ОСНОВЫ ГЕНЕТИКИ И СЕЛЕКЦИИ. ГИБРИДОЛОГИЧЕСКИЙ МЕТОД ИЗУЧЕНИЯ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ. ПЕРВЫЙ И ВТОРОЙ ЗАКОНЫ МЕНДЕЛЯ
методическая разработка на тему

Министерство образования Республики Мордовия

Государственное бюджетное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

«Саранский техникум сферы услуг и промышленных технологий»

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

ОТКРЫТОГО УРОКА БИОЛОГИИ

ТЕМА: «ОСНОВЫ ГЕНЕТИКИ И СЕЛЕКЦИИ. ГИБРИДОЛОГИЧЕСКИЙ МЕТОД ИЗУЧЕНИЯ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ. ПЕРВЫЙ И ВТОРОЙ ЗАКОНЫ МЕНДЕЛЯ»

I курс, группа Т-1

Специальность  «Биохимическое производство»

Преподаватель

Потапкина Ольга Леонидовна

г. Саранск

Раздел: «Основы генетики и селекции»

Тема: « Гибридологический метод изучения наследственности. Первый и второй законы Менделя».

Цель урока: формирование у студентов системы знаний о генетике, как науке, её методах и значении; а также развитие логического мышления.

Задачи урока:

Образовательные

- охарактеризовать генетику, как науку;

- ввести понятие о гибридологическом методе изучения наследственности,

основных генетических терминах и символике;

Развивающие

- развивать мыслительную деятельность студентов;

- развивать навыки работы с генетической информацией;

- продолжить формирование умений сравнивать, анализировать, делать выводы;

- развивать у студентов биологическую речь.

Воспитательные

- развивать коммуникативные навыки;

- воспитывать у студентов интерес к получению генетических знаний.

Методические

- повышение познавательного интереса студентов на уроках и во внеурочной деятельности с использованием информационных технологий обучения.

Тип урока: урок усвоения новых знаний.

Вид урока: комбинированный, с элементами развивающего обучения.

Методы ведения урока: информационно-сообщающий, наглядный, частично-поисковый, объяснительно-иллюстративный, пояснительный.

Методическая оснащенность урока:

- презентации «Основы генетики»,  «Великие достижения, сделанные учеными генетиками за последние 100 лет», «Законы наследственности Г.Менделя.  Моногибридное скрещивание».

- учебник «Общая биология» 10-11 класс Д. К. Беляев, 2006 г.

- карточки-задания

- конспект урока студентам

Техническое обеспечение урока: телевизор, ПК.

Межпредметные связи: химия, физика.

Внутрипредметные связи: темы «Нуклеиновые кислоты», «Строение клетки», «Митоз. Бесполое деление клетки», «Мейоз. Половое деление клетки».

Структура урока:

1. Организационный момент (2 мин)

- концентрация внимания.

- знакомство студентов с планом урока.

2. Актуализация знаний (15 мин)

3. Изучение нового материала (45 мин.)

4. Закрепление полученных знаний (12 мин)

5. Подведение итогов урока (3 мин).

6. Домашнее задание (3 мин).

ХОД УРОКА

ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ МОМЕНТ

АКТУАЛИЗАЦИЯ ЗНАНИЙ

Работа по карточкам-заданиям

1) Произведите сравнение (приложение 1)

2) Определите, какие рисунки соответствуют митозу. Подпишите фазы деления клетки и расположите их в нужной последовательности (приложение 2).

3) Определите, какие рисунки соответствуют мейозу. Подпишите фазы деления клетки и расположите их в нужной последовательности (приложение 3).

Фронтальная беседа по вопросам:

1. Что такое цитология?
2. Какой ученый открыл клетку?
3. Из каких основных структур состоит клетка?
4. Назовите способы деления клетки.
5. Фазы митоза и мейоза.
6. Нарисовать как выглядит хромосома? Из чего состоит? (у доски)
7. Перечислите способы бесполого размножения.
8. Перечислите способы полового размножения.

ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА

     План:

1. Основные понятия (презентация 1).
2. Великие достижения науки (презентация 2).
3. Задачи генетики.
4. Моногибридное скрещивание (презентация 3).

Плохо приходится тому, кто полагает, что генетикой можно пренебрегать.

 Даже самый умный не подозревает, сколько недостатков он может таскать в своих хромосомах.

Вильгельм Швебель немецкий ученый

         Люди давно заметили, что признаки растений и животных передаются по наследству. Крестьяне при выращивании зерна и других культур старались оставить  для посева самые лучшие семена, потому что они давали хороший урожай. Дети похожи на своих родителей и несут в себе не только внешние сходства, но и сходства характеров, привычек, заболеваний.

