Мои публикации
методическая разработка

                          Взаимодействие генов. Технологическая карта.

Деятельностная цель:

- при изучении учебного материала о взаимодействии аллельных генов, формировать познавательные универсальные учебные

действия.

- формировать умение излагать свою точку зрения, оппонировать.

Предметно - дидактическая цель:

- сформировать знания о типах взаимодействия генов и их множественном действии;

- сформировать понятия: неполное доминирование, кодоминирование, полимерия, плейотропность

- научить самостоятельно делать выводы по предложенным генетическим схемам;

- продолжить практику решения задач по генетике.

Планируемые образовательные результаты:

Предметные

- называть типы взаимодействия аллельных генов, выявлять значение этих типов взаимодействий

- давать определение понятиям «неполное доминирование» «кодоминирование», «полимерия»,

«плейотропность».

Метапредметные

1.Познавательные:

Умение работать с различными источниками информации (смысловое чтение), умение анализировать информацию, сравнивать, обобщать,

устанавливать причинно-следственные связи, делать выводы и заключения, давать определение биологическим понятиям, строить логическое

рассуждение.

2.Коммуникативные:

Умение продуктивно общаться и взаимодействовать в процессе совместной деятельности; самостоятельно организовывать учебное взаимодействие

при работе в группе; формулировать вопросы, выражать свои мысли, аргументировать свою точку зрения.

3.Регулятивные:

Умение самостоятельно определять цель учебной деятельности, способность принимать решения в проблемной ситуации, осуществлять

самоконтроль и коррекцию;

4. Личностные: Осознание бережного отношения к собственному организму на основании знаний о генотипе как целостной системе, выстраивание

собственного целостного мировоззрения, формирование познавательного интереса к биологии.

Тип урока: проблемный.

Методы обучения: словесные, наглядные, частично-поисковый, работа в группах, проектный метод.

Основные понятия, изучаемые на уроке:

неполное доминирование, кодоминирование, полимерия, плейотропность.

План

1. Взаимодействие аллельных генов

2. Взаимодействие неаллельных генов

3. Экспрессивность и пенетрантность

1. Взаимодействие аллельных генов

Согласно закономерностям, установленным Менделем, гены способны к стабильному воспроизведению и фенотипическому проявлению. Гены проявляют свое действие независимо от других генов. Могут происходить мутации генов и возникать различные рекомбинации. Между геном и признаком - сложная связь.

Действие генов специфично. Один ген может отвечать за один признак.

Продуктом функции генов является белок - фермент, катализирующий определенную биохимическую реакцию, играющую важную роль в формировании признака в определенных условиях среды.

Один ген может отвечать за несколько признаков, проявляя плейотропное действие. Например, синдром Марфана. Это наследственное заболевание, развивающееся от присутствия в генотипе одного измененного гена. Заболевание проявляется следующими признаками: подвывихом хрусталика глаза, аневризмой аорты, изменением длины пальцев - появлением "паучьих пальцев", высоким сводом стопы. В основе лежит нарушение развития соединительной ткани.

Выраженность плейотропного действия гена зависит от биохимической реакции, которую катализирует фермент, синтезируемый под контролем данного гена.

Проявление признаков есть результат взаимодействия различных биохимических реакций. Эти взаимодействия могут быть связаны с аллельными и неаллельными генами.

Взаимодействие аллельных генов может происходить по типу:

•полного доминирования;

•неполного доминирования;

•кодоминирования;

•сверхдоминирования.

При полном доминировании действие одного гена (доминантного) полностью подавляет действие другого (рецессивного). При скрещивании в первом поколении проявляется доминантный признак (например, желтый цвет горошин). Рецессивный аллель гена проявляется в результате мутации. Доминантный аллель отвечает за активную форму фермента, кодирующего признак, а рецессивный аллель - за неактивную форму, или вообще не кодирует белок. У рецессивной особи, гомозиготной по данному аллелю, белок не образуется, и поэтому признак в первом поколении не проявляется.

Полное доминирование

При неполном доминировании действие рецессивного гена проявляется в первом поколении. Например, при скрещивании растений ночной красавицы с красными и белыми цветами, появляются розовые. При этом один ген не обеспечивает достаточное количество белкового продукта для нормального проявления признака.

