Программа и примерное календарное планирование курса "Молекулярные основы наследственности". 10 класс.

ГУ «Средняя школа №19 отдела образования акимата города Костаная»

ПРОГРАММА

 курса по выбору

«Молекулярные основы наследственности»

10 класс

ISBN978-601-7494-01-8

                Составитель:

 Волкова Т.В.,

                                         учитель биологии

г.Костанай,

Программа курса по выбору

«Молекулярные основы наследственности».

10 класс.

Пояснительная записка.

   Предлагаемая программа   курса по выбору «Молекулярные основы наследственности»  составлена на основании требований Государственного образовательного стандарта Республики Казахстан.

  Данный курс предназначен для учащихся X класса,  1 час в неделю, который  реализуется за счет времени, отводимого на компонент образовательного школьного учреждения

    Молекулярная генетика – наука о механизмах сохранения, передачи и реализации наследственных признаков организма. Она изыскивает способы управления этими механизмами.

   Основные принципы молекулярной биологии и генетики излагаются в IX - X классах  средней школы  курса «Биологии». Однако недостаток времени, обусловленный загруженностью программы, не позволяет уделить этой биологической дисциплине время, соответствующее её месту в современной биологии.

    Необходимым условием создания образовательного пространства, способствующего самоопределению учащегося основной ступени, является профильная подготовка через организацию  курсов по выбору.

   Основная форма теоретических занятий – лекции и беседы. При этом желательно чтобы учащиеся самостоятельно делали выводы, обобщения из фактов, сообщаемых учителем.

    Наиболее приемлемая форма занятий для закрепления материалов – беседа. Она должна строиться так, чтобы учащиеся учились самостоятельно анализировать уже знакомые факты и, обсуждая изученный материал, пытались прогнозировать дальнейшее исследование. Даже если их предположения будут фантастическими, критерий – один: прогнозы должны быть грамотными. Только тогда такие занятия воспитывают умение видеть перспективу исследований.

   Основные формы отчета учащихся о приобретенных знаниях – проекты и доклады на курсах.

    Это обстоятельство позволяет надеяться на то, что данный курс может оказаться полезным не только учащимся, сдающим ЕНТ, но и для лиц, желающим познакомиться с молекулярными основами наследственности и медицинской генетики.

    В программе изложение материала идет от молекулярных основ к цитогенетике и общей генетике. Такой план изложения оправдан тем, что изучение общей генетики -  генетики признаков – происходит при таком изложении более осмысленно. Учащиеся не боятся оперировать с наследственным аппаратом высших организмов и, изучая внешние проявления наследственности, «видят и организм, и популяцию насквозь».

  Этот курс соединяет в себе элементы знаний по биологии, биохимии, генетики, экологии, так как именно изучение основ здоровья, экологической грамотности крайне необходимы современным молодым людям.

 Цель курса:

• дать учащимся возможность удовлетворить интерес к познанию организации жизни на химическом уровне и молекулярных основ наследственности;
• совершенствовать общеобразовательные знания учащихся по вопросам биологической науки для подготовки к ЕНТ.

Задачи курса:

• стимулировать познавательный интерес учащихся;
• вырабатывать у учащихся научные, осознанные, систематические знания 
• молекулярных основ наследственности;
• научить использовать генетические понятия и закономерности;
• развивать и совершенствовать практические навыки работы с учебным оборудованием кабинета биологии (световым микроскопом,  микропрепаратами);
• ознакомить учащихся с достижениями и проблемами молекулярной   генетики;
• привить старшеклассникам интерес к экспериментальным исследованиям и   воспитывать требовательное критическое отношение к эксперименту;
• развивать коммуникативные умения и навыки (сбор информации для  проекта, ведения дискуссий, а также презентация достигнутых результатов  работы);
• оказать помощь учащимся в определении интересующих его проблем.

Ожидаемые результаты изучения  курса по выбору:

• знание молекулярных основ наследственности;
• знание основных свойств живых организмов;
• знание особенностей строения и функционирования клеток прокариот,  эукариот;
• усвоение учебного материала на курсах способствует переходу от обучения к самообразованию.

Особенности курса:

• научность;
• использование активных форм обучения: защита проектов, лабораторные и практические работы, семинары.

Курс  включает теоретическую часть, небольшой лабораторный и практический практикум, семинары  и защиту проектов.

Основные требования к уровню подготовки учащихся.

