Краснодарский техникум управления, информатизации и сервиса

Частное образовательное учреждение среднего профессионального
образования
«Краснодарский техникум управления, информатизации и сервиса»
Методическая разработка
Лабораторной работы по биологии
по теме «Составление простейших схем моногибридного и
дигибридного скрещивания»
для специальности 09.02.03 Программирование в компьютерных
системах
Преподаватель: Л.В. Бережная
2014
Методическая разработка лабораторной работы
по теме «Составление простейших схем моногибридного и дигибридного
скрещивания»
Цель - закрепить знания закономерностей наследования признаков, выявленные Г.
Менделем, продолжить формирование умений объяснять механизмы передачи признаков
и свойств из поколения в поколение, а также возникновение отличий от родительских
форм у потомков и научиться составлять простейшие схемы моно- и дигибридного
скрещивания на основе предложенных данных.
Задачи:
Образовательная: закрепить знания цитологических основ наследственности и
сформировать умения использовать эти знания для решения генетических задач.
Воспитательная: осуществлять нравственное воспитание (товарищество, этические нормы
поведения).
Развивающая: формировать у обучающихся умения применять метод математического
анализа (метод доказательства от противного) при решении генетических задач,
преодолевать трудности в учении.
Тип: закрепление знаний и формирование умений
Вид: лабораторная работа
Оборудование: дидактические карточки с задачами по генетике, таблица « Доминантные
и рецессивные признаки у человека», памятка для решения задач по генетике.
Ход урока.
1.Организационный момент
2.Проверка знаний
3. Изложение нового материала:
3.1 Моногибридное скрещивание (1 и 2 законы Менделя)
3.2 Дигибридное скрещивание (3 закон Менделя)
3.3 Анализирующее скрещивание, производимое с учетом двух признаков
4.Закрепление материала
1
Организационный момент.
2
Проверка знаний основных понятий генетики проводится в форме
терминологического диктанта, терминологического диктанта.
Терминологический диктант
Внимательно прочтите определения и вставьте номера правильных терминов в таблицу:
1. Наука о закономерностях наследственности и изменчивости –
2. Совокупность всех генов организма –
3. Совокупность всех признаков организма –
4. Подавляемый признак у гибридов –
5. Признак, проявляющийся у гибридов первого поколения –
6. Клетка или организм, содержащие одинаковые аллели одного и того же гена 7. Клетка или организм, содержащие разные аллели одного и того же гена –
8. Элементарная единица наследственности –
9. Одно из возможных структурных состояний гена –
10. Основоположник генетики Термины :
1. Ген
2. Генетика
3. Гомозигота
4. Гетерозигота
5. Доминантный признак
6. Фенотип
7. Генотип
8. Рецессивный признак
9. Аллели
10. Г. Мендель
1
1.
2.
2
3
4
5
6
7
8
9
10
3. Изложение нового материала
3.1 Моногибридное скрещивание
При решении генетических задач используются следующие понятия и символы:
~ Родительские организмы обозначают латинской буквой Р.
~ Женский пол обозначают знаком , мужской .
~ Скрещивание обозначают знаком умножения ( ).
~ G (g) – гаметы , обводятся кружком (!); удобнее: кружком – яйцеклетки, кружком с
хвостиком – сперматозоиды (спермии).
~ Организмы, полученные от скрещивания особей с различными признаками, гибриды, а совокупность таких гибридов – гибридное поколение, которое обозначают
латинской буквой F с цифровым индексом, соответствующим порядковому номеру
гибридного поколения. Например: первое поколение (дети) обозначают F1; если
гибридные организмы скрещиваются между собой, то их потомство обозначают F2
(внуки), третье поколение (правнуки) – F3 и т.д.
Решение любой задачи начинают с записи ее условия. Условие генетической задачи
удобнее оформлять в виде таблицы:
признак
ген
генотип
В первую колонку заносится информация о признаке, исследуемом в задаче. При
этом нужно помнить о том, что любой признак может иметь альтернативное проявление:
За формирование данного признака отвечает
цвет семян
желтый
ген, который существует в состоянии двух
зеленый
аллелей – доминантного и рецессивного. Из
гороха
результатов менделевского скрещивания
следует, что желтый цвет доминирует над зеленым, то есть можно смело внести в
таблицу и обозначения аллелей гена, отвечающих за развитие альтернативных признаков:
развитие желтого цвета определяет доминантный аллель гена A, зеленый – рецессивный
аллель a. Остается записать возможные генотипы растений с желтыми и зелеными
семенами. Зная о том, что генотип всегда содержит парное количество генов,
предполагаем, что растение с зелеными семенами может иметь только один генотип –
особи, гомозиготной по рецессивному признаку aa, растение с желтыми семенами может
иметь два генотипа: особи, гомозиготной по доминантному признаку AA и гетерозиготы
Aa.
