Методическая разработка "Онтогенетическая изменчивость"

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Индивидуальное развитие (онтогенез) – развитие живого организма от зарождения до момента смерти. В процессе онтогенеза постепенно и последовательно происходят изменения организма. Происходит реализация наследственной программы.

Знание особенностей этих процессов и факторов, влияющих на них, определяет, насколько здоровым будут будущие поколения людей. Развитие каждого организма, включая человека, обусловлено взаимодействием генетических (наследственных) и средовых (внешних) факторов. Хорошо известно отрицательное влияние на развитие человека недостаточного питания, промышленного загрязнения, стресса и болезней.

Тема лекции:

Онтогенетическая изменчивость

Цель занятия:

1. Обучающая:

Познакомить студентов с особенностями онтогенетической изменчивости.

уметь:

- описывать особенности индивидуального развития организмов;

- объяснять взаимосвязь процессов роста и развития в онтогенезе.

знать:

- определение онтогенетической изменчивости;

- механизмы возникновения онтогенетической изменчивости.

Выработать компетенции:

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 8. Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать и осуществлять повышение квалификации.

2. Развивающая:

Развивать у студентов сознательное восприятие учебного материала, познавательный интерес, мышление, внимание. Способствовать развитию умения анализировать, выделять главное.

3. Воспитательная:

Воспитать понимание необходимости знаний в области генетики с целью сохранения здоровья потомства и предупреждения аномалий развития.

Продолжительность занятия – 90 мин

Тип занятия – занятие усвоения новых знаний

Межпредметные связи:

генетика человека с основами медицинской генетики

Оснащение:

- интерактивная доска, презентация преподавателя, таблицы.

Место проведения: аудитория медицинского колледжа.

Содержание лекции:

1. Введение

2. Основная часть

2. 1. Онтогенетическая изменчивость

2. 2. Положение онтогенетической изменчивости

2. 3. Механизмы возникновения онтогенетической изменчивости

2.4. Значение онтогенетической изменчивости

3. Выводы

4. Заключение

5. Литература

ХРОНОКАРТА ЗАНЯТИЯ

Приложение №1

Введение

Преподаватель включает интерактивную доску и демонстрирует название темы и план лекции на интерактивной доске.

Тема лекции: «Онтогенетическая изменчивость»

План лекции

1. Онтогенетическая изменчивость

2. Положение онтогенетической изменчивости

3. Механизмы возникновения онтогенетической изменчивости

4. Значение онтогенетической изменчивости

Цель: изучить особенности и механизмы онтогенетической изменчивости.

МОТИВАЦИЯ ИЗУЧЕНИЯ ТЕМЫ:

Тема «Онтогенетическая изменчивость» имеет важное значение в профессиональной деятельности медицинских специалистов, т.к. существует большое количество врожденных пороков развития и болезней, причина которых – нарушение формирования органов в процессе индивидуального развития. Изучение данной темы поможет в освоении дисциплины «генетика человека с основами медицинской генетики».

Приложение №2

(текст лекции)

Основная часть

I. Повторение изученного материала

Преподаватель проводит опрос, студенты устно отвечают на вопросы и дают определение понятий:

1. Модификационная изменчивость

2. Генотипическая изменчивость

3. Комбинативная изменчивость

4. Мутационная изменчивость

5. Соматические мутации

6. Генеративные мутации

7. Генные мутации

8. Хромосомные мутации

9. Геномные мутации

10. Полиплоидия

Эталоны ответов:

1. Модификационная изменчивость - вид изменчивости, представляющий собой процесс появления новых признаков под влиянием факторов внешней среды, не затрагивающих генотип.

2. Генотипическая изменчивость - вид изменчивости, связанный с изменением генотипа, и признаки, приобретенные вследствие этого, передаются по наследству следующим поколениям.

3. Комбинативная изменчивость - вид изменчивости, которая заключается в появлении новых признаков в результате образования иных комбинаций генов родителей в генотипах потомков.

4. Мутационная изменчивость - вид изменчивости, которая выражается в появлении новых качеств организма в результате образования мутаций.

5. Соматические мутации – мутации, возникающие в клетках тела и не передающиеся при половом размножении следующим поколениям.

6. Генеративные мутации – мутации, которые появляются в половых клетках и передаются по наследству.

7. Генные мутации - мутации, вызывающие изменения в отдельных генах и нарушающие порядок нуклеотидов в цепи ДНК, что приводит к синтезу измененного белка.

8. Хромосомные мутации – мутации, которые затрагивают участок хромосомы, нарушая функционирование сразу многих генов.

9. Геномные мутации – мутации, приводящие к изменению числа хромосом в результате нарушений расхождения хромосом в делениях мейоза.

10. Полиплоидия – увеличение числа хромосом, кратное гаплоидному набору.

II. Работа над новым материалом

1. Онтогенетическая изменчивость

Преподаватель: Онтогенетической (или возрастной) изменчивостью называют закономерные изменения организма, произошедшие в ходе его онтогенеза - ин­дивидуального развития в течение жизни. Также онтогенетическая (возрастная) изменчивость это - реализация нормы реакции организма во времени в ходе его индивидуального развития. Для обозначения онтогенетической изменчивости используют также термины: «парагеномная», «эпигеномная», «эпигенетическая».

Студенты записывают в тетрадях определение понятия онтогенетическая изменчивость.

Преподаватель: Как правило, при такой изменчивости проходит различие между молодыми и старшими, более взрослыми организмами. По ходу взросления меняется внешний облик животных (размеры и форма тела, окраска) и функционирование систем внутренних органов. После достижения половой зрелости у животных ярко проявляются различия между самцами и самками (половой диморфизм), которые выражаются во вторичных половых признаках, например, рога у оленей. Также в ходе индивидуального развития у млекопитающих умеренного пояса происходит сезонная линька, что является примером сезонного полиморфизма.

Преподаватель демонстрирует изображения на интерактивной доске и задает студентам вопрос:

Какие возрастные изменения наблюдаются у этих организмов? Опишите их.

Рисунок 1. Возрастная изменчивость английского бульдога

Рисунок 2. Возрастная изменчивость гепарда

Студенты отвечают, высказывают своё мнение.

Преподаватель: У растений онтогенетическая изменчивость наблюдается и в течение всей жизни, и на протяжении каждого вегетационного периода. Для того чтобы оценить онтогенетическую изменчивость, необходимо проводить наблюдения за развитием растения в течение всего жизненного цикла. У плодовых культур этот период растянут на несколько лет, в течение которых изменения признаков одних и тех же частей растения очень значительна.

Преподаватель задает студентам вопрос: С чем связаны онтогенетические изменения, проходящие в течение года у многолетних растений?

Эталон ответа: У многолетних растений онтогенетические изменения связаны с ежегодно повторяющимися фазами развития, которые, зависят от комплекса метеорологических факторов: динамики изменения температуры, влажности, длины.

Преподаватель демонстрирует изображения на интерактивной доске и задает студентам вопрос:

Вспомните пройденный ранее материала и дайте характеристику основным периодам постэмбрионального развития человека?

Рисунок 3. Периоды постэмбрионального развития человека

Эталон ответа: Во время дорепродуктивного периода происходит рост и развитие организма, расширение возможности обучения и приобретение социальных навыков. Половозрелость у человека наступает наиболее поздно по сравнению с остальными млекопитающими. Репродуктивный период – это период зрелости, когда организм способен к размножению. Это наиболее длительный период. Пострепродуктивный период – это период старения, когда клетки постепенно гибнут и не восстанавливаются, а функции всех систем органов ослабевают.

Преподаватель: Прошу вас заполнить таблицу, указав изменения, характерные для процесса старения человека.

Задание № 1 Таблица «Изменения, происходящие в организме в процессе старения»

Эталон заполнения таблицы

«Изменения, происходящие в организме в процессе старения»

Студенты работают в тетрадях. Преподаватель контролирует выполнение задания.

После выполнения задания один из студентов зачитывает свой ответ. Другие студенты слушают, проверяют и оценивают свои работы.

Преподаватель: Возможно в будущем наука откроет способ замедлить или прекратить возрастную деградацию и люди смогут жить несколько сотен лет.

2. Положение онтогенетической изменчивости

Преподаватель: Теперь перейдем ко второму вопросу нашей лекции – Положение онтогенетической изменчивости.

Преподаватель задает студентам вопрос: Как вы думаете, к какому виду изменчивости относится

онтогенетическая изменчивость?

Студенты отвечают.

Преподаватель: Прошу вас заполнить таблицу, указав сходства и отличия указанных видов изменчивости.

Задание № 2 Таблица «Сравнительная характеристика основных видов изменчивости»

Студенты работают в тетрадях. Преподаватель контролирует выполнение задания.

После выполнения задания один из студентов зачитывает свой ответ. Другие студенты слушают, проверяют и оценивают свои работы.

Эталон заполнения таблицы

«Сравнительная характеристика основных видов изменчивости»

Преподаватель: Онтогенетическая изменчивость признаков контролируется генотипом. Этот контроль заключается в регуляции работы тех или иных генов в зависимости от возраста и периода развития. Результат онтогенетической изменчивости признака всегда основан на взаимодействии генотипа и среды, поскольку именно факторы среды выступают в роли пусковых механизмов для функционирования определенных генов.

Преподаватель задает студентам вопрос: Какой вывод мы можем теперь сделать?

Эталон ответа: Онтогенетическая (возрастная) изменчивость имеет двойственный характер, т.е. занимает промежуточное положение между наследственной и ненаследственной изменчивостью. Это приводит к необходимости выделения онтогенетической изменчивости в самостоятельный вид.

3. Механизмы возникновения онтогенетической изменчивости

Преподаватель: Теперь давайте запишем основные механизмы возникновения онтогенетической изменчивости.

Преподаватель демонстрирует информацию на интерактивной доске.

Механизмы возникновения онтогенетической изменчивости

1. Разная активность и запрограммированное взаимодействие генов, которое осуществляется с помощью их продуктов (белки, гормоны, РНК). На разных этапах онтогенеза функционируют различные наборы генов, причем порядок «выключения» или «включения» определенных генов наследуется при делении клеток или половом размножении организмов.

2. Различная активность желез внутренней секреции. Процессы роста и развития человека регулируют гипофиз и гипоталамус. Гипоталамус – один из отделов головного мозга, расположенный над гипофизом и принимающий информацию от остальных отделов головного мозга и реагирующий на химические вещества, циркулирующие в крови. Гипоталамус контролирует гипофиз, секретируя особые рилизинг-гормоны и ингибиторы, регулирующие выделение гормонов гипофизом. В свою очередь, гормоны гипофиза, например, соматотропин (гормон роста), контролируют другие эндокринные железы (щитовидная железа, кора надпочечников, гонады).

3. Различное соотношение процессов роста и дифференцировки в различные возрастные периоды. Дифференцировка клеток и тканей - это возникновение различий между однородными клетками и тканями, их изменение в ходе онтогенеза, приводящее к специализации.

4. Значение онтогенетической изменчивости

Преподаватель задает студентам вопрос: Какое значение имеют возрастные изменения в жизни организмов?

Студенты отвечают, высказывают своё мнение.

Преподаватель: 1. Онтогенетическая изменчивость лежит в основе процессов роста, дифференцировки и морфогенеза. Морфогенез – это возникновение новых тканей и органов, определяемое генетическим аппаратом клеток. Морфогенез может осуществляться благодаря межклеточным взаимодействиям, контролирующим этот процесс. В случае нарушений морфогенеза возникают тератомы (уродства), в том числе и новообразования. Причиной их могут быть как внешние воздействия, так и спонтанные нарушения эмбриогенеза. Выделяют как множественные врожденные пороки развития, так и аномалии развития отдельных органов. Для большинства аномалий характерна стабильность проявления с периода новорожденности и не исчезающая с возрастом. Факторы, которые действуют во время беременности и приводят к возникновению врожденных пороков развития у детей, называют тератогенными. Тератогенные факторы могут изменять способность клеток к делению, дифференцировке. В результате отдельные органы развиваются неправильно. Возможные причины аномалий развития: вирусные инфекции, алкоголь, курение, наркотики, недостаток или избыток витаминов, стрессы матери. Все вредные факторы затрагивают нервную систему детей, вызывая снижение способности к обучению.

Преподаватель демонстрирует изображения на интерактивной доске.

Рисунок 4. Врожденные пороки развития

2. Изменения позволяют организму развиваться и постепенно приспосабливаться к условиям среды. Так детёныши многих животных в начале своей жизни имеют покровительственную окраску, отличную от окраски взрослых особей, что является адаптацией, позволяющей им избегать хищников.

Преподаватель демонстрирует изображения на интерактивной доске.

Рисунок 5. Покровительственная окраска

Студенты записывают в тетрадях значение онтогенетической изменчивости.

ВЫВОДЫ

1. Онтогенетическая изменчивость - последовательно происходящие изменения особи в процессе её роста и развития.

2. Онтогенетическая изменчивость присуща всем живым организмам.

3. Онтогенетические изменения обусловлены генетическими и средовыми факторами.

4. При нарушении формирования тканей и органов, определенного геномом, возникают врожденные уродства.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Преподаватель вместе со студентами подводит итоги занятия, проводит фронтальный опрос для закрепления темы и выставляет оценки.

Приложение № 3

(перечень вопросов по изучаемой теме)

1. Что такое онтогенетическая изменчивость?

2. Докажите, что онтогенетическая изменчивость имеет двойственный характер. Приведите примеры.

3. Какие возрастные изменения происходят в жизни растений?

4. Что такое рост и развитие организмов? Каким образом связаны эти понятия?

5. Почему детёныши многих животных имеют покровительственную окраску, отличную от окраски взрослых особей?

6. Каковы механизмы возникновения онтогенетической изменчивости?

7. Какие органы контролируют процессы роста и развития человека?

8. В настоящее время ученые выдвигают и обсуждают различные гипотезы механизмов старения. Сформулируйте суть гипотезы, которая известна вам.

9. Что такое морфогенез?

10. Какие факторы могут привести к нарушению морфогенеза?

Литература

Основной источник

1. Сивоглазов В.И., Агафонова И.В., Захарова Е.Т. Общая биология. 10 кл. Базовый уровень: учебник / В.И. Сивоглазов, И.В. Агафонова, Е.Т. Захарова. - М.: Дрофа, 2017.

Дополнительные источники

1. Бородин П. М., Воронцов Н. Н., Беляев Д. К. Биология 10-11 класс / П. М. Бородин, Н. Н. Воронцов, Д. К. Беляев. - М.: Просвещение, 2013.
2. Захаров В.Б., Мамонтов С.Г., Сонин Н.И. Общая биология. 11 класс / В.Б. Захаров, С.Г. Мамонтов, Н.И. Сонин. - М.: Дрофа, 2013

3. Козлова И.И., Волков И.Н., Мустафин А.Г. Биология: учебник / И.И. Козлова, И.Н. Волков, А.Г. Мустафин. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2015.

4. Чернова Н.М. Экология 10-11 класс: учебник / Н.М. Чернова, В.М. Галушкин, В.М. Константинов; под ред. Н.М. Черновой. – 3-е изд., М.: Дрофа, 2014.

Справочная литература

1. Лернер Г.И. Биология. Полный справочник для подготовки к ЕГЭ / Г.И. Лернер. - М.: АСТ, 2014.

Интернет источники

1. Справочник по биологии

mirbiologii.ru/tag/spravochniki-po-biologii

2. Биологический словарь On-line

http://www.bioword.narod.ru

3. Учебные материалы, занимательные статьи, новости биологии.

http://xn--90aeobapscbe.xn--p1ai/

4. Зоопортал Экзотика
http://www.ekzotika.com/

5. Образовательный проект «Естествознание»

http://www.nscience.ru/

6. Институт цитологии и генетики, Сибирское отделение РАН

http://www.bionet.nsc.ru/public/

7. База знаний по биологии человека. Генетика

http://humbio.ru/humbio/genetics.htm/

8. Медико-генетический научный центр РАМН

http://www.med-gen.ru

9. Наука – это жизнь!

http://nauka.relis.ru/