Дистанционное обучение 10.03. - 9 класс
учебно-методический материал по биологии (9 класс) по теме

                                                                             Дата: 10.03.2014

Урок "Наследственна изменчивость. Мутации"

Цель урока: раскрыть сущность мутационной изменчивости;

Задачи урока:

Образовательные:

- познакомить учащихся с принципами классификации мутаций; раскрыть причины мутационной изменчивости; выявить свойства и роль мутационной изменчивости;

Развивающие:

- развить у учащихся навыки работы с текстом;

- развить умение задавать вопросы, сравнивать, делать выводы, анализировать;

Воспитательные:

- сформировать у учащихся диалектико-материалистическое мировоззрение, правильное отношение к окружающему миру, формирование у них понимания единства живой природы и своего места в ней, воспитание умения работать в коллективе. .

1. Вступительное слово учителя

Я предлагаю вам прочитать  отрывок из сказки «Конек - горбунок». Выскажите свое предположение, какое свойство живых организмов  описал автор сказки.

Вдруг о полночь конь заржал…

Караульщик наш привстал,

Посмотрел под рукавицу

И увидел кобылицу.

Кобылица та была

Вся, как зимний снег бела,

Грива – в землю, золотая,

В мелки кольца завитая.

Все вы помните, что Иван поймал  кобылицу, и она в обмен на свободу пообещала родить  ему двух коней.

Что ж он видит? – Прекрасивых

Двух коней золотогривых.

В мелки кольца завитой,  

Хвост, струится золотой.

Да игрушечку – конька

Ростом только в три вершка,

На спине с двумя горбами

Да с аршинными ушами.

О каком свойстве живых организмов говорится в этом отрывке?

А) Задание 1. Заполните  таблицу Знаю -Хочу узнать - Узнал (Приложение 1) .              

 – Вспомните все, что вы знаете о наследственности, об  изменчивости. Запишите информацию в таблицу, в колонку  «Знаю».

- Подумайте, на какие вопросы о наследственной изменчивости, а именно о мутациях, вам интересно было получить ответы, и запишите в колонку таблицы «Хочу узнать». Для работы можно воспользоваться вопросительными словами: Как? Что? Где? Почему? Каким образом? Для чего? Можно ли? Какое? И другие. .

Б) Задание 2.   Осуществите поиск ответов на вопросы с помощью чтения текста учебника и текст Приложение 2.

1.Определение мутации (возможный вопрос: Что такое мутация?.)

 2.Классификация мутаций: геномные, хромосомные , генные (возможный вопрос : Какие бывают мутации? Где возникают мутации ?Почему возникают мутации?).

3.Характеристика мутаций.

4.Мутагенные факторы (возможный вопрос : из-за чего возникают мутации? Как часто возникают мутации? Почему возникают мутации?)

5.Значение мутаций? (возможный вопрос :Где используются мутации? Для чего используют мутации?)

4.Свойства мутаций.

         Учащиеся читают текст (Приложение 2) . По ходу чтения делают пометки «ν» - уже знал, «+» - новое, нашел ответ, «-» - непонятно, нужно спросить, обсудить.

В) Задание 3. Сделать общие выводы и записать их  в графу «Узнал» (учащиеся сделали следующие записи: 1.мутации  - ,2.  виды мутаций: …, 3. Геномные- …, 4. Хромосомные - …, 5. Генные -…)

• Ответы  учащихся дополняются  путем чтения текста (Приложение 4 «Значение мутаций»). Делаются записи в графе «Узнал».

                                              2. Стадия рефлексии

• Вернитесь  к сказке и выскажите  свое мнение о том:

- какое свойство живого описывается в сказке «Конек - горбунок»?

- к какому  виду  наследственной изменчивости можно отнести этот пример?

- дайте характеристику данному виду мутации

- назовите причины рождения «конька - горбунка»

3. Стадия закрепления

Учащимся предлагается решить тест «Наследственная изменчивость» (Приложение 5). 

Приложение 1

Тема урока …………………………………………………………………………………………………………………………..

Приложение 2

Наследственная изменчивость.

Различают два вида наследственной изменчивости – комбинативную,  и мутации.

Комбинативная изменчивость

         Комбинативная изменчивость связана с образованием у потомков новыx сочетаний генов в генотипах, формирующихся в результате перекомбинации генов и перекомбинации хромосом в процессе полового размножения. Вспомните, что новые комбинации групп сцепления генов возникают вследствие:  независимого расхождения гомологичных хромосом в анафазе первого деления мейоза и  их случайного сочетания при оплодотворении, могут быть также результатом кроссинговера. Таким образом, в процессе комбинативной изменчивости молекулярная структура генов не изменяется, однако новые сочетания аллелей в  генотипах приводят к появлению организмов с новыми фенотипами.

Мутационная изменчивость

Мутации — это случайно возникшие стойкие изменения генотипа,  затрагивающие целые хромосомы, их части или отдельные гены. Они могут быть и полезны, и вредны, и нейтральны для организмов.

Организм, приобретший новый признак  или ряд признаков,  тем самым изменивший свой фенотип в результате мутации, называют мутантом.

Мутации характеризуются рядом свойств: 1) возникают внезапно, скачкообразно, ненаправленно — мутировать может любая часть гена, приводя к изменению самых разнообразных признаков; 2) сходные мутации могут возникать неоднократно; 3) по проявлению в фенотипе могут быть доминантными и рецессивными, полезными и вредными; 4) передаются из поколения в поколение, т.е. наследуются.

Изменения наследственного материала половых клеток называют генеративными мутациями, а клеток тела- соматическими. Последние,  могут наследоваться только при вегетативном размножении организмов.     По характеру изменения генетического материала различают геномные, хромосомные и генные мутации. 

Геномные мутации.   Геномными- называют мутации, приводящие к изменению числа хромосом. Различают два типа таких мутаций: полиплоидию и гетероплоидию (анеуплоидию). 

Наиболее распространенным типом геномных мутаций является полиплоидия — кратное изменение числа хромосом. У полиплоидных организмов гаплоидный (n) набор хромосом в клетках повторяется не 2 раза, как у диплоидов, а 4 — 6 раз, иногда значительно больше — до 10 — 12 раз.

Возникновение полиплоидов связано с нарушением митоза или мейоза. В частности, нерасхождение гомологичных хромосом в мейозе,  приводит к формированию гамет с увеличенным числом хромосом. У диплоидных организмов в результате такого процесса могут образоваться диплоидные. (2n) гаметы.

Полиплоидные виды растений довольно часто обнаруживаются в природе; у животных полиплоидия редка. Некоторые полиплоидные растения характеризуются более мощным ростом, крупными размерами и другими свойствами, что делает их ценными для генетики-селекционных работ.

 Гетероплоидия, или анэуплоидия, возникает вследствие уменьшения или увеличения  числа хромосом на одну, две или более. Причиной изменения числа отдельных хромосом является не расхождение хромосом при гаметогенезе.  В результате появляются гаметы, в которых некоторые хромосомы либо отсутствуют, либо,  представлены в двойном количестве. Особи,   образующиеся из таких гамет характеризуются измененным числом хромосом в кариотипе. Различают моносомию (2п-1, т.е. меньше на одну хромосому), трисомцю (2п+1, т.е. больше на одну хромосому) .

Часто изменение числа хромосом обусловливает нарушение развития и летальность. Это, видимо, связано с тем, что геномные мутации значительно изменяют баланс генов и тем самым нарушают процесс индивидуального развития организма. Например, лишние Х-хромосома или 21-я хромосома у человека вызывают тяжелое заболевание – синдром Дауна, а отсутствие одной Х хромосомы – синдром  Шершевского – Тернера.

Хромосомные мутации. Хромосомные мутации — это перестройки хромосомы, характеризуются изменениями положения участков хромосом. Многие из хромосомных мутаций доступны изучению под микроскопом. Пути изменения структуры хромосом разнообразны. Участок хромосомы  может удвоиться или, наоборот, выпасть, он может переместиться на другое место и т. д. Рассмотрим основные типы хромосомных мутаций:

Некоторые виды хромосомных мутаций

Хромосомные перестройки возникают в результате образовавшихся,  при мутагенном воздействии разрывов хромосом,  последующей утраты некоторых фрагментов и воссоединения частей хромосомы в ином порядке по сравнению с нормальной хромосомой. Хромосомные мутации приводят к изменению функционирования генов. Они играют серьезную роль в эволюционных преобразованиях видов.

Генные, или точковые, мутации, как правило, затрагивают единичные гены и образуются наиболее часто. С ними связано большинство изменений морфологических, биохимических и физиологических признаков организма. Генные мутации возникают в результате замены одной или нескольких пар нуклеотидов в структуре ДНК на другие, выпадения или добавления пар нуклеотидов, что  ведет к нарушению порядка считывания информации.

