Материал опубликовала

Методист МКУ ДО Оричевского Дома творчества

Россия, Кировская обл., п. Оричи

Материал размещён в группе «Учебный фильм - окружающий мир, естествознание, краеведение»

#10 класс #Биология #ФГОС #Методические разработки #Урок #Учитель-предметник #Школьное образование #Любой УМК

Урок 39. Основные понятия генетики

Урок с видеоматериалами разработан согласно требованиям ФГОС, подготовка к ЕГЭ. Оригинально организованный материал с учётом конкретных задач урока, с выделением опорных знаний, прикладных аспектов и проблемных моментов даёт возможность учителю использовать также данную методику для работы с любыми учебниками.

Методические разработки уроков 10-11класс

Тип урока - комбинированный

Методы: частично-поисковый, проблемного изложения, объяснительно-иллюстративный.

Цель:

- формирование у учащихся целостной системы знаний о живой природе, ее системной организации и эволюции;

-умения давать аргументированную оценку новой информации по биологическим вопросам;

-воспитание гражданской ответственности, самостоятельности, инициативности

Задачи:

Образовательные: о биологических системах (клетка, организм, вид, экосистема); истории развития современных представлений о живой природе; выдающихся открытиях в биологической науке; роли биологической науки в формировании современной естественнонаучной картины мира; методах научного познания;

Развитие творческих способностей в процессе изучения выдающихся достижений биологии, вошедших в общечеловеческую культуру; сложных и противоречивых путей развития современных научных взглядов, идей, теорий, концепций, различных гипотез (о сущности и происхождении жизни, человека) в ходе работы с различными источниками информации;

Воспитание убежденности в возможности познания живой природы, необходимости бережного отношения к природной среде, собственному здоровью; уважения к мнению оппонента при обсуждении биологических проблем

ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗУЛЬТАТАМ ОБУЧЕНИЯ- УУД

Личностные результаты обучения биологии:

1. воспитание российской гражданской идентичности: патриотизма, любви и уважения к Отечеству, чувства гордости за свою Родину; осознание своей этнической принадлежности; усвоение гуманистических и традиционных ценностей многонационального российского общества; воспитание чувства ответственности и долга перед Родиной;

2. формирование ответственного отношения к учению, готовности и способности обучающихся к саморазвитию и самообразованию на основе мотивации к обучению и познанию, осознанному выбору и построению дальнейшей индивидуальной траектории образования на базе ориентировки в мире профессий и профессиональных предпочтений, с учётом устойчивых познавательных интересов;

Метапредметные результаты обучения биологии:

1. умение самостоятельно определять цели своего обучения, ставить и формулировать для себя новые задачи в учёбе и познавательной деятельности, развивать мотивы и интересы своей познавательной деятельности;

2. овладение составляющими исследовательской и проектной деятельности, включая умения видеть проблему, ставить вопросы, выдвигать гипотезы;

3. умение работать с разными источниками биологической информации: находить биологическую информацию в различных источниках (тексте учебника, научно популярной литературе, биологических словарях и справочниках), анализировать и

оценивать информацию;

Познавательные: выделение существенных признаков биологических объектов и процессов; приведение доказательств (аргументация) родства человека с млекопитающими животными; взаимосвязи человека и окружающей среды; зависимости здоровья человека от состояния окружающей среды; необходимости защиты окружающей среды; овладение методами биологической науки: наблюдение и описание биологических объектов и процессов; постановка биологических экспериментов и объяснение их результатов.

Регулятивные: умение самостоятельно планировать пути достижения целей, в том числе альтернативные, осознанно выбирать наиболее эффективные способы решения учебных и познавательных задач; умение организовывать учебное сотрудничество и совместную деятельность с учителем и сверстниками; работать индивидуально и в группе: находить общее решение и разрешать конфликты на основе согласования позиций и учёта интересов; формирование и развитие компетентности в области использования информационно-коммуникационных технологий (далее ИКТ-компетенции).

Коммуникативные: формирование коммуникативной компетентности в общении и сотрудничестве со сверстниками, понимание особенностей гендерной социализации в подростковом возрасте, общественно полезной, учебно-исследовательской, творческой и других видов деятельности.