Неполное доминирование

При кодоминировании проявляется действие обоих генов при одновременном их присутствии. Каждый из аллельных генов кодирует определенный белок. У гетерозиготного организма синтезируются оба белка, и в результате проявляется новый признак. Например, группы крови у человека определяются множественными аллелями IA, IB, I0. Гены IA и IB доминантны, а ген I0 - рецессивен. При взаимодействии генов IA и IB проявляется новый признак, обусловливающий появление IV группы крови IAIB у человека.

При сверхдоминировании у доминантного аллеля в гетерозиготном состоянии отмечается более сильное проявление признака, чем в гомозиготном. У мушки дрозофилы известна рецессивная летальная мутация. Гетерозиготные организмы обладают большей жизнеспособностью, чем доминантные гомозиготные мухи дикого типа.

Взаимодействие неаллельных генов

Очень часто на один признак организма могут оказывать влияние несколько пар неаллельных генов. Это полигенное наследование. Примером полигенного наследования могут служить различные формы взаимодействия неаллельных генов.

Взаимодействие неаллельных генов происходит по типу комплементарности, эпистаза, полимерии.

Комплементарное действие проявляется при одновременном присутствии в генотипе организмов двух доминантных неаллельных генов. Каждый из доминантных генов может проявляться самостоятельно, если другой находится в рецессивном состоянии, но их совместное присутствие в зиготе обусловливает новое состояние признака.

Например, скрещивали два сорта душистого горошка с белыми цветами. Гибриды 1-гопоколения, полученные в результате скрещивания, имели красные цветы. Окраска цветов зависела от двух взаимодействующих генов.

Белки (ферменты), синтезируемые на основе генов А и В, катализировали биохимические реакции, которые привели к появлению нового признака.

Ген А обусловливал синтез бесцветного предшественника (пропигмента). Ген В определял синтез фермента, под действием которого из пропигмента образовывался пигмент, ответственный за окраску лепестков, а - аллель, не обеспечивающий синтез пропигмента, b - аллель, не обеспечивающий синтез фермента. Лепестки душистого горошка с генотипами ааВВ, ааВв, Аавв, аавв имели белый цвет. Во всех остальных генотипах присутствовали оба доминантных неаллельных гена, что обусловливало образование пропигмента и фермента, участвовавшего в образовании красного пигмента.

Экспрессивность и пенетрантность

Один и тот же мутантный ген у разных организмов может проявить свой эффект различным образом. Это обусловлено генотипом данного организма и условиями внешней среды, при которых протекает его онтогенез. Фенотипическое проявление гена может варьировать по степени выраженности признака. Это явление Н. В. Тимофеев-Ресовский еще в 1927 г. предложил называть экспрессивностью гена. Действие гена может быть более или менее константным, стойким в своем проявлении или нестойким, вариабильным. С изменчивостью проявления мутантного гена у разных организмов мы действительно встречаемся довольно часто. У дрозофилы имеется «безглазая» мутантная форма (eyeless) с сильно редуцированным числом фасеток. Просматривая потомство одной родительской пары, можно видеть, что у одних мух глаза почти полностью лишены фасеток, тогда как у других число фасеток в глазах достигает половины нормального числа. Такое же явление наблюдается в реализации многих признаков и у других животных и растений.

Один и тот же мутантный признак может проявляться у одних и не проявляться у других особей родственной группы. Это явление Н. В. Тимофеев-Ресовский назвал пенетрантностью проявления гена. Пенетрантность измеряется по проценту особей в популяции, имеющих мутантный фенотип. При полной пенетрантности (100%) мутантный ген проявляет свое действие у каждой особи, обладающей им; при неполной пенетрантности (меньше 100%) ген проявляет свой фенотипический эффект не у всех особей.

Экспрессивность, как и пенетрантность, обусловлена взаимодействием генов в генотипе и различной реакцией последнего на факторы внешней среды. Экспрессивность и пенетрантность характеризуют фенотипическое проявление гена. Пенетрантность отражает гетерогенность линий, популяций не по основному гену, определяющему конкретный признак, а по генам — модификаторам, создающим генотипическую среду для проявления гена. Экспрессивность есть реакция сходных генотипов на среду. Оба указанных явления могут иметь приспособительное значение для жизни организма и популяции, и поэтому экспрессивность и пенетрантность проявления гена поддерживаются естественным отбором. Эти два явления очень важно учитывать и при искусственном отборе.