В результате получаем следующую запись:
признак (цвет семян
ген
генотип
гороха)
A
желтый
AA, Aa
a
aa
зеленый
Следующий шаг – запись схемы скрещивания. Принимаем во внимание, что для
эксперимента Мендель брал самоопыляющееся растение – горох, из чего следует, что
исходные растения не имели возможности приобрести «чужие» гены, т.е. были
гомозиготны. Подобные растения принято называть чистыми линиями. По условию,
Мендель скрещивал растения с желтыми и зелеными семенами, меняя окраску семян
«мамы» и «папы», получая при этом одинаковые результаты, т.е. пол родительских
особей не имеет значения, поэтому принимаем его произвольно. В схеме скрещивания не
забываем указывать фенотипы родительских особей:
(фенотип) желтые зеленые
Р:(генотип) ♀ АА  ♂ аа
Имея в виду, что данными фенотипами обладают половозрелые особи, делаем
вывод о том, что для получения потомства необходимы специализированные клетки –
гаметы, содержащие гаплоидный набор хромосом, а значит и непарное число генов.
Вспоминаем о том, что гаметы образуются в результате мейоза, при котором
гомологичные хромосомы в норме не могут попасть в одну клетку. На основании всего
перечисленного формулируем
~ Правило чистоты гамет: при образовании половых клеток в каждую гамету
попадает только один ген из каждой аллельной пары. Чистота гамет
обеспечивается независимым расхождением хромосом при мейозе.
Используя это правило, записываем гаметы родительских особей:
желтые
зеленые
Р: ♀ АА
 ♂ аа
G:
А
А
а
а
Знать заранее, какой из спермиев примет участие в оплодотворении данной яйцеклетки,
невозможно. Поэтому рассматриваем все возможные ситуации. Однако, постольку, поскольку
родительские особи гомозиготны и из записи видно, что каждая из них образует
только по одному сорту гамет, в любом случае при оплодотворении возможен только
один результат:
F1:(генотип)
Аа .
(фенотип) желтые
Итак, после всех рассуждений на доске и в тетрадях учащихся должна появиться
следующая запись:
признак (цвет семян
гороха)
желтый
зеленый
желтые
зеленые
Р: ♀ АА
 ♂ аа
G:
А
А
а
ген
генотип
A
a
A A, A a
aa
Правило чистоты гамет: при образовании
половых клеток в каждую гамету попадает
только один ген из каждой аллельной пары.
Чистота гамет обеспечивается независимым
расхождением хромосом при мейозе.
а
F 1:
Аа - 100%
желтые
При помощи этой записи вместе с учащимися довольно легко формулируется
~ Правило единообразия гибридов первого поколения (первый закон Менделя):
гибриды первого поколения (F1), полученные при скрещивании гомозиготных особей,
однообразны по генотипу и фенотипу и обладают доминантным признаком.
(Хорошо бы, чтобы учащиеся могли использовать не только прямые, но и обратные
формулировки законов Менделя. В данном случае это звучит так: если гибриды
первого поколения однообразны по фенотипу (и генотипу), то их родители
гомозиготны)
Принимаем во внимание, что в этом случае доминантный ген полностью подавляет
действие рецессивного, то есть рассматривается случай полного доминирования.
Подобным образом анализируем продолжение эксперимента Менделя, в котором
он скрещивает между собой гибриды первого поколения, обращая внимание на то, что
гетерозиготы образуют несколько сортов гамет. Для удобства определения генотипов
гибридов второго поколения используем решетку Пеннета, в которой по вертикали
указываем гаметы «мамы», а по горизонтали – «папы»; в таблице указываем и фенотипы
гибридов второго поколения. Запись принимает следующий вид:
желтые
желтые
Р(F1): ♀ Аа
 ♂ Аа
G:
F 2:
А
а
гаметы
♀
♂
гаметы
А
а
А
а
А
а
АА
желтые
Аа
желтые
Аа
желтые
аа
зеленые
Расщепление по генотипу: 1:2:1
Расщепление по фенотипу: 3:1
На основании приведенной схемы формулируем
~ Закон расщепления (второй закон Менделя): в потомстве (F2), полученном при
скрещивании гибридов первого поколения (F1), наблюдается расщепление признаков в
соотношении 3 к 1: 75% гибридов второго поколения обладают доминантными и 25% рецессивными признаками.
