Методическая разработка занятия. Тема "Модификационная изменчивость организмов"

Севастопольское государственное бюджетное образовательное учреждение

профессионального образования

«Севастопольский медицинский колледж имени Жени Дерюгиной»

Учебно-методическая разработка занятия

Учебная дисциплина «Биология»

Тема «Изменчивость организмов. Модификационная изменчивость»

Курс: 1

Специальность: 34.02.01 Сестринское дело

Количество учебных часов: 2

1. Актуальность темы

Генетика изучает не только явления наследственности, но и изменчивости организмов.

Изменчивость является одним из фундаментальных свойств живого, проявляется на всех уровнях организации живой материи. В генетике, экологии, систематике, эволюционной теории изменчивость является ключевым понятием.

Изменчивость – это свойство живых организмов изменяться, выражающееся в способности приобретать новые признаки или утрачивать прежние.

Изучение темы необходимо для понимания процессов эволюции органического мира (приспособительный характер модификационной изменчивости). Понимания влияния факторов окружающей среды на организм имеет большое значение для современного медика, т.к. человеку как биологическому виду присущ большой диапазон изменчивости морфологических, физиологических и биохимических признаков

Изучение влияния факторов окружающей среды на организм имеет большое значение для современного медика, т.к. человеку как биологическому виду присущ большой диапазон изменчивости морфологических, физиологических и биохимических признаков.

2. Цели занятия

а) Образовательные (обучающие) цели

Знать:

- определение понятий модификационной изменчивости и нормы реакции

- статистические закономерности модификационной изменчивости

Уметь:

- строить вариационный ряд и вариационную кривую

- вычислять среднюю арифметическую (М)

б) Развивающие цели:

- формирование умения использовать полученные знания при выполнении задания;

- развитие познавательных способностей и активности студентов, творческой

инициативы, самостоятельности, ответственности и организованности;

- формирование умения анализировать, выделять главное, обобщать.

в) Воспитательная:

- развить представление о влиянии факторов окружающей среды на формирование
фенотипа

- воспитывать аккуратность в процессе выполняемой работы

2.1 Формирование общих компетенций:

ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.

ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.

ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.

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

ОК 11. Быть готовым и брать на себя нравственные обязательства по отношению к природе, обществу и человеку.

ОК 13. Вести здоровый образ жизни, заниматься физической культурой и спортом для укрепления здоровья, достижения жизненных и профессиональный целей.

3. Содержание темы занятия

План

1. Изменчивость как свойство жизни.

2. Формы изменчивости.

3. Роль генотипа и влияние внешней среды на формирование фенотипа.

4. Модификационная изменчивость и её особенности.

5. Норма реакции.

6. Статистические закономерности модификационной изменчивости.

7. Формы модификационной изменчивости.

8. Качественные и количественные признаки организма.

9. Экспрессивность и пенетрантность генов.

4. Организационно-деятельностная структура занятия

5. Конспект изучаемой темы (прилагается)

6. Материалы методического обеспечения занятия:

6.1. Материалы контроля домашнего задания:

А) тесты конечного уровня знаний, тема «Хромосомная теория. Сцепленное наследование признаков. Нарушение сцепления».

Б) карточки с индивидуальными заданиями

6. 2. Вопросы актуализации опорных знаний (в течение занятия):

а) актуализация опорных знаний по вопросам исходного контроля:

- Что такое изменчивость организмов?

- Чем наследственная изменчивость отличается от ненаследственной?

- В результате чего возникает фенотипическая изменчивость?

- Чем объяснить различие фенотипов особей, имеющих одинаковую наследственную
изменчивость?

- Что такое норма реакции?

- Что такое вариационный ряд?

- Что показывают крайние варианты ряда?

- С какой целью строят вариационную кривую?

- При помощи, какой формулы можно вычислить среднюю арифметическую признака?

- Каково значение модификационной изменчивости?

б) иллюстрированный материал:

Презентация «Изменчивость организмов. Модификационная изменчивость»

Слайд «Формы изменчивости»;

Слайд «Модификационная (фенотипическая) изменчивость»;

Слайд «Статистические закономерности модификационной изменчивости»;

Слайд «Вариационный ряд»

Слайд «Вариационная кривая»;

Слайд «Формы модификационной изменчивости»;

Слайд «Качественные и количественные

признаки организма»;

Слайд «Экспрессивность генов»;

Слайд «Пенетрантность генов».