Почему это происходит, почему организмы похожи друг на друга, но не являются точной копией и как передаются признаки из поколения в поколения, мы сегодня постараемся выяснить.

Греческий врач, естествоиспытатель Гиппократ так объяснял сходство родителей и детей. Он считал, что ребенок возникает от слияния женского и мужского семени, оно изготавливается во всех частях тела, поэтому несет информацию обо всех частях тела человека.  Семя мужчины борется с семенем женщины, какое окажется сильнее, таков и будет пол ребенка.

          Генетика – это наука о самых сокровенных таинствах природы – о наследственности и изменчивости.

1) Основные понятия  (презентация 1)

         Генетика - это наука о наследственности и изменчивости организмов и методах управления этими процессами.

        Генотип – набор генов. Фенотип – совокупность внутренних и внешних признаков.

        Наследственность – это свойство организмов передавать свои признаки и особенности развития из поколения в поколение.

Наследственностью обладают все живые организмы. У кошки рождается котенок, у лошади жеребенок, у человека ребенок, от семени томата вырастит растение томат, из споры мха появится проросток мха.

Благодаря наследственности виды остаются относительно неизменными.

Ведь вы внешне похожи на своих родителей, но не являетесь их точной копией. В природе вы не найдете абсолютно одинаковые организмы. Зебры все полосатые, но их шкура отличается шириной полосок, тигр так, же отличается рисунком и окраской шерсти от своих сородичей.

        Изменчивость – это свойство организмов приобретать новые свойства организмов. Это понятие противоположное наследственности.

В зависимости от причины изменчивость бывает наследственной и ненаследственной.

                         Изменчивость

Наследственная                                Ненаследственная

(генотипическая)             Модификационная  (фенотипическая)

      связана с изменениями                        связана с изменениями

  в генах (с их перестановкой,                внешней среды, вызывающая

                 утратой)                                          морфологические

                                                                      (внешние) изменения

         Ненаследственная изменчивость (фенотипическая, модификационная) возникает под воздействием факторов окружающей среды, не затрагивает гены, проявляется массово. Примером может служить появление желтых листьев осенью, вызванных наступлением более низких температур, уменьшением длины светового дня.   Из-за разной освещенности,  размер листовой пластинке на одном дереве может быть разным, более крупные на вершине и мелкие листья в нижних частях дерева. Растение одуванчика,  при  делении одного и того же  корневища, посаженного на равнине и в горах, выглядит по-разному. Более крупное растение выросло в благоприятных условиях равнины.

         Был проведен опыт. В сентябре посадили два растения колеус, генотип т.е. набор хромосом и строение генов у них одинаков. Горшок с одним  растением находился на подоконнике, растение получало много солнечного света, поэтому листья крупные и ярко окрашенные. Горшок с другим растением стоял в плохо освещенном месте, поэтому у него листья более мелкие и не ярко окрашенные. Здесь мы видим проявление ненаследственной (фенотипической) изменчивости, которая проявляется только под действием внешних факторов, генотип при этом не меняется, меняется окраска и величина листьев из-за разной освещенности.

2) Великие достижения науки генетики (презентация 2).

Великие достижения, сделанные учеными генетиками за последние 100 лет

За прошедшее столетие генетики сделали великое множество важных открытий – о самых значимых из них Вы можете узнать прямо сейчас.

• Генетическая наука волнует умы ученых генетиков уже на протяжении целого века. Давай те же краем глаза взглянем на столетнюю эволюцию генетики 

Чешский ученый генетик и его горох

• Начиная с середины 1850-х годов, чешский монах Грегор Мендель ( Gregor Mendel) исследовал более чем 10.000 наследственных форм сортов гороха, которые он вырастил за восемь лет в монастырском саду Так называемый отец современной генетики, Мендель был первым ученым генетиком, кто выделил доминантные и рецессивные гены
• Еще он обнаружил, что каждый родитель дает один ген своему потомству, и что один из этих генов становится определенной чертой, которая не проявляет себя физически
• «Святой» генетик ученый опубликовал результаты своих исследований еще в 1865 году, но его работы, в значительной степени, оставались незамеченными до начала 1900-х годов
• В конце 1860-х годов, швейцарский ученый генетик Фридрих Мишер (Friedrich Miescher) - человек, который тоже стал бы священником, если бы не запрет отца - был первым ученым, который отделил ДНК из органической клетки и идентифицировал его как отдельную молекулу 
• Мишер исследовал белые клетки крови, которые он извлек из гноя с использованных бинтов, найденных около ближайшего госпиталя. Во время своих опытов, он смог изолировать новые молекулы из ядра клетки
• В то время, 25-летний генетик назвал это нуклеидами, а не сегодняшним принятым термином: нуклеиновые кислоты, которые описаны двумя последними буквами ДНК - Дезоксирибонуклеиновая кислота

Открытие двойной спирали

• В апреле 1953 года, научный журнал Nature опубликовал одну интересную статью ученых генетиков Джеймса Ватсона и Фрэнсиса Крика "Структура ДНК имеет новые функции, которые представляют значительный биологический интерес", пишет Ватсон и Крик. Эта фраза стала началом описания научной работы, в которой двое мужчин - вместе с другой парой ученых генетиков, Морисом Уилкинсом и Розалинд Франклин – разгадали тайну преследующую умы многих ученых в то время: как же на самом деле выглядит ДНК? 
• В 1940 году генетики знали, что ДНК состоит из четырех оснований: аденин, тимин, гуанин и цитозин. Эти трое ученых, исключая Розалинд Франклин, получили в 1962 году Нобелевскую премию. Франклин умерла за четыре года до этого, а Нобелевская премия не может быть присуждена посмертно

Клонирование Долли

• 5 июля 1996 года, родилась самая известная овца в мире Долли, названная так в честь певца Долли Партона, была первым млекопитающим успешно клонированным из отдельной взрослой клетки (клетку поместили в яйцо и внедрили в яичник суррогатной матери)
• Ученые «усыпили» Долли шесть лет спустя, потому что она страдала от серьезной легочной инфекции
• Ранее, в 1952 году ученые генетики также успешно клонировали животное, но получившийся головастик был клонирован из эмбриональных клеток, а не взрослой клетки. После Долли, ученые клонировали коз, коров, мышей, свиней, кошек, кроликов и многие виды диких животных

Проект «Геном человека»

• В 1990 году, международная группа ученых начала 13-летний научный проект, направленный на выявление всех генов в ДНК человека
• В 2003 году - на два года раньше, чем предполагалось - и на 50-летие публикации двойной спирали Ватсона и Крика, ученые заявили, что проект «Геном человека» завершен
• Достижения исследования поставили эту научную работу в ряд с другими великими исследованиями, такими как, например, открытие пенициллина. Результаты проекта дал ученым «чертеж» биологических функций человека и причин восприимчивости к болезням
• Ученые генетики сделали свои выводы общедоступными, надеясь на то, что это поможет углубить понимание генетических причин заболеваний и способствовать развитию терапии
• Знания полученные благодаря проекту «Геном человека» могут привести к новым революционным способам диагностики, лечения и предотвращения тысяч заболеваний, которые влияют на нас

3) Задачи генетики

       Как биологическая наука генетика очень важна для всех специалистов, имеющих дело с живыми организмами – агрономов, ветеринаров, медиков и т.д.

       Как вы думаете, какие задачи стоят перед генетикой?

1. Изучение механизма действия генов.

2. Создание новых сортов растений и пород животных.

3. Решение многих медицинских вопросов.

4. Актуально изучение генетических последствий загрязнения окружающей среды.

4) Моногибридное скрещивание (презентация 3).

          В основу современной науки - генетики легли законы наследования признаков, установленные Г. Менделем. Для опытов Мендель брал обычный посевной горох, характеризующийся большим разнообразием форм и способностью к самоопылению. Прежде чем проводить скрещивание, он проверил чистоту 34 сортов и выбрал растения, предки которых в ряду поколения стойко передавали свои признаки. Скрещивание двух организмов, отличающихся по одной паре альтернативных признаков, он назвал моногибридным. В своих опытах Мендель скрестил растения, выросшие из желтых семян, с растениями, выросшими из зеленых семян. В потомстве от этого скрещивания все смена (семена первого поколения) оказались одинаковыми и имели желтую окраску.

Это единообразие гибридов 1-го поколения носит название 1-го закона

Менделя. Из пары альтернативных признаков при этом проявился только один. Явление преобладания признака одного из родителей Мендель назвал

доминированием, проявляющийся признак – доминантным.

Подавляемый же признак он назвал рецессивным.

Закон расщепления.

         По мнению Менделя, у потомства присутствуют оба  наследственных задатка, но рецессивный находится в скрытом состоянии. Чтобы проверить это предположение, Мендель высеял гибридные семена от каждого растения отдельно. В результате самоопыления этих растений завязались как желтые, так и зеленые семена в отношении 3:1. Расщепление во втором поколении в таком соотношении было названо законом расщепления, или 2-ым законом Менделя.

