Программа курса по выбору «Генетика: вчера, сегодня, завтра» получила апробацию в 2005 году и была рекомендована к активному применению icon

Программа курса по выбору «Генетика: вчера, сегодня, завтра» получила апробацию в 2005 году и была рекомендована к активному применению



НазваниеПрограмма курса по выбору «Генетика: вчера, сегодня, завтра» получила апробацию в 2005 году и была рекомендована к активному применению
Дата конвертации26.04.2013
Размер324.13 Kb.
ТипПрограмма курса
скачать >>>

Титульный лист

участника I Всероссийского открытого заочного

конкурса «Мастерская учителя»



Фамилия Имя Отчество участника

 Дружинина Елена Евгеньевна

Номинация

Естественные науки (авторская программа)

Название работы

Программа курса по выбору «Генетика: вчера, сегодня, завтра"

Предмет

биология

Должность

учитель




Учебное заведение

^ МОУ «Гимназия» г. Александровск, Пермский край  



Адрес

 Пермский край, г. Александровск, ул. Пионерская 10

Электронная почта учебного заведения

aleks-gym@yandex.ru



Индекс, дом.адрес

^ 618320 Пермский край г. Александровск, ул. Войкова, д.22, кв. 57 


Электронная почта участника

druzhininaee@mail.ru 



^ Пояснительная записка


Программа курса по выбору «Генетика: вчера, сегодня, завтра» получила апробацию в 2005 году и была рекомендована к активному применению.

В программе рассмотрены концептуальные основы, цель и задачи, актуальность, критерии, ведущие принципы, содержание деятельности и ее основные направления, контрольный тест, тематическое планирование и разработка занятий.


В условиях модернизации Российского образования реализация идеи профильной полной школы ставит выпускника основной школы перед необходимостью ответственного выбора – самоопределения в отношении профилирующего направления собственной деятельности.

Необходимым условием для этого является введение предпрофильной подготовки через организацию курсов по выбору для учащихся 8 – 9 классов.

Образовательный курс «Генетика: вчера, сегодня, завтра» является звеном в биологическом образовании учащихся, расширяет и углубляет базовый компонент, кругозор и биологическую эрудицию школьников, знакомит с новейшими достижениями науки.

^ Цель курса – дальнейшее развитие интереса к предмету, расширение и углубление знаний по биологии с ориентацией на естественный профиль.

Задачи:

• формирование у учащихся отношения к науке генетике как к динамическому и развивающемуся явлению;

• содействие развитию у школьников творческого биологического мышления, навыков самостоятельной работы и коммуникативных умений при решении биологических задач;

• овладение учащимися понятийным аппаратом темы.

^ Актуальность курса объясняется значимостью успехов генетики в различных областях деятельности человека. Ее значение возрастает с каждым годом, и, несомненно, эта отрасль естествознания стала одной из ведущих в XXI столетии.

Авторитет науки генетики неоспорим. Привлекает внутренняя стройность этой науки, четкие ответы, которые она дает на разнообразные биологические вопросы.

Генетика тесно связана с целым рядом биологических дисциплин, что дает возможность рассматривать проблемы цитологии, экологии, молекулярной биологии, прикладных наук, прежде всего медицины и селекции. С помощью генетики человек может новыми методами управлять жизнью, охранять природу, создавать новые формы растений, животных и микроорганизмов, бороться за здоровье людей и их будущих поколений.

Нельзя не учитывать, что в генетике наступила эра больших свершений, которые могут внести серьезный вклад в решение глобальных проблем человечества. К их числу относятся:

• достижения в области генной инженерии, позволяющие манипулировать с веществом наследственности, создавать структуру ДНК, которые не образуются в живой природе;

• расшифровка генома человека, которая позволит диагностировать наиболее распространенные заболевания человека, дает возможность протестировать многие заболевания;

• работы по клонированию, позволяющие реставрировать давно исчезнувшие виды организмов, воспроизводить генетические копии - рекордсменов по продуктивности.

Достижения биологической науки свидетельствуют о том, что она в настоящее время занимает ключевые позиции, становится лидером в естествознании и играет ведущую роль в медицине, охране окружающей среды, обеспечении населения продуктами питания, лекарственными препаратами.

Таким образом, программа курса построена на интеграции различных областей знаний. Логика курса предусматривает последовательное рассмотрение теоретического материала, от общих вопросов к частным, и постепенное включение учащихся в решение биологических задач.

Программа предназначена для учащихся 8 – 9 классов основной школы, рассчитана на 12 часов, состоит из введения, основной части и итогового занятия.

^ Оценкой и критерием результативности будет служить успешная сдача промежуточного теста.

В программе учтены различные формы занятий (лекции, беседы, диспуты, индивидуальные и групповые задания, сообщения учащихся).

^ Принципы отбора содержания материала – научность, доступность, системность, учет возрастных индивидуальных особенностей.

Предполагаемый результат:

• освоение учащимися ключевых понятий курса, овладение ими умениями и навыками решения генетических задач;

• самоопределение учащихся относительно профиля обучения.


^ Содержание программы

Будущее должно быть заложено в

настоящем… Без него ничто в мире

не может быть хорошим.

Г.Лихтенберг

Раздел I. Введение (1 час)

  1. Генетика как наука. История развития и значение генетики. Вклад ученых в развитие генетики.


Раздел II. Основная часть (10 часов)

  1. В недрах наследственности. Ген – единица наследственности. Зашифрованная инструкция и ее секреты.

  2. Как «работают» гены? Молекулярная архитектура белков.

  3. Биотехнология: фантазии и реальность.

  4. Гибридологический метод изучения наследования признаков. Работы

Менделя.

  1. Цитологические основы наследственности. Решение генетических

задач.

  1. Хромосомная теория наследственности. Генетические карты..

  2. Генетика пола. Наследование, сцепленное с полом.

  3. Методы изучения генетики человека: генеалогический, близнецовый. Загадка близнецов.

  4. Методы изучения генетики человека: цитогенетический, биохимический. Теории старения.