Учащиеся должны  знать:

·         основные понятия и термины, используемые в  курсе по выбору  «Молекулярные основы наследственности»;

·         основные свойства живых организмов;

·         особенности наследственного аппарата прокариот и эукариот;

·         строение и функции нуклеиновых кислот;

·         основные органоиды, входящие  в состав эукариотической клетки;

·         сущность и особенности всех фаз митоза и  делений мейоза, их биологическое значение;

·         основные микроорганизмы, используемые в качестве объектов молекулярной генетики;

·         способы обмена генетической информацией между клетками;

·         молекулярные основы и проблемы канцерогенеза.

·         современную терминологию и символику, применяемую в генетике;

·         особенности  гибридологического метода изучения наследственности, законы Г.Менделя;

·         закон сцепленного наследования Т.Моргана;

·         закономерности изменчивости, сцепленного наследования, наследования, сцепленного с полом, взаимодействие генов и их цитологических основ;

·         типы мутаций, встречающихся в клетках живых организмов;

·         особенности генетической структуры популяции.

Учащиеся должны уметь:

·         характеризовать общие признаки живых организмов, основные способы деления клеток, роль хромосом в наследственности живых организмов;

·         анализировать, сравнивать, делать выводы, обобщать, выделять главное, устанавливать причинно – следственные связи; самостоятельно работать с учебной литературой и научной периодической печатью;

·         пользоваться генетической терминологией, записывать условия задачи при помощи символов, объяснять закономерности наследования;

·         использовать полученные знания при объяснении закономерностей наследования, объяснять механизм сцепления генов и его нарушения;

·         использовать полученные знания при объяснении взаимодействии неаллельных генов;

·         составлять родословные своей семьи и анализировать наследование признаков в ряду поколений;

·         принимать самостоятельные решения и выполнять творческую работу;

·         составлять и выступать с докладами по выбранным темам на конференции.

Учащиеся должны уметь объяснять:

• свойства генетического кода, этапы биосинтеза белков;
• различие живых существ по признаку наличия оформленного ядра, строение прокариот на примере бактериальной клетки

·         функции органоидов животной и растительной клеток;

·         суть бесполого и полового способов размножения;

·         значение понятий изменчивость, наследственность, мутации, генотип, фенотип, ген;

·         механизм сцепления генов и его нарушения;

·         формы изменчивости живых организмов;

·         явления наследственной изменчивости на основе цитологических и генетических знаний;

·         зависимость фенотипической изменчивости от факторов внешней среды, свойства модификаций;

·         суть методов селекции микроорганизмов, их преимущества.

Содержание программы

10 класс

(Всего 34 часа, 1 час в неделю).

1. Введение. (1час).

  Молекулярная генетика (задачи и методы). Основные цели – управление наследственностью. Универсальность законов молекулярной генетики для живых организмов.

  Связь с науками: молекулярной биологией, общей генетикой, биохимией, математикой.

  Современный этап в развитии  молекулярной генетики – переход от анализа к синтезу. Генная инженерия. Перспективы.

2. Основные свойства живого. (1 час).

  Единство химического состава живого и неживого. Специфика живого: способность к движению, росту, ассимиляции, размножению.

3. Наследственность и способы размножения. (2часа).

  Особенности бесполого и полового размножения живых организмов. Деление клетки. Хромосомы. Митоз. Видовая специфичность кариотипа.

Мейоз. Редукционное и эквационное деление клетки. Биологический смысл конъюгации хромосом.

Лабораторные работы:

1.      Митоз в клетках корешка лука.

2.      Рассматривание и зарисовка готовых микропрепаратов по мейозу.

Демонстрация:   Таблицы: митоз в корешке лука, мейоз.

4. Цитология (учение о клетке). (2часа).

 Клетки прокариотов, эукариотов, животных и растений. Основные компоненты клетки. Функции различных компонентов клетки. Неклеточные формы жизни.

Лабораторные работы:

3. Строение растительной клетки.

4.  Строение животной клетки под микроскопом. 

Демонстрация:

     Таблица «Клетка».

5. Основные микроорганизмы, используемые в качестве объектов молекулярной генетики. (1час).

    Понятие о микроорганизмах. Основные виды бактерий, используемые в лабораторной практике: Escherichia coli (кишечная палочка), Bacillus subtilis (сенная палочка) и др. Бактерии – продуценты биологически активных веществ. Основные приемы работы с бактериями. Понятие о клоне, штамме.

