План-конспект урока биологии в 9 классе

«Роль рекомбинации в микроэволюционном процессе» , 9 класс
Солодкина Е.Д., учитель биологии ГБОУ СОШ №1241, г. Москва
Урок проведён в рамках семинара учителей российских регионов
«деятельность школьных команд по реализации ФГОС основной (5-9 кл.)
школы»
Время проведения урока: декабрь
Цель: Сформировать первоначальные знания об основных закономерностях
наследственности.
Задачи:
Образовательные: сформировать первоначальные знания
об
основных закономерностях наследования генетической информации через
осознание
главных
понятий:
мейоз,
рекомбинация,
коньюгация,
кроссинговер.
Развивающие: формировать логическое мышление и воображение (умение
анализировать, выделять главное, сравнивать,
обобщать), развивать
коммуникативные способности учащихся в совместной деятельности
(умение
вести
диалог,
выслушивать
оппонента,
аргументировано
обосновывать свою точку зрения).
Воспитательные:
воспитание
уверенности
в
своих
силах
и
возможностях, в способности преодолевать возникающие трудности.
УУД:
Личностные УУД:
- возможное профессиональное и жизненное самоопределение, осознание
усвоения материала через участие в основной деятельности урока.
Регулятивные УУД:
- организация собственной учебной деятельности (определение целей урока,
основных направлений работы для достижения результата).
Коммуникативные УУД:
- умение с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли в
соответствии с задачами; владение монологической и диалогической
формами речи в соответствии с нормами родного языка, современных
средств коммуникации.
Познавательные УУД:
- моделирование (знаково–символическое действие):
преобразование
объекта из текстовой формы в модель;
- защита проекта.
Планируемые результаты:
Предметные:
 Знать:
1. основные понятия - рекомбинация, коньюгация, кроссинговер,
мейоз,
бесполое и половое размножение.
2. механизм
процесса образования половых клеток (мейоз) и главные
отличия этого процесса от митоза.
3. биологическое значение рекомбинации в процессе мейоза

Уметь:
1. воспроизвести схему «Этапы мейоза» используя метод моделирования.
2. защитить свой проект по теме «Рекомбинация на различных этапах
мейоза», «Основные отличия мейоза и митоза», «Преимущества полового
размножения перед бесполым»
Личностные: принятие активного участия в обсуждении, осознание своей
роли (участия) в проектной деятельности
Метапредметные:
- уметь на практике пользоваться основными логическими приёмами,
методами моделирования и прогнозирования;
- уметь выполнять познавательные и практические задания, в том числе
проектные;
-
умение
работать
в
группе
—
эффективно
сотрудничать
взаимодействовать.
Основные понятия: Рекомбинация, коньюгация, кроссинговер, мейоз
Форма урока: Ф - фронтальная, Г – групповая
и
Технология:
проектная
деятельность
с
использованием
метода
интерактивная
доска,
моделирования
Оборудование
мультимедийная
и
материалы:
презентация
ноутбук,
к
уроку,
магнитный
конструктор,
ламинированные аппликации этапов процесса мейоза, инструктивные
карточки для работы в группах, фотоаппарат.
Организационный момент:
Предлагаю
посмотреть
на
фотографию.
На
этой
фотографии
представлены два поколения семьи. Как бы вы описали эти два поколения с
точки зрения наследственности.
Но сначала вспомним определение наследственности
Наследственность – это свойство организмов передавать свои признаки
и особенности развития следующему поколению.
Возможные варианты ответов:
Дети похожи на своих родителей, но не являются их копиями.
Почему?
При оплодотворении происходит слияние двух половых клеток
(яйцеклетки и сперматозоида), поэтому следующему поколению передаётся
½ генетического материала от мамы и ½ от папы. Это генетический
материал объединяется.
Тогда почему дети похожи друг на друга, но тоже не являются копиями
друг друга?
Возможно, происходит изменение в половых клетках
Возникает
новая
комбинация
генетического
материала
при
образовании половых клеток у родителей. Это процесс называется
Рекомбинация, и происходит он постоянно
при образовании половых
клеток в процессе Мейоза. Это новые понятия для вас сегодня.
Актуализация новых знаний
1. Работа с определением «Рекомбинация» и выход на
«Мейоз».
понятие
Попытаюсь объяснить, что такое рекомбинация, опираясь на ваш
житейский опыт (Демонстрация компьютерной карточной игры).
