Цели:
- Охарактеризовать генетику как науку, её развитие и значение.
- Ввести понятие о гибридологическом методе изучения наследственности, основных генетических терминах и символике.
- Развивать через поэтапную работу мыслительную деятельность учащихся и навыки работы с генетической терминологией.
- Воспитывать у учащихся интерес к получению генетических знаний.
Оборудование: портрет Г.Менделя, модель-аппликация: "Ход моногибридного скрещивания", сюжетный рисунок, словесные плакаты: задачи урока и раздела, стихотворение С. Михалкова, раздаточный поурочный материал: тест, статья: "Как работал Мендель".
Тип урока: вводная лекция.
ХОД УРОКА
I. Организационный момент (5 –7 мин.)
1. Проверка посещаемости урока.
2. Концентрация внимания учащихся.
II. Основная часть урока (60 мин.)
1. Вступительное слово учителя. Уважаемые ребята и гости урока, мы сегодня открываем страницу наиболее интересной науки биологического цикла – генетики. Генетика является наукой, где требуется понимание и знание многих сложных вопросов. Я прошу быть внимательным в течение всего занятия.
Учитель знакомит учащихся с темами изучаемого раздела и с конкретными задачами данного урока.
Темы изучаемого раздела (на отдельном плакате):
- Генетика – как наука о наследственности и изменчивости.
- Г. Мендель – основоположник генетической науки.
- Новости генетической науки.
- Основные генетические термины и символика.
- Гибридологический метод изучения наследственности.
- Основные наследственные закономерности, открытые Г. Менделем: I и II Законы чистоты гамет.
Учитель вводит занимательный элемент развивающего обучения. На отдельном плакате – сюжетный рисунок. Вопрос учащимся: какую наследственную ошибку допустил художник в данном рисунке? Ответ: он забыл о наследственности и перепутал детей животных.
2. Работа по опережающим заданиям
Выступления учащихся о новостях генетической науки.
Проект: "Геном человека"
Международный проект был начат в 1988 г. В проекте
работает несколько тысяч из более чем 20 стран. С
1989 г. в нём участвует и Россия. Все хромосомы
поделены между странами – участницами, и России
для исследования достались 3, 13, 19 хромосомы.
Основная цель проекта – определить локализацию
всех генов в молекуле ДНК.
Что представляет собой основной предмет проекта
– геном человека?
Известно, что в ядре клетки 46 хромосом
(соматических). Каждая хромосома представлена
одной молекулой ДНК. Суммарная длина всех 46
молекул ДНК в одной клетке ~2 м, они содержат около
3,2 млрд. пар нуклеотидов. Общая длина ДНК во всех
клетках человеческого тела (их примерно 5 х 10 13
) составляет 1011 км, что почти в тысячу
больше расстояния от Земли до Солнца.
Как же помещаются в ядре такие длиннющие молекулы?
Оказывается, в ядре существует механизм
''насильственной укладки" ДНК. В самой молекуле
гены повторяются много раз. Например, ген,
кодирующий р ДНК повторяется около 2 тыс. раз.
К 1998 г. расшифрована примерно половина
генетической информации человека.
В таблице приведены данные (известные на сегодня)
по количеству генов, вовлечённых в развитие и
функционирование некоторых органов и тканей
человека.
Название органа, ткани, клетки | Количество генов |
1. Белая кровяная клетка | 2164 |
2. Гладкая мускулатура | 127 |
3. Глаз | 574 |
4. Желчный пузырь | 788 |
5. Кожа | 620 |
6. Лёгкие | 1887 |
7. Матка | 1859 |
8. Мозг | 3195 |
9. Молочная железа | 696 |
10. Печень | 2091 |
11. Плацента | 1290 |
12. Поджелудочная железа | 1094 |
13. Селезёнка | 1094 |
14. Семенник | 370 |
15. Сердце | 1195 |
16. Скелетная мышца | 735 |
17. Слюнная железа | 17 |
18. Тонкий кишечник | 297 |
19. Щитовидная железа | 584 |
20. Эритроцит | 8 |
Сегодня установлено, что предрасположенность к
алкоголизму или наркомании тоже может иметь
генетическую основу. Открыто уже 7 генов,
повреждения которых связаны с возникновением с
зависимости от химических веществ. Из тканей
больных алкоголизмом был выделен мутантный ген,
который приводит к дефектам клеточных
рецепторов дофамина – вещества, играющего
ключевую роль в работе центров удовольствия
мозга Недостаток дофамина или дефекты его
рецепторов напрямую связаны с развитием
алкоголизма.
