Термин генотип предложен в 1909 г. датским генетиком Вильгельмом Иогансеном. Он же ввел термины: ген, аллель, фенотип, линия, чистая линия, популяция.
Генотип – это совокупность генов данного организма. У человека по последним данным около 35 тыс. генов.
Генотип, как единая функциональная система организма, сложился в процессе эволюции. Признаком системности генотипа является взаимодействие генов.
Ген, как единица наследственности, имеет ряд свойств:
дискретность действия - развитие различных признаков контролируется разными генами, находящимися в различных локусах хромосом;
стабильность – передача наследственной информации в неизменном виде (при отсутствии мутаций);
лабильность (неустойчивость) – способность к мутациям;
специфичность - каждый ген отвечает за развитие определенного признака;
плейотропность - один ген может отвечать за несколько признаков. Например, синдром Марфана характеризующийся «паучими пальцами», высоким сводом стопы, развитием аневризмы аорты связан с дефектом развития соединительной ткани;
экспрессивность - степень выраженности признака (полимерия);
пенентрантность - частота встречаемости;
способность вступать во взаимодействие другими неаллельными генами.
Гены действуют на двух уровнях: на уровне самой генетической системы, определяя состояние генов их работу, скорость репликации ДНК, стабильность и изменчивость генов и на уровне работы клеток в системе целостного организма.
Таким образом, генотип – это целостная генетическая система организма, а не простая совокупность всех его генов.
Основные закономерности наследования впервые были разработаны Грегором Менделем. Любой организм обладает многими наследственными признаками. Наследование каждого из них Г. Мендель предложил изучать независимо от того, что наследуется другими. Доказав возможность наследования одного признака независимо от других, он тем самым показал, что наследственность делима и генотип состоит из отдельных единиц, определяющих отдельные признаки и относительно независимых друг от друга.
Исходя из этого, может сложиться мнение, что существует довольно прочная связь между определенным геном и определенным признаком, что в большинстве случаев отдельный ген определяет фенотипическое проявление признака. Но было накоплено много фактов, показывающих, что во многих случаях числовые отношения при расщеплении в потомстве гибридов не соответствуют установленным Менделем. Например, при дигибридном скрещивании в поколении F2 вместо соотношений 9: 3: 3: 1, появляются соотношения 9: 7, 9: 3: 4, 12: 3: 1, 13: 3 и другие.
Выяснилось, что, во-первых, один и тот же ген может оказывать влияние на несколько различных признаков и, во-вторых, гены взаимодействуют друг с другом. Это открытие стало основой для разработки современной теории, рассматривающей генотип как целостную систему взаимодействующих генов. Согласно этой теории, влияние каждого отдельного гена на признак всегда зависит от остальной генной конституции (генотипа), и развитие каждого организма есть результат воздействия всего генотипа.
Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com
Из отношений чисто человечьих, Дающих вездесущей жизни ход, Рождающих и радость, и кручины, Есть отношенья женщины с мужчиной. А можно говорить наоборот. Всё остальное, если Вам угодно, От этих отношений производно. Василий Федоров.
Тема. Генотип как целостная система. Взаимодействие генов.
Мне необходимо разобраться самому. А чтобы разобраться самому, нужно думать сообща... Борис Васильев
Цели: 1. Знать: типы взаимодействия генов, генетическую терминологию; 2. Понимать суть различных взаимодействий генов; 3. Уметь: оперировать генетическими понятиями, объяснять целостность генотипа; 4. Применять термины и понятия в ситуациях повседневной жизни. 5. Оценивать результаты взаимодействия генов с точки зрения их значимости для конкретного организма.
Ген Признак Плейотропное (от греч. pleion – множество и tropos – направление) или множественное действие гена – это влияние одного гена на формирование нескольких признаков. Признак 1 Признак 3 2
Ген Признак Взаимодействие генов – это влияние нескольких генов на развитие одного признака. Ген 1 Ген 3 2
Взаимодействие генов Неаллельных Аллельных 1. Комплементарность. 2. Эпистаз. 3. Полимерия. 1. Полное доминирование. 3. Кодоминирование. 2. Неполное доминирование.
Экспресс - лотерея! 1 2 3 4 5
Выводы: 1. Генотип – это система, взаимодействующих генов. 2. Целостность этой системы характеризуется взаимосвязью и согласованностью биохимических и физиологических процессов. 3. Взаимодействуют друг с другом как аллельные, так и неаллельные гены, расположенные в различных локусах одних и тех же и разных хромосом.
Творческое задание. Буриме. Создайте поэтическое произведение, используя рифмы: 1. Наследственность – ответственность. 2. Локус – фокус. 3. Генотип – фенотип. 4. Раз – эпистаз. 5. Плейотропия – утопия. 6. Комплементарность – благодарность. 7. Век – человек. Разрешается: 1. Любая последовательность. 2. Использование рифм с другими генетическими терминами. Критерии оценки: 1. Содержание. 2. Благозвучие.
Полное доминирование A – желтая окраска горошин a – зеленая окраска горошин P ♀ AA ♂ aa желтые зеленые гаметы A a F 1 Aa желтые x
Неполное доминирование B – пурпурная окраска лепестков b – белая окраска лепестков P ♀ BB ♂ bb пурпурные белые гаметы B b F 1 Bb розовые x
Кодоминирование I A – антигены A I B – антигены B тип взаимодействия аллельных генов, при котором у гетерозиготных организмов проявляются оба аллельных гена. i 0 – отсутствие антигенов Генотип Антигены на поверхности эритроцитов Группа крови i 0 i 0 0 (I) I A I A I A i 0 A (II) I B I B I B i 0 B (III) I A I B AB (IV) отсутствие антигенов антигены A антигены B антигены A и B (кодоминир.)
(от лат. kompementum – дополнение) тип взаимодействия неаллельных генов, при котором признак проявляется лишь в случае одновременного присутствия в генотипе организма двух доминантных неаллельных генов. A и B – нормальный слух другие варианты – глухота глухая глухой гаметы Ab aB Комплементарность нормальный слух (комплементарность) P ♀ AAbb ♂ aaBB x F 1 AaBb
Эпистаз (от греч. epistasis – остановка,препятствие) тип взаимодействия неаллельных генов, при котором один ген подавляет действие другого неаллельного гена. S – подавляет I A и I B гр. крови 0 гр. крови B гаметы i 0 S I B s I A – антигены A I B – антигены B i 0 – отсутствие антигенов s – не подавляет I A и I B гр. крови 0 (эпистаз) P ♀ i 0 i 0 SS ♂ I B I B ss x F 1 I B i 0 Ss
(от греч. poly - много) тип взаимодействия неаллельных генов, при котором степень проявления признака зависит от числа доминантных неаллельных генов в генотипе организма. A – темная окраска кожи негритянка белый мулат гаметы AB ab a – светлая окраска кожи B – темная окраска кожи b – светлая окраска кожи P ♀ AABB ♂ aabb x F 1 AaBb Полимерия
1 О целостности генотипа свидетельствует взаимодействие генов. В чем оно проявляется?
Особенности любого организма определяют белки, входящие в состав клеток. Почему же считают, что формирование признаков организма происходит под воздействием генов? 2
В чем проявляется связь между генами, белками и признаками организма? 3
Генотип нельзя рассматривать как сумму генов. Объясните почему? 4
О чем свидетельствует взаимодействие и множественное действие генов? В чем проявляются различия между этими явлениями? 5
Назад
Вперёд
Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.
1. Постановка целей
(в ходе поисковой беседы отвечая на предложенные вопросы, формулируем цели урока)Мы знаем с вами, что такое ген?
Какова роль гена?
Как происходит реализация наследственной
информации?
Следовательно, какова основная цель урока?