6. 3. Материалы методического обеспечения основного этапа занятия:

а) презентация занятия (прилагается);

6. 4. Материалы контроля для заключительного этапа:

Вопросы для закрепления знаний:

- Дайте определение модификационной изменчивости?

- Что такое статистические закономерности изменчивости?

- Что такое вариационный ряд?

- Охарактеризуйте качественные и количественные признаки;

6. 5. Материалы к самостоятельной работе обучающихся по теме занятия:

а) внеаудиторная самостоятельная работа обучающихся:

Задание 1. Заполнение словаря биологических терминов

7. Оборудование: компьютер, проектор, экран, презентация.

Программные средства, с помощью которых создан дидактический материал – Microsoft Office PowerPoint.

8. Материалы домашнего задания студентов по теме занятия: Биология: учебник для студ. учреждений СПО / [Н.В. Чебышев, Г. Г. Гринева, и др.]; стр. 253-258

Приложение 1

Краткое содержание темы занятия

Тема «Изменчивость организмов. Модификационная изменчивость»

Актуальность темы

Генетика изучает не только явления наследственности, но и изменчивости организмов.

Изменчивость является одним из фундаментальных свойств живого, проявляется на всех уровнях организации живой материи. В генетике, экологии, систематике, эволюционной теории изменчивость является ключевым понятием.

Изменчивость – это свойство живых организмов изменяться, выражающееся в способности приобретать новые признаки или утрачивать прежние.

Изучение темы необходимо для понимания процессов эволюции органического мира (приспособительный характер модификационной изменчивости). Понимания влияния факторов окружающей среды на организм имеет большое значение для современного медика, т.к. человеку как биологическому виду присущ большой диапазон изменчивости морфологических, физиологических и биохимических признаков

Изучение влияния факторов окружающей среды на организм имеет большое значение для современного медика, т.к. человеку как биологическому виду присущ большой диапазон изменчивости морфологических, физиологических и биохимических признаков.

Изменчивость – это свойство живого изменяться, выражающееся в способности приобретать новые признаки или утрачивать прежние.

Изменчивость заключается в изменении генов или их проявлении в процессе развития организмов. Различают:

ИЗМЕНЧИВОСТЬ

Ненаследственная Наследственная

(фенотипическая): (генотипическая):

- модификационная - комбинативная;

- мутационная

Формирование различных типов изменчивости является следствием взаимодействия внешней среды и генотипа.

В 1895 г. французский ботаник Г. Б о н ь е провел следующий опыт: разделил молодое растение одуванчика на две части и стал выращивать их в разных условиях – на равнине и высоко в горах. Первое растение достигло нормальной высоты, а второе оказалось карликовым. Этот опыт показывает, что на формирование фенотипа (т. е. признаков) оказывает влияние не только генотип, но и условия окружающей среды: каждый организм, развиваясь в определенных условиях освещенности, влажности, температуры и т. д., испытывает на себе действие факторов среды и способен изменяться под их влиянием. Поэтому организмы, имеющие одинаковые генотипы (например, монозиготные близнецы), могут отличаться друг от друга по фенотипу.

Ненаследственная изменчивость не затрагивает генотипа и не передается по наследству. Она выражается в разнообразии особей, имеющих одинаковый генотип и связана с изменениями внешних условий, в которых развивается организм. Наличие ненаследственной (фенотипической) изменчивости объясняется тем, что организмы наследуют не сами признаки, а гены, которые определяют лишь возможность развития определенных признаков, и то, как разовьется этот признак зависит от условий окружающей среды.

Фенотипическая изменчивость – изменения фенотипа, возникающие под действием условий внешней среды, не затрагивающие генотип, хотя степень их выраженности определяется генотипом.

Модификационная изменчивость – фенотипические изменения, возникающие вследствие воздействия факторов внешней среды на организм.

Модификационная изменчивость детерминируется генотипом. Модификации не передаются по наследству и бывают сезонные и экологические.

Сезонные модификации – генетически детерминированная смена признаков в результате сезонных изменений климатических условий.

Экологические модификации – адаптивные изменения фенотипа в ответ на изменение условий внешней среды. Фенотипически они проявляются в степени выраженности признака. Экологические модификации затрагивают количественные (масса животных, потомство) и качественные (цвет кожи у человека под влиянием УФ-лучей) признаки.

