Data: 18.X.2010.
Godzina: 12:30 – 13:15
Imię i nazwisko prowadzącego: Maciej Kupczak
Klasa: II
Sala: 12
Wiadomości:
podstawowe pojęcia genetyczne:
allel recesywny,
allel dominujący,
heterozygota,
homozygota,
genotyp,
fenotyp
Uczeń potrafi podać treść I prawa Mendla
Umiejętności:
wskazać przykłady, z najbliższego otoczenia, dziedziczenia cech
Udowodnić pierwsze prawo Mendla
wykazać znaczenie prac Grzegorza Mendla dla rozwoju genetyki
Postawy:
Uczeń analizuje i wiąże ze sobą fakty
Kształcenie aktywnej postawy na lekcji
Tablice dydktyczne
Foliogram z rozpisaną krzyżówką genetyczną
Podręcznik
wykład
pogadanka
wprowadzająca nowy materiał
prowadzona głównie metodą podającą
Praca zbiorowa z całą klasą
A, O
Ewa Holak, Waldemar Lewiński, Małgorzata Łaszczycka, Grażyna Skirmuntt, Jolanta Walkiewicz, „Biologia 2, zakres rozszerzony podręcznik dla liceum ogólnokształcącego”, OPERON, Gdynia 2005
Andrzej Joachimiak, Krzysztof Smagowicz, Roman Gula „Biologia w pigułce Systematyka i ekologia”, KORONA, wydanie I.
Grzegorz Nalepa, Genetyka czyli książka której mi brakowało, kiedy przygotowywałem się do egzaminów na studia. Wyd Helion, 1994
Nauczyciel podaje, że podwalinami jednej z najważniejszych współcześnie dziedzin biologii – genetyki, były prace skromnego czeskiego zakonnika o wybitnym umyśle. Grzegorz Mendel, działający w połowie XIX stulecia odkrył reguły dziedziczenia, które w pełni zostały potwierdzone przez późniejszy rozwój nauki. Dział genetyki niezajmujący się analizą przebiegu procesów w komórkach, tylko opisujący widoczne dziedziczenie cech, nazywa się dziś genetyką klasyczną. Jest ona tematem tej lekcji.
Grzegorz Mendel żył w latach 1822 – 1884. Był czeskim zakonnikiem, przyrodnikiem, który zajmował się badaniami przyrodniczymi w klasztorze augustynów w Brnie. W wyniku badań przeprowadzonych na grochu jadalnym Pisum satium. W latach 50-tych XX wieku odkrył i sformułował podstawowe prawa dziedziczności, a dokładniej poddał dziedziczenie analizie logicznej. Wyniki swych badań opracował ilościowo i jakościowo czyli statystycznie prawa które stanowiły podstawę do dalszych badań w genetyce. Jednak za życia nie doczekał się akceptacji i uznania. Dopiero w 1900 roku niezależnie od siebie 3 naukowców, doszło do tych samych wniosków jednak pierwszeństwo przyznali Mendlowi i to on jest nazywany ojcem genetyki.
Odkrycia te były możliwe dzięki kilku założeniom: przede wszystkim Mendel do swych badań stosował linie czyste. Uzyskiwał je dzięki selekcji i eliminowaniu osobników o cechach odmiennych. Po utworzeniu linii czystych dokonywał krzyżówek między roślinami różniącymi się tylko jedną cechą. Krzyżował więc groch o kwiatach czerwonych z grochem o kwiatach białych. Wybrane doświadczenia powtarzał po kilka tysięcy razy a następnie, a do otrzymanych wyników stosował prawa statystyki.
Podczas ostatnich lekcji dowiedzieliście się czym jest gen. Nauczyciel poleca aby uczeń przypomniał definicję genu.
Wybrany uczeń odpowiada, że gen to fragment cząsteczki DNA kodujący budowę jednego białka.
Wyobraźmy sobie, że istnieje gen który powoduje powstawanie barwy kwiatu grochu. Otóż może on na przykład występować w odmianie która powoduje powstanie (determinuje) barwy czerwonej kwiatów, albo w odmianie która determinuje powstanie barwy białej. Te odmiany to różne wersje tego samego genu czyli allele.
