Оборудование: видеофильм “Генетика пола”, таблицы “Родословная королевы Виктории”, “Наборы хромосом у мужчины и женщины”.
Ход урока
I. Объяснение.
Как же определяется пол будущего организма?
Чтобы ответить на этот вопрос, посмотрим видеофрагмент. Беседа по видеофрагменту.
1. Сколько хромосом у человека в соматических
клетках?
2. Какие это хромосомы?
- Хромосомы, одинаковые у особей мужского и женского пола называются аутосомы.
- Хромосомы, по которым мужской пол отличается от женского называются половыми.
3. Сколько у человека аутосом в соматических
клетках?
4. Сколько у человека половых хромосом в
соматических клетках? Какие это хромосомы?
5. Какой пол у человека гетерозиготен, а какой
гомозиготен?
Продолжим просмотр видеофрагмента.
Давайте запишем на доске и в тетради набор половых хромосом у человека и ещё раз убедимся, какова вероятность рождения мальчика и девочки? 50 на 50. Это тео-ретически.Всегда ли это соблюдается практически? Послушаем об этом сообщение
Сообщение 1-го ученика.
Вероятность появления на свет особей мужского и женского пола равна 50%. В жизни нередко наблюдается, что у некоторых супружеских пар рождаются только мальчики или только девочки. Статистика говорит, что у человека и у животных почти всегда преобладает появление особей мужского пола, т.е. на 100 зародышей женского пола приходится до 125 зародышей мужского пола. Но гибель плодов мужского пола в период эмбрионального развития превышает гибель плодов жен-скогопола. В последствии эта тенденция сохраняется. В результате соотношение полов резко изменяется. По имеющимся статистическим данным среди людей в во-зрасте 25-29 лет на 100 женщин приходится 90 мужчин, от 65 до 75 лет мужчин на 20% меньше, чем женщин, а в возрасте старше 85 лет эта разница достигает 45%. Причём повышенная смертность особей мужского пола свойственна большинству, если не всем представителям животного мира. Это объясняется влиянием неблаго-приятных наследственных факторов,сцепленных с Х-хромосомой у мужских гете-рогаметных особей. Например, – гемофилия – несвёртываемость крови. Из порезан-ного пальца кровь идёт неделями. Каждая ранка угрожает смертью. Любой ушиб, способный повредить крохотный кровеносный сосуд под кожей, может привести к началу медленного кровотечения в близлежащие мускулы и ткани. Если у здорово-го человека кровь в повреждённом сосуде быстро свёртывается, то у больного ге-мофилией она продолжает беспрепятственно литься часами, образуя специфичес-кий отёк или гематому, достигающую размеров грейпфрута. В конце концов, когда кожа, заполненная кровью, становится натянутой и жёсткой, постепенно создаётся давление на повреждённый сосуд, и возникают сгустки свёртывающейся крови. Но при этом очень медленно развиваются восстановительные процессы, кожа из розо-вой и блестящей превращается в зеленовато-жёлтую. Самые ужасные боли и посто-янную опасность для жизни таят кровотечения в суставах.Кровь, попадая в область лодыжки, коленного или локтевого сустава, начинает давить на окончания крупных нервов, вызывая кошмарные боли. Проникнув в сустав, кровь начинает своё разру-шительное воздействие на кости, связки, мягкие ткани. Нарушается состав костной ткани, и конечность теряет свою способность сгибаться и разгибаться, принимая согнутое неподвижное положение. Всё это означает долгие недели постельного режима. Гемофилию называют ещё королевской болезнью. У английской королевы Виктории, родословная которой перед Вами, прожившей 82 года и не страдающей гемофилией, было 25 сыновей и внуков, 10 из них умерли от гемофилии. Но не од-на из дочерей Виктории не страдала этой болезнью. Это объясняется тем, что ген, отвечающий за свёртывание крови сцеплен с половой Х-хромосомой. Ген, обуслов-ливающий гемофилию, является рецессивным, и такую хромосому мы можем обоз-начить Хh . Тогда аллельный ему доминантный ген, обусловливающий нормальную свёртываемость крови,обозначим Н и Х-хромосому, несущую этот ген ХН.Сама Ви-ктория была носительницей гемофилии и имела генотип ХНХh. Предполагают, что ген гемофилии возник в результате мутации у самой королевы Виктории или у од-ного из её родителей. Королева была гетерозиготна, а т.к.. ген гемофилии рецессив-ный, то она не болела гемофилией,но половине своих сыновей она передала эту болезнь. Половина её дочерей являлись такими же носительницами как она сама.
Мужчина-гемофилик не передаёт свою болезнь никогда сыновьям, так как его Хh-хромосома попадает только дочери, которую он сделает также носительни-цей гемофилии. Вероятность заболевания гемофилией женщины ничтожна мала. Это может произойти в случае брака гетерозиготной или гомозиготной по гемофи-лии женщины с больным по гемофилии мужчиной. Мужчины-гемофилики раньше очень редко доживали до детородного возраста. (Приложение, задача 1)
6. Какие вопросы по наследованию гемофилии?
Решим задачу на эту тему.
Здоровый мужчина альбинос женится на здоровой женщине,чей отец был гемофилик, а мать – альбинос. Какие дети могут быть от этого брака и в какой пропорции? (Приложение, задача 2)
7. Какие дополнения будут о гемофилии?
Сообщение 2-го ученика.
Гемофилия – это страшная царская болезнь, возможно, имела историческое зна-чение для нашей страны. Жена последнего царя России Николая II была внучкой королевы Виктории и такой же носительницей гемофилии как и сама Виктория.
Согласно законам о престолонаследовании в России,корона могла лишь перехо-дить к здоровым лицам мужского пола.Поэтому почти все первые 10 лет супружес-тва радость и счастье царицы Александры Фёдоровны были неполными.Её всё бо-льше мучило чувство вины перед “дорогим Ники” и перед страной за то, что она не может подарить им наследника.Мы не знаем и теперь уже никогда не узнаем, ско-лько времени она провела в молитвах,как просила Всевышнего смилоствиться и послать ей и Николаю сына. И вот, наконец, родился сын.На свет появился насле-дник престола, человек, к которому должно перейти вековое “семейное дело Рома-новых”- управление великой империей.Александра Фёдоровна блаженствовала,Ни-колай Александрович каждый день ощущал непроходящую радость, которой давно уже не испытывал.Но не прошло 6 недель, как выяснилось нечто ужасное – у мале-нького эта страшная болезнь – гемофилия, против которой медицина бессильна.Ца-рица всегда была религиозна, а после появления Алексея и обнаружения у него это-го недуга, её вера в милость Всевышнего стала для неё единственной надеждой.
И вот появился “святой человек” Распутин, владевший секретами тибетской медицины, обладающий психотерапевтическими способностями, “сотворил молит-ву” и положение малыша улучшилось. Распутин стал играть в жизни императрицы роль наставника – утешителя. А как иначе могла воспринимать любящая мать чело-века, спасавшего от гибели её любимого больше всего на свете сына. Редкая жен-щина не стала бы боготворить того, кто нёс такое счастье! Она была убеждена, что на это способен лишь истинный посланец Господа, заступничество которого перед Всевышнем и даёт надежду на будущее.
Общение с царями пьянило крестьянскую натуру Распутина. Он постепенно на-чал мнить себя всемогущим, пренебрегая традициями и порядком, любил произвес-ти впечатление рассказами о своём влиянии, и эти его застольные повествования (а во многих случаях россказни) передавались из уст в уста. Общественное мнение осу-ждало царицу за её веру в этого человека, ведь неизлечимая болезнь цареевича тщательно скрывалась от окружающих, так как престол мог наследовать только здоровый. Говорят, в конце 1916 года видный кадет и известный адвокат Маклаков сказал: “Никто не причинил монархии столько вреда, сколько Распутин.”. Может быть, он был прав…Вот почему можно сказать, что гемофилия сыграла в нашей стране историческую роль.
По такой точно схеме как гемофилия у человека наследуются и другие болезни: некоторые виды глухонемоты,некоторые виды ихтиоза,приводящие к смерти, неко-торые формы агаммаглобулинемии, понижающие устойчивость организма к бакте-риальным инфекционным заболеваниям таким как пневмония, отит, сепсис; даль-тонизм (дальтоник не различает некоторые цвета, например красный и зелёный) и так далее.
Вторая половая хромосома называется Y-хромосома.
8. Чем отличается Y-хромосома от Х- хромосомы?
- Правильно величиной.
9. Как Вы думаете, какая из 2-х половых хромосом несёт больше генетической информации и почему?
- Да, совершенно верно, Х-хромосома почти в 2 раза больше Y-хромосомы, поэтому генетической информации содержит гораздо больше.Вот почему часто в семьях рождаются мальчики очень похожие на маму (“маменькие сыночки”), так как они именно от мамы получили аутосомы с доминантными признаками и Х-хро-мосому, от папы они получили генетически почти пустую Y-хромосому и рецесси-вные аутосомы.
10. Как объснить появление папенькиных дочек?
- От папы они получили Х-хромосому и аутосомы с доминантными признаками, от мамы рецессивные признаки.
11. Почему рождаются сыновья очень похожие на папу и дочки очень похожие на маму?
- От одного родителя получают доминантные аутосомные признаки, от другого рецессивные.
Есть гены, сцепленные с Y-хромосомой и они также могут являться причиной болезни.
Минисообщение ученика.
В Англии в 1716 году у вполне здоровых родителей родился совершенно здоро-вый мальчик Эдуард Ламберт.Но не исполнилось ему и восьми недель,как кожа его стала чернеть и утолщаться и потом покрылась грубыми наростами, вроде чешуек. “Человек-дикообраз” - прозвали его соседи.
Ламберт имел 6 сыновей, и все они тоже выглядили “дикообразами”. И в последующих четырёх поколениях рождались “дикообразы”, но вот что примечательно – только мальчики, девочки были как девочки…
В те времена появление этих несчастных приписывали колдовству, “нечистой силе”. Мы теперь скажем иначе: произошла мутация, поломка какого-то гена в мужской Y-хромосоме (ведь только мужчины заболевали этой болезнью).
Почему мальчиков остаётся меньше, чем девочек, это нам объяснили, почему с возрастом всё меньше и меньше становится мужчин, чем женщин это понятно.Ведь в детстве мальчики более подвижны, более любознательны, более безрассудны,чем девочки, а значит играют в более опасные для здоровья и даже для жизни игры. А с возрастом войны, служба в армии, опасные для здоровья специальности оставляют всё меньше и меньше мужчин. Курение, алкоголь, наркотики – всё это тоже вносит свою лепту…
Но всё же почему рождается больше мальчиков и можно ли прогнозировать пол будущего ребёнка?
Сообщение 3-го ученика.
Ответить на этот вопрос попытались учёные. Среди них польский учёный доктор Ф. Бенендо, советский генетик Николай Константинович Кольцов, америка-нский биолог доктор Л.Б. Шеттлз и профессор Парижского университета Столковс-ки. Преобладание особей мужского пола очевидно обусловлено повышенными спо-собностями сперматозоидов с Y-хромосомой оплодотворять яйцеклетки по сравне-нию со сперматозоидами, имеющими Х-хромосому. Это объясняется несколькими гипотезами. Познакомимся с двумя из них.
Первая говорит, что “мужских” сперматозоидов (т.е. несущих Y-хромосому) вырабатывается вдвое больше, чем “женских”, что связано с большей их жизнеспо-собностью. Другая гипотеза преобладание особей мужского пола объясняет боль-шей подвижностью “мужских” сперматозоидов.
Доктор Л.Б. Шеттлз выяснил, что сперматозоиды, несущие Х и Y-хромосомы различны по внешнему виду. Сперматозоид, несущий Y-хромосому, имеет малень-кую и круглую головку, у сперматозоида, несущего Х-хромосому, головка крупнее и слегка удлинённая. Причём “женские” сперматозоиды более активны в кислой среде, т.е. среде, где мало ионов калия, а “мужские” - в щелочной, т.е. в среде, где много ионов калия. Поэтому профессор Столковски считает, что можно прогнози-ровать пол будущего ребёнка. Он разработал два пищевых рациона, которых сле-дует придерживаться женщине в течение месяца перед зачатием, чтобы родить ребёнка желаемого пола.
Если будущие родители хотят иметь девочку, доктор Столковски рекомендует женщине бессолевую диету, есть побольше богатых кальцием яиц и молочных про-дуктов. А чтобы иметь мальчика, нужно, наоборот, обогащать организм калием, т.е. есть грибы,шпинат, бананы, финики, каштаны и щедро солить пищу.
Пол будущего ребёнка зависит и от момента зачатия, т.к. на протяжении созре-вания яйцеклетки состав выделений шейки матки и самой матки заметно изменяет-ся: по мере приближения к выходу созревшей яйцеклетки из яичника. Эти выделе-ния становятся более щелочными, т.е.более благоприятными для “мужских” спер-матозоидов. Поэтому, если момент зачатия приходится на день овуляции у женщи-ны, т.е. когда созревшая яйцеклетка выходит из яичника (это происходит обычно на 12-14-й день после начала менструации) или на предшествующий этому или на последующий, то в 86,6% случаев рождается мальчик. Если же зачатие происходит четырьмя днями раньше, то в 84.7% случаев рождается девочка.
12. Что будет при нарушении количества половых хромосом?
Посмотрим видеофрагмент.
Болезнь при количестве ХХY половых хромосом называется синдром Клейн-фельтера и встречается у одного из 400-600 новорождённых мальчиков. У него бу-дут недоразвиты первичные и вторичные половые признаки, искажены пропорции тела. Может быть тучен,страдать расстройством желёз внутренней секреции.
Девочка ХХХ будет страдать психической болезнью.
Другая аномалия, встречающаяся у новорождённых девочек с частотой 1 из 5000 – синдром Тернера. У них имеется только одна Х-хромосома. Эти девочки отличаются многочисленными аномалиями в строении организма.
13. Почему возникают хромосомные нарушения?
- Радиация, различные химические вещества, в том числе никотин, алкоголь, наркотики могут стать причиной наследственных заболеваний.
Генетика наука сравнительно молодая. Но люди всегда знали о пагубном влия-нии на организм вредных привычек. Раньше в Германии умственноотсталых детей называли детьми пьяного ужина. Испокон веков на Руси на свадьбе молодожёнам не наливали алкогольных напитков. Всегда помните об этом. Неужели здоровье Ва-шего будущего ребёнка и, конечно, Ваше счастье стоят меньше сигареты, рюмки водки или наркотика? Поэтому берегите себя, своё здоровье, здоровье своих будущих детей и будьте счастливы!
Вернёмся к генетике пола.
14. У всех ли организмов одинаков механизм определения пола?
Посмотрим видеофрагмент. Вопросы к видеофрагменту:
1. У каких организмов механизм определения пола одинаков с человеком?
- У всех млекопитающих, у мушки дрозофилы.
2. У каких организмов пол определяется иначе?
- У некоторых насекомых (водяной клоп, кузнечик) Y-хромосома отсутствует и у самцов есть одна всего Х-хромосома, поэтому половина сперматозоидов имеют половую Х-хромосому, а половина нет.
3. Чем отличаются самки и самцы пчёл и муравьёв?
- У пчёл и муравьёв нет половых хромосом: самки у них диплоидны и развиваются из оплодотворённых яиц, самцы – гаплоидны (развиваются из неоплодотворённых яиц).
Мы с вами говорили о прогнозировании пола будущего ребёнка, а сейчас послушаем сообщение о применении прогнозирования пола в сельском хозяйстве.
Сообщение 4-го ученика.
Прогнозировать пол будущего организма очень перспективно для разных отрас-лей сельского хозяйства, например куроводства, ведь яйца несут только куры, по-этому выгоднее иметь больше курочек, чем петушков; тонкорунного овцеводства, бараны дают настриг шерсти в 1,5-2 раза; для молочного производства, ведь моло-ко дают только коровы, а не быки. Ещё в 1956 году один французский крестьянин по фамилии Дайе составил специальный напиток богатый магнием (ведь магний как и кальций щёлочно-земельный элемент), и поил им своих коров на протяжении трёх недель перед осеменением. И у него стало рождаться больше тёлочек. На тех же фермах, где вносилось на луга большое количесво поташа (К2СО3), рождались почти одни бычки, ведь корм был очень богат калием.
Прогнозировать пол будушего организма выгодно и в шелководстве, так как са-мцы тутового шелкопряда дают шёлка на 25-30% больше, чем самки, к тому же са-мки прожорливее самцов, поэтому в экономическом смысле выгоднее выращивать самцов шелкопряда. Советские генетики Владимир Александрович Струнников и Борис Львович Астауров применили метод экспериментальной перестройки хромо-сом путём искусственного радиационного мутагенеза, создали линию шелкопряда, у которой пол сцеплен с окраской яиц. Доминантный ген тёмной окраски (А) яйца сцеплен с полом и локализован только в Y-хромосоме, поэтому женская грена (яич-ки из которых разовьются самки) имеет тёмную окраску; рецессивный ген (а) свет-лой окраски локализован в Х-хромосоме. У шелкопряда, как и у всех бабочек, гете-рогаметны особи женского пола, поэтому из тёмной грены будут развиваться толь-ко самки, а из светлой только самцы. С помощью фотоэлемента яйца самцов отсортировывают и пускают на откорм только мужских гусениц, благодаря чему выход шёлка удалось повысить на 39%. (Приложение, задача 3).
Посмотрим видеофрагмент о тутовом шелкопряде. Вопросы к видеофрагменту:
1. Как называют процесс развития нового организма из неоплодотворённых яиц?
- Партеногенез.
2. Почему при охлаждении рождаются только самцы?
- При охлаждении яйцеклетки с Х-хромосомой развиваются, а с Y- хромосо-мами погибают.
15. Какие вопросы по генетике пола?
II. Задание на дом. Параграф 45 (учебник “Общая биология 10-11 кл.” А.А. Каменс-кий, Е.А. Криксунов, В.В. Пасечник. – М.: Дрофа, 2005.), задача:
У одного двудомного цветкового растения встречается иногда ген рецессивный “узкие листья”, локализованного в Х-хромосоме. Гомозиготное широколистное растение было оплодотворено пыльцой узколистного. Выращенное из полученных семян женское растение было скрещено с широколистным мужским. Какими будут мужские и женские потомки от этого скрещивания и от дальнейших скрещиваний этих потомков с гомозиготными широколистными растениями? Система определения пола у данного растения как у дрозофилы и человека.