6. Индивидуальное собеседование (проверка теоретических знаний). (1час).

7. Белки (структура и функции). (1час).

  Роль белков как основного класса молекул живого организма. Белки – непериодические полимеры. Мономеры белков – аминокислоты. Пептидная связь. Структуры белковой молекулы: первичная, вторичная, третичная и четвертичная. Наследственная информация как информация о первичной структуре белковой молекулы.

  Функции белков: опорная, структурная, регуляторная, транспортная, сигнальная, каталитическая, защитная, двигательная и т.д.

Демонстрация:

Таблица «Строение белковой молекулы».

8.  ДНК (структура и функции). (2часа).

  Нуклеиновые кислоты - непериодические полимеры. Химический состав нуклеиновых кислот. Пуриновые и пиримидиновые органические основания. Углеводы: рибоза и дезоксирибоза. Фосфорная кислота. Нуклеозиды и нуклеотиды.

  Строение нуклеиновых кислот. Мономеры – нуклеотиды. Первичная структура. Фосфодиэфирная связь. Химия ДНК. Правила Э. Чаргаффа. Строение ДНК. Метод рентгеноструктурного анализа. Модель ДНК Дж. Уотсона и Ф. Крика. Вторичная структура. Водородные связи. Принцип комплементарности. Две основные задачи ДНК: передача информации в следующее поколение и реализация информации в онтогенезе. Уровни организации наследственного материала. Хромосомы. Геном.

  Матричный синтез. Репликация ДНК – механизм, обеспечивающий первую функцию ДНК.  Полуконсервативный способ репликации. Этапы репликации. Ферменты репликации.

Практическая работа. Решение задач на тему: «Нуклеиновые кислоты».

Демонстрация:

Модель ДНК, таблицы «Генетический код», «Строение молекул ДНК и РНК».

9. Синтез белка. (1час).

  Реализация наследственной информации, закодированной в ДНК, - вторая функция ДНК. Транскрипция ДНК. Этапы и ферменты транскрипции. Сплайсинг. Трансляция иРНК. Структурные элементы трансляции – рибосомы. Ферменты трансляции. Генетический код. Сопоставление первичных структур белка и нуклеиновых кислот. Проблема кодирования. Код генетический – «аминокислота – триплет ДНК» и код биохимический – «аминокислота – кодон в РНК». Свойства кода: вырожденность, универсальность и т.д. Биологическое значение свойств кода.

Практическая работа. Решение задач на тему: «Биосинтез белка».

Демонстрация:

Таблица «Синтез белка на рибосомах».

10. Индивидуальное собеседование (проверка теоретических  и практических знаний). (1час).

11. Молекулярные основы мутагенеза. (1час).

  Классификация мутаций – спонтанных и индуцированных – по молекулярному механизму: замены оснований, делеции, дупликации. По фенотипическому выражению: прямые, обратные и супрессорные. Специфичность мутагенеза. Мутагены.

12. Способы обмена генетической информацией между клетками. (1час).

Трансдукция. Перенос наследственной информации между клетками с помощью фаговых частиц. Общая и специфическая трансдукция. Использование трансдукции в генной инженерии.

Конъюгация. Особенности переноса генетического материала при конъюгации. Явление сексдукции. Понятие об эписомах. Особенности генетического материала у грибов.

Трансформация - перенос  информации от клетки к клетке с помощью свободной ДНК. Распространенность трансформации. Интеграция генетического материала при трансформации.

13. Молекулярные основы и проблемы канцерогенеза. (1час).

  Проблема контроля клеточного деления. Объяснение термина «рак». Культура клеток.  Контактное угнетение. Злокачественный рост как следствие утраты этого свойства. Индукция опухолей. Канцерогенные агенты. Вирусно – генетическая теория рака. Проблемы и перспективы молекулярно – генетического подхода к практическому решению проблем канцерогенеза.

14. Введение в генетику.  (1час).

Универсальность законов молекулярной генетики для живых существ. Соотношение понятий «ген» и «признак» у высших организмов.

Важность молекулярно- генетического анализа фенотипических проявлений наследственности.

Я.Г. Мендель – родоначальник генетики. Развитие генетики русскими и зарубежными учеными. Современные генетические центры в мире.

Демонстрация:

Таблицы: «Портрет Г.Менделя».  Электронное пособие: «Виртуальная лаборатория».