Перед вами компьютерная карточная игра «Пасьянс» (например), в
которую, я уверена, многие из вас играли. В ходе этой игры при раздаче карт
после перемешивания каждый раз создаются всё новые и новые сочетания
карт, что однако не приводит к появлению новых карт или их исчезновению.
Каждый раз, нажимая «новые карты», выпадает новая комбинация карт из
тех же 56 карт, и каждый раз мы надеемся, что она будет более удачной,
выигрышной.
Так и с генетически материалом. Как вы думаете, что дают новые
сочетания
генов
у
живых
организмов.
(Возможность
выжить,
приспособиться к условиям среды).
Генетический материал родителей, который достался им от своих
родителей, остаётся постоянным. Каждый раз лишь возникает новое
сочетание половых клеток. В ходе рекомбинации не возникает нового
генетического материала, потому что комбинируется – «перемешивается» только уже имеющийся материал.
Предложите свои версии, с чем бы вы сравнили процесс рекомбинации
генетического материала.
Возможные варианты ответов:
Игра в лото, домино, игральные кости.
2. Постановка изучаемых вопросов на уроке.
Как вы думаете, о чём сегодня пойдёт речь на уроке?
Учащиеся предполагают круг основных вопросов, которые вытекают из
этапа актуализации знаний.
1. Как происходит рекомбинация генетического материала в процессе
мейоза?
2. Значение рекомбинации в процессе образования половых клеток.
Небольшое отступление и несколько вопросов вопрос ко всем учащимся:
каким ещё способом могут образовываться клетки? (путём митоза).
Назовите основные этапы митоза (профаза, метафаза, анафаза и
телофаза).
Какие организмы могут размножаться этим способом
(примитивные
одноклеточные
организмы).
В
основе
какого
размножения лежит митоз (в основе бесполого размножения). Какие
организмы образуются в результате бесполого поколения? (точная
копия материнского организма).
Изучение нового материала
1.Самостоятельная работа в группах
Для того чтобы понять суть рекомбинации в процессе мейоза,
предлагаю вам поработать в 3-х группах (разделение на группы). Каждая
группа будет выполнять своё задание (проект), а потом его защищать,
ответив на поставленные перед группой вопросы.
У вас на столах лежит задание, материал, с помощью которого вы
будете его выполнять и алгоритм выполнения задания. Чтобы сэкономить
время, каждая группа может сразу приступать к его выполнению как только
прослушает его. В помощь на каждом столе находится словарь изученных
терминов.
1 группа получает текст (Приложение 1), в котором описаны все этапы
мейоза. В ходе смыслового чтения группа будет моделировать эти этапы с
помощью магнитного конструктора и фотографировать все этапы, чтобы
потом вывести их на интерактивную доску, и мы все увидели результат их
деятельности. По результатам работы учащиеся этой группы должны будут
определить
на
каких
этапах
мейоза
происходит
перекомбинация
генетической информации, где играет роль случайная вероятность попадания
того или иного генетического материала в половую клетку от родителей?
(Приложение 2)
2 группа получает текст (Приложение 1), в котором тоже описаны
этапы мейоза, но они в результате смыслового чтения должны сопоставить
текст с картинкой (аппликацией) (см. рис) и выстроить свою динамическую
модель мейоза на доске с помощью магнитов. В ходе работы учащиеся
группы сравнят процесс мейоза с митозом и сделают вывод о биологической
значимости
этого
процесса.
Заполнят
пропуски
в
заготовленной
форме.(Приложение 3)
3 группа получает задание прогностического характера. Довольно
сложное задание (задание на развитие мышления и воображения), так как
учащимся этой группы придётся предположить какое преимущество имеет
половое размножение перед бесполым, с учётом того, что рекомбинация
генетического
материала
возможна
только
при
половом
размножении.(Приложение 4)
Задание выглядит следующим образом:
«Имеется 2 острова, на одном из них живут самка и самец (одного вида,
разумеется), которые способны к половому размножению и, следовательно, у
них возможна рекомбинация генетического материала. На втором острове 2
самки, которые размножаются бесполым путём. Ограничим плодовитость и
тех и других самок двумя потомками». Учащимся необходимо рассмотреть
ситуацию развития нескольких поколений этих организмов при двух
условиях: если в клетках не возникают мутации и если возникают мутации.