Сегодня можно на основе генов узнать человека по
следовым количествам крови, чешуйкам кожи, и т.п.
В настоящее время интенсивно изучается проблема
зависимости способностей и талантов человека от
его генов.
Главная задача будущих исследований – выявление
различий между людьми на генетическом уровне.
Это позволит создавать генные портреты людей и
эффективнее лечить болезни, оценивать
способности и возможности каждого человека,
оценивать степень приспособленности
конкретного человека к той или иной
экологической обстановке
Необходимо упомянуть об опасности
распространения генетической информации о
конкретных людях. В некоторых странах уже
приняты законы, запрещающие распространение
такой информации.
Гены и поведение
Уже сотни лет ведётся спор о том, что влияет на
характер и темперамент, интеллект и творчество –
наследственность или воспитание.
Английский биолог Френсис Гальтон в 1865г.
(двоюродный брат Ч.Дарвина) исследовал
родословные выдающихся людей и пришёл к выводу о
наследственной природе таланта.
В настоящее время генетикам удалось найти гены,
которые определяют некоторые психологические
характеристики человека. Было установлено, что
чтение связано с одним из участков хромосомы 15.
Многие гены участвуют в развитии умственных
способностей.
Голландский генетик Гансу Бруннеру исследовал
семью, в 3х поколениях которой 14 мужчин –
дядей, братьев, племянников – проявляли
нарушение поведения (агрессивность, умственную
отсталость и т.д.) Он установил, что это не просто
нарушения, а заболевание, связанное с X –
хромосомой. Оно передавалось через женщин
(которые сами были здоровыми) и проявлялось
только у мужчин. У всех обследованных мужчин была
мутация в гене.
Американский генетик Кен Кендлер определил, что
тревожность и депрессия на 33–46 % определяются
наследственностью. Однако, как гены влияют на
человека, ещё неразрешенная проблема.
Анализ генома человека завершён?
В Вашингтоне 6 апреля 2000 г. состоялось заседание
комитета по науке Конгресса США, на котором было
заявлено о завершении расшифровки нуклеотидных
последовательностей всех необходимых
фрагментах генома человека. Ожидается, что
предварительная работа по составлению
последовательностей всех генов (их около 80 тыс. и
они содержат примерно 3 млрд. "букв") ДНК
будет завершена через 3–6 недель. Окончательная
расшифровка генома человека будет завершена в 2003
году.
На вопрос, не станет ли теперь реальностью
целенаправленное изменение человеческой расы,
главный специалист компании ответил, что для
полного определения функций всех генов может
потребоваться около 100 лет, а до тех пор о
целенаправленных изменениях говорить не
приходится.
В декабре 1999 г. исследователи Великобритании и
Японии объявили об установлении структуры 22
хромосомы. Она содержит 33 млн. пар оснований и в
её структуре нерасшифрованными остались 11
участков. Для этой хромосомы установлены функции
примерно половины генов. Установлено, с дефектом
этой хромосомы связано 27 различных заболеваний,
например – шизофрения, лейкемия.
Преподаватель: В основу современной науки – генетики легли закономерности наследования признаков, обнаруженные Г. Менделем. Познакомимся кратко с его биографией.
Выступление студента.
Биография Грегора Менделя
Грегор Иоганн Мендель стал основоположником
учения о наследственности, т. е. науки – генетики.
Родился Иоганн Мендель 22 июля 1822 г. в бедной семье
крестьянина в небольшой деревушке в Австрийской
империи (сегодня это территория Чехии). Благодаря
своим незаурядным способностям ему удалось
закончить сначала гимназию, а затем двухгодичные
философские курсы.
В 1843 г. Мендель поступил в августинский монастырь
г. Брно. По обычаю, приняв монашеский сан, Иоганн
Мендель получил своё второе имя – Грегор.
Став монахом, Мендель наконец-то был избавлен от
вечной нужды и заботы о куске хлеба.
В монастыре он стал всерьёз заниматься
садоводством и выпросил под садик небольшой
огороженный забором участок.
Кто бы мог предположить, что на этом крохотном
участке будут установлены всеобщие
биологические законы наследственности. Весной
1845 г. Мендель высадит здесь горох.
А ещё раньше, в его монашеской келье, появятся ёж,
лисица и множество мышей. Мендель скрещивал их,
наблюдал, какое получалось потомство. Но
монастырское начальство проведало о его опытах с
мышами и распорядилось убрать мышей, чтобы не
бросать тень на репутацию монастыря.
