Интегрированный урок по биологии, экологии, химии. Тема "Мутационная изменчивость и аспекты здоровья человека"
Цель: сформировать знания о генотипической 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.
Оборудование: мультимедийный проектор со слайдами по данной тематике, учебник №3, рис. 43 (стр. 123). Схемы, рисунки. Таблица “Мутация”: Сухова “Проверочные работы” стр. 123 (задача).
Термины:
Мутация – лат. “mutatio” – изменение.
Гуго де Фриз-1901 г. – основоположник.
Хромосомные, генные мутации, полиплоиды, геномные, мутагенез.
Методы: пробный, поисковый.
Формы организации: комбинированный.
Приёмы: сам. Работа с учебником, схемами, таблицами, обобщение, сравнение, анализ.
Умения: графически оформлять информацию, выделять главное, высказываться.
Проблема: можно ли влиять на мутацию?
План: (на экране монитора)
Основные вопросы:
- Понятия о мутациях.
- Наследственность и гены.
- Типы мутации.
- Частота возникновения.
- Причины.
- Мутагенные факторы.
- Экология и медицина – барьер для возникновения мутации.
Проверка степени усвоения ранее изученного материала.
Тесты:
1. Фенотип –это:
А – совокупность генов в организме;
Б – совокупность наследственных факторов;
В – совокупность внешних признаков.
Г – совокупность внешних и внутренних признаков
2. Перекрест хромосом – это:
А – разрыв хромосом на 2-3 части;
Б – спирализация хромосом;
В – обмен участками гомологичных хромосом.
3. Количество фенотипов при скрещивании Аа*Аа в случае полного доминирования:
А-1; Б-2; В-3.
4. Модификационная изменчивость связана с изменениями:
А – генотипа;
Б – генофонда; В – фенотипа.
5. Аллельные гены – это:
А – локализованы в одной хромосоме;
Б – парные гены в гомологичной хромосоме;
В – действуют в гетерозиготе.
6. Анализирующее скрещивание:
А – при известном генотипе;
Б – при неизвестном генотипе;
В – при известном фенотипе.
8. Норма реакции:
А – потолок генотипа;
Б – изменение генотипа;
В – предел изменений признака генотипа.
9. Модификационная изменчивость:
А – наследственная;
Б – ненаследственная;
В – альтернативная.
Ответы: 1Г, 2В, ЗБ, 4В, 5Б, 6В, 7В, 8Б. Критерии оценивания: “5” -“4” -“3” -“2” -
Решите задачу (устно):
Задание – стр. 10 пособия, рис. 128.
По рисунку определите, отчего зависит развитие темной окраски у горностаевого кролика, имеющего при рождении белую окраску (А). Можно ли опытным путем вызвать развитие пигмента у кролика-альбиноса? Ответ поясните.
Актуализация знаний:
Сказка Г.Х. Андерсена “Гадкий утенок”
Проблемный вопрос: почему из яйца, которое насиживала утка, вывелся лебедь?
Ответ: яйцо – оплодотворенная яйцеклетка – в ней хранится наследственная информация.
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.
Организация восприятия и осмысления нового материала.
Постановка целей перед учащимися: обозначить причины наследственной изменчивости; выявить условия разрешения проблемы. Основные вопросы:
- Понятие о мутациях.
- Наследственность и гены.
- Типы мутаций.
- Частота возникновения.
- Причины.
- Мутагенные факторы.
- Экология и медицина – барьер для возникновения мутаций.
Что такое мутации?
Термин дал в 1901 г. генетик Де Фриз.
Определение термина – работа с учебником §31 стр. 119.
Случайные стойкие изменения генотипа – хромосомы, гена. 450 мутаций совместимых с жизнью.
Слайд 1. “Понятие о мутациях”
Слайд 2. Мутация у листа чистотела. Яблоко в яблоке. Мутация рогов косули, цветков чистотела, крыльев бабочки.
Типы мутации – учебник стр. 119.
Слайд 3 “Схема типов мутации”
Составьте в тетради схемы типов мутации:
Тип |
Причина |
Пример |
Генные Слайд: нить ДНК Слайд: генные мутации при биосинтезе белка. Химия. |
Изменение нуклиотидов в ДНК, ошибки в редупликации |
Гемофилия – ген рецессвный. Гипертония, язва (анализ учебника) Схема. Итог – дальтонизм 4%. Анализ схемы учебника стр. 123 рис. 43. Королева Виктория и её муж – здоровы. Мужчины Х – мутант – гемофилия. Серповидно клеточная анемия. Альбинизм 2% Фенилкетонурия. |
Вывод: часто встречаются рецессивные, устойчивые. |
||
Хромосомные Слайд: нитка до мутации и после. Слайд: мутации в хромосоме ДНК. |
Работа с учебником: Поиск ответа на вопрос что такое, каковы причины?
|
Типы мутации:
Слайд 4 “Биосинтез белка”Генные – ошибки в нуклетидах ДНК (пока мало изучены) –пропущены, увеличение – меняют структуру.
Слайд 5 “Нить ДНК до мутации и после”. Изменения в клетке малозаметные – безразличные, сильнозаметные – вредные, (замена фермента в биосинтезе), смерть клеток. Летальные гены – мутации.
Учитель химии:
Химические вещества – газ иприт, формальдегид, перекись водорода, азотистая кислота.
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.
Учитель биологии:
Работа с учебником стр.123 рис. 43
Примеры – гемофилия (королевская история)
Ген – ответственный за свертывание крови. Оказывал влияние на ход истории в Испании и России. Ген выражен у сына и 3 внуков королевы Виктории. Благодаря внутриродственным бракам ген получил распространение среди королевских семейств Европы.
Дальтонизм – цветная слепота 4% – мужчины и 1% – женщины. Очень часто распространяется. Связь: гены – ферменты.