Результаты своей работы предлагаю показать (нарисовать) на
интерактивной доске и сделать вывод в каком случае преимущества получает
бесполое поколение, а в каком половое, попытаются сделать вывод о
значимости рекомбинации в половом процессе (Приложение 6).
2.Защита проектов подведение итогов
Учитель контролирует и направляет выступления учащихся. Учащиеся
в свою очередь отвечают на поставленные в инструктивных карточках
вопросы.
1
группа:
Определяют,
на
каких
этапах
рекомбинация генетического материала.
Результат работы группы
мейоза
происходит
2 группа: На основе сравнительного анализа двух процессов (митоза и
мейоза) делают вывод о биологическом значении мейоза.
Результат работы группы
3 группа: Делают вывод о преимуществах полового размножения
перед бесполым.
Результат работы группы
Подведение итогов урока
Фронтальная (или индивидуальная)
работа
с учащимися на
интерактивной доске: вставить недостающие слова в пропуски предложений:
• Перекомбинация генетического материала в ряду поколений
происходит в процессе ___________
• Благодаря мейозу образуется (2, 4?) генетически (различные,
одинаковые?) гаметы, так как в процессе деления ( __ раза?)
происходит перекомбинация генетического материала
• 1.
За счёт _________________
• 2.
За счёт случайного и независимого расхождения сначала
_____________, а затем ______________.
• В результате возникновения новых комбинаций генов особи получают
преимущества перед ________________.
• Благодаря мейозу поддерживается постоянство _____________ в
организме.
Домашнее задание:
Учебник А.В. Теремова «Биология 9 класс». Параграф 21, с. 97-103.
Приложение 1
Приложение 2
Задание для 1 группы:
1. Последовательно читайте текст и из магнитов моделируйте этапы
мейоза
2. Фотографируйте каждый этап
3. Ответьте на вопросы:
- Что общего между мейозом и митозом?
- Сколько клеточных делений происходит в процессе мейоза?
- Сколько клеток образуется при первом делении?
- Что такое кроссинговер?
- Сколько клеток образуется при втором делении?
- На каких этапах мейоза происходит процесс
перекомбинации генетического материала? Объясните,
почему вы так решили.
Приложение 3
Задание для 2 группы:
1. Прочитайте текст описания этапов процесса мейоза
2. Сопоставьте описание и рисунок карточки
3. Прикрепите карточки в нужной последовательности на магнитную
доску. Создайте свою динамическую модель.
4. Найдите различия между митозом и мейозом (см. приложение)
5. Ответьте на вопросы:
Вопрос
Митоз
Мейоз
Сколько клеточных
делений происходит в
процессе…
Сколько клеток
образуется в результате…
Какой набор хромосом в
клетках, образованных в
результате…
Какие клетки образуются
путём…
Каково биологическое
значение…?
гаплоидный или
диплоидный
гаплоидный или
диплоидный
1.
2.
Приложение 4
Задание для 3 группы учащихся:
1. Представьте ситуацию:
«Имеется 2 острова, на одном из них живут самка и самец (одного
вида, разумеется), которые способны к половому размножению и,
следовательно, у них возможна рекомбинация генетического материала.
На втором острове две самки, которые размножаются бесполым
путём. Ограничим плодовитость и тех и других самок двумя
потомками».
2. Рассмотрите возможные варианты развития нескольких поколений этих
организмов при двух условиях:
А) если в клетках не возникают мутации;
Б) если в клетках возникают мутации.
3. Результаты своей работы покажите (нарисуйте) на интерактивной доске.
4. Сделаете вывод:
А) в каком случае преимущества получает бесполое поколение, а в каком
половое?
Б) о значимости рекомбинации в половом процессе.
5. Постарайтесь выстроить свой ответ в следующей форме, чтобы не
запутаться:
Если на островах будут отсутствовать какие-либо мутации, то…
На 1 острове возможны следующее варианты развития событий….
На 2 острове возможны следующие варианты развития событий…
Следовательно, наиболее эффективным окажется ____________ размножение.
Если в клетках организмов на этих островах появиться мутация, то
На 1 острове возможны следующие варианты развития событий…
На 2 острове возможны следующие варианты развития событий…
Следовательно, в данном случае более эффективным окажется
___________________ размножение, благодаря _________________.
Вывод:
Благодаря процессам рекомбинации особи получают преимущества перед
_______________, тем самым перекрывает малую эффективность полового
процесса перед бесполым.
