Разработка урока на тему "Причины возникновения мутаций. Искусственный мутагенез"

Урок биологии в 10 классе

Тема урока: Причины возникновения мутаций. Искусственный мутагенез

Цель урока:

показать сущность закона диалектики «Переход количественных изменений в качественные»

Задачи:

образовательные:

• углубить и конкретизировать знания о мутационном процессе;

• сформировать представление о мутагенных факторах среды обитания, свойствах мутагенов и механизмах защиты от мутаций, значении мутаций в природе и жизни человека;

• познакомить учащихся с практическим использованием мутагенов для экспериментального получения мутаций.

воспитательные:

• воспитание общей культуры учебной деятельности (умения слушать, работать в парах, воспитание культуры речи);

развивающие:

• формирование навыков логического мышления;

• умения использовать Интернет-ресурсы и литературные источники для поиска новой информации, заполнять «немые» схемы, таблицы по различным источникам информации

Средства обучения:

• презентация по теме урока;

• рабочие карты урока;

• таблица «Типы мутаций»;

Базовые понятия и термины:

мутагены, мутагенез, комутагены, антимутагены

Тип урока

урок изучения и усвоения нового материала

1. Организационный момент

Приветствие, регистрация отсутствующих, создание оптимальной рабочей обстановки урока.

1. Повторение и актуализация знаний

Фронтально (на магнитной доске вывешиваются термины для повторения).

• Какую тему мы изучаем?

• Что такое наследственность?

• Что такое изменчивость?

• Что такое ген?

• Что такое генотип?

• Что такое фенотип?

• Что такое мутации?

• Кто является создателем мутационной теории?

• Сформулируйте мутационную теорию.

• Какие мутации называются генными?

• Какие мутации называются хромосомными?

• Какие мутации называются геномными?

Деятельность учащихся – дают определения терминов.

1. Изучение нового материала

Сегодня мы продолжаем разговор о мутациях. Послушайте стихотворные строки(слайд 1)

И что же видит?... За столом

Сидят чудовища кругом:

Один в рогах с собачьей мордой,

Другой с петушьей головой,

Здесь ведьма с козьей бородой,

Тут остров чопорный и гордый,

Там карла с хвостиком, а вот

Полужуравль и полукот.

А.С.Пушкин

• Из какого литературного произведения взят этот отрывок? Кто его автор? (А.С.Пушкин «Евгений Онегин»)

Деятельность учащихся – вспоминают, отвечают на вопрос.

• Как можно назвать героев этих строк? (учащиеся отвечают: - Мутанты)

• Возможно ли в природе возникновение таких мутантов, и будут ли они сохранены естественным отбором?

(учащиеся: - Организмы с такими изменениями могут появиться в природе, но выбраковываются естественным отбором, т.к. являются нежизнеспособными в современной среде обитания)

• Какие причины приводят к появлению мутаций? (учащиеся пытаются ответить на вопрос)

На этот вопрос мы должны ответить сегодня на уроке.

Тема урока (слайд 2). Запишите в рабочую карту дату, фамилию, тему урока.

Цель урока (слайд 3): в конце урока вы должны

ЗНАТЬ – понятия мутагены и мутагенез, группы мутагенов, свойства мутагенов, факторы защиты клеток от мутаций, значение искусственного мутагенеза в селекционной работе, значение мутаций в природе и жизни человека;

УМЕТЬ – пользоваться биологической терминологией, называть группы мутагенов и характеризовать их свойства, пояснять эволюционное значение мутаций.

Причинами мутаций являются действия факторов, называемых мутагенными (слайд 4)

Мутагены – факторы, вызывающие мутации.

Мутагенез - процесс появления мутаций.

Деятельность учащихся – заполняют рабочую карту.

Выделяют 3 группы мутагенов. Краткую характеристику вы заносите в таблицу «Группы мутагенов» (слайд 4).

Характеристику мутагенов дают экспертные группы учащихся (каждая группа – пара учащихся).

Примерные сокращённые выступление учащихся.

1 мини-группа: В настоящее время хорошо изучены факторы среды, оказывающие наиболее мощное мутагенное действие. Выделяют три основные группы мутагенов: физические, химические и биологические. Мы охарактеризуем физические мутагенные факторы.

Самыми эффективными физическими мутагенными факторами являются различные виды ионизирующих излучений: рентгеновское, гамма-излучение, ядерные частицы. Проходя сквозь клетки, они ионизируют атомы и молекулы, что заставляет тех активно вступать в «незапланированные» химические реакции. Это может привести к повреждению ДНК. Излучения высоких энергий увеличивает частоту хромосомных мутаций, «мягкое» (невысокой мощности) гамма-излучение, не повреждая структуру хромосом, вызывает генные мутации.

Ультрафиолетовое излучение проникает через покровные ткани на несколько микрометров и вызывает соматические мутации. Наблюдается старение кожи, развитие злокачественных опухолей. Температурный фактор вызывает мутации при сильных своих воздействиях: сильное охлаждение может вызвать мутации в лёгких.

2 мини-группа: химические мутагены очень разнообразны по составу и механизму действий. К ним относятся ядохимикаты и химическое оружие, средства бытовой химии и некоторые лекарственные препараты, пищевые добавки и красители. Список можно продолжить. Они разным образом взаимодействуют с ДНК, вызывая её повреждения. Некоторые повреждают клеточные органеллы, например, клеточный центр, нарушая ход деления клетки (внутриклеточный яд колхицинтранспозонами.). Вызывают генные и геномные мутации.

3 мини- группа: третья группа мутагенных факторов представлена биологическими мутагенами: вирусами (краснухи, гриппа), токсинами, некоторыми вакцинами, транспозонами. Вызывают генные и хромосомные мутации. Транспозоны - это участки ДНК организмов, способные к передвижению (транспозиции) и размножению в пределах генома (или «прыгающие гены»).

Деятельность учащихся: слушают выступления экспертных групп, изучают информацию на слайдах, записывают информацию в таблицу.

Если вы внимательно слушали, то обратили внимание, что есть факторы, вызывающие мутации, усиливающие мутации и ослабляющие действие мутагенов. Под таблицей в контрольно-обучающей карте записаны термины - комутагены и антимутагены. Попытайтесь по смыслу дать им определения.

Деятельность учащихся: во время беседы формулируются определения терминов, записываются в карту.

Комутагены – усиливают действие мутагенов (СО, никотин, некоторые смолы сигаретного дыма, нефтепродукты, вещества в карамели, некоторые пищевые добавки).

Антимутагены – нейтрализуют действие мутагенов (витамины, I₂-содержащие препараты, пектиновые вещества, антиоксиданты).

Следующий вопрос – Какими свойствами обладают мутагены?

4 мини-группа (слайд 5): Все мутагены, независимо от их природы, обладают следующими свойствами:

1. Универсальность – одни и те же мутагены вызывают мутации у всех живых организмов.

2. Ненаправленность – один и тот же мутаген, воздействующий на родственные организмы, вызывает у них разные мутации.

3. Отсутствие нижнего порога – слабый мутаген может вызвать более сильные мутации, чем сильный и наоборот.

Несмотря на огромное количество мутагенов, мутации случаются не часто: 10^-6 – 10^-7 – частота мутации одной аллели генов в экологически чистой среде. При повышенном фоне мутагенов частота мутаций увеличивается до 10^-4 – 10^-5.

Кажется, что вероятность их ничтожно мала, но из-за огромного количества генов в организме  10% генов взрослого организма мутантны. С возрастом мутации накапливаются.

В процессе эволюции клетки живых организмов выработали механизмы защиты от мутаций.

5 мини-группа: Эти механизмы являются свойствами генетического кода (слайд 6).

1. При репликации ДНК образуются её точные копии.

2. В случае ошибок «ремонтные» ферменты-операторы вырезают ошибочные кодоны и вставляют нужные. Этот процесс называется репарация. Осуществляется од и после репликации.

3. Вырожденность кода? (Одна аминокислота кодируется несколькими триплетами нуклеотидов)

4. Экстракопирование важных генов – наиболее важные гены по несколько раз записаны в ДНК.

5. Парность хромосом – при повреждении одной хромосомы гены, аллельные поврежденным, продолжают работать.

Деятельность учащихся: заполнение контрольно-обучающей карты.

Из всего выше сказанного создаётся впечатление, что мутации – крайне нежелательные явления для организмов. Однако, искусственный мутагенез широко используется в селекционной работе. Зачем? Слово следующей экспертной группе.

6 мини- группа: открытие мутагенных факторов позволило использовать их в практике селекционной работы. Благодаря искусственному мутагенезу были созданы многие новые сорта растений, штаммы микроорганизмов (слайд 7).

Искусственный мутагенез — контролируемый человеком процесс возникновения мутаций путём воздействия радиационного излучения и химических веществ, успешно применяемый в селекции растений и микроорганизмов.

Благодаря этому методу созданы новые сорта картофеля, томатов, кукурузы, хлопчатника, пшеницы, устойчивых к неблагоприятным погодным условиям и с высокой урожайностью. Большинство современных сельскохозяйственных сортов растений полиплоидны благодаря использованию колхицина.

Успешно этот метод применяется в селекции микроорганизмов. Современные штаммы гриба пеницилла в 1000 раз продуктивнее своих природных предков.

Деятельность учащихся: заполнение контрольно-обучающей карты.

Каково значение мутации? (слайд 8)

В природе – мутации, находящиеся в гетерозиготном состоянии являются резервом наследственной изменчивости, материалом для естественного отбора.

Для человека – материал для искусственного отбора, могут вызвать тяжёлые заболевания, иногда – с летальным исходом.

1. Подведение итогов

• Какую тему изучали?

• Что нового узнали?

• Каково практическое значение полученных знаний?

• Что оказалось непонятно, мы сейчас узнаем. Далее работаем с контрольно-обобщающими картами: выполните задания тестов (отмечайте правильные ответы кружочками).

По окончанию работы:

• Консультанты – проверьте результаты, запишите ошибки.

• Работа над ошибками.

Вывод.

1. Закрепление изученного материала

Работа с тестами в контрольно-обучающей карте.

1. Задание на дом: (слайд 9)

1. Изучить §40, повт. §37; 38. Учебник Биология. 10-11 классы: учеб. Для общеобразоват. Организаций: углубл. Уровень: в 2 ч., ч. 1 /[П.М.Бородин, Л.В.Высоцкая, Г.М.Дымшиц и др.]; под ред. В.К. Шумного и Г.М.Дымшица. – М.: Просвещение 2014.

2. По желанию – реферат или сообщение « Мутагенное загрязнение окружающей среды в (Крыму, Симферополе и др.)».

Приложение 1

Контрольно-обучающая карта ученика(цы) __________________________________________

Тема: Причины мутаций. Искусственный мутагенез

1. Мутагены -_______________________________________________________________

Мутагенез -_____________________________________________________________________

1. Работа исследовательских «мини- групп»: заполнение таблицы

Комутагены -_______________________________________________________________

Примеры: ___________________________________________________________________________

Антимутагены - _____________________________________________________________

Примеры: ___________________________________________________________________________

1. Свойства мутагенов

свойства мутагенов

1) ____________________ 2) ____________________ 3) ___________________

_________________________ ________________________ _______________________

_________________________ ________________________ _______________________

1. Механизмы защиты клетки от мутаций:

а)_____________________________________________________________________________________

б)_____________________________________________________________________________________

в)_____________________________________________________________________________________

г)_____________________________________________________________________________________

д)_____________________________________________________________________________________

1. Искусственный мутагенез – ___________________________________________________

Мутагены - ___________________________________________________________________

Использование микроорганизмов:

а)_____________________________________________________________________________________

б)_____________________________________________________________________________________

в)_____________________________________________________________________________________

г)_____________________________________________________________________________________

1. Значение мутаций:

в природе для человека

_______________________ _____________________________________

____________________ _________________________________

____________________ _________________________________

Вывод: ________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________

Тестовые задания:

1.Что такое мутационная изменчивость?

а) изменение генотипа; б) изменение фенотипа; в) изменение генотипа и фенотипа.

2. Что характерно для мутаций?

а) возникает внезапно; б/ возникает при кроссинговере; в/ изменяются гены и хромосомы; г) изменяется фенотип.

3. Что такое мутон?

а) участок гена с мутацией; б) участок хромосомы после мутации;
в)наименьший участок ДНК, способный к мутации.

4. Какие мутации называются индуцированными?

а) случайно возникшие под влиянием неизвестных факторов;
б) возникщие под влиянием целенаправленной деятельности человека.

5. Что такое мутагены?

а) гены, появившиеся в результате мутаций; б) вещества, вызывающие мутации;
в) организмы, появившиеся в результате мутаций.

6. Установите соответствие между мутагенами и их группами:

1) Физические мутагены а) колхицин; е) флюорогарафия;

2) Химические мутагены б) ультрафиолетовое излучение; ж) низкие t;

3) Биологические мутагены в) синтетические моющие средства; з) иприт;

г) вирус гриппа; и) вирус краснухи.

д) рентгеновское излучение

7. Установите соответствие между понятиями и их определениями:

Приложение 2

Слайды презентации урока

Слайд 1 Слайд 2

Слайд 3 Слайд 4

Слайд 5 Слайд 6

Слайд 7 Слайд 8

Слайд 9

4