Технологии: Здоровьесбережения, проблемного, развивающего обучения, групповой деятельности

Приемы: анализ, синтез, умозаключение, перевод информации с одного вида в другой, обобщение.

Ход урока

Задачи

Задачи генетики на современном этапе:

исследование качественных и количественных характеристик наследственного материала;

анализ структуры и функционирования генотипа;

расшифровка тонкой структуры гена и методов регуляции генной активности;

поиск генов, вызывающих развитие наследственных болезней человека и методов их «исправления»;

создание нового поколения лекарственных препаратов по типу ДНК-вакцин;

конструирование с помощью средств генной и клеточной инженерии организмов с новыми свойствами, которые могли бы производить необходимые человеку лекарственные препараты и продукты питания;

полная расшифровка генома человека.

Основные положения

ГЕНЕТИКА, ЕЁ ЗАДАЧИ. НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ И ИЗМЕНЧИВОСТЬ. ОСНОВНЫЕ ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ПОНЯТИЯ

Генетика — это наука, изучающая закономерности наследственности и изменчивости и методы управления ими.

Наследственность — это способность организмов передавать свои признаки и свойства в ряду поколений.

Изменчивость — свойство организмов приобретать новые признаки в течение жизни.

Признаки — любые морфологические, физиологические, биохимические и иные особенности организмов, по которым одни из них отличаются от других.

Качественные (альтернативные) признаки.

Количественные признаки.

Свойства — любые функциональные особенности организма, в основе которых лежит определённый структурный признак или группа элементарных признаков.

Основные генетические понятия

Ген — это участок молекулы ДНК или хромосомы, несущий информацию об определённом признаке или свойстве организма.

Геном — совокупность генов, характерная для гаплоидного набора хромосом.

Аллельные гены — это пара генов, определяющих развитие альтернативных (контрастных) признаков организма; расположены в одних и тех же участках гомологичных хромосом; каждый ген этой пары называется аллелью.

Доминантный признак — признак, проявляющийся у гибридов первого поколения; обозначается заглавной буквой (А).

Рецессивный признак — признак, не проявляющийся у гибридов первого поколения; обозначается прописной буквой (а).

Генотип — совокупность всех генов организма.

Фенотип — совокупность признаков организма, обусловленных взаимодействием генотипа с условиями внешней среды.

Гомозигота — клетка или организм, несущие одинаковые аллели одного гена (АА или аа).

Гетерозигота — клетка или организм, несущие разные аллели одного гена (Аа).

Чистая линия — гомозиготный организм.

Моногибридное скрещивание — скрещивание, при котором скрещиваемые организмы отличаются по одной паре альтернативных признаков.

Дигибридное скрещивание — скрещивание, при котором скрещиваемые организмы отличаются по двум парам альтернативных признаков.

Символы, используемые при решении генетических задач

Р (от лат. рагеп1ез — родители) — родительские орга-
низмы;

9 (алхимический знак Венеры — зеркало с ручкой) —
материнская особь;

$ (алхимический знак Марса — щит и копьё) — отцов-
ская особь;

х — знак скрещивания;

Гь Г2; Гз и т- Д- — гибриды первого, второго, третьего
и последующих поколений;

Га — потомство от анализирующего скрещивания

Грегор Мендель - основоположник генетики

Мендель был монахом и с огромным удовольствием проводил занятия по математике и физике в школе, находившейся неподалеку. Но ему не удалось пройти государственную аттестацию на должность учителя. Настоятель монастыря видел его тягу к знаниям и очень высокие способности интеллекта. Он послал его в Венский университет для получений высшего образования. Там Грегор Мендель проучился два года. Он посещал занятия по естественным наукам, математике. Это помогло ему в дальнейшем сформулировать законы наследования.

Сложные учебные годы

Грегор Мендель был вторым ребенком в семье крестьян, имеющих немецкие и славянские корни. В 1840 году мальчик окончил шесть классов обучения в гимназии, а уже на следующий год поступил в философский класс. Но в те годы финансовое состояние семьи ухудшилось, и 16-летний Мендель должен был самостоятельно заботиться о собственном пропитании. Это было очень трудно. Поэтому по окончании обучения в философских классах он стал послушником в монастыре. -

Кстати, имя, данное ему при рождении, – Иоганн. Уже в монастыре его стали именовать Грегором. Поступил он сюда не зря, так как получил покровительство, а также финансовую поддержку, дающую возможность продолжать обучение. В 1847-м его посвятили в сан священника. В этот период он обучался в теологической школе. Здесь имелась богатая библиотека, что оказывало положительное влияние на обучение. -

Монах и преподаватель

Грегор, который еще не знал, что он – будущий основоположник генетики, вел занятия в школе и после провала аттестации попал в университет. После его окончания Мендель вернулся в город Брюнн и продолжил преподавать природоведение и физику. Он вновь попытался пройти аттестацию на должность педагога, но вторая попытка тоже оказалась провальной.

Опыты с горохом

Почему Менделя считают основоположником генетики? С 1856 года он в монастырском саду начал проводить обширные и тщательно продуманные опыты, связанные со скрещиванием растений. На примере гороха он выявлял закономерности наследования различных признаков в потомстве гибридных растений. Спустя семь лет эксперименты были закончены. А еще через пару лет, в 1865 году, на заседаниях общества естествоиспытателей Брюнна он выступил с докладом о проделанной работе. Через год вышла его статья об опытах над растительными гибридами. Именно благодаря ей были заложены основы генетики как самостоятельной научной дисциплины. Благодаря этому, Мендель – основоположник генетики. Если раньше ученые не могли все собрать воедино и сформировать принципы, то Грегору это удалось. Им были созданы научные правила исследования и описания гибридов, а также их потомков. Была разработана и применена символьная система для обозначения признаков. Менделем были сформулированы два принципа, благодаря которым можно делать предсказания о наследовании.

Позднее признание

Несмотря на публикацию его статьи, работа имела только один положительный отзыв. Благосклонно отнесся к трудам Менделя немецкий ученый Негели, который тоже изучал гибридизацию. Но и у него были сомнения насчет того, что законы, которые выявлены лишь на горохе, могут иметь всеобщий характер. Он посоветовал, чтобы Мендель, основоположник генетики, повторил опыты и на других видах растений. Грегор с этим почтительно согласился.

Он попытался повторить опыты на ястребинке, но результаты были неудачными. И только спустя много лет стало понятно, почему так произошло. Дело было в том, что у этого растения семена образуются без полового размножения. Также были и другие исключения из тех принципов, которые вывел основоположник генетики. После публикации статей известных ботаников, которые подтвердили исследования Менделя, начиная с 1900 года, произошло признание его работ. По этой причине именно 1900 год считается годом рождения этой науки.

Все, что открыл Мендель, убеждало его в том, что законы, описанные им при помощи гороха, имеют всеобщий характер. Нужно было только убедить в этом других ученых. Но задача являлась такой же трудной, как и само научное открытие. А все потому, что знание фактов и их понимание – это совершенно разные вещи. Судьба открытия генетика, то есть 35-летняя задержка между самим открытием и его общественным признанием, – это совсем не парадокс. В науке это вполне нормально. Спустя век после Менделя, когда генетика уже расцветала, такая же участь постигла и открытия Мак-Клинток, которые не признавались 25 лет.

Наследие

В 1868 году ученый, основоположник генетики Мендель, стал настоятелем в монастыре. Он почти полностью перестал заниматься наукой. В его архивах были найдены заметки по лингвистике, разведению пчел, а также метеорологии. На месте этого монастыря в настоящее время находится музей имени Грегора Менделя. Также в его честь назван специальный научный журнал.

Вопросы для обсуждения

Вопрос 1. Что такое наследственность; гены?

Наследственность - способность живых организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение. Признаком, как правило, называют любую особенность строения на всех уровнях организации, за исключением структуры молекулы ДНК. В генетике существует также понятие элементарный признак - последовательность аминокислот в одной полипептидной молекуле. Свойство можно определить как физиологическую особенность организма, в основе которой лежит один или несколько признаков. Например, признак - строение коры головного мозга человека; свойство - мышление.

Ген – участок молекулы ДНК, последовательность нуклеотидов которого несет информацию о структуре одного полипептида.

Вопрос 2. В результате какого процесса возникают аллельные гены?

Аллельными называются гены, расположенные в одних и тех же локусах гомологичных хромосом и ответственные за развитие одного и того же признака. Новые аллельные гены возникают в ходе мутаций.