Тогда Мендель перенёс свои опыты на горох, росший
в монастырском садике.
Позднее он шутливо говорил своим гостям:
– Не хотите ли посмотреть на моих детей?
Удивлённые гости шли вместе с ним в сад, где он
указывал им на грядки с горохом.
3. Самостоятельная работа студентов с источником научной информации
Раздаточный материал на столах студентов – статья "Как работал Мендель". Задание для студентов по статье: докажите, что выбор растения горох для опытов было у Менделя удачным.
Как работал Г. Мендель
Г. Мендель проводил свои опыты, используя горох. Выбор объекта для экспериментов был удачным:
- Bo времена, когда жил Г. Мендель уже существовало много сортов гороха, различающихся между собой по многим признакам.
- Растение горох легко выращивать.
- Растение самоопыляемое (т. е., когда пыльца попадает на рыльце пестика того же самого цветка, и такой цветок размножается в чистоте, без влияния факторов окружающей среды).
- Данное растение можно искусственно опылять, что и делал Г. Мендель. (Для этого пыльцу из пыльника одного сорта гороха с помощью кисточки он наносил на рыльце пестика другого сорта гороха. Затем надевал на искусственно опылённые цветки маленькие колпачки, чтобы сюда случайно не попала чужая пыльца).
- Г. Мендель работал лишь с небольшим количеством
признаков, это были:
- Высота стебля;
- Форма семян;
- Окраска семян;
- Форма плодов;
- Окраска плодов;
- Расположение цветков;
- Окраска лепестков.
- Над своими опытами Г. Мендель работал в течении 2 – 3 лет и всегда использовал контрольные растения, а так же вёл точный количественный учёт потомства, которое всегда в его опытах было многочисленным.
4. Объяснение нового материала
Сущность гибридологического метода изучения наследственности. I закон Г. Менделя
В его основе лежит X (т. е. гибридизация) организмов, отличающихся между собой по одному или нескольким признакам, а так же в детальном анализе потомства, (т. е. гибридов) от названия которых и метод стал называться гибридологический.
Моногибридное скрещивание – это скрещивание, в котором родительские формы отличаются по одной паре признаков.
Основные генетические символы:
X – гибридизация
или скрещивание;
Р – родительские формы;
– женский организм (символ планеты Венера –
зеркало Венеры);
– мужской организм (символ планеты Марс –
щит и копьё);
F1 или F2 и т.д. ( от лат. filis – дети)
потомки или гибриды.
Преподаватель: Вычерчиваем схему (цветным мелом) моногибридного скрещивания, проводим X по одной паре признаков (цвет семян гороха). Все гибриды первого поколения получились единообразны по цвету семян. Так была сформулирована первая закономерность наследственности, которая в науке звучит как I-й закон Менделя. Он гласит:
При моногибридном скрещивании в F1 проявляются только доминантные признаки, т. е. F1 единообразны по данному признаку (цвет семян). |
- Доминантный признак: это признак преобладающий, который проявляется сразу в первом поколении.
- Рецессивный признак: отступающий признак и он начинает проявляться только с F2 поколения.
Установление 2й наследственной закономерности, открытой Г. Менделем. II закон Г. Менделя
Преподаватель: Г. Мендель поставил задачу: выяснить, как будет наследоваться признак (цвет семян) у гибридов F2?
Полученную закономерность в F2 Г. Мендель назвал Законом расщепления признаков. Он гласит:
В потомстве, полученном от скрещивания F1, наблюдается явление расщепления признаков в соотношении 3:1. |
Фенотип – это совокупность внешних и внутренних признаков организма.
Задание для студентов: прочитать стихотворение С. Михалкова "Дядя Стёпа", найти и назвать слова, отвечающие за фенотип отца и ребёнка. (Стихотворение написано на отдельном плакате.)
В доме восемь дробь один
У заставы Ильича
Жил высокий гражданин
По прозванью Каланча,
По фамилии – Степанов
И по имени – Степан,
Из районных великанов
Самый главный великан.У Степана сын родился
Малыша зовут Егор
Возле мамы на кровати
На виду у прочих мам
Спит ребёнок небывалый
Не малыш, а целый малый,
Весит он пять килограмм.
Богатырь, а не ребёнок,
Как не верить чудесам,
Вырастает из пелёнок
Не по дням, а по часам.
Закон чистоты гамет, установленный Г. Менделем
Преподаватель: Г. Мендель пытался объяснить наследственную природу признака. Он установил, что признаки организмов определяются отдельными факторами наследственности. В настоящее время эти наследственные факторы называют генами. Давайте вспомним знания о гене.
