октрытый урок по теме "Наследственная изменчивость"
план-конспект урока по биологии на тему

Тема: Наследственная изменчивость. Мутации

Цель: изучить явление наследственной изменчивости, ее закономерности и эволюционный смысл, Рассмотреть причины возникновения и основные типы мутаций. 

Задачи:

• Образовательная: рассмотреть виды мутационной изменчивости, их материальную основу; раскрыть сущность факторов, вызывающих мутации; определить значение наследственной изменчивости для эволюции и селекции.
• Развивающая: продолжить формирование научных представлений об основных свойствах живых организмов наследственности и изменчивости; умении объяснять эти свойства на основе полученных знаний;

Тип урока: изучение нового материала

Оборудование: компьютер, проектор, учебники

Литература для учителя:

• Лернер Г.И. Общая биология. (10-11 классы): Подготовка к ЕГЭ. Контрольные и самостоятельные работы/Г.И.Лернер. – М.: Эксмо, 2007. – 288с.
• Кемп П., Армс К. Введение в биологию. – М.: Мир, 1988. – 671 с.
• Билич Г.Л., Крыжановский В.А. Биология для поступающих в вузы. – М.: Оникс, 2007. – 1088 с
• учебник   А.А.Каменский, Е.А.Криксунов, В.В.Пасечник. Общая биология 10-11 классы.М.: Дрофа, 2010

Ход урока

• 1. Организационный момент.

Приветствие; подготовка класса к работе.

• 2. Мотивация учебной деятельности.

Приходится только сожалеть, что мы с вами не в Дрезденской картинной галерее. И вот почему. Там мы могли бы увидеть фантастические полотна нидерландского художника ИЕРОНИМА БОСХА.(слайды1- 3)

Вглядитесь в изображение, кто это?

«…Есть бытие, но именем каким

его назвать? Ни сон оно, ни бденье;

Созданье ли болезненной мечты

Иль дерзкого ума соображенья…» (Е. А. Баратынский)

А вот генетик бы сказал – это мутации.

Постановка проблемы: возможно ли существование таких организмов или они плод фантазии художника? (ответ в конце урока)

Тема нашего занятия «Наследственной изменчивости и ее типы».(слайд 4) Цель сегодня : выяснить сущность наследственной изменчивости, изучить ее закономерности и эволюционный смысл(слайд5).

• 3. Актуализация опорных знаний

• Что такое наследственость? Изменчивость?
• При размножении образуется новый организм, похожий на своих родителей. Объясните, чем обусловлено сходство потомства с родителями и их различия.

Изменчивость – это свойство организмов приобретать новые признаки под воздействием различных факторов (слайд 6). Изменчивость заключается в изменении наследственных задатков, то есть генов. Изменчивость противоположна наследственности. Если наследственность стремится закрепить признаки и свойства организма, то изменчивость обеспечивает появление новых признаков и свойств организма. Благодаря изменчивости организмы приспосабливаются к изменяющимся условиям окружающей среды.

•  Известно, что связь между поколениями осуществляется через клетки. Через какие клетки преимущественно осуществляется связь между поколениями у животных?
• В результате какого процесса осуществляется связь между потомством и родителями?
• Какие структуры клетки определяют наследственность и изменчивость?

Кроме того давайте вспомним понятия из прошлого раздела:

Фенотип — совокупность внешних и внутренних признаков организма, приобретённых в результате онтогенеза (индивидуального развития).

Геноти́п — совокупность генов данного организма, которая, в отличие от понятия генофонд, характеризует особь, а не вид.

Ген – это участок ДНК, задающий последовательность определённого полипептида либо функциональной РНК. Гены (точнее, аллели генов) определяют наследственные признаки организмов, передающиеся от родителей потомству при размножении.

Гомозигота - диплоидный организм или клетка, несущий идентичные аллели гена в гомологичных хромосомах.

Гетерозигота -  диплоидные или полиплоидные ядра, клетки или многоклеточные организмы, копии генов которых в гомологичных хромосомах представлены разными аллелями.(слайд 7)

• 3. Изложение нового материала.

План

1. Определение наследственной изменчивости.

Сегодня мы познакомимся с понятием наследственной изменчивости. Это такие изменения признаков организма, которые определяются генотипом и сохраняются в ряду поколений(слайд8). Причиной ее являются условия среды, в результате чего организм изменяется в пределах нормы реакции, заданной генотипом. Примером наследственной изменчивости можно считать отсутствие у белокочанной капусты в жарком климате или низкорослые породы коров и лошадей в горах(слайд9)

2. Виды наследственной  изменчивости.

Выделяют три вида наследственной изменчивости (слайд 10):

-мутационная

-комбинативная

-соотносительная

Эти виды имеют свои причины возникновения и значения. Давайте охарактеризуем их в форме таблицы (слайд 11)

3. Мутации их типы и свойства(слайд 12)

Большую роль в природе играет мутационная изменчивость.

Мутация (от лат. “mutazio” - изменение, перемена) –наследственное изменение генотипа, это изменение наследственного материала, приводящее к появлению новых признаков организма, способных передаваться последующему поколению. (слайд13)

Термин “мутация” ввел в науку в 1901 г. Голландский генетик Г.де Фриз, описавший самопроизвольные мутации у растений (слайд 14)

Де Фриз создал мутационную теорию (1901-1903), основные положения которой не утратили своего значения и по сей день:

1. Мутации возникают внезапно, скачкообразно, без всяких переходов.

2. Мутации наследственны, т.е. стойко передаются из поколения в поколение.

3 Мутации не образуют непрерывных рядов, не группируются вокруг среднего типа, они являются качественными изменениями.

4 Мутации ненаправленны — мутировать может любой локус, вызывая изменения как незначительных, так  жизненно важных признаков в любом направлении.

5. Одни и те же мутации могут возникать повторно.

6.Мутации индивидуальны, то есть возникают у отдельных особей.

Эти положения являются свойствами мутаций (слайд 15). Давайте их кратко запишем в виде схемы.(слайд 16)

Дарвин назвал наследственную изменчивость неопределенной (индивидуальной), подчеркивая ее случайный и относительно редкий характер.

Процесс возникновения мутаций называют мутагенез. Организмы, у которых произошли мутации—мутанты. Факторы среды, вызывающие появление мутаций — мутагены.

Классификация мутаций (слайд 17)

• По характеру проявления:

      рецессивные                                          доминантные

• По адаптивному значению:

      полезные

      вредные

                      летальные

                      полулетальные

     нейтральные

• По месту возникновения

      Генеративные                                     соматические

• По уровню возникновения

       Точковые (генные)

       хромосомные

                         внутрихромосомные

                          межхромосомные

       кариотипические (геномные)

По характеру проявления мутации могут быть: доминантными (проявляющимися чаще) и рецессивными (проявляющиеся реже). (слайд18)

Если доминантная мутация является вредной, то она может вызвать гибель ее обладателя на ранних этапах онтогенеза.

Рецессивные мутации не проявляются у гетерозигот, поэтому длительное время сохраняются в популяции в «скрытом» состоянии и образуют резерв наследственной изменчивости.

При изменении условий среды обитания носители таких мутаций могут получить преимущество в борьбе за существование.

По адаптивному значению они бывают (слайд19):

Полезные - повышают жизнеспособность.

Летальные - вызывают гибель.

Полулетальные - снижают жизнеспособность.

       Нейтральные - не влияют на жизнеспособность особей

По месту возникновения мутации бывают (слайд 20) :

Генеративные мутации возникают в половых клетках, не влияют на признаки данного организма, проявляются только в следующем поколении.

Соматические мутации возникают в соматических клетках, проявляются у данного организма и не передаются потомству при половом размножении. Сохранить соматические мутации можно только путем бесполого размножения (прежде всего вегетативного

По уровню возникновения выделяют (слайд 21) :

1.Генные (слайд22) - Это изменения структуры генов.  Поскольку ген представляет собой участок молекулы ДНК, то генная мутация представляет собой изменения в нуклеотидном составе этого участка. Генные мутации могут происходить в результате:

1) замены одного или нескольких нуклеотидов на другие;

2) вставки нуклеотидов;

3) потери нуклеотидов;

4) удвоения нуклеотидов;

5) изменения порядка чередования нуклеотидов.

Эти мутации приводят к изменению аминокислотного состава полипептидной цепи и, следовательно, к изменению функциональной активности белковой молекулы. Благодаря генным мутациям возникают множественные аллели одного и того же гена.

Заболевания, причиной которых являются генные мутации, называются генными . Это такие заболевания как:

Альбинизм (слайды 23-24)

Дальтонизм( слайды 25 -26)

Гемофилия (слайд 27)

2.Хромосомные  (слайд 28 -29)- Это изменения структуры хромосом. Перестройки могут осуществляться как в пределах одной хромосомы — внутрихромосомные мутации (делеция, инверсия, дупликация, инсерция) (слайды 30-31), так и между хромосомами — межхромосомные мутации (транслокация).(слайд 32)

Примерами хромосомных мутаций могут служить такие заболевания как:

Синдром Дауна (слайд 33 -35)

Синдром Клайнфельтера (слайд 36-37)

Синдром Шерешевского–Тернера (слайд 38-39)

3.Геномные это изменение числа хромосом. Геномные мутации возникают в результате нарушения нормального хода митоза или мейоза. (слайд 40)

Гаплоидия - уменьшение числа полных гаплоидных наборов хромосом.

Гетероплоидия (анеуплоидия) (слайд 41) - некратное увеличение или уменьшение числа хромосом. Чаще всего наблюдается уменьшение или увеличение числа хромосом на одну (реже две и более). Наиболее вероятной причиной гетероплоидии является нерасхождение какой-либо пары гомологичных хромосом во время мейоза у кого-то из родителей. В этом случае одна из образовавшихся гамет содержит на одну хромосому меньше, а другая - на одну больше. Слияние таких гамет с нормальной гаплоидной гаметой при оплодотворении приводит к образованию зиготы с меньшим или большим числом хромосом по сравнению с диплоидным набором, характерным для данного вида: нулесомия (2n - 2), моносомия (2n - 1), трисомия (2n + 1), тетрасомия (2n + 2) и т.д.

Полиплоидия (слайд 42)- увеличение числа полных гаплоидных наборов хромосом: триплоиды (3n), тетраплоиды (4n) и т.д.  Полиплоиды – растения, у которых произошло увеличение хромосомного набора, кратное гаплоидному. У растений полиплоиды обладают большей массой вегетативных органов, имеют более крупные плоды и семена. Естественные полиплоиды – пшеница, картофель и др., выведены сорта полиплоидной гречихи, сахарной свеклы. Классическим способом получения полиплоидов является обработка проростков колхицином. Колхицин разрушает веретено деления и количество хромосом в клетке удваивается.

Причины возникновения мутаций ученые до конца не выяснили, но они выделили несколько факторов, которые способствуют возникновению мутаций. Это: излучение, яды, температура и газы (слайд 43). Все они в разной степени способствуют появлению изменений в организме. По количеству распространенности в природе на первом месте находятся биологические- это вирусы и бактерии, затем физические -рентгеновские лучи, гамма лучи, ультрафиолетовое излучение, высокие и низкие температуры ; и химические -соли тяжелых металлов, алкалоиды, чужеродные ДНК и РНК, аналоги азотистых оснований нуклеиновых кислот,  алкилирующие соединения. (слайд 44 -45)

Рассмотрим, как действуют эти вещества на клетку.

Действие химических и биологических веществ (слайд 46)

Действие вредных веществ (слайд 47)

Действие излучений (слайд 48-52)

4.  Закрепление изученного материала. (слайд 53

1. Что представляет собой мутации?
2. Почему мутационная изменчивость относят к генотипическим?
3. Почему многие мутации проявляются не сразу?
4. Какие мутации называют генеративными?

Каково значение наследственной изменчивости для человека?

Здоровье нынешних будущих поколений людей в значительной степени зависит от того, какой генетический груз получен в наследство от предыдущих, какое количество мутаций накоплено человечеством. Проблема заключается в том, что ускорение частоты мутаций ведет к увеличению числа особей с врожденными дефектами и вредными отклонениями, передающимися по наследству. В связи с этим одна из важнейших задач охраны природы и обеспечение генетической безопасности человека – мониторинг окружающей среды и выявление загрязнителей, обладающей мутагенной и канцерогенной активностью.

• 4. Сообщение домашнего задания.

            §28

• 5. Подведение итогов урока.

1. Оценить степень реализации поставленных целей.
2. Давайте ответим на вопрос, поставленный в начале занятия: возможно ли существование таких организмов или они плод фантазии художника?

3. Оценка работы учащихся на уроке.