Изучение темы «Основные закономерности наследственности» на профильном уровне предполагает 14 часов из всего курса биологии в 10 классе. Это одна из важных и сложных тем курса. Учащимся требуется запомнить и понять большое количество терминов и их определений, законов и закономерностей; объяснять их цитологические основы. Из опыта работы можно с уверенностью сказать, что усвоение и понимание материала происходит лучше в случае, если при объяснении материала записи на доске появляются постепенно, по мере объяснения. Этого эффекта невозможно добиться, используя обычные таблицы на бумажных носителях, Кроме того, не во всех школах и не в полной мере таковые имеются, а при записи на доске тратится много урочного времени. Авторская презентация в ходе занятия позволяет учащимся легче понять сложный материал за счет увеличения демонстрационного эффекта, динамичной подачи материала. Использование графических схем в слайдах презентации помогает пониманию законов наследственности с точки зрения цитологических основ. Учащиеся легко переводят информацию из одной знаковой системы в другую, анализируют рисунки. Постепенное появление на экране отдельных элементов слайда (по щелчку мыши) в ходе объяснения учителя помогает заострять внимание учеников на каждой порции материала, повышает интерактивность подачи материала. В данной статье представлен сценарий урока «Хромосомная теория наследственности» - это один из системы уроков, для 10 класса (профильный уровень, 3 часа в неделю), представленных в Рабочей программе из сборника «Рабочие программы по биологи (по программам Н.И.Сонина, В.Б.Захарова; В.В.Пасечника; И.П.Понамаревой) /авт.сост.: И.П.Чередниченко, М.В. Оданович.- М.: Глобус, 2007. Обучение ведется с использованием учебника Захаров В.Б., Мамонтов С.Г., Сонин Н.И. Общая биология 10 класс. Профильный уровень. Ч.1 /Под ред.проф. В.Б.Захарова. – М.: Дрофа, 2007. Это урок изучения и первичного закрепления новых знаний. Сценарий данного урока позволяет понять роль презентации при объяснении нового материала по генетике автором. Не менее результативно можно применять презентации с использованием графических схем на всех этапах урока при изучении темы «Основные закономерности наследственности». Примером использования презентации на этапе актуализации знаний является фрагмент Презентации 2. Фрагмент из Презентации 3 демонстрирует возможность закрепления материала. Выполнять задание слайда учащиеся должны в данном случае в режиме редактирования презентации, перемещая изображения хромосом при помощи мыши.
Цель урока: создать условия для осознания и осмысления учащимися закона сцепленного наследования Т.Моргана и хромосомной теории наследственности, применения их для решения биологических задач, проверки уровня усвоения системы знаний и умений учащихся.
Цели по содержанию
- образовательные: способствовать восприятию, осмыслению и первичному закреплению знаний учащихся об условиях проявления закона сцепленного наследования и его цитологических основ, механизме нарушения сцепления генов; умению характеризовать положения хромосомной теории;
- развивающие: содействовать развитию у школьников таких мыслительных операций как анализ, сопоставление, сравнение, обобщение; умение работать с терминами, обосновывать, преобразовывать информацию из одной знаковой системы в другую, умению устанавливать причинно-следственные связи по тексту учебной статьи, совершенствовать коммуникативные способности;
- – воспитывающие: актуализировать личностный смысл учащихся к изучению данной темы, формировать у учащихся познавательный интерес к изучению научных проблем, связанных с законами наследственности, показать, что взаимосвязь деятельности ученика, его интересов и знаний, их взаимодополняемость – условие успешного обучения.
Тип урока: изучения и первичного закрепления знаний (1 час).
Оборудование: мультимедийный проектор, интерактивная доска (или экран) презентация к уроку, выполненная в программе Microsoft Power Point, карточки с тестовыми вопросами.
Методы обучения: по характеру познавательной деятельности школьников – объяснительно – иллюстративный, проблемное изложение, частично – поисковый; по источникам знаний – словесный, наглядный, практический.
Форма организации учебной деятельности: индивидуальная, фронтальная, парная и групповая.
Ход урока
I часть. Оргмомент
1.1 Актуализация знаний
(Работа учащихся по заданиям карточки (приложение 2), с последующей взаимопроверкой в парах).
II часть. Изучение нового материала
2.1 Введение в тему урока
(Вступительное слово учителя, мотивация, целеполагание, демонстрация слайдов презентации);
Все примеры, которые мы рассматривали на предыдущих уроках, относились к наследованию генов, расположенных в разных хромосомах (слайд № 3).
Однако любой организм имеет тысячи признаков, а количество хромосом (в которых находятся гены, определяющие эти признаки), ограничено. Таким образом, в каждой хромосоме должно находиться большое количество генов, т.е. признаки (гены) группируются в определенных хромосомах вместе. В генетике такие группы генов, лежащие в одной хромосоме, называют сцепленными(слайд № 4). Все гены какой-либо одной хромосомы образуют группу сцепления; они обычно наследуются вместе, т.к. попадают в одну гамету. Гены, образующие группу сцепления, не подчиняются закону Г. Менделя о независимом распределении. Сегодня нам предстоит разобраться в том, как ведут себя такие гены, каким законам подчиняются.
Большую работу по изучению наследования сцепленных генов провел американский генетик Томас Морган (слайд №5). Ученый обычно работал с кроликами, мышами и крысами, но бюджет университетской лаборатории был очень скромен, денег на сооружение большого вивария для содержания животных не было. Моргану пришлось искать новый экспериментальный объект. Выбор пал на мушку дрозофилу (слайд № 6). Она стала для Моргана величайшей удачей (редкий случай, когда скупость снабженцев оказала науке неоценимую услугу). Для начала я предлагаю несколько подробнее познакомиться с этой мушкой (анализ учащимися биологической информации на основе анализа содержания рисунков). Используя данные рисунков (приложение 2), сделайте вывод о том, почему муха дрозофила стала излюбленным объектом исследования не только Томаса Моргана, но и генетиков всего мира? (ответы учащихся: дает многочисленное потомство, быстро размножается, имеет много различных признаков, самец и самка хорошо различимы, всего 4 пары хромосом в генотипе особи)
2.2 Опыты Т. Моргана
(объяснение учителя, с элементами беседы, демонстрация слайдов по ходу объяснения, запись схем скрещиваний и понятий в тетради).
Т.Морган скрещивал две чистые линии дрозофил, самец и самка имели два альтернативных признака: цвет тела и форма крыльев (слайд № 7). Как видим, первое поколение гибридов получилось единообразным. Какой закон Менделя соблюдается? (Ответы).
А теперь посмотрим, как это будет выглядеть, если представить схему данного скрещивания графически (слайд № 7 ).
Далее Морган проводит скрещивание гибридов первого поколения между собой. Для наглядности рассмотрим графическую запись скрещивания (слайды № 8,9). В правой части слайда вы можете видеть, что гибридная особь должна дать четыре сорта гамет. Однако графическая запись показывает, что в опытах Моргана типов гамет могло получиться только два (так как гены сцеплены).
Ученый провел анализирующее скрещивание мушек дрозофил из F1, для того чтоб определить, какие гаметы дают эти мушки. Так как среди них были самцы и самки, рассмотрим полученные Морганом результаты анализирующего скрещивания сначала самцов (слайд №10), затем анализирующее скрещивание самок из F1 (слайд № 11).
В случае анализирующего скрещивания самцов было получено следующее соотношение фенотипов потомства F2: 50% серых особей с нормальными крыльями и 50% – черных с зачаточными крыльями (слайд № 10).
При проведении анализирующего скрещивания самок дрозофил, Томас Морган получил потомство F2 с четырьмя различными фенотипами (слайд №): серые с длинными крыльями – 41.5 %; черные с зачаточными крыльями – 41.5 %; серые с зачаточными крыльями – 8.5 %; черные с длинными крыльями – 8.5 %.
О чем это говорит? Гены, обусловившие признаки серое тело – длинные крылья, темное тело – зачаточные крылья, наследуются преимущественно вместе, или, иначе говоря, оказываются сцепленными между собой. Откуда взялись мушки с новыми признаками? Вспомним кроссинговер, происходящий в мейозеI (слайд № 12). Попробуйте объяснить появление новых фенотипов среди самок дрозофил, используя данную графическую схему. (объяснение учащихся).
Потомство с новыми сочетаниями генов, получившееся в результате нарушения сцепления (рекомбинации генов) стали называть кроссоверным (рекомбинантным), так же называются и новые сорта гамет (слайд № 13). Итак, можно сформулировать закон сцепленного наследования Т. Моргана(слайд № 14).
Выводы (формулируют учащиеся): сцепление генов может быть полным и неполным, в случае если происходит кроссинговер. При полном сцеплении во втором поколении гибридов расщепление идет на два фенотипических класса. Полное сцепление наблюдается только у немногих организмов. В случае же частичного сцепления образуется столько же гамет и фенотипов, как в случае наследования по Менделю.
2.3 Морганида
(индивидуальная самостоятельная работа с текстом учебника стр. 284, поиск ответов на вопросы, спроецированные на экран (слайд №15). Ответы учащихся иллюстрируют слайды № 16,17).
2.4 Первичное закрепление знаний
(решение задач по группам, с последующей проверкой при выступлении представителей групп; тексты задач на столах учащихся).
Задача №1 (1 группа)
Изображены локусы, 12 аллелей, расположенных в паре хромосомы.
а) Как называются эти хромосомы? (гомологичными)
б) Между какими локусами чаще будет происходить кроссинговер? (1 и 6)
в) произойдет ли кроссинговер между генами, определяющими цвет глаз и форму усиков дрозофил? (на этот вопрос нельзя ответить, т.к. не указан локус гена, определяющего форму усиков)
Задача №2 (2 группа)
А, В, С – три генных локуса, расположенных в одной хромосоме. Определите, между какими генами вероятность кроссинговера выше и почему?
(A, B, C – три генных локуса, расположенных в одной хромосоме. Вероятность кроссинговера для генов A и C выше, чем для A и B, т.к частота кроссинговера зависит от расстояния между генами)
Задача №3 (3 группа)
Частота рекомбинаций между генами А и В – 4%, а между генами А и С – 9%. Определите возможное положение генов в хромосоме. Ответ поясните.
Задача №4 (4 группа)
Рассмотрите рисунок. Определите, сколько типов гамет может образоваться в каждом случае (1, 2, 3).
2.5 Хромосомная теория наследственности
(демонстрация слайда № 18 ,пояснение, запись в тетрадь)
Изучение сцепленного наследования генов и кроссинговера позволяют сформулировать основные положения хромосомной теории наследственности, разработанные Т. Морганом, К.Бриджесом и А. Стертевантом в 1910 г.:
1. Гены находятся в хромосоме. Каждая пара хромосом представляет собой группу сцепления генов. Число групп сцепления у каждого вида организмов равно числу пар гомологичных хромосом.
2. Каждый ген в хромосоме занимает определенное место, называемое локусом. Гены располагаются в хромосоме линейно.
3. Между гомологичными хромосомами может происходить перекрест (кроссинговер), приводящий к обмену аллельными генами и появлению новых рекомбинантных сочетаний признаков.
4. Частота кроссинговера прямо пропорциональна расстоянию между генами в хромосоме. Чем дальше друг от друга находятся гены, тем чаще между ними происходит кроссинговер.
5. Изучая частоту кроссинговера между аллельными генами, можно выяснить порядок расположения генов в хромосоме и расстояние между ними, т.е. составить генетическую карту хромосомы.
2.6 Генетические карты хромосом.
(Рассказ учителя, иллюстрируемый слайдами № 19,20, 21 презентации)
Генетическая карта хромосомы – это схема относительного расположения генов, входящих в состав одной хромосомы и принадлежащих к одной группе сцепления. Генетические карты составлены для хорошо изученных в генетическом отношении организмов (дрозофила, кукуруза, томаты, дрожжи, мышь). На генетической карте указывается номер группы сцепления( хромосомы), схематическое изображение хромосомы в виде отрезка линии, на которой указывается местоположение центромеры, генов и их название (полное или краткое), а так же расстояние генов от одного из концов хромосомы, принятого за нулевую точку (слайд № 18). Нумерация групп сцепления производится по мере их открытия. Определение групп сцепления и составление генетических карт осуществляется гибридологическим методом, т.е. путем изучения результатов скрещиваний. Генетические карты хромосом применяют на практике: в медицине – для диагностики ряда тяжелых наследственных заболеваний, в селекции растений и животных – для получения устойчивых к заболеваниям, высокоурожайных, продуктивных организмов, в микробиологии – для создания штаммов микроорганизмов, способных синтезировать необходимые белки, гормоны и др. органические вещества.
Так, например, некоторые тяжелые заболевания человека проявляются не с самого рождения, а уже во взрослом состоянии. Зная, с какими генами сцеплен вредный аллель, можно заранее определить, есть ли у человека это заболевание, и начать лечение заранее. Сравнительное картирование хромосом большого числа животных помогает лучшему пониманию путей эволюции живого.
III часть. Закрепление
(Выполнение тестового задания с выбором правильного варианта ответа (приложение 3) фронтально).
IV часть. Итог урока. Домашнее задание