PostHeaderIcon Волны жизни и дрейф генов в эволюции – план урока биологии в 11 классе

Дрейф геновЦЕЛИ УРОКА:
– образовательная: продолжить формирование знаний о популяционно – видовом уровне организации жизни на основе формирования знаний о генофонде популяций и мутационных процессах в них; сформировать знания о начале эволюционных изменений вида, обусловленного направленными преобразованиями популяционного генофонда; охарактеризовать причины, сущность и результат нарушения генетического равновесия
– развивающая: продолжить формирование умений использовать имеющиеся знания, анализировать информацию, работать с текстом и рисунками учебника, делать выводы;
– воспитательная: сформировать научно-материалистического мировоззрение;
ТИП УРОКА: комбинированный

ХОД УРОКА:

I. Повторение пройденного материала. Проверка решения задач.
Задача 1. «В выборке, состоящей из 84 000 растений ржи, 210 растений оказались альбиносами, так как у них рецессивные гены rr находятся в гомозиготном состоянии. Определить частоты аллелей R и r и частоту гетерозиготных растений, несущих признак альбинизма.
Задача 2. Определить вероятное количество гетерозигот в шиншинилловом стаде кроликов, насчитывающем 500 животных, если в нем выщепляется около 4 % альбиносов (альбинизм наследуется как рецессивный аутосомный признак).
Задача 3. В популяции садового гороха наблюдается появление растений, дающих желтые и зеленые бобы. Желтая окраска доминантна. Доля растений, дающих зеленые бобы, составляют 81%. Какова частота гомо- и гетерозиготных растений в этой популяции?
Основная часть:
II. Изучение нового материала.
Подготовка к восприятию нового материала на экране проецирую таблицы, которые изучили на прошлых уроках, в частности, основные постулаты синтетической теории эволюции по Н.Н Воронцову (термин «синтетическая» ввел известный английский эволюционист Джулиан Хаксли – «Эволюция современный синтез» 1942).
Идеальная популяция , в которой действует закон Харди-Вайнберга, находится в состоянии равновесия. Но в природных популяциях концентрации генов и генотипов постоянно изменяется под влиянием экологических факторов, мутаций и т.д. В итоге под влиянием различных факторов популяции изменяются, то есть эволюционируют.
Популяционные волны – периодические значительные изменения численности особей популяции.
Численность особей изменяется из года в год и зависит от многих факторов
– количества пищи
– погодных условий
– численности хищников
– массовых заболеваний и др.
Роль популяционных волн в эволюции была установлена Сергеем Сергеевичем Четвериковым (1905г.), показавшим, что изменение численности особей в популяции влияет на эффективность естественного отбора. Процессы эти носят случайный характер, приводя к гибели одни генотипы и стимулируя развитие других. Вследствие этого могут происходить существенные перестройки генофонда популяции.
Волны жизни могут быть сезонными (периодическими) и несезонными (непериодическими). Сезонные изменения численности популяций часто обусловлены генетически. Несезонные волны жизни обусловлены непосредственным воздействием на популяцию различных абиотических и биотических факторов среды (степень благоприятности температуры, влажности, хищники, обилие пищи, засуха, пожар, наводнение и т.д.). Скорее всего, численность популяции определяется сразу многими факторами.
В сообществах часто наблюдаются периодические колебания численности популяций, связанные со взаимоотношениями типа «хищник – жертва». Усиленное размножение объектов охоты хищников на основе увеличения кормовых ресурсов приводит в свою очередь, к усиленному размножению хищников. Увеличение численности хищников вызывает массовое уничтожение их жертв. Недостаток кормовых ресурсов обусловливает сокращение численности хищников и восстановление размеров популяции врага (демонстрация фрагмента видеофильма).
Волны жизни – один из элементарных эволюционных факторов. С возрастанием численности увеличивается число мутантов в популяции. После спада численности сохранившаяся часть популяции по генетическому
Составу будет значительно отличаться от ранее многочисленной популяции, так как часть мутаций совершенно случайно исчезнет вместе с гибелью несущих их особей, а некоторые мутации, также случайно, резко повысят свою концентрацию.
Мутации рецессивны, находятся в гетерозиготном состоянии и не проявляются фенотипически, генетическая основа эволюции. При скрещивании гетерозиготных особей эти мутации у потомков могут переходить в гомозиготное состояние и проявляться фенотипчески.
Отбор из поколения в поколение сохраняет особей с полезными мутациями. Вредные (в данных конкретных условиях среды) мутации накапливаются в популяции в скрытом виде, создавая резерв изменчивости. Однако они могут оказаться полезными и повысить жизнеспособность особи при изменении условий жизни. Это приводит к изменению генофонда популяции т.о., мутационный процесс – источник резерва наследственной изменчивости популяции. Накоплению наследственных различий между популяциями способствует изоляция.
Изоляция – элементарный фактор эволюции, который препятствует скрещиванию особей из разных популяций, а, следовательно, и обмену генетической информации.
В каждой популяции благодаря естественному отбору накапливаются определенные полезные мутации. Поскольку условия, в которых обитают разные популяции, различаются, будут различаться и мутации, сохраняемые отбором. Через несколько поколений, изолированные популяции, обитающие в разных условиях, будут различаться по ряду признаков.
Биологическая изоляция возникает при потере возможностей свободного скрещивания вследствие ряда биологических причин.

