Интегрированный урок по биологии, экологии, химии. Тема "Мутационная изменчивость и аспекты здоровья человека"

Цель: сформировать знания о генотипической наследственной изменчивости; о её типах; об их материальных основах, умения объяснить изменчивость на основе цитологических и генетических знаний; экология и окружающая среда как часть борьбы за здоровый образ жизни.

Оборудование: мультимедийный проектор со слайдами по данной тематике, учебник №3, рис. 43 (стр. 123). Схемы, рисунки. Таблица “Мутация”: Сухова “Проверочные работы” стр. 123 (задача).

Термины:

Мутация – лат. “mutatio” – изменение.

Гуго де Фриз-1901 г. – основоположник.

Хромосомные, генные мутации, полиплоиды, геномные, мутагенез.

Методы: пробный, поисковый.

Формы организации: комбинированный.

Приёмы: сам. Работа с учебником, схемами, таблицами, обобщение, сравнение, анализ.

Умения: графически оформлять информацию, выделять главное, высказываться.

Проблема: можно ли влиять на мутацию?

План: (на экране монитора)

Основные вопросы:

1. Понятия о мутациях.
2. Наследственность и гены.
3. Типы мутации.
4. Частота возникновения.
5. Причины.
6. Мутагенные факторы.
7. Экология и медицина – барьер для возникновения мутации.

Проверка степени усвоения ранее изученного материала.

Тесты:

1. Фенотип –это:

А – совокупность генов в организме;

Б – совокупность наследственных факторов;

В – совокупность внешних признаков.

Г – совокупность внешних и внутренних признаков

2. Перекрест хромосом – это:

А – разрыв хромосом на 2-3 части;

Б – спирализация хромосом;

В – обмен участками гомологичных хромосом.

3. Количество фенотипов при скрещивании Аа*Аа в случае полного доминирования:

А-1; Б-2; В-3.

4. Модификационная изменчивость связана с изменениями:

А – генотипа;

Б – генофонда; В – фенотипа.

5. Аллельные гены – это:

А – локализованы в одной хромосоме;

Б – парные гены в гомологичной хромосоме;

В – действуют в гетерозиготе.

6. Анализирующее скрещивание:

А – при известном генотипе;

Б – при неизвестном генотипе;

В – при известном фенотипе.

8. Норма реакции:

А – потолок генотипа;

Б – изменение генотипа;

В – предел изменений признака генотипа.

9. Модификационная изменчивость:

А – наследственная;

Б – ненаследственная;

В – альтернативная.

Ответы: 1Г, 2В, ЗБ, 4В, 5Б, 6В, 7В, 8Б. Критерии оценивания: “5” -“4” -“3” -“2” -

Решите задачу (устно):

Задание – стр. 10 пособия, рис. 128.

По рисунку определите, отчего зависит развитие темной окраски у горностаевого кролика, имеющего при рождении белую окраску (А). Можно ли опытным путем вызвать развитие пигмента у кролика-альбиноса? Ответ поясните.

Актуализация знаний:

Сказка Г.Х. Андерсена “Гадкий утенок”

Проблемный вопрос: почему из яйца, которое насиживала утка, вывелся лебедь?

Ответ: яйцо – оплодотворенная яйцеклетка – в ней хранится наследственная информация.

Что является носителем информации? (хромосомы – гены). Роль – передача наследственных свойств.

Клетка – хромосома – ген – признак.

Ген – фермент – признак.

Способности человека тоже объясняет генетика – работа гена.

Иоган Себастьян Бах – композитор XVIII века, один из большой семьи, где 11 поколений обладали музыкальными способностями.

В Англии в графстве Шрюсбери известны наследственные случаи брахидактилии – короткопалости – 14 поколений подряд.

Династия дома Габсбургов обладали отвислой нижней челюстью – рот оставался открытым – этот признак передавался с 14 века – Император Карл XVI век Альфонс испанский XIX век.

Иногда это наследование нарушается, возникают новые признаки.

Организация восприятия и осмысления нового материала.

Постановка целей перед учащимися: обозначить причины наследственной изменчивости; выявить условия разрешения проблемы. Основные вопросы:

1. Понятие о мутациях.
2. Наследственность и гены.
3. Типы мутаций.
4. Частота возникновения.
5. Причины.
6. Мутагенные факторы.
7. Экология и медицина – барьер для возникновения мутаций.

Что такое мутации?

Термин дал в 1901 г. генетик Де Фриз.

Определение термина – работа с учебником §31 стр. 119.

Случайные стойкие изменения генотипа – хромосомы, гена. 450 мутаций совместимых с жизнью.

Слайд 1. “Понятие о мутациях”

Слайд 2. Мутация у листа чистотела. Яблоко в яблоке. Мутация рогов косули, цветков чистотела, крыльев бабочки.

Типы мутации – учебник стр. 119.

Слайд 3 “Схема типов мутации”

Составьте в тетради схемы типов мутации:

Типы мутации:

Слайд 4 “Биосинтез белка”Генные – ошибки в нуклетидах ДНК (пока мало изучены) –пропущены, увеличение – меняют структуру.

Слайд 5 “Нить ДНК до мутации и после”. Изменения в клетке малозаметные – безразличные, сильнозаметные – вредные, (замена фермента в биосинтезе), смерть клеток. Летальные гены – мутации.

Учитель химии:

Химические вещества – газ иприт, формальдегид, перекись водорода, азотистая кислота.

Дети в Европейских странах наследовали конечности-ласты, или они совсем отсутствовали у новорожденных – на ранних стадиях беременности матери принимали лекарство талидомид.

Фенилкетонурия – отсутствие фермента, отвечающего за углеводный обмен 14 генов. Ген переводит фенилаланин в тирозин + трифосфоропиридипонуклеотид + О2 + фракции белка.. Меняется последовательность аминокислот в цепочке – бледность кожи, голубые глаза, умственная отсталость. Если больного посадить на диету – без фенилаланина – все в порядке.

Учитель биологии:

Работа с учебником стр.123 рис. 43

Примеры – гемофилия (королевская история)

Ген – ответственный за свертывание крови. Оказывал влияние на ход истории в Испании и России. Ген выражен у сына и 3 внуков королевы Виктории. Благодаря внутриродственным бракам ген получил распространение среди королевских семейств Европы.

Дальтонизм – цветная слепота 4% – мужчины и 1% – женщины. Очень часто распространяется. Связь: гены – ферменты.

Ген отвечает за синтез фермента. Ген контролирует работу фермента. Каждый фермент выполняет свою работу.

Генные мутации – болезни летальные – смерть клеток организма.

Болезнь Тея-Сакса – нарушение функций нервной системы (паралич, слепота, беспомощность – 4 года – смерть).

Причина –влияние внешней и внутренней среды.

Вывод: гены – материальные единицы наследственности.

Слайд 6 “Схема хромосомных перестроек”

1. Дилеция – утрата участка.

2. Дупликация – избыток.

3. Транслокация – на другой участок.

4. Инверсия – на 180 градусов.

Хромосомные: перестройка хромосом (карликовость), удвоение, перемещение – синдром Дауна, нехватка, поворот на 180 градуса. Слайдема – заполнение в тетради. Отклонение – задание, стр. 62 учебника.

Итог: в эволюции преобразуют виды.

Синдром Дауна – изменение нескольких систем органов: сердечно сосудистой, скелета, нервной.

Увеличение хромосомы на 1,2:

Жен. 45 хромосом ХО Шеришевского-Тернера (задержка роста, неполовозрелость развития). Муж.: 47 хромосом ХХY – Клайнфельтера (признаки женского – низкий голос, нет бороды, усов, не может быть детей.

Геномные (таблица на доске)– кратное увеличение количества хромосом в 2-3 раза.

Слайд 8. Ира и Галя – во второй половине тела 2 ноги, 1 кишечник, умерли рано (см. рис.2 (Приложение 1)). Коллоредо с близнецом:– 1 голова + 3 ноги (см. рис.3). Слава + Вова – головой (см. рис.4), сестры Бражек – тазом (см. рис.1).

Слайд 9. Уродства – Институт Морфологии человека. Младенцы рождаются беспомощными, долго не живут. В Брянской области пострадавший от Чернобыльской АЭС – количество уродств увеличилось в 6 раз.

Мировая статистика свидетельствует, что ежегодно в мире среди новорожденных детей 5% имеют наследственные дефекты. Широко распространены нарушения обмена веществ аминокислот (фенилкетонурия), серьезные дефекты нервной системы и психики (слабоумие, эпилепсия, шизофрения), физические уродства (глухота, немота, слепота), нарушение половой сферы – бесплодие.

Генотип хранит долго признаки своих предков – рождение ребенка, похожего на своих дедушек.

Известно, что киты давно, около 60 млн. лет назад потеряли ноги, лишились задних конечностей, но каждый 10 тысячный китенок рождается с зачатками задних ног.

Вывод: память генотипа устойчива.

Учитель экологии.

Частота возникновения мутации

Полезные генные – 1 раз на сотню тысяч случаев. 1:100 000 – не часто!

У млекопитающих в организме примерно 100 000 генов, то каждая особь несет вновь мутацию.

Сергей Сергеевич Четвериков – генетик. Он сделал вывод о наследственности рецессивных популяций — как губка впитывает рецессивные мутации – это скрытые резервы наследственной изменчивости и эволюционных преобразований – успех естественного отбора.

У человека 23 гаплоидные хромосомы, количество генотипов превышает в 20 раз численность всех людей на Земле – астрономическая цифра. Возникновение двух одинаковых людей невозможно.

Большинство генов мутируют редко, часто мутации генные остаются незаметны. Это касается здоровья человека: диабеты, слабоумие, мышечная дискрозия. Женщины-дальтоники встречаются в 10 раз реже, чем мужчины.

Сложные генные мутации редки.

Синдром Клайфельтера 1 случай на 600 рожденных. Дети – Дауны – часто, 1 на 600 рожденных. Синдром Тернера у женщин 1 на 5000 рожденных.

Вывод: редкие события.

Причины мутаций.

1 . Нарушение процессов репликации ДНК, рекомбинации, деления (мейоз).

Точковые – изменение структуры ДНК (замена нуклеотида, выпадение его, изменение локуса).

2. Мутагенные факторы среды.

Что порождает мутацию? Физический мутаген (ионизирующее излучение – гамма лучи, ядерные частицы, ультрафиолетовое излучение – 20-е годы в России). Химический мутаген (иприт, формальдегид, пироксид водорода – усиливают мутации в 1000 раз). Биологические (вирусы, их действие, токсины, вакцины).

Свойства мутагенов: универсальны, не направлены, усиливают мутации в 100 раз в любых малых дозах.

3. Как оградить человечество от мутагенов?

• Забота об экологии планеты.
• Прекращение испытаний ядерного оружия в 3-х сферах.
• Оздоровление среды обитания человека
• Программа “Геном человека” – познавательное значение и польза для
  медицины.

Вывод: генетическая изменчивость – материал для эволюции в природе.

Экология.

Чистая среда – барьер на пути мутаций.

1. Радиация – увеличивает частоту мутаций человека в 6 раз, если он проживает в зоне радиации 30 лет. Пример: Брянская область (Чернобль). Радиация в Японии вызвала поражение кожи, внутренних органов кроветворения – анемия, опухоли, катаракта глаз, укорочение жизни. Многие скрытые мутации проявляются через несколько поколений: диабет, слабоумие, мышечная дистрофия. Надо изыскать методы борьбы с ними.

2. Ежегодно в мире рождается 20 тысяч детей с тяжелыми недугами.

3. Химические факторы – действие сигарет, алкоголя, наркотиков.

4. Чистота среды – борьба с загрязнениями воды. Пример.

5. Канцерогены в пищевых продуктах – возникают перерожденные клетки.

6. Проверка косметических и лекарственных препаратов на “безвредность”.

Программа “Геном человека”.

Итог урока.

Закрепление: составление конспекта (на экране монитора).

1. Мутации – изменение наследственного материала.
2. Мутации – редкие события.
3. Мутации – могут предаваться из поколения в поколение.
4. Возникают ненаправленною.
5. Могут быть вредными, полезными, нейтральными.
6. Скрытые резервы наследственности ведут к успеху естественного отбора.

Мотивация: задача медицины

1. Консультация вступающих в брак;
2. Генеалогическая диагностика;
3. Цитогенетические обследования.
4. Для чего мы это изучаем? Рефелесия:
5. Чтобы:
6. 1. Сохранить здоровье человечества;
7. Запретить испытания ядерного горючего;
8. Предотвратить загрязнение среды, забота об экологии).

Домашнее задание: §31, повторить §7.

Литература:

1. Т.Л. Богданова, Е.А. Солодова. Биология. Справочник для старшеклассников и поступающих в вузы. 2006. AСTПресс.

2. Г.М. Муртазик. Задачи и упражнения по общей биологии. М. Просвещение. 1972.

3. Т.Л. Богданова. Биология. Задания и упражнения. Пособие для поступающих в ВУЗы. М.: Высшая школа. 1991.

4. К. Вилли, В. Детье. Биология. Биологические процессы и законы. Издательство Мир. 1975.

5. От молекул до человека. М. Просвещение. 1973. С.Г. Момонтов. Биология. Дрофа. 1997.

6. Т.С. Сукова. Контрольные и проверочные работы по биологии. 11-й класс. Дрофа.

7. Т.А. Хван, П.А. Хван. Основы экологии. Ростов на Дону. Феникс. 2001.