Е. Н. Воленко
Г.И. Мендель. История одного открытия
Урок-спектакль для учащихся 11-го класса
Цели урока: познакомить учащихся с историей открытия законов Менделя; сформировать первоначальные понятия по генетике; на примере жизненного пути великого ученого способствовать воспитанию у учащихся таких качеств, как целеустремленность, самоотверженность, трудолюбие.
Форма проведения: театрализованный урок.
Оформление урока: магнитофон, костюмы для главных героев, кафедра, на которой укреплен портрет Менделя, две живые гвоздики.
Действующие лица:
Ведущий.
Грегор Иоганн Мендель (два ученика, один из
5-го класса, другой из 11-го).
Антон Мендель – отец ученого.
Карл Кернер – крупный ботаник, современник Менделя.
Пять учащихся 5-го класса (4 девочки и 1 мальчик).
Наука Генетика (ученица 11-го класса).
Ход урока
Учение Менделя положило начало новой эпохе
экспериментального овладения наследственностью организма.Н.И. ВАВИЛОВ
Спонсор публикации статьи: рекламное интернет агентство MiraLab осуществляет раскрутку сайтов, которая позволит интернет ресурсу попасть в ведущие позиции поисковых систем и привлечь трафик. Раскрутка сайтов от компании MiraLab – это работа опытных профессионалов, регулярно следящих за эволюцией поисковых систем, и подстраивающихся под их изменения. На услуги агентства по оптимизации и продвижении сайтов распространяется гарантия, которая подкреплена успешным опытом работы с 2006 года, позволившим завоевать доверие и признание клиентов, и реализовать ряд крупных интернет проектов. Более подробно ознакомиться с предложением можно по адресу www.MiraLab.ru
Ведущий. Грегор Иоганн Мендель родился 22 июля 1822 г. в деревне Хейцендорф в австрийской Моравии в крестьянской семье. Предки его жили в этой деревне с начала XVII в. У его родителей, Антона Менделя и Розины, было трое детей. Иоганн (светское имя Менделя) был вторым ребенком и единственным мальчиком в семье. Отец с детства привил сыну любовь к сельскому хозяйству.
(Появляются Антон Мендель и маленький Иоганн.)
Антон Мендель (обращается к сыну). Посмотри, сынок, как плодородна наша земля, как великолепен наш сад, как все рационально и закономерно в природе. Но вся эта красота нуждается в нашей заботе, и тебе предстоит многому научиться. Пойдем со мной, я раскрою тебе некоторые секреты. (Берет сына за руку и уводит.)
Ведущий. Уже в деревенской школе преподаватели обратили внимание на способности Иоганна. Он продолжил учебу в четырехклассном училище, а затем в гимназии. Однако вскоре родители Менделя обеднели и оказались не в состоянии оплачивать обучение и содержание сына. После окончания старшего класса юноша поступает в католический монастырь в Брюнне. В 1843 г. он стал братом Грегором, младшим чином общины.
Мендель (пишет письмо, сидя за столом). Благодаря поступлению в монастырь мое материальное положение совершенно изменилось. Я принялся изучать с большим удовольствием и любовью установленные для испытательного года классические предметы. В свободные часы вожусь с отданным в мое распоряжение небольшим ботанико-минералогическим собранием. Мое пристрастие к естествознанию становится тем больше, чем большие возможности я получаю. Хотя я в этих занятиях лишен всякого словесного руководства, все же мне столь полюбилось изучение природы, что я не жалею никаких усилий для заполнения имеющихся у меня пробелов путем самообразования и благодаря практическим советам опытных людей.
Ведущий. С 1845 по 1848 г. Грегор обучался в богословском училище при монастыре, где преподавались исключительно богословские дисциплины и многочисленные древневосточные языки. В 1847 г. он был возведен в сан священника, но оказался совершенно непригодным для роли исповедника: общение с больными и умирающими действовало на Менделя настолько угнетающе, что вызывало у него депрессивное состояние. Он был освобожден от этих обязанностей и занялся преподавательской деятельностью.
Свою работу Мендель очень любил. Его ярко выраженный педагогический талант, исключительная добросовестность, мягкость, доброта, снискали заслуженную любовь учеников, которые считали для себя наградой разрешение прийти к учителю в монастырь.
Мендель (читает лекцию). Итак, все органы животного тесно связаны между собой, каждый орган нужен для жизни всего организма. Животное приспособлено к той среде, в которой оно живет, находит корм, укрывается от врагов, заботится о потомстве. Если животное травоядное, его передние зубы приспособлены срывать траву, а коренные – растирать ее. Массивные зубы, целые дни растирающие траву, требуют крупных и мощных челюстей и соответствующей жевательной мускулатуры. Значит, у такого животного должна быть тяжелая, большая голова с выступами на костях, где прикрепляются мышцы. Следовательно, организм есть единое целое. Отдельные части его нельзя изменить, не вызывая изменения других.
Ведущий. Учителю было что рассказать и показать своим ученикам. У него в комнате жили белые и серые мыши, еж, лисенок. Ученикам очень нравились прогулки с Менделем по окрестностям Брюнна, во время которых он знакомил их с местной флорой. Как вспоминают современники, Мендель часто возвращался с прогулок с редкими и необычными растениями, которые высаживал в монастырском саду.
Уроки и занятия с учениками оставляли Менделю время для научной работы. Он интересовался энтомологией, систематически исследовал метеорологические явления, вел наблюдения за солнечными пятнами, высотой почвенных вод.
В течение 9 лет в маленьком монастырском садике шириной 7 и длиной 35 м Мендель проводил эксперименты по гибридизации 22 сортов гороха, получив более 10 тыс. гибридов.
Мендель (пишет). …Поводом к постановке этих опытов послужили искусственные оплодотворения, произведенные у декоративных растений, с целью получить новые разновидности по окраске. Поразительная закономерность, с которой всегда повторялись одни и те же гибридные формы при оплодотворении двумя одинаковыми видами, дала толчок к дальнейшим опытам, задачей которых было проследить развитие гибридов в их потомках.
Учитель. Но какие организмы взять для скрещивания? Мендель решил идти по пути максимального упрощения задачи. Он остановил свое внимание на тех растениях, которые опыляются собственной пыльцой. На перекрестноопыляющиеся растения ветер может случайно занести пыльцу с какого-нибудь другого растения, и тогда весь опыт пойдет насмарку. Из самоопылителей Мендель выбрал горох.
Мендель перебрал 34 сорта гороха и оставил для опытов только 7 пар сортов. Сорта каждой пары различались лишь одним признаком (моногибридное скрещивание). У одного сорта семена были гладкими, у другого – морщинистыми; стебель одного сорта был высоким, до 2 м, у другого еле-еле достигал 60 см; окраска венчика цветка у гороха одного сорта была пурпурной, у другого – белой.
В течение трех лет Мендель аккуратно высевал отобранные семена и убедился, что это чистые сорта, свободные от примесей. Затем Мендель приступил к скрещиванию. У растения с пурпурным венчиком цветка он удалил тычинки с пыльниками и перенес на рыльце пестика пыльцу от растения с белыми цветками (появляются два пятиклассника с белым и красным цветками на головах). Прошел положенный срок, растение завязало плоды и осенью в руках ученого были семена гибрида. Когда весной Мендель высеял семена гибрида в почву и дождался распускания бутонов, он обнаружил, что все цветки гибридных растений имели такую же пурпурную окраску, как один из родителей (встают четыре пятиклассника – три девочки и один мальчик, – на головах у них красные цветки).
Что же произошло? Может быть, пыльца белоцветкового растения оказалась недейственной? Но в таком случае никаких плодов не образовалось бы, ведь собственная пыльца материнского растения была удалена с тычинками. Может, опыту помешала посторонняя пыльца, занесенная случайно? Но горох – строгий самоопылитель, и возможность заноса чужой пыльцы исключена, а самое главное, в других скрещиваниях Мендель получил принципиально тот же результат: во всех случаях у потомков первого скрещивания проявился признак только одного из родителей. Один из признаков оказался настолько сильным, что полностью подавил проявление другого признака. Мендель назвал его доминантным. Непроявившийся, слабый признак получил название рецессивного. Так, Мендель открыл правило единообразия первого поколения гибридов: в гибридах первого поколения не происходит никакого взаимного растворения признаков, а наблюдается доминирование одного признака над другими.
В то же лето Мендель провел вторую часть опытов. На этот раз он скрестил между собой пурпурно-красных «братьев и сестер», полученных после первой гибридизации (встают два пятиклассника, девочка и мальчик, с красными цветками на головах). Полученные от нового скрещивания семена он высеял следующей весной. И вот на грядках зазеленели всходы. Какими будут цветки? Казалось, что исход опыта можно угадать безошибочно. Какое потомство может быть от скрещивания черной собаки с черной собакой? Очевидно, черная собака. А от скрещивания красноцветкового гороха с красноцветковым горохом, очевидно, только горох с красными цветками. Но когда распустились бутоны, Мендель обнаружил, что у четверти растений окраска венчиков была белой (встают четыре пятиклассника, у девочек – красные цветки на головах, у мальчика – белый цветок).
Признак белой окраски, казалось, исчезнувший после первого скрещивания, вновь появился у «внуков». Произошло то, что Мендель метко назвал расщеплением признаков. Оказывается, при соединении зачатков белоцветкового и красноцветкового растений наследственные факторы белых цветков не растворялись, не исчезали, а лишь временно подавлялись доминантными факторами краснолепестковости. В этом проявляется второй закон Менделя, получивший название закона расщепления: признаки гибридов первого поколения при дальнейшем размножении расщепляются; в их потомстве снова появляются особи с рецессивными признаками, составляющие примерно четвертую часть от всего числа потомков.
Ученый не ограничился моногибридным скрещиванием, т.е. таким, когда организмы различались только одним признаком. Мендель проверил свои выводы в опытах с растениями, различавшимися двумя, а затем и тремя признаками. Все усложняя и усложняя свою работу, он поднимался ступенька за ступенькой к вершине своей теории – предсказанию принципов устройства генетического материала.
Диалог Менделя и Кернера
Мендель. Дорогой Карл, результаты моих исследований по скрещиванию гороха таковы, что в гибридах первого поколения наблюдается преобладание одного (сильного) признака над другим (слабым). После скрещивания гибридов первого поколения, во втором поколении происходит расщепление признаков, причем отношение доминантных и рецессивных признаков всегда одно и то же: 3 к 1.
Кернер. Грегор, не успокаивайся на достигнутом, продолжай работу на горохе, но проверь свои выводы на других объектах. Математические формулы, полученные тобой, являются эмпирическими, не имеют общего значения. Проверь правильность полученных тобой данных на хорошо знакомых мне ястребинках.
Ведущий. После 1868 г. Мендель полностью оставил свои опыты. В это же время он начал слепнуть. Сказалось нечеловеческое напряжение, с каким он на протяжении более 10 лет разглядывал и сортировал десятки тысяч растений, цветков, стеблей, листьев, семян. В 1884 г., так и не получив признания, великий чешский ученый Грегор Иоганн Мендель скончался.
(Звучит траурная музыка. Ученик, играющий роль Менделя, аккуратно снимает плащ, шапочку и кладет на трибуну. Рядом – две гвоздики. Следует пауза.)
Шестнадцати лет не дожил он до мировой славы. Непонятая и забытая работа ученого привлекла всеобщее внимание в 1900 г., когда Де Фриз, Коррекс и Черман почти одновременно на собственных опытах убедились в справедливости выводов, сделанных Менделем. Его законы открыли второй раз, и они стали основой вновь возникшей отрасли биологии – генетики.
(Звучит современная музыка. Мальчик подходит к ученице 11-го класса, одетой в вечернее платье, с короной на голове и лентой, на которой написано «Генетика». Щелкают фотоаппараты, ее окружают корреспонденты.)
Один из учеников (торжественно объявляет). Дамы и господа! Разрешите представить вам ее величество, несравненную Генетику, любезно согласившуюся ответить на ваши вопросы. Объявляю пресс-конференцию открытой.
Вопросы
(Задают ученики класса, отвечает Генетика.)
• Что изучает наука генетика?
Ответ. Генетика изучает законы наследственности и изменчивости, а также методы управления ими.
• Что вы подразумеваете под наследственностью и изменчивостью?
Ответ. Наследственность – это свойство организма передавать свои признаки следующим поколениям, а изменчивость – это свойство приобретать признаки в процессе индивидуального развития. Следовательно, наследственность и изменчивость – два противоположных, но взаимосвязанных свойства организма. Благодаря наследственности сохраняется однородность вида, а изменчивость, наоборот, делает вид неоднородным.
• Где заключены материальные основы наследственности?
Ответ. Они заключены в половых клетках, точнее, в генах. Совокупность генов, которую организм получает от родителей, составляет его генотип.
• От чего зависят различия между особями одного вида?
Ответ. Они могут зависеть от изменения материальных основ наследственности, а также от внешних условий. Каждому известно, что проявление свойств породы во многом зависит не только от наследственности, но и от условий содержания и кормления. Совокупность внешних и внутренних признаков определяет фенотип организма.
• Какое значение имеет генетика?
Ответ. Мои идеи и методы находят применение во всех областях человеческой деятельности. Они имеют большое значение для решения проблем медицины, сельскохозяйственной и микробиологической промышленности. Новейшие достижения связаны с развитием генной инженерии.
Учитель. Наш урок, посвященный великому ученому Г.Менделю и его открытию, заканчивается. Мендель говорил: «Мои научные труды доставили мне много удовольствия…» Надеюсь, что и изучение генетики, к которому мы приступили, будет вам интересно. На доске – основные термины, с которыми мы познакомились сегодня на уроке и которые вам необходимо знать. Всех артистов благодарю за участие и, конечно же, ставлю им «пять».
Фото из книги George W. Gregor Mendel and Heredity. – Wayland, 1980.