  5. Евгеника – социальная ветвь генетики. Наследственность и воспитание.


Раздел III. Итоговое занятие (1 час)

  1. Обобщение и контроль знаний учащихся (выполнение контрольного теста)


Занятие ^ 1. Генетика как наука. История развития и значение генетики.

Вклад ученых в развитие генетики.

Генетика как наука решает основные задачи:

• изучение способов хранения генетической информации у разных организмов и ее материальных носителей;

• анализ способов передачи наследственной информации от одного поколения клеток и организмов другому;

• выявление механизмов и закономерностей реализации генетической информации в процессе индивидуального развития и влияние на них условий среды;

• изучение закономерностей и механизмов изменчивости;

• поиск способов исправления поврежденной генетической информации.

В этом значение генетики.


Основные этапы развития генетики.

Этап (годы)

Краткая характеристика этапа

Некоторые специальные разделы генетики, включая новые дисциплины

1900-1920

Начало системных генетических исследований. Переоткрытие основных законов наследования признаков (законы Менделя). Первые представления о гене, фене и мутациях.

Формирование генетики как научной дисциплины.

1920-1940

Хромосомная теория наследственности. Структурирование генетики по объектам исследований (1) и по уровням исследований (2). Начало системного изучения наследственных болезней (3).

(1)

генетика человека

генетика растений

генетика микроорганизмов

(2)

биохимическая генетика

клеточная генетика

генетика развития

популяционная генетика

(3)

медицинская генетика


1940-1960

Выяснение природы генетического материала и основных закономерностей сохранения генетической информации, ее передачи и реализации в молекулярные признаки (белки). Исследования полиморфизма (1). Обнаружение радиационного и химического мутагенеза; природа мутаций и их классификация (2).

(1)

молекулярная генетика

цитогенетика-кариология

иммуногенетика

этно- и антропогенетика

(2)

радиационная генетика

мутагенез

генетическая токсикология

1960-1980

Расшифровка генетического кода. Создание методов секвенирования нуклеиновых кислот и ДНК-техноло-гий. Первые секвенированные геномы. Открытие экзонинтронного строения генов (1). Создание эффективных методов фракционирования белков. Появление идей о системном изучении белковых продуктов генной экспрессии (2).

(1)

генная биотехнология

генная инженерия

(2)

гибридомная биотехнология

белковая инженерия



1980-1990

Первые геномные проекты и начало их реализации. Механизмы регуляции генной активности, альтернативный сплайсинг и другие проблемы генетического контроля за формированием признаков (1). Начало системных исследований продуктов генной экспрессии, тканеспецифичность генной экспрессии(2). Развитие медицинских аспектов генетики (3).

(1)

общая геномика

биология генов

(2)

общая протеомика

сравнительная протеомика

(3)

клиническая генетика

онкогенетика

фармакогенетика



1990-2000

Решение методологических проблем общей геномики, первые расшифрованные геномы прокариот и эукариот, создание компьютерных банков геномной информации (1). Создание протеомных банков данных и изучение «белковых портретов» при различных действиях (2). Создание трансгенных организмов. Этические проблемы использования генетических технологий (3).

(1)

структурная геномика

функциональная геномика

сравнительная геномика

эволюционная геномика

(2)

биоинформатика

прикладная протеомика

(3)

генотерапия

генетическое моделирование

биоэтика

1

2

3


Примечание: в столбце 2, в скобках, названы проблемы и технологии,

которые привели к формированию соответствующих разделов и

дисциплин, обозначенных теми же цифрами в столбце 3.


Вклад ученых в развитие генетики (галерея ученых- генетиков)


Занятие ^ 2. В недрах наследственности. Ген – единица

наследственности. Зашифрованная инструкция и ее секреты.


Подобно тому, что в физике элементарными единицами вещества являются атомы, в генетике элементарными дискретными единицами наследственности и изменчивости являются гены. Хромосома любого организма, будь то бактерия или человек, содержит длинную (от сотен тысяч до миллиардов пар нуклеотидов) непрерывную цепь ДНК, вдоль которой расположено множество генов. Установление количества генов, их точного местоположения на хромосоме и детальной внутренней структуры, включая знание полной нуклеотидной последовательности, - задача исключительной сложности и важности.

Ген – единица наследственности

Характеристика гена
Свойства


Нахождение


Содержание


Признаки


│ │ │ │


самоудвоение


перекомбинация


взаимодействие



молекула ДНК

молекула ДНК

хромосома

устойчивость


информативность


изменчивость



многообразие → разнообразие → набор и порядок АМК

жизни белковых в полипептидных цепях

молекул

Эта информация в виде генетического кода зашифрована в молекулах ДНК


Свойства генетического кода


Работа с таблицей генетического кода


Решение задачи: нормальный гемоглобин человека имеет

следующее строение:

гис – вал – лей – лей – тре – про – глу – глу…

У людей, больных серповидно-клеточной

анемией, первичная структура гемоглобина

отличается от нормального гемоглобина лишь в

одном: 7 место занимает не глу, а вал

Как вы думаете, сказывается ли это на строение и свойствах белка гемоглобина?


Занятие ^ 3. Как «работают» гены? Молекулярная архитектура

белков.

Гены в → РНК → амк → белок → признак

ДНК


Молекулярная масса белков


Свойства белков


Первичная структура белков


Вторичная структура белков


Третичная структура белков


Высшая организация белковой молекулы


Значение белков в организме


Решение задач: 1) Какие биологические процессы лежат в основе

химической завивки волос?


2) Назовите важнейшие белки организма и их

функции.


Занятие ^ 4. Биотехнология: фантазии и реальность.

Биотехнология – это химическая бионика. Бионика – это использование секретов живой природы с целью создания более совершенных технических устройств. В широком смысле биотехнология – это использование живых организмов и биологических процессов в производстве, т.е. производство необходимых для человека веществ с использованием достижений микробиологии, биохимии и технологии. В биотехнологии используются бактерии, микроорганизмы и клетки различных тканей. В настоящее время период развития биотехнологии можно охарактеризовать следующими чертами:

1) Всё чаще используются не сами клетки микроорганизмов, а выделенные из них ферменты. Например, дисахарид лактоза – молочный сахар – для большинства людей полезен, но некоторые взрослые люди вообще не могут пить молоко из-за того, что содержащаяся в нём лактоза не расщепляется из-за отсутствия фермента b-галактозидазы. Безлактозное молоко можно получить с помощью фермента лактазы.

