Урок "Гени та геноми. Будова генів про- та еукаріот"

Тема. Гени та геноми. Будова генів про- та еукаріотів.

Мета:

-         навчальна: вивчити будову і функції генів, встановити взаємозв’язок структури і функцій генів у про- й еукаріотів, провести їх порівняльний аналіз;

-         розвивальна: розвивати вміння порівнювати явища і процеси, логічне мислення;

-         виховна: формувати компетентності у природничих науках і технологіях, інформаційно-цифрових технологіях.

Базові поняття: ген, оперон, прокаріоти, еукаріоти, екзони, інтрони.

Тип уроку: вивчення нового матеріалу.

Хід уроку

І. Організаційний етап. Привітання з учнями, перевірка готовності до початку уроку.

Доброго дня, мене звати Майченко Ольга Юріївна, сьогодні я працюватиму з вами на уроці біології. Сподіваюсь, що ми з користю і задоволенням використаємо разом час. Тема нашого уроку “Гени та геноми. Будова генів про- та еукаріотів”. Сьогодні ми вивчимо будову і функції генів, встановимо взаємозв’язок структури і функцій генів у про- й еукаріотів, розвинемо вміння порівнювати явища і процеси, логічне мислення, будемо формувати компетентності у природничих науках і технологіях, інформаційно-цифрових технологіях.

ІІ. Мотивація навчальної діяльності

Для створення гарного настрою та позитивної атмосфери на уроці пропоную вам підписати стікери та написати свої побажання на сьогоднішній урок для однокласників. На кожному пальці стікера-долоні напишіть одне побажання. Я прошу учнів 1 парт кожного ряду зібрати побажання та закріпити їх на дошці побажань. А кінці уроку ми з вами дізнаємось чи вони здійснилися.

Мої побажання для вас зображені на слайді.

Вчитель     показує       свої   побажання на      слайді.        Співає        фрагмент пісні-побажання.

Текст:

Хай здійсняться усі бажання

Та цікавим буде навчання

Світ новий відкриєм Знань та вмінь.

Бажаю я успіху вам!

ІІІ. Актуалізація опорних знань.

Чудово! Переходимо безпосередньо до теми уроку та пригадаємо дещо з того, що ви вже вивчили.

1.     Що таке нуклеїнові кислоти?

2.     Які особливості будови притаманні цим речовинам?

3.     Які функції в клітинах вони виконують?

4.     Що вам відомо про хромосоми?

5.     Що вивчає наука генетика?

Епіграфом до нашого уроку я обрала цитату Річарда Докінза з книги “Егоїстичний ген”:

“Індивідууми не вічні, вони минущі. Хромосоми також йдуть у небуття, подібно до пачки карт, отриманих кожним з гравців і відіграних незабаром після здачі. Але із самими картами при перетасовці нічого не відбувається. Карти – це гени. Гени не руйнуються при кросинговері, вони просто змінюють партнерів і продовжують рухатися далі. Це їхня робота. Вони — реплікатори, а ми — машини, потрібні їм для того, щоб вижити. Коли ми виконали своє завдання, нас викидають. Але гени — це вихідці з геологічного часу, вони тут навіки.”

Пояснення цитати: гени передаються з покоління в покоління мільярди років, утворюючи різноманітні комбінації. Кожен із нас недовговічний, але наші гени будуть існувати ще задовго після нас.

ІV. Вивчення нового матеріалу. Первинне сприйняття знань.

1.     Усі ми колись в дитинстві не вміли читати і цікавилися, що ж означають ті закорючки у книгах. Уявіть, вся інформація про організм, його будову та особливості, а також про його предків, родинні зв’язки з іншими організмами неначе в генеалогічній книзі зашифрована у послідовності нуклеотидів у генах, схоже на літери, з яких будуються слова. Вся інформація передається за допомогою генів від покоління до покоління. Ця властивість має назву спадковість, а така інформація  називається спадкова або генетична.

Зверніть увагу на схему в підручнику на сторінці….

