Конспект открытого урока по теме: "Мутагены и их влияние на живую природу и человека"+ презентация

Тема урока: «Мутагены и их влияние на живую природу и человека»

Цели урока.

Учебные

1. Развивать личностные УУД через формирование понятия “мутаген”, “мутагенез”, “спонтанный мутагенез”, “индуцированный мутагенез”, расширение знаний учащихся о типах мутагенов и их влиянии на организмы. Показать опасность загрязнения окружающей среды мутагенами, обосновать необходимость обеспечения генетической безопасности человека.

2. Развивать регулятивные и познавательные УУД через умения управлять познавательной и учебной деятельностью посредством самостоятельной постановки проблемы и путей ее разрешения, структурирования изучаемого материала, работы с дополнительной литературой, умения выступать с сообщениями, ставить вопросы, проводить оппонирование.

3. Развивать коммуникативные УУД, обеспечивающие возможности сотрудничества: умения слышать, слушать и понимать партнера, контролировать действия друг друга, правильно выражать свои мысли в речи, уважать в общении и сотрудничестве партнера и самого себя.

Воспитательные

1. Содействовать в ходе урока формированию мировоззренческих понятий, критическому оцениванию выступлений учащихся, воспитанию уважения к мнению и знаниям своих товарищей.

2. Осуществлять экологическое воспитание через расширение знаний о загрязнении окружающей среды мутагенами и их влиянии на организмы.

3. Осуществлять военно-профессиональную направленность: самостоятельность, организованность, умения преодолевать трудности, уважения к товарищам и их мнению.

4. Осуществлять нравственное и патриотическое воспитание через формирование отношений и категорий: ответственность, долг, нормы поведения, через оценку работ отечественных ученых в области мутагенеза.

Методические цели: показать методические приемы формирования коммуникативных УУД у учащихся на уроках биологии (Приложение 5).

Материальное обеспечение урока: презентация, ИАД, раздаточный материал, сообщения учащихся.

Методы работы: словесный, проблемный, частично-поисковый, применение ранее полученных знаний, творческий подход к учебной деятельности в использовании дополнительной литературы, контроль знаний.

ФОПД: групповая, индивидуальная, работа с инструктивными картами

Ход урока

I Организационный момент

Прозвенел у нас звонок

Начинается урок.

Необычный, нестандартный

Информации поток.

2 Актуализация опорных знаний

Здравствуйте ребята! Староста назовите отсутствующих на уроке?

II Повторение и актуализация знаний

Какую тему мы изучали на прошлом уроке? Давайте проверим, ваши знания по теме.

Фронтально

1. Что такое наследственность? (способность организмов передавать свои признаки 

и особенности развития потомству). 

1. Что такое изменчивость? (способность организмов приобретать признаки и свойства, отличные от родительских, характерных для данного вида)

2. Что такое ген? (участок молекулы ДНК)

3. Что такое генотип? (это полный набор генетического материала организма)

4. Что такое фенотип? (совокупность внешних и внутренних признаков организма, приобретённых в результате онтогенеза (индивидуального развития).

5. Что такое мутации? (это стойкие внезапно возникшие изменения структуры наследственного материала на различных уровнях его организации, приводящие к изменению тех или иных признаков организма)

6. Кто является создателем мутационной теории? (Главным основателем классической мутационной теории происхождения видов считается голландский биолог Гуго де Фриз)

7. Сформулируйте мутационную теорию.

1.Мутация возникает скачкообразно, т.е. внезапно, без переходов

2. Мутации наследуются

3. Мутации не направлены (т. е. могут быть полезными, вредными или нейтральными)

4. Мутации – редкие события

5. Одни и те же мутации могут возникать повторно

6.Мутация – индивидуальны.

1. Какие мутации называются генными? (это изменения числа и/или последовательности нуклеотидов в структуре ДНК (вставки, выпадения, перемещения, замещения нуклеотидов) в пределах отдельных генов, приводящие к изменению количества или качества соответствующих белковых продуктов)

2. Какие мутации называются хромосомными? (это изменения отдельных хромосом. Они носят называние анеуплоидия и заключаются в изменении числа и структуры хромосом)

3. Какие мутации называются геномными? (это такие мутации, которые приводят к изменению числа хромосом. Различают полиплоидию и анеуплоидию).

III Изучение нового материала

Сегодня мы с вами изучим интереснейшую тему из раздела Генетика. Перед тем, как начать работу, я хочу предложить вам просмотреть видеоролик, посмотрите его внимательно, и сформулируйте тему урока и проблему, а в конце урока вы предложите пути ее разрешения.

Студенты смотрят фильм, обсуждают свои эмоции и формулируют проблему.

