Вчитель хімії та біології
Грицай Людмила Василівна

Тема. Дигібридне й полігібридне схрещування

Мета: вивчити закони Г. Менделя та їхню дію при дигібридному схрещуванні, прояв ознак при поєднанні генів батьків та ймовірність їхньої появи при розв’язуванні запропонованих задач; навчитися складати алгоритм розв’язування задач на дигібридне схрещування; використовувати систему запису результатів схрещування (решітка Пеннета) для прогнозування кількісного вираження варіантів розщеплення за фенотипом і генотипом при дигібридному схрещуванні; розвивати навички з визначення домінантних і рецесивних ознак, генотипів батьківських форм; проведення генетичних досліджень.

Матеріали й обладнання: таблиця «Дигібридне схрещування», збірники задач з генетики.

Поняття: дигібридне й полігібридне схрещування, закон незалежного успадкування ознак.

Тип уроку: урок засвоєння наукових знань і знань про способи діяльності.

Хід уроку

I. Організаційний момент

II. Актуалізація опорних знань

ü  Бесіда

1. Що є предметом вивчення генетики? Що таке спадковість?

2. Що таке мінливість? Які існують форми мінливості?

3. Що таке домінантна й рецесивна ознака, алельний ген?

4. Яка різниця між гомозиготою та гетерозиготою?

5. Що таке генотип і фенотип?

6. Що таке неповне домінування та які його особливості?

7. Що заважало попередникам Г. Менделя підійти до аналізу успадкування ознак? У чому проявилася геніальність Г. Менделя?

8. Яка причина розщеплення в другому поколінні за аналізованою ознакою?

9. Які висновки можна зробити, аналізуючи результати моногібридного схрещування?

10. Які ознаки можна віднести до «менделюючих», тобто таких, що підлягають законам Менделя?

III. Мотивація навчальної діяльності

ü  Задача

«Любов» до фізкультури й «нелюбов» до математики — ознаки домінантні. Учителька  фізкультури, у якої в дитинстві з математики були одні п’ятірки, вийшла заміж за вчителя історії, який погано знає математику й не любить дивитися спортивні змагання навіть по телевізору. У подружжя народилося двоє дітей. Одна з них захотіла навчатися в математичній школі й стала займатися плаванням, а інша аж до ночі могла грати у дворі у футбол навіть узимку, але рахувати кількість забитих м’ячів не любила.

Проведіть генетичні дослідження:

1)   запропонуйте генотипи батьків;

2)   визначте, скільки типів гамет утвориться в чоловіка;

3)   визначте, скільки типів гамет утвориться в жінки;

4)   визначте, скільки різних генотипів може бути в дітей у цього подружжя.

ü  Аналіз задачі

IV. Вивчення нового матеріалу

1. Дигібридне схрещування

ü  Розповідь учителя

Дигібридне схрещування — це схрещування форм, що відрізняються одна від одної за двома парами альтернативних ознак.

2. Закономірності спадковості, установлені Г. Менделем при дигібридному схрещуванні, їхні цитологічні основи

Приклад: горох

A — жовте

a — зелене

B — гладеньке

b — зморшкувате

Чисті лінії:

AABB — генотип P₁ (жовте, гладеньке)

aabb — генотип P₂ (зелене, зморшкувате)

Наприклад, схрещуються гомозиготні особини за кольором та характером поверхні насіння:

Генотипи → AABB×aabb

Фенотипи → жовте       зелене

гладеньке      зморшкувате

насіння     насіння

Тип гамет AB ab

Гібриди F₁ AABb — жовте гладеньке насіння

На підставі гіпотези чистоти гамет маємо:

— якщо батьківські форми дигомозиготні, то утворюються гамети одного сорту;

— якщо батьківські форми дигетерозиготні, то утворюються 4 різні сорти гамет.

Дано:

A — жовте

a — зелене

B — гладеньке

b — зморшкувате

F₁ — ?

PP    

Решітка Пеннета:

При дигібридному схрещуванні кожна пара ознак при розщепленні в потомстві поводиться так само, як при моногібридному схрещуванні, тобто незалежно від іншої пари ознак.