Вопрос 3. Дайте определение понятия «множественный аллеломорфизм».

В ходе мутационного процесса может возникнуть несколько аллельных генов, определяющих многообразие вариантов признака, - серия аллельных генов. Возникновение такой серии вследствие неоднократного мутирования одного гена называют множественным аллеломорфизмом (аллелизм.).

Множественный аллелизм - явление, характерное для популяции и вида, а не для отдельной особи, так как в генотипе одного организма может находиться не более двух разных вариантов одного аллеля.

Вопрос 4. Что называют изменчивостью?

Изменчивость - способность живых организмов приобретать новые признаки и свойства. Различают наследственную (генотипическую) изменчивость, при которой новые признаки возникают в результате изменений наследственного материала, и ненаследственную (фенотипическую). Фенотипические изменения происходят в результате непосредственного воздействия факторов среды на развитие признака, например возникновение загара (под действием ультрафиолетовых лучей).

Вопрос 5. Сформулируйте определения понятий «генотип», «фенотип».

Генотип - совокупность взаимодействующих генов организма.

Фенотип - совокупность всех признаков и свойств данного организма.

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ ОБСУЖДЕНИЯ

Вопрос 1. Приведите примеры свойств человеческого организма и поясните, какие признаки или комплексы признаков на различных уровнях организации лежат в их основе.

К свойствам человеческого организма относят рост и развитие, наследственность и изменчивость, обмен веществ, способность к размножению.

Вопрос 2. Что даёт изучение признаков и свойств организма для формирования представлений о его генотипе?

Изучение признаков и свойств организма позволяет более подробно формировать представление и генотипе, так как любой ген имеет свое фенотипическое проявление, которое называется признаком.

ПРОБЛЕМНЫЕ ОБЛАСТИ

Вопрос 1. Каковы критерии выделения отдельных элементарных признаков?

Признаки выделяются по принципу антонимов (большой-маленький, белый- черный).

Вопрос 2. В чём принципиальные отличия признаков и свойств живых систем от характеристик объектов неживой природы?

Признаки и свойства живых систем закодированы в генах, объекты неживой природы генов не имеют.

Вопрос 3. С какой целью генетики используют качественную характеристику кариотипа?

Кариотип — совокупность признаков (число, размеры, форма и т.д.) полного набора хромосом, присущий клеткам данного биологического вида (видовой кариотип), данного организма (индивидуальный кариотип) или линии (клона) клеток. Кариотипом иногда также называют и визуальное представление полного хромосомного набора (кариограммы).

Внешний вид хромосом существенно меняется в течение клеточного цикла: в течение интерфазы хромосомы локализованы в ядре, как правило, деспирализованы и труднодоступны для наблюдения, поэтому для определения кариотипа используются клетки в одной из стадий их деления — метафазе митоза.

ПРИКЛАДНЫЕ АСПЕКТЫ

Вопрос 1. Какое значение для развития биологических наук имеет знание генетики?

Большое значение имеют теоретические исследования по проблемам инженерии в селекции растений, микроорганизмов и животных, разработке более эффективных методов и средств предупреждения болезней и лечения животных. Фундаментальные открытия в современной генетике реализуются в селекции растений, животных и микроорганизмов. Методы генетической инженерии широко применяются в биотехнологии. В животноводстве методы генетики используют:

1. При выведению линий и пород животных, устойчивость к болезням.

2. Для уточнения происхождения животных.

3. При цитогенетической аттестации производителей.

4. Для изучения влияния экологически вредных веществ на наследственный препарат животных.

Вопрос 2. Как на молекулярно-генетическом уровне осуществляются механизмы проявления признака?

Изучение процесса мейоза позволило установить связь между передачей наследственных свойств организмов и образованием половых клеток. Мейоз обеспечивает появление в гаметах разнообразной по качеству генетической информации. Это связано с особым поведением хромосом при мейозе, обнаруженном в результате скрещивания.

Закрепление полученных знаний

Выбрав правильный на ваш взгляд вариант ответа.

1. В какой стране родился Иоганн Мендель?

Пруссия

Франция

Австрия

2. Отцом какой науки является Мендель?

Цитология

Генетика

Астрофизика

3. Какой закон открыл Мендель?

Закон Паркинсона