МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ДНІПРОПЕТРОВСЬКА ОБЛАСНА ДЕРЖАВНА АДМІНІСТРАЦІЯ
ДЕПАРТАМЕНТ ОСВІТИ І НАУКИ
КОМУНАЛЬНИЙ ЗАКЛАД ОСВІТИ
«ДНІПРОПЕТРОВСЬКИЙ ОБЛАСНИЙ ІНСТИТУТ
ПІСЛЯДИПЛОМНОЇ ПЕДАГОГІЧНОЇ ОСВІТИ»
СИНЕЛЬНИКІВСЬКА РАЙОННА ДЕРЖАВНА АДМІНІСТРАЦІЯ
ВІДДІЛ ОСВІТИ
ВАРВАРІВСЬКА СЕРЕДНЯ ЗАГАЛЬНООСВІТНЯ ШКОЛА
Номінація «Досвід учителів»
Кіблик В.С.
Спадковість та мінливість
(з досвіду роботи)
2015
Кіблик В.С.
Спадковість та мінливість
Цикл уроків з використанням
інтерактивних та інноваційних технологій,
зокрема ІКТ та тестів у форматі ЗНО
З М І С Т
Передмова
Новітніми підходами до організації навчання є застосування різноманітних інноваційних технологій, що забезпечує гармонійний розвиток особистості та підвищення ефективності самого процесу навчання через розвиток творчих здібностей. Цикл уроків з теми «Спадковість та мінливість» створений відповідно до чинної «Програми для загальноосвітніх навчальних закладів: Біологія. 10-11 кл. Рівень стандарту». Розробки уроків з теми поєднують в собі застосування різних педагогічних технологій та методів. Застосовується випереджальне завдання, використання ІКТ – мультимедійна презентація «Мутаційна мінливість», розв’язування задач, використання авторських тестів з теми в форматі ЗНО, робота в групах.
До даного циклу уроків увійшли 5 уроків різних типів: засвоєння нових знань, комбіновані, контролю знань. Під час вивчення теми урізноманітнюється діяльність учнів: самостійна робота з підручником, робота з додатковими джерелами, складання схем, написання творчих робіт, лабораторної роботи.
Розробка даної теми є досить актуальною. Інноваційні методи, що використовуються в ній надають можливість більш повною мірою реалізувати завдання біології, активізувати пізнавальну діяльність учнів на уроках, підвищити творчу активність учнів та вчителя, підвищити ефективність навчально-виховного процесу. Тести, складені відповідно до вимог ЗНО (завдання з чотирма варіантами відповідей з вибором однієї вірної, завдання на встановлення відповідності), охоплюють і перевірку знань біологічних термінів, і вміння розв’язувати задачі з генетики, допомагають учням підготуватися до успішного складання ДПА та ЗНО з біології.
Наведені розробки враховують вікові особливості учнів і дозволяють підвищити ефективність засвоєння ними матеріалу курсу біології.
Урок № 1
Тема уроку: Історія розвитку генетики.Основні генетичні поняття. Методи генетичних досліджень.
Мета уроку: ознайомити учнів з генетикою як наукою, історією її розвитку, вченими, які зробили внесок в розвиток генетики;дати поняття: «ген», «алельні гени», «домінантна ознака», «рецесивна ознака», «домінування», «генотип», «фенотип», «спадковість», «мінливість», «генетика»; виявити зв’язок генетики з іншими науками; ознайомити учнів з основними напрямами та методами генетичних досліджень; викликатьи інтерес в учнів до генетики.
Обладнання: таблиця «Домінантні та рецесивні стани ознак гороху посівного», портрети Г.Менделя, Т.Моргана, текст підручника, малюнки підручника.
Тип уроку: засвоєння нових знань.
Хід уроку.
І.Психологічний настрій.
Мотивація навчальної діяльності.
ІІ.Вивчення нової теми.
1.Історія розвитку генетики.
Учитель: Історія генетики починається з 1900 року, коли троє учених – голандець Гуго де Фріз, німець Карл Коррекс та австрієць Еріх Чермак – незалежно один від одного встановили важливі закономірності успадковування ознак в потомстві гібридів. Як виявилося, вони всього-навсього наново відкрили уже сформульовані в 1865 році Г.І.Менделем закони спадковості, висвітлені ним в статті «Досліди над рослинними гібридами».Менделю вперше вдалося визначити закони спадковості ознак в ряді поколінь.
Грегор Іоган Мендель, родом з Сілезії (Австрія), був сином небагатого селянина і з дитинства займався сільським господарством. В школі, де він виявив неабиякі здібності, визначився його твердий намір стати вчителем природознавства. Але незадовільний матеріальний стан батьків змусив юнака, який хотів продовжити навчання, постригтися в монахи католицького монастиря в місті Брюнні (нині Брно, Чехія).Це забезпечило йому можливість закінчити освіту і потім викладати в школі. Мендель займався також квітникарством, бджільництвом та систематично вів метеорологічні спостереження.
Досліди Г.Менделя по схрещуванню різних сортів гороху були продумані та розроблені до найменших деталей, як в строго фізичному експерименті. Але про його роботи потім не згадували аж 35 років.
На протязі першого десятиріччя ХХ ст. були проведені багаточисельні досліди по гібридизації різних рослин і тварин. Всі вони підтвердили принцип дискретності в передачі спадкових ознак від батьків до нащадків. Саме в той період генетика сформувалась як самостійна наукова дисципліна зі своїм предметом та методами. Спочатку дослідження проводилися на рівні цілісного організма та принципи успадковування ознак не пов’язувалися з певними структурами клітини. Найбільш важливим досягненням генетики того часу була мутаційна теорія, запропонована Г. де Фрізом, згідно з якою мутації (нові спадкові ознаки) виникають внаслідок спонтанних (несподіваних) змін дискретних одиниць. Природа їх залишалася невідомою.
Головною особливістю слідуючого періоду було встановлення структури речовин, які лежать в основі спадковості. В результаті цитологічних досліджень вдалося встановити зв’язок між спадковими факторами та зміною хромосом в процесі поділу клітини.Так було покладено початок хромосомній теорії спадковості, ведуча роль в створенні якої належить американському вченому Томасу Моргану.З її появою спадкові фактори, які отримали назву генів, знайшли своє підтвердження. Експериментальним шляхом було доведено, що гени розміщені в хромосомах в лінійній послідосності. Кожна хромосома утворює групу зчеплення багатьох генів. Більш глибокі дослідження дозволили визначити місцезнаходження кожного гена в хромосомі, що дозволило пізніше скласти хромосомні карти рослин і тварин. Зараз багатьма ученими ведеться робота по розшифруванню та складенню хромосомної карти людини.
Не дивлячись на величезні успіхи генетики, до 40-х років ХХ ст. не вдалося вияснити, яка речовина є матеріальним носієм спадковості. Вчені вважали, що це білок, молекули якого досить структурно різноманітні.
Перший привід засумніватися в цьому дали досліди по вивченні трансформації у бактерій (передачі спадкових ознак від однієї бактерії до іншої). В 1928 році англійський учений Ф.Гріффіт вивчав трансформацію хвороботворного та нехвороботворного штамів пневмокока. Він виявив, що частина генетичного матеріалу з хвороботворних бактерій проникла в нехвороботворні та передала їм здатність до зараження. Але природу генетичного матеріалу вдалося розкрити в 1944 році американським бактеріологам О.Евері, М.Мак-Карті і Ч.Мак-Леоду. Дослідники займалися виділенням та очисткою молекул, які входять до складу вбитих нагріванням клітин пневмокока, вивчали здатність таких молекул трансформувати нехвороботворні клітини. Для цього вони виростили в лабораторії клітини, здатні до зараження, зруйнували та розділили на окремі компоненти – вуглеводи, ліпіди, білки та ДНК. Потім додали кожен з них до культури нехвороботворних бактерій. Коли до культури була додана ДНК, деякі нехвороботворні бактерії одержували здатність до зараження. При додаванні білків, вуглеводів, ліпідів такого перетворення не відбувалося. Саме ДНК наділяла живі бактеріальні клітини генетичною ознакою, якої у них раніше не було.
Запис у зошит терміна «ген» - ділянка молекули ДНК, яка визначає спадкові ознаки організму.
В першому десятилітті ХХ ст. розвинулася євгеніка (в США та Європі).Її прихильники вважали, що генетичні фактори повністю визначають розвиток фізіологічних та розумових особливостей людини, а також прояв розумової відсталості, психічних захворювань, алкоголізму та ін. відхилень від норми.
Євгеніки пропонували підтримувати відтворення людей, які мали бажані риси та не допускати появу на світ хворих, розумово відсталих та калік. Основоположником євгенічних ідей був проголошений двоюрідний брат Ч.Дарвіна - Френсіс Гальтон. Він зробив висновок, що видатні здібності людини та досягнення нею слави та визнання в значній мірі залежать від спадковості. Але серйозні генетики через деякий час розчарувалися в подібних дослідженнях та перестали ними займатися, але по різним причинам вони не заявили відверто про своє розчарування.
Захоплення євгенікою мало важливі соціально-політичні наслідки: в Америці, наприклад, в багатьох штатах були введені євгеністичні закони, які давали можливість штучно стерелізувати людей зі злочинними нахилами.
Повідомлення учнів: Розвиток генетики в Німеччині.
В Німеччині 30-40-х років євгеніка стала називатися «расовою гігієною». Рух під цією назвою був пов’язаний з псевдонауковою містичною концепцією раси – сукупністю уявлень про перевершення нордичної раси над усіма іншими. Прихильники таких ідей залякували «істинних арійців» небезпекою виродження людства в цілому і німецького народу зокрема через алкоголізм, сифіліс та збільшення народжуваності дебілів. Деякі з них пов’язували свої погрози з небезпечним націоналістичним забобоном – антисемітизмом. Вони застерігали людей від «забруднення німецької крові» чужою кров’ю інших народів, особливо єврейською.
«Заключне рішення єврейського питання» звелося до знищення на початку 40-х років 6 млн євреїв! Наукове обгрунтування антисемітизма допомогло нацистам створити атмосферу, в якій стали можливі масові вбивства ні в чому не винних людей.
Повідомлення учнів: Розвиток генетики в Радянському Союзі.
