Материальные основы наследственности. Генная инженерия

Обобщение знаний материальных основ наследственности и изменчивости целесообразно провести в начале урока. Для этого школьники восстанавливают знания наследственности и изменчивости, материальной природы этих свойств организмов. В ходе обсуждения проблемы учащиеся приходят к выводу, что после открытия законов наследования Г. Менделем генетика достигла больших успехов. Мендель создал учение о наследственных задатках, которое, однако, не подкреплялось цитологическими данными. Позднее были разработаны цитологические основы законов наследования. Учащиеся по заданию учителя обосновывают вывод о хромосомах как материальных основах наследственности. Они устанавливают связь между поведением хромосом в процессе мейоза и оплодотворения с характером наследования как доказательство их роли в обеспечении преемственности между поколениями. Учитель раскрывает основные положения хромосомной теории наследственности, разработанной Т. Морганом:

Каждая хромосома или пара хромосом играет определенную роль в развитии особи.

Хромосомы сохраняют свою структурную и генетическую индивидуальность в течение всей жизни организма.

Набор хромосом в соматических клетках, возникших из зиготы, состоит из пар гомологичных хромосом: одна группа материнского, другая – отцовского происхождения, число этих пар равно гаплоидному числу хромосом в гамете.

В мейозе гомологичные хромосомы попарно конъюгируют, а затем расходятся в разные гаметы.

Затем учитель просит школьников раскрыть молекулярные основы наследственности, вспомнить, молекулы каких веществ хранят наследственную информацию и как она реализуется в признаки. Учащиеся рассказывают об особенностях строения молекул ДНК, обусловливающих выполнение ими функции хранения и передачи наследственной информации, о способности их самоудваиваться, о матричном принципе синтеза и-РНК и белка. Эти сведения помогают школьникам сделать вывод о молекулах ДНК, генах как молекулярных основах наследственности, определяющих синтез ферментов, разнообразных белков, а значит, и формирование признаков организма.

Учитель просит вспомнить о локализации генов в клетке. Учащиеся называют хромосомы, что подтверждает справедливость хромосомной теории наследственности. Однако, отмечает учитель, это утверждение не совсем правильное. Он приводит факты нарушения законов наследования, открытых Менделем, обнаруживает неравное участие женских и мужских гамет в образовании гибридного поколения. Для подтверждения сказанного дает описание опыта, в котором скрещивали растение львиного зева с белыми пятнами на листьях (материнская форма) с нормальным растением (отцовская форма). В первом поколении появились растения с зелеными, пятнистыми и белыми листьями. Альбиносы погибли, так как они не способны осуществлять фотосинтез (следует предложить учащимся объяснить этот факт). Если же для скрещивания в качестве материнского растения использовались особи с зелеными листьями, а в качестве отцовского – с пятнистыми, тогда все потомство получалось с зелеными листьями.

Учитель поясняет, что растения с пятнистыми листьями имеют в клетках хлоропласты и лейкопласты (бесцветные пластиды), и подводит школьников к выводу, что пестролистность передается только по материнской линии, через цитоплазму яйцеклетки. Этот вывод подтверждается малым количеством цитоплазмы в мужских гаметах и отсутствием в них пластид. Учащиеся восстанавливают знания о хлоропластах, о наличии в их составе ДНК и способности пластид самовоспроизводиться. С помощью учителя школьники находят в цитоплазматической наследственности подтверждение тому, что материальную, точнее молекулярную, основу наследственности составляют молекулы ДНК, которые содержатся в хлоропластах и митохондриях, где также самовоспроизводятся и передают наследственную информацию.

В заключение урока учитель раскрывает вопросы генной инженерии, которая вступила в период бурного развития после изучения молекулярной природы гена, его искусственного синтеза, разработки методов пересадки генов от одного организма к другому. Так учащиеся подготавливаются к усвоению материала об успехах и задачах генной инженерии. Можно предложить им прочитать в учебнике статью «Генная инженерия», а затем в процессе беседы проверить ее понимание. Можно также рассмотреть проблему в процессе беседы. После того как учитель сообщит об искусственном синтезе генов, контролирующих синтез одной из т-РНК, о разработке методов пересадки генов от одного организма к другому, о появлении новой области науки – генной инженерии, можно предложить учащимся высказать мнение о ее значении.

Восстановление знаний комбинативной изменчивости помогает школьникам сделать вывод о возможностях селекции, получении новых форм организмов на основе пересадки генов, комбинации нужных генов в одном организме. Учитель приводит пример удачной пересадки гена от азотфиксирующих бактерий к микроорганизмам, не обладающим этим свойством.

Учащиеся могут сказать о возможностях использования генной инженерии в медицине для замены генов, под влиянием которых нарушаются процессы обмена, на нормально функционирующие. Учитель подчеркивает, что генная инженерия делает лишь первые шаги, но уже получены интересные результаты. В то же время он обращает внимание на опасность получения новых форм, которые могут оказаться вредными для человека. В связи с этим ученые разрабатывают мероприятия по регулированию исследований в области генной инженерии.

В заключение урока в целях закрепления знаний школьники рассказывают о материальных основах наследственности, обосновывают роль хромосом и генов в обеспечении преемственности между поколениями, обсуждают вопрос о материальных основах цитоплазматической наследственности и генной инженерии как прикладной области генетики.


Учителю биологии на заметку:

Генетические основы эволюционной теории
Комбинативная изменчивость на передовой эволюции
Закономерности наследственност и изенчивости
Задачи селекции. Вклад Н. И. Вавилова в разработку теории и практику селекции
Идеи Вавилова актуальны по сей день
Методы селекции растений
Значение отбора в селекиции
Мутации в процессе селекции и межвидовое скрещивание
Самоопыление и его роль
Достижения селекции растений в нашей стране
Мичурин и его последователи
Методика обучения общей биологии