Модель-аппликация Моногибридное скрещивание

1. Назначение пособия
Пособие предназначено для использования в качестве демонстрационного материала в средней общеобразовательной школе в курсе общей биологии. Также данное пособие можно использовать в ВУЗах, на занятиях по генетике. Модель предназначена для изучения процесса моногибридного скрещивания.

2. Устройство пособия

Пособие включает в себя 19 карточек с изображениями генотипов и фенотипов семян гороха, отличающихся по одному признаку: цвету семян, а также карточек с изображением доминантных и рецессивных гамет и знаков скрещивания

Все карточки покрыты матовой антибликовой ламинирующей пленкой и снабжены магнитным креплением, позволяющим монтировать приведенную ниже схему на магнитной доске или экране.

Комплектация

Карточки с изображениями генотипов и фенотипов семян гороха - 8 шт. (№ Б1-Б3)
Карточки с изображениями гамет - 6 шт. (№ Б8, Б9)
Карточки с знаков скрещивания - 5 шт. (№ Б4, Б5, Б7)
3. Методика работы с моделью

Скрестим растения, отличающиеся по цвету семян. Одно из родительских растений имеет желтые семена (показывается желтая карточка), другое родительское растение имеет зеленые горошины (показывается зеленая карточка).
Как оформить скрещивание? Латинская буква "Р" означает : родители. Прикрепить карточку с буквой Р к доске. Родительские растения имеют семена желтые и зеленые. Прикрепить желтые (АА) и зеленые (аа) карточки к доске, справа от карточки с буквой Р. Между желтой и зеленой карточками поставить знак "Х" (скрещивание). Стараться не обращать внимание учащихся на буквенные обозначения желтой и зеленой карточек.
Отступив вниз некоторое расстояние, прикрепить карточку "F1", что означает: гибриды первого поколения. В работе Менделя все растения среди гибридов первого поколения имели только желтые горошины. Прикрепить карточку желтого цвета справа от "F1" с надписью Аа. Временно не акцентировать внимание на этой надписи.
Схема сборки модели

Признак, который проявился у гибридов F1, Мендель назвал доминантным. Другой родительский признак - зеленый цвет горошин, у гибридов не проявился, его наследственные задатки находятся в скрытом виде. Мендель назвал этот признак рецессивным.
Акцентировать внимание учащихся на первом законе Менделя. У гибридов первого поколения проявляется только доминантный признак. Это закон единообразия гибридов первого поколения.
Отступить вниз еще раз и прикрепить карточку "F2", что означает второе поколение. Его получают, скрестив гибридов первого поколения между собой.
На уровне карточки "F1" прикрепить вторую желтую карточку гибрида (Аа) и поставить знак "Х" (скрещивание) между двумя гибридами.
Вернуться к карточке "F2". Во втором поколении с каждого растения Г. Мендель собирал как желтые, так и зеленые горошины. Т.Е. во втором поколении рецессивный признак, имеющийся у родителей, проявился. Показать учащимся и желтые, и зеленые карточки.
Соотношение количеств желтых и зеленых горошин было не случайным. Сколько бы опытов Г. Мендель не проводил, оно соответствовало 3:1. Прикрепить к доске справа от "F2" три желтые карточки (АА, 2Аа) и одну зеленую (аа).
Г. Мендель проводил скрещивания по другим признакам гороха, и всегда в F2 было расщепление на два класса признаков в соотношении 3:1. На основе полученных результатов Мендель высказал гениальную догадку, которая была подтверждена всем развитием науки генетики. Это главный вывод из всех его работ. Каждый признак организма определяется парой наследственных факторов, которые позже ученые назвали аллельными генами. Аллельные гены никогда не смешиваются, при образовании гамет расходятся в разные гаметы. При оплодотворении гаметы сливаются и наследственные факторы опять объединяются в пару в зиготе. Этот обобщающий вывод из работ Менделя по моногибридному скрещиванию назвали законом "чистоты гамет".
Совокупность аллельных генов по данному признаку называется генотипом. Доминантный ген обозначается прописной буквой "А", рецессивный - "а".
Возвращаемся к первой строчке скрещивания. Родители гомозиготны. Генотип родителей с желтыми семенами АА, доминантная гомозигота. Генотип растений с зелеными семенами - аа, рецессивная гомозигота. И в том, и в другом случае пара аллельных генов определяет признак. Фенотипы родителей: семена желтые и зеленые.
Между карточками "Р" и "F1" прикрепить карточку "гаметы". Гаметы образуются в результате мейоза. Аллельные гены, находящиеся в гомологичных хромосомах, которые в анафазе мейоза расходятся противоположным полюсам клетки, попадают в разные гаметы.
У первого родительского растения образуется один тип гамет с геном А, который отвечает за желтую окраску семян. Прикрепить к доске карточку "А" под карточкой "АА".
У второго растения так же образуется один тип гамет с геном а, который отвечает за зеленую окраску семян. Прикрепить к доске карточку "а" под карточкой "аа".
В F1 образуются гибриды за счет слияния гамет. Генотип гибридов Аа, по генотипу гибриды гетерозиготны, т.к. аллельные гены разные А и а. Ген А (желтые семена - доминантный), он подавляет действие гена а, и все гибридные семена желтые. Закон единообразия гибридов первого поколения.
Для получения F2 гибридов первого поколения скрещивают между собой. Между "F1" и "F2" прикрепить карточку "гаметы".
У гибридов аллельные гены разные. Половина гамет каждого родителя будет иметь ген А, другая половина - ген а.
Прикрепить карточки "А" и "а" под генотипом каждого родителя.
Сочетание гамет от каждого родителя в процессе оплодотворения обеспечивает расщепление по фенотипу в F2 . Возможны следующие сочетания гамет:
АА - желтые семена, доминантная гомозигота.
Аа - желтые семена, гетерозигота.
Аа - желтые семена, гетерозигота, аа - зеленые семена, рецессивная гомозигота.
Таким образом, в F2 наблюдается расщепление на два фенотипических класса: семена желтые и зеленые, количественное соотношение между классами 3:1. Расщепление по генотипу: 1 АА: 2 Аа: 1аа. Во втором поколении наблюдается три класса особей, различающихся по генотипу.
В общем виде это расщепление соответствует второму закону Менделя.
В заключении желательно предложить учащимся решить задачу. Посеяна желтая горошина неизвестного происхождения. Какого цвета будут семена на растении, выросшем из этой горошины, если учесть самоопыление у бобовых? (Возможные генотипы горошины АА или Аа). Рассмотреть все варианты.