Таким чином, дигібридне схрещування складається із двох моногібридних, що протікають незалежно й ніби накладаються одне на одного.

16 варіантів: 9 жовт. і глад.

3 жов. і зморшк.

3 зел. і глад.

1 зел. і зморшк.

Задача

Дано:

A — круглі

a — грушоподібні

B — червоні

b — жовті

F₁ — ?

При дигібридному схрещуванні в гібридів кожна пара ознак успадковується незалежно від решти і утворює з ними різне поєднання. Утворюється 4 фенотипічні групи, що характеризуються співвідношенням 9 : 3 : 3 : 1.

9 дом., дом.

3 дом., рец.

3 рец., дом.

1 рец., рец.

3. Закон незалежного успадкування ознак. Третій закон Менделя (1865)

ü  Розповідь учителя

Закон незалежного успадкування ознак (комбінування) — при схрещуванні двох гомозиготних особин, що відрізняються одна від одної за двома (і більше) парами альтернативних ознак, гени й відповідні їм ознаки успадковуються незалежно одне від одного й комбінуються у всіх можливих поєднаннях (як і при моногібридному схрещуванні). Згідно з третім законом Менделя, кожна пара альтернативних ознак поводиться в ряді поколінь незалежно одна від одної, у результаті чого серед нащадків другого покоління у певному співвідношенні з’являються особини з новими (стосовно батьківських) комбінаціями ознак. Наприклад, при схрещуванні початкових форм, що відрізняються за двома ознаками, у другому поколінні з’являються особини із чотирма фенотипами у співвідношенні 9 : 3 : 3 : 1 (випадок повного домінування). При цьому два фенотипи мають «батьківські» поєднання ознак, а інші два — нові. Цей закон ґрунтується на незалежній поведінці (розщепленні) кількох пар гомологічних хромосом. Наприклад, при дигібридному схрещуванні це призводить до утворення в гібридів першого покоління 4 типів гамет (AB, Ab, aB, ab) і після утворення зигот — закономірного розщеплення за генотипом і, відповідно, за фенотипом.

Пояснення

Мендель мав справу з ознаками, чиї гени перебували в різних парах гомологічних хромосом гороху. При мейозі гомологічні хромосоми різних пар комбінуються в гаметах випадково. Якщо в гамету потрапила батьківська хромосома першої пари, то з такою самою ймовірністю в цю гамету може потрапити як батьківська, так і материнська хромосома другої пари. Тому ознаки, гени яких перебувають у різних парах гомологічних хромосом, комбінуються незалежно одна від одної. (Згодом з’ясувалося, що із досліджуваних Менделем семи пар ознак у гороху, у якого диплоїдне число хромосом 2n=14, гени, відповідальні за одну з пар ознак, перебували в одній і тій самій хромосомі. Однак Мендель не виявив порушення закону незалежного успадкування, тому що зчеплення між цими генами не відбувалося через велику відстань між ними.)

Основні етапи розв’язання та оформлення задач із генетики

Дати універсальну схему для розв’язання різних типів задач із генетики, по суті, неможливо, але ми спробуємо розглянути основні етапи, що тією чи іншою мірою наявні при розв’язанні задач різного типу.

Алгоритм розв’язування задач:

1.   Прочитавши умову задачі, записати вихідні дані за допомогою загальноприйнятих символів.

2.   Якщо перше покоління одноманітне, то фенотипічна ознака домінантна.

3.   Якщо батьківські особини гомозиготи, то перше покоління одноманітне.

4.   Чисті лінії (гомозиготи) дають завжди один сорт гамет.

5.   Якщо особина має рецесивний фенотип, то вона рецесивна гомозигота (AA).

6.   Гетерозиготи дають завжди парне число гамет, що визначається ступенем гетерозиготності даної особини (наприклад, тригетерозигота буде утворювати вісім типів гамет: 2 необхідно піднести до третього ступеня).

7.   При схрещуванні гібридів завжди наявне розщеплення за досліджуваними ознаками, і, навпаки, якщо в поколінні є розщеплення, то батьківська (і) особина з домінантним фенотипом — гетерозигота.