2) Вторая область – расширение деятельности биотехнологии. Сейчас биотехнологическими методами изготавливают не только пищевые продукты, но и витамины, антибиотики, гормоны, ряд других лекарств, а также незаменимые аминокислоты. Человек, например, не может существовать без триптофана, фенилаланина, лизина, треонина, валина, метионина, лейцина и изолейцина. Детям нужен и аргинин. В последние годы появился новый источник пищи – белок одноклеточных, который получают из микроорганизмов. Его можно использовать на корм скоту вместо продуктов.

Биотехнология проникла в производство металлов. В нашей стране разработана технология бактериально-технического способа извлечения золото и серебра из бедных этими металлами пород. Биометаллургия экономически выгодна и исключает загрязнение окружающей среды.


Особое направление биотехнологии – медицина. Например, роста секретируется передней долей гипофиза. При недостатке гормона – карликовость. Раньше этот гормон получали из организма человека, а сейчас получают из кишечной палочки и по биологической активности этот гормон не уступает гормону гипофиза.

Из несовершенных грибов получен препарат циклоспорин, который

используется при трансплантации органов для подавления иммунных реакций (отторжение тканей).

3) Третья область – генная инженерия.

Нужные штаммы микроорганизмов получаются не только отбором случайно возникающих мутаций, но и вставкой плазмид с соответствующими генами. Биотехнология позволила получать бактерии со свойствами прежде не бывалыми. Одно из достижений генной инженерии – это перенос генов, кодирующих синтез инсулина у человека, в клетки бактерий. Раньше этот гормон получали из поджелудочной железы животных, чаще свиней. В настоящее время получен инсулин с помощью кишечной палочки – это первый генно-инженерный белок. Также удалось перенести в клетки бактерий ген интерферона, который образуется в ответ на вирусную инфекцию. Возможно, что вместо бактерий можно использовать дрожжи.

С 30-х годов исследователи стали заниматься выделением из бактерий и грибов природных веществ с антибиотическими свойствами, т.е. способных либо подавлять рост, либо совсем убивать других микробов. Самый богатый источник антибиотиков – организмы, живущие в почве. Из грибов актиномицетов можно получить 1500 антибиотиков. Свыше 50 широко применяется в практике. К их числу относятся стрептомицин, хлорамфеникол и антибиотики тетрациклинового ряда. Генная инженерия - совокупность методов, позволяющих в пробирке переносить генетическую информацию из одного организма в другой. Перенос генов даёт возможность преодолевать межвидовые барьеры и передавать отдельные наследственные признаки одних организмов другим. Цель: получение клеток, в промышленных масштабах нарабатывать некоторые белки.


Дискуссия на тему: 1. В чем фантазии и реальность биотехнологии?


2. В чем плюсы и есть ли опасность? (учащиеся

выходят на понятие БИОЭТИКА)


Клонирование (работа учащихся со справочной литературой)


Термин "клон" происходит от греческого слова "klon", что означает

- веточка, побег, черенок, и имеет отношение прежде всего к вегетативному

размножению. Клонирование растений черенками, почками или клубнями в сельском хозяйстве, в частности в садоводстве, известно уже более 4-х тыс. лет. При вегетативном размножении и при клонировании гены не распределяются по потомкам, как в случае полового размножения, а сохраняются в полном составе в течение многих поколений. Однако у животных есть препятствие. По мере роста их клеток, они в ходе клеточной специализации - дифференцировки – теряют способность реализовывать всю генетическую информацию, заложенную в ядре. Возможность клонирования эмбрионов позвоночных впервые была показана в начале 50-х годов в опытах на амфибиях. Уже в начале 90-х была решена и проблема клонирования эмбриональных клеток млекопитающих.

Впервые клонированное животное (овца по кличке Долли) появилось в результате использования донорского ядра клетки молочной железы взрослой овцы. Ещё один шаг к бессмертию - искусственное изменение ДНК. В июне 2000 года и случилось то, чего так долго ждали и чего некоторые так боялись. Появилось сообщение, что ученым из уже знаменитой своей овцой Долли шотландской фирмы удалось получить успешные клоны овечек с измененной ДНК. Шотландские ученые смогли осуществить клонирование, при котором генетический материал клона был "подправлен" с лучшую сторону. Существует и уже узаконенный путь обхода запрета на клонирование человека, который называется "терапевтическое" клонирование человеческих существ. Речь идет о создании ранних эмбрионов - своего рода банка донорских тканей для конкретных индивидумов. Для этого используются стволовые клетки (упрощенно - клетки ранних человеческих зародышей). Потенциал роста стволовых клеток просто фантастический - достаточно вспомнить, что триллионноклеточный организм новорожденного человека образуется из одной-единственной клетки всего лишь за 9 месяцев! Но еще больше впечатляет потенциал дифференцировки - одна и та же стволовая клетка может трансформироваться в любую(!) клетку человека, будь то нейрон головного мозга, клетка печени или сердечный миоцит. "Взрослым" клеткам такая трансформация не по силам. Но одно уникальное свойство этих клеток превращает их поистине в надежду человечества – они отторгаются гораздо слабее, чем пересаженные целые органы, состоящие из уже дифференцированных клеток. Это означает, что в принципе можно выращивать в лабораторных условиях предшественники самых разных клеток (сердечных, нервных, печеночных, иммунных и др.), и затем трансплантировать их тяжело больным людям вместо донорских органов.

А в январе 2001 года появилась информация об открытии, которое может сделать клонирование просто не нужным. Удалось повернуть вспять биологические часы внутри человеческой клетки, заставив ее вернуться к состоянию, в котором она находилась на момент образования в эмбрионе.

Занятие ^ 5. Гибридологический метод изучения наследования

признаков. Работы Менделя.


Метод гибридологического анализа позволяет выявить закономерности наследования отдельных признаков при половом размножении организмов. Сущность его заключается в следующем: анализ наследования проводится по отдельным независимым признакам; прослеживается передача этих признаков в ряду поколений; проводится точный количественный учет наследования каждого альтернативного признака и характер потомства каждого гибрида в отдельности.

^ Исследования Менделя

Важный шаг в познании закономерностей наследственности сделал выдающийся чешский исследователь Грегор Мендель.

Будучи в Вене, Мендель заинтересовался процессом гибридизации растений и, в частности, разными типами гибридных потомков и их статистическими соотношениями. Эти проблемы и явились предметом научных исследований Менделя, которые он начал летом 1856 года.

Успехи, достигнутые Менделем, частично обусловлены удачным выбором объекта для экспериментов - гороха огородного (Pisum sativum). Мендель удостоверился, что по сравнению с другими этот вид обладает следующими преимуществами:

1) имеется много сортов, четко различающихся по ряду признаков;

2) растения легко выращивать;

3) репродуктивные органы полностью прикрыты лепестками, так что растение обычно самоопыляется; поэтому его сорта размножаются в чистоте, то есть их признаки из поколения в поколение остаются неизменными;

4) возможно искусственное скрещивание сортов, и оно дает вполне плодовитые гибриды.

Из 34 сортов гороха Мендель отобрал 22 сорта, обладающие четко выраженными различиями по ряду признаков, и использовал их в своих опытах со скрещиванием. Менделя интересовали семь главных признаков: высота стебля, форма семян, окраска семян, форма и окраска плодов, расположение и окраска цветков.

^ Наследование при моногибридном скрещивании (закон единообразия)

Для своих первых экспериментов Мендель выбирал растения двух сортов, четко различавшихся по какому-либо признаку, например, по расположению цветков: цветки могут быть распределены по всему стеблю (пазушные) или находиться на конце стебля (верхушечные). Растения, различающиеся по одной паре альтернативных признаков, Мендель выращивал на протяжении ряда поколений. Во всех случаях анализ результатов показал, что отношение доминантных признаков к рецессивным в поколении составляло примерно 3:1

В одной гамете может быть представлен только один из каждой пары таких факторов.


^ Дигибридное скрещивание и закон независимого распределения

Установив возможность предсказывать результаты скрещиваний по одной паре альтернативных признаков, Мендель перешел к изучению наследования двух пар таких признаков. Скрещивание между особями, различающимися по двум признакам, называют дигибридным.

В одном из своих экспериментов Мендель использовал растения гороха,

различающиеся по форме и окраске семян. Он скрещивал между собой чистосортные (гомозиготные) растения с гладкими желтыми семенами и чистосортные растения с морщинистыми зелеными семенами. У всех растений (первого поколения гибридов) семена были гладкие и желтые. Проведя скрещивание растений. Выращенных из семян F1, он собрал от растений F2 556 семян, среди которых было:


гладких желтых ^ 315

морщинистых желтых 101

гладких зеленых 108

морщинистых зеленых 32

Соотношение разных фенотипов составляло примерно 9: 3: 3:1 (дигибридное

расщепление).


Генетическая терминология


Генетическая символика (учащиеся записывают генетической символикой законы Менделя)


Занятие 6. Цитологические основы наследственности.

Решение генетических задач.

1. Каждый признак данного организма контролируется парой аллелей.

2. Если организм содержит два различных аллеля для данного признака, то один из них (доминантный) может проявляться, полностью подавляя проявление другого признака (рецессивного).

3. При мейозе каждая пара аллелей разделяется (расщепляется) и каждая гамета получает по одному из каждой пары аллелей (принцип расщепления).

4. При образовании мужских и женских гамет в каждую из них может попасть любой аллель из одной пары вместе с любым другим из другой пары (принцип независимого распределения).

5. Каждый аллель передается из поколения в поколение как дискретная не

изменяющаяся единица.

6. Каждый организм наследует по одному аллелю (для каждого признака) от

каждой из родительских особей.

^ Решение генетических задач.

1. Определить в процентном отношении количество шансов возможности

рождения голубоглазых детей в случаях, когда:

а) оба родителя гомозизотны по признаку кареглазости;

б) один родитель гомозиготен по признаку кареглазости, другой -

голубоглазый;

в) один родитель гетерозиготен по признаку кареглазости, другой –

голубоглазый;

г) оба родителя гетерозиготны по признаку кареглазости.

Примечание: карий цвет глаз – доминантный признак.

( а) 0% б) 0% б) 50% г) 25% )

2. Определить генотип черного быка и черной коровы, если в результате их

скрещивания родился черный теленок. Примечание: черная масть доминирует над другими.

( АА и АА, АА и Аа, Аа и Аа )

3. Две черные самки кролика скрещены с самцом, имеющим горностаевую

окраску шерсти. Первая самка принесла в нескольких пометах 7 черных и 6

горностаевых крольчат, а вторая – 12 черных. Каковы генотипы родителей?


(первая самка имеет генотип Вв,

вторая самка ВВ, самец – вв)

Занятие ^ 7. Хромосомная теория наследственности.

Генетические карты.


Сцепление

Все ситуации и примеры, обсуждавшиеся до сих пор, относились к наследованию генов, находящихся в разных хромосомах. Как выяснили цитологи, у человека все соматические клетки содержат по 46 хромосом. Поскольку человек обладает тысячами различных признаков – таких, например, как группа крови, цвет глаз, способность секретировать инсулин, - в каждой хромосоме должно находиться большое число генов.

Гены, лежащие в одной и той же хромосоме, называют сцепленными. Все гены какой-либо одной хромосомы образуют группу сцепления; они обычно

попадают в одну гамету и наследуются вместе. Таким образом. Гены, принадлежащие к одной группе сцепления, обычно не подчиняются менделевскому принципу независимого распределения. Поэтому при дигибридном скрещивании они не дают ожидаемого отношения 9:3:3:1. В таких случаях получаются самые разнообразные соотношения. У дрозофилы гены, контролирующие окраску тела и длину крыла, представлены следующими парами аллелей (назовем соответствующие признаки):серое тело – черное тело, длинные крылья – зачаточные (короткие) крылья. Серое тело и длинные крылья доминируют. Ожидаемое отношение фенотипов от скрещивания между гомозиготой с серым телом и длинными крыльями и гомозиготой с черным телом и зачаточными крыльями должно составить 9:3:3:1. Это указывало бы на обычное менделевское наследование при дигибридном скрещивании, обусловленное случайным распределением генов, находящихся в разных, негомологичных хромосомах. Однако вместо этого в F2 были получены в основном родительские фенотипы в отношении примерно 3:1. Это можно объяснить, предположив, что гены окраски тела и длины крыла локализованы в одной и той же хромосоме, т.е. сцеплены.

Практически, однако, соотношение 3:1 никогда не наблюдается, а возникают все четыре фенотипа. Это объясняется тем, что полное сцепление встречается редко. В большинстве экспериментов по скрещиванию при наличии сцепления помимо мух с родительскими фенотипами обнаруживаются особи с новыми сочетаниями признаков. Эти новые фенотипы называют рекомбинантными.


^ Основные положения хромосомной теории наследственности:

1. Гены расположены в хромосомах линейно, друг за другом, в определенных

локусах;

2. Аллельные гены занимают одинаковые локусы в гомологичных

хромосомах;

3. Гены гомологичных хромосом образуют группу сцепления и наследуются

совместно;

4. Число групп сцепления равно гаплоидному набору хромосом;

5. Чем ближе расположены гены в одной хромосоме, тем сильнее

взаимодействие между ними;

6. Между гомологичными хромосомами возможен обмен аллельными генами

(кроссинговер);

7. Расстояние между генами пропорционально проценту кроссинговера и

выражается в морганидах (1% кроссинговера = 1 морганиде)


^ Генетические карты

Генетические карты хромосом - схемы относительного расположения сцепленных между собой наследственных факторов — генов, отображают реально существующий линейный порядок размещения генов в хромосомах и важны как в теоретических исследованиях, так и при проведении селекционной работы, т.к. позволяют сознательно подбирать пары признаков при скрещиваниях, а также предсказывать особенности наследования и проявления различных признаков у изучаемых организмов. 

^ Знакомство учащихся с Государственной программой «Геном человека»

В 1988 г. один из первооткрывателей знаменитой двойной спирали ДНК, нобелевский лауреат Дж. Уотсон, публично высказал мысль о том, что наука вплотную приблизилась к раскрытию химической основы наследственности, причем не какого-либо низшего организма, а "царя природы" - человека. К тому времени было уже известно, что наследственный аппарат человека, геном, то есть совокупность всех генов и межгенных участков ДНК, составляет около 3 млрд. пар нуклеотидов. Эта величина казалась необозримо большой, и сама мысль, что такой объем информации может быть получен, представлялась совершенно фантастической. Критики считали, что решение данной задачи малореально в научном отношении, к тому же потребует разорительных затрат. В том же самом 1988-м с аналогичной идеей выступил выдающийся российский молекулярный биолог и биохимик, академик А.А. Баев (1904-1994). После консультаций с коллегами он обратился к М.С. Горбачеву с письмом, в котором предложил организовать государственный научный проект по изучению генома человека. В России, как и за ее пределами, эта идея также была встречена весьма критически, однако время шло, и очень скоро научное сообщество во всем мире стало обсуждать ее всерьез. С 1989 г. и в США, и в СССР функционируют соответствующие научные программы; позднее возникла Международная организация по изучению генома человека (HUGO), вице-президентом которой несколько лет был академик А.Д. Мирзабеков.

В СССР по решению правительства было открыто финансирование и организован Научный совет по программе "Геном человека" под руководством А.А. Баева. Важно подчеркнуть, что с самого начала работ по геномному проекту мир договорился об открытости, доступности всей получаемой информации для его участников независимо от их вклада и государственной принадлежности. Сейчас существуют десятки мощных баз данных, в которых аккумулирована гигантская информация о структуре не только генома человека, но и геномов многих других организмов.

Вклад России в международное сотрудничество признан в мире: 80 отечественных исследователей являются членами HUGO (избрание осуществляется тайным голосованием на основании международных публикаций кандидатов). За 12 лет функционирования российской национальной программы опубликовано свыше 1000 статей, около трети из них – в международных журналах, в банках данных зарегистрировано более миллиона нуклеотидных пар фрагментов ДНК человека, многие сотни маркеров, что имеет большое значение для детального анализа генома человека. Российская геномная программа финансируется Министерством науки и технологий РФ и поддерживается Президиумом РАН. В настоящее время 90 независимых исследовательских групп из 30 различных научных организаций вовлечены в Программу.

Основными целями Программы являлось физическое и функцоинальное картирование генома человека, разработка молекулярной диагностики наследственных и злокачественных заболеваний, компьютерный анализ генома (биоинформатика), поиск новых генов человека и выявление их функции.

В течение последних лет исследования проводились в следующих направлениях:

1. Компьютерный анализ полного генома человека и его частей на основе информации в открытых базах данных. Разработка принципиально новых подходов к хранению, обработке и получению структурной информации из баз данных на основе вновь созданного программного обеспечения.

2. Идентификация новых генов на основе физического, хромосомного и функционального картирования, клонирования и секвенирования. Структурный и функционалный анализ вновь найденных генов и регуляции их активности.

3. Установление cause-and-effect генетических отношений между генами и предрасположенностью к широко распространенным заболеваниям различной природы. Выявление роли индивидуальных генов и их мутаций в этиологии и развитии некоторых заболеваний человека.

4. Развитие методов генной и геномной диагностики заболеваний человека на основе знания физической карты и последовательностей нуклеотидов.

5. Разработка методов генной терапии моногенных заболеваний на основе знаний о молекулярно-генетических механизмах их возникновения и развития.