4. Теория вопроса

Моногибридным называется скрещивание двух организмов, отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных (взаимоисключающих) признаков. При таком скрещивании прослеживается наследование двух вариантов одного признака. Например, признак - окраска семян у гороха, два альтернативных варианта: окраска горошин желтая или зеленая. Другие признаки организмов при таком скрещивании просто не учитываются.

Законы наследования признаков при моногибридном скрещивании открыты Грегором Менделем на горохе. Он же ввел все основные термины и понятия, которые до сих пор используются в генетике. Позже оказалось, что законы, открытые Менделем присущи всем растениям, животным и человеку.

Вспомним основные термины и понятия, используемые в генетике. Главный постулат Менделя, который он доказал в своих известных экспериментах на горохе, состоит в том, что каждый признак определяется парой наследственных задатков, позже получивших название аллельных генов. С развитием хромосомной теории наследственности выяснилось, что аллельные гены находятся в одинаковых локусах гомологичных хромосом и кодируют один и тот же признак. Пара аллельных генов может быть одинакова (АА или аа), тогда говорят, что особь гомозиготна по данному признаку. Если же аллельные гены в паре разные (Аа), то особь по данному признаку гетерозиготна. Совокупность генов данного организма называется генотипом. Часто под генотипом понимают одну или несколько пар аллельных генов, которые отвечают за один и тот же признак. Совокупность признаков данного организма называют фенотипом. Фенотип формируется в результате взаимодействия генотипа с внешней средой.

Мендель ввел понятия доминантных и рецессивных генов. Аллель, которая определяет фенотип гетерозиготы, называется доминантной. Например, аллель А в гетерозиготе Аа. Другая аллель, не проявляющая себя в гетерозиготе, названа рецессивной. В нашем случае это ген а.

Все работы по изучению закономерностей наследования признаков Г. Мендель изучал на горохе огородном. Он подбирал родительские растения для скрещивания с альтернативными (противоположными) признаками. Например, родительские растения с разной окраской семян (семена желтые и зеленые), с разной формой семян (семена гладкие и морщинистые). Предварительно на протяжении четырех поколений родительские растения размножали только за счет самоопыления, следя за тем, чтобы все потомки имели один признак. Затем родительские растения скрещивали.

Вспомним еще раз, что моногибридным называется скрещивание двух организмов, отличающихся по одному признаку, например, по цвету семян.

С помощью таких скрещиваний Менделю удалось открыть два закона наследования признаков: закон единообразия гибридов первого поколения и закон расщепления во втором поколении на два фенотипических класса, имеющихся у родителей (количественное соотношение классов 3:1). Мендель обобщил эти два закона и сформулировал главный закон наследования признаков - закон "чистоты гамет".

Разберем закономерности наследования признаков, открытые Менделем, с использованием предлагаемой модели-аппликации.

Вопросы

Объясните понятия "доминантный признак" и "рецессивный признак".
Что такое гомозигота?
Что такое гетерозигота?
Что такое аллельные гены?
Сколько аллельных генов отвечает за признак?
Сколько фенотипических классов у гибридов первого поколения?
Сколь фенотипических классов во втором поколении? Их соотношение?
Как получают гибридов первого поколения?
Как получают потомков второго поколения?
6. Правила хранения

Хранить модель следует в сухом отапливаемом помещении, при температуре около 15-250С и влажности не более 80%.

После демонстрации рекомендуется проверить комплектность модели.