Представила: Мишакова В.Н. зав. УМК биологии ООИПКРО
Дата: апрель 2005 г.

 

Методические рекомендации для учителей биологии по подготовке учащихся 11 классов к Единому Государственному Экзамену по биологии.  

2004- 2005 гг.

Эксперимент по введению единого государственного экзамена в Оренбургской области осуществляется на основе Постановления Правительства РФ от 16.02.2001 г.

Перед ЕГЭ по биологии поставлены следующие задачи:

1) определить уровень биологической подготовки выпускников за основную и среднюю (полную) школу;

2) дифференцировать учащихся по уровню овладения биологическими знаниями и умениями для итоговой аттестации и отбора в вузы;

3) выявить эффективность контрольных измерительных материалов с целью их дальнейшего совершенствования.

Исходя из целей ЕГЭ, минимума содержания биологического образования были разработаны задания-измерители базового, повышенного и высокого уровня сложности, из которых составлены тесты. Базовому уровню соответствуют задания с выбором одного верного ответа из четырех и со свободным кратким ответом.

К повышенному уровню относятся задания:

а) с выбором одного верного ответа из четырех, нескольких верных ответов из шести;

б) на установление соответствия строения и функций органоидов клетки, органов, систем органов; биологических объектов их характеристикам, организмов систематическим таксонам;

в) на определение последовательности биологических процессов и явлений, этапов исторического и индивидуального развития организмов;

г) с кратким свободным ответом.

Высокому уровню соответствуют задания с развернутым свободным ответом. 

Контрольные измерительные материалы проверяют усвоение основных знаний и умений и соответствуют структуре курса биологии, его основным разделам: “Растения”, “Бактерии. Грибы. Лишайники”, “Животные”, “Человек и его здоровье”, “Общая биология”. Это позволяет охватить проверкой основное содержание курса, обеспечить валидность контрольных измерительных материалов (КИМ).

ЕГЭ по биологии в 2005 г. ориентирован на проверку результатов усвоения знаний и умений семи содержательных блоков, которые представлены в табл. 1.

Распределение заданий по основным содержательным блокам курса биологии

 

 

 

Содержательные блоки

 

Число заданий

 

Максималь-ный первичный балл

Процент максимального первичного балла за задания данного блока содержания  от максимального первичного балла за всю работу (%)

1. Биология – наука о живой природе. Вклад ученых в ее развитие

1

1

2

2. Клетка как биологическая система

8

12

18

3. Организм как биологическая система

10

13

20

4. Многообразие организмов

6

8

11

5. Человек и его здоровье

8

11

17

6. Надорганизменные си-стемы. Эволюция органического мира

9

12

18

7. Экосистемы и присущие им закономерности

8

9

14

Итого

50

66

100

 

В содержании теста преобладают задания по  разделу “Общая биология”, поскольку в нем интегрируются и обобщаются фактические знания, полученные в основной школе, теоретические и общебиологические закономерности: клеточная, хромосомная, эволюционная теории, законы наследственности и изменчивости, экологические закономерности развития биосферы. Кроме того, этот раздел превалирует по объему содержания в школьном курсе биологии.

Экзаменационная работа предусматривает проверку усвоения знаний и умений учащихся на разных уровнях: воспроизводить знания, применять знания и умения в знакомой, измененной и новой ситуациях, а также контролирует овладение школьниками интеллектуальными умениями: логически мыслить, анализировать, сравнивать, делать выводы и обобщения.

При разработке КИМ учитываются возрастные особенности старшеклассников, достижения биологической науки на современном этапе, тенденции развития биологического образования в России, а также социальный заказ школе. В контрольные измерительные материалы по каждому блоку включены задания разного уровня сложности, что позволяет получить наиболее объективные данные о биологической подготовке экзаменуемых, дифференцировать сильных и слабых учащихся. Содержание всех заданий независимо от их уровня (базового, повышенного или высокого) соответствует обязательному минимуму содержания основного и среднего (полного) общего образования.

Анализ результатов ЕГЭ 2001–2004 гг., анкетирования учащихся и учителей позволил определить оптимальное время, необходимое для выполнения всей работы и отдельных ее частей, число заданий в тесте.

Для выполнения всей экзаменационной работы достаточно 180 мин. На выполнение заданий части А с выбором одного верного ответа требуется примерно 50 мин., заданий части В с выбором нескольких верных ответов, на        сопоставление, определение последовательности биологических процессов –      30 мин. Наибольшее время (60 мин.) необходимо для выполнения заданий части С со свободным ответом. Экзаменуемый должен проанализировать задание, продумать ответ, сформулировать и записать его, а для решения биологических задач дополнительно составить схему и сделать расчеты. Кроме того, для самопроверки всего теста остается 20 мин. Такое распределение времени создает благоприятные психологические условия для успешной сдачи ЕГЭ.

На основании анализа результатов выполнения отдельных частей экзаменационной работы, совершенствования контрольных измерительных материалов ЕГЭ, а именно повышения уровня сложности и веса заданий части С, в структуре  теста 2005 г. предусмотрены следующие изменения:

1.  Число заданий в тесте уменьшено с 55 до 50.

2.  Пересмотрено распределение заданий по уровню сложности: число заданий базового уровня увеличено до 33, высокого уровня до 4, повышенного уров-ня – уменьшено до 13.

3.  Доработан план теста. Выделены специальные линии заданий, которые предусматривают проверку умений применять теоретические знания на практике, решение задач по генетике, работу с рисунками, схемами, таблицами.

4.  Увеличено число заданий по блоку “Надорганизменные системы. Эволюция органического мира” за счет уменьшения заданий по блоку “Многообразие организмов”.

5.  В рубрику “Справочные материалы” включена таблица генетического кода.

Кроме того, изменены критерии оценивания: каждое задание части В и задание С2 оценивается 2 баллами вместо 1.

 

Учитель биологии при подготовке учащихся к ЕГЭ должен обратить особое внимание на наиболее сложные вопросы школьной программы.

В настоящее время в биологической науке приоритетными направлениями, имею­щими принципиальное теоретическое и прак­тическое значение, являются:

·       экологическое (роль биологии в сохране­нии биосферы, биологического разнооб­разия, в предотвращении экологических бедствий);

·       молекулярно-цитологическое (изучение глубинных структур и механизмов жизнедея­тельности организмов на молекулярном уровне, сущность жизненных процессов на клеточном уровне, генетика, изучение он­тогенеза,  биотехно­логия, генная и клеточная инженерия);

·       эволюционное (новые данные о проис­хождении жизни на Земле, синтетическая теория эволюции, происхождение и эво­люция человека).

 Нашкольную биологию возлагаются  задачи, которые не в состоянии решить ни один другой предмет:

       - формирование научного миропонима­ния, здорового образа жизни, гигиениче­ских норм и правил, экологической и ге­нетической грамотности;

n     подготовка молодежи к трудовой дея­тельности в области медицины, сельского хозяйства, биотехнологии, рационального природопользования и охраны.

 

      Клеточный уровень. Клетка – структурная, функциональная и генетическая единица живого. Химический состав клетки. Неорганические и органические вещества, их роль в клетке. Строение клетки. Ядро. Хромосомы. ДНК – носитель наследственной информации. Ген. Генетический код.  Матричное воспроизводство белков. Многообразие клеток.  Вирусы. Обмен веществ и превращения энергии в клетке.  Энергетический и пластический обмен.  Фотосинтез, его роль в природе.

   Организменный уровень. Деление клетки – основа роста и размножения организмов. Половое и бесполое размножение.  Оплодотворение. Индивидуальное развитие организма (онтогенез). Наследственность и изменчивость – свойства организмов. Гены и признаки. Основная генетическая терминология и символика. Методы генетики. Закономерности наследования, установленные Г.Менделем. Закономерности изменчивости. Ненаследственная и наследственная изменчивость. Мутагены, их влияние на организм. Значение генетики для медицины и селекции. Наследственные болезни, их профилактика. Основные методы селекции. Биотехнология, ее значение.

