Урок – практикум «Решение задач по биологии» Аудитория: Цель: Задачи:

Урок – практикум «Решение задач по биологии»
Аудитория: 10-11 классы
Цель: формировать умения решать задачи по молекулярной, классической и
популяционной генетике разной степени сложности.
Задачи: обобщить знания учащихся по теме «Генетика», обосновав место и роль
биологических знаний в практической деятельности людей;
развивать познавательный интерес, интеллектуальные и творческие способности в
процессе изучения биологии, путём применения метода решения генетических задач,
имеющих место и роль в практической деятельности людей.
воспитывать убеждённость в возможности познания живой природы, необходимости
уважения мнения оппонента при обсуждении биологических проблем.
Оборудование: таблицы по теме «Законы Менделя. Моногибридное скрещивание.
Дигибридное скрещивание. Анализирующее скрещивание», «Синтез белка в клетке».
ХОД ЗАНЯТИЯ:
I.
Организационный момент.
Приветствие. Сегодня наш урок – практикум непростой.
Во-первых, на занятие мы пригласили учащихся 10 класса. Они тоже готовятся к
экзаменам, но переводным. В перспективе они тоже планируют сдавать ЕГЭ в
будущем году. На уроке они будут работать наравне с вами и проверят тем самым
свои знания перед экзаменами.
Во-вторых, у нас на занятии присутствуют гости. Гости оценят наши знания и
умения по предмету и по теме занятия. Бояться их не надо, это наши друзья.
В-третьих, наше занятие будет продолжаться 50 минут. Надеюсь, что этого нам
будет достаточно, чтобы выполнить все запланированное.
И конечно же я желаю вам всем успехов и надеюсь на хорошие результаты.
II.
Разминка. ( на доске записаны биологические символы)
Чтобы понять, чем мы будем сегодня заниматься, предлагаю проделать следующую
работу. На доске вы видите запись:
- грамотно прочитайте общепринятые в биологии обозначения:
АА, КкСс, вв, ААВВ, р2+2рg+g2=1, Аа, ААВВСС, А=Т, Г=Ц, РрКкСс, Аа *аа,
У=А, (p+g)2 = 1
Вопросы:
- какими гаметами представлены генотипы АА, КкСс, ААВВ, ААВВСС, Аа,
РрКкСс?
- какой генотип вызвал у вас затруднения в определении гамет? Что можно
использовать в этом случае? (формула 2n, n – количество гетерозигот) Назовите
хотя бы два вида гамет данного генотипа.
- Молодцы! Все вы сделали правильно. А теперь еще раз посмотрите на эту запись
и скажите, при изучении каких тем мы использовали эти формулы и обозначения?
(молекулярная биология, классическая генетика, популяционная генетика)
- как вы думаете, чем же мы будем заниматься на нашем занятии? А почему именно
эти темы выбраны по вашему мнению?
- решением задач по этим темам мы и займемся сегодня. Задачи этих разделов
биологии встречаются в части «С» итоговой аттестации по биологии. А формула
закона Харди-Вайнберга встречается так же и в части «А». Значит, на сегодняшнем
занятии мы будем продолжать готовиться к итоговой аттестации и к переводным
экзаменам. (учащиеся сами формулируют цель нашего занятия).
И так, мы начинаем нашу работу. У каждого из вас на столе есть лист с задачами по
темам занятия. По каждому разделу вам предлагается по две задачи. Первая задача
решается кем-то из вас у доски с объяснением, а вторую вы можете успеть
выполнить, пока учащийся решает первую задачу у доски.
Я контролирую правильность выполнения вторых задач.
Предлагаю начать работу с молекулярной биологии.
III. Решение задач
1) Молекулярная биология. Работа с таблицей.
Транскрипция – процесс переписывания информации, содержащейся в генах ДНК на
синтезируемую молекулу и-РНК.
Трансляция – процесс сборки молекулы белка, идущий в рибосомах.
- Что мы используем при решении задач по этой теме? (таблицу генетического кода,
знания о комплементарности пар азотистых оснований)
Желающий – к доске.