8.   При аналізуючих схрещуваннях число утворених у поколінні фенотипічних класів указує на число сортів гамет, утворених гібридом, причому всі фенотипічні класи будуть представлені рівними пропорціями 1 : 1 (1 : 1 : 1 : 1 і т. д.).

ü  Приклад оформлення задачі

Задача на моногібридне схрещування

У людини карий колір очей домінує над блакитним кольором. 1) гомозиготний кароокий чоловік одружився з блакитноокою жінкою. Який колір очей будуть мати їхні діти? 2) гетерозиготна кароока жінка вийшла заміж за гетерозиготного кароокого чоловіка. Чи може дитина в цього подружжя бути блакитноокою?

Розв’язання:

Оформляємо умову задачі у вигляді таблиці:

Міркування за умовою задачі: генотип блакитноокої жінки AA, гомозиготного кароокого чоловіка AA.

1. Складання схеми схрещування:

А)  P: ♀aa × ♂AA

Запишемо гамети: оскільки і чоловік, і жінка гомозиготні за умовою задачі, то вони будуть утворювати один тип гамет.

G:          а           A

Запишемо генотип гібридів першого покоління:

F₁ : Aa

Відповідь: діти будуть кароокі (однаковість першого покоління).

2. Складання схем схрещування:

P: ♀Aa × ♂Aa

Запишемо гамети: оскільки чоловік і жінка за умовою задачі гетерозиготні, то вони утворять по два типи гамет.

G:

F₁ :                        АА     Аа                     аа                                Аа

F₁: AAAa aaAa

Відбувається розщеплення за генотипом — 1 : 2 : 1; за фенотипом 3 : 1.

Відповідь: у такого подружжя можуть бути діти з блакитними очима (імовірність народження 25 %).

ü  Розв’язування задач

1. «Любов» до фізкультури й «нелюбов» до математики — ознаки домінантні. Учителька  фізкультури, у якої в дитинстві з математики були одні п’ятірки, вийшла заміж за вчителя історії, який погано знає математику й не любить дивитися спортивні змагання навіть по телевізору. У подружжя народилося двоє дітей. Одна з них захотіла навчатися в математичній школі й стала займатися плаванням, а інша аж до ночі могла грати у дворі у футбол навіть узимку, але рахувати кількість забитих м’ячів не любила.

Проведіть генетичні дослідження:

1)   виберіть генотипи батьків;

2)   визначте, скільки різних генотипів може бути в дітей у цій родині;

3)   визначте, скільки різних фенотипів може бути в дітей у цій родині.

Можливі генотипи:

1) AABB; 2) aabb; 3) AAbb; 4) aaBB; 5) AaBb; 6) AaBB; 7) Aabb; 8) AABb; 9) aaBb

2. У людини вільна мочка вуха — (A) домінує над прирослою, а підборіддя із трикутною ямочкою (B) — над гладеньким підборіддям. У чоловіка — приросла мочка вуха й підборіддя із трикутною ямочкою, а в жінки — вільна мочка вуха й гладеньке підборіддя. У них народився син із прирослою мочкою вуха й гладеньким підборіддям.

Проведіть генетичні дослідження, визначивши:

1)   скільки типів гамет утвориться в чоловіка;

2)   скільки типів гамет утвориться в жінки;

3)   скільки різних генотипів може бути в дітей у цій родині;

4)   скільки різних фенотипів може бути в дітей у цій родині;

5)   яка ймовірність народження дитини з вільною мочкою вуха й гладеньким підборіддям;

6)   яка ймовірність народження дитини з прирослою мочкою вуха та підборіддям із трикутною ямочкою;

7)   яка ймовірність того, що в цій родині двічі поспіль народяться діти з рецесивними ознаками.

4. Закон чистоти гамет

5. Полігібридне схрещування

ü  Розв’язування задач

1.   Які типи гамет утворюють особини з генотипом: а) AaBbCc, б) AaBBCc, в) AABbCC?

