Тема. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЧИВОСТИ

УРОК 11. КОМБИНАТИВНАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ

Цели урока: рассмотреть особенности комбинативной изменчивости и ее значение для живых организмов; развивать логическое мышление и навыки сравнительного анализа; воспитывать бережное отношение к природе.

Оборудование и материалы: таблицы или слайды презентации, которые демонстрируют особенности комбинативной изменчивости, схема мейоза, схемы жизненных циклов животных и растений.

Базовые понятия и термины: комбинативная изменчивость, гены, хромосомы, половое размножение, кроссинговер, гаметы, рекомбинация, конъюгация, трансформация, трансдукция.

ХОД УРОКА

I. Организационный этап

II. Актуализация опорных знаний и мотивация учебной деятельности учащихся

Вопросы для беседы

1. Где расположены гены живых организмов?

2. Как происходит процесс мейоза?

3. Какое значение для живых организмов имеет кроссинговер?

4. Какие преимущества имеет половое размножение перед нестатевим?

III. Изучение нового материала

Рассказ учителя с элементами беседы

Комбинативная изменчивость связана с получением новых сочетаний генов в генотипе. У многоклеточных организмов, которые размножаются половым путем, это достигается в результате трех процессов:

• независимого расхождения хромосом во время мейоза;

• случайного сочетания во время оплодотворения;

• рекомбинации генов благодаря кроссинговера.

Сами наследственные факторы (гены) при этом не меняются, но возникают их новые сочетания, что приводит к появлению организмов с другим генотипом и фенотипом, Проиллюстрировать это можно на примере хромосом человека. Человек имеет 22 пары аутосомных генов. Половину из этих хромосом она получает от отца, а половину - от матери. Даже если не учитывать явление кроссинговера, количество возможных комбинаций аутосом в гаметах составляет 2²². Это намного превышает количество всех особей нашего вида, жили на планете с момента формирования вида Homo sapiens. А случайное сочетание гаметы с гаметой другого пола дает уже 2⁴⁴ комбинаций. Если же добавить к этому еще и половые хромосомы и явление кроссинговера, попытки случайно получить двух людей с абсолютно одинаковым генотипом становится практически невозможным.

Комбинативная изменчивость очень распространена в природе. У микроорганизмов, которые размножаются нестатевим путем, возникли своеобразные механизмы, которые приводят к появлению комбинативной изменчивости. Это - конъюгация, трансдукция и трансформация. Следует обратить внимание на то, что все эти процессы не связаны с процессом размножения (во время них не происходит увеличение числа особей вида), они позволяют лишь комбинировать генетический материал разных особей.

Конъюгация - это непосредственный контакт между двумя бактериальными клетками с помощью специальных структур (F-пили - полые трубочки, которые расположены на поверхности клетки бактерии и могут узаємодіяти с другой клеткой), во время которого генетический материал из одной клетки переносится в другую через F-пили. Таким образом бактерии, например, могут обмениваться плазмидами, содержащими гены устойчивости к антибиотиков.

Трансформация - это перенос ДНК из разрушенных бактериальных клеток в живые бактериальные клетки. Обычно, под время этого процесса, фрагменты ДНК из разрушенной бактериальной клетки попадают в окружающую среду и при определенных условиях поглощаются живым бактериальной клеткой, которая эти фрагменты могут встраивать в свой геном.

Трансдукция - это перенос бактериальных генов из одной клетки в другую с помощью бактериофага. Во время размножение фага в бактериальной клетке до его белковых капсидів иногда могут попадать не только гены самого бактериофага, но и гены бактерии. Заражая другую бактерию, такой бактериофаг может привносить эти гены в геном нового хозяина.

К комбинативной изменчивости примыкает явление гетерозиса. Гетерозис (гр. heteroisis- видоизменение, превращение), «гибридная сила», может наблюдаться в первом поколении при гибридизации между представителями разных видов или сортов. Выделяют три основные формы гетерозиса: репродуктивный (повышается урожайность), соматический (увеличиваются линейные размеры организма) и адаптивный (повышается устойчивость к действию факторов среды).

Гетерозис широко используют для получение высокопродуктивных линий культурных растений (в первую очередь, кукурузы). Однако, в последующих поколениях проявления гетерозиса уменьшаются. Существует несколько возможных объяснений этого явления. Скорее всего, проявление гетерозиса наблюдается вследствие образования уникальной комбинации доминантных и рецессивных аллелей большого количества генов.

IV. Обобщение, систематизация и контроль знаний и умений учащихся

Дать ответы на вопросы:

1. Как реализуется комбинативная изменчивость у микроорганизмов?

2. Как реализуется комбинативная изменчивость у многоклеточных организмов?

3. Какие преимущества предоставляет живым водных организмов комбинативная изменчивость?

4. Всегда комбинативная изменчивость связана с половым размножением?

V. Домашнее задача