Полная версия

Главная arrow Прочие arrow Биология: генетика. Практический курс

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Моногенное наследование признаков

Цель:

  • 1) выяснить закономерности наследования признаков в моноги- бридном и дигибридном скрещиваниях;
  • 2) разработать методические рекомендации по организации учебного процесса при изучении этой темы в системе среднего образования.

Контрольные вопросы:

  • 1. Законы Менделя (единообразия, расщепления, независимого наследования).
  • 2. Взаимодействие аллелей. Полное и неполное доминирование. Кодоминирование.
  • 3. Основные положения гибридологического анализа.
  • 4. Биологические особенности, определяющие развитие дрозофилы в лабораторных условиях.
  • 5. Отличительные признаки полового диморфизма дрозофилы.
  • 6. Характеристика основных мутантных линий дрозофилы.
  • 7. Техники работы с дрозофилой (наркотизация мух, закладка опыта).

Учебно-исследовательская работа

Изучение характера наследования качественных признаков у дрозофилы в моногибридном скрещивании

Объект исследования: Drosophila melanogaster.

Пояснение к заданию

Исследование — это процесс познания объективной действительности путем научного изучения объекта, явления, процесса, в качестве которого может выступать эксперимент. В эксперименте создаются искусственные условия, позволяющие установить сущность изучаемого вопроса.

При организации эксперимента необходимо:

  • 1. Определить цель и блок задач, решение которых позволит достичь цели экспериментальной работы.
  • 2. Научно обосновать работу (определить научную новизну, практическую значимость), изучить состояние рассматриваемого вопроса по данным литературы и разработать рабочую гипотезу.
  • 3. Согласно рабочей гипотезе разработать план эксперимента, в частности, для генетических исследований — схему опыта.
  • 4. Определить методы исследования и составить протоколы наблюдений.
  • 5. Заложить эксперимент согласно методике, провести все планируемые наблюдения с регистрацией данных в протоколах.
  • 6. Статистически обработать экспериментальные данные, используя алгоритм расчета критерия достоверности — у} (приложение 4), установить достоверность полученных результатов.
  • 7. Обобщить результаты, сделать выводы, рекомендации.

На первом этапе экспериментальной работы, целью которой является установление особенностей наследования признака, необходимо для скрещивания подобрать родительские формы, отличающиеся по изучаемому признаку. Например:

  • - дикий тип и black, когда изучается признак «цвет тела»;
  • - дикий тип и vestigial, когда изучается признак «размер крыльев»;
  • - дикий тип и curved, когда изучается признак «форма крыльев», и т. д.

Анализ генетической карты дрозофилы (тема II.2, рис. II.1) указывает на тот факт, что перечисленные признаки моногенные, т. е. за признак отвечает один ген.

Необходимо убедиться в том, что наследование признаков подчиняется законам, описанным Менделем, при условии, что признак дикой формы доминантен и передается по наследству с эффектом ПД (рис. III.2).

Схема моногибридного скрещивания

Рис. 14.2. Схема моногибридного скрещивания

Итак, методом исследования экспериментальной работы является генетический анализ, в основе которого лежат простые системные скрещивания (прямые, реципрокные). Для максимальной точности эксперимента необходима организация его в нескольких повторностях. Установлено, что 4—5-кратная повторность значительно снижает ошибку и дает довольно точные сведения о механизме наследования признаков. В качестве повторности выступает одна пробирка с массовым размножением мух (как правило 4—5 самцов, 2—3 самки).