6. Разработка открытых юридических, этических, законодательных, правовых, социальных и других аспектов исследований генома и использования информации о структуре и свойствах геномов отдельных людей. Предсказания путей развития медицины и здравоохранения на основе нового уровня знаний о геноме человека и формулирование соответствующих практических предложений.


Занятие ^ 8. Генетика пола. Наследование, сцепленное с полом.

Особенно четким примером метода установления зависимости между

фенотипическими признаками организмов и строением их хромосом служит

определение пола. У дрозофилы фенотипические различия между двумя полами явно связаны с различиями в хромосомах.



Рис. Хромосомные наборы самца и самки D.melanogaster.

Они состоят из четырех пар хромосом (пара I - половые хромосомы).

При изучении хромосом у самцов и самок ряда животных между ними были

обнаружены некоторые различия. Как у мужских, так и у женских особей во всех клетках имеются пары одинаковых (гомологичных) хромосом, но по одной паре хромосом они различаются. Это половые хромосомы (гетеросомы). Все остальные хромосомы называют аутосомами. У дрозофилы четыре пары хромосом. Три пары идентичны у обоих полов, но одна пара, состоящая из идентичных хромосом у самки, различается у самца. Эти хромосомы называют X- и Y- хромосомами; генотип самки XX, а генотип самца - XY. Такие различия по половым хромосомам

характерны для большинства животных, в том числе и для человека, но у птиц и у бабочек наблюдается обратная картина: у самок имеются хромосомы XY, а у самцов -XX. У некоторых насекомых, например у прямокрылых, Y хромосомы нет вовсе, так что самец имеет генотип X0.


Уровни половой дифференциации у человека:

1) по хромосомному набору (ХХ или ХУ половые хромосомы)

2) на уровне гонад (наличие яичников или семенников)

3) по фенотипу (внешние женские или мужские половые признаки)

4) по психологическим особенностям

^ Наследование, сцепленное с полом

Гены, находящиеся в половых хромосомах, называют сцепленными с полом. В X- хромосоме имеется участок, для которого в Y- хромосоме нет гомолога. Поэтому у особей мужского пола признаки, определяемые генами этого участка, проявляются даже в том случае, если они рецессивны. Это особая форма сцепления позволяет объяснить наследование признаков, сцепленных с полом, например, цветовой слепоты. Раннего облысения и гемофилии у человека. Гемофилия – сцепленный с полом рецессивный признак, при котором нарушается образование фактора, ускоряющего свертывание крови. Ген, детерминирующий синтез этого фактора, находится в участке X- хромосомы, не имеющем гомолога, и представлен двумя аллелями – доминантным и рецессивным мутантным.

Один из наиболее хорошо документированных примеров наследования гемофилии мы находим в родословной потомков английской королевы Виктории. Предполагают, что ген гемофилии возник в результате мутации у самой королевы Виктории или у одного из ее родителей.


Задание учащимся: в чем причина того, что в семье царя Николая II дочери

не страдали гемофилией, а наследник Александр болел,

хотя его родители были здоровы?

Занятие ^ 9. Методы изучения генетики человека: генеалогический,

близнецовый. Загадка близнецов.

Методы изучения генетики человека:

1. Генеалогический метод предполагает изучение родословных человека и

позволяет устанавливать тип наследования (например, доминантный, рецессивный) того или иного признака, зиготность организмов и вероятность проявления признаков в будущих поколениях. Этот метод широко используется в работе медико-генетических консультаций.

2. ^ Близнецовый метод основан на изучении проявления признаков у однояйцевых и двуяйцевых близнецов. Он позволяет выявить роль наследственности и внешней среды в формировании конкретных признаков.

3. Цитогенетический метод позволяет изучать кариотип (набор хромосом) клеток организма и выявлять геномные и хромосомные мутации.

4. ^ Биохимический метод исследования основаны на изучении активности ферментов и химического состава клеток, которые определяются наследственностью.


Родословная – это способ предельно краткого изложения истории рода.


^ Загадка двойников


Творческое задание учащимся

Составьте Вашу родословную, проанализируя наследование признаков:

а) цвет глаз

б) рыжие волосы (этот признак обычно обусловлен рецессивным геном)

в) веснушки (обычно обусловлен доминантным геном, но на него

оказывают влияние ген рыжих волос и солнечные лучи)

г) способность свертывать язык желобком (признак, обусловленный

доминантным геном)

д) другой признак

Занятие ^ 10. Методы изучения генетики человека: цитогенетический,

биохимический. Теории старения.

Повышенный интерес медицинской генетики к наследственным заболеваниям объясняется тем, что во многих случаях знание биохимических механизмов развития позволяет облегчить страдания больного. Больному вводят не синтезирующиеся в организме ферменты. Так, например, заболевание сахарным диабетом характеризуется повышением концентрации сахара в крови вследствие недостаточной (или полного отсутствия) выработки в организме гормона инсулин поджелудочной железой. Это заболевание вызывается рецессивным геном. Еще в 19 веке это заболевание практически неизбежно приводило к смерти больного. Получение инсулина из поджелудочных желез некоторых домашних животных спасло

жизни многим людям. Современные методы генной инженерии позволили получать инсулин гораздо более высокого качества, абсолютно идентичный человеческому инсулину в масштабах, достаточных для обеспечения каждого больного инсулином и с намного меньшими затратами. Сейчас известны сотни заболеваний, в которых механизмы биохимических нарушений изучены достаточно подробно.

^ Медико-генетическое консультировани

Знание генетики человека позволяет прогнозировать вероятность рождения детей, страдающих наследственными недугами, когда один или оба супругов больны или оба родителя здоровы, но наследственное заболевание встречалось у предков супругов. В ряде случаев имеется возможность прогноза вероятности рождения второго здорового ребенка, если первый был поражен наследственным заболеванием. По мере повышения биологической и особенно генетической образованности широких масс населения, супружеские пары, еще не имеющие детей, все чаще обращаются к врачам-генетикам с вопросом о риске иметь ребенка, пораженного наследственной аномалией. Медико-генетические консультации сейчас открыты во многих областях и краевых центрах нашей страны. Широкое использование медико-генетических консультаций сыграет немаловажную роль в снижении частоты наследственных недугов и подарит счастье рождения здоровых детей.

