Задачи урока:
- сформировать знания о хромосомном механизме определения пола, познакомить с особенностями строения половых хромосом, с аутосомами;
- на базе научных биологических знаний воспитать у учащихся правильное отношение к проблеме пола;
- развивать умения анализировать, обобщать, делать выводы, сравнивать, продолжить формирование навыков решения генетических задач.
Тип урока: урок изучения нового материала.
Формы работы: индивидуальная, групповая.
Оборудование:
- Портрет К. Корреса;
- Сборник задач по общей биологии для поступающих в ВУЗы;
- Таблица “Кариотип человека”.
I. Изучение нового материала
1. Определение пола, варианты определения пола.
Работа со словарем юного биолога
Пол - это совокупность морфологических, физиологических, биохимических, поведенческих и других признаков организма, обуславливающих репродукцию.
Пол организма, как и любой признак, развивается, с одной стороны, под влиянием генотипа, с другой - факторов внешней среды. Для различных организмов влияние генотипа и факторов внешней среды на определение пола различно, т.е. у одних организмов (человек, большинство млекопитающих) определяющим является генотип, у других (рыбы, некоторые черви) – фактор внешней среды.
Рассказ учителя, сопровождающийся составлением схемы (Приложение 1).
Рассмотрим основные способы определения пола у раздельнополых организмов.
Определение пола до слияния гамет. У коловраток, тлей, первичных кольчецов развиваются два сорта яйцеклеток: крупные и мелкие. В дальнейшем из крупных яйцеклеток появляются самки, а из мелких - самцы. Такое определение пола называют прогамным.
Определение пола после слияния гамет. У морского червя Bonellia viridis самка относительно большая, самец – мелких размеров. Он постоянно живет в половых путях самки. Личинка червя бисексуальна, развитие самца или самки из такой личинки зависит от случая. Если личинка попадает на хоботок самки, то она превращается в самца, если прикрепится к субстрату (опоре) - то в самку. Подобный тип определения пола называют эпигамным.
Определение пола в момент оплодотворения – сингамное. Это - генетическое определение пола, так как зависит от баланса хромосом. Довольно часто его называют хромосомным определением пола.
Определение пола без оплодотворения. Примером может служить дафнии – мелкие ракообразные. Партеногенетически размножающиеся самки дафний в нормальных условиях производят, как правило, себе подобных потомков женского пола. При ухудшении условий существования (понижение температуры, уменьшения количества солнечных лучей, нехватка пищи и др.) из обычных партеногенетических яиц могут развиваться не только самки, но и самцы.
* Переопределение пола можно наблюдать у атлантической сельди. Сельди живут небольшими стаями, в каждой из которой имеется один самец и несколько самок. Если самец погибает, то через некоторое время самая крупная самка превращается в самца.
2. Хромосомное определение пола.
Проблема
От чего же зависит появление мужских и женских особей?
Хромосомный набор человека (кариотип) содержит 22 пары хромосом (аутосом), одинаковые у мужского и женского организмов, и одну пару хромосом (половые), по которой различаются оба пола. Половые хромосомы у женщин одинаковые, их называют X-хромосомы, у мужчин имеется одна X-хромосома и другая Y-хромосома.
Согласно хромосомной теории пола К.Корренса (1907) пол, имеющий одинаковые половые хромосомы, называют гомогаметный, так как он дает один тип гамет, а имеющий разные – гетерогаметным, так как он образует разные типы гамет.
Таким образом, у человека хромосомный набор выглядит так:
- женщина - 44 аутосомы + XX
- мужчина - 44 аутосомы + XY
D настоящее время изучены пять типов генетического определения пола.
Задание: проанализируйте данные таблицы.
Типы генетического определения пола
| Группы организмов | Определение пола | ||
| Женский | Мужской | Тип | |
| Некоторые отряды насекомых (мухи и др.) | XX | XO | XO (мужской) |
| Некоторые отряды насекомых, млекопитающих (в том числе человека), большинство рыб, растений. | XX | XY | XY (мужской) |
| Бабочки, птицы, пресмыкающиеся, некоторые виды растений. | XY | XX | XY (женский) |
| Некоторые виды насекомых (например, моль) | XO | XX | XO (женский) |
| Перепончатокрылые (пчелы и др.) | 2n | n | n-2n (и мужской и женский) |
Исходя из приведенных табличных данных следует, что у человека, дрозофилы и ряда других организмов гомогаметен женский пол, у бабочек, пресмыкающихся, птиц - гетерогаметен. У перепончатокрылых (пчелы, осы, наездники) самцы развиваются из неоплодотворенных яиц и имеют гаплоидный набор хромосом- n, а самки из оплодотворенных яиц имеют диплоидный набор хромосом - 2n.
3. Наследование признаков сцепленных с полом.
В том случае, когда гены ответственные за формирование какого-либо признака, расположены в аутосомах, наследование осуществляется независимо от того, какой из родителей (мать или отец) являются носителем изучаемого признака. Но ситуация резко изменяется, когда признаки определяются генами, лежащими в половых хромосомах.
Признаки, развитие которых обусловлено генами, расположенными в одной из половых хромосом, называют сцепленными с половыми хромосомами (гоносомное наследование). X- хромосома значительно больше по своим размерам Y-хромосомы (Приложение 2). В X и Y- хромосомах имеются гомологичные участки, содержащие аллельные гены (А). Но в X- хромосоме есть большой участок, которому нет гомологичного в Y-хромосоме (В). Признаки, развитие которых детерминируют гены, расположенные в негомологичном участке X- хромосомы, называются сцепленными с X- хромосомой. Таких признаков для человека описано около 200 (дальтонизм, гемофилия - рецессивные и доминантные - рахит, темная эмаль зубов и др.)
Голандрические признаки детерминируются генами, расположенными в негомологичном участке Y-хромосомы (С), и проявляются фенотипически только у мужчин и передаются от отца ко всем сыновьям. Таких генов описано 6 (ихтиоз, волосатость ушей, перепонка между пальцами ног и др.)
Работа у доски - решение генетической задачи.
Задача. Рецессивный ген гемофилии (несвертываемость крови) сцеплен с X- хромосомой (с полом). Отец девушки страдает гемофилией, тогда как мать в этом отношении здорова и происходит из семьи, благополучной по данному заболеванию. Девушка выходит замуж за здорового юношу. Что можно сказать о будущих сыновьях и дочерях.
Дано:
- Объект: человек
- Признаки: нормальная свертываемость крови- H, гемофилия- h
Определить: рождение в семье здоровых и больных сыновей и дочерей.
Решение: отец девушки – гемофилик, значит, единственная X- хромосома в его генотипе несет рецессивный ген. Мать девушки и ее предки здоровы: следовательно, полученная от нее дочерью вторая X- хромосома имеет доминантный ген нормальной свертываемости крови. Таким образом, генотип девушки XHXh, генотип юноши XHY .
Ответ: все дочери будут фенотипически здоровы, но из них 50% могут оказаться носителями гена гемофилии, а сыновья 50% - здоровы, 50% - гемофилики.
Такое наследование получило название “крисс - кросс” (или крест-накрест) сыновья наследуют фенотипический признак матери, а дочери - признак отца.
II. Самостоятельная работа
Форма работы: групповая (класс делится на три группы).
Задача №126 (1 группа) - ген локализован в X- хромосоме.
Отец и сын - дальтоники, а мать различает цвета нормально. Правильно ли будет сказать, что в этой семье сын унаследовал свой недостаток от отца?
Задача №134 (2 группа) - ген локализован в Y - хромосоме.
У человека в Y – хромосоме находится ген, определяющий развитие перепонки между вторым и третьим пальцами ног. Определите, какие будут дети и внуки у мужчины с перепонками между пальцами и какова их вероятность?
*Задача №131 (3 группа) - один ген локализован в аутосомах, другой в половой X-хромосоме.
Альбинизм определяется рецессивным аутосомным геном, а гемофилия – рецессивным геном, сцепленным с полом. Женщина – альбинос, отец которой был гемофиликом, выходит замуж за нормального мужчину, отец которого был альбиносом. Какова вероятность рождения в этой семье первых двух сыновей нормальными?
III. Закрепление
Фронтальный опрос
1. Какие типы определения пола вы можете назвать?
2. Какие хромосомы называются половыми?
3. Какой пол называется гомогаметным, и какой – гетерогаметным? Приведите примеры.
4. Почему рождается примерно одинаковое количество особей мужского и женского пола?
5. Как генетически определяется пол у человека?
6. Назовите генетические и физиологические факторы, определяющие пол у человека.
7. Что такое сцепление генов с полом?
8. Какие особенности наследования признаков, сцепленных с полом, вы можете назвать?
9. Что такое голандрические признаки? Приведите примеры.
10. О каких признаках говорят, что они ограничены полом?
11. Объясните, почему близкородственные браки часто приводят к понижению жизнеспособности потомства и его вырождению.
12. Объясните с позиции генетики, почему облысевших мужчин намного больше, чем женщин?
IV. Домашнее задание
1. Решить задачу
*Гипертрихоз (волосяной покров по краю раковины) передается как голандрический признак (через Y-хромосому), а полидактилия (шестипалость) – как доминантный аутосомный признак. В семье, где отец имел гипертрихоз, а мать – полидактилию, родилась нормальная в отношении обоих признаков дочь. Какова вероятность того, что следующий ребенок в семье будет также без обеих аномалий?
2. Глава 9.4, с. 285-289, терминология с. 290-291
Литература
- Болгова И.В. Сборник задач по общей биологии с решениями для поступающих в вузы. М.:ООО “Издательский дом “ОНИКС 21 век”:ООО “Издательство “Мир и Образование”, 2005. 256 с. с ил.
- Билич Г.Л., Крыжановский В.А. Биология. Полный курс. В 3-х т. Том 1.Анатомия.-М.:ООО“Издательский дом “ОНИКС 21 век”, 2002.-864с.,ил.
- Р.Г.Заяц, В.Э.Бутвиловский, И.В.Рачковская, В.В.Давыдов Общая и медицинская генетика. Лекции и задачи/Серия “Учебники, учебные пособия” - Ростов-на-Дону: Феникс, 2002 г. 320 с.
- Энциклопедический словарь юного биолога./ Сост. М.Е.Аспиз.-М.: Педагогика, 1986. -325 с., ил.