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