Цілі уроку: ознайомити учнів з явищем модифікаційної мінливості, звернути увагу на те, що межі цієї мінливості задаються генотипом, а конкретні прояви залежать від впливу навколишнього середовища; розвивати аналітичне мислення; виховувати відчуття єдності з природою.

Обладнання й матеріали: таблиці або слайди презентації із зображенням прикладів модифікаційної та мутаційної мінливості, колекції листків або хвоїнок, лінійка.

Базові поняття й терміни: модифікаційна мінливість, мутаційна мінливість, генотип, фенотип, норма реакції, варіаційний ряд, варіаційна крива.

Хід уроку

І. Організаційний етап

II. Актуалізація опорних знань і мотивація навчальної діяльності учнів

Питання для бесіди

1. Які види мутацій вам відомі? 2. Я кі ви можете навести приклади генних, хромосомних і геномних мутацій?

3. Чим відрізняються домінантні й рецесивні мутації?

4. Які ви можете навести приклади фізичних, хімічних і біологічних мутагенів?

III. Вивчення нового матеріалу

Розповідь учителя з елементами бесіди

Фенотипова (модифікаційна) мінливість

Модифікаціями називають фенотипові зміни, які виникають під впливом умов середовища. Розмір модифікаційної мінливості обмежений нормою реакції. Модифікаційні зміни ознаки не успадковуються, але її діапазон, норма реакції, генетично зумовлені й успадковуються. Модифікаційні зміни не викликають змін генотипу. Модифікаційна мінливість, як правило, носить доцільний характер. Вона відповідає умовам існування, є пристосувальною. За модифікайної мінливості структура генів не змінюється — змінюється їх експресія.

Унаслідок цього під дією факторів навколишнього середовища на організм змінюється інтенсивність ферментативних реакцій, що обумовлюється зміною інтенсивності їх біосинтезу.

Характерні риси модифікаційної мінливості:

• оборотність — зміни зникають у разі зникнення специфічних умов середовища, що призвели до появи модифікації;
• груповий характер;
• зміни у фенотипі не успадковуються — успадковується норма реакції генотипу;
• статистична закономірність варіаційних рядів;
• модифікації диференціюють фенотип, не змінюючи генотип.

Як приклад пристосувальних модифікацій можна розглянути механізм утворення пігменту меланіну. За його вироблення відповідають чотири гени, які знаходяться в різних хромосомах. Найбільша кількість алелей цих генів — вісім — наявна в людей з найтемнішим кольором шкіри. Якщо на покриви інтенсивно діє такий фактор середовища, як ультрафіолетове випромінення, то в разі проникнення його до нижніх шарів епідермісу клітини останнього руйнуються. Відбувається вивільнення ендотеліну-1 та ейкозаноїдів (продуктів розпаду жирних кислот), що обумовлює активацію та посилений біосинтез ферменту тирозинази. Тирозиназа, у свою чергу, каталізує окиснення амінокислоти тирозину. Подальше формування меланіну відбувається без участі тирозинази, але посилення біосинтезу тирозинази та її активація обумовлює утворення засмаги, що відповідає чинникам середовища.

Норма реакції

Норма реакції — спектр експресії генів за незмінного генотипу, з якого вибирається найбільш відповідний умовам середовища рівень активності генетичного апарату, що й формує специфічний фенотип. Норма реакції має межу вияву для кожного виду — наприклад, посилене годування тварини обумовить зростання її маси, проте вона буде знаходитись у межах спектру виявлення цієї знаки для певного виду. Норма реакції генетично детермінована й успадковується. Для різних змін є різні межі прояву норми реакції. Наприклад, сильно варіює величина удою, продуктивність злаків (кількісні зміни), слабко — інтенсивність забарвлення тварин тощо (якісні зміни). Відповідно до цього, норма реакції може бути вузькою (якісні зміни — забарвлення лялечок та імаго деяких метеликів) і широкою (кількісні зміни — розміри листків рослин, розміри тіла комах залежно від харчування їх лялечок). Проте для деяких кількісних змін характерна вузька норма реакції (жирність молока), а для деяких якісних змін — широка (сезонні зміни забарвлення у тварин північних широт). Загалом норма реакції та інтенсивність експресії генів на її основі зумовлюють несхожість внутрішньовидових одиниць.

Варіаційний ряд і варіаційна крива

Варіаційний ряд — це послідовність яких-небудь чисел, розташована в порядку зростання їх величин. Проміжок між крайніми членами ряду називають інтервалом варіювання, а довжину цього інтервалу — розмахом.

Варіаційним рядом є і ранжоване відображення прояву модифікаційної мінливості — ряд модифікаційної мінливості властивостей організму, який складається з окремих пов’язаних між собою властивостей фенотипу організму, розміщених у порядку зростання чи спадання кількісного вираження властивості (розміри листка, зміни інтенсивності забарвлення хутра та ін.).

Варіаційна крива є графічним відображенням прояву модифікаційної мінливості. Вона демонструє як діапазон варіації властивості, так і частоту зустрічальності окремих варіант.

Після побудови кривої видно, що найбільш часто трапляються середні варіанти прояву властивості. Причиною цього є дія факторів навколишнього середовища на хід онтогенезу. Деякі фактории пригнічують експресію генів, інші посилюють. Майже завжди ці фактори, однаково діючи на онтогенез, нейтралізують один одного, тобто крайні вияви ознаки мінімізуються за частотою зустрічальності. Це і є причиною більшої зустрічальності особин із середнім виявом ознаки.

IV. Лабораторна робота

Тема. Вивчення мінливості в рослин. Побудова варіаційного ряду й варіаційної кривої

Мета: ознайомитися з варіативною мінливістю у рослин, закріпити навички побудови варіаційного ряду й варіаційної кривої.

Обладнання й матеріали: колекції листків або хвоїнок, лінійка, підручник, робочий зошит.

Хід роботи

1. Розглянути колекцію листків або хвоїнок, відібрати 15 листків або хвоїнок.

2. Виміряти довжину всіх листків (хвоїнок) і записати її в зошиті.

3. Побудувати варіаційний ряд, розташувавши по горизонталі виміряні листки в послідовності від найменшого до найбільшого значення, а по вертикалі — відклавши їх довжину.

4. Проміжок від найменшої до найбільшої довжини листка розбити на п’ять рівних частин. Для кожної частини визначити кількість листків, які до неї потрапили. Використавши ці дані, побудувати варіаційну криву.

5. Зробити висновок, у якому пояснити, чому, на ваш погляд, побудовані варіаційний ряд і варіаційна крива мають саме таку форму.

V. Домашнє завдання

Вивчити відповідний параграф підручника.