В настоящее время во многих странах широко применяется метод амниоцентеза, позволяющий анализировать клетки эмбриона из околоплодной жидкости.


^ Теории старения

Существуют две традиционные точки зрения на причины развития старения.

1. Старение - генетически запрограммированный процесс, результат закономерного развития программы, заложенной в генетическом аппарате. В этом случае действие факторов окружающей и внутренней среды может повлиять, но в незначительной степени, на темп старения.

2. Старение-результат разрушения организма вследствие неизбежного повреждающего действия сдвигов, возникающих в ходе самой жизни, - стохастический, вероятный процесс. В соответствии с адаптационно- регуляторной теорией старение генетически не запрограммировано,

а генетически детерминировано биологическими свойствами организма. Иными словами, старение - разрушительный, вероятностный процесс, развивающийся в организме с генетически запрограммированными свойствами.

Старение - многопричинный процесс, вызываемый многими факторами, действие которых повторяется и накапливается в течении всей жизни. Среди них стресс, болезни, воздействие ненобиотиков (чужеродные вещества), температурные повреждения, недостаточное выведение продуктов распада белков, и др.

Старение - многоочаговый процесс. Он возникает в разных структурах клетки - ядре, митохондриях, мембранах и др; в разных типах клеток- нервных, секреторных, иммунных, печёночных и др.


Проблема продления жизни (крионика – замораживание клеток до будущего восстановления деятельности организма)


Занятие ^ 11. Евгеника – социальная ветвь генетики.

Наследственность и воспитание.

Термин "евгеника" был впервые предложен в 1883 году видным английским антропологом, психологом и основоположником биометрии Ф. Гальтоном. Вот какое определение евгеники он тогда дал: "Изучение подлежащих общественному контролю влияний, могущих улучшить или ухудшить как физические, так и умственные качества грядущих поколений". Деятельность первых евгенических опорных пунктов в Советском Союзе была направлена, главным образом, на получение сведений о наследственности человека путем собирания родословных выдающихся писателей, артистов, ученых. Предполагалось, что изучение их предков и потомков позволит пролить свет на наследственную передачу способностей и талантов. Например, Н.К. Кольцов попытался проследить наследование одаренности писателей М. Горького и Л.М. Леонова, певца Ф.И. Шаляпина, поэтов С. Есенина и В.С. Иванова, биолога Н.П. Кравкова и др. Широкие исследования такого рода были проведены и другими русскими евгениками. В итоге Н.К. Кольцов пришел к такому выводу: "Рассмотренные нами генеалогии выдвиженцев ярко характеризуют богатство русской народной массы ценными генами". Сходные заключения были сделаны и другими отечественными специалистами. При этом Н.К. Кольцов и его коллеги, в противоположность некоторым тогдашним зарубежным генетикам, пренебрегавшим ролью факторов внешней среды в развитии человека, подчеркивали значение этих факторов. Так, Н.К. Кольцов писал: "Было бы преступлением со стороны евгеники недооценивать значение социальной гигиены, физической культуры и воспитания". Особенно очевидно это стало, когда генетики доказали, что многие наследственные особенности человека, в первую очередь те, что касаются его умственных способностей, не моногенны, а полигенны, т. е. определяются взаимодействием нескольких генов, причем проявление этих генов в фенотипе в очень большой степени зависит от условий, в которых рос, развивался и воспитывался ребенок.

У ребенка, одним из родителей которого является одаренная личность, комплекс генов, способствующих одаренности, распадается, а в последующих поколениях эти гены распределяются между разными потомками. Передачи одаренности от родителей детям обычно не происходит. Надо добавить, что любая одаренная личность, как и вообще всякий человек, имеет в скрытом состоянии несколько в той или иной степени "вредных" генов, некоторые из них могут быть и очень вредными.

К "положительным" евгеническим мероприятиям в настоящее время можно отнести и пользующуюся большой популярностью среди биологов и некоторых врачей "генную терапию". Уже делались попытки ввести здоровый ген взамен испорченного мутацией гена, ответственного за ту или иную болезнь.

Итак, евгеника безусловно послужила одним из стимулов зарождения и развития генетики человека и ее важной части - медицинской генетики. Поставленные евгеникой цели - освободить генотип человека от вредных наследственных задатков и обогатить его ценными для физического и умственного развития генами - полностью актуальны и теперь. Однако для этого еще не наступило время. Академическая стадия развития евгеники, о которой говорили ее основоположники, еще не завершена. Сейчас евгеника - это прошлое, притом сильно запятнанное. А цели, поставленные перед евгеникой ее основателями и ею не достигнутые, перешли полностью в ведение медицинской генетики, быстро и успешно продвигающейся вперед.

В наши дни основная задача медицинской генетики и медиков в целом - управлять проявлением наследственных изменений в ходе развития ребенка - создавать адаптивную среду (климат, диета, лекарства, профессиональные вредности) для исключения или снижения заболеваемости, обеспечивать высокое качество жизни для каждого человека в соответствии с его генотипом.

Диспут на тему: Что первично – природа или воспитание?

Рефлексия учащихся по вопросам:

  1. Что мне дал курс по выбору?

  2. Положительные стороны

  3. Недостатки (пожелания)


Краткий справочник ВУЗов, ведущих подготовку по направлениям биологических специальностей


Начало формы

Конец формы


Занятие 12. Обобщение и контроль знаний учащихся

1. Генетика изучает:

a) обмен веществ

b) наследственность

c) изменчивость

d) раздражимость

e) репродукцию


2. Методы исследования в генетике:

a) сравнительно-анатомический

b) генеалогический

c) цитогенетический

d) гибридологический

e) близнецовый


3. Организм с генотипом ВВСс образует гаметы:

a) В, С, с

b) ВВ, Сс

c) ВС, Вс

d) ВВС, ВВс


4. По схеме родословной по признаку окраски глаз определите предполагаемые генотипы каждого поколения

^ 1- голубогл.O-Oкарегл.-2 3-голубогл.O-Oкарегл.-4

│ │

5-карегл .O-------------------------------- O голубогл.-6



O голубогл.-7

5. Перечислите области деятельности, где человек использует знания достижения генетики.


6.* Разгадайте кроссворд «Основы генетики»





Матрица ответов на контрольный тест

1. b, с

2. b, c, d, e

3. c

4. 1) аа 4) Аа 6) аа

2) АА или Аа 5) Аа 7) аа

5. а

6. медицина, сельское хозяйство, цитология, селекция, экология,

молекулярная биология и другие.

7.* по горизонтали: по вертикали:

2 – гемофилия 1 – дрозофила

3 – геном 2 – генетика

4 – гетерогаметность 3 – генотип

8 – филие 5 – хромосома

9 – горох 6 – гомозигота

10 – моно- 7 – метод

11 – гибрид 12 - рецессивный

12 – рак 14 – вирус

13 – полиплоидия 15 – генная

16 – цвет 19 – генофонд

17 – закон 21 – Мендель

18 – мутаген 22 – зигота

20 – наследование 28 – пол

23 – отбор

24 – вид

25 – глухота

26 – ген

27 – фенотип

29 – Морган


^ Список литературы


1. Анашкина Е. Н. Кроссворды для школьников Биология – Ярославль:

Академия развития, 1997

2. Баев А. А. Таинственный язык наследственности (Государственная

программа «Геном человека») //Биология в школе. 1993, №5

2. Беркинблит М. Б. Почти 200 задач по генетике – М.: Мирос, 1992

3. Бутенко Р. Г. Биология клетки и биотехнология //Биология в школе.

1995, №1

4. Галактионов С. Г., Никифорович Г.В. Беседы о жизни – М.: Молодая

гвардия, 1977

5. Гинтер Е. К. Медицинская генетика: достижения и перспективы

//Биология в школе. 1993, №5

6. Дубинин Н. П. Генетика вчера, сегодня, завтра – М.: Советская Россия, 1981

7. Захаров В. Б. Нуклеиновые кислоты. Строение и функции // Биология в

школе. 2004, №5

8. Заяц Р. Г. Биология для абитуриентов - Минск: Юнипресс, 2002

9. Лось В. А. Основы современного естествознания – М.: Инфа, 2000

10. Петрова Р. А. Основы генетики – М.: Дрофа, 2004

11. Шишкин С. С. Генетика человека на рубеже веков //Биология в школе.

2000, №4

12. Баев А. А. Таинственный язык наследственности (Государственная

программа «Геном человека») //Биология в школе. 1993, №5








Похожие:

Программа курса по выбору «Генетика: вчера, сегодня, завтра» получила апробацию в 2005 году и была рекомендована к активному применению iconВчера, сегодня, завтра в пьесе А. П. Чехова Вишневый сад Вчера, сегодня, завтра в пьсе А. П. Чехова «Вишневый сад»

Программа курса по выбору «Генетика: вчера, сегодня, завтра» получила апробацию в 2005 году и была рекомендована к активному применению iconПрограмма подготовки и проведения мероприятий в 2011 2012 г г., посвященных 50-летию Мордовского государственного педагогического института им. М. Е. Евсевьева № п/п
Книга «Мордовский государственный педагогический институт: вчера, сегодня, завтра»
Программа курса по выбору «Генетика: вчера, сегодня, завтра» получила апробацию в 2005 году и была рекомендована к активному применению iconГлобальный климат: вчера, сегодня, завтра
Оксфорд, Хельсинкский, Вестфальский, Рейнский, Миланский университеты, заведующего лабораторией глобальных проблем энергетики Московского...
Программа курса по выбору «Генетика: вчера, сегодня, завтра» получила апробацию в 2005 году и была рекомендована к активному применению iconОбраз города: вчера, сегодня, завтра
Прочитайте подобранные слова друг другу в группе. Выберите одну из работ и представьте всему классу
Программа курса по выбору «Генетика: вчера, сегодня, завтра» получила апробацию в 2005 году и была рекомендована к активному применению iconАдминистрация президента российской федерации: вчера, сегодня, завтра
Зуйков А. В., аспирант кафедры конституционного и муниципального права юридического факультета мгу им. М. В. Ломоносова
Программа курса по выбору «Генетика: вчера, сегодня, завтра» получила апробацию в 2005 году и была рекомендована к активному применению iconДокументи
1. /Интернет вчера и сегодня/Интернет вчера и сегодня_сценарий.doc
2. /Интернет...

Программа курса по выбору «Генетика: вчера, сегодня, завтра» получила апробацию в 2005 году и была рекомендована к активному применению iconЛитература Резников М. Р. Радио и телевидение вчера, сегодня, завтра. М.: Связь,1977. 95с
Джигит И. С. История развития и достижения советского телевидения.// Радиотехника. 1947. №9. С. 39-43
Программа курса по выбору «Генетика: вчера, сегодня, завтра» получила апробацию в 2005 году и была рекомендована к активному применению icon«Сегодня – креаторы школы, завтра – инноваторы страны!»
Детская общественная организация «Интеллектуал» была создана на базе школы №81 в 1994 году. Она работает под девизом: «Дерзай, Твори,...
Программа курса по выбору «Генетика: вчера, сегодня, завтра» получила апробацию в 2005 году и была рекомендована к активному применению iconДоклад на тему «Пионерия вчера, сегодня завтра»
Но спрашивая у своих сверстников о пионерах, чаще всего я слышала ответ: «ничего не знаю»… Постепенно накапливался материал и вскоре...
Программа курса по выбору «Генетика: вчера, сегодня, завтра» получила апробацию в 2005 году и была рекомендована к активному применению iconВчера, сегодня, завтра
Карагандинский экономический университет Казпотребсоюза в настоящее время представ­ляет собой высшее учебное заведение, кото­рое...
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©rushkolnik.ru 2000-2015
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы