Цели:
- Образовательные:
- объяснить причины невозможности применения к человеку экспериментальных методов генетики растений и животных;
- изучить сущность и значение основных методов антропогенетики: генеалогического, близнецового, цитогенетического;
- познакомить учащихся с новыми достижениями в области пренатальной и постнатальной диагностики наследственных болезней человека;
- Воспитательные:
- показать значение материальных основ наследственности и окружающей среды в формировании биологических особенностей и социальных черт личности человека;
- определить единство биологических закономерностей для всей живой природы от микроорганизма до человека;
- показать, как знание генетики помогает выяснить причины многих тяжелых заболеваний человека, своевременно ставить диагноз, находить меры профилактики и лечения;
- Развивающие:
- обеспечить развитие познавательных процессов учащихся в ходе решения проблемных вопросов и исследовательских задач;
- продолжить развитие общеучебных умений и навыков: работать с дополнительной литературой, составлять доклады;
- научить анализировать родословные, решать задачи с использованием формулы Хольцингера.
Оборудование: плакаты «Родословная с аутосомно-доминантным типом наследования», «Родословная с аутосомно-рецессивным типом наследования», «Родословная сцепленного с полом рецессивного типа наследования», «Родословная сцепленного с полом доминантного типа наследования», «Родословная голандрического типа наследования»; таблицы «Близнецовый метод», «Кариотип человека»; фотографии «Наследственные заболевания человека»; выставка книг по генетике человека; презентация.
Предварительная работа:
- деление учащихся на группы;
- подготовка каждой группой доклада по одной из тем: «Метод анализа родословных в генетических исследованиях человека», «Близнецовый метод изучения генетики человека. Близнецы», «Цитогенетический метод антропогенетики», «Экспресс-методы и методы пренатальной диагностики»;
- подготовка каждой группой вопросов по предложенным темам.
ХОД УРОКА
I. Организационный момент
II. Актуализация (слайды 2, 3, 4)
– Изучением наследственности отдельных видов организмов занимается частная генетика. Частную генетику человека называют антропогенетикой. Установлено, что основные генетические закономерности являются общими для всех органических форм. Человек не является исключением. Социальная жизнь человека не свела на нет роль биологических факторов в его жизни, а, напротив, еще более их усложнила и разнообразила. Поэтому исследования в области антропогенетики встречают большие трудности.
– Какие методы изучения генетики растений и животных вы знаете? (Основным методом является гибридологический, который заключается в скрещивании организмов в ряду поколений с последующим изучением потомства. Также используются цитологический, биохимический и др.)
– Применимы ли к человеку методы экспериментальной генетики? (Нет, т.к. невозможно произвольное скрещивание, малое число потомков в каждой семье, поздняя половая зрелость, невозможность жизни потомков в контролируемых условиях)
– Таким образом, применимость к человеку
классического генетического анализа как
основного метода изучения наследственности и
изменчивости исключена из-за невозможности
экспериментальных скрещиваний, длительности
времени достижения половой зрелости и малого
количества потомства на пару. Не смотря на
перечисленные трудности, генетика человека
изучена на сегодня лучше, чем генетика многих
других организмов, благодаря развитию медицины и
разнообразным методам исследования.
Тема нашего урока «Методы изучения генетики
человека».
Сегодня мы познакомимся с основными методами
антропогенетики, их сущностью и значением в
выявлении причин многих тяжелых заболеваний и
определении мер их профилактики и лечения.
III. Изучение нового материала
1) Исторические данные
Накопление и систематизирование данных о закономерностях наследования некоторых признаков человека началось в XVIII-XIX веках, задолго до открытия Г. Менделем главных законов наследования и становления генетики как науки. Впервые хромосомы человека на цитологических препаратах были описаны в самом конце XIX века, еще до существования хромосомной теории. Тем не менее, многие данные были слишком противоречивы. Так, например, вплоть до середины XIX века по-разному оценивалось количество хромосом человека в кариотипе – от 47 до 49. Именно сейчас мы стоим на пороге познания тайн наследственности человека, единственного вида, обладающего разумом и способного целенаправленно изменять окружающий мир, т.к. новые достижения в области молекулярной генетики и генной инженерии позволяют изучать не только хромосомы, но и даже отдельные гены. Поэтому мы рассмотри методы, которые существуют достаточно давно:
- генеалогический;
- близнецовый;
- цитогенетический.
И новые современные экспрес-методы и методы пренатальной диагностики.
2) Генеалогический метод (слайды 5, 6, 7, 8)
Первым исторически сложившимся методом
изучения генетики человека является
генеалогический метод, сущность которого
заключается в анализе распределения каких-либо
признаков среди представителей одной семьи в
родословной. Еще в XVIII веке впервые была
опубликована работа, посвященная анализу
наследования полидактилии (шестипалости) в
родословной одной семьи, включающей шесть
поколений.
– Определим особенности генеалогического
метода, его значение и возможности применения.
Доклад «Метод анализа родословных в генетических исследованиях человека» (дополнение «Архивы», «Анализ собственной родословной»). [Приложение 1]
Вопросы: (слайд 11)
– Как составить родословную?
– Кто готов проанализировать свою родословную?
– Почему при аутосомно-рецессивном типе
наследования признак появляется в IV поколении?
– Почему при голандрическом типе наследования
болеют только мужчины?
Вывод: Таким образом, самый древний из методов генетики человека – генеалогический – не исчерпал своих возможностей и в наше время. Он является основным в практике медико-генетического консультирования. С его помощью уточняется риск развития заболевания, вероятность носительства аномального гена. Зачастую при определении прогноза потомства другие сложные лабораторные методы дают значительно меньше информации. (Cлайд 12)
3) Близнецовый метод (слайды 13, 14, 15, 16)
Для решения многих теоретических проблем и
практических медицинских задач, связанных с
заболеваниями, требуется определить меру
участия наследственности и среды в
возникновении патологии. Особое значение в
изучении сложно исследуемых признаков и
заболеваний имеют генетически идентичные
индивиды, которые встречаются в человеческих
популяциях – близнецы.
– Определим значение близнецового метода в
изучении величины наследуемости.
Доклад «Близнецовый метод изучения генетики человека» (дополнение «Близнецы»). [Приложение 2]
Вопросы: (слайд 17)
– Одинаков ли состав белков у двух
монозиготных близнецов, если в их клетках не было
мутаций?
– Почему у детей иногда появляются признаки
несвойственные родителям?
– Почему монозиготные близнецы всегда одного
пола, а дизиготные могут быть разного пола?
– Кто такой Гальтон? Почему он стал изучать
генетику человека?
– Одинакова ли вероятность рождения близнецов у
представителей разных рас?
Вывод: Итак, близнецовый метод позволяет дать первоначальную оценку генетической составляющей в фенотипической изменчивости какого-либо признака. Он применяется для изучения многих широко распространенных заболеваний (сердечно-сосудистых, желудочно-кишечных, психических, злокачественных опухолей и др.). Однако результаты близнецовых исследований являются достаточно неспецифичными и не позволяют определять точные механизмы влияния факторов внешней среды на формирование каких-либо признаков. Поэтому популярность этого метода в последнее время снизилась. (Cлайд 18)
4) Цитогенетический метод (слайды 19, 20, 21, 22)
На данный момент чаще используют
цитогенетический метод. Это стало возможным
благодаря применению методики культуры
различных тканей и метода дифференциальной
окраски хромосом. Использование этих методов
позволяет точно учитывать аномалии хромосом.
– Определим основные этапы цитогенетического
метода и условия его применения.
Доклад «Цитогенетический метод антропогенетики» (демонстрация фотографий наследственной патологии человека). [Приложение 3]
Вопросы: (слайд 23)
– Какие биологические материалы можно
использовать для получения препаратов хромосом?
– Как изучают хромосомы лимфоцитов, если они не
делятся митозом?
– Что такое мутации?
– Какие мутации ведут к возникновению
наследственной патологии?
– Какое заболевание у ребенка с представленным
кариотипом? Каков его пол?
Вывод: Итак, цитогенетический метод основан на микроскопическом исследовании кариотипа. Позволяет выявить геномные и хромосомные мутации. (слайд 24)
5) Экспресс-методы и методы пренатальной диагностики (слайды 25, 26)
На пороге третьего тысячелетия произошел
переход на генный уровень изучения болезней
человека. Всего известно пять тысяч
наследственных болезней, из них две тысячи –
тяжелейшие расстройства. Значительные успехи
достигнуты в изучении молекулярных причин
наследственных болезней. Теперь стоит задача
ранней диагностики заболеваний, чтобы провести
своевременную профилактику или прервать
беременность в случае тяжелой патологии
будущего ребенка.
– Рассмотрим новые экспресс – методы и методы
пренатальной диагностики.
Доклад «Экспресс-методы и методы пренатальной диагностики» [Приложение 4]
Вопросы: (слайд 27)
– Какие методы пренатальной диагностики
наследственных заболеваний показаны всем
беременным женщинам?
– Почему степень риска рождения детей с
отклонениями от нормы значительно больше у
алкоголиков, чем у непьющих родителей?
– Где расположено тельце Барра и как оно
выглядит?
– Каковы показания для пренатальной
диагностики?
Вывод: Информация о генетических особенностях каждого человека дает возможность еще до рождения ребенка предсказать, к каким наследственным заболеваниям будет предрасположен человек, какие меры профилактики и лечения могут быть приняты. (Cлайд 28)
IV. Закрепление
1) Беседа: (слайд 29)
– Каковы особенности человека как объекта
генетических исследований?
– Какие методы применяются для изучения
генетики человека?
– В чем суть и каковы возможности
генеалогического метода?
– Чем прямые цитогенетические методы отличаются
от непрямых?
– Почему внимательное наблюдение за проявлением
признаков в ряду поколений может помочь изучать
закономерности наследственности и изменчивости?
– Какое значение имеют генетические методы
исследования наследственности человека для
медицины и здравоохранения?
– Какие важнейшие проблемы решает в настоящее
время медицинская генетика?
2) Решение задач:
А) Определите тип наследования по предложенным родословным. (Слайд 30)
Б) Конкордантность монозиготных близнецов по массе тела составляет 80%, а дизиготных – 30%. Каково соотношение наследственных и средовых факторов в формировании признака? (Слайд 31)
Вывод: Таким образом, невозможность
применения гибридологического метода на фоне
большого интереса к наследственности человека
привело к разработке специальных методов
изучения генетики человека. Это генеалогический,
близнецовый, цитогенетический методы,
экспресс-методы и методы пренатальной
диагностики.
Они позволяют понять природу наследственных
заболеваний, характер их наследования и выяснить
вероятность появления в будущих поколениях
наследственной патологии, а также быстрее
диагностировать и раньше начать лечение больных.
Сейчас диагностируется более трехсот
наследственных болезней и их число постоянно
растет. В ряде стран, в том числе и в России, уже
проводятся исследования, благодаря которым
появляется возможность получить генетический
паспорт – документ, в котором будут указаны
существенные для здоровья и выбора профессии
наследственные особенности.
V. Домашнее задание (слайд 32)
Конспект. Задачи:
Конкордантность монозиготных близнецов по росту составляет 65%, а дизиготных – 34%. Каково соотношение наследственных и средовых факторов в формировании признака?
Женщина имеет светлые волосы, ее ребенок также со светлыми волосами. Мать женщины светловолосая, две сестры и два брата – темноволосые. В семье брата – ребенок темноволосый. Составьте родословную. Определите, где возможно, гетерозиготность организмов.
Литература:
1. Биология для поступающих в вузы (способы
решения задач по генетике)./ Составитель Н.М.
Киреева. – Волгоград: «Учитель», 2000.
2. Заяц Р.Г., Бутиловский В.Э. Общая и
медицинская генетика. Лекции и задачи. –
Ростов-н/Д: Феникс, 2002.
3. Каменский А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В.
Общая биология 10-11 класс. – М.: Дрофа, 2009.
4. Лобашев М.Е., Ватти К.В. Генетика с основами
селекции. – М.: Просвещение, 1979.
5. Медицинская генетика: Учебник / Н.П. Бочкова. М.:
Высшая школа, 2001.
6. Тимолянова Е.К. Медицинская генетика. –
Ростов-н/Д: Феникс, 2003.