    Популяционно-видовой уровень. История эволюционных идей. Эволюционное учение. Доказательства эволюции. Элементарные факторы эволюции. Естественный отбор – направляющий фактор эволюции. Результаты эволюции. Пути эволюции. Биологический прогресс и биологический регресс. Причины биологического регресса. Сохранение многообразия видов как основа сохранения равновесия в биосфере. Отличительные признаки живого. Гипотезы происхождения жизни. Основные этапы эволюции органического мира на Земле. Происхождение человека.

     Экосистемный уровень. Экологические факторы. Экосистема. Круговорот веществ и превращения энергии в экосистеме. Динамика экосистем. Агроэкосистемы. Биосфера. Биомасса. Учение В.И. Вернадского о биосфере.

 

 

                         Какие могут быть вопросы на ЕГЭ по биологии?

Вариант I

 

С1. В каких условиях продукты питания дольше сохраняются от гниения?

Содержание верного ответа и указания к оцениванию

(допускаются иные формулировки ответа, не искажающие его смысл)

Балл

Чтобы продукты питания как можно дольше не портились, их хранят в замороженном, консервированном, сухом виде, создавая неблагоприятные условия для жизни бактерий гниения.

 

Ответ включает названный выше элемент и не содержит биологических ошибок

1

Ответ неправильный

0

                                                           Максимальный балл

1

 

С2. Объясните, почему первые живые организмы Земли были гетеротрофами?

Содержание верного ответа и указания к оцениванию

(допускаются иные формулировки ответа, не искажающие его смысл)

Балл

 В первичном океане было много органических веществ, отсутствовала способность к автотрофному питанию.

 

Ответ включает названный выше элемент и не содержит биологических ошибок

1

Ответ неправильный

0

                                                           Максимальный балл

1

 

С3. Клубни картофеля при долгой варке становятся рассыпчатыми. С чем это связано?

Содержание верного ответа и указания к оцениванию

(допускаются иные формулировки ответа, не искажающие его смысл)

Балл

Клубни картофеля становятся рассыпчатыми, так как разрушается межклеточное вещество, связывающее клетки.

 

Ответ включает названный выше элемент и не содержит биологических ошибок

1

Ответ неправильный

0

                                                           Максимальный балл

1

 

С4. Какие внешние черты отличают большинство змей от ящериц?

Содержание верного ответа и указания к оцениванию

(допускаются иные формулировки ответа, не искажающие его смысл)

Балл

Элементы ответа:

 

1) отсутствие конечностей;

2) сросшиеся веки;

3) подвижное соединение челюстей.

 

Ответ правильный и полный: включает все названные выше элементы ответа, не содержит биологических ошибок

3

Ответ правильный, но неполный, включает 2 из названных выше элементов ответа, не содержит биологических ошибок

2

Ответ неполный, включает 1 из названных выше элементов ответа, возможны биологические неточности

1

Ответ неправильный

0

                                                 Максимальный балл

3

 
С5. Какие процессы происходят в ядре клетки в интерфазе?

Содержание верного ответа и указания к оцениванию

(допускаются иные формулировки ответа, не искажающие его смысл)

Балл

Элементы ответа:

 

1) удвоение молекул ДНК;

2) синтез всех видов РНК;

3) формирование рибосом.

 

Ответ правильный и полный: включает все названные выше элементы ответа, не содержит биологических ошибок

3

Ответ правильный, но неполный, включает 2 из названных выше элементов ответа, не содержит биологических ошибок

2

Ответ неполный, включает 1 из названных выше элементов ответа, возможны биологические неточности

1

Ответ неправильный

0

                                                 Максимальный балл

3

 

          С6. У человека темный цвет волос (А) доминирует над светлым цветом (а), карий цвет глаз (В) над голубым (b). Запишите генотипы родителей, возможные фенотипы и генотипы детей, родившихся от брака светловолосого голубоглазого мужчины и гетерозиготной кареглазой светловолосой женщины.

 Содержание верного ответа и указания к оцениванию

(допускаются иные формулировки ответа, не искажающие его смысл)

Балл

Элементы ответа:

 

1) генотипы родителей: ааbb; ааВb;

2) генотипы детей: ааbb; ааВb;

3) фенотипы детей: светловолосый с голубыми глазами; светловолосый и карими глазами.