         В последующих поколениях при самоопылении у растений, выросших из зеленых семян, 1/3 давала только желтые семена, а у 2/3 вновь

обнаружилось расщепление по окраске в соотношении 3:1. Мендель провел

скрещивание растений, различающихся по 7 парам признаков, и везде получил одни и те же результаты: единообразие гибридов 1-го поколения при

расщеплении в F2 в отношении 3:1.

         На основании этих данных Мендель сделал вывод о том, что наследуются не сами признаки, а наследственные задатки (факторы), их определяющие. Они передаются из поколения в поколение и в настоящее время называются генами. Он предложил эти задатки обозначать буквами латинского алфавита: доминантный фактор – заглавными (А), рецессивный - строчными (а). У каждого

организма эти факторы парные, т. к. один происходит от материнского организма, другой – от отцовского. Каждый ген может находится в одном их состояний А или а. Эти состояния гена называют аллелями. 

В данном случае желтая окраска семян определяется доминантным аллелем А, зеленая же – рецессивным аллелем а. Эти аллели расположены в идентичных участках гомологичных хромосом.

          Если использовать общепринятую в генетике символику (Р –

родительская особь,  ♀- материнский и  ♂- отцовские организмы, х – знак скрещивания), то моногибридное скрещивание можно представить следующим образом:

Р1    O x O 

F1    O O O O признак единообразия

          А    А    А    А

Р2    O x O 

F2    O O O O

         А    А     А    а

А – доминантный признак (желтый)

а – рецессивный признак (зеленый)

АА – гомозиготные аллели

Аа – гетерозиготные аллели

          Исходное растение АА отличается от гибрида Аа по наследственным задаткам, в то время как по внешним признакам они одинаковы. Внешнее проявление признака называется фенотипом, а совокупность генов - генотипом. У особей АА и Аа фенотип одинаковый – семена имеют желтую окраску, а генотип разный.

         Организм, имеющий одинаковые аллели одного гена называют гомозиготным (АА Аа АА аа Аа Аа Аа Аа Аа Аа АА Аа Аа аа нашем случае  АА и аа). Организмы, имеющие разные аллели одного гена,

называют гетерозиготными (Аа).

ЗАКРЕПЛЕНИЕ

1. Прочитайте стихотворение С. Михалкова «Дядя Стёпа». Найдите и назовите слова, отвечающие за фенотип отца и ребёнка (стихотворение на слайде).

– высокий, великан, богатырь

(копия стиха на столе).

Вывод: ФЕНОТИП – это.

(Приложение 4)

2. Работа с маркерной доской.

Определите окраску семян гороха при следующих генотипах:

На маркерной доске написать генотипы, учащиеся выходят к доске маркерами желтыми и зелеными рисуют желтые и зеленые круги (горошины).

(Приложение 5)

ПОДВЕДЕНИЕ ИТОГОВ УРОКА

Рефлексия:

- Что нового вы узнали на сегодняшнем уроке?

- Как вы оцениваете свою работу на уроке?

- Какие у вас есть вопросы по теме урока?

Оценки за урок.

Лист учета знаний учащихся

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ

Изучить параграф учебника.

Задания на выбор:

- выполнить рисунок к изученной теме;

- подготовить сообщение на тему: «Биография Г. Менделя», «Вклад российских ученых в развитие генетики»;

- составить проверочный тест к параграфу.

Приложение 1

Работа по карточкам-заданиям

Произведите сравнение

Приложение 2

Определите, какие рисунки соответствуют митозу. Подпишите фазы деления клетки и расположите их в нужной последовательности.

Приложение 3

3) Определите, какие рисунки соответствуют мейозу. Подпишите фазы деления клетки и расположите их в нужной последовательности.

Приложение 4

Задание! Найти и назвать слова, отвечающие за фенотип отца и ребенка.

Стихотворение С. Михалкова «Дядя Степа»

В доме восемь дробь один

У заставы Ильича

Жил высокий гражданин

По прозванью Каланча,

По фамилии

Степанов

И по имени Степан,

Из районных великанов

Самый главный великан.

У Степана сын родился

Малыша зовут Егор

Возле мамы на кровати

На виду у прочих мам

Спит ребёнок небывалый

Не малыш, а целый малый,

Весит он пять килограмм.

Богатырь, а не ребёнок,

Как не верит чудесам,

Вырастает из пелёнок

Не по дням, а по часам.

Приложение 5

Р1    O x O 

F1    O O O O признак единообразия

          А    А    А    А

Р2    O x O 

F2    O O O O

         А    А     А    а

А – доминантный признак (желтый)

а – рецессивный признак (зеленый)

АА – гомозиготные аллели

Аа – гетерозиготные аллели