Перегляд відео. Кожна з наших клітин містить 46 ниток ДНК. Одна нитка складається з мільйонів частинок, які називаються нуклеотидами. Нуклеотиди бувають 4 різних типів А, Ц, Т, Г. Ген - це спеціальна ділянка ДНК, тобто послідовність багатьох пар нуклеотидів, що кодують певну функцію. Ген містить інформацію для її читання клітиною. Але яка це інформація? Можливо, ви чули про ген блакитних очей, ген веснянок чи навіть ген злості. Але одиничні гени не в буквальному сенсі реалізують колір очей, веснянки або прояви гніву. Ген містить інформацію про для виробництва білків, які потім взаємодіють один з одним. Білки також взаємодіють з іншими хімічними складовими клітини, щоб створити такі ознаки як веснянки, очний пігмент чи гормони настрою. Одна нитка ДНК містить безліч генів, які є унікальними білковими рецептами. У людини є близько 28 тисяч генів загалом. Деякі гени є малими (до 300 нуклеотидів), а інші великими. Довжина і розмір гена визначають довжину і розмір білків, які вони кодують. А довжина і розмір генів впливають на їх функції. Гемоглобін - білок еритроцитів, містить у складі залізо, відповідає за транспорт кисню та вуглекислого газу. Пепсин - білок, який розщеплює їжу під час травлення в шлунку. Кератин - білок волосся та нігтів, може утворювати міцні структури. Різні організми мають різні гени. Але однією з причин, чому всі організми пов’язані, є подібність їх генетичного коду. Багато істот навіть поділяють деякі однакові гени. Ви не будете дуже здивовані, дізнавшись, що люди і шимпанзе, які є близькими родичами, мають 96% спільного генетичного коду. Але чи могли б ви подумати, що між моделлю в купальнику та мухою дрозофілою є щось спільне? Важко повірити, але близько половини їх генів однакові.

2.     Історія вивчення гена

Загадка спадковості – здатності живих організмів передавати нащадкам свої ознаки хвилювала людей у всі часи. В 1909 датський вчений Вільгельм Йогансен запропонував одиниці, яка визначає спадковість термін «ген» - той, що народжує. Напевне, назву терміна він запозичив від слова генетика, який у 1905 р. був запропонований Вільямом Бетсоном. На той час хімічна природа гена залишалась повністю невідомою. Не дивлячись на те, що хромосоми вже були описані у 1910 р., Томас Морганом.

У той час вчені вважали ген чимось неподільним. Тільки наприкінці 30-х років ХХ ст.. завдяки дослідженням Олександра Сергійовича Серебровського було доведено, що ген подільний. Сьогодні вчені вважають, що ген – це спадковий фактор, функціональна одиниця генетичного матеріалу у вигляді молекули ДНК чи РНК, що кодує первинну структуру поліпептиду, молекул т-РНК чи р-РНК або взаємодіє з регуляторними білками.

Запишемо цей термін у зошити.

3.     Види генів. (Схема на слайді)

Вчені виділяють такі види генів: 1)за розташуванням у клітині: ядерні, мітохондріальні, гени пластид; 2) за функціями: структурні та регуляторні.

Зробіть записи схеми у зошиті.

4.     Давайте розглянемо загальну будову гена. Зверніть увагу на …. сторінку підручника. Ген складається з таких частин:

1)   велика регуляторна зона, що істотно впливає на активність гена в тій чи іншій тканині організму на певній стадії його індивідуального розвитку;

2)   промотор — послідовність ДНК завдовжки до 80–100 пар нуклеотидів, відповідальна за зв’язування РНК-полімерази, що здійснює транскрипцію даного гена;

3)   за промотором знаходиться структурна частина гена, що містить інформацію про первинну структуру відповідного білка. Ця ділянка для більшості генів еукаріотів істотно коротша за регуляторну зону, однак її довжина може

вимірюватися тисячами пар нуклеотидів;

4)   ділянка гена, яка кодує білок, складається з нуклеотидних послідовностей двох типів. Одні — екзони — це ділянки ДНК, які містять інформацію про будову білка і є складниками відповідних РНК та білка. Інші — інтрони — не кодують структуру білка і не є складниками зрілої молекули іРНК, хоча й транскрибуються.

5)   процес вирізання інтронів — «непотрібних ділянок» молекули РНК — і з’єднання екзонів при утворенні іРНК здійснюється спеціальними ферментами й називається сплайсинг. Екзони зазвичай поєднуються разом у тому самому порядку, в якому вони розташовані в ДНК. Однак не всі гени еукаріотів переривчасті. Деяким генам, подібно до бактеріальних, властива повна відповідність нуклеотидної послідовності первинній структурі кодованих ними білків.