1. Задача № 1. В биосинтезе полипептида участвовали т-РНК с антикодонами:
УУА, ГГЦ, ЦГЦ, АУУ, ЦГУ, Определите нуклеотидную последовательность
участка каждой цепи молекулы ДНК, который несет информацию о
синтезируемом полипептиде, и число нуклеотидов. Содержащих аденин (А),
гуанин (Г), тимин (Т) и цитозин(Ц) в двуцепочечной молекуле ДНК. Ответ
поясните.
Решение.
1) Антикодоны т-РНК комплементарны кодонам и-РНК, а последовательность
нуклеотидов и-РНК комплементарна одной из цепей ДНК;
2) Т-РНК
И-РНК
1 ц ДНК
1 ц ДНК
3) Т-РНК: УУА ГГЦ ЦГЦ АУУ ЦГУ
И-РНК: ААУ ЦЦГ ГЦГ УАА ГЦА
1 ДНК: ТТА ГГЦ ЦГЦ АТТ ЦГТ
2 ДНК: ААТ ЦЦГ ГЦГ ТАА ГЦА
4) А=Т, А=7, Т=7; Г=Ц, Г=8, Ц=8
Задача №2 Участок гена имеет следующее строение, состоящее из последовательности
нуклеотидов: ЦГГ ЦГЦ ТЦА ААА ТЦГ ... Укажите строение соответствующего
участка белка, информация о котором содержится в данном гене. Как отразится на
строении белка удаление из гена четвертого нуклеотида?
Решение (для удобства используем табличную форму записи решения): Используя
принцип комплементарности и таблицу генетического кода получаем:
Цепь ДНК
ЦГГ ЦГЦ ТЦА ААА ТЦГ
и -РНК
ГЦЦ ГЦГ АГУ УУУ АГЦ
Аминокислоты цепи белка Ала-Ала-Сер-Фен-Сер
При удалении из гена четвертого нуклеотида – Ц произойдут заметные изменения –
уменьшится количество и состав аминокислот в белке:
Цепь ДНК
ЦГГ ГЦТ ЦАА ААТ ЦГ
и -РНК
ГЦЦ ЦГА ГУУ УУА ГЦ
Аминокислоты цепи белка Ала-Арг-Вал-Лей2) Классическая генетика
Вам предлагается решить задачу на актуальную сегодня тему «Зависимость от
алкоголя и табакокурения». Думаю, что результат решения будет вам интересен и вы
возьмете себе его на заметку.
Задача №1.
Алкогольная зависимость определяется доминантным аутосомным геном (А), а
потребность в курении табака – сцепленным с полом рецессивным геном (b). Курящий
и пьющий мужчина женится на женщине, которая не курит и не пьет. Мужчина
гетерозиготен по гену алкоголизма, а женщина гетерозиготна по гену табакокурения.
А. С какой вероятностью в этой семье могут родиться дети со склонностью к
алкоголизму?
Б. С какой вероятностью могут родиться дети со склонностью к курению?
В. С какой вероятностью могут родиться дети со склонностью к курению и
алкоголизму одновременно?
Г. С какой вероятностью эти дети будут мальчиками?
А – алкогольная зависимость
а - отсутствие алкогольной зависимости
Хв – потребность к курению
Мужчина – курящий и пьющий, гетерозиготен по гену алкоголизма
Женщина – не пьет и не курит, гетерозиготна по гену тавакокурения
Женщина – аа ХВ Хв
Мужчина – Аа Хв У
Гаметы Ж: аХВ, аХв
М: АХв, АУ, аХв, аУ
F1: АаХВ Хв, АаХВ У, аа ХВ Хв, аа ХВ У
Аа Хв Х в, АаХв У, аа Хв Хв, аа Хв У
Ответ: 50 % потомства склонна к алкоголизму;( АаХВ Хв, АаХВ У, Аа Хв Х в, АаХв У)
50 % - склонны к курению;( Аа Хв Х в, АаХв У, аа Хв Хв, аа Хв У )
25 % детей склонны к курению и алкоголизму; (Аа Хв Х в, АаХв У)
12,5 % мальчиков с вредными привычками (и пьют и курят).( АаХв У)
Задача №2. У человека ген нормального слуха (В) доминирует над геном глухоты и
находится в аутосоме; ген цветовой слепоты (дальтонизма – d) рецессивный и сцеплен
с Х-хромосомой. В семье, где мать страдала глухотой, но имела нормальное цветовое
зрение, а отец – с нормальным слухом (гомозиготен), дальтоник, родилась девочкадальтоник с нормальным слухом. Составьте схему решения задачи. Определите
генотипы родителей, дочери, возможные генотипы детей и вероятность в будущем
рождения в этой семье детей-дальтоников с нормальным слухом и глухих.