Nauczyciel wprowadza pojęcie allelu. Wskazuje, że allele są wariantami jednego genu warunkującymi przeciwstawność danej cechy lub cech. Oznacza się je symbolami literowymi na A, a, B, b. Przyjęto, że allele jednego genu onzancza się jako różne warianty jednej litery.
Nauczyciel podkreśla, że ważne jest to, by uczniowie zrozumieli, że choć gen może występować w postaci dwóch różnych lub większej liczby alleli, dany osobnik ma zawsze dwa allele, ponieważ otrzymuje je w chromosomach od rodziców.
Każdy osobnik ma dwa allele tego samego genu, jeden od matki drugi od ojca. Wracając do przykładu z kolorami kwiatów możemy powiedzieć, że dana roślina będzie miała albo dwa allele barwy czerwonej, albo dwa allele barwy białej, albo jeden allel barwy czerwonej i jeden barwy białej.
Osobniki które mają takie same allele danego genu nazywamy homozygotą, natomiast te które mają dwa różne allele danego genu to heterozygoty.
Nauczyciel poleca aby uczniowie zapisali notatkę do zeszytu:
HETEROZYGOTA - osobnik posiadający różne allele danego genu.
HOMOZYGOTA - osobnik posiadający jednakowe allele danego genu.
U homozygot bez problemu możemy określić jakiego koloru będą kwiaty. Jak będzie zatem u heterozygot?
Nauczyciel wskazuje że w takim przypadku rośliny będą miały kwiaty czerwone, takie jak u homozygoty z allelem determinującym czerwoną barwę kwiatów. Możemy więc powiedzieć że allel czerwony jest „mocniejszy” niż allel determinujący barwę białą.
Allel determinujący barwę czerwoną jest zatem dominujący, ponieważ dominuje nad allelem determinującym barwę białą, natomiast allel powodujący powstanie barwy białej jest recesywny.
Nauczyciel poleca aby uczniowie zapisali notatkę do zeszytu:
Homozygotę, która ma dwa allele recesywne nazwiemy homozygotą recesywną, a tę która ma dwa allele dominujące – homozygotą dominującą.
Allel dominujący – taki, który ujawnia się w heterozygocie
Allel recesywny – taki który nie ujawnia się w heterozygocie
Nauczyciel informuje uczniów że allele jednego genu zapisujemy tą samą literą, allel dominujący literą dużą , natomiast recesywny literą małą.
W dalszej części lekcji nauczyciel wyjaśnia różnicę pomiędzy fenotypem a genotypem.
To co jest zapisane w genach, znajduje odbicie w cechach zewnętrznych, ale możliwe do zaobserwowania cechy nie zawsze mówią nam co się kryje w genach. Groch o barwie kwiatów białych na pewno będzie miał gen oznaczony aa natomiast groch o kwiatach czerwonych może mieć allele Aa czy AA.
Fenotyp – czyli zewnętrzny wygląd osobnika będący efektem współdziałania jego genów i warunków środowiska.
Genotyp – zespół genów danego organizmu.
Genotyp w dużym stopniu wpływa na fenotyp, niektóre cechy są wyłącznie zależne od genów. ( kolor oczu, grupa krwi) Inne natomiast są zależne tylko w pewnym stopniu. (budowa ciała, cechy charakteru)
Na podstawie badań jakie przeprowadził Mendel sformułował zasady, które nazywamy prawami Mendla.
I prawo nazywane jest prawem czystości gamet lub segregacji. Brzmi ono:
W gametach allele tego samego genu wzajemnie się wykluczają, tzn. że do gamety przechodzi tylko jeden allel danego genu.
Aby określić prawdopodobieństwo wystąpienia u potomstwa określonych cech, zapisuje się krzyżówkę genetyczną. (krzyżówkę Punnetta) Organizmy rodzicielskie oznaczane są literą P. Ich potomstwo to pierwsze pokolenie i oznaczamy je literką F1 (od łacińskiego filius – syn)
Zapiszmy więc krzyżówkę genetyczną z przykładem o którym rozmawialiśmy podczas tej lekcji.