В итоге происходит изменение в транскрипции PHK и синтезе белков, что, в свою очередь, обусловливает появление новых или измененных признаков.

Вследствие генной мутации,  образуются новые аллели. Это имеет важное эволюционное значение.

Некоторые виды точковых мутаций

Приложение 4

Значение мутаций для эволюции, селекции и медицины.

         Основы понимания роли мутаций в эволюции были заложены работами советского генетика С. С. Четверикова, английских учёных Дж. Холдейна и Р. Фишера и американского учёного С. Райта, положивших начало развитию эволюционной генетики. Было показано, что все наследственные изменения, служащие материалом для эволюции, обязаны мутациям.  Мутагенный фактор приводит к возникновению разнообразных мутаций,  сами по себе мутации не имеют приспособительного характера, однако постоянно возникающие мутации служат резервом наследственной изменчивости, который позволяет естественному отбору сохранять  носителей тех мутаций, которые оказываются полезными в данной обстановке (например,  светлая кожа у европеидов). При этом мутации, бывшие в одних условиях вредными или нейтральными, могут оказаться полезными в изменившихся условиях. Наибольшее значение для эволюции имеют генные мутации.

Полиплоидия играет большую роль в эволюции растений; при этом, помимо репродуктивной изоляции, она в ряде случаев восстанавливает плодовитость бесплодных межвидовых гибридов.

С разработкой способов искусственного мутагенеза открылась возможность значительного ускорения селекции. Для того чтобы иметь больше мутантных форм можно, воздействуя мутагенами, повышать частоту мутаций. Таким образом, у селекционера появилась  возможность отбирать подходящих для его целей мутантов.  В 1930 советские учёные А. А. Сапегин и Л. Н. Делоне впервые применили ионизирующую радиацию в селекции пшеницы. В дальнейшем методами радиационной селекции были выведены новые высокоурожайные сорта пшеницы, ячменя, риса, люпина и др. с.-х. растений, ценные штаммы микроорганизмов, используемых в промышленности.        

Геномные мутации, хромосомные перестройки и генные мутации — причина многих наследственных заболеваний и врождённых уродств у человека. Поэтому ограждение человека от действия мутагенов — важнейшая задача. Огромное значение в этом отношении имело запрещение испытаний ядерного оружия в атмосфере, загрязняющих окружающую среду радиоактивными веществами. Очень важно тщательное соблюдение мер защиты человека от радиации в атомной индустрии, при использовании радиоактивных изотопов, рентгеновских лучей и т. п. Необходимо изучение возможного мутагенного действия различных новых лекарственных средств, пестицидов, химических препаратов, применяемых в промышленности, и запрещение производства тех из них, которые окажутся мутагенными.

Приложение 5

Тест. «Наследственная изменчивость»

• Выберите один правильный вариант ответа:

1.  Наследственная изменчивость бывает двух видов

а) комбинативной и мутационной

б) мутационной и генотипической

в) комбинативной и фенотипической

г) модификационной и комбинативной

2. Мутации возникают вследствие

а) случайных комбинаций генов

б) возникновения разных наборов хромосом

в) изменения структуры генов

г) случайных комбинаций хромосом

3. Мутация, обусловленная заменой одного или нескольких нуклеотидов в гене, называется

а) нуклеотидной

б) генной

в) хромосомной

г) генеративной

4. Какое  из  явлений  можно  отнести  к  геномной  мутации?

А) возникновение  серповидно – клеточной  анемии;

б) появление  полиплоидной  формы картофеля;

в) появление  в  потомстве  особи – альбиноса.

5. Перемещение  гена  или  участка  хромосомы  из  одного  локуса в  другой  называется :

а) делеция;      б) транслокация;     в) дупликация;      г) инверсия  

6. Определите  среди  указанных  примеров  мутационную  изменчивость.

А) на  одной  грядке  при  хорошем  уходе  томат  дал  крупные  плоды,  а  на  грядке  при  плохом  уходе – мелкие.

Б) наступили  холода – мех  у  зайцев  стал  гуще.

В) у  одного  растения  табака  душистого  из  почки  вырос  необычный  побег  с  красивыми  полосатыми  листьями.

Г) на  хорошо  удобренной  почве  капуста  дает  крупные  кочаны,  а  на  бедной  почве – маленькие

II. Закончите предложения:

7. Вещества, способные вызывать мутации, называются …………..

8. Мутационная и комбинативная изменчивость относятся к ………..