Трагічно склалася історія генетики в СРСР. В 20-ті роки в Москві відкрився Інститут медичної генетики. На протязі кількох років вчені-генетики плідно працювали,але в 30-ті роки в ході масових сталінських репресій загинуло багато видатних представників цієї наукою. В 1937 році по наклепу був заарештований та репресований директор Інституту генетики Л.Є.Левіт. Серед репресованих вчений з світовим ім’ям, який відкрив фундаментальні закони генетики та селекції – М.І.Вавілов (дата смерті та місце захоронення невідомі). Відомий усьому світові учений-енциклопедист Н.В. Тимофєєв-Ресовський на батьківщині ніколи не займав посади вище лаборантської. Особливо важкий період для науки з 1948 по 1964 р. В серпні 1948 року відбулася сумнозвісна сесія ВАСХНІЛ, на якій Т.Д. Лисенко (президент ВАСХНІЛ) звинуватив видатних генетиків в «єресі», «вейсманізмі-морганізмі» і «менделізмі», пропонував замість загальнопризнаних законів Менделя гіпотезу успадкованості благонабутих ознак (теж не власну, а запозичену з уявлень французького натураліста Ж.-Б. Ламарка). Все це створило грунт для розповсюдження близьконаукових теорій та гіпотез («вчення про живу речовину», теорія скачкоподібного «породження» одних видів іншими: жита – пшеницею, бур’янів – злаковими, ялини – сосною, перетворення вірусів в бактерії та ін.). Відразу після сесії було звільнено 3000 професорів, викладачів та наукових співробітників НДІ.
Було штучно зупинено розвиток в СРСР генетики, цитології та молекулярної біології. Всі ці та інші сумні події з історії вітчизняної генетики знайшли відображення в художній літературі – покладені в основу сюжетів книг Д.Граніна «Зубр», В.Дудінцева «Белые одежды».
Повідомлення учнів: Сучасний етап розвитку генетики.
Цей етап пов’язаний з розшифровкою будови молекули ДНК. В 1953 році Дж.Уотсон та Ф.Крік встановили двохланцюгову, двохспіральну структуру ДНК.В 70-ті роки відбулося відкриття генетичного коду. Були встановлені закономірності запису спадкової інформації в молекулі ДНК і принципи реалізації генетичної інформації.
Вчені-генетики розробили теорію регуляції дії генів та на її основі запропонували схему механізма генетичного контролю за утворенням ферментів. Важливою подією в генетиці стало синтезування хімічним шляхом, поза організмом, гена клітини пекарських дріжджів. В подальшому були запропоновані більш прості методи одержання генів практично будь-якого організма.З’явилася можливість не тільки штучного синтезу генів, але і введення їх в клітину з метою зміни в бажаному напрямі її спадкових ознак. Ці методи стали основою нового напряму – генної інженерії. Перед генетикою відкрились перспективи: можливість конструювання по заданій програмі клітин; одержання нових сортів рослин, порід тварин, штамів мікроорганізмів; генотерапії спадкових хвороб людини.
2.Актуальні проблеми генетики.
Учитель: Генетика – наука, яка об’єднує навколо своєї проблематики багато біологічних дисциплін. Розвиток різноманітних підходів та методів привело до появи багаточисельних окремих розділів цієї науки.Біохімічна генетика включає біохімію нуклеїнових кислот, білків та ферментів. Цитогенетика займається вивченням хромосом тварин та рослин в нормі та при паталогії. Класична генетика розглядає успадковування менделівських ознак. Клінічна генетика вирішує питання діагностики, прогнозування та лікування спадкових захворювань.Популяційна генетика вивчає поведінку генів в популяціях і дію дрейфа генів, міграцій, мутацій і добору. Генетика поведінки – наука, яка вивчає спадкові фактори, які визначають поведінку людей. Спеціалісти намагаються виявити гени людини, які визначають його індивідуальність та особливості емоційної сфери.
Широкими зв’язками з ін. науками визначаються багаточисельні задачі генетики:
1.Одна з головних задач – збільшення ресурсів для постійно зростаючого населення Землі.Генетика розробляє ефективні шляхи та методи одержання нових порід тварин та сортів рослин. Використовується мутагенез як природній процес, який примушують служити людині.
2. Генетика людини допомагає вирішувати всі проблеми з допомогою найновіших методів дослідження генетичного матеріалу: регуляція активності генів, діяльності імунної системи та роботи мозку та ін.
3. Використання біологічних процесів та речовин в промислових цілях.Біотехнологія – комплекс біологічних знань та технічних засобів, які необхідні для одержання продуктів життєдіяльності клітин. Основні напрями сучасної біотехнології – мікробіологічний синтез, культивування та використання рослинних та тваринних клітин, генна інженерія, прикладна ензимологія (наука про білкові речовини клітини).
3. Основні генетичні поняття.
Самостійна робота учнів з текстом підручника.
Розглядаються основні поняття: генетика, ген, алельні гени, домінантна ознака, рецесивна ознака, домінування, генотип, фенотип, спадковість, мінливість.
Учні записують терміни в зошити.
Проводиться бесіда з учнями, розбирання незрозумілого.
