Зготовленіі і застосування на уроках біології динамічною моделі процесу поділу клітини

У загальній біології тема «Поділ клітини» є однією з найважчих для учнів. У ній вводиться багато нових понять, дається опис поведінки хромосом на різних етапах поділу клітини. Багато учні не можуть уявити весь цей складний механізм, що викликає труднощі у вивченні даної теми. Для полегшення сприйняття матеріалу мною була розроблена динамічна модель поділу клітини, що показує поведінку хромосом під час мітозу і мейозу. Модель легка у виготовленні і дає хороший ефект в засвоєнні складного матеріалу.
Модель можна виготовити з щільного картону. Рухливість деталей забезпечена ковзанням їх по капронової волосіні за допомогою ниток, що виконують функцію ниток веретена поділу. Деталі, що зображують гомологічні хромосоми, краще виготовити з кольорового картону. Колір наочно демонструє той факт, що диплоїдний набір хромосом клітини утворений з гаплоїднийнаборів чоловічої та жіночої гамет. Кожна деталь символізує одну нитку ДНК (хроматиду). Деталі нанизуються на капронову волосінь і кріпляться на картонній основі, що зображає клітку. На полюсах «клітки» треба зробити отвори, через які протягнути нитки (нитки веретена поділу). Нитки кріпляться до хромосом в області центромери. Щоб уникнути розриву картону при натягуванні ниток, в отвори, що зображують клітинний центр, необхідно вставити невеликі шматочки від стрижня кулькової ручки. Модель готова, і її можна застосовувати на уроках.
Наведу приклади застосування динамічної моделі процесу поділу клітини при вивченні тем «Поділ клітини. Мітоз »,« Мейоз »і« Генетика. Моногибридное і дигибридное схрещування. Закон чистоти гамет »," Зчеплене успадкування "," Спадкова мінливість ".
Темі «Поділ клітини. Мітоз »передує тема про клітинному циклі і интерфазе. Важливим процесом інтерфази є реплікація - подвоєння ДНК. За допомогою моделі її можна зобразити так (рис. 1 і 2):

У першому положенні хроматиди розташовані одна над іншою, тому хромосоми виглядають однохроматіднимі. При зміщенні деталей по волосіні відносно один одного виходять двухроматідние хромосоми. При цьому необхідно уточнити, що збільшується число ДНК, а не хромосом, тобто 2n2c> 2n4c. .? Сно така клітина приступає до поділу.
Перша фаза мітозу - профази - характеризується спирализация хромосом, розбіжністю клітинного центру до полюсів клітини і руйнуванням ядерної оболонки. Охарактеризувати цей процес не складно за допомогою малюнків підручника та інших наочних посібників. Дітям важче уявити, що таке метафазної пластинка, веретено поділу, як зберігається число хромосом при розходженні їх до полюсів клітини. Це наочно демонструє модель поділу клітини. Модель мітозу складається з трьох частин (рис. 3, 5, 6). На малюнку 3 зображено друга фаза мітозу - метафаза. Вона показує розташування хромосом в екваторіальній площині клітини в один шар (метафазної пластинка) і прикріплення ниток веретена поділу до Центромера хромосом (по дві нитки до кожної хромосомі). Хромосоми виявляються підвішеними на двох нитках від протилежних полюсів клітини. Ця структура і називається веретено поділу. Укорочення ниток (протягування їх через отвори) призводить до поділу хромосом і розбіжності хроматид (рис. 4). Так здійснюється анафаза.

Каріокінез завершується формуванням ядерної оболонки і деспіралізацией хромосом, тобто настає рання телофаза (рис. 5). Після формування клітинної пластинки і поділу цитоплазми (цитокинез) поділ завершується утворенням дочірніх клітин. Це остання фаза мітозу - телофаза (рис.6).

Порівнюючи першу і третю деталі моделі (рис. 1 і 5), діти самі можуть зробити висновок про біологічну роль мітозу як процесу поділу клітини, в результаті якого зберігається спадковий матеріал.
При вивченні теми "Мейоз" учням необхідно нагадати, як відбувається інтерфазна подвоєння ДНК (рис.1 і 2), так як в мейоз вступає клітина 2n4c. Модель мейозу складається з 10 частин (рис. 7, 8, 10, 12, 13, 15). У першому поділі мейозу особлива увага приділяється профазі. Що відбуваються в цій фазі коньюгація (рис. 7) і кросинговер (рис. 8 і 9) призводять до утворення комбінованих хромосом, отже, прояву у організмів комбинативной мінливості. Процес кросинговеру ще раз буде розглянуто в темі "Зчеплене успадкування" (генетика) і "Спадкова мінливість".

У метафазі першого поділу (I) мейозу гомологічні хромосоми вишиковуються в екваторіальній площині клітини, але, на відміну від мітозу, в два ряди (рис. 10).

Нитки веретена поділу прикріплюються по одній від кожного полюса до хромосом, тому в анафазе першого поділу (I) до полюсів розходяться двухроматідние хромосоми, а число хромосом зменшується вдвічі (рис. 11). В результаті в телофазе першого поділу (I) утворюються дві клітини n2c (рис. 12).
Друге поділ мейозу дуже схоже на мітотичний поділ. Профаза II відбувається швидко, настає метафаза II (рис.13) і анафаза II (рис.14). .? так як до другого поділу приступають дві клітини n2c, то в телофазе II утворюється 4 гаплоїдні клітини nc (рис.15).

Всі частини комплекту демонструються послідовно, у міру вивчення матеріалу і вивішуються на дошку. При вивченні мейозу необхідно демонструвати і модель мітозу, щоб учні могли порівняти обидва процеси.
Модель поділу клітини допомагає учням краще зрозуміти закон чистоти гамет і цитологічні основи моногибридного і дигибридного схрещування в темі "Генетика". Для цього на хромосоми схеми метафази другого поділу (рис. 10) кріпляться літерні символи генів: домінантний аллель А і рецесивний аллель а - при моногібрідномсхрещуванні або Аа і Вв - при дигибридном. При цьому розташування хромосом в метафазі II може бути різним (рис. 16 і 18). Якщо хромосоми розташовані як на малюнку 16, то в одну клітку потраплять гени А і В. а в другу - а й в (рис. 17).

Якщо в метафазі II хромосоми будуть розташовані як на малюнку 18, то в одну клітку потраплять гени А і в. а в другу - а й У (рис. 19).

Таке розташування хромосом в меойзе равновероятно, тому у дигетерозигот з однаковою ймовірністю можуть утворитися чотири типи гамет: АВ. Ав. аВ і ав.
Таким же чином можна демонструвати закон зчепленого успадкування, тільки гени А і В (А і в) розташовані в одній з гомологічних хромосом, а а і в (а і В) - в інший. Учні бачать, як гени, що утворюють групу зчеплення, потрапляють в одну гамету (рис. 20 і 21).

Може бути, хтось скаже, що в наш вік комп'ютерних технологій процес поділу клітини можна змоделювати за допомогою комп'ютера і мультимедіа. Але в умовах недостатнього забезпечення сільської школи комп'ютерами динамічна модель процесу поділу клітини допомагає мені доступніше пояснювати складні теми, а учням - краще їх розуміти.

Пошук по всій базі матеріалів: