Урок біології в 10 класі "Каріотип людини та його особливості. Хромосомний аналіз як метод виявлення порушень у структурі каріотипу"

Біологія 10 клас

Тема: Каріотип людини та його особливості. Хромосомний аналіз як метод виявлення порушень у структурі каріотипу

Цілі:

Формування ключових компетентностей: саморозвитку й самоосвіти - створення проблемних ситуацій, уміння розв’язувати завдання; інформаційної – відпрацювання вмінь робити висновки й узагальнення; соціально-трудової – вміння, спираючись на отримані знання, самостійно працювати, розвивати гнучкість отриманих знань; комунікативної – вміння працювати в групі.

Формування предметних компетентностей:сформувати знання про каріотип людини та його особливості; розглянути хромосомний аналіз як метод виявлення порушень у структурі каріотипу; розвивати вміння логічно мислити та знаходити закономірності між порушеннями структури каріотипу та його наслідками; на прикладі результатів дослідження каріотипу виховувати розуміння єдності всіх біологічних процесів у живих організмах і важливості цих процесів для існування життя.

Обладнання й матеріали:  роздатковий матеріал, таблиці, презентація, відеофільм, мультимедійне обладнання

ХІД УРОКУ

Виявляється, наш геном - це великий смітник. Він нагадує комп'ютер, заражений різноманітними вірусами, здатними тільки до копіювання самих себе, що заповнили весь жорсткий диск. Приблизно 35% генома представлено егоїстичними псевдогенами. Кожен раз, коли клітина копіює хромосоми перед поділом, вона витрачає 35% енергії даремно.

Метт Рідлі «Геном»

І. Організаційна частина

ІІ. Актуалізація опорних знань та чуттєвого досвіду учнів.

• Метод «Термінологічне лото»

• геном
• екзони
• спейсери
• інтрони
• експресія генів
• транскрипція
• сплайсинг
• процесинг
• ген
• промотори
• енхансери
• епігенетика
• генетика
• локус
• аутосоми

•  Метод «Мозковий штурм»

• Що таке каріотип ?
• Що таке хромосоми?
• Охарактеризуйте каріотип людини. До яких наслідків, на вашу думку, можуть призводити його зміни?
• Як можна виявити зміни у каріотипі людини? Запропонуйте план дослідження.

ІІІ. Мотивація навчальної діяльності

• Прийом «Зацікав»

У Мухи Drosophila melanogaster їх 8; у гороху Pisum sativum та планарії – 14; у курки – 18; у кішки – 38; у людиноподібної мавпи – 48; у радіолярії – 1600, а у людини – 46.

Про що йдеться мова?

ІV.  Сприймання та засвоювання учнями нового матеріалу

Розповідь учителя з елементами бесіди

1. Особливості каріотипу людини. Слайд 2

Каріотип — сукупність ознак (кількість, розміри, форма та ін.) повного набору хромосом, що притаманна клітинам організму або біологічного виду.

Каріотип людини характеризується за тими самими правилами, що й каріотипи еукаріотичних організмів: Слайд 3

• специфічність
• стабільність
• парність
• індивідуальність
• наступність

Для дослідження особливостей каріотипу людини її хромосоми розташовують у вигляді ідіограми. Складання ідіограми, як і сам термін, запропонував український цитолог С.Г. Навашин. Слайд 4-5

• Пригадайте, який ще вагомий вклад зробив С.Г. Навашин?

Каріотип людини містить 46 хромосом (23 пари). 22 пари називаються аутосомами, 23-тя — статевими хромосомами (XY- у чоловіків і ХХ – у жінок).

Хромосомна формула: Слайд 6

• жіночого каріотипу – 44А + ХХ
• чоловічого 44А + ХУ.

2. Будова хромосом

• Переглянте фрагменту відео «Що таке хромосома [Stated Clearly]» і дайте відповідь на питання:

• Як організовані хромосоми в каріотипі людини?

• Замалювати хромосому в зошит і підписати її складові. Слайд 8-13

3. Хромосомний аналіз — метод виявлення порушень у структурі каріотипу

Дослідження всіх елементів каріотипу людини відбувається за допомогою методу спеціального забарвлення та вивчення хромосом у світловому мікроскопі.