Ген отвечает за синтез фермента. Ген контролирует работу фермента. Каждый фермент выполняет свою работу.
Генные мутации – болезни летальные – смерть клеток организма.
Болезнь Тея-Сакса – нарушение функций нервной системы (паралич, слепота, беспомощность – 4 года – смерть).
Причина –влияние внешней и внутренней среды.
Вывод: гены – материальные единицы наследственности.
Слайд 6 “Схема хромосомных перестроек”
1. Дилеция – утрата участка.
2. Дупликация – избыток.
3. Транслокация – на другой участок.
4. Инверсия – на 180 градусов.
Хромосомные: перестройка хромосом (карликовость), удвоение, перемещение – синдром Дауна, нехватка, поворот на 180 градуса. Слайдема – заполнение в тетради. Отклонение – задание, стр. 62 учебника.
Итог: в эволюции преобразуют виды.
Синдром Дауна – изменение нескольких систем органов: сердечно сосудистой, скелета, нервной.
Увеличение хромосомы на 1,2:
Жен. 45 хромосом ХО Шеришевского-Тернера (задержка роста, неполовозрелость развития). Муж.: 47 хромосом ХХY – Клайнфельтера (признаки женского – низкий голос, нет бороды, усов, не может быть детей.
Геномные (таблица на доске)– кратное увеличение количества хромосом в 2-3 раза.
Слайд 8. Ира и Галя – во второй половине тела 2 ноги, 1 кишечник, умерли рано (см. рис.2 (Приложение 1)). Коллоредо с близнецом:– 1 голова + 3 ноги (см. рис.3). Слава + Вова – головой (см. рис.4), сестры Бражек – тазом (см. рис.1).
Слайд 9. Уродства – Институт Морфологии человека. Младенцы рождаются беспомощными, долго не живут. 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.
Генотип хранит долго признаки своих предков – рождение ребенка, похожего на своих дедушек.
Известно, что киты давно, около 60 млн. лет назад потеряли ноги, лишились задних конечностей, но каждый 10 тысячный китенок рождается с зачатками задних ног.
Вывод: память генотипа устойчива.
Учитель экологии.
Частота возникновения мутации
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.
Сергей Сергеевич Четвериков – генетик. Он сделал вывод о наследственности рецессивных популяций — как губка впитывает рецессивные мутации – это скрытые резервы наследственной изменчивости и эволюционных преобразований – успех естественного отбора.
У человека 23 гаплоидные хромосомы, количество генотипов превышает в 20 раз численность всех людей на Земле – астрономическая цифра. Возникновение двух одинаковых людей невозможно.
Большинство генов мутируют редко, часто мутации генные остаются незаметны. Это касается здоровья человека: диабеты, слабоумие, мышечная дискрозия. Женщины-дальтоники встречаются в 10 раз реже, чем мужчины.
Сложные генные мутации редки.
Синдром Клайфельтера 1 случай на 600 рожденных. Дети – Дауны – часто, 1 на 600 рожденных. Синдром Тернера у женщин 1 на 5000 рожденных.
Вывод: редкие события.
Причины мутаций.
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.
3. 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: генетическая изменчивость – материал для эволюции в природе.
Экология.
Чистая среда – барьер на пути мутаций.
1. Радиация – увеличивает частоту мутаций человека в 6 раз, если он проживает в зоне радиации 30 лет. Пример: Брянская область (Чернобль). Радиация в Японии вызвала поражение кожи, внутренних органов кроветворения – анемия, опухоли, катаракта глаз, укорочение жизни. Многие скрытые мутации проявляются через несколько поколений: диабет, слабоумие, мышечная дистрофия. Надо изыскать методы борьбы с ними.
2. Ежегодно в мире рождается 20 тысяч детей с тяжелыми недугами.
3. Химические факторы – действие сигарет, алкоголя, наркотиков.
4. Чистота среды – борьба с загрязнениями воды. Пример.
5. Канцерогены в пищевых продуктах – возникают перерожденные клетки.
6. Проверка косметических и лекарственных препаратов на “безвредность”.
Программа “Геном человека”.
Итог урока.
Закрепление: составление конспекта (на экране монитора).
- Мутации – изменение наследственного материала.
- Мутации – редкие события.
- Мутации – могут предаваться из поколения в поколение.
- Возникают ненаправленною.
- Могут быть вредными, полезными, нейтральными.
- Скрытые резервы наследственности ведут к успеху естественного отбора.
Мотивация: задача медицины
- Консультация вступающих в брак;
- Генеалогическая диагностика;
- Цитогенетические обследования.
- Для чего мы это изучаем? Рефелесия:
- Чтобы:
- 1. Сохранить здоровье человечества;
- Запретить испытания ядерного горючего;
- Предотвратить загрязнение среды, забота об экологии).
Домашнее задание: §31, повторить §7.
Литература:
1. Т.Л. Богданова, Е.А. Солодова. Биология. Справочник для старшеклассников и поступающих в вузы. 2006. AСTПресс.
2. Г.М. Муртазик. Задачи и упражнения по общей биологии. М. Просвещение. 1972.
3. Т.Л. Богданова. Биология. Задания и упражнения. Пособие для поступающих в ВУЗы. М.: Высшая школа. 1991.
4. К. Вилли, В. Детье. Биология. Биологические процессы и законы. Издательство Мир. 1975.
5. От молекул до человека. М. Просвещение. 1973. С.Г. Момонтов. Биология. Дрофа. 1997.
6. Т.С. Сукова. Контрольные и проверочные работы по биологии. 11-й класс. Дрофа.
7. Т.А. Хван, П.А. Хван. Основы экологии. Ростов на Дону. Феникс. 2001.
21.01.2008