(Почему возникают такие уродства у человека и можно ли повлиять на этот процесс?).

Преподаватель: Сегодня мы продолжаем говорить 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 остов чопорный и гордый,
Там карла с хвостиком, а вот
Полужуравль и полукот.

А.С. Пушкин

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

Деятельность студентов – вспоминают, отвечают на вопрос

2. Как можно назвать этих героев? (студенты отвечают – Мутанты)

1. Возможно ли в природе возникновение таких мутантов, и будут ли они сохранены естественным отбором? (студенты: - Организмы с такими изменениями могут появиться в природе, но выбраковываются естественным отбором, т.к. являются нежизнеспособными в современной среде обитания)

2. Какие причины приводят к появлению мутаций? (студенты пытаются ответить на вопрос)

Преподаватель: На этот вопрос мы должны ответить сегодня на уроке.

Итак, тема сегодняшнего урока «Мутагены и их влияние на живую природу и человека»

(Студенты записывают в рабочую тетрадь дату и тему урока)

Преподаватель: В конце урока вы должны знать, уметь:

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.

Преподаватель: Ребята, на столах у вас лежит контрольно-обучающая карта, в которую по ходу урока вы должны заполнить.

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

Мутагены – факторы, вызывающие мутации.

Мутагенез - процесс появления мутаций.

(студенты– заполняют рабочую карту.)

Выделяют 3 группы мутагенов.

В настоящее время хорошо изучены факторы среды, оказывающие наиболее мощное мутагенное действие. Выделяют три основные группы мутагенов: химические, физические и биологические.

Химические мутагены – это отдельно выделеная группа биологически активных веществ, которые влияют не только на процессы роста и развития растений, но и вызывают наследственные изменения в организме.

(слайд 9) Химические мутагены действуют в период репликации ДНК и обычно являются причиной генных мутаций. Они вызывают дезаминирование и алкилирование нуклеотидов, замену азотистых оснований их аналогами, ингибируют синтез предшественников нуклеиновых кислот.

Химические мутагены очень разнообразны по составу и механизму действий. К ним относятся ядохимикаты и химическое оружие, средства бытовой химии, некоторые лекарственные препараты, пищевые добавки и красители.

(слайд 10) Физические мутагены - это любые физические воздействия на живые организмы, которые оказывают либо прямое влияние на ДНК или вирусную РНК, либо опосредованное влияние через системы репликации, репарации, рекомбинации.

В случае прямого влияния на ДНК основную роль играют два таких параметра, как величина энергии воздействующей частицы и способность биологического материала поглощать эту энергию. К физическим мутагенным факторам относятся: ультрафиолетовое излучение, радиоактивное излучение, ионизирующее излучение, фотоны света, температура.

Третья группа мутагенных факторов представлена биологическими мутагенами. Биологические мутагены - это продукты метаболизма различных паразитических агентов. К ним относятся некоторые растения (безвременник осенний), вирусы (краснухи, гриппа), токсины, некоторые вакцины, транспозоны, генно-модифицированные объекты (ГМО)

Преподаватель: 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.

( студенты записывают в карту определения терминов).

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? (слайд 19).

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. (слайд 20).

Эти механизмы являются свойствами генетического кода.

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 до 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 студентов: заполнение контрольно-обучающей карты.)

ФИЗКУЛЬТМИНУТКА

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

Открытие мутагенных факторов позволило использовать их в практике селекционной работы. Благодаря искусственному мутагенезу были созданы многие новые сорта растений, штаммы микроорганизмов.(слайд 22)

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 (многократны) благодаря использованию колхицина.

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

Деятельность студентов: заполнение контрольно-обучающей карты.

Каково значение мутации? (слайд 23).

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.

Значение мутагенов (слайд 24).

Генетическая адаптация человека к возрастающему загрязнению биосферы мутагенными факторами принципиально невозможна!!!

(слайд 25-26) Для снижения воздействия мутагенов:

• Ешьте хлеб с отрубями.

• Исключите из рациона консервы и копчености, газированную воду с синтетическими красителями.

• Сократите количество сладостей.

• Читайте этикетки с составом покупаемого продукта.

• Принимайте лактобактерин и бифидумбактерин: они очистят желудок и нормализуют работу «полезных» бактерий, которые также способны вступить в борьбу с мутагенами.

• Соприкасайтесь с моющими средствами только в резиновых перчатках!

• Как можно меньше имейте дело с бытовой химией.

• При хронических заболеваниях регулярно наведывайтесь к врачу: ваш ослабленный организм — благоприятная среда для мутагенов.

• Не принимайте без совета врача никаких лекарств — они тоже могут оказать неблагоприятное воздействие на наследственный аппарат.