В – нормальный слух, b – глухота.
XD – нормальное зрение, Xd – дальтонизм.
Мать страдает глухотой, но имеет нормальное цветовое зрение bbXDX_.
Отец с нормальным слухом (гомозиготен), дальтоник BBXdY.
Девочка-дальтоник XdXd получила одну Xd от отца, а вторую от матери, следовательно
мать bbXDXd.
P bbXDXd
x BBXdY
bXD
BXd
bXd
BY
G
F1 BbXDXd
девочки
с норм.
слухом
и зрением
BbXDY
BbXdXd
BbXdY
мальчики
с норм.
слухом
и зрением
девочки
с норм.
слухом,
дальтоники
мальчики
с норм.
слухом,
дальтоники
Ответ: Дочь BbXdXd. Вероятность рождения детей-дальтоников = 2/4 (50%). Все они
будут иметь нормальный слух, вероятность рождения глухих = 0%.
3) Популяционная генетика
Сахарный диабет — одно из наиболее распространённых заболеваний развитых стран,
где им больны до пяти процентов населения.
Сахарный диабет занимает третье место среди причин смертности от болезней.
- чем вызвано это заболевание? (нарушением деятельности поджелудочной железы,
нехватка гормона инсулина)
- назовите еще гормон поджелудочной железы (глюкагон)
Задача № 1
Вычислите частоту носителей рецессивного аллеля гена, вызывающего сахарный
диабет, если известно, что заболевание встречается с частотой 1 на 200. (Ответ:
частота гетерозиготного генотипа 1 на 7,7)
Решение:
g (aa)=1/200 g (a)= корень из 1/200=0,07 р (А)=1-0,07=0,93
значит частота гетерозигот 2рg (Аа)=2*0,93*0,07= 0,13 или 13%
Тогда: 200чел – 100%
Х чел. – 13%
х=26 чел. Являются носителями рецессивного гена, вызывающего сахарный диабет.
Частота гетерозиготного генотипа 200 : 26 = 7,7( один человек на 7, 7, приблизительно
8)
Задача № 2
В Европе на 10 000 человек с нормальным содержанием меланина встречается 1
альбинос. Ген альбинизма наследуется по аутосомно-рецессивному типу. Рассчитать
частоту встречаемости носителей гена альбинизма.
Носителем называют организм, гетерозиготный по гену, который может вызвать в
гомозиготном состоянии нарушение метаболизма.
Решение:
g2(аа) =1/10 000 g(а) =√1/10 000 = 0,01 р(А) = 1- 0,01 = 0,99
значит частота гетерозигот 2рg (Аа)=2 * 0,99 * 0,01=0,0198 или почти 2%,то есть на 50
человек приходится 1 носитель гена альбинизма.
10000-100%
Х - 2% х=200 чел. Являются гетерозиготными по гену альбинизма.
Тогда 10000:200=50, т.е. на 50 человек приходится 1 альбинос.
IV. Итоги работы
- самостоятельное решение (задачи по каким темам выполнены самостоятельно)
- при решении каких задач вы испытывали затруднения? Почему?
- какие задачи были для вас интересны?
- удовлетворены ли работой на занятии?
- рекомендации
V. Задание на дом
Решить по одной задаче по данным разделам (задание на листочках).