15. Методы генетического анализа.  (4 часа).

Гибридологический метод – основной метод генетики. Особенности гибридологического метода. Правила записи скрещивания. Моно – и дигибридное скрещивание. Законы Менделя.

 Доминантные и рецессивные признаки. Аллельные гены.  Гомозигота и гетерозигота. Генотип и фенотип. Решетка Пеннета. Правило доминирования. Закон единообразия гибридов первого поколения. Правило чистоты гамет. Возвратные и анализирующие скрещивания. Переоткрытие законов Менделя.

Наследование при неполном доминировании. Изменение характера доминирования. Статистический характер расщепления. Цитологические основы единообразия гибридов первого поколения и расщепления признаков во втором поколении.

Наследование при полигибридном скрещивании.

Дигибридное скрещивание. Цитологические основы дигибридного расщепления. Полигибридное скрещивание.

Практические работы.

Решение задач на  законы Менделя.

Демонстрация:

Таблицы: «Цитологические основы моногибридного скрещивания», «Цитологические основы дигибридного скрещивания», «Сцепленное наследование генов». Электронное пособие: «Виртуальная лаборатория».

16. Взаимодействие генов. Сцепленное наследование и рекомбинации. (2 часа).

Наследование при взаимодействии генов: комплементарность, эпистаз, полимерия. Модифицирующее действие генов.

Т.Г. Морган и его хромосомная теория. Сцепленное наследование. Нарушения сцепления. Перекрест хромосом. Факторы, влияющие на перекрест хромосом.

Генетика пола; хромосомное определение пола. Дифференциация и переопределение пола. Соотношение полов и проблема его регуляции.

Практические работы.

Решение задач на взаимодействие генов и сцепленное наследование генов (закон Т.Моргана).

Демонстрация:

Таблица «Сцепленное наследование генов».

Электронное пособие: «Виртуальная лаборатория».

17. Мутации у высших организмов. (2часа).

Основные представления Ч. Дарвина об изменчивости. Классификация изменчивости. Мутационная теория.  Классификация мутаций. Множественный аллелизм. Методы учета мутаций. Мутационная изменчивость. Модификационная изменчивость. Значение изменчивости в эволюции.

Лабораторная работа:

5. Модификации. Статистические закономерности модификационной изменчивости. 

Демонстрация:

Электронное пособие: «Виртуальная лаборатория».

18. Полиплоидия. (1час).

Изменчивость числа хромосом. Механизмы возникновения  полиплоидных клеток. Автополиплоидия и особенности мейоза у них. Аллополиплоидия и особенности мейоза у них. Получение плодовитых аллополиплоидов.

 Фенотип полиплоидов. Искусственное получение полиплоидов и перспективы этого направления в селекции.

19. Медицинская генетика. (3часа).

Хромосомы человека в норме и патологии. Синдромы Шерешевского – Тернера, Клайнфельтера, Дауна. «Молекулярные» болезни человека – фенилкетонурия, серповидно – клеточная анемия и т.д. Методы медицинской генетики: генеалогический, близнецовый, цитогенетический, онтогенетический, популяционный.

Наследование признаков, сцепленных с аутосомами; наследование свойств крови человека.

Наследование некоторых других аутосомно – доминантных признаков у человека.

Наследование  аутосомно – рецессивных признаков у человека.
Наследование, сцепленное с полом, у человека.

Генные и хромосомные мутации у человека. Гетероплоидия по аутосомам.

Проблемы медицинской генетики. Перспективы медицинской генетики. Медико – генетические консультации.

Лабораторная работа:

6. Составление родословной и их анализ. 

Демонстрация:

Схемы родословной выдающихся людей и учащихся школы.

22. Генетика популяций. (1час).

Понятие о популяции. Генетические процессы в популяции. Равновесие в

популяции. Факторы изоляции в популяции. Проблемы генетики популяций. Использование законов популяционной генетики в практике.

23. Генетические основы селекции. (2час).

  Понятие о породе и сорте. Источники изменчивости для отбора: мутационная

изменчивость, полиплоидия, комбинативная изменчивость, отдаленная гибридизация. Различные системы скрещивания. Гетерозис. Методы отбора.

24. Индивидуальное собеседование (проверка теоретических  и практических знаний) - 1ч.

25.  Итоговое занятие. Защита проектов.  (1час).

Примерное тематическое планирование

 курса по выбору  «Молекулярные  основы наследственности».

10 класс.