ХРОМОСОМНИЙ АНАЛІЗ — це дослідження й аналіз морфології, кількості й структури окремих хромосом або каріотипу в цілому. Дослідження хромосом є основою цитогенетичного методу дослідження спадковості.

Хромосомний аналіз допомагає визначити розміри та форми хромосом, їхню структуру, а також розташування первинних і вторинних перетяжок і неоднорідних ділянок у них. Слайд 14

Для аналізу порушень каріотипу використовують зразок культури соматичних клітин, що діляться, статеві клітини, клітини крові (передусім лімфоцити), кісткового мозку та фібробластів. Найчастіше це відбувається так: зразок крові на 72 години поміщають у поживне середовище з додаванням речовини, що стимулює поділ клітин (для вивчення потрібні хромосоми у стадії метафази). За 1,5 години до завершення культивування додають колхіцин, що руйнує клітинні веретена поділу. Після завершення клітини переносять у гіпотонічний розчин калій хлориду та натрій цитрату, ядерна оболонка руйнується, і хромосоми вивільняються у цитоплазму після цього клітини фіксують сумішшю метанолу та оцтової кислоти, клітинну суспензію наносять на вологі предметні скельця і висушують на повітрі далі здійснюють забарвлення препарату.

Зображення хромосом, що можна побачити у мікроскоп, фотографують і вивчають. У сучасних лабораторіях для цього використовують комп’ютерні програми Ikaros, Lucia Karyo, Каріо 3.1 та інші . Зазвичай аналізують не менш 30 зображень. Отримана інформація дозволяє розподілити хромосоми за групами і виявити відхилення.

Варіантів відхилень від норми багато вони можуть виявлятися у зміні складу хромосом, їхньої структури, розмірів, форми порушення нормального каріотипу відбувається ще на ранній стадії зародження та розвитку ембріону або у статевих клітинах чоловіка та жінки.

Найвідомішими сьогодні є такі аномалії:

• (Виступи учнів з короткими повідомленнями)

• синдром Дауна (47 хромосом, зайва хромосома у 21-й парі); Слайд 17-19

• синдром котячого лементу (делеція короткого плеча 5-ї хромосоми); Слайд 20

• синдром Патау (47 хромосом, зайва хромосома у 13-й парі); Слайд 21-22

• синдром Шерешевського-Тернера (45 хромосом, відсутня одна Х-хромосома); Слайд  23-24

• синдром Клайнфельтера (47 хромосом, зайва статева хромосома XXY); Слайд 25-26

• полісомія за Х-хромосомою (47 хромосом, три статеві хромосоми ХХХ).

V. Осмислення об’єктивних зв’язків та взаємозалежностей у вивченому матеріалі

• Слайд 28-33
• Розглянути фотокаріограмами людини і встановити, яка з  них належить здоровій людині, а яка – людині з аномаліями

VІ . Узагальнення та систематизація знань..

• Біологічний диктант із взаємоперевіркою:

1. Органелою ядра еукаріотичних клітин називають__________ (Хромосома)

2. Сукупність хромосом певного розміру, форми та будови соматичної клітини називають_________( Каріотип)

3. Ділянка, що з`єднує дві хроматиди називається____________( Центромера)

4. Набір хромосом клітини людини складає _____(46 хромосом або 23 пари)

5. Кількість хромосом вливає на організацію живого організму______( Ні)

6. Хромосоми подібні за будовою і формою називають___( Гомологічними)

7. Організми ДНК яких оточена двома мембранами називаються___ (Еукаріоти)

8. Ділянка ДНК у якій міститься конкретна спадкова ознака називається ___ (Ген)

9. Головний компонент ядра еукаріотичної клітини________( Хроматин)

10. Дві хроматиди з`єднанні між собою перетяжкою називаються __ (Сестринськими)

11. Що є елементарною структурою спадковості ________( Ген)

12 Статеві хромосоми клітини називають __________( Гетерохромосоми)

VIІ. Рефлексія

• Вправа «Коло знань»

• Хромосома
• Каріотип

VІІІ. Домашнє завдання

1.Опрацювати параграф 40 підручника (Соболь).

2.Підготувати повідомлення «Сучасні молекулярно-генетичні методи досліджень спадковості людини».