Конспект урока «Изучение статистических закономерностей модификационной изменчивости» по биологии для 11 класса

Муниципальное образовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа № 3 г. Козьмодемьянска»

Республики Марий Эл

Конспект урока по биологии
в 11 классе

«Изучение статистических закономерностей

модификационной изменчивости»

подготовила

учитель биологии

Шолкина Надежда Михайловна

г. Козьмодемьянск
2014

Урок «Изучение статистических закономерностей модификационной изменчивости»

Цель данного урока:

• расширение знания учащихся о влиянии факторов окружающей среды на процесс формирования признаков организмов;

Задачи:

1. познакомить учащихся с понятием «модификационная изменчивость», доказать, что изменение фенотипа происходит в результате взаимодействия условий среды и генотипа;

2. освоить умение использовать популяционно- статистический метод в исследовании модификационной изменчивости;

3. продолжать усвоение навыков работы с ИКТ- интерактивной доской, обучающими программами, работой в поисковых системах Интернет.

Оборудование: интерактивная доска, компьютеры, диск «Биология 6 -11 классы. Лабораторный практикум»,природные объекты для лабораторной работы- крылатки клена, семена фасоли, орехи, шишки, листья березы и т.д.

Ход урока:

1. Оргмомент

2. Сообщение темы и цели урока

Тема нашего урока: «Изучение статистических закономерностей модификационной изменчивости » (слайд 1)

На сегодняшнем уроке мы дадим: (слайд 2)

• характеристику ненаследственной (модификационной) изменчивости

• Рассмотрим наследование качественных признаков

• Наследование количественных признаков

Вы увидите, что при изучении законов биологии можно использовать математические и информационные методы и технологии.

• Мы познакомимся с популяционно - статистическим методом исследования модификационной изменчивости

• Совершим путешествие в виртуальную лабораторию

• Проведем исследование модификационной изменчивости с помощью электронных таблиц Ms Excel

• В качестве закрепления изученного материала каждая группа пройдет тестирование в режиме Online в Интернете

3. Повторение (слайд 3)

Для того, чтобы глубже окунуться в суть изучаемой проблемы нам необходимо вспомнить некоторые основополагающие истины

• Какой раздел общей биологии мы изучаем?

-генетику

• Какие свойства являются предметом изучения генетики?

- наследственность и изменчивость

• Что такое наследственность?

- Наследственность это свойство организмов сохранять и передавать признаки от предков к потомкам.

• Что такое изменчивость?

-Изменчивость это свойство организмов приобретать новые признаки.

• Какие две формы изменчивости вам известны?

-наследственная и ненаследственная

Наследственная, или модификационная изменчивость и есть предмет нашего изучения

4. Изучение нового материала

Каждый организм развивается и обитает в определенных внешних условиях и испытывает на себе действие факторов внешней среды: колебаний температуры, освещенности, влажности, количества и качества пищи, вступает во взаимоотношения с другими организмами. Все эти факторы могут изменять морфологические и физиологические свойства организма, то есть его фенотип. Поэтому такую изменчивость называют фенотипической.

Влияние внешних условий на проявление признаков организма мы увидим, просмотрев видеофрагмент.

Итак, наследственность и среда

Просмотр видеофрагмента ( см. приложение)

То есть мы можем сказать: (слайд 4)

• Модификационная изменчивость это изменение признаков и свойств организма, обусловленные влиянием среды на проявление признаков

• Значит Фенотип = генотип+влияние среды

Различают качественные и количественные признаки. Рассказ учащегося.

Качественными называют признаки, которые устанавливаются описательным путем. Эти признаки носят альтернативный характер (окраска цветка белая или красная, пол мужской или женский и т.д.)

Фенотипические классы потомков, появляющихся при расщеплении, легко различимы: волнистые или прямые волосы у человека, морщинистые или гладкие семена гороха.

Развитие большинства качественных признаков очень мало зависит от окружающей среды. Например, в семье, где мать и отец имеют голубой цвет глаз, рождаются только голубоглазые дети. При этом не имеет значения, в каких условиях живет данная семья.

Однако есть примеры изменения и качественных признаков. Например, изменение окраски у горностаевого кролика. (слайд 5) Горностаевые кролики при рождении не окрашены, но по мере роста у них лапки, хвост, уши и мордочка постепенно окрашиваются в черный цвет.

Если у горностаевого кролика сбрить шерсть на каком - либо участке тела, то окраска вновь выросшей шерсти зависит от окружающей среды:

Если сбрить белую шерсть на спине и содержать его при температуре воздуха ниже 2 градусов, то вместо белой вырастет черная шерсть, а при температуре выше нуля вырастет снова белая шерсть.

Но если сбрить шерсть на ухе, то в обычных условиях там снова вырастет черная шерсть, а под согревающим компрессом вырастет белая шерсть.

Эти опыты объясняют, почему горностаевые кролики рождаются совершенно белыми: в эмбриональный период они находятся в условиях высокой температуры.

• В тех участках тела, которые охлаждаются незначительно, шерсть остается белой в течение всей жизни, а охлаждающиеся сильнее уши, лапки , хвост и мордочка темнеют

• На следующем слайде (слайд 6) вы можете увидеть распределение температурных порогов пигментообразования у горностаевого кролика.

То есть мы видим, что одно из свойств модификационной изменчивости - ненаследуемость, Наследуется не признак как таковой, а в данном опыте способность проявлять определенный фенотип в конкретных условиях среды.

Также модификационная изменчивость носит групповой характер. Условия среды действуют в определенном направлении на все качества организма

У всех стрелолистов в воде будут длинные тонкие листья, а у водяного лютика изрезанные (слайд 7)

Учитель: Проблему наследования количественных признаков изучила ученица:

-Количественными называют признаки, определяемые путем измерения. Яйценоскость кур, молочность коров, масса семян пшеницы - это примеры количественных признаков.

Формирование этих признаков зависит как от действия многих генов, так и от условий, в которых происходит развитие организма. Например, масса тела у КРС зависит от генотипа и от условий среды, количества и качества корма.

Например, перед вами на слайде (слайд 8) 2 бычка годовалого возраста, произошедшие от одних родителей, но выросшие в резко различных условиях.

Или вот, например, (слайд 9) однояйцовые близнецы, выросшие в разных условиях.

Еще пример: (слайд 10) две особи одуванчика из двух половинок одного корня, слева выросший в горах, справа на равнине, т.е. мы видим, что фенотип организма формируется под влиянием генотипа и окружающей среды.

Однако пределы, в которых признак может менять свое значение, небезграничны.

Поднять удой молока у коровы до 8000 л. в год только улучшая условия содержания, невозможно.

Границы, в которых возможно изменение признака под действием среды определяются генотипом.

Пределы, в которых возможно изменение признака, называют нормой реакции.

Или другими словами можно сказать:

Норма реакции - это степень варьирования признака от минимального значения до максимального.

Иначе говоря, организм наследует не признак как таковой, а способность формировать определенный фенотип в конкретных условиях среды, т.е. норму реакции признака.

Учитель:

• Таким образом, мы выяснили, что основными свойствами модификационной изменчивости являются: (слайд 11)

• Ненаследуемость

• Групповой характер изменений

• Обусловленность пределов изменчивости генотипом.

Ребята, а как вы думаете, где на практике человек может использовать знания о модификационной изменчивости?

-Возможно, эти знания могут использовать селекционеры, например, для того, чтобы получить особь с определенными качествами надо воздействовать условиями среды в одном направлении, например, улучшить кормление или содержать наоборот в более жестких условиях

А подробнее о применении знаний о модификационной изменчивости расскажет ученик, который в течение летнего периода провел исследовательскую работу:

- Изучение закономерностей модификационной изменчивости очень важно, во-первых, для селекционной работы, во-вторых, например для полевых экологических исследований по мониторингу состояния окружающей среды. Кстати, в этом году мною были проведены исследования «Оценка экологического состояния лесов по асимметрии листьев» (слайд 12)

Цель работы: Выявить наличие антропогенных загрязнений в окрестностях города Козьмодемьянска с применением морфологических показателей стабильности развития растений (флуктуирующая асимметрия). (слайд 13)

• Задачи исследования: (слайд 14)

• Измерить асимметрию листьев

• Составить описание района исследования

• Составить экологическую характеристику трех мест исследования, используя методику В. М. Захарова

Суть работы заключается в том, что чем больше асимметрии наблюдается у организма, тем в более неблагоприятных условиях данный организм развивался. (слайд 15)

Мною были выбраны пробные площадки

• Район городской свалки (слайд 16)

• Участок лесополосы между свалкой и автотрассой (слайд 17)

• Лес около деревни Болониха (2 участка) (слайд 18)

С каждой площадки проводился сбор 100 листьев березы. (слайд 19) Наиболее трудоемкая и кропотливая часть работы, конечно, это обработка результатов собранного материала. (слайд 20) Для каждого листа делается 5 промеров с каждой его стороны - слева и справа от центральной жилки. Данные записываются в заготовленную таблицу. По окончании измерений рассчитывается средняя величина асимметрии листьев данной пробной площадки. (слайд 21)Чем показатель асимметрии выше, тем хуже может быть экологическая ситуация.

Существует пятибалльная шкала по уровню загрязнения окружающей среды. Подставив в нее полученные показатели, мы получаем определенный балл.

Мною были получены результаты: наиболее сильным загрязнителем является автотрасса (слайды 21-22)

• Участок лесополосы между свалкой и автотрассой- 4 балла

• Район городской свалки- 3 балла

• Лес около деревни Болониха (2 участка)-1 и 2 балла

Учитель: В данных исследованиях использован популяционно- стасистический метод изучения ненаследственной изменчивости(слайд 25)

Если мы измерим, например, длину листьев, взятых с одного дерева, то увидим, что их размеры варьируют в широких пределах. Эта изменчивость - результат влияния разных условий развития листьев на ветвях дерева: генотип их одинаков.

Если некоторое количество листьев расположить в порядке возрастания или убывания признака, то получится ряд изменчивости признака, который носит название вариационного ряда, (слайд 25) слагающегося из отдельных вариант. Варианта, следовательно, есть единичное выражение признака.

Распределение вариант в вариационном ряду можно наглядно выразить на графике.

Графическое выражение изменчивости признака, отражающее размах вариаций и частоту встречаемости отдельных вариант называют вариационной кривой (слайд 26)

Вариационная кривая наглядно показывает, что количество средних членов вариационного ряда всегда значительно больше количества крайних членов.

Среднюю величину вариационного ряда мы можем вычислить по формуле: (слайд 27)

Таким образом, чтобы изучить модификационную изменчивость признака мы должны: (слайд 28)

1. Определить единичное значение признака (варианты проявления признака) у каждого организма выбранной группы;

2. Определить частоту встречаемости варианты;

3. Построить вариационный ряд, отражающий постепенное увеличение значения признака от минимального значения к максимальному;

4. Построить вариационную кривую-график зависимости между значением вариант и частотой встречаемости;

5. Определить среднее значение признака - реакции генотипа на изменение окружающей среды;

6. Выявить полученные закономерности

А сейчас мы отправимся с вами в виртуальную лабораторию, чтобы посмотреть, как проводятся подобные исследования. Но для того, чтобы попасть в эту лабораторию, вам придется ответить на несколько вопросов. Все работают за компьютерами, у доски работает Коснов Дима

(Выполнение виртуальной лабораторной работы «Модификационная изменчивость» из диска «Лабораторный практикум по общей биологии»)

Учитель: С работой в виртуальной лаборатории вы справились, а сейчас мы приступаем к работе в реальной лаборатории. Вы проведете самостоятельные исследования, пользуясь для ускорения получения результатов электронной таблицей Excel, работу с которой вы изучили на уроках информатики. (приложение) Этим мы сейчас и займемся. У каждой пары есть объекты исследования: мы будем изучать

• длину листьев березы,

• количество листовых пластинок в сложном листе рябины,

• кто-то величину крылаток клена

• величину шишек и т.д.

