Хромосомная теория наследственности. Цитологическое обоснование законов Г. Менделя.

Хромосомная теория наследственности. Цитологическое обоснование законов Г. Менделя.

Задачи урока:

— сформировать знания об основных положениях хромосомной теории наследственности;

—  раскрыть сущность явления сцепленного наследования признаков 

— закона Моргана.

Планируемые результаты обучения

Предметные

— называть и характеризовать положения хромосомной теории наследственности;

—  выявлять связи между локализацией генов в хромосомах и фенотипом особи;

— применять знания для решения генетических задач.

Метапредметные

Познавательные.— применять логические приемы анализа-синтеза, сравнения, систематизации для осмысления информации;

— оформлять логическую схему в ходе объяснения учителем нового материала.

— выстраивать логическое рассуждение при ответах на вопросы преподавателя. Регулятивные.

Студенты должны уметь:

— выбирать пути достижения поставленной цели, оценивать правильность своих действий (в том числе при решении генетических задач).

Личностные: формирование целостного мировоззрения, соответствующего современному уровню развития биологии; осознание важности и применимости биологических знаний в жизни.

Ход урока

I. Проверка и актуализация знаний

1. Индивидуальный опрос. 2. Фронтальный опрос.

Раскройте сущность и цитологические основы закона независимого наследования признаков.

В каком случае происходит нарушение данного закона?

Каковы возможные причины данного явления?

Что вам известно о мейозе?

II. Изучение нового материала

1. Хромосомная теория наследственности и ее основные положения. (Рассказ преподавателя.) Хромосомная теория наследственности — теория, согласно которой хромосомы, заключённые в ядре клетки, являются носителями генов и представляют собой материальную основу наследственности, то есть преемственность свойств организмов в ряду поколений определяется преемственностью их хромосом. Хромосомная теория наследственности возникла в начале 20 в. на основе клеточной теории и использовалась для изучения наследственных свойств организмов гибридологического анализа.

Основные положения хромосомной теории наследственности:

1. Гены локализованы в хромосомах. При этом различные хромосомы содержат неодинаковое число генов. Кроме того, набор генов каждой из негомологичных хромосом уникален.

2. Аллельные гены занимают одинаковые локусы в гомологичных хромосомах.

3. Гены расположены в хромосоме в линейной последовательности.

4. Гены одной хромосомы образуют группу сцепления, то есть наследуются преимущественно сцепленно (совместно), благодаря чему происходит сцепленное наследование некоторых признаков. Число групп сцепления равно гаплоидному числу хромосом данного вида (у гомогаметного пола) или больше на 1 (у гетерогаметного пола).

5. Сцепление нарушается в результате кроссинговера, частота которого прямо пропорциональна расстоянию между генами в хромосоме (поэтому сила сцепления находится в обратной зависимости от расстояния между генами). 6. Каждый биологический вид характеризуется определенным набором хромосом — кариотипом.

2. Закон Моргана, его сущность и условия проявления. (Объяснение преподавателя.)

Огромную роль в создании и развитии генетики сыграли работы Т.Моргана. Он автор хромосомной теории наследственности. Им были открыты законы наследования: наследование признаков, сцепленных с полом, сцепленное наследование. Из этих законов вытекает следующие принципы наследственности:

1. Фактор-ген есть определённый локус хромосомы.

2. Аллели гена расположены в идентичных локусах гомологичных хромосом.

3. Гены расположены в хромосоме линейно.

4. Кроссинговер – регулярный процесс обмена генами между гомологичными хромосомами.

3. Кроссинговер. (Объяснение преподавателя с демонстрацией схемы возможных вариантов кроссинговера.)

КРОССИНГОВЕР(англ. crossingover  перекрест), перекрест, взаимный обмен гомологичными участками гомологичныххромосом в результате разрыва и соединения в новом порядке их нитей хроматид; приводит к новымкомбинациям аллелей разных генов. Важнейший механизм, обеспечивающий комбинативную изменчивость впопуляциях и тем самым дающий материал для естеств. отбора. Протекает в мейотически, реже митотическиделящихся клетках. Может приводить к перекомбинации больших участков хромосомы с неск. генами иличастей одного гена (внутригенный К.), обеих нитей молекулы ДНК или только одной

Взависимости от молекулярной гомологии участков хромосом, вступающих в кроссинговер:

·         обычный (равный) – происходит обмен разными участками хромосом.

·         неравный - наблюдается разрыв в нетождественных участках хромосом.

В зависимости от количества образованных хиазм и разрывов хромосом с последующих перекомбинацией генов:

·         одинарный,

·         двойной,

·         множественный.

Биологическое значение кроссинговера чрезвычайно велико, поскольку генетическая рекомбинация позволяет создавать новые, ранее не существовавшие комбинации генов и тем самым повышать наследственную изменчивость, которая дает широкие возможности адаптации организма в различных условиях среды.

Механизм кроссинговера. Еще до открытия перекреста хромосом генетическими методами цитологи, изучая профазу мейоза, наблюдали явление взаимного обвивания хромосом, образования ими χ-образных фигур – хиазм (χ-греческая буква «хи»). В 1909 г. Ф.Янсенс высказал предположение, что хиазмы связаны с обменом участками хромосом. Впоследствии эти картины послужили дополнительным аргументом в пользу гипотезы генетического перекреста хромосом, выдвинутой Т.Морганом в 1911 г. Механизм перекреста хромосом связан с поведением гомологичных хромосом в профазе I мейоза. Кроссинговер происходит на стадии четырех хроматид и приурочен к образованию хиазм. Если в одном биваленте произошел не один обмен, а два и более, то и этом случае образуется несколько хиазм. Поскольку в биваленте четыре хроматиды, то, очевидно, каждая из них имеет равную вероятность обменяться участками с любой другой. При этом в обмене могут участвовать две, три или четыре хроматиды. Обмен внутри сестринских хроматид не может приводить к рекомбинациям, поскольку они генетически идентичны, и в силу этого такой обмен не имеет смысла в качестве биологического механизма комбинативной изменчивости.

4. Современные представления о гене и геноме. Принципы составления генетических карт. (Объяснение учителя с элементами беседы о цитологических основах сцепленного наследования.)

Генетической картой хромосом называют схему относительного расположения генов, находящихся в данной группе сцепления. Они составлены пока лишь для некоторых наиболее изученных с генетической точки зрения объектов: дрозофилы, кукурузы, томатов, мыши, нейроспоры, кишечной палочки и др. Генетические карты составляют для каждой пары гомологичных хромосом. Группы сцепления нумеруют. Для того, чтобы составить карты, необходимо изучить закономерности наследования большого числа генов. У дрозофилы, например, изучено более 500 генов, локализованных в четырех группах сцепления, у кукурузы — более 400 генов, локализованных в десяти группах сцепления и т.д. При составлении генетических карт указывается группа сцепления, полное или сокращенное название генов, расстояние в процентах от одного из концов хромосомы, принятого за нулевую точку; иногда обозначается место центромеры. У многоклеточных организмов рекомбинация генов бывает реципрокной. У микроорганизмов она может быть односторонней. Так, у ряда бактерий, например у кишечной палочки (Escherichia coli), перенос генетической информации происходит во время конъюгации клеток. Единственная хромосома бактерии, имеющая форму замкнутого кольца, рвется во время конъюгации всегда в определенной точке и переходит из одной клетки в другую. Длина переданного участка хромосомы зависит от длительности конъюгации. Последовательность генов в хромосоме оказывается постоянной. В силу этого расстояние между генами на такой кольцевой карте измеряется не в процентах кроссинговера, а в минутах, что отражает продолжительность конъюгации.

III. Закрепление знаний

Фронтальная беседа.

Сформулируйте основные положения современной хромосомной теории наследственности. Кто является ее основоположником?

Сформулируйте закон Моргана. Каковы его цитологические основы?

Для чего составляют хромосомные карты?

IV. Домашнее задание Изучить § 215. Ответить на вопросы и выполнить задания в конце параграфов (устно).