Урок з теми: "Гени та геноми"

Конспект уроку для 9 класу

Тема: Гени та геноми

Мета: сформувати уявлення про особливості функціонування генів і геномів, типи генів.

Тип уроку: комбінований.

Обладнання: таблиці «Будова прокаріотичної клітини», «Будова еукаріотичної клітини», плакат до тестових завдань, фото вчених

Хід уроку

1. Організаційний етап (1 хв)

2. Актуалізація опорних знань (2 хв)

― Перед оголошенням теми сьогоднішнього уроку, я хочу, щоб ми разом згадали:

Хто такі прокаріоти? ( Прокаріотичні (від грец. про – до, каріон – ядро) клітини – це клітини доядерних організмів, які не мають чітко сформованого ядра та більшості органел )

Хто такі еукаріоти? (Еукаріотичні (від грец. eu – повністю й каріон – ядро) клітини – це клітини ядерних організмів, які мають ядро і розвинуту систему органел)

Які органели є клітинах прокаріотів? (Слизова капсула, клітинна стінка, плазматична мембрана, цитоплазма, пілі, джгутик, кільцева ДНК(нуклеоїд), рибосоми)

Чи є у прокаріотів мітохондрії та хлоропласти? (ні)

Яка функція ядра? (передача, збереження та перетворення спадкової інформації)

Яка структура у прокаріот виконує функцію ядра? (нуклеоїд – кільцева молекула ДНК)

2. Мотивація навчально-пізнавальної діяльності (15 хв)

― Ми з вами починаємо вивчати збереження та реалізацію спадкової інформації. Сьогодні наша тема стосується поняттю ген та геном, з якими ми ознайомимося, дізнаємось типи генів, відзначимо роль ДНК та ознайомимося з положеннями сучасної теорії гена.

Ген — одиниця спадкового матеріалу, що відповідає за формування певної елементарної ознаки.

У 1865 р. Г. Мендель, після ряду дослідів (8 років) зі схрещувань гороху посівного довів існування спадкових «задатків», які пізніше назвали генами. Як ви вважаєте після такого відкриття, що стало з Менделем, чи прийшла до нього слава? Ні, на його статтю, у якій були викладені також його знамениті закони, не звернули увагу. Сам вчений був упевнений, що зробив найбільше відкриття. Однак коли його відкриття не спрацювало в дослідах з деякими тваринами, він розчарувався в науці і перестав займатися біологічними дослідженнями. Мендель помер у 1884 році так і не визнаний сучасниками. (1900 рік – перевідкриття законів, Гуго де Фриз, Карл Корренс і Ерих Чермак)

Вперше поняття «ген» був запропонований в 1909 році данським ученим Вільгельмом Йохансеном для опису спадкоємного фактора. Як ви гадаєте, це похідний термін від якого слова? Від слова «генетика», який вже раніше, в 1905 році був запропонований Вільямом Бетсоном з грецької genetikos.  Генетика – це розділ фундаментальної біології, що вивчає закономірності реалізації двох властивостей живого – спадковості і мінливості. До останніх двох понять ми ще повернемося пізніше.

А зараз варто зазначити, що до дослідів Менделя у науковому світі існувала інша гіпотеза передачі спадкової інформації так звана «злита» спадковість ознак – ознаки під час передачі із покоління в покоління можуть зникати, змішуватися, розчинятися. Згідно з цією концепцією спадковим матеріалом була цитоплазма.

У 1910 році завдяки генетичним дослідженням дрозофіл Т. Х. Морган установив, що гени лінійно розташовані в хромосомах ядра. Теж цікаво, Томас Морган був переконаний, що спадковість не передається матеріальним носієм і спробував заперечити закони Менделя за допомогою експериментів. Натомість досяг зворотного.

У переважної більшості живих організмів гени закодовані в ланцюгах ДНК, тому варто зазначити, що в 1953 році Джеймс Ватсон (Уотсон) та Френсіс Крік, базуючись на рентгенограмах, отриманих Розаліндою Франклін, відкрили структуру ДНК.

Отже, спадкова інформація записана на ДНК у вигляді генів, гени – в хромосомах, а сукупність одинарного (гаплоїдного) набору хромосом особин одного виду називається геномом. Термін «геном» був запропонований Гансом Вінклером в 1920 році. Більш детальніше ми розглянемо це поняття пізніше.

3. Вивчення нового матеріалу (20 хв)

Відкриваємо підручники. Параграф 22 с.94.

Скажіть, будь ласка, що являє собою ген? Ген (від грец. генос – рід, походження) – це ділянка ДНК, що містить інформацію про первинну структуру молекули білка або РНК і визначає можливість розвитку ознаки.

Речовиною, яка в живих організмах зберігає спадкову інформацію, є ДНК. Її стабільність і здатність створювати копії забезпечує можливість успадкування ознак. А порушення в її роботі або вплив навколишніх факторів можуть призводити до виникнення мінливості. (ДНК складається з нуклеотидів). РНК теж може бути носієм спадкової інформації. Це спостерігається у деяких вірусах.

ДНК ділиться на кілька фракцій ті, що часто повторюються, ті, що помірно повторюються та ті, що не повторюються. Роль першої фракції повністю не визначена, вважають, що вона приймає участь у процесі ділення клітини. Друга фракція приймає участь у синтетичних процесах, що є схожими для різних клітин. Остання фракція ще має назву кодуючих послідовностей – це смислова ДНК, вона несе інформацію про унікальні послідовності білків.

Розгляньте завдання 1 на с.44 роб. зошита. Спробуємо закінчити речення.