Виды изоляции Сущность
Географическая (пространственная
Экологическая
Физиологическая
Поведенческая
Механическая Разделение популяций географически
ми преградами (реками, лесами, горами и т.д.)
Обитание особей разных популяций одного вида в разных условиях и местах
Созревание половых клеток в разные
сроки у особей разных популяций
Различия в брачном поведении
Различия в строении органов размножения

На виды изоляции предлагаю учащимися просмотр фрагментов видеофильма и графики колебания численности популяций хищников.
Генетическая изоляция проявляется при перестройках генотипов – изменении числа или формы хромосом у близких видов, что уменьшает возможности образования полноценного потомства между ними в тех случаях, когда все же рождается гибридное потомство, оно часто оказывается бесплодным из-за нарушения мейоза, в связи с различиями в строении и числе хромосом.

ДРЕЙФ ГЕНОВ
Изменение частот аллелей в популяциях может происходить не только под влиянием естественного отбора, но и независимо от него. Частота аллели может измениться случайным образом. Так, преждевременная гибель особи – единственной обладательницы какой-либо аллели приведет к исчезновению этой аллели в популяции это явление получило название дрейфа генов или эффекта Сью Элла Райта, названного по имени американского генетика, который раскрыл его роль в эволюции. С.Райт проводил эксперименты на небольших популяциях дрозофилы, вначале получили 96 линий мух, каждую из которых образовали 4 самки и 4 самца. Исходная частота изучаемого аллеля forked (раздвоенные щетинки) в каждой линии составляла 0,5. В течение 16 поколений все 96 линий поддерживали случайным выбором в каждом поколении родительских пар (4 самки и 4 самца). К концу эксперимента в 41 линии закрепился нормальный аллель (дикий тип), в 29 линиях – аллель forked, а 26 линий содержали и тот, и другой аллель, т.е. были диморфными.
Хорошо изучен дрейф генов и на природных популяциях растений и животных, а так же человека. Некоторые виды кипариса в Калифорнии образуют небольшие изолированные рощи, в каждой из которых деревья отличаются морфологическими признаками. В других же районах родственные виды представлены большими популяциями с постепенной географической изменчивостью признаков. Эти различия объясняют тем, что в малых изолированных популяциях изменчивость морфолгических признаков была обусловлена дрейфом генов.
Любопытные примеры случайных колебаний частот аллелей демонстрируют небольшие изолированные популяции человека. Племя полярных эскимосов численностью около 270 человек длительное время проживало в полной изоляции на севере Грендландии и считало себя единственными обитателями на Земле до тех пор, пока не встретилось с другими племенем эскимосов, обитавших в северной части Баффиновой Земли. Исследования частот аллелей, определяющих группу крови, показали существенные различия в соотношении этих частот в генофонде популяций полярных эскимосов и их собратьев. В крупных популяциях грендланских эскимосов, а так же эскимосов Аляски, Баффиновой Земли и Лабродара частота аллеля 1 степени А составляет 27-40%, в то время как в племени полярных эскимосов она равняется всего 9%.
Вопрос о том, является ли дрейф генов самостоятельным фактором микроэволюции или здесь речь идет лишь о тех случаях, когда неизвестна еще селективная ценность аллелей, до сих пор дискутируется.
В результате дрейфа генов в малых популяциях закрепляются и вредные аллели. Они пополняют так называемый генетический груз популяции, который, однако при изменении условий среды используется отбором на благоприятные преобразования таких, ранее вредных аллелей.
Завершающая часть:
Итак, дрейф генов и естественный отбор не взаимоисключающие процессы. Дрейф генов выступает одним из факторов эволюции и наряду с отбором приводит к микроэволюционным преобразованиям малочисленных изолированных популяций.
Подведение к выводу, о том, что изменение генофонда популяции, т.е. не могут вызвать целенаправленные изменения концентрации определенных генов и не могут привести к элементарному эволюционному явлению.
Единственным фактором, имеющим направленный характер, является естественный отбор.
II. Закрепление знаний. Обобщающая беседа по ходу изучения нового материала.
Использованная литература: О.В. Петунин Уроки биологии в 11-м классе Развернутое планирование Ярославль Академия развития Академия холдинг 2003г.. А.Б. Георгиевский ДАРВИНИЗМ М., «Просвещение» 1985 г,, Биология Под редакцией академика РАМН профессора В.Н. Ярыгина В двух томах М., «высшая школа» 1999г., Биология в экзаменационных вопросах и ответах Н.Лемеза, Л. Камлюк, Н. Лисов М. Айрис Пресс 2003.
Домашнее задание:
Первого уровня:
Изучить § 55 учебника (роль в эволюции волн жизни, изоляция, генного потока, дрейфа генов).
Волны жизни и дрейф генов в эволюции – план урока биологии в 11 классе скачать бесплатно

Комментарии запрещены.

Информация
Счетчики
Яндекс.Метрика