У каждой пары исследователей есть по 25 изучаемых объектов, т. е. вариант

Данные измерений вы должны ввести в таблицу, по результатам исследования нужно построить вариационную кривую и вычислить среднюю величину вариационного ряда. Приступаем к работе (звучит спокойная релаксирующая музыка)

Работу закончили. Посмотрим, что у вас получилось.

Рассказ ученика о проделанной работе (на доску выводятся данные с компьютера ученика).

-На лабораторной работе мы изучали величину семян фасоли. Для этого провели измерение 25 семян, т.е. вариант. Данные измерений занесли в электронную таблицу ,составили вариационный ряд, у нас получилась такая кривая. Здесь очень хорошо видно, что количество средних членов ряда со значением выше, чем крайних. По формуле определяем среднюю величину вариационного ряда

5. Закрепление

Итак, я вижу, с работой вы справились, а теперь попытаемся сделать вывод по проведенной работе: (слайд 29)

• Из каких факторов складывается фенотип организма?

-Фенотип организма складывается из его генотипа и влияния окружающей среды.

• Какие варианты вариационного ряда преобладали в ваших исследованиях?

-Средних вариант вариационного ряда всегда больше, чем крайних.

• Как зависит длина вариационного ряда от условий среды? В каких случаях вариационный ряд будет короче?

-Чем однообразнее условия развития, тем меньше выражена модификационная изменчивость, тем короче вариационный ряд.

• В каком случае модификационная изменчивость будет проявляться в широких пределах?

-Чем разнообразнее условия среды, тем шире модификационна изменчивость.

Особой разновидностью модификационной изменчивости служат морфозы. А что это такое постарайтесь выяснить при помощи системы Интернет. Итак, вводим в поисковую систему слово «морфозы» Находим ответ. (Ученик читает смысл найденного термина)

Морфозы (от греч. morphe - вид, форма), ненаследственные изменения, вызываемые в соматических клетках организма факторами внешней среды; возникают в результате нарушения действия генов. Типичные (см. Типи) М. получают в экспериментальных условиях при действии на развивающийся организм некоторыми химическими веществами (хемоморфозы) или ионизирующей радиацией (радиоморфозы).

Примером морфозов может служить рождение теленка с двумя головами.

Как вы думаете, чем морфозы отличаются от мутаций?

-Мутации возникают в половых клетках и изменяют генотип организма, а морфозы возникают в соматических клетках и нарушают только ход индивидуального развития, не затрагивая генотипа

6. Итоговый контроль

А сейчас каждая группа проверит усвоение материала сегодняшнего урока в режиме Online, (приложение) выполнив тест и получив оценку за его выполнение. Работаем в парах , один человек в паре отвечает на вопросы, другой считает количество правильных ответов и выставляет оценку по следующим критериям:

7-8 правильных ответов –«5»

5-6- «4»

меньше 5- «3»

(звучит релаксирующая музыка)

А сейчас подводим итоги работы: Прошу сообщить оценки.

Таким образом, на сегодняшнем уроке мы с вами

• узнали сущность модификационной изменчивости,

• научились проводить исследования с помощью популяционно- статистического метода,

• посетили виртуальную лабораторию

• провели собственные исследования

Вашей работой я довольна, всем спасибо.

6. Домашнее задание § 23 (слайд 29).

Список источников

1. Константинов В.М. Биология: учебник для образоват. учреждений нач.и сред. проф. образования-М., «Академия»,2011

2. Пименова И.Н., Пименов А.В. Лекции по общей биологии.-Саратов «Лицей»,2003

3. Статья «Модификационная изменчивость» http://www.coolreferat.com/publ 21-0-5-2011

4.Статья «Основные закономерности изменчивости» http://sbio.info/page.php?id=36/ publ 10-10-2009

5. Статья «Вариационные ряды и их характеристики» http://flash-library.narod.ru/IT-MathSredstva/Lab-rab/L3-ryad.html/ publ 14-0-3-2010

6. ru.wikipedia.org