• Берегитесь от воздействия ЭМИ.

(слайд 25-26) Смягчают действие мутагенов:

• специи — перец, горчица, имбирь.

• зелень — кинза, петрушка, лук, сельдерей.

• зеленый чай, яблоки, капуста, баклажаны, мята.

• йогурт (установили недавно итальянские ученые С.Делла-Кроче и Е.Морицетти)

Вывод:

А теперь давайте вернемся к проблеме нашего урока. Чья это проблема? Можем ли мы влиять на мутагенез?

Безусловно, да! Один из самых действенных методов - это знания. Необходимо знать свои особенности, знать – что может вызвать генетические нарушения еще не родившегося ребенка… Вероятность трагедии можно снизить. Здоровый образ жизни - один из путей снижения этого риска.

IV 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: проверьте результаты, запишите ошибки.

V Закрепление изученного материала

Работа с тестами в контрольно-обучающей карте.

1. Установите соответствие между понятиями и их определениями: (слайд 28)

1-в ; 2-г ; 3- д; 4-а ; 5-б .

2. Установите соответствие между мутагенами и их группами: (слайд 29)

1-б,д,е,ж; 2-а,в,з; 3-г,и

Задание 3. Заполните пропуски в предложенных утверждениях. (слайд 30)

1. Для эволюции бoльшее значение имеют ... мутации.

2. В основе мутаций лежат ... структуры ДНК или хромосом.

3. Мутации являются ... для естественного отбора.

4. Большинство спонтанных мутаций являются ... и ... .

5. Болезнь фенилкетонурия является результатом ... мутации.

6. Генетический эффект от утраты части хромосомы зависит от размера ... участка.

7. Чем выше уровень организации организма, тем ... эффект делеций.

8. Инверсии нарушают порядок расположения ... в хромосоме.

9. Инверсии часто называют ... перекреста.

10. Дупликации приводят к ... признака, контролируемого дуплицированным геном.

11. Мутация в дуплицированном гене может привести к появлению нового ... .

12. Транслокация — это обмен участками между ... хромосомами.

13. У некоторых организмов транслокации являются эффективным фактором ... .

14. С инверсиями и транслокациями связан эффект ... генов.

15. Модификациями называют ... изменения признаков.

16. Модификационная изменчивость, как правило, носит ... характер.

17. Модификации, имитирующие мутации, называются ... .

18. Норма реакции — это ... модификационной изменчивости.

1. генеративные;

2. изменения;

3. материалом;

4. вредными и рецессивными;

5. генной;

6. потерянного;

7. значительнее;

8. генов;

9. запирателями;

10. усилению;

11. аллеля;

12. негомологичными;

13. видообразования;

14. положения;

15. ненаследственные;

16. адаптивный;

17. фенокопиями;

18. пределы.

Задание 4. Укажите, какие из предложенных утверждений правильные. (слайд 31)

1. Мутировать могут только гены дикого типа.

2. Альбинизм относится к разряду биохимических мутаций.

3. Рентгеновские лучи обладают универсальным мутагенным эффектом.

4. Генные мутации не могут вызывать серьезных нарушений в развитии организма.

5. Не всякое изменение в структуре гена обязательно проявляется на уровне фенотипа.

6. Потеря хромосомы всегда приводит к гибели особи.

7. Хромосомные перестройки могут быть механизмом видообразования.

8. Соматические мутации не имеют эволюционного значения.

9. Модификационная изменчивость названа Ч. Дарвином неопределенной.

10. Норма реакции зависит от внешних условий.

11. Воздействие одного и того же модифицирующего фактора вызывает одинаковую реакцию у всех организмов.

12. Модификационные изменения не наследуются.

13. Модификации могут приводить к появлению нового признака.

14. Адаптивные модификации называются морфозами.

2, 3, 5, 7, 11, 12.

VI Домашнее задание: (слайд 32)

(На отдельных листах) “Письмо в будущее”. Прожив и прочувствовав” сегодняшний урок, напишите письмо своему будущему ребенку, о том, что он должен знать, что делать, как себя вести, чтобы снизить риск мутаций у себя и будущих потомков.

Рефлексия (слайд 33)

Закончим наш урок строками стихотворения Н.Старшинова (слайд 34)

КОЛЬ СУЖДЕНО ДЫШАТЬ НАМ ВОЗДУХОМ ОДНИМ,

ДАВАЙТЕ ЖЕ МЫ ВСЕ НА ВЕК ОБЪЕДИНИМСЯ.

ДАВАЙТЕ НАШИ ДУШИ СОХРАНИМ.

ТОГДА МЫ НА ЗЕМЛЕ И САМИ СОХРАНИМСЯ.

Список литературы

1. Маншеева Э.П. Мутагены. urok.1sept.ru

2. Пономарева И.Н., Корнилова О.А., Симонова Л.В. Биология. М. “Вентана-Граф”. 2011.

3. Мутации фото. images.yandex.ru

4. Мутагены окружающей среды. abilev.narod.rumutagen10.htm

5. Физические мутагены. referat.rumutageny.html

6. Картинки. images.yandex.ruмутагены.

7. Мутагены. BiblioFond.ruview.aspx.id=55819

Контрольно-обучающая карта студента (ки)

_____________________________________________________________

ФИО

Тема: «Мутагены и их влияние на живую природу и человека»

Мутагены____________________________________________________

Мутагенез____________________________________________________

1. Мутагенные факторы

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: _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Закрепление

1. Установите соответствие между мутагенами и их группами:

2. Установите соответствие между понятиями и их определениями:

Задание 3. Заполните пропуски в предложенных утверждениях.

1. Для эволюции бoльшее значение имеют ... мутации.

2. В основе мутаций лежат ... структуры ДНК или хромосом.

3. Мутации являются ... для естественного отбора.

4. Большинство спонтанных мутаций являются ... и ... .

5. Болезнь фенилкетонурия является результатом ... мутации.

6. Генетический эффект от утраты части хромосомы зависит от размера ... участка.

7. Чем выше уровень организации организма, тем ... эффект делеций.

8. Инверсии нарушают порядок расположения ... в хромосоме.

9. Инверсии часто называют ... перекреста.

10. Дупликации приводят к ... признака, контролируемого дуплицированным геном.

11. Мутация в дуплицированном гене может привести к появлению нового ... .

12. Транслокация — это обмен участками между ... хромосомами.

13. У некоторых организмов транслокации являются эффективным фактором ... .

14. С инверсиями и транслокациями связан эффект ... генов.

15. Модификациями называют ... изменения признаков.

16. Модификационная изменчивость, как правило, носит ... характер.

17. Модификации, имитирующие мутации, называются ... .

18. Норма реакции — это ... модификационной изменчивости.

Задание 4. Укажите, какие из предложенных утверждений правильные.

1. Мутировать могут только гены дикого типа.

2. Альбинизм относится к разряду биохимических мутаций.

3. Рентгеновские лучи обладают универсальным мутагенным эффектом.

4. Генные мутации не могут вызывать серьезных нарушений в развитии организма.

5. Не всякое изменение в структуре гена обязательно проявляется на уровне фенотипа.

6. Потеря хромосомы всегда приводит к гибели особи.

7. Хромосомные перестройки могут быть механизмом видообразования.

8. Соматические мутации не имеют эволюционного значения.

9. Модификационная изменчивость названа Ч. Дарвином неопределенной.

10. Норма реакции зависит от внешних условий.

11. Воздействие одного и того же модифицирующего фактора вызывает одинаковую реакцию у всех организмов.

12. Модификационные изменения не наследуются.

13. Модификации могут приводить к появлению нового признака.

14. Адаптивные модификации называются морфозами.

Ответы

Задание 3. 1) генеративные; 2) изменения; 3) материалом; 4) вредными и рецессивными; 5) генной; 6) потерянного; 7) значительнее; 8) генов; 9) запирателями; 10) усилению; 11) аллеля; 12) негомологичными; 13) видообразования; 14) положения; 15) ненаследственные; 16) адаптивный; 17) фенокопиями; 18) пределы.

Задание 4. 2, 3, 5, 7, 11, 12.

Контрольные вопросы

1. Кто впервые ввел термин “мутация”?

2. Каковы основные особенности мутационной изменчивости?

3. В чем различие между спонтанным и индуцированным мутагенезом?

4. Какова частота спонтанного мутирования эукариотических генов?

5. На какие типы делят мутации по характеру изменений на генотипическом уровне? 

6. В чем разница между соматическими и генеративными мутациями?

7. Каковы молекулярные механизмы генных, в том числе точковых мутаций?

8. Как называется потеря концевого участка хромосомы?

9. От чего зависит генетический эффект делеции?

10. Каковы механизмы дупликаций?

11. Какова роль дупликаций в эволюции?

12. Почему внутри инверсий часто не идет кроссинговер?

13. Каков генетический эффект инверсий?

14. Что такое транслокация?

15. В чем разница между авто- и аллополиплоидами?

16. Почему транслокации  служат механизмом видообразования?

17. С чем связано широкое распространение полиплоидии у растений?

18. Почему у животных полиплоидия встречается крайне редко?

19. Каков генетический эффект анеуплоидии?

20. Какое вещество используют для искусственного получения полиплоидов у растений?

генеративные

изменения

материалом