Усі уроки біології 10 клас - Р. С. Євсеєв 2018

Спадковість і мінливість
Організація спадкового матеріалу еукаріотичної клітини та його реалізація. Гени структурні та регуляторні. регуляція активності генів у еукаріотичній клітині

Цілі уроку:

освітня: сформувати знання про організацію спадкового матеріалу еукаріотичної клітини та його реалізацію; розглянути механізм функціонування генів на прикладі структурних тарегуляторних;

розвивальна: розвивати вміння логічно мислити та знаходити закономірності процесів регуляції активності генів та її наслідків в еукаріотичній клітині;

виховна: на прикладі регуляції активності генів виховувати розуміння єдності всіх біологічних процесів у живих організмах і важливості цих процесів для існування життя.

Обладнання і матеріали: схеми успадкування ознак, зчеплених зі статтю.

Базові поняття і терміни: рівні організації спадкового матеріалу (генний, хромосомний, геномний, позаядерний), структурні гени, регуляторні гени, експресія генів, сплайсінг.

Тип уроку: засвоєння нових знань.

Ключові компетентності: спілкування державною мовою; наукове розуміння природи; уміння аналізувати, формулювати висновки; знання та розуміння фундаментальних принципів біології.

Хід уроку

I. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ І МОТИВАЦІЯ НАВЧАЛЬНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ УЧНІВ

Питання для бесіди

1. Де міститься генетичний матеріал у еукаріотичних клітинах?

2. Чи всі гени є рівнозначними у функціональному відношенні?

3. Як ви вважаєте, чи може здійснюватися регуляція активності окремих генів? Якщо так — то як саме?

ІІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

Розповідь учителя з елементами бесіди

1. Організація спадкового матеріалу еукаріотичної клітини та його реалізація

Генетичний матеріал еукаріотичних клітин являє собою ДНК, яка переважно міститься в хромосомах. Спадкова інформація зберігається у вигляді генетичного коду. Хромосоми відокремлені від цитоплазми ядерною оболонкою. Кодуючі послідовності — екзони — перериваються інтронними ділянками, які не беруть участі у синтезі тРНК, рРНК чи пептидів. Ці ділянки видаляються з іРНК під час транскрипції.

Організація генетичного матеріалу є такою:

1) Генний рівень — ген є частиною молекули ДНК, створений послідовністю нуклеотидів і несе інформацію про конкретну ознаку або властивість організму; зміна у структурі гена призводить до зміни відповідної ознаки.

Гени є відносно незалежними один від одного, тому можливим є незалежне успадкування та зміни окремих генів і відповідних їм ознак.

На генному рівні забезпечується індивідуальне успадкування й індивідуальна мінливість ознак.

2) Хромосомний рівень — усі гени в клітині об’єднані в групи і розташовані в хромосомах у лінійному порядку; кожна хромосома є унікальною за складом її генів; до складу хромосом входять ДНК, білки-гістони, РНК, полісахариди, ліпіди та йони металів. Гени кожної хромосоми утворюють групи зчеплення й успадковуються разом.

Хромосомний рівень забезпечує спосіб функціонування окремих генів, тип їхнього успадкування та регуляцію їхньої активності. Дозволяє закономірно відтворювати та передавати спадкову інформацію під час поділу клітини.

3) Геномний рівень — сукупність усіх генів, що міститься у гаплоїдному наборі хромосом.

Той самий ген у різних геномах може поводити себе по-різному внаслідок взаємодії з іншими генами.

Геномний рівень є найбільш стабільним. Він забезпечує складну систему взаємодії генів. Результатом взаємодії генів між собою та з факторами навколишнього середовища є фенотип.

4) Позаядерний рівень — складають молекули ДНК, що містяться в пластидах та мітохондріях (цитоплазматична спадковість). Ознаки, що успадковуються цитоплазматично, передаються лише через яйцеклітину, що містить пластиди та мітохондрії.

2. Структурні та регуляторні гени

Вивчаючи механізми функції генів, французькі генетики Ф. Жакоб та Ж. Моно дійшли висновку, що існують структурні та регуляторні гени.

Структурні гени контролюють (кодують) первинну структуру матричних (інформаційних) РНК, а через них — послідовність амінокислот у пептидах, що синтезуються. Інша група структурних генів визначає послідовність нуклеотидів у полінуклеотидних ланцюгах рРНК та тРНК. Тобто структурні гени відповідають за передачу генетичного коду від одного покоління клітин до іншого, а також керують синтезом білків.

Регуляторні гени контролюють синтез специфічних речовин — білків, що зв’язують ДНК, — які регулюють активність структурних генів. Регуляторні гени взаємодіють зі структурними і регулюють усі біохімічні процеси в клітині, допомагаючи їй пристосуватися до змін у навколишньому середовищі (наприклад, до зміни кількості поживних речовин, що до неї потрапляє).

Якщо умови середовища, в якому перебуває клітина, є стабільними, регуляторні гени гальмують структурні. якщо ж стан середовища змінюється, структурні гени активуються і сприяють адаптації клітини до нових умов.

3. Регуляція активності генів в еукаріотичній клітині

1) Регуляція активності генів на генному рівні:

• модифікація ДНК (заміна «звичайних» нітратних основ аденіну, гуаніну, цитозину та тіміну на «рідкісні» — метилцитозин або метил-гуанін);

• збільшення об’єму ДНК в клітині за рахунок вибіркового копіювання окремих генів (наприклад, генів рРНК) або за рахунок утворення політенних хромосом;

• сплайсінг ДНК (процес «вирізання» новосинтезованої іРНК під час процесингу РНК);

• зміна активності цілих хромосом.

2) Регуляція активності генів на рівні транскрипції: шляхом регуляції транскрипції іРНК.

3) Регуляція активності генів на післятранскрипційному рівні: сплайсінг іРНК.

4) Регуляція активності генів на рівні трансляції: зумовлена різною активністю різних типів іРНК.

5) Регуляція експресії генів на рівні після трансляційної модифікації білків: фосфорилюванням, ацетилюванням, розщепленням вихідного поліпептидного ланцюга на більш дрібні фрагменти тощо.

IV. УЗАГАЛЬНЕННЯ, СИСТЕМАТИЗАЦІЯ Й КОНТРОЛЬ ЗНАНЬ І ВМНІЬ УЧНІВ

1. Які рівні організації генетичного матеріалу в клітині?

2. Чим відрізняються структурні й регуляторні гени?

3. Як відбувається регуляція активності генів в еукаріотичній клітині?

V. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ

Опрацювати відповідний параграф у підручнику. Повторити поняття «хромосома», «каріотип», «цитологічний метод досліджень».





Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити