Урок по биологии в 9 классе на тему "Мутации"

Тема "Мутационная изменчивость "

Цель: формирование знаний о мутации как генотипической форме наследственной изменчивости; о её типах; об их материальных основах, умения объяснить изменчивость на основе цитологических и генетических знаний; экология и окружающая среда как часть борьбы за здоровый образ жизни.

Задачи:

-обучающие (сформировать понятие мутации, мутагенных факторов, способствовать усвоению характеристики мутационной изменчивости, познакомить с типами мутаций, частотой их проявления, значении, научить решать задачи типа « Построение белковой цепи на измененной матрице»)

-развивающие (продолжить развитие сравнительно-аналитических умений, навыков самостоятельной работы с разными источниками информации)

-воспитательные (донести до учащихся актуальность проблемы возникновения мутаций в природе, необходимость их изучения как факторов, влияющих на развитие органического мира и, в частности, на генетическое благополучие человечества)

Тип урока: изучение нового материала

Формы работы учащихся: индивидуальная, фронтальная.

Приёмы: Работа с презентацией, учебником, схемами, таблицами, обобщение, сравнение, анализ.

Оборудование: мультимедийный проектор со слайдами по данной тематике, учебник «Общая биология» Д.К.Беляев, &34 Схемы, рисунки. Таблица “Мутация”:

Ход урока.

1. Организационный момент.

2.Проверка домашнего задания. (слайд 1)

• Что такое фенотип?

• Что такое генотип?

• Что такое изменчивость?

• Какая изменчивость называется модификационной?

• Что такое норма реакции?

• Что такое новообразование? Привести примеры.

3. Актуализация знаний

Представьте, что мы с вами в Дрезденской картинной галерее. Перед нами фантастическое полотно нидерландского художника ХИЕРОНИМУСА БОСХА (слайд 2)

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 генетик бы сказал – это мутации. Интересно будет, что скажете вы в конце занятия, рассмотрев тему «Мутационная изменчивость.» (записываем тему урока в тетрадь). (слайд 3)

Что является носителем информации? (хромосомы – гены). Роль – передача наследственных свойств.

Клетка – хромосома – ген – признак.

Ген – фермент – признак.

Способности человека тоже объясняет генетика – работа гена.

Иоган Себастьян Бах – композитор XVIII века, один из большой семьи, где 11 поколений обладали музыкальными способностями.

В Англии в графстве Шрюсбери известны наследственные случаи брахидактилии – короткопалости – 14 поколений подряд.

Династия дома Габсбургов обладали отвислой нижней челюстью – рот оставался открытым – этот признак передавался с 14 века – Император Карл XVI век Альфонс испанский XIX век.

Иногда это наследование нарушается, возникают новые признаки.

4.Определение целей и задач урока. (слайд 4)

5.Формирование новых знаний.

Учащиеся вспоминают схему прошлого урока о видах изменчивости, с краткими комментариями. (слайд 5)

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.

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

Что такое мутации?

Мутации – случайно возникшие, стойкие изменения генотипа, затрагивающие целые хромосомы, их части и отдельные гены.

Термин дал в 1901 г. генетик Де Фриз. В результате обобщения своих наблюдений в 1901 г. он 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.

Мутации возникают случайным образом. Частота возникновения мутаций у различных организмов различна. Полезные генные – 1 раз на сотню тысяч случаев. 1:100 000 – не часто! У млекопитающих в организме примерно 100 000 генов, то каждая особь несет вновь мутацию

Мутации можно классифицировать:

- по месту их возникновения - они делятся на генеративные (возникшие в половых клетках. Они не влияют на призна­ки данного организма, а проявляются только в следую­щем поколении.) и соматические (мутации, происшедшие в соматических клетках. Изменяется признак только части тела. Не наследуются у животных, но могут наследоваться у растений за счет вегетативного размножения).

- по влиянию на жизнеспособность особей -на полезные, вредные и нейтральные

- по характеру их появления:

А) спонтанные — мутации, возникшие естественным путем под действием факторов среды обитания,

Б) индуцированные — мутации, искусственно вызванные действием мутагенных факторов.

- по типу аллельных взаимодействий:

А) доминантные и рецессивные• (мутации, не проявляющиеся у гетерозигот, поэтому длительное время сохраняющиеся в популяции и образующие резерв наследственной изменчивости).

Основными видами мутаций являются: геномные, хромосомные и генные мутации.

Геномные мутации

Это мутации, возникающие в результате ошибок при мейозе и митозе, и ведущие к изменению числа хромосом. К ним относятся полиплоидия и гетероплодия

Хромосомные мутации

Это перестройки хромосомы. Многие из хромосомных мутаций доступны изучению под микроскопом. Пути изменения структуры хромосом разнообразны. Участок хромосомы может удвоиться или, наоборот, выпасть. Он может переместиться на другое место и т.д. Рассмотрим основные типы хромосомных мутаций. Хромосомные мутации приводят к изменению функционирования генов. Перестройки могут осуществляться как в пределах одной хромосомы – внутрихромосомные мутации, так и между негомологичными хромосомами – межхромосомные мутации.

Внутрихромосомные мутации:

• делеция – утрата средней части хромосомы Делеция – это отделение или выпадение какого-либо участка хромосомы. Если отделяется крайний участок хромосомы, то делеция называется концевой. Этот тип мутаций может оказывать влияние на жизнеспособность организма. К примеру, выпадение участка хромосомы, кодирующего определенный ген, обеспечивает человеку невосприимчивость к вирусу иммунодефицита. Эта адаптационная мутация возникла примерно 2000 лет назад и некоторым людям, заболевшим СПИДом, удалось выжить только благодаря тому, что им повезло иметь хромосомы с измененной структурой. (Синдром «кошачьего крика» Дети, страдающие этой болезнью, имеют характерный плач, который напоминает кошачье мяуканье. - Строение гортани изменяется у всех больных, а значит «кошачий крик» характерен всем без исключения. У большей части страдающих этим синдромом отмечается изменение строения черепа: уменьшение мозгового отдела, лунообразная форма лица. Ушные раковины при синдроме «кошачьего крика» обычно расположены низко. Иногда у больных отмечаются врожденные патологии сердца или других органов. Характерным признаком также становится умственная отсталость. Обычно больные с этим синдромом умирают в раннем детстве, лишь 10% из них доживает до десятилетнего возраста)

Синдром Вольфа-Хиршхорна Этот синдром встречается значительно реже – 1 случай на 100 000 рождений. Обусловлен он делецией одного из сегментов короткого плеча четвертой хромосомы. Проявления этого заболевания разнообразны: задержка развития физической и психической сферы, микроцефалия, характерная клювовидная форма носа, косоглазие, расщелины неба или верхней губы, маленький рот, пороки внутренних органов

дубликация – удвоение одного и того же участка хромосомы

• инверсия – поворот участка хромосомы на 180^o Обычно инверсии не оказывают влияния на внешние признаки организма и не приводят к патологиям. Существует, однако, предположение, что у женщин с инверсией определенного участка девятой хромосомы вероятность выкидыша при беременности возрастает на 30 %.

• утрата – отрывается и утрачивается концевая часть хромосомы

Межхромосомные мутации:

Транслокация – обмен участками между негомологичными хромосомами

ыделяют два вида транслокаций. Реципрокные – это обмен двух хромосом определенными участками. Робертсоновские – слияние двух хромосом с коротким плечом (акроцентрических). В процессе робертсоновской транслокации короткие участки обеих хромосом утрачиваются. Реципрокные транслокации приводят у людей к проблемам с деторождением. Иногда такие мутации становятся причиной невынашивания беременности или ведут к появлению на свет детей с врожденными патологиями развития. Робертсоновские транслокации достаточно часто встречаются у человека. В частности, если транслокация происходит с участием хромосомы 21, у плода развивается синдром Дауна, одна из самых часто регистрируемых врожденных патологий

Генные,

Их называют точковые мутации – наиболее часто встречающийся класс мутационных изменений. Генные мутации связаны с изменением последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК. Существуют различные виды генных мутаций, связанных с выпадением, добавлением или перестановкой оснований в гене. Генные мутации, возникающие в гаметах, передаются всем клеткам потомков и влияют на дальнейшую судьбу популяций.

Причины мутаций. (слайд 20)

1 . Нарушение процессов репликации ДНК, рекомбинации, деления (мейоз).

Точковые – изменение структуры ДНК (замена нуклеотида, выпадение его, изменение локуса).

2. Мутагенные факторы среды.

Что порождает мутацию? Физический мутаген (ионизирующее излучение – гамма лучи, ядерные частицы, ультрафиолетовое излучение – 20-е годы в России). Химический мутаген (иприт, формальдегид, пироксид водорода – усиливают мутации в 1000 раз). Биологические (вирусы, их действие, токсины, вакцины).

