Урок по общей биологии. Закономерности изменчивости. Мутационная изменчивость.
Урок по общей биологии.
Закономерности изменчивости. Мутационная изменчивость.
9 класс
ЦЕЛЬ: расширить знания учащихся о влиянии факторов окружающей среды на процесс формирования признаков организмов; выявить закономерности мутационной изменчивости и определить их практическое значение.
Задачи:
1.Сформировать знания о наследственной изменчивости и ее основных типах. Дать характеристику комбинативной и мутационной изменчивости.
2.Рассмотреть причины возникновения и основные типы мутаций.
3.Повторить материал и проконтролировать знания учащихся по теме "Модификационная изменчивость".
Раскрыть сущность наследственной изменчивости: мутационной и комбинативной; сформировать знания о видах мутаций; выяснить значение наследственной; раскрыть причины мутационной изменчивости, выявить последствия мутаций.
Развивать навыки совместного решения проблем, быстрого анализа и оценки нового материала, наблюдательности, графически оформлять информацию, выделять главное.
Познакомить учащихся с репродукциями и экспозициями различных музеев, проследить межпредметные связи.
Форма урока – лекция
Оборудование:
- Презентация с использованием набора ЦОР.
- репродукции Иеронима Босха; экспозиция музея Ч.Дарвина.
- Компьютер, интерактивная доска.
Понятия урока: мутационная изменчивость, генотипическая изменчивость, комбинативная изменчивость, виды мутаций (геномная, генная, хромосомная), мутагены.
Ход урока:
I.Организационный момент.
II.Проверка домашнего задания. Взаимооценка.
Письменный опрос, работа с терминами (по вариантам): Приложение №1.
Продолжительность 3-4 мин., далее учащиеся обмениваются работами.Совместное обсуждение и подведение итогов. Каждый правильный ответ – 1 балл. Выставление оценок, сдача работ.
III.Актуализация знаний.
- 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
Но 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 что бы сказал генетик, рассматривая эти картины?
- это мутации.
-Интересно будет, что скажете вы в конце занятия, рассмотрев тему «Наследственная изменчивость. Мутации» (записываем тему урока в тетрадь).
План лекции:
1.Наследственная изменчивость
2.Представление о мутациях
3.Классификация мутаций
4.Генные мутации
5.Хромосомные мутации
6.Геномные мутации
7.Значение мутаций
8.Закон гомологических рядов
9.Факторы, вызываемые мутации.Загрязнения природной среды мутагенами, последствия этого.
IV.Формирование новых знаний.
Содержание лекции:
1.Наследственная изменчивость.
Ученики вспоминают схему прошлого урока о видах изменчивости, с краткими комментариями. Наследственная изменчивость – свойства организма приобретать новые признаки в процессе онтогенеза и передавать их потомству. Наследственная изменчивость – основа разнообразия живых организмов и главное условие их способности к эволюционному развитию. Механизмы наследственной изменчивости разнообразны. К наследственной изменчивости относят такие изменения признаков организма, которые определяются генотипом и сохраняются в ряду поколений.
Типы наследственной изменчивости
Наследственная изменчивость (неопределенная, индивидуальная):
1. Генотипическая (происходит в хромосомном аппарате ядра клетки)
- мутационная
- комбинативная
2.Цитоплазматическая (связана с изменениями в ДНК и РНК пластд и митохондрий)
Основной вклад в наследственную изменчивость вносит генотипическая изменчивость; существует также и цитоплазматическая изменчивость. Генотипическая изменчивость в свою очередь слагается из мутационной и комбинативной изменчивости.
Комбинативная изменчивость – важнейший источник того бесконечного наследственного разнообразия, которое наблюдается у животных организмов. В основе комбинативной изменчивости лежит половое размножение живых организмов, вследствие которого возникает огромное разнообразие генотипов.
2.Представление о мутациях и их причинах.
Мутации – случайно возникшие, стойкие изменения генотипа, затрагивающие целые хромосомы, их части и отдельные гены. Термин "мутация" впервые ввел в науку голландский генетик Гюго Де Фриз. Проводя опыты с энотермой (декоративное растение), он случайно обнаружил экземпляры, отличающиеся рядом признаков от остальных (большой рост, гладкие, узкие длинные листья, красные жилки листьев и широкая красная полоса на чашечке цветка…). Причем при семенном размножении растения из поколения в поколение стойко сохраняли эти признаки. В результате обобщения своих наблюдений Гюго Де Фриз в 1901 г. создал мутационную теорию, 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 проявляются качественными изменениями.
4.Мутации не направлены – мутировать может любой локус, вызывая изменения как незначительных, так и жизненно важных признаков в любом направлении.
5.Одни и те же мутации могут возникать повторно.
6.Мутации индивидуальны, т.е. возникают у отдельных особей.
Процесс возникновения мутаций называют мутагенез, организмы, у которых произошли мутации, – мутантами, а факторы среды, вызывающие появление мутаций, – мутагенами.
