Тема: «Наследственная (генотипическая) изменчивость» 9 класс.

Тема: «Наследственная (генотипическая) изменчивость»
9 класс.
Цель урока: изучить явление наследственной изменчивости, его закономерности и
эволюционный смысл.
Задачи:
- Образовательная: рассмотреть явление изменчивости как свойство живых организмов, типы
изменчивости, виды наследственной изменчивости и ее закономерности.
-Развивающая: продолжить формирование научных представлений об основных свойствах
живых организмах наследственности и изменчивости; умений объяснять эти свойства на
основе полученных знаний.
-Воспитательная: патриотическое воспитание – на примере жизни Н. А. Римского – Корсакова.
Тип урока – изучение нового материала.
Метод проведения урока: - самостоятельная работа, рассказ, беседа.
Средства обучения: таблица «Наследственная изменчивость», раздаточный материал.
Ученик должен:
-иметь представление о механизмах возникновения мутаций, мутациях;
-знать определения «наследственность», «изменчивость», «мутация», «кроссинговер»,
«кариотип», полиплоидия»;
-уметь объяснять явления наследственной изменчивости на основе цитологических и
генетических знаний
Структура урока
Мотивация учебной деятельности
Сообщение темы и цели занятия.
Наследственная изменчивость - это свойство живых организмов, которое имеет огромное
значение для науки. С ним мы часто сталкиваемся и в повседневной жизни.
План урока
-изменчивость как свойство живых организмов
-виды изменчивости
-наследственная изменчивость
-мутационная изменчивость, мутации
Учитель задаёт вопрос: - Что такое изменчивость?
Изменчивостью называют способность живых организмов приобретать новые признаки и
свойства.
Изменчивость
Ненаследственная
Наследственная
(модификационная)
Цитоплазматическая
Генотипическая
Связана с изменениями в
генотипе.
Мутационная
Причина: внезапное
изменение в генетическом
материале ядра, мутация.
Связана с изменениями в
ДНК и РНК, пластид и
митохондрии.
Комбинативная
Причины: независимое расхождение
хромосом в ходе мейоза;
рекомбинация генов при
кроссинговере;
случайная встреча гамет
при оплодотворении.
Геномные
мутации
Изменения числа
хромосом
Хромосомные
мутации
Генные
мутации
Изменения структуры
хромосом
Изменения
внутри гена
Различают два типа изменчивости: ненаследственную, или модификационную изменчивость,
при которой изменений генотипа не происходит и наследственную. Ненаследственная — основа
разнообразия живых организмов. Механизмы наследственной изменчивости разнообразны.
Основной вклад в наследственную изменчивость вносит генотипическая изменчивость, которая
связана с изменением генотипа; существует также и цитоплазматическая изменчивость.
Цитоплазматическая изменчивость связана с изменениями в ДНК и РНК пластид и митохондрий.
Генотипическая изменчивость в свою очередь слагается из мутационной и комбинативной
изменчивости. В качестве примера можно привести данные.
1) У последнего русского царя Николая было четыре дочери и один сын Алексей, который
страдал гемофилией. Это заболевание обусловлено рецессивным генном локализованном
в половой хромосоме. Поэтому дочери у гетерозиготной, по нормальной по фенотипу
матери и нормального отца, должны быть все по фенотипы нормальными, но половина из
них несёт в скрытом состоянии ген гемофилии, сыновья могут как нормальными так и
гемофиликами. Значит, сын Алексей получил ген гемофилии от своей матери.
2) Если провести генетический анализ родословной, то встаёт вопрос: откуда взялся ген
гемофилии у королевы Виктории, если известны, что родители Виктории не её
родственники гемофилией никогда не страдали?
Очевидно, что ген гемофилии возник мутационным путём в гамете у одного из родителей
королевы Виктории.
Таким образом, существует два типа наследственной изменчивости: комбинативная и
мутационная.
Комбинативная изменчивость — важнейший источник бесконечно большого наследственного
разнообразия, которое наблюдается у живых организмов.
Учитель задаёт вопрос классу и дополняет ответы учащихся: - Что лежит в основе
комбинативной изменчивости?
В основе комбинативной изменчивости лежит половое размножение, а основными ее истоками
являются:
Независимое расхождение гомологичных хромосом в первом мейотическом делении - первая и
важнейшая основа комбинативной изменчивости. Именно это явление лежит в основе третьего
закона Менделя (закона независимого наследования признаков). Появление зеленых гладких и
желтых морщинистых семян во втором поколении от скрещивания растений с желтыми гладкими
и зелеными морщинистыми модифицированными семенами — пример комбинативной
изменчивости.
Рекомбинация генов, основанная на явлении перекреста хромосом. Рекомбинантные хромосомы
попав в зиготу, вызывают появление нетипичных для родителей признаков.
Случайная встреча гамет при оплодотворении.
Все три основных источника комбинативной изменчивости действуют независимо и
одновременно, создавая огромное разнообразие генотипов. Можно привести такой пример: у
великого русского композитора Римского-Корсакова было два сына, один из них, Михаил
Николаевич не занимался музыкой, а был ученым-биологом. Другой сын Андрей Николаевич
получил музыкальное образование, но композитором не был. Высокая музыкальная одаренность,
есть результат удачного сочетания многих генов. Эта комбинация в силу независимого
расхождения хромосом может легко нарушиться и тогда дети не унаследуют выдающихся
признаков своих родителей.
Мутационная изменчивость является результатом мутаций.
Наследственные изменения генетического материала называют мутациями.
В чем заключается биологический и эволюционный смысл существования мутации?
(Генетическое разнообразие в пределах вида, резерв наследственной изменчивости)
Термин «мутация» впервые ввел в 1901 году ввёл в науку голландский генетик Г. де Фриз.
Мутации возникают внезапно, скачкообразно, без всяких переходов.
Мутации наследственны, т.е. стойко передаются из поколения в поколение.
Мутации не образуют непрерывных рядов, не группируется вокруг среднего типа (как при
модификационной изменчивости), они являются качественными изменениями.
Мутации ненаправленны – мутировать может любой локус, вызывая изменения как
незначительных, так и жизненно важных признаков в любом направлении.
Одни и те же мутации могут возникать повторно.
Мутации индивидуальны, то есть возникают у отдельных особей.
Процесс возникновения мутаций называют мутагенезом, организмы, у которых произошли
мутации – мутантами, а факторы среды, вызывающие мутации – мутагенами .
Существует несколько классификаций мутаций. Учащимся предлагается самостоятельно прочитать
классификацию мутаций, затем вместе с учителем заполнить схему.
По месту возникновения: генеративные – возникшие в половых клетках. Они не влияют на
признаки данного организма, а проявляются только в следующем поколении. Соматические –
возникающие в соматических клетках. Эти мутации проявляются у данного организма и не
передаются потомству при половом размножении. Сохранить соматические мутации можно
только путем бесполого размножения.
Мутации по адаптивному значению: полезные – повышающие жизнеспособность, вредные –
понижающие, нейтральные – не влияющие на жизнеспособность особей. Эта классификация
весьма условна, т.к. одна и та же мутация в одних условиях может быть полезной, а в других –
вредной.
Мутации по характеру проявления: доминантные и рецессивные (мутации не проявляющиеся у
гетерозигот, поэтому длительное время сохраняющиеся в популяции и образующее резерв
наследственной изменчивости). Также по характеру проявления делятся на спонтанные –
мутации, возникшие естественным путем под действием факторов среды обитания,
индуцированные – мутации, искусственно вызванные действием мутагенных факторов.
Все мутагены можно разделить на группы:
-физические
-химические
-биологические
Мутации по характеру изменения генотипа: генные, хромосомные, геномные.
Самостоятельная работа учащихся с таблицей «Типы мутаций».