Ген є дискретною складовою одиницею спадкового матеріалу (ДНК чи РНК). Певний ген кодує синтез одного білка, який зумовлює певну ознаку. Дія гена специфічна, тому що ген містить інформацію про певний продукт (білок). Активні гени використовуються для синтезу білків, які необхідні клітині завжди. Ці гени не потребують активації. Неактивні гени проявляють свою активність тільки тоді, коли білки, які вони кодують, потрібні клітині. Ці гени клітиною активуються. Зовнішнє і внутрішнє середовище може впливати на функцію генів (інтенсивність синтезу білків).

Завдання 2 роб. зошита. Запропонуйте варіанти назви схеми. (функції гену)

Допишіть на бланках та потім вклейте до робочого зошита основні положення сучасної теорії гена (в загальних рисах)
  1. Ген займає певну ділянку (локус) у хромосомі. Хромосоми є матеріальними носіями спадковості.

2. Ген – частина молекули ДНК, яка має певну послідовність нуклеотидів і є функціональною одиницею спадкової інформації. Кількість нуклеотидів, які входять до складу різних генів, є різною.

3. Всередині гена можуть відбуватися рекомбінації (перерозподіл генетичного матеріалу) і мутації (зміни генетичного матеріалу).

4. Існують структурні й регуляторні гени. Структурні гени кодують синтез білків. Регуляторні гени контролюють і спрямовують діяльність структурних генів.

5. Ген не бере безпосередньої участі в синтезі білка, він є матрицею для утворення посередників – різних молекул РНК, які безпосередньо беруть участь у синтезі.

6. Розташування триплетів із нуклеотидів у структурних генах є відповідним (колінеарним) до амінокислот у складі білка, що кодується даним геном.

7. Молекули ДНК здатні до репарації, тому не всі пошкодження гена призводять до мутації.

8. Генотип складається з окремих генів, але функціонує як єдине ціле. На функцію генів впливають чинники як внутрішнього, так і зовнішнього середовища.

Назвіть, використовуючи інформацію підручника, різні класифікації генів. Окрім поділу на структурні та функціональні, гени поділяються за розташуванням у клітинах: ядерні гени й цитоплазматичні гени (розташовані в мітохондріях і хлоропластах). За характером кодуючої інформації виокремлюють білок-кодувальні гени і РНК-кодувальні гени. За активністю розрізняють конститутивні й неконститутивні гени.

Геном – сукупність спадкової інформації у клітинах організму певного виду. (таблиця «Будова прокаріотичної клітини», «Будова еукаріотичної клітини») Спадкова інформація клітин міститься у прокаріот в нуклеоїді – кільцева молекула ДНК та в плазмідах (малі молекули ДНК в цитоплазмі). В еукаріотичних у хромосомах (в ядрі), та у структурах цитоплазми – мітохондрії й хлоропласти, що мають власні кільцеві ДНК. Детальніше поняття «геном» ми розглянемо пізніше.

4. Закріплення набутих знань (5 хв)

Давайте разом дамо відповіді на тестові питання латинськими літерами, якими позначені ймовірні варіанти відповідей. Ці літери ми розташуємо на плакаті і дізнаємось як слово, що в нас вийде, пов’язано з сьогоднішньою темою.

1. Вперше поняття «ген» був запропонований в 1909 році

set. Гансом Вінклером

som. Грегорем Менделем

sac. Вільгельмом Йохансеном

sin. Френсісом Кріком

2. Структурні гени

cha.  кодують синтез білків

cet.  активують діяльність інших генів

chu. пригнічують діяльність інших генів

can. призводять до мутацій

3. Спадкова інформація у прокаріот міститься у

ras. ядрі

rea.мітохондріях

run.хлоропластах

rom. нуклеоїді

4. Смислова ДНК

ec. має найбільшу кількість повторів

yc. містить інформацію про унікальні послідовності білків

ic. не має певної функції

ac. ще має назву сателітної ДНК

5. Термін «геном» був запропонований

es. Гансом Вінклером

us. Грегорем Менделем

os. Вільгельмом Йохансеном

as. Френсісом Кріком

Відповідь: Saccharomyces – дріжджі. Уперше штучний ген синтезував індійський молекулярний біолог Х. Г. Корана (1922 – 2011) 3 червня 1970 р. Це був ген аланінової тРНК саме дріжджів, що складався із 77 нуклеотидів.

5. Інструктаж і Д/з (2 хв)

Підбиття підсумків уроку

«Вам сподобався урок?
Що вам найбільш сподобалось за час проведення уроку?
Щоб ви хотіли на наступне заняття?»

Д/з: параграф 22, р.з.с. 44 (1,2).

ТЕМА: ГЕНИ ТА ГЕНОМИ

Завдання 3. Допишіть терміни, що є пропущеними в основних положеннях сучасної теорії гена

1. Ген займає певну __________________ у хромосомі. Хромосоми є матеріальними носіями ____________________.

2. Ген – _________________________, яка має певну послідовність нуклеотидів і є функціональною одиницею спадкової інформації. Кількість нуклеотидів, які входять до складу різних генів, є ______________________.

3. Всередині гена можуть відбуватися ___________________ (перерозподіл генетичного матеріалу) і __________________ (зміни генетичного матеріалу).

4. Існують структурні й регуляторні гени. Структурні гени ___________________________. Регуляторні гени _____________ ______________________________ структурних генів.

5. Ген не бере безпосередньої участі в синтезі білка, він є _________________________ для утворення посередників – різних молекул РНК, які безпосередньо беруть участь у синтезі.

6. Розташування триплетів із нуклеотидів у структурних генах є відповідним (колінеарним) до _____________________________ у складі білка, що кодується даним геном.

7. Молекули ДНК здатні до ___________________________, тому не всі пошкодження гена призводять до мутації.

8. Генотип складається з _____________________________, але функціонує як єдине ціле. На функцію генів впливають чинники як внутрішнього, так і зовнішнього середовища.