Krzyżujemy ze sobą groch kwitnący na czerwono z grochem kwitnącym na biało. Obie rośliny to homozygoty.
AA x aa
Nauczyciel tłumacząc każdy krok rozpisuje na tablicy tą krzyżówkę.
| P: | AA x | aa |
| G: | A | a |
| F1: | ♀ ♂ | |
| a | ||
| A | Aa |
W uzyskanym pokoleniu F1 wszystkie rośliny będą posiadały kwiaty czerwone, oraz będą heterozygotami. W dalszym etapie tego zadania skrzyżujmy rośliny powstałe w pokoleniu F1
| Aa x | Aa | ||
|---|---|---|---|
| G: | A a | A a | |
| F2: | ♀ ♂ | ||
| A | a | ||
| A | AA | Aa | |
| a | Aa | aa |
Z zapisu krzyżówki możemy odczytać stosunki fenotypowe oraz genotypowe jakie będą występowały u potomstwa:
75% potomstwa będzie roślinami o kwiatach czerwonych natomiast 25% o kwiatach białych.
F: 3:1
G: 1:2:1
Jest to przykład na dominację zupełną czyli typu pisum
Nauczyciel informuje, że krzyżówka genetyczna jest jedynie zapisem prawdopodobieństwa zdarzeń. Każde zapłodnienie jest zdarzeniem niezależnym od innych, podobnie jak każdy rzut monetą czy kostką do gry.
W wieloletnich pracach, zwłaszcza przy zmianie obiektów doświadczenia, Mendel zauważał inne sposoby przekazywania i ujawniania się cech u osobników potomnych. Z taką innością spotkał się Mendel, kiedy skrzyżował rośliny dziwaczka o kwiatach białych i czerwonych. Okazało się, że w pierwszym pokoleniu powstała fenotypowa cecha będąca połączeniem cech rodziców. U tych roślin allel determinujący barwę kwiatów wykazuje niepełną dominację, czyli allele kodują odmienne cechy, lecz żaden z nich nie dominuje nad drugim (współdominowanie).
Powstanie cechy pośredniej można wytłumaczyć zbyt małą ilością wyprodukowanego barwnika (przy obecności jednego allelu dominującego), który nie wystarcza do pełnego zabarwienia kwiatów tworząc fenotyp pośredni.
Krzyżujemy ze sobą roślinę o kwiatach czerwonych z rośliną o kwiatach białych
P: AA x aa
F1 : Aa
| Aa x | Aa | ||
|---|---|---|---|
| G: | A a | A a | |
| F2: | ♀ ♂ | ||
| A | a | ||
| A | AA | Aa | |
| a | Aa | aa |
W F1 otrzymujemy rośliny kwitnące na różowo (niepełna dominacja)
Stosunek fenotypowy w F2- 1:2:1 (czerwony,2x różowy, biały)
Stosunek genotypowy w F2- 1:2:1
Przykład na niepełną dominację czyli typu zea
Na koniec lekcji nauczyciel proponuje rozwiązanie zadań:
1. Skrzyżowano ze sobą 2 odmiany grochu o kwiatach czerwonych i białych, odmiana czerwona jest heterozygotą, a biała homozygotą. Cecha warunkująca czerwony kolor kwiatów jest dominująca a biały recesywną. Ustal genotypy rodziców, typy gamet oraz genotypy i fenotypy w pokoleniu F1
2. tasznika o łuszczynach sercowatych skrzyżowano z tasznikiem o łuszczynach owalnych. W pokoleniu F2 uzyskano 2 klasy roślin; ¾ roślin było o łuszczynach sercowatych a ¼ o łuszczynach owalnych. Ustal genotypy osobników rodzicielskich oraz w pokoleniu F1 i F2.
3. U grochu żółta barwa nasion dominuje nad zieloną. Jakiej barwy nasiona będzie miało potomstwo powstałe ze skrzyżowania:
a) Homozygoty żółtej z homozygotą zieloną
b) Heterozygoty żółtej z homozygotą zieloną
c) Heterozygoty żółtej z homozygotą żółtą
d) 2 heterozygot żółtych