(Обратная формулировка: Если в потомстве наблюдается расщепление по фенотипу с
соотношении 3:1, то родительские особи гетерозиготны по данному признаку)
3.2 Дигибридное скрещивание.
1. Опыт Менделя по изучению наследования признаков у гороха при дигибридном
скрещивании:
Р:
Растение с желтыми
гладкими семенами
F1:
F2:
Растение с зелеными

морщинистыми семенами
Растения с желтыми гладкими семенами (100%,  единообразие)
315
108
101
32
желтые
желтые
зеленые
гладкие
гладкие
морщинистые
9
:
3
:
3
зеленые
морщинистые
:
1
расщепление по фенотипу
2. Анализ результатов опыта и составление схемы скрещивания.
Результаты первого скрещивания позволяют сделать следующие выводы:
1) доминантными признаками являются желтый цвет (это известно и из опыта
Менделя на моногибридное скрещивание) и гладкая форма семян;
2) родительские растения гомозиготны (обратное прочтение правила единообразия).
Запишем условие скрещивания:
Запишем все возможные генотипы
особей, учитывая оба признака:
1. цвет
признак
желтый
ген
А
a
генотип
AA, Aa
aa
Растение с желтыми гладкими
семенами: AABB, AABb,
A-BAaBB, AaBb
aabb – растение с зелеными
морщинистыми семенами
семян
гороха
B
b
зеленый
2. форма
семян
гороха
BB, Bb
bb
гладкая
морщинистая
Обращаем внимание на то, что генотип особи, обладающей доминантными
признаками в общем виде может быть записан как A-B-, то есть на месте пропусков могут
находиться как доминантные, так и рецессивные аллели генов.
Так как известно, что исходные растения (родители) гомозиготны (Мендель для
эксперимента брал чистые линии гороха), запишем схему скрещивания:
ж. гл.
Р: ♀ ААВВ
G:
F1:
АВВ

Одним из условий верного решения задачи
является правильное определение всех возможных
сортов гамет, которые образуют родительские
особи. Это возможно только при четком
понимании Правила чистоты гамет. Так как
генотип родителей содержит две пары аллельных
генов, в гамете должно содержаться два гена: по
одному из каждой пары.
з. морщ.
♂ ааbb
аb
АаBb - 100%
желтые, гладкие семена
Вводим понятие дигетерозиготы, т.е. гетерозиготы по двум признакам (по аналогии
– тригетерозигота, тетрагетерозигота. А если изучается большее количество признаков?).
Продолжаем запись схемы скрещивания:
ж. гл.
ж. гл.
Р(F1): ♀ АаВb
 ♂ АаВb
Так как скрещиваемые растения гетерозиготны, вспоминаем о том, что гетерозиготы
всегда образуют четное количество сортов гамет, равное 2n , где n – число “гетеро-“ пар
аллельных генов.
В нашем случае n = 2, т.е. дигетерозигота образует 22 = 4 сорта гамет:
АаВb
AB
Ab
aB
ab
Так как генотипы особей идентичны, то и гаметы они образуют одинаковые – по 4
сорта.
Для определения генотипов и фенотипов второго поколения гибридов (т.е.
результатов оплодотворения) используется решетка Пеннета (ученики вполне могут
сделать это самостоятельно):
F2:
гаметы
♀
♂
гаметы
AB
Ab
aB
ab
AB
Ab
aB
ab
AABB
ж. гл.
AABb
ж. гл.
AaBB
ж. гл.
AaBb
ж. гл.
AABb
ж. гл.
AAbb
ж.морщ
AaBb
ж. гл.
Aabb
ж.морщ
AaBB
ж. гл.
AaBb
ж. гл
aaBB
зел.гл.
aaBb
зел.гл.
AaBb
ж. гл.
Aabb
ж.морщ
aaBb
зел.гл.
аabb
зел.морщ
Расщепление по фенотипу
9:3:3:1
9А-В-: 3A-bb: 3aaB-: 1aabb
У гибридов второго поколения появляются сочетания признаков, не встречающиеся
ни у одного из предыдущих поколений. Остается только подсчитать количество
генотипических (Г) и фенотипических (Ф) классов и их соотношение при расщеплении:
Г - девять: 1 ААВВ, 2 AABb, 2 AaBB, 4 АаВb, 1 AAbb, 2 Aabb, 2 aaBb, 1 aaBB, 1 аabb,
т.е. расщепление по генотипу – 1:2:2:4:1:2:2:1:1
Ф – четыре: 9 желтых гладких (А-В-), 3 желтых морщинистых (A-bb), 3 зеленых
гладких (aaB-) и 1 зеленый морщинистый (aabb), т.е. расщепление по фенотипу
произошло в соотношении 9:3:3:1
Отметим, что дигибридное скрещивание можно рассматривать как два независимо
осуществляющихся моногибридных скрещивания, результаты которых как бы
накладываются друг на друга; результаты расщепления по каждой паре альтернативных
признаков происходит в соотношении 3:1 (примем во внимание, что (3:1)2 = 9:3:3:1). Это и
послужило выведению
~ Третьего закона Менделя (закона независимого наследования признаков): каждая
пара признаков наследуется независимо от другой.
3.3 Анализирующее скрещивание, производимое с учетом двух признаков.
Актуализация знаний: Для того, чтобы выяснить, несут ли в себе гибриды первого
поколения с желтыми гладкими семенами рецессивные гены, Мендель произвел
анализирующее скрещивание. Что это значит?
Запишем схему анализирующего скрещивания, производимого с учетом двух
признаков, учитывая, что гибриды F1 дигетерозиготны:
ж. гл.
з. морщ.
Р:
♀ AaBb

♂ ааbb
G:
АВВ
Ab
аb
aB
ab
F 1:
AaBb
Aabb
aaBb
аabb - расщепление по фенотипу 1:1:1:1
ж.гл.
ж.морщ
зел.гл.
зел.морщ
(для сравнения следует вспомнить результат анализирующего скрещивания при
изучении наследования одного признака и сделать вывод):
Если в потомстве наблюдается расщепление в соотношении 1:1:1:1 (1:1), то один
из родительских организмов рецессивен по изучаемым признакам, а другой –
гетерозиготен.
4.Закрепление материала
Решить задачу и объяснить полученный результат:
У человека близорукость доминирует над нормальным зрением, а кареглазость над
голубоглазостью. Гетерозиготная кареглазая женщина с нормальным зрением вышла
замуж за голубоглазого близорукого мужчину, гетерозиготного по второму признаку.
Какова вероятность рождения у них голубоглазого ребенка с нормальным зрением?
Решение:
1. цвет глаз
признак
карие
ген
А
a
B
b
голубые
2. зрение
генотип
AA, Aa
aa
BB, Bb
bb
норма
Р:
Ab
G:
по условию - ааBb

ab
по условию - Aabb
♂ голубогл., близорук,
близорукость
кар.н.зр.
♀ Aabb
♀ кареглазая с норм. зр.,
голуб.близ.
♂ ааBb
аb
aB
F 1:
AaBb
Aabb
aaBb
аabb
кар.,близ. кар.н.зр.
голуб.близ. голуб.н.зр.
расщепление по фенотипу 1:1:1:1;
вероятность рождения голубоглазого ребенка с нормальным зрением - 25%
Ответ: вероятность рождения голубоглазого ребенка с нормальным зрением 25%
Расщепление – как при анализирующем скрещивании, так как по каждой паре
признаков один из родителей гетерозиготен, другой – гомозигота по рецессивному
признаку.
IV. Домашнее задание.
Решите задачу: у собак черный цвет шерсти доминирует над палевым, а короткая
шерсть над длинной. Какой процент короткошерстных черных щенков можно ожидать от
скрещивания двух дигетерозиготных собак?
(Ответ: 9/16 А-В-, т.е. 56,25%)
Список использованной литературы
1) Киселева, З.С. Генетика: Учеб. пособие по факультатив.курсу для учащихся X
кл./ З.С.Киселева, А.Н.Мягкова. – М.:Просвещение,1983. – 175с.
2) Кулев, А.В. Общая биология. 11 класс: Метод. пособие./ А.В.Кулев – СПб.:
Паритет,2001. – 192с.
3) Лернер, Г.И. Общая биология (10-11 классы): Подготовка к ЕГЭ.
Контрольные и самостоятельные работы/ Г.И. Лернер. – М.:Эксмо,2007. –
240с.