 

Ответ правильный и полный: включает все названные выше элементы ответа, не содержит биологических ошибок

3

Ответ правильный, но неполный, включает 2 из названных выше элементов ответа, не содержит биологических ошибок

2

Ответ неполный, включает 1 из названных выше элементов ответа, возможны биологические неточности

1

Ответ неправильный

0

                                                 Максимальный балл

3

 


 

 

Рекомендации учителю:

 Изучение “Общей биологии” необходимо структуировать по иерархическому принципу: изучение начинается с молекулярного уровня организации живой материи и последовательно переходит ко все более сложным системам. Благодаря этому, становится возможным получить представление о механизмах, которые лежат в основе биологических процессов, понять закономерности, которые первоначально были описаны учеными на феноменологическом уровне. Такой подход особенно важен при изучении эволюционной теории и экологии, так как дает школьникам знания, основанные на современных научных концепциях. Идея иерархического построения курса биологии реализуется более последовательно, но при этом не является новой; для преподавателей биологии, так как уже имеются соответствующие учебно-методические материалы.

        Предлагаемая концепция на сегодняшний день курса общей биологии для X класса знакомит школьников с биохимией, цитологией и генетикой.  Изложение тем общей биологии должно основываться на следующих методических подходах:

        Цитология. При изучении раздела школьники должны познакомится с основными достижениями, научными теориями, методами современной цитологии, биохимии и молекулярной биологии. Важная задача раздела - продемонстрировать, что фундаментальные, поначалу кажущиеся бесперспективными научные исследования оказывают колоссальное влияние на практику медицины и селекции, сельского хозяйства и промышленности. На знаниях, полученных при изучении цитологии и биохимии, базируются последующие разделы курса.

        Генетика. Изучение генетики предваряет рассмотрение эволюционной теории (в отличие от той традиционной схемы, которая была реализована в учебнике под редакцией Ю.И. Полянского). Полученные школьниками знания о механизмах наследственности дают возможность более содержательно говорить о механизмах и процессах эволюции. Кроме того, школьники, имеют возможность, изучая генетику, систематизировать информацию о клеточной теории, половом размножении и жизненных циклах представителей различных групп.

 

Справочный материал для учителя по генетике:

                               Теоретические основы школьного курса генетики

 

ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ  ГЕНЕТИКИ

 

I. Открытие законов наследственности. В 1865 к австрий­ский естествоиспытатель Грегор Мендель описал в статье “Опыты над растительными гибридами” два принципиально важных явления, открытых с помощью разработанного им метода генетического анализа.

1. Признаки определяются отдельными наследственны­ми факторами, которые передаются через половые клетки.

2. Отдельные признаки организма при скрещивании не исчезают, а сохраняются в потомстве в том же виде, в каком они были у родительских особей.

Таким образом, был открыт один из важных источников изменчивости, а именно механизм сохранения приспособительных признаков вида в ряду поколений.

II. Официальное рождение генетики. Весной 1890 г. три бо­таника независим6 друг от друга в трех разных странах на раз­ных объектах пришли к открытию важных закономерностей наследования признаков в потомстве гибридов. Это Г. де Фриз (Голландия), К. Корренс (Германия) и К. Чермак (Азетрия). Однако оказалось, что три ботаника всего-навсего “переоткрыли” закономерности наследования Г Менделя.

III. Развитие хромосомной теории. С 1911 г. Т. Моргам с сотрудниками в Колумбийском университете (США) начина­ет публиковать серию работ, в которых формулирует хромо­сомную теорию наследственности. Экспериментально дока­зывается, что основными носителями генов является хромосомы и что гены в хромосомах располагаются линейно.

IV. Открытие нуклеиновых кислот как наследственного материала. Особую роль в этом открытии, сделанном в 1928 г., Сыг­рали исследования Ф. Гриффита, касающиеся природы явления трансформации: приобретение соответствующих свойств живыми клетками под влиянием веществ из убитых высокой температурой клеток. О. Звери и другие ученые затем показали, что подобные свойства от одной клетки к другой могут передаваться только с очищенной ДНК.