Экспрессивность гена в развитии зависит от действия факторов внешней среды. Легче всего пока удается проследить влияние различных внешних агентов на мутантные гены. Так, у кукурузы известны мутантные гены, определяющие карликовость растений, положительный геотропизм (наклоняющиеся растения) и др. В основе действия этих генов лежат соответствующие биохимические изменения. Известно, например, что для нормального роста растения необходимы ростовые вещества типа ауксинов. У мутантной карликовой формы кукурузы ауксин вырабатывается нормально, но ген карликовости тормозит образование фермента, который окисляет ауксин, вследствие чего понижена активность ауксина, что и приводит к торможению роста растений. Если на такое растение воздействовать во время роста гиббереллиновой кислотой, то растение ускоряет рост и становится по фенотипу неотличимым от нормального. Добавка гиббереллиновой кислоты как бы восполняет то, что должна была бы произвести нормальная аллель гена карликовости.

Предварительный контроль новых знаний

Выберите правильный ответ:

1. Что такое плейотропность?

А. Единственное действие гена

Б. Множественное действие гена

В. Множественное действие хромосомы

2. Как выражается полимерное действие генов?

А. Усилением или ослаблением каких-либо признаков

Б. Усилением каких-либо признаков

В. Ослаблением каких-либо признаков

3. Что такое эпистаз?

А. Подавление генов

Б. Подавление признаков потомства

В. Подавление выживаемости особи

4. Что такое комплементарное взаимодействие?

А. Взаимодействие неаллельных генов

Б. Взаимодействие аллельных генов

В. Отсутствие взаимодействия

5. Какими бывают аллельные гены?

А. Доминантными и рецессивными

Б. Доминантными и субдоминантными

В. Возвышенными и низкими

6. Существует ли взаимодействие аллельных генов?

А. Да

Б. Нет

В. Неизвестно

7. Каким может быть доминирование?

А. Нестабильным

Б. Неполным

В. Оно не разделяется

8. Взаимосвязаны ли гены между собой?

А. Да

Б. Нет

В. Неизвестно

Технологическая карта по теме   «Клеточная теория.

Цель занятия:

Учебная:

• изучение истории открытия клетки и основных положений современной клеточной теории

        Развивающая:

• формирование умений и навыков анализа, сравнения, выделения главного, формулирования выводов; формирование навыков смыслового чтения.

        Воспитательная:  

• развитие интереса к познанию живого; раскрытие практического применения знаний о клеточной теории в настоящее время; воспитание здорового образа жизни.

В результате изучения темы студент должен:

уметь:

• описывать этапы создания клеточной теории; раскрыть практическое применение знаний о клеточной теории в настоящее время; доказывать материальное единство мира; выделять из потока информации необходимые знания; перечислять биоэлементы, микроэлементы, ультрамикроэлементы; сравнивать химический состав тел живой и неживой природы и делать выводы на основе сравнения.

знать:

• историю открытия клетки; вклад учёных в создание клеточной теории; основные положения клеточной теории; химический состав клетки; роль каждого химического элемента для жизнедеятельности клетки, классификацию химических элементов по содержанию.

овладеть общими компетенциями:

ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.

ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их выполнение и качество.

ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.

ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.

ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.

ОК 6. Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями.

ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных), за результат выполнения заданий.

!!! Проблемные вопросы:

• Как вы думаете, зачем современному человеку нужны знания о клетке?
• А всё ли мы о них знаем?
• Какова тема нашего урока?
• Как бы вы сформулировали цель нашего урока?

 (Заслушиваются мнения студентов, а затем корректируются преподавателем.)

Беседа по вопросам

1.  Какие бывают организмы по строению? (Одноклеточные и многоклеточные.)
2.  В чём выражается особенность одноклеточного организма? (Одна клетка функционирует как целостный организм.)
3.  В чём выражается особенность многоклеточного организма? (Клетки дифференцированы, но организм работает слаженно.)