Розглядається та коментується таблиця «Домінантні та рецесивні стани ознак гороху посівного».
4.Методи та основні напрями генетичних досліджень.
Учитель: Генетичні дослідження здійснюють у кількох основних напрямах:
- вивчення генів, закономірностей зберігання інформації та її передачі нащадкам;
- дослідження залежності проявів спадкової інформації у фенотипі від певних умов довкілля;
- встановлення причин змін спадкової інформації та механізмів їх виникнення;
- вивчення генетичних процесів, які відбуваються в популяціях організмів.
У вирішенні теоретичних та практичних генетичних проблем залежно від рівня організації живої матерії учені застосовують відповідні методи досліджень:
- гібридологічний метод полягає в схрещуванні (гібридизації) організмів, які відрізняються за певними станами однієї чи кількох спадкових ознак. Нащадків, одержуваних від такого схрещування, називають гібридами. Схрещування буває моно-, ди- і полігібридним;
- генеалогічний полягає у вивченні родоводів організмів.Це дає змогу простежити характер успадкування різних станів певних ознак у ряді поколінь. За його допомогою встановлюють генотип особин і вираховують ймовірність прояву того чи іншого стану ознаки у майбутніх нащадків.Розглядається схема в підручнику на сторінці 29 «Родовід королови Великобританії Вікторії».Досліджуючи дану схему, можна простежити успадкування гемофілії;
- популяційно-статистичний метод дає можливість вивчати частоти зустрічальності алелей у популяціях організмів, а також генетичну структуру популяцій. Крім генетики популяцій, його застосовують й у медичній генетиці для вивчення поширення певних алелей серед людей. Для цього вибірково досліджують частину населення певної території і статистично обробляють одержані дані. За допомогою цієї методики було виявлено, що алель,яка зумовлює дальтонізм трапляється у 13% жінок (з них хвороба проявляється у 0,5%) та у 7% чоловіків (хворі всі);
- цитогенетичний метод грунтується на дослідженні особливостей хромосомного набору (каріотипу) організмів, що дає змогу виявляти мутації, пов’язані зі зміною кількості хромосом та структурою окремих із них. Цей метод застосовують і в систематиці організмів: багато видів-двійників розрізняють лише за хромосомним набором;
- біохімічні методи використовують для діагностики спадкових захворювань, пов’язаних з порушенням обміну речовин. За їхньою допомогою виявляють білки, а також проміжні продукти обміну, невластиві даному організмові, що свідчить про наявність змінених (мутантних) генів (цукровий діабет);
- близнюковий метод полягає у вивченні однояйцевих близнят. При цьому можна з’сувати роль чинників довкілля у формуванні фенотипу особин;
- методи генетичної інженерії. За допомогою них учені виділяють з організмів окремі гени або синтезують їх штучно, перебудовують певні гени, вводять їх у геном іншої клітини чи організму.
ІІІ.Закріплення.
1. По таблиці «Домінантні та рецесивні стани ознак гороху посівного» з’ясовуються домінантні та рецесивні ознаки; перевіряється розуміння даних термінів;
2. Дати відповідь на запитання: які ви знаєте методи генетичних досліджень?
3. Подумайте, який зв’язок має генетика з іншими біологічними науками та охороною здоров’я людини?
ІV. Підведення підсумків уроку.
Виставлення оцінок.
V. Домашнє завдання: опрацювати §4, вивчити терміни, наводити приклади методів генетичних досліджень.
Урок №2
Тема: Генетика статі. Успадковування, зчеплене зі статтю.
Мета: продовжити ознайомлення учнів з явищем зчепленого успадковування та його цитологічними основами, (формувати уявлення про успадковування, зчеплене зі статтю, та його особливості розвивати вміння аналізувати та робити висновки.
Обладнання: портрет Томаса Моргана, малюнки з зображенням аутосом та статевих хромосом, таблиці зі схемами успадковування, зчеплене зі статтю, схеми, де гетерогаметною є жіноча стать, і схеми, де гетерогаметною є чоловіча стать.
Тип уроку: формування умінь і навичок.
Хід уроку
І. Організаційний момент.
ІІ. Актуалізація опорних знань:
Які головні положення хромосомної теорії спадковості?
Коли й ким була сформована хромосомна теорія спадковості?
ІІІ. Мотивація навчальної діяльності:
Розв'язання задачі. У лабораторії Моргана проводили схрещування червонооких самок дрозофіли з білоокими самцями. При такому схрещуванні всі нащадки були червоноокими. При схрещуванні білооких самок із червоноокими самцями серед нащадків усі самки були червоноокими, а самці — білоокими. Відбулося розщеплення, якого ніхто не очікував. Як ви гадаєте, у чому причина такого явища?