1. Повторить и обобщить учебный материал о строении гена и механизме реализации наследственной информации.
Гены могут взаимодействовать при формировании признака?
Работа генов регулируется или их работа происходит хаотично?
Следующая цель:
2. Совершенствовать и расширить понятия о взаимодействии и регуляции работы генов при формировании признака
И третья цель:
3. Продолжить формировать и совершенствовать навыки учебной деятельности (классификация, обобщение, выделение существенных признаков и закономерностей).
2. Введение в тему урока
(слайд № 3)Для успешного усвоения учебного материала нам необходимо вспомнить
Беседа по рассмотренным вопросам:
1. Какова первичная функция гена? (хранение наследственной информации)
2. Значения транскрипции (передача наследственной информации) процессинга (подготовка РНК к трансляции)
3. Постановка проблемы урока
(слайд 7)Обратимся к теме урока: Генотип – целостная система можем мы сейчас ответить обоснованно на этот вопрос. Пока сложно.
Таким образом, основную проблему урока озвучим так: Генотип – это сумма независимых генов организма или …?
4. Основная часть урока
1. Реализацию этой проблемы будем осуществлять поэтапно и сначала вспомним с вами механизм реализации наследственной информации (слайд 8)
Как работают гены? Согласованно и взаимодействуют при формировании признака.
2. Генотип это множество генов. Все ли гены работают одновременно?
Генотип всех клеток организма одинаков, а ткани и органы отличаются друг от друга. Почему? Чтобы решить эту задачу ответим на следующие вопросы (слайд 9)
Выводы (слайд 10):
Как вы думаете, почему в разных клетках работают разное число и разные группы генов? Чем это определяется?
Наличием программы работы в каждой клетке, взаимодействием генов, включением и выключением разных генов.
3. Чтобы подробно рассмотреть, как происходит включение и выключение генов, рассмотрим взаимодействие генов при определении пола у нематоды (слайды 12).
Итак, как взаимодействуют гены при формировании признака между собой? (слайд 13).
4. Чтобы определить, как взаимодействуют гены при протекании биохимических реакций в клетке, вспомним механизм регуляции лактозного оперона молочнокислых бактерий (слайд 14).
Работа с моделью лактозного оперона:
Работа лактозного оперона в основном зависит от наличия в среде лактозы. Гены работают не постоянно
Какие примеры взаимодействия генов можно выделить на примере работы лактозного оперона бактерий?
Как происходит работа оперона молочнокислых бактерий?
Как действуют гены в работе оперона? (слайд 17)
5. Рассмотрим взаимодействие генов при формировании различных признаков
Вывод: гены взаимодействуют
последовательно.
(слайды 21,
22, 23).
Биохимическими методами установлено, что у мыши, имеющей белую окраску, имеются и ферменты и белки, определяющие формирование пигмента, а фенотип мыши белый. Почему? Как вы можете объяснить наследование данного признака?
Это результат работы генов – активаторов. (слайд 24)
Как взаимодействуют гены в данном примере?
(С 25 слайда по управляющей кнопке переходим на 8 слайд, а с 8 слайда по гиперссылке “Один ген – много признаков”, на 26 слайд) .
На 26 слайде рассматриваем множественное действие гена серповидноклеточной анемии.
Вывод: Один ген оказывает влияние на проявление в фенотипе многих признаков.
(С 26 слайда по управляющей кнопке переходим на 8 слайд продим закрепление изученного материала)
5. Закрепление. Общие выводы (слайд 8)
Как взаимодействуют гены при формировании признака между собой?Проблема урока: генотип сумма генов? Нет, совокупность! Работа генов происходит случайно? По определенной программе взаимодействия генов в клетке и организме. Что влияет на работу генотипа? Среда! (слайд 28)
Генотип – это совокупность генов организма, работающих по определенной программе под влиянием факторов среды
6. Рефлексия
7 Домашнее задание
(слайд 29) Приложения: Приложение № 1 презентация урока, приложение № 2 публикация, приложение № 3 модель работы лактозного оперона.Литература
Термин «генотип» предложен в 1909 г. датским генетиком Вильгельмом Иогансеном. Он же ввел термины: «ген», «аллель », «фенотип», «линия», «чистая линия», «популяция».
Генотип - это совокупность генов данного организма. У человека около 100 тыс. генов.
Генотип как единая функциональная система организма сложился в процессе эволюции. Признаком системности генотипа является взаимодействие генов.
Аллельные гены (точнее, их продукты - белки) могут взаимодействовать друг с другом:
Неаллельные гены взаимодействуют в следующих формах:
Изменчивость - это всеобщее свойство живых систем, связанное с вариациями фенотипа и генотипа, возникающими под влиянием внешней среды или в результате изменений наследственного материала. Различают наследственную и ненаследственную изменчивость.
Наследственная изменчивость бывает комбинативной, мутационной, неопределенной.
Комбинативная изменчивость возникает в результате новых сочетаний генов в процессе полового размножения, кроссинговера и других процессов, сопровождающихся рекомбинациями генов. В результате комбинативной изменчивости возникают организмы, отличающиеся от своих родителей по генотипам и фенотипам.
Мутационная изменчивость связана с изменениями последовательности нуклеотидов в молекулах ДНК, выпадения и вставок крупных участков в молекулах ДНК, изменений числа молекул ДНК (хромосом). Сами подобные изменения называют мутациями . Мутации наследуются.
Мутации выделяют:
Наиболее распространены генные мутации, в результате которых происходит изменение, выпадение или вставка нуклеотидов ДНК в гене. Мутантные гены передают к месту синтеза белка уже иную информацию, а это, в свою очередь, ведет к синтезу других белков и возникновению новых признаков-Мутации могут возникать под влиянием радиации, ультрафиолетового излучения, различных химических агентов. Не все мутации оказываются эффективными. Часть их исправляется при репарациях ДНК. Фенотипически мутации проявляются в том случае, если они не привели к гибели организма. Большинство генных мутаций носят рецессивный характер. Эволюционное значение имеют фенотипически проявившиеся мутации, либо обеспечившие особям преимущества в борьбе за существование, либо, наоборот, повлекшие их гибель под давлением естественного отбора.
Мутационный процесс повышает генетическое разнообразие популяций, что создает предпосылки для эволюционного процесса.
Частоту мутаций можно повышать искусственно, что используют в научных и практических целях.
Ненаследственная, или групповая (определенная), или модификационная изменчивость - это изменения фенотипа под влиянием условий внешней среды. Модификационная изменчивость не затрагивает генотип особей. Пределы, в которых может изменяться фенотип, определяются генотипом. Эти пределы называют нормой реакции. Норма реакции устанавливает границы, в которых может изменяться конкретный признак. Разные признаки обладают разной нормой реакции - широкой или узкой. Так, например, изменчивость глаза млекопитающих невелика и обладает узкой нормой реакции. Удойность, коров может варьировать в довольно широких пределах в зависимости от условий содержания породы.
На фенотипические проявления признака влияет совокупное взаимодействие генов и условий внешней среды. Степень проявления признака называют экспрессивностью. Частота проявления признака (%) в популяции, где все ее особи несут данный ген, называют пенетрантностью. Гены могут проявляться с разной степенью экспрессивности и пенетрантности. Например, ген облысения может проявляться с пенетрантностью 100% или 50%, что зависит от конкретных условий среды, количества и взаимодействия генов, ответственных за развитие признака.
Модификационные изменения не наследуются в большинстве случаев, но не обязательно носят групповой характер и не всегда проявляются у всех особей вида, находящихся в одинаковых условиях среды. Модификации обеспечивают приспособленность особи к этим условиям.
Тема урока. Генотип как целостная система.
(урок рассчитан на 2 часа учебного времени)
Цель урока: Систематизировать полученные знания путём повторения основных теоретических вопросов, закрепить ведущие понятия. Сформировать понятие о материальных основах наследственности и изменчивости. Научить, на практике, применять законы генетики при решении задач, объяснить механизмы передачи признаков по наследству.
Тип урока: комбинированный.
Методы обучения: эвристический, репродуктивный, частично поисковый.
Межпредметные связи: химия, математика, история.
Оборудование: карточки-задания, таблицы-схемы по общей биологии, динамические модели по генетике.
Учебник: Мамонтов С.Г., Захаров В.Б. «Общая биология», Дрофа, 2000 год.
Ход урока
Организационный момент . Акцентирование внимания школьников на теме и цели урока.
Смотр знаний.
Смотр знаний предусматривает выполнение разноуровневых заданий, призванных помочь формированию и развитию у ребят умений и навыков, углубить знания по основным пробелам общей биологии, а также стимулировать стремление к самостоятельному приобретению знаний.
Задания рассчитаны на индивидуальную форму работы.
Биологический тренажёр
Задание 1.
Дайте определение терминам: гаметы, митоз, конъюгация, пластический обмен, ассимиляция, генотип, фенотип, хроматиды, ген, диплоидный, овогенез, кроссинговер, генетика, цитология, изменчивость, гетерозиготный, гаметогенез, аллель, локус, наследственность.
Задание 2.
Вставьте в текст, пропущенные слова и цифры:
Мейозу предшествует __________________ .
С набор хромосом.
Мейоз состоит из ____________делений.
Первое деление называется __________________.
Оно состоит из __________________ фаз, они называются ____________ .
В результате первого деления образуется ______________ клетки, с _______________ п _______________ с набором хромосом, за счёт _____________________ расхождения.
После второго деления мейоза образуется _______________ клетки с ________________ п __________с набором хромосом, за счёт расхождения _____________ в ____________ фазе деления».
После оплодотворения зигота начинает ___________, при этом образуются ____________. Однослойный зародыш с полостью внутри называется _________. Путём выпячивания образуется второй слой зародыша. Двухслойный зародыш называется ____________. Затем образуется третий зародышевый листок. Наружный слой называется __________, внутренний - _________, промежуточный - ________________. Следующий период эмбрионального развития называется _______________, когда образуются различные организмы.
Задание 3.
Дополните предложенные формулировки символами:
доминантный ген - _________________
рецессивный ген - __________________
гомозигота - _______________________
гетерозигота - ______________________
дигетерозигота - ____________________
родители - _________________________
гибриды первого поколения - ___________
гибриды второго поколения - ___________
гамета А + гамета а = оплодотворение = зигота - _____________
генотип белой крольчихи - ____________ (белая окраска шерсти – рецессивный признак).
Задание 4. Аукцион знаний.
(оценивается каждый, грамотно сформулированный и аргументировано доказанный ответ)
Методы изучения наследственности, их особенности.
Что такое анализирующее скрещивание, с какой целью его проводят?
Сформулировать закон Т. Моргана. В чём его сущность?
Какие Вам известны типы неаллельных генов?
В чём сущность цитоплазматической наследственности?
Методы изучения наследственности человека, в чём их сущность?
Какая изменчивость называется модификационной?
Что такое мутация? Виды мутаций, их значение.
В чём сущность закона гомологических рядов и его практическое значение?
Законы Менделя.
III. Изложение и объяснение нового материала.
Учитель объясняет Законы Менделя с использованием динамических моделей, показывает, что большинство наследственно обусловленных признаков организма находится под контролем не одного, а многих генов. Наряду с этим имеет место и другое явление. Часто ген оказывает действие не на один, а на ряд признаков организма. Приводит пример.
У большинства растений с красными цветками (наследственный признак) в стеблях тоже имеется красный пигмент. У растений с белыми цветками стебли чисто зелёные. У водосбора (демонстрация) ген, обуславливающий окраску цветка, имеет множественное действие. Он определяет фиолетовый оттенок листьев, удлинение стебля и большую массу семян. В животном мире ярким примером служит плодовая мушка дрозофила, которая генетически изучена очень полно. Ген, определяющий отсутствие пигмента в глазах, снижает плодовитость, влияет на окраску некоторых внутренних органов и уменьшает продолжительность жизни.
Учитель заостряет внимание школьников на том, что в настоящее время накопившийся в генетике обширный материал по изучению наследственности у самых различных растений, животных, микроорганизмов доказывает то, что гены проявляют множественное действие.
Наследственной основой организма является генотип. Факт расщепления признаков в потомстве гибридов позволяет утверждать, что генотип слагается из отдельных элементов – генов, которые могут отделяться друг от друга и наследоваться независимо (вспомним второй закон Менделя). Вместе с тем генотип обладает целостностью и не может рассматриваться как простая механическая сумма отдельных генов. Эта целостность генотипа, возникающая исторически в процессе эволюции вида, выражается в том, что отдельные компоненты его (гены), находятся в тесном взаимодействии друг с другом. Развитие признаков организма определяется взаимодействием множества генов, а каждый ген обладает множественным действием, оказывая влияние на развитие не одного, а многих признаков организма. Генотип организма связан с определёнными компонентами клетки, с её хромосомным аппаратом, ДНК.
Историческая справка .
Сообщения учащихся по теме «Гены в нашей жизни» - 10 минут.
Генетический практикум .
Решение генетических задач с целью закрепления и обобщения изученного материала.
Последовательность действий при решении генетических задач:
Краткая запись условия задачи.
Введение буквенных обозначений генов, определение типа наследования, если это не указано.
Запись фенотипов и схемы скрещивания (словами для наглядности).
Определение генотипа в соответствие с условием. Запись генотипов символами генов, под фенотипами.
Определение гамет. Выяснение их числа и находящихся в них генов на основе установленных генотипов.
Составление решётки Пеннета.
Анализ решётки, согласно поставленным вопросам.
Краткая запись ответов.
Задача 1 . У человека ген длинных ресниц доминирует над геном коротких ресниц.
Женщина с длинными ресницами, у отца которой ресницы были короткими, вышла замуж за мужчину с короткими ресницами.
А) сколько типов гамет образуется в генотипе женщины?
Б) сколько типов гамет образуется в генотипе мужчины?
В) какова вероятность рождения в данной семье ребёнка с длинными ресницами?
Г) сколько разных генотипов может быть у детей в этой семье?
Д) сколько разных фенотипов может быть у детей в этой семье?
Задача 2. Голубоглазый мужчина, оба родителя которого были кареглазы, женился на кареглазой женщине, у отца которой карие глаза, а у матери – голубые. От брака родился один голубоглазый сын. Определите генотипы каждого из упомянутых лиц.
Задача 3. При скрещивании серой крольчихи, оба родителя которой были серыми, с серым кроликом, родители которого тоже были серыми, родилось несколько чёрных крольчат. Определите генотип каждой из упомянутых особей, если известно, что серый цвет доминирует над чёрным.
Задача 4 . Какое получится по генотипу и фенотипу потомство, если скрестить розовоплодную (гибридную) землянику с красноплодной? А с белоплодной, если известно, что красный цвет доминирует над белым?
Задача 5 . Черепаховую кошку скрестили с рыжим котом. Определить какими будут котята в первом поколении, если известно, что черный цвет доминирует над рыжим (черепаховый окрас - гетерозигота).
Задача 6. Мохнатую белую морскую свинку, гетерозиготную по первому признаку, скрестили с таким же самцом. Определите формулу расщепления потомства по генотипу и фенотипу, если известно, что мохнатость доминирует над гладкошёрстностью, а чёрный цвет над белым.
Домашнее задание . §58 – 59.
Задача: Мать имеет I группу крови, а отец – III. Какие группы крови могут быть у детей?
Подготовить сообщение
