии семьи, выходит замуж за здорового мужчину. Определите вероятные фенотипы детей от этого брака.

Задача 5. Ген цветовой слепоты (дальтонизм) расположен в Х-хромосоме. Определите вероятность рождения детей с дальтонизмом в семье, где жена имеет нормальное зрение, но ее отец страдал цветовой слепотой. В семье мужа дальтонизма нет.

Задача 6. Женщина, страдающая дальтонизмом, вышла замуж за мужчину с нормальным зрением. Какова вероятность рождения детей с нормальным зрением и дальтонизмом?