Домашнее задание
Задача № 1. При синдроме Фанкоми (нарушение образования костной ткани) у больного с мочой
выделяются аминокислоты , которым соответствуют кодоны в и -РНК :
АУА ГУЦ АУГ УЦА УУГ ГУУ АУУ. Определите, выделение каких аминокислот с мочой
характерно для синдрома Фанкоми, если у здорового человека в моче содержатся аминокислоты
аланин, серин, глутаминовая кислота, глицин.
Задача №2. Врожденная близорукость наследуется как аутосомный доминантный признак,
отсутствие веснушек – как аутосомный рецессивный признак. Признаки находятся в разных парах
хромосом. У отца врожденная близорукость и отсутствие веснушек, у матери нормальное зрение и
веснушки. В семье трое детей, двое близорукие без веснушек, один с нормальным зрением и с
веснушками. Составьте схему решения задачи. Определите генотипы родителей и родившихся детей.
Рассчитайте вероятность рождения детей близоруких и с веснушками. Объясните, какой закон имеет
место в данном случае.
Задача 3.
Галактоземия (неусваиваемость молочного сахара) наследуется по аутосомно – рецессивному типу,
встречается с частотой 1 на 40 000. Рассчитать частоту встречаемости носителей гена галактоземии.
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ПО БИОЛОГИИ
1) Молекулярная биология
Задача № 1 В биосинтезе полипептида участвовали т-РНК с антикодонами: УУА, ГГЦ, ЦГЦ, АУУ,
ЦГУ. Определите нуклеотидную последовательность участка каждой цепи молекулы ДНК, который
несет информацию о синтезируемом полипептиде, и число нуклеотидов. Содержащих аденин (А),
гуанин (Г), тимин (Т) и цитозин(Ц) в двуцепочечной молекуле ДНК. Ответ поясните.
Задача №2 Участок гена имеет следующее строение, состоящее из последовательности нуклеотидов:
ЦГГ ЦГЦ ТЦА ААА ТЦГ ... Укажите строение соответствующего участка белка, информация о
котором содержится в данном гене. Как отразится на строении белка удаление из гена четвертого
нуклеотида?
2) Классическая генетика
Задача №1
Алкогольная зависимость определяется доминантным аутосомным геном (А), а потребность в
курении табака – сцепленным с полом рецессивным геном (b). Курящий и пьющий мужчина женится
на женщине, которая не курит и не пьет. Мужчина гетерозиготен по гену алкоголизма, а женщина
гетерозиготна по гену табакокурения.
А. С какой вероятностью в этой семье могут родиться дети со склонностью к алкоголизму?
Б. С какой вероятностью могут родиться дети со склонностью к курению?
В. С какой вероятностью могут родиться дети со склонностью к курению и алкоголизму
одновременно?
Г. С какой вероятностью эти дети будут мальчиками?
Задача №2
У человека ген нормального слуха (В) доминирует над геном глухоты и находится в аутосоме; ген
цветовой слепоты (дальтонизма – d) рецессивный и сцеплен с Х-хромосомой. В семье, где мать
страдала глухотой, но имела нормальное цветовое зрение, а отец – с нормальным слухом
(гомозиготен), дальтоник, родилась девочка-дальтоник с нормальным слухом. Составьте схему
решения задачи. Определите генотипы родителей, дочери, возможные генотипы детей и вероятность
в будущем рождения в этой семье детей-дальтоников с нормальным слухом и глухих.
3) Популяционная генетика
Задача №1
Вычислите частоту носителей рецессивного аллеля гена, вызывающего сахарный диабет, если
известно, что заболевание встречается с частотой 1 на 200.
Носителем называют организм, гетерозиготный по гену, который может вызвать в гомозиготном
состоянии нарушение метаболизма.
Задача №2
В Европе на 10 000 человек с нормальным содержанием меланина встречается 1 альбинос. Ген
альбинизма наследуется по аутосомно-рецессивному типу. Рассчитать частоту встречаемости
носителей гена альбинизма.