Примеры мутаций:
Рисунок1. Анконская, или коротконогая, овца - порода, возникшая в результате мутациию
Рисунок 2. Нормальный цыпленок (А) и мутантный, лишенный оперения (Б.)
Рисунок 3. Доминантная мутация – отсутствие оперения на шее у петуха.
Рисунок 4. Короткопалость у человека.
Рисунок 5. Дополнительный палец (полидактилия) у человека.
3.Классификация мутаций.
Классификаций мутаций по месту их возникновения:
По месту возникновения делятся на генеративные (в половых клетках) и соматические (в клетках тела). В гомозиготном состоянии мутации понижают жизнеспособность или плодовитость особи. Мутации, резко снижающие жизнеспособность или приводящие к смерти, называются летальными или полулетальными. У человека к таким мутациям относится ген гемофилии и ген серповидно-клеточной анемии, определяющей синтез аномального гемоглобина. Соматические мутации, вероятно, возникают очень часто и остаются незамеченными, но в некоторых случаях образуются клетки с повышенной скоростью деления и роста. Эти клетки могут дать начало опухолям – либо доброкачественным, которые не оказывают особого влияния на весь организм, либо злокачественным, что приводит к раковым заболеваниям. Сейчас обсуждается вопрос о соматических мутациях, как причине старения.
Классификаций мутаций по влиянию на жизнеспособность особей:
- полезные - повышают жизнеспособность особей
- вредные - понижают жизнеспособность особей
- нейтральные - не влияют на жизнеспособность особей
Мутации, как привило, оказываются вредными. Но некоторые мутации могут быть и полезными, тогда в процессе естественного отбора они получают преимущество и сохраняются.
Классификаций мутаций по происхождению:
- спонтанные (возникшие естественным путем под действием факторов среды обитания)
- индуцированные (искусственно вызванные действием мутагенных факторов).
Классификаций мутаций по типу аллельных взаимодействий: Мутации, по характеру проявления, бывают доминантными или рецессивными. Большинство мутаций рецессивные и не проявляются у гетерозигот. Это очень важно для существования вида.
Классификаций мутаций по уровню возникновения:
- Геномные приводят к изменению числа хромосом
- Генные, или точковые, связаны с изменением последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК
- Хромосомные – перестройка хромосом
4.Генные мутации
Генные, или точковые мутации, – наиболее часто встречающийся класс мутационных изменений. Генные мутации связаны с изменением последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК. Они приводят к тому, что мутационный ген либо перестает работать, и тогда не образуются соответствующие РНК и белок, либо синтезируется белок с измененными свойствами, что проявляется в изменении каких-либо признаков организма. Мутации – редкие события. На 10000–1000000 генов определенного типа в среднем возникает одна новая мутация. Хотя мутационные события происходят редко, но благодаря постоянству естественного мутационного процесса и способности видов накапливать мутации в генотипах всех без исключения особей содержатся значительное количество генных мутаций. В природе постоянно идет спонтанный мутагенез. У человека многие гены мутируют с частотой 1:200000 гамет. Генные мутации, возникающие в гаметах, передаются всем клеткам потомков и влияют на дальнейшую судьбу популяций.
Гемофилия — наследственное заболевание, связанное с нарушением коагуляции (процесс свёртывания крови); при этом заболевании возникают кровоизлияния в суставы, мышцы и внутренние органы, как спонтанные, так и в результате травмы или хирургического вмешательства. При гемофилии резко возрастает опасность гибели пациента от кровоизлияния в мозг и другие жизненно важные органы, даже при незначительной травме. Обычно гемофилией болеют мужчины, а женщины являются носителем больного гена.
Дальтонизм –цветовая слепота, наследственная, реже приобретенная особенность зрения, выраженная в неспособности различать один или несколько цветов. Названа в честь Джона Дальтона, который впервые описал один из видов цветовой слепоты на основании собственных ощущений, в 1794 году.
Альбинизм — врождённое отсутствие пигмента кожи, волос, радужной и пигментной оболочек глаза. При некоторых формах альбинизма отмечается уменьшение интенсивности окраски кожи, волос и радужной оболочки глаз, при других преимущественно изменяется цвет последней. Могут наблюдаться изменения в сетчатке, возникать различные расстройства зрения, в том числе близорукость, дальнозоркость и астигматизм, а также повышенная чувствительность к свету и другие аномалии. Люди-альбиносы имеют белую окраску кожи (что особенно бросается в глаза в группах, принадлежащих не к европеоидной расе); волосы у них белые (или они блондины).
Серповидно-клеточная анемия - дефект гена в результате замены валина на глутаминовую кислоту. Серповидные эритроциты вызывают увеличение вязкости крови, создают механическую преграду в мелких артериолах и капиллярах, приводя к тканевой ишемии (с чем связаны болевые кризы). Клиническая картина: умеренная желтуха, трофические язвы в области лодыжек, отставание в физическом развитии (особенно у мальчиков).