IV. Вивчення нової теми:
Пояснення вчителя:
1. Стать - сукупність морфологічних, фізіологічних, біохімічних і інших ознак організму, обумовлюючих відтворення собі подібного. При вивченні наборів хромосом чоловічих і жіночих особин звернули увагу на той факт, що у більшості жіночих організмів всі хромосоми утворюють пари, а у чоловічих крім парних (гомологічних) хромосом є дві непарні. Надалі було встановлено, що ці непарні хромосоми якраз і визначають стать організму. Велика з непарних хромосом, яка міститься в жіночому каріотипі в подвійному наборі, а в чоловічому — в одиночному, названа X- хромосомою. Менша з непарних хромосом, яка міститься тільки у особин чоловічої статі, названа Y-хромосомою. Парні хромосоми, однакові у чоловічого і жіночого організму, називаються аутосомами, а X- і Y-хромосоми, за якими чоловіча і жіноча стать відрізняються одна від одної — статевими, або гетерохромосомами. В диплоїдному наборі у людини містяться 46 хромосом (23 пари): 22 пари аутосом і одна пара статевих хромосом. У жіночого організму це дві Х-хромосоми, а у чоловічого — X і Y. Набір хромосом жінки може бути представлений наступним записом: 44А+2Х, а чоловіка — 44A+XY.
Стать, що має дві однакові статеві хромосоми (XX), називається гомогаметною, оскільки вона утворює тільки один тип гамет, містить Х-хромосому. Стать, яка визначається різними статевими хромосомами (XY), називається гетерогаметною, оскільки утворює два типи гамет, містить X- і Y-хромосоми відповідно. Стать майбутнього організму визначається у момент запліднення і залежить від того, який із сперматозоїдів запліднить яйцеклітину. (Запис у зошити термінів: гомогаметна стать, гетерогаметна стать).
Стать організму визначається в момент запліднення і обумовлений хромосомним набором зиготи. При заплідненні яйцеклітини сперматозоїдом, який містить Х-хромосому, в зиготі будуть дві Х-хромосоми, і з неї розвинеться жіночий організм. При заплідненні яйцеклітини сперматозоїдом з Y-хромосомою в зиготі міститимуться X- і Y-статеві хромосоми, і вона дасть початок чоловічому організму. Неважко помітити, що утворення сперматозоїдів з X- і Y-хромосомами рівно-ймовірно і, отже, механізм гаметогенезу визначає не тільки стать, але і зразкову чисельну рівність статей в кожному поколінні.
Яким же чином статеві хромосоми впливають на стать? Давайте звернемося до додаткової літератури та вияснимо це питання.
2. Групова робота. Дві малих групи класу (сильні учні) працюють з додатковою літературою. Третя та четверта група працюють з підручником: 3-я група виясняє, які статеві хромосоми мають різні групи тварин, а 4-та – які механізми, крім хромосомного, визначають стать у деяких організмів.
Звіт 1 групи: На ранніх стадіях розвитку у зародка утворюються зачаткові репродуктивні органи, які не є ні чоловічими, ні жіночими. Що з них буде розвиватися далі, залежить від статевих хромосом. У людини в Y-хромосомі знаходиться ген ТДФ, під контролем якого певні клітини продукують особливий білок, який знаходиться на мембрані клітини. При наявності цього білка із зачаткових статевих органів зародка формуються сім’яники, які на 6 тижні зародкового розвитку починають диференціюватися. Якщо цього не відбувається, то з репродуктивних органів зародка формуються жіночі статеві органи – яєчники.
Звіт 2 групи: На ранніх стадіях зародкового розвитку у самки ссавця функціонують обидві Х-хромосоми. Але пізніше в усіх клітинах (крім тих, з яких будуть розвиватися яєчники та яйцеклітини) одна з двох Х-хромосом інактивується. Така неактивна Х-хромосома залишається в клітині в консервованому стані. Під мікроскопом її легко відрізнити у вигляді особливої структури, яка називається тільцем Барра, або статевим хроматином. Тільце Барра служить зручним генетичним маркером, який дозволяє розпізнавати жіночі клітини ссавців.
Звіт 3 групи: У всіх ссавців, людини, клопів,жуків, більшості видів риб, деяких земноводних та дводомних рослин і мухи дрозофіли гомогаметною є жіноча стать, а гетерогаметною — чоловіча. У птахів і метеликів, плазунів, деяких риб та земноводних, навпаки, гомогаметна чоловіча стать, а жіноча — гетерогаметна. У деяких комах (наприклад, коників) жіноча стать містить дві Х-хромосоми (XX), а чоловіча — одну (ХО), тобто в каріотипі самців відсутня Y-хромосома.
Звіт 4 групи: У деяких безхребетних тварин (коловерток, багатощетинкового черв’яка динофілюса) стать майбутньої особини визначається ще до моменту запліднення. Ці тварини можуть утворювати яйцеклітини двох типів: великі, багаті на жовток, і дрібні, з невеликим запасом поживних речовин. З яйцеклітин першого типу розвиваються лише самки, а з другого – самці. У певних організмів на формування статі можуть впливати біологічно активні речовини. Наприклад, у морської червоподібної тварини – бонелії – личинки, які прикріплюються до поверхні дна розвиваються в великих ( до 1 м завдовжки ) самок. А ті з них, які потрапляють на хоботок самки, під впливом її гормонів перетворюються на карликових самців (1-3 мм завдовжки). У таких суспільних комах як медоносна бджола, мурашки, джмелі, самки утворюють яйця двох типів: запліднені та незапліднені (партеногенетичні). З яєць першого типу розвиваються самки, а з другого – самці. У деяких видів риб і земноводних під час зародкового розвитку одночасно закладаються зачатки як чоловічих, так і жіночих статевих залоз. Проте в процесі подальшого розвитку розвивається лише один із цих типів. Подібне явище спостерігається, наприклад, у риб –«чистильників», самці яких мають «гареми» з кількох самок. Після загибелі самця його функції переходять до однієї з самок, в якої з недиференційованих статевих зачатків починають розвиватися сім’ники.