V. Расшифровка строения молекулы ДНК. В 1953 г. английский биофизик и генетик Ф. Крик н американский биохимик Дж. Уотсон предложили модель структуры ДНК, которая с тех пор многократно проверялась и была признана 1 правильной как в целом, так и во многих деталях. С этого момента начинается совершенно новый период развития не только генетики, но и всей биологии в целом.

 

 МЕТОДЫ ГЕНЕТИКИ

 

I Специфические методы генетики.

1. Гибридологический метод (открытый Менделем).

Основные черты метода:

а) Мендель учитывал не весь многообразный комплекс признаков у родителей и их потомков, а выделял и анализировал наследование по отдельным признакам (одному или  нескольким);

б) Менделем был проведен точный количественный учет наследования каждого признака в ряду последующих поколений:

в) Менделем исследовался характер потомства каждого гибрида, в отдельности.

2. Генеалогический метод. В основу метода положено составление и анализ родословных.

II Неспецифические методы генетики.

1. Близнецовый метод. Используется прежде всего для оценки соотносительной роли наследственности и среды в развитии признака.

2. Цитогенетический метод. Заключается в изучении хромосом с помощью микроскопа.

3. Популяционный метод. Позволяет изучить распространение отдельных генов или хромосомных аномалий в популяциях.

4. Мутационный метод. Метод обнаружения мутаций в зависимости от особенностей объекта - главным образом 1 *особа размножения организма.

5. Рекомбинационный метод. Основан на частоте рекомбинаций между отдельными парами генов, представленных в одной хромосоме. Позволяет составлять карты хромосом, на которых указывается относительное расположение различных генов.

6. Метод селективных проб (биохимический). С помощью данного метода устанавливают последовательность аминокислот в полипептидной цепи и таким образом определяют генные мутации.

 

Основные понятия генетики

Кариотип.  Исследованиями цитологов установлен факт специфичности хромосомного набора клеток организмов одного вида. Специфичность проявляется в постоянстве числа хромосом, их относительных размеров, деталей строения и т. д. Хромосомный комплекс клеток конкретного вида растений или животных с характерными для него морфологическими особенностями, называется кариотипом. Кариотип можноохарактеризовать с помощью четырех постоянных морфологических правил хромосом.

Правило постоянного числа хромосом. Цитологический анализ показывает, что даже у близких видов имеется различное число хромосом в кариотипах. Для соматических клеток многоклеточных организмов характерен диплоидный (удвоенный). хромосомный набор. Подовые клетки отличаются вдвое меньшим - гаплоидным числом хромосом. Так, у человека  диплоидный набор хромосом составляет 46, а гаплоидный - 23

Правило индивидуальности хромосом. В гаплоидных . клетках каждая хромосома имеет строго индивидуально строение. Друг от друга они отличаются длиной, расположением центромеры, наличием спутников н т.д. Такие хромосомы называются негомологическими хромосомами.

Правило парности хромосом. Каждая индивидуальная хромосома в соматических клетках (диплоидных) имеет себе пару. То есть в кариотипе обнаруживается пара хромосом, имеющих сходные повторяющиеся в деталях размеры и особенностях морфологии. Такие хромосомы называются гомологичными.

Правило непрерывности хромосом. Каждая хромосома образуется только из хромосомы путем редупликации.

Цитологический анализ кариотипа показывает, что его структура может быть таксономическим (систематически”) признаком, который все чаще используется в систематика животных и растений.

Ген и его свойства

 

В настоящее время ген рассматривается как единица функционирования наследственного материала, определяющая развитие какого-либо признака или свойства организма. С *позиции молекулярной генетики ген представляет собой участок ДНК, который содержит информацию, необходимую для создания специфической последовательности аминокислот и полипептидной цепи.

Свойства гена. 1. Выступает как кодирующая система.

2. Обладает способностью к ауторепродукции.

3. Обладает способностью к мутациям.

4. Обладает способностью к рекомбинации.

Генотип - это весь комплекс генов, полученных организмом от своих родителей. Под генотипом следует, однако, понимать не молекулярную структуру нуклеиновых кислот,  а информацию, закодированную в них.