Основная часть

Учебно-познавательная деятельность

XVII век — век открытий, противоречий и взлётов в науке, искусстве, литературе. Это времена, когда люди обращались к природе, видя в ней истоки жизни. Природа во всём: в музыке, живописи, литературе. Вы слышите, как звучит музыка великого композитора Антонио Вивальди, который жил и творил в это время. Вы видите прекрасные картины природы. В этом же веке появилась целая плеяда прогрессивных естествоиспытателей, которые пытались проникнуть в самые сокровенные тайны природы. (Фоном звучит музыка А. Вивальди «Времена года». На слайдах работы голландских пейзажистов XVII в.)

Задание 1. Заполните таблицу:

Вклад ученых в клеточную теорию

Задание 2. Согласны ли вы со следующими утверждениями? Если да, то почему?

• Клетка — это элементарная единица жизни.
• Клетка — это открытая биологическая система.

Задание 3. Как развивается клеточная теория в настоящее время? Где применимы знания о клетке?

(Медицина (общий анализ крови, где по количеству клеток судят о состоянии пациента, искусственное оплодотворение; пластическая хирургия; пересадка клеток красного костного мозга при онкозаболеваниях; негативное влияние никотина, алкоголя, наркотических веществ на клетки организма); генетика (стволовые клетки; изменение формы эритроцита при замене одной аминокислоты на другую); размножение растений методом культуры тканей, когда не удаётся размножить растение
вегетативным путём (чтобы человеку можно было управлять процессом размножения); клонирование (генная инженерия); искусственное оплодотворение в сельском хозяйстве и т. д.)

Интеллектуально-преобразовательная деятельность

Класс делится на группы по 4-5 человек. Студенты в группах ведут обсуждение полученных заданий («мозговой штурм»), затем один из учеников рассказывает об их совместном решении.

Задача 1. Известно, что с помощью методов глубокого замораживания можно консервировать не только продукты питания, но и живую ткань. Действуя по специальной методике, охлаждая организм с помощью жидкого гелия или водорода до температуры –269 или –253 °С соответственно, можно добиться полной остановки всех жизненных процессов. Положительный результат был достигнут в опытах с целым рядом живых организмов. Также успешно замораживали и потом восстанавливали культуры человеческих тканей. Как можно использовать этот процесс для сохранения редких и исчезающих видов растений и животных? (Создание банка глубоко замороженных половых и соматических клеток нужных живых организмов. В будущем можно будет возродить содержащуюся в клетках генетическую информацию.)

Задача 2. В середине прошлого века зоолог Теодор Зибольд обратил внимание учёных мира на одно странное обстоятельство. В телах пресноводной гидры, некоторых червей и инфузорий он обнаружил хлорофилл. Позднее хлорофилл обнаружили и у других животных: губок, гидроидных полипов, медуз, кораллов, коловраток, моллюсков. Они, как показали опыты, могли месяцами обходиться без пищи. Это обещало интересное открытие, и оно было сделано. Правда, оказалось, что «животный хлорофилл» создан тоже растениями. Назовите это открытие. (Микроскопические водоросли переселились под кожу многих более или менее прозрачных животных и стали питать себя и «приютивших» их животных. Водоросли используют углекислый газ, выделяемый организмами животных. Явление, когда организмы извлекают пользу из совместного существования, называется симбиозом.)

Задания для закрепления материала:

Студенты получают задание закончить предложения:

1. Первый микроскоп был изобретён … .
2. В 1665 г. Роберт Гук … .
3. Антоний Ван Левенгук открыл … .
4. Роберт Броун в растительных клетках впервые описал … .
5. В 1827 г. Карл Бэр обнаружил … .
6. В 1838—1839 гг. сформулировали основные положения клеточной теории немецкие ученые … .
7. Матиас Шлейден доказал, что … .
8. Теодор Шванн считал, что новые клетки образуются … .
9. В 1855 г. Рудольф Вирхов доказал, что … .
10. Основной единицей строения и жизнедеятельности живых организмов является … .
11. Все клетки живых организмов имеют … .
12. Клетки образуются только … .