5. Фронтальный опрос по домашнему заданию.
1. Что такое хромосомы и где они расположены?
2. Что такое ген?
3. Какой набор хромосом называется диплоидным?
4. Какой набор хромосом называется гаплоидным?
5. Что такое гамета?
6. Что такое зигота?
Закон чистоты гамет:
Наследственные факторы (в настоящее время это гены), находясь в организме, не смешиваются и не сливаются, а при образовании гамет от каждой пары по одному переходят в гаметы в чистом виде. Гаметы гибридными по данному признаку никогда не бывают. |
Преподаватель: Г. Мендель ввёл
буквенную символику наследственных факторов (т.
е. генов). А, В, С – гены, отвечающие за доминантный
признак; а, в, с – гены, отвечающие за рецессивный
признак. Генотип – совокупность
генов, полученная от родителей. Повторно
составляем схему моногибридного скрещивания, но
по генотипу. (Плакат на доске)
Любой организм содержит 2 гена, отвечающих за
развитие одного признака, один от отца, другой от
матери. При образовании гамет из каждой пары
генов, в гамету попадает только один. Составляем
ход моногибридного скрещивания. На доске
модель-аппликация:
Гомозигота – это зигота,
содержащая одинаковые гены АА или аа;
Гетерозигота – это зигота, содержащая
разные гены Аа.
6. Самостоятельная работа учащихся
Задание:
1. Какие типы гамет образуются в следующих генотипах:
2. Какова окраска семян при следующих генотипах: АА; Аа ; аа ?
III. Закрепление урока
Индивидуальная работа учащихся по тесту.
Вариант 1
1. Исследованием закономерностей наследственности и изменчивости занимается наука:
A. Селекция;
B. Физиология;
C. Экология;
D. Генетика.
2. Свойство родительских организмов передавать свои признаки и особенности развития потомству называют:
A. Изменчивостью;
B. Наследственностью;
C. Приспособленностью;
D. Выживаемостью.
3. Признак, который проявляется сразу же в первом поколении и подавляет проявление противоположного признака, называют:
A. Доминантным;
B. Рецессивным;
C. Промежуточным;
D. Ненаследственным.
4. Совокупность генов, полученных потомством от родителей, называют:
A. Фенотипом;
B. Гомозиготой;
C. Гетерозиготой;
D. Генотипом.
5. Материальной основой наследственности являются:
A. Гены, расположенные в молекуле ДНК;
B. Молекулы АТФ;
C. Молекулы белка;
D. Хлоропласты и митохондрии.
6. "Гибриды первого поколения при дальнейшем размножении дают расщепление, примерно 4ю часть потомства составляют особи с рецессивными признаками" – это формулировка:
A. Закона Моргана;
B. Первого закона Менделя;
C. Второго закона Менделя;
D. Правила Менделя.
Вариант 2
1. Генетика занимается изучением:
A. Процессов жизнедеятельности организмов;
B. Классификацией организмов;
C. Закономерностей наследственности и изменчивости организмов;
D. Взаимосвязей организмов и среды обитания.
2. Наследственность – это свойство организмов:
А. Взаимодействовать со средой обитания;
B. Реагировать на изменение окружающей среды;
С. Передавать свои признаки и особенности развития потомству;
D. Приобретать новые признаки в процессе индивидуального развития.
3. Гены, расположенные в молекуле ДНК, представляют собой:
А. Вещество, содержащее богатые энергией связи;
В. Материальные основы наследственности;
C. Вещества, которые ускоряют химические реакции в клетке;
D. Полипептидную цепь, выполняющую многие функции в клетке.
4. Генотип – это совокупность:
А. Генов, полученная потомством от родителей;
В. Внешних признаков организма;
С. Внутренних признаков организма;
D. Реакций организма на воздействие среды.
5. Скрещивание особей, отличающихся по одной паре признаков, называют:
А. Полигибридным;
В. Анализирующим;
С. Дигибридным;
D. Моногибридным.
6. Признак, который у особи внешне не проявляется, называют:
А. Рецессивным;
В.Доминантным;
С Промежуточным;
D.Модификацией.
Ответы:
1 вариант: | 2 вариант: |
1 – D; 2 – В; 3 – А; 4 – D; 5 – А; 6 – С; |
1 – С; 2 – С; 3 – В; 4 – С; 5 – D; 6 – А. |
IV. Подведение итогов
Объяснение выполнения домашнего задания.