Техника закладки и проведения исследования

  • 1. Разработайте схему опыта согласно поставленной цели и рабочие таблица для фиксации результатов наблюдения за развитием мух в опыте и результатов статистического учета при анализе гибридов первого и второго поколений.
  • 2. Приготовьте пробирки с чистой питательной средой и этикеткой, на которой указывается тип скрещивания (например, моногибридное), схема скрещивания (фенотипы материнской и отцовской форм), фамилия ответственного за повторность, дата закладки эксперимента.
  • 3. Согласно схеме скрещиваний отберите виргинных самок из пробирки массового размножения линии, для этого сначала удалите вылетевших мух из куколок, затем через 3—4 часа отделите самок от самцов в состоянии наркотизации и поместите их в разные пробирки с чистой питательной средой, подписывая карандашом по стеклу паспортные данные (название линии, пол). Там мухи могут находиться 2—4 суток.
  • 4. Заложите эксперимент согласно схеме скрещиваний, помните, что одна пробирка с чистой питательной средой — это повторность, в которую помещаются с помощью кисточки на боковую стенку самцы и самки в наркотизированном состоянии так, чтобы спящие мухи не попали на питательную среду.
  • 5. В течение исследования проводите наблюдения за ходом онтогенетического развития мух, в протоколе регистрируйте даты наступления стадий развития, а также условия протекания эксперимента (температура, влажность). Через 3—4 дня, когда наступит стадия личинки с образованием кольца в верхнем слое питательной среды, из пробирок удалите родительские особи для обеспечения чистоты эксперимента.
  • 6. С начала лета имаго начните анализ вылетевших из куколок мух по изучаемому(ым) признаку(ам). Данные заносите в рабочие таблицы или протоколы исследований, а проанализированных мух удалите в морилку. Проделывайте эту работу до тех пор пока будет идти лет имаго.
  • 7. В первые дни вылета гибридных особей заложите эксперимент на получение гибридов второго поколения, для этого отберите из проанализированных особей 2—3 самки и А—5 самцов и помести их согласно правилам работы с дрозофилой в пробирки с чистой питательной средой и этикеткой.
  • 8. Статистически обработайте полученные данные с помощью метода %2 (приложение 4), на основании чего сделайте обобщения и выводы о характере наследования изучаемого (ых) признака(ов).

Методическая часть

При изучении раздела «Наследственность и изменчивость» на ступени профильного биологического образования, когда сформированы уже понятия «дикий тип», «мутантная линия» дрозофилы, «генетические коллекции», а также умения работы с дрозофилой, возможно использование такого метода обучения, как эксперимент.

бб

Эксперимент должен быть положен в основу исследовательского задания, которое можно организовать как на уроке при предметно-ориентированной системе обучения, так и на занятиях элективного курса при личностно-ориентированной системе обучения. Такие задания могут предполагать решение следующих задач: подтверждение правильности законов, открытых Менделем, Морганом; описание механизма наследования признаков в сериях моно- и дигибридного скрещиваний при разных системах наследования.

При условии, что эксперимент проводится во внеурочное время, предусматривается обсуждение схемы опыта, техники его организации и проведения, протокола наблюдений и впоследствии демонстрации результатов опыта на уроке. Такие элементы, как закладка опыта, анализ результатов организовываются непосредственно на уроке, а наблюдения за опытом, статистическая обработка проводятся самостоятельно обучающимися. Такую работу эффективнее организовывать, используя метод малых групп учащихся, что позволит также продолжить формирование навыков коллективной работы, умений выстраивать межличностные отношения. Учащиеся класса разбиваются на группы не более, чем по 4—5 человек в каждой. В случае, если эксперимент по изучению механизма наследования одного признака закладывается один на весь класс, то в таком случае каждая группа отвечает за повторность, а при условии, что в классе одновременно проводится несколько экспериментов по изучению механизмов наследования нескольких признаков, то каждая группа отвечает за отдельную тему, закладывая не меньше двух повторностей.

Согласно темам раздела учебной программы: «Моногенное наследование признаков», «Сцепленное с полом наследование», «Сцепленное наследование», «Взаимодействие генов», можно организовать эксперименты: «Изучение механизма наследования признака цвет тела (серый, черный) у дрозофилы», «Изучение механизма наследования признака цвет тела (серый, желтый) у дрозофилы», «Изучение наследования признаков цвет тела (серый, черный) и форма крыльев (нормальные, зачаточные) у дрозофилы», «Изучение механизма наследования признака цвет глаз (ярко-красный, коричневый) у дрозофилы».

Экспериментальная работа может быть организовывана с двумя дидактическими целями: изучение или закрепление материала. В первом случае исследовательская работа начинается перед изложением материала раздела, когда учитель создает проблемную ситуацию с проблемным вопросом «Каков механизм наследования признаков?». В ходе обсуждения обучающиеся должны прийти к необходимости организации и проведения эксперимента для получения ответа на этот вопрос.

Наблюдая за экспериментами, анализируя полученные данные, школьники устанавливают определенные закономерности в наследовании разных признаков, и уже в ходе обсуждения совместно с учителем формируется понятийный аппарат этого раздела в виде таких категории знании, как «закономерность», «закон», «явление», «положение теории».

При такой организации работы обсуждение результатов экспериментов лучше проводить на уроке-конференции, где есть дополнительная возможность для развития у учащихся письменной и устной речи, умений обобщать результаты исследования, графически их оформлять.

Во втором случае организации учебного процесса с дидактической целью закрепления материала, учебно-исследовательские работы учащиеся начинают по завершению изучения темы «Основные закономерности наследования признаков». В ходе такого исследования они убеждаются в правильности законов, описанных Менделем, и явлений, описанных Морганом. Также они фиксируют условия, при которых эти закономерности не нарушаются.

Задание

  • 1. Разработать схему опыта соответственно поставленной цели, используя методику проведения эксперимента с дрозофилой.
  • 2. Провести согласно методике эксперимента наблюдения за ходом развития мух и условиями их содержания (форма протокола в таблице Ш.З).

Таблица 111.3

Протоколы наблюдений и анализа результатов

Комбинация

Закладка

опыта

Стадия

личинки

Стадия

куколки

Стадия

имаго

Дата

t°C

Дата

t°C

Дата

Т°С

Дата

Т°С

Гибридное

поколение

Количество гибридных особей

с доминантным признаком

с рецессивным признаком

всего

особей

Fi

f2

  • 3. Провести анализ гибридов F1 и Р2 в прямом и реципрокном скрещиваниях.
  • 4. Статистически обработать полученные данные (приложение 4) и сделать вывод о характере наследования изучаемого признака.
  • 5. Провести анализ содержания школьного учебника, программных документов по теме «Моногибридное скрещивание» и рассмотреть возможные варианты организации подобной исследовательской работы в системе среднего образования.

Материал и оборудование: дикий тип, мутантные линии дрозофилы (для выбора), этикетки, клей пробирки с чистой питательной средой, бинокулярная лупа, комплект для работы с дрозофилой.

Самостоятельная исследовательская работа

Изучение характера наследования двух признаков в дигибридном

скрещивании

Объект исследования: Drosophila melanogaster.

Пояснение к заданию

При подборе родительских пар для дигибридного скрещивания необходимо помнить, что эффект независимого наследования признаков можно зафиксировать только при условии, что гены, отвечающие за эти признаки, должны быть локализованы в негомологичных хромосомах. Поэтому при подборе для скрещивания родительских форм, отличающихся по двум признакам, сначала проанализируйте генетические карты дрозофилы (тема II.2, рис. II.1), обращая внимание на локализацию генов в хромосомах, затем разработайте и проведите эксперимент (см. учебно-исследовательскую работу).

Задание

  • 1. Разработать схему опыта соответственно поставленной цели, используя методику проведения эксперимента с дрозофилой.
  • 2. Подобрать комбинации для опыта согласно цели эксперимента.
  • 3. Провести согласно методике эксперимента наблюдения за ходом развития мух и условиями их содержания.
  • 4. Провести анализ гибридов Fи Р2 по изучаемым признакам в прямом и реципрокном скрещиваниях.
  • 5. Статистически обработать полученные данные (приложение 4), и сделать вывод о характере наследования изучаемого признака.
  • 6. Провести анализ содержания школьного учебника и программных документов по теме «Дигибридное скрещивание» и рассмотреть возможные варианты организации подобной исследовательской работы в системе среднего образования.

Материал и оборудование: дикий тип, мутантные линии дрозофилы (vestigial, black, ebony, curved, cinnabar), этикетки, клей, комплект для работы с дрозофилой, бинокулярная лупа, пробирки с чистой питательной средой.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>