4) Лернер, Г.И. Общая биология. Поурочные тесты и задания.10-11 класс/
Г.И.Лернер. – М.:Аквариум,1998. – 240с.
5) Медицинская генетика: Учебник/ Н.П.Бочков,А.Ю.Асанов,Н.А.Жученко и
др.; Под ред. Н.П.Бочкова. – 2-е изд., стер. – М.: Издательский центр
«Академия», 2003. – 192с.
6) Мишакова, В.Н. Генетика в школьном курсе биологии/ В.Н. Мишакова, О.А.
Гурина. – Оренбург:Изд-во ООИПКРО,2000.- 60с.
7) Муртазин, Г.М. Задачи и упражнения по общей биологии. Пособие для
учащихся IX-X классов./Г.М. Муртазин. – М.:Просвещение,1972. – 315с.
8) Пименов, А.В. Уроки биологии в 10 (11) классе. Развернутое
планирование/А.В. Пименов. – Ярославль: Академия развития, 2001.- С.175240.
9) Раимова, Е.К. Генетика: учебное пособие для абитуриентов (основные
понятия, краткие ответы на вопросы программы, задачи, образцы и методика
решения задач)/ Е.К. Раимова, Г.Н. Соловых – Оренбург,2006. – 76с.
10) Федоркова, Н.В. Изучение генетики в школе/ Н.В.Федоркова //Биология в
школе. – 2006. - №8. – С.30-37.
11) Факультет молекулярной и биологической физики МФТИ_ Физтех- Портал,
Физтех-центр. Лекция №16 Основные принципы наследования и
наследственности
Таблица № 1
Доминантные и рецессивные признаки у человека [15];
(для некоторых признаков указаны контролирующие их гены)
Доминантные
Рецессивные
Нормальная пигментация кожи, глаз, волос
Альбинизм
Близорукость
Нормальное зрение
Нормальное зрение
Ночная слепота
Цветовое зрение
Дальтонизм
Катаракта
Отсутствие катаракты
Косоглазие
Отсутствие косоглазия
Толстые губы
Тонкие губы
Полидактилия (добавочные пальцы)
Нормальное число пальцев
Брахидактилия (короткие пальцы)
Нормальная длина пальцев
Веснушки
Отсутствие веснушек
Нормальный слух
Врожденная глухота
Карликовость
Нормальный рост
Нормальное усвоение глюкозы
Сахарный диабет
Нормальная свертываемость крови
Гемофилия
Круглая форма лица (R–)
Квадратная форма лица (rr)
Круглый подбородок (K–)
Квадратный подбородок (kk)
Ямочка на подбородке (А–)
Отсутствие ямочки (аа)
Ямочки на щеках (D–)
Отсутствие ямочек (dd)
Густые брови (B–)
Тонкие брови (bb)
Брови не соединяются (N–)
Брови соединяются (nn)
Длинные ресницы (L–)
Короткие ресницы (ll)
Круглый нос (G–)
Заостренный нос (gg)
Круглые ноздри (Q–)
Узкие ноздри (qq)
Свободная мочка уха (S–)
Сросшаяся мочка уха (ss)
Памятка для решения задач по генетике
1. Прочитав текст задачи, запишите ее условие в виде таблицы:
признак
ген
генотип
1.Помните о том, что в первой колонке указывается альтернативное проявление
признака (при моногибридном скрещивании) или признаков (при ди- и полигибридных
скрещиваниях), причем сначала записывается доминантный признак, потом – рецессивный, и
так для каждой пары альтернативных признаков; в третьей колонке – ВСЕ возможные
генотипы особей с данным фенотипом.
2. Определите тип задачи: прямая (если из условия известно, какими признаками обладают
родители, и спрашивается, какими могут быть их дети) или обратная (если в условии говорится
о фенотипе детей и требуется определить генотипы и (или) фенотипы родителей)
3. Если задача прямая, запишите с помощью общепринятых символов схему скрещивания.
4. Если задача обратная, под таблицей с условием запишите данные о генотипах и
фенотипах потомков, применяя символы, обозначающие расщепление:
F1: n (фенотип/ возможный генотип) : m (фенотип/ возможный генотип)
Ниже запишите схему скрещивания.
5. Определите, какие генетические законы и закономерности проявляются в данной задаче
(вспомните прямую и обратную формулировку закона, спроецируйте их на задачу,
сделайте выводы).
6. Помните: гетерозиготы всегда образуют четное количество сортов гамет, равное 2 n , где n
– число «гетеро-« пар аллельных генов