Комментарии учителя по ходу проверки выполненной работы.
Геномные мутации приводят к изменению числа хромосом, это полиплоидия – кратное
увеличение числа хромосом, она делится на два вида: автоплоиды содержат один и тот же набор
хромосом, аллоплоиды содержат разный набор хромосом.
Хромосомные мутации- перестройка хромосом:
1)удвоение участка - дупликация
2) нехватка участка - делеция
3) перемещение участка на негомологичную хромосому- транслокация
4) поворот участка на 180°- инверсия
Генные мутации или точковые связаны с изменением последовательности нуклеотидов в
молекуле ДНК (мутантный ген способствует возникновению новых аллелей).
Наследственные заболевания человека.
Генные болезни:
1) Фенилкетонурия - мутация гена в 12 хромосоме приводят к накоплению избытка
аминокислоты фенилаланина.
2) серповидноклеточная анемия - эритроциты серповидной формы не способные переносить
кислород.
3) гемофилия - нарушение свертываемости крови.
Хромосомные болезни:
1) синдром дауна - трисомия по 21 паре хромосом.
2) синдром патау - трисомия по 13 паре хромосом.
3) синдром кошачьего крика - утрата фрагмента пятой хромосомы.
Генные мутации, возникающие в гаметах или в будущих половых клетках, передаются всем
клеткам потомков и могут влиять на дальнейшую судьбу популяции. Соматические генные
мутации, происходящие в организме, наследуются только теми клетками, которые образуются из
мутантной клетки путем митоза. Они могут оказать воздействие на тот организм, в котором они
возникли, но со смертью особи исчезают из генофонда популяции. Соматические мутации,
вероятно, возникают очень часто и остаются незамеченными, но в некоторых случаях при этом
образуются клетки с повышенной скоростью роста и деления. Эти клетки могут дать начало
опухолям - доброкачественным, которые не оказывают особого влияния на весь организм, либо
злокачественным, что приводит к раковым заболеваниям.
Частоте возникновения мутаций и их роль в эволюционном процессе. Учитель приводит
следующие примеры. Подсчитано, что какой-либо ген у дрозофилы может мутировать один раз
примерно в 40 тыс. лет, но, так как у нее их несколько тысяч, каждая двадцатая половая клетка
мухи несет какую-нибудь мутацию. Ежегодно в мире появляется на свет 75 млн. детей, из них
около 1,5 млн. рождаются с наследственными болезнями, вызванными мутациями.
Число мутаций удваивается у человека при испытании ядерного оружия, если он за 30 лет жизни
получит лишние 10Р сверх нормального естественного фона радиации Земли. В мире ежегодно
рождается около 15 тыс. детей с тяжелыми наследственными недугами, вызванными
испытаниями ядерного оружия. Учитель может использовать случай рождения в Японии в семье,
пережившей взрыв атомной бомбы, девочки, которая имела в раннем возрасте умственное
развитие 20-летней девушки, но умерла довольно скоро.
Закрепление:
1. Мутации, приводящие к изменению числа хромосом называются:
а) хромосомные;
б) геномные;
в) генные.
2. Удвоение участка хромосомы называется:
а) дупликация;
б) делеция;
в) инверсия.
3. Возникновение хромосомных мутаций связано:
а) с нарушением митоза или мейоза;
б) с разрывом хромосом и воссоединением в новых сочетаниях;
в) с изменением последовательности нуклеотидов ДНК.
4. Синдром Дауна является проявлением мутации:
а) геномной;
б) хромосомной;
в) генной.
5. Возникновение геномных мутаций связано:
а) с нарушением митоза или мейоза;
б) с изменением последовательности нуклеотидов в ДНК;
в) с разрывом хромосом и воссоединением в новых сочетаниях.
6. Дайте определение понятию «мутагенные факторы».
7. Мутагенным фактором являются:
а) ионизирующее излучение
б) температура
в) транслокация
Домашнее задание: выучить по тетради, учебник § 41.