2.   У рослини генотип AaBbCc. При самозапиленні цієї рослини (у випадку повного домінування за всіма парами алелів) скільки може бути в її потомстві: а) різних класів за фенотипом і їхнє співвідношення; б) різних класів за генотипом; в) можливих генотипів?

3.   Гетерозигота AABbCcDd схрещена з гомозиготним рецесивом aabbccdd. Визначте в потомстві від цього схрещування: а) число різних типів гамет; б) яка частина потомства буде мати всі чотири домінантні гени; в) яка частина потомства буде мати всі чотири рецесивні гени.

4.   У людини шестипалість (полідактилія), короткозорість і відсутність малих кутніх зубів передаються як домінантні аутосомні ознаки. Яка ймовірність народження дітей без аномалій у родині, де і батько, і мати мають усі три вади, але гетерозиготні за всіма трьома парами генів?

5.   Короткозорий лівша одружується із жінкою, нормальною за обома ознаками. Відомо, що в подружжя були брати й сестри, які хворіли на фенілкетонурію (нездатність засвоєння амінокислоти фенілаланіну), але самі вони нормальні щодо цієї ознаки. У їхніх родинах перша дитина була нормальною стосовно всіх трьох ознак, друга була короткозорою лівшею, а третя — хворою на фенілкетонурію. Визначте генотипи батьків і всіх трьох дітей, якщо відомо, що короткозорість — домінантна ознака, ліворукість і фенілкетонурія — рецесивні ознаки.

V. Закріплення отриманих знань, формування практичних умінь

ü  Розв’язування задач на дигібридне схрещування

Задача 1. У людини є два види сліпоти. Кожна з них визначається своїм рецесивним геном, що успадковується незалежно. У родині і батько, і мати гомозиготні сліпі, але сліпота кожного з них детермінована різним геном.

1.   Скільки дітей із трьох народжених можуть бути зрячими?

2.   Скільки зрячих дітей може народитися в іншій родині (усього дітей вісім), якщо батько зрячий, але його мати була сліпа за двома генами сліпоти, а дружина — сліпа за одним геном і гетерозиготна за іншим?

3.   Скільки дітей у цій родині можуть бути сліпими за одним геном?

4.   У родині батько й мати зрячі, але відомо, що бабуся хворіла на сліпоту, зумовленою одним геном, а дідусь був сліпим за двома генами. Інші члени цієї родини мали нормальний зір, і в їхніх родинах сліпих не було. Скільки дітей з восьми народжених можуть бути зрячими?

5.   Скільки сліпих дітей можуть мати обидва гени сліпоти в гомо- або гетерозиготному стані?

Задача 2. Глаукома — це тяжке спадкове захворювання, що зумовлює сліпоту в людей у літньому віці. Вона проявляється у двох формах. Перша форма детермінована домінантним геном, друга — рецесивним. Обидві форми успадковуються незалежно. Мати хворіє на глаукому і має обидва гени в гетерозиготному стані, батько так само хворіє на глаукому, але вона детермінована лише другим рецесивним геном. У родині народилося восьмеро дітей.

1. Скільки типів гамет може утворити мати?

2. Скільки типів гамет може утворити батько?

3. Скільки різних генотипів можуть мати діти, які народилися від цього шлюбу?

4. Скільки дітей можуть бути здоровими?

5. Скільки дітей можуть мати глаукому, зумовлену двома генами?

Задача 3. Кароокий правша одружився з блакитноокою правшею. Перша дитина має блакитні очі і є лівшею. Які генотипи батьків та якими можуть бути фенотипи подальшх нащадків цієї пари?

VI. Узагальнення й систематизація вивченого матеріалу

ü  Узагальнювальна бесіда

1. Сформулюйте закон для дигібридного схрещування.

2. Які цитологічні закономірності лежать в основі дигібридного схрещування?

Висновок

Досліджувані ознаки мають перебувати в різних парах гомологічних хромосом; якраз випадкове розташування пар гомологічних хромосом на екваторі в метафазі 1 і наступне розходження в анафазах 1, 2 призводить до різноманітності поєднань алелів ознак у гаметах.

VII. Домашнє завдання

Вивчити параграф 8 підручника.

VIII. Підсумок уроку.