5.     Проведемо компаративний (порівняльний) аналіз будови гена прокаріотів та еукаріотів. Їх схожість полягає в наявності промотора та термінатора, регуляторної ділянки, а також ділянок, що кодують спадкову інформацію. А відмінними рисами є довша регуляторна ділянка у еукаріот, наявність у них некодуючих ділянок - інтронів, а також те, що оперон прокаріот кодує декілька білків, а ген еукаріот один.

6.     Молекули ДНК, взаємодіючи з білками ядра, входять до складу хромосом (винятком є молекули ДНК, що містяться у мітохондріях і хлоропластах).

Набір розташованих у ядрі хромосом називають каріотипом.

Кожен ген займає певне положення в хромосомі - локус.

Геном — це сукупність генів гаплоїдного набору хромосом організмів певного виду. Розмір геному залежить від виду організму і коливається від кількох тисяч нуклеотидів у вірусів до сотень мільйонів і мільярдів пар нуклеотидів у еукаріотів.

7.     Це цікаво. Кількості ДНК у геномі людини достатньо для утворення 2 млн структурних генів. Для геному еукаріотів характерна надмірність генетичного коду. Причину надмірності на сьогодні значною мірою з’ясовано: по-перше, деякі гени й послідовності нуклеотидів багаторазово повторюються; по-друге, у геномі наявно багато генетичних елементів, що мають регуляторну функцію; по-третє, частина ДНК взагалі не містить генів.

Словник термінів на боковій дошці (Напис “Словник термінів”, назви термінів на окремих аркушах, звертаємося до них під час розповіді навчального матеріалу. Терміни: Ген, оперон, інтрон, екзон, промотор, термінатор, оператор, регуляторні гени, структурні гени, геном)

V. Узагальнення і закріплення нового матеріалу.

1.     Парна діяльність. Вправа “Будова генів про- та еукаріот”.

Пропоную вам закріпити отримані знання та разом з вашим сусідом по парті скласти будову гена з його частин. Та з пар яка найшвидше правильно виконає завдання, підвищить свою оцінку. Ви отримали бланки, на які потрібно закріпити частини гена у правильному порядку. Зараз підпишіть їх, будь ласка, дістаньте з файлів складові гена та розпочинайте роботу за сигналом. (Роздатковий матеріал: розрізані кольорові частини гена, бланк для наклеювання)

2.     Зараз пропоную вам пройти ігровий тест з теми на платформі “Kahoot!”. Візьміть ваші смартфони та перейдіть за посиланням, вказаним та екрані. Бажаю успіхів.

3.     За відсутності смартфона ви отримаєте бланки з твердженнями, які стосуються нашої теми. Якщо вважаєте їх вірними, то позначте + напроти номера твердження у таблиці, якщо помилковими - то -.

Перевіримо, чи вірно ви виконали завдання. Вірні твердження:...., усі інші - помилкові.

Фізкультхвилинка. Ви напружено працювали, тому потрібно хвилину відпочити і відновити свій зір. Рекомендую здійснювати такі паузи кожні півгодини під час активної діяльності. Давайте активно покліпаємо, а тепер порухаємо очима так, неначе пишемо в повітрі цифри від 1 до 9.

Молодці!

VІ. Підсумок уроку.

Отже, що ми сьогодні вивчили? Давайте складемо сенкан на тему “Ген”. Сенкан - це вірш з 5 рядків на певну тему. Перший рядок - тема (1 іменник), другий рядок - її опис (2 прикметники), у третьому рядку напишіть дії, пов’язані з цією темою - (3 дієслова), 4 рядок - фраза з чотирьох слів, яка позначає ваше відношення до теми, 5 рядок - 1 слово: висновок або синонім до теми. Інструкції є у вас на партах.

VІІ. Рефлексія

Як вважаєте, чи здійснилися ваші побажання на сьогоднішньому уроці? Підійдіть до дошки побажань, знайдіть свій стікер та скажіть, які з бажань збулися.

VІІІ. Домашнє завдання.

1.     Опрацювати параграфи 19-20. Прочитати, проаналізувати прочитане.

2.     Усно відповісти на питання 1-4 після параграфа 20.

3.     Скласти сенкан про будь-який термін, вивчений на уроці.