Свойства мутагенов: универсальны, не направлены, усиливают мутации в 100 раз в любых малых дозах.

Дети в Европейских странах наследовали конечности-ласты, или они совсем отсутствовали у новорожденных – на ранних стадиях беременности матери принимали лекарство талидомид.

Фенилкетонурия – отсутствие фермента, отвечающего за углеводный обмен 14 генов. Ген переводит фенилаланин в тирозин + трифосфоропиридипонуклеотид + О2 + фракции белка.. Меняется последовательность аминокислот в цепочке – бледность кожи, голубые глаза, умственная отсталость. Если больного посадить на диету – без фенилаланина – все в порядке.

В Брянской области пострадавший от Чернобыльской АЭС – количество уродств увеличилось в 6 раз.

Мировая статистика свидетельствует, что ежегодно в мире среди новорожденных детей 5% имеют наследственные дефекты. Широко распространены нарушения обмена веществ аминокислот (фенилкетонурия), серьезные дефекты нервной системы и психики (слабоумие, эпилепсия, шизофрения), физические уродства (глухота, немота, слепота), нарушение половой сферы – бесплодие.

Как оградить человечество от мутагенов?

• Забота об экологии планеты.

• Прекращение испытаний ядерного оружия в 3-х сферах.

• Оздоровление среды обитания человека

• Программа “Геном человека” – познавательное значение и польза для
  медицины.

Вывод ………………………

Значение мутаций

1. Мутационные исследования широко используется в эволюционной биологии для изучения происхождения рас и народностей.

2. Геномные мутации хромосомные перестройки и генные мутации — причина многих наследственных заболеваний и врождённых уродств.

3. Мутации в одних условиях вредными или нейтральными, могут оказаться полезными в изменившихся условиях. Наибольшее значение для эволюции имеют генные мутации.

4. Мутации – прекрасный материал для процесса эволюции.

5. Мутации – создают материал для работы селекционеров.

6. Мутации, возникающие у людей – это источник несчастий, они приводят к гибели эмбрионов, появлению больного потомства и неизлечимых заболеваний.

6.Закрепление: пройденной темы.

Задание: Составить таблицу характеристики видов мутаций.

Проверка задания (слайд 23).

Опрос по пройденной теме:

1. Мутации – это……………….?

2. Мутации – бывают…………..?

3. Мутации – возникают…….….?

4. Значение мутаций?

7.Рефлексия

Начали мы урок с Босха (демонстрация репродукций).

«Есть бытие, но именем каким его назвать?...»

Можно испытывать разные эмоции, разглядывая это полотно, но вот как почувствовал их норвежский поэт (из сборника «Мгновения света»):

Твой ад нам сегодня представляется раем,

он такой голубой и по ягнячьи белый,

даром, что в нем летают страшные птицы, а обнаженные люди

заключены в яичную скорлупу.

Твои смертные грехи сияют как семисвечники.

И даже сам Сатана наделен

искрометным юмором.

Харалд Свердруп

8.Домашнее задание: §31,задания на странице 122

Инструкционная карта

_________________________________________________________________

_____________________ - случайно возникшие, стойкие изменения генотипа, затрагивающие целые хромосомы, их части и отдельные гены. (введен Де Фризом в 1901 г)

Особенности:

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.Мутации возникают случайным образом.

Классификация мутаций:

п о месту возникновения

п о влиянию на жизнеспособность

по типу аллельных взаимодействий

п о характеру их появления:

п о типу аллельных взаимодействий:

Виды мутаций

Причины мутаций: ________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Мутагенные факторы среды _________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Значение мутаций

1. Мутационные исследования широко используется в эволюционной биологии для изучения происхождения рас и народностей.

2. Геномные мутации хромосомные перестройки и генные мутации — причина многих наследственных заболеваний и врождённых уродств.

3. Мутации в одних условиях вредными или нейтральными, могут оказаться полезными в изменившихся условиях. Наибольшее значение для эволюции имеют генные мутации.

4. Мутации – прекрасный материал для процесса эволюции.

5. Мутации – создают материал для работы селекционеров.

6. Мутации, возникающие у людей – это источник несчастий, они приводят к гибели эмбрионов, появлению больного потомства и неизлечимых заболеваний.

Домашнее задание: