Усі уроки до курсу «Біологія». 11 клас

Тема. ЗАКОНОМІРНОСТІ МІНЛИВОСТІ

УРОК 11. КОМБІНАТИВНА МІНЛИВІСТЬ

Цілі уроку: розглянути особливості комбінативної мінливості та її значення для живих організмів; розвивати логічне мислення й навички порівняльного аналізу; виховувати бережливе ставлення до природи.

Обладнання й матеріали: таблиці або слайди презентації, які демонструють особливості комбінативної мінливості, схема мейозу, схеми життєвих циклів тварин і рослин.

Базові поняття й терміни: комбінативна мінливість, гени, хромосоми, статеве розмноження, кросинговер, гамети, рекомбінація, кон’югація, трансформація, трансдукція.

ХІД УРОКУ

I. Організаційний етап

II. Актуалізація опорних знань і мотивація навчальної діяльності учнів

Питання для бесіди

  • 1. Де розташовані гени живих організмів?
  • 2. Як відбувається процес мейозу?
  • 3. Яке значення для живих організмів має кросинговер?
  • 4. Які переваги має статеве розмноження перед нестатевим?

III. Вивчення нового матеріалу

Розповідь учителя з елементами бесіди

Комбінативна мінливість пов’язана з отриманням нових поєднань генів у генотипі. У багатоклітинних організмів, які розмножуються статевим шляхом, це досягається в результаті трьох процесів:

  • незалежного розходження хромосом під час мейозу;
  • випадкового поєднання під час запліднення;
  • рекомбінації генів завдяки кросинговеру.

Самі спадкові фактори (гени) при цьому не змінюються, але виникають їх нові поєднання, що призводить до появи організмів з іншими генотипом і фенотипом. Проілюструвати це можна на прикладі хромосом людини. Людина має 22 пари аутосомних генів. Половину з цих хромосом вона отримує від батька, а половину — від матері. Навіть якщо не враховувати явище кросинговеру, кількість можливих комбінацій аутосом у гаметах становить 222. Це набагато перевищує кількість усіх особин нашого виду, що жили на планеті з моменту формування виду Homo sapiens. А випадкове поєднання гамети з гаметою іншої статі дає вже 244 комбінацій. Якщо ж додати до цього ще й статеві хромосоми і явище кросинговеру, намагання випадково отримати двох людей з абсолютно однаковим генотипом стає практично неможливим.

Комбінативна мінливість дуже поширена в природі. У мікроорганізмів, які розмножуються нестатевим шляхом, виникли своєрідні механізми, які призводять до появи комбінативної мінливості. Це — кон’югація, трансдукція і трансформація. Слід звернути увагу на те, що всі ці процеси не пов’язані з процесом розмноження (під час них не відбувається збільшення числа особин виду), вони дозволяють лише комбінувати генетичний матеріал різних особин.

Кон'югація — це безпосередній контакт між двома бактеріальними клітинами з допомогою спеціальних структур (F-пілі — порожнисті трубочки, які розташовані на поверхні клітини бактерії і можуть узаємодіяти з іншою клітиною), під час якого генетичний матеріал з однієї клітини переноситься в іншу через F-пілі. Таким чином бактерії, наприклад, можуть обмінюватися плазмідами, що містять гени стійкості до антибіотиків.

Трансформація — це перенесення ДНК зі зруйнованих бактеріальних клітин у живі бактеріальні клітини. Зазвичай, під час цього процесу, фрагменти ДНК зі зруйнованої бактеріальної клітини потрапляють у навколишнє середовище й за певних умов поглинаються живою бактеріальною клітиною, яка ці фрагменти може вбудувати у свій геном.

Трансдукція — це перенесення бактеріальних генів з однієї клітини в іншу з допомогою бактеріофага. Під час розмноження фага в бактеріальній клітині до його білкових капсидів інколи можуть потрапляти не лише гени самого бактеріофага, але й гени бактерії. Заражаючи іншу бактерію, такий бактеріофаг може привносити ці гени в геном нового хазяїна.

До комбінативної мінливості примикає явище гетерозису. Гетерозис (гр. heteroisis — видозміни, перетворення), або «гібридна сила», може спостерігатися в першому поколінні під час гібридизації між представниками різних видів або сортів. Виділяють три основні форми гетерозису: репродуктивний (підвищується врожайність), соматичний (збільшуються лінійні розміри організму) і адаптивний (підвищується стійкість до дії факторів середовища).

Гетерозис широко використовують для одержання високопродуктивних ліній культурних рослин (у першу чергу, кукурудзи). Проте, в наступних поколіннях прояви гетерозису зменшуються. Існує кілька можливих пояснень цього явища. Скоріше за все, прояв гетерозису спостерігається внаслідок утворення унікальної комбінації домінантних і рецесивних алелей великої кількості генів.

IV. Узагальнення, систематизація й контроль знань і вмінь учнів

Дати відповіді на питання:

1. Як реалізується комбінативна мінливість у мікроорганізмів?

2. Як реалізується комбінативна мінливість у багатоклітинних організмів?

3. Які переваги надає живим організмам комбінативна мінливість?

4. Чи завжди комбінативна мінливість пов’язана зі статевим розмноженням?

V. Домашнє завдання