Модификационная изменчивость характеризуется рядом особенностей:

1.  Модификации часто носят обратимый характер, т. е. со сменой внешних условий у особей меняется степень выраженности тех или иных признаков. Например, у взрослого человека в зависимости от питания и образа жизни изменяется масса тела, у коров могут изменяться удои, у кур – яйценоскость.

2.  В большинстве случаев модификации носят адекватный характер, т. е. степень выраженности признака находится в прямой зависимости от интенсивности и продолжительности действия того или иного фактора. Например, чем больше времени человек проводит под прямыми солнечными лучами, тем больше меланина синтезируется в открытых участках кожи и соответственно темнее ее цвет. Поэтому модификационную изменчивость еще называют определенной.

3.  Модификации носят адаптивный (приспособительный) характер. Это означает, что в ответ на изменившиеся условия среды у особи проявляются такие фенотипические изменения, которые способствуют ее выживанию. Например, у человека, оказавшегося высоко в горах, увеличивается содержание эритроцитов в крови, чтобы обеспечить клетки тела кислородом. Загар – приспособление к воздействию чрезмерной инсоляции.

4.  Одним из основных свойств модификаций является их массовость. Это выражается в том, что один и тот же фактор вызывает примерно одинаковые изменения у особей, сходных генотипически. Поэтому модификационную изменчивость называют групповой. Например, при перемещении овец в более холодные условия у всех особей шерсть становится более густой.

5. Так как при модификационной изменчивости генотип не затрагивается, то модификации не наследуются. Наследуется только норма реакции, поскольку она обусловлена генотипом.

Изменчивость признака под влиянием условий окружающей среды не беспредельна. Степень выраженности признака или пределы модификационной изменчивости называется нормой реакции.

Норма реакции

широкая узкая

(размер листьев) (цвет шерсти, жирность молока)

Статистический анализ модификационной изменчивости

Признаки организмов подразделяются на качественные – признаки, которые можно описать (цвет глаз и волос у человека, масть животных, окраска семян и др.) и количественные – определяются измерением (рост, масса тела). Для характеристики степени изменчивости количественных признаков применяют статистические методы – построение вариационного ряда и вариационной кривой.

Число отдельных вариант, расположенных в порядке возрастания или убывания признака отображается в вариационном ряду.

Графическое выражение изменчивости признака (вариационного ряда) называется вариационной кривой. Вершина кривой определяет среднюю величину признака.

Определение средней арифметической изучаемого вариационного ряда вычисляют по формуле:

Σ v x p

М = ---------;

n

где М - средняя величина, Σ – знак суммирования, v – варианты, р – частота встречаемости, n – общее число исследуемых вариант в совокупности.

Формы модификационной изменчивости

Значение модификационной изменчивости 

Модификационная изменчивость обеспечивает сравнительно быстрое формирование в ходе онтогенеза приспособлений организма к изменяющимся условиям внешней среды, способствуя тем самым выживанию особей. Следовательно, модификации являются важнейшим фактором нормального протекания индивидуального развития живого организма.

Знание закономерностей модификационной изменчивости имеет большое практическое значение, так как позволяет предвидеть и заранее планировать многие показатели. В частности, создание оптимальных условий для реализации генотипа дает возможность добиться высокой продуктивности животных и растений.

Степень выраженности и частота признака зависят от экспрессивности и пенетрантности гена

Н. В. Тимофеев - Ресовский (1927г.) предложил два термина, описывающих реализацию гена в признак:

- экспрессивность – качественный показатель, отражает степень выраженности признака,
определяемого данным геном. Она зависит от факторов внешней среды и влияния других
генов.

- пенетрантность – количественный показатель, показывает частоту фенотипического
проявления гена.

Экспрессивность генов. Одна и та же наследственная информация в измененных условиях может проявляться по-разному.

Так у кроликов гималайской породы и сиамских кошек характер отложения пигмента в волосяном покрове на различных частях тела определяется температурными условиями (темная шерсть на более охлаждающихся участках). Объясняется это тем, что закодированный фермент работает только в более холодных областях тела: концы конечностей, хвост, лапы, нос, уши.

Если же любой участок тела, на котором выщипана белая шерсть, систематически охлаждать, то и на нем вырастает черная шерсть. При температуре выше 30° окраска кроликов оказывается сплошь белой. Таким образом, факторы окружающей среды способны регулировать экспрессию генов, то есть интенсивность выработки ими специфических белков, функции которых отвечают определенным факторам окружающей среды:

Ген иРНК синтез белка биохимическая реакция признак

условия среды

Наследственная болезнь – фенилкетонурия, связанная с нарушением аминокислотного обмена, может иметь различную тяжесть проявления (т.е. различную экспрессивность), начиная от легкой степени умственной отсталости, до глубокой имбецильности (т.е. способности лишь к элементарным навыкам самообслуживания).

Пенетрантность генов. Наличие данного гена не всегда означает, что он проявится в фенотипе. Для оценки количества особей, у которых этот признак фенотипически проявился используют термин пенетрантность. Пенетрантность – частота проявления аллеля определённого гена у разных особей родственной группы организмов.

Различают:

Полную пенетрантность – мутантный ген проявляет свое действие у всех особей (100%), имеющих его. Так, наследование групп крови у человека по системе АВО имеет 100% пенетрантность, при отсутствии аллеля hh.

Неполную пенетрантность – ген проявляется фенотипически не у всех особей (менее 100%). Например, группы крови А или В не проявляются, если в генотипе есть аллель hh, наследственные болезни: эпилепсия - 67 %, сахарный диабет - 65%, врожденный вывих бедра - 20 % пенетрантности и т.д. Неполная пенетрантность может быть обусловлена внешними факторами или взаимодействием генов (эпистаз).

Таким образом, в фенотипе никогда не реализуются все генотипические возможности, т.е. фенотип каждой особи есть лишь частный случай проявления ее генотипа в определенных условиях развития.

ЛИТЕРАТУРА

Основная:

1.Биология: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования /

[Н. В. Чебышев, Г. Г. Гринева, Г. С. Гузикова и др.]; под редакцией академика Чебышева. – 9-е изд., – М.: Издательский центр «Академия», 2014. – 448 с.

2.Биология: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования/ [В. М. Константинов, А. Г. Резанов, Е. О. Фадеева; под ред. В. М.

Константинова. – 8-е изд., стер. – М. : Издательский центр «Академия»,

2014. 320 с.

3. Биология. Современный курс. 3-е изд., испр. и доп. / Под ред. А.Ф. Никитина. - СПб.: СпецЛит, 2008. - 494с

4. Биология. 10-11 классы: учеб. Для общеобразоват. организаций с прил. на электрон. носителе: базовый уровень / Л. Н. Сухорукова, В. С. Кучменко, Т. В. Иванова. – М. : Просвещение, 2014. – 127 с.

Дополнительная:

1. Беляев Д.К. Общая биология: учеб. для 10-11 кл. общеобразоват. учрежд. /Д.К.Беляев, П.М. Бородин, Н.Н. Воронцов и др. – 4-е изд., перераб. – М.: Просвещение, 2004. – 304с.

2. Биология. В 2-х книгах. / Под редакцией профессора В.Н. Ярыгина. Рекомендовано Министерством образования Российской Федерации в качестве учебника для студентов медицинских специальностей. М: «Высшая школа». 2001.

3. Гребенник Л.А. Тесты по биологии: пособие для учащихся и абитуриентов /Л.А. Гребеник и др. Под ред. В.П. Иванова. – Ростов н/Д: Феникс, 2006. – 283с.

4. Козлова Т.А. Биология в таблицах. 6-11 классы: справочное пособие /авт-сост. Т.А.Козлова, В.С. Кумченко. – 7-е изд., стер. – М.: Дрофа, 2005. – 234с.

5. Мамонтов С.Г., Захаров В.Б. Общая биология. Для средних специальных учебных заведений. – М.: «Академия (совместно с ВШ)». 2001.

Интернет-ресурсы

1. Методическая служба. Электронные ресурсы по биологии

http://metodist.lbz.ru/iumk/biology/er.php

2. Мультиурок сайты учителей https://multiurok.ru/biogen/

3. Газета «Биология» издательского дома Первое сентября http://bio.1september.ru

4. Презентации по биологии http://mirbiologii.ru/

5. Вся биология – современная биология, научные обзоры, новости науки

http://www.sbio.info/