Приложение 5
Словарь изученных терминов
Наследственность – это свойство организмов передавать свои признаки и
особенности развития следующему поколению
Митоз – непрямое деление клетки, при котором из материнской клетки
образуются две дочерние с таким же набором хромосом, как и у исходной
клетки.
Гомологичные хромосомы – парные хромосомы, одинаковые по форме,
величине и характеру наследственной информации.
Хромосома – комплекс спирализованных молекул ДНК и белков.
Сестринские хроматиды – две дочерние молекулы ДНК, упакованные
порознь и соединенные центромерой.
Центромера - участок сцепления двух сестринских хроматид.
Хроматин – хромосома в период интерфазы.
Диплоидный (двойной) набор хромосом – 2n – это набор из парных
(гомологичных) хромосом.
Гаплоидный набор (одинарный) хромосом – n - набор негомологичных
хромосом (когда парные хромосомы отсутствуют); половина набора
хромосом у человека составляет 23 хромосомы.
Приложение 6
В помощь учителю
Если мы сравним размножение бесполых (не рекомбинирующих) и
половых (регулярно рекомбинирующих) организмов, нам сразу бросится в
глаза поразительная неэффективность последнего варианта размножения.
Представим себе два острова. На одном живут самец и самка, способные к
половому размножению и, следовательно, к рекомбинации. На другом две
самки, размножающиеся бесполым путем. Ограничим плодовитость и тех и
других самок двумя потомками. После первого же цикла размножения на
бесполом острове родится четыре потомка, а на половом — два. Если на
половом острове оба родившихся детеныша будут одного пола, то на этом
вся история закончится. Если на свет появятся самка и самец, то эта
пара произведет еще двух потомков, а на бесполом острове их родится уже
восемь. Таким образом, при заданных условиях численность популяции
бесполого острова будет расти экспоненциально, а на половом она так и
останется равной двум особям. Очевидно, что эффективность бесполого
размножения значительно выше. Почему же тогда у эукариот, как правило,
размножение половое, а бесполое — лишь редкое исключение? Именно
потому, что при половом размножении возможна рекомбинация. Но если
организмы, размножающиеся половым путем, так значительно проигрывают
бесполым в эффективности размножения, то рекомбинация должна давать им
преимущества, с лихвой покрывающие этот гигантский проигрыш. В чем же
они заключаются?
Вернемся на наши умозрительные острова. И на одном, и на другом
острове в генеративных клетках их обитателей возникают мутации.
Полностью защититься от мутаций в принципе невозможно, ведь с ними
неизбежно сопряжено копирование ДНК. Большинство мутаций оказываются
вредными. Парадоксально, но очень вредные мутации не так опасны для
генофонда популяции, как не очень вредные. Очень вредные мутации
несовместимы с жизнью, их носители немедленно выбраковываются, и,
следовательно, такие мутации не накапливаются в генофонде. А не очень
вредные передаются потомкам, затем у них возникают новые не очень
вредные мутации, и в итоге генофонд бесполой популяции медленно, но
верно деградирует.
Бесполые популяции, несмотря на давление мутационного процесса,
могут поддерживать свое существование за счет очень высокой численности
и сильного давления стабилизирующего отбора, благодаря которому
носители даже не очень вредных мутаций быстро погибают, а их место
занимают клоны, свободные от мутаций.
Неуклонной деградации бесполого генофонда при последовательном
накопления не очень вредных мутаций препятствует рекомбинация.
Перетасовывая гены при образовании гамет, она может перегрузить
мутациями одни гаметы и одновременно недогрузить другие.
В итоге особи, возникшие из перегруженных мутациями гамет,
погибают, а продукты гамет, очищенных от мутаций, процветают.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бородин П.М.. Генетическая рекомбинация в свете эволюции./Ж:
«Природа» №1, 2007 – с. 14-23
2. Из опыта работы учителя Радченко Е.И. по теме: «Моделирование как
средство саморазвития учащихся в процессе учебной деятельности на уроках
биологии» ( http://radchenko-elena.ucoz.ru )
3. Марков А. На пути к разгадке тайны мейоза./ - Ж.: Журнал общей
биологии, Том 69, 2008. № 2, Март-Апрель. Стр. 102-117,
(http://elementy.ru/genbio/synopsis?artid=170 ).
4. Мосевицкий М.И. Молекулярный механизм генетической
рекомбинации./Ж: Вестник РАН, №8, 1969, с. 31
(http://www.ras.ru/publishing/rasherald/rasherald_archive.aspx)