Якщо Х-хромосома містить велику кількість генів, то Y-хромосому часто називають генетично інертною, бо вона несе мало генів. Гени, які знаходяться у статевих хромосомах, називаються зчепленими зі статтю. Оскільки Х- та Y-хромосоми не гомологічні, то в чоловічому організмі всі гени в цих хромосомах не мають другої алелі. Такий стан гена називається гемізиготним. В цьому випадку ген обов’язково проявиться в генотипі (незалежно від того, домінантним чи рецесивним він був в гетерозиготі).
В Y-хромосомі містяться гени, один з яких необхідний для диференціації насінників, другий – для прояву антигена гістосумісності, а третій впливає на розмір зубів, а також паталогічні гени: облисіння, іхтіозу (лускатість і плямисте стовщення шкіри), гіпертрихозу (надмірного оволосіння) вушних раковин, наявність перетинок на нижніх кінцівках. Тому ці ознаки проявляються лише у чоловіків.
4. Особливості розв'язання задач. Пояснення вчителя
Схема розв'язання задач на успадковування ознак, зчеплених зі статтю, інша, ніж на аутосомне моногібридне схрещування. У разі, якщо ген зчеплений з Y-хромосомою, він може передаватися з покоління в покоління тільки чоловікам. Якщо ген зчеплений з Х-хромосомою, він може передаватися від батька тільки дочкам, а від матері однаковою мірою розподіляється між дочками й синами. Якщо ген зчеплений з Х-хромосомою і є рецесивним, то в жінок він може виявлятися тільки в гомозиготному стані. У чоловіків другої Х-хромосоми немає, тому такий ген виявляється завжди. Це необхідно враховувати, аналізуючи ознаки, зчеплені зі статтю.
V. Закріплення.
1. Бесіда:
Як ви гадаєте, чому розщеплення за статтю відбувається в співвідношенні 1 : 1?
Від кого з батьків чоловічий організм одержує Х-хромосому?
Чому всі гени, розташовані в статевих хромосомах гетерогаметної статі, обов'язково виявляються у фенотипі? Від кого з батьків залежить стать дитини?
2. Розв’язування задач.
Задача № 1
У лабораторії схрещували червонооких самок дрозофіл із червоноокими самцями. Серед нащадків виявилося 69 червонооких і білооких самців і 71 червоноока самка. Напишіть генотипи батьків і нащадків, якщо відомо, що червоний колір очей домінує над білим, а гени кольору очей перебувають в Х-хромосомі.
Задача № 2
Селекціонери в деяких випадках можуть визначити стать курчат, які щойно вилупилися. За яких генотипів батьківських форм можливо це зробити, якщо відомо, що гени золотавого (коричневого) і сріблястого (білого) пір'я розташовані в Z-хромосомі й ген золотавого пір'я рецесивний щодо сріблястого? Не забудьте, що в курей гетерогаметною статтю є жіноча!
Задача № 3
Відомо, що триколірні кішки — завжди самки. Це зумовлено тим, що гени чорного й рудого кольорів шерсті алельні й перебувають в Х-хромосомі, але жоден із них не домінує, а при сполученні рудого й чорного кольорів формуються “триколірні” особини. Яка ймовірність одержання серед нащадків триколірних кошенят від схрещування триколірної кішки з чорним котом?
Задача №4
Чоловік, хворий на гемофілію, одружується зі здоровою жінкою, батько якої потерпав від гемофілії. Визначте ймовірність народження в цій родині здорових дітей.
Задача № 5
У людини ген, що викликає одну з форм колірної сліпоти, або дальтонізм, локалізовано в Х-хромосомі. Стан хвороби викликається рецесивним геном, стан здоров'я — домінантним. Дівчина, що має нормальний зір, батько якої хворів на колірну сліпоту, виходить заміж за здорового чоловіка, батько якого також потерпав від колірної сліпоти. Який зір можна очікувати в дітей від цього шлюбу?
VI. Підведення підсумків. Виставлення оцінок.
VII. Домашнє завдання: §8, вивчити терміни.
Урок № 3
Тема: Мутаційна мінливість
Мета: розглянути особливості мутаційної мінливості та її значення для живих організмів; розвивати логічне мислення й навички порівняльного аналізу; виховувати бережливе ставлення до природи.
Обладнання: портрет Хуго де Фріза, фото організмів з мутаціями, програмне забезпечення PowerPoint, презентація «Мутаційна мінливість».
Тип уроку: засвоєння нових знань.
Хід уроку
І. Організаційний момент.
Мотивація навчальної діяльності.
Вивчаючи основи генетики, ви уже знаєте, що предметом генетичних досліджень є явища спадковості та мінливості. Давайте пригадаємо, що означають ці терміни. Спадковість – здатність живих організмів передавати свої ознаки і особливості індивідуального розвитку нащадкам. Мінливість – здатність живих організмів набувати нових ознак і їхніх станів у процесі індивідуального розвитку. Яка ж буває мінливість? Поясніть, яка мінливість називається неспадковою (модифікаційною), а яка – спадковою?
ІІ. Вивчення нової теми:
Спадкова мінливість
Комбінативна Мутаційна
Комбінативна мінливість пов’язана із виникненням різних комбінацій алельних генів (рекомбінацій). Джерелами комбінативної мінливості є кон’югація гомологічних хромосом у профазі та їхнє незалежне розходження в анафазі першого поділу мейозу, а також випадкове поєднання алельних генів при злитті гамет.
Враховуючи те, що мейоз – це розвиток статевих клітин, як можна пояснити комбінативну мінливість у прокаріотів (мікроорганізмів)? (Можлива передача спадкової інформації від клітини до клітини за участю вірусів-бактеріофагів).
Що ж таке мутаційна мінливість, або мутації? (Початок демонстрації презентації, слайд 1,2 ), (додаток 2) Мутації – стійкі зміни генотипу, які виникають раптово і призводять до зміни тих чи інших спадкових ознак організму. (запис у зошит) Подальші дослідження показали, що здатність до мутацій є універсальною властивістю всіх живих істот.
До вашої уваги кілька класифікацій мутацій (слайд 5), ( схеми занести до зошита) , (додаток 4).
Геномні мутації. (слайд 6) Збільшення кількості хромосомних наборів призводить до поліплоїдії, що найчастіше спостерігається у рослин. Може виникати подвоєнням кількості хромосом, яке не супроводжується наступним поділом клітини, порушенням процесу мейозу або злиттям нестатевих клітин.
Це сприяє збільшенню розмірів організму, підвищує продуктивність.
Поліплоїдію використовують у селекції для створення нових високопродуктивних сортів м’якої пшениці, цукрового буряка, суниць садових.
Мутації, які супроводжуються зменшенням числа наборів хромосом, мають протилежні наслідки. Гаплоїдні форми, порівняно з диплоїдними, менші за розмірами; їхні продуктивність і плодючість знижені. У селекції такий тип мутацій використовують для отримання гомозиготних за всіма генами особин: спочатку виводять гаплоїдні форми, а згодом подвоюють число хромосом.
Хромосомні мутації (слайди 7, 8, 9, 10 ) значно впливають на фенотип організму. Поява третьої хромосоми в 21-й парі спричиняє хворобу Дауна.
Її проявами є порушення розумового розвитку, скорочення тривалості життя, плоске обличчя, косий розріз очей, м’язова гіпотонія, плоска потилиця, вкорочені всі пальці рук, короткі кінцівки, відкритий рот.
Синдром Патау. Інша назва – «заяча губа» чи «вовча паща». Трисомія 13-ї пари хромосом. Проявляєтся низькою вагою тіла при народженні, аномаліями ЦНС, розщепленням губ та піднебіння, пороками розвитку очей, короткою шиєю, вадами розвитку пальців, іноді вродженими вадами нирок, в 80% випадків вродженими вадами серця, затримкою розумового розвитку.
Синдром кошачого крику Виникає при частковій втраті короткого плеча п’ятої хромосоми. При цьому синдромі спостерігається: загальне відставання в розвитку,низька вага при народженні, м’язова гіпотонія, характерний плач дитини, який нагадує кошаче нявчання, причиною якого є зміна гортані або недоразвинута гортань, часто бувають аномалії внутрішніх органів.
Хромосомні мутації в статевих хромосомах людини. Відомі випадки, коли в статевих хромосомах (23-я пара) більше або менше на одну Х- чи У-хромосому.
ХО - синдром Тернера – жінка низького зросту, має крилоподібну складку шиї, недорозвинені молочні залози, 1 яєчник або два недорозвинені, слабкий інтелект.
ХХУ - синдром Клайнфельтера – жінкоподібний чоловік (розвиток молочних залоз по жіночому типу), недорозвинені гонади, слабкий інтелект.
ХХХ - жінка з порушеннями розвитку статевих залоз, легка ступінь олігофренії.
ХУУ – чоловік з підвищеною збудженістю та агресивністю, без розумової відсталості.
Також до хромосомних мутацій належать білокрів’я, стерильність гамет (поворот ділянки хромосоми на 1800, кількість генів при цьому не змінюється, а лише послідовність їх розташування), полідактилія ( багатопалість ), синдром Едварса (Нерозходження за 18-ю парою хромосом, завжди смертельне. Діти помирають через кілька місяців після народження. Вони народжуються з багатьма дефектами внутрішніх органів. У них маленькі очі, неправильно розташовані вуха, вроджені пороки серця, недорозвинені скелетні м’язи, відсутня шия, наявні дефекти пальців. Синдром Едвардса виявляється із частотою одна дитина на 6500 народжених.
Дівчатка із цим синдромом народжуються удвічі частіше, ніж хлопчики. Як і у випадку трисомії 21, трисомія 18 залежить від віку матері: чим старша мати, тим більша ймовірність нерозходження 18-ї пари хромосом.)
Генні мутації – це стійкі зміни окремих послідовностей нуклеотидів у молекулах нуклеїнових кислот. (слайди 11, 12) Цей тип мутацій найпоширеніший, може зачіпати будь-які ознаки організму і передаватися з покоління в покоління. Більшість генних мутацій рецесивні.
В основному призводять до хвороб: муковісцидоз, фенілкетонурія – порушений обмін речовин; серпоподібна анемія – хвороба крові (форма еритроцитів нагадує серп).
У плодової мушки дрозофіли приблизно 5% гамет несуть різні мутації.
Генні мутації можуть не призводити до хвороби, а проявляються нові ознаки. Наприклад, альбінізм – відсутність пігменту волосся, райдужної оболонки, білі брови, шкіра рожева. Таким людям не можна знаходитися на сонці через відсутність в шкірі захисного пігмента. Трапляються альбіноси й серед тварин.
ІІІ. Закріплення. Дати відповіді на запитання:
ІV. Підведення підсумків.
Мутації виникають раптово та випадково – будь-який ген може мутувати в будь-який момент. Частота виникнення мутацій в різних організмах різна, але, очевидно, пов ’язана з тривалістю життєвого циклу: у особин з коротким життєвим циклом вона вища. Врахувати всі можливі мутації важко, оскільки вони в більшості рецесивні.
V. Виставлення оцінок.
VІ. Домашнє завдання: §11.
Урок № 4
Тема: Мутагени. Лабораторна робота №3 «Спостереження нормальних та мутантних форм дрозофіл, їхнє порівняння».
Мета: дати поняття про мутагени; ознайомити учнів з видами мутагенів, загальними властивостями мутацій та їх практичним значенням в природі та житті людини.
Обладнання: портрет Хуго де Фріза, С.М. Гершензона, малюнки нормальної та мутантної форм дрозофіл, фото організмів з мутаціями, програмне забезпечення PowerPoint, презентація «Мутаційна мінливість».
Тип уроку: комбінований.
Хід уроку
І. Організаційний момент.
ІІ. Актуалізація опорних знань:
ІІІ. Мотивація навчальної діяльності:
Які ж причини мутацій? Причини мутацій залишалися нез’ясованими до 1927 року, коли Г.Д. Меллер встановив, що їх можна викликати штучно. Фактори, які здатні спричиняти мутації, називають мутагенами. Отже, тема уроку: Мутагени. (запис в зошит теми уроку та терміну Мутагени).
IV. Вивчення нової теми:
(Додаток 1)
Отже, Фізичні мутагени: іонізуюче випромінювання: УФ-промені, гамма-промені, ядерні частки, а також підвищена температура. (слайд 14). Ось що можуть викликати радіонукліди: цезій-137, стронцій-90, йод-131.
Багато речовин, які використовуються в харчовій промисловості, також мутагенні для людини (похідні саліцилової кислоти, ванілін, пропіленгліколь, нітрати калію та натрію). Встановлена мутагенна дія кофеїну та багатьох звичайних лікарських препаратів, особливо при застосуванні у великих дозах (сульфаніламіди, нітрофурани). Алкалоїд колхіцин руйнує веретено поділу, що призводить до подвоєння числа хромосомних наборів у клітині. Перед вами: Морфологічні зміни листків винограду після обробки бруньок колхіцином (зліва - після обробки, справа - контроль без обробки). Збільшення розмірів ягод у винограду сорту Талісман після обробки колхіцином (верхній ряд - після обробки, нижній ряд - контроль без обробки) (слайд 17). Хімічними мутагенами є наркотичні речовини, небезпечний вплив яких виявляється не лише в людини, що її вживає. Мутації можуть передаватися нащадкам і викликати різноманітні спадкові захворювання і вади.
Хімічні мутагени здатні спричиняти мутації всіх типів.
Очікувані відповіді: Існує антимутаційний механізм:
Очікувані відповіді:
Генетичні методи боротьби зі шкідниками.
А тепер звіримо ваші висновки з висновками даної презентації (слайд 19.)
V. Закріплення. Виконання лабораторної роботи № 3.
Тема: Спостереження нормальних та мутантних форм дрозофіл.
Мета: порівняти фенотипи дрозофіл, виявити значення їх мутацій.
Обладнання: мал.67 ст.78 підручника Загальна біологія. М.Є. Кучеренко та ін.. – Київ: Генеза, 2004.
Хід роботи
VI. Підведення підсумків. Виставлення оцінок.
VII. Домашнє завдання: §17, вивчити термін мутагени та вміти складати схему класифікації мутагенів.
Урок № 5
Тема: Узагальнення та контроль знань з теми: «Закономірності спадковості і мінливості»
Мета: узагальнити й закріпити знання про основні закономірності спадковості та мінливості живих організмів, перевірити рівень знань учнів з теми, виявити прогалини в знаннях для подальшого їх ліквідування.
Обладнання: таблиці з теми, тестові завдання.
Тип уроку: урок узагальнення та контролю знань.
Хід уроку
І. Організаційний момент.
ІІ. Обговорення й узагальнення матеріалів теми
Питання для бесіди:
ІІІ. Контроль знань з теми за тестами (додаток 3).
Додаток 1.