Фенотип - это весь комплекс внешних и внутренних признаков организма, таких, как форма, размеры, окраска, химический состав, поведение, биохимические, микроскопические и макроскопические особенности. Под признаком понимают единицу морфологической, биохимической, иммунологической, клинической и любой другой дискретности организма.

Наследственность - это способ передачи наследственной информации, который может изменяться в зависимости от форм размножения.

Явление наследственности - это общее свойство живого, которое одинаково проявляется у всех организмов, обусловливает хранение и репродукцию наследственной информации, обеспечивает преемственность между поколениями.

Понятие аллели. Правило парности указывает, что в гомологичных хромосомах имеются парные гены, отвечающие за развитие одного и того же признака. Такие пары генов получили название пары аллелей. Они занимают одно и то же место в гомологичных хромосомах, однако могут либо одинаково, либо по-разному влиять на один и тот же процесс развития.

Когда они одинаково влияют на развитие признака (или процесс развития признака), то организм называют гомозиготой, или гомозиготным по данному гену. Если организм несет два разных аллельных гена, он называется гетерозиготой, или гетерозиготным по данному гену.

Различия аллелей возникают путем мутации. Благодаря таким мутациям, возникает явление множественного аллелизма. Создается так называемая серия аллелей, “рассеянных” в популяции данного вида. Итак, разнообразные стойкие состояния одного н того же гена, занимающего определенный локус в хромосоме, представленные то в виде нормального аллеля, то в виде мутации, получили название множественных аллелей. Примером множественного аллелизма может служит система групп крови АВО, открытая австрийским ученым К. Ландштейнером в 1900 г. (см. таблицу).

 

Основные термины  по генетике

 

Генетика (от греч, “генезис” - происхождение) - наука о закономерностях наследственности и изменчивости организмов.

Ген (от греч. “генос” - рождение) - участок молекулы ДНК, отвечающий за один признак, т.е. за структуру определенной молекулы белка.

Альтернативные признаки - взаимоисключающие, контрастные признаки (окраска семян гороха желтая и зеленая).

Гомологичные хромосомы (от греч. “гомос” - одинаковый) - парные хромосомы, одинаковые по форме, размерам, набору генов. В диплоидной клетке набор хромосом всегда парный:

Локус - участок хромосомы, в котором расположен ген. Аллельные гены - гены, расположенные в одних и тех же локусах гомологичных хромосом. Контролируют развитие альтернативных признаков (доминантных и рецессивных - желтая и зеленая окраска семян гороха).

Генотип - совокупность наследственных признаков организма, полученных от родителей,- наследственная программа развития.

Фенотип - совокупность признаков и свойств организма, проявляющаяся при взаимодействии генотипа со средой обитания.

Зигота (от греч. “зиготе” - спаренная) - клетка, образующаяся при слиянии двух гамет (половых клеток) - женской (яйцеклетки) и мужской (сперматозоида). Содержит диплоидный (двоимой) набор хромосом.

Гомозигота (от греч. “гомос” - одинаковый и зигота) - зигота, имеющая одинаковые аллели данного гена (оба доминантные АД или оба рецессивные аа). Гомозиготная особь в потомстве не дает расщепления.

Гетерозигота (от греч. “гетерос” - другой и зигота) - зигота, имеющая два разных аллеля по данному гену (Да, ВЬ). Гетерозиготная особь в потомстве дает расщепление по данному признаку.

Доминантный признак (от лат. “доминас:” - господствующий) - преобладающий признак, проявляющийся в потомстве у гетерозиготных особей.

Рецессивный признак - (от лат. рецессус - отступление, удаление) - отступление фенотипического проявления одного из аллелей у гетерозиготной особи.

 

 Законы и закономерности генетики

 

Название

Автор

Формулировка

Правило единообразия гибридов первого поколения

Г. Мендель,1865г.

При моногибридном скрещивании у гибридов первого поколения проявляются только доминантные признаки -  оно фенотипически единообразно.

Закон расщепления.

Г. Мендель,1865г.

При самоопылении гибридов первого поколения в потомстве происходит расщеплениепризнаков в отношении З:1 - образуются две фенотипические группы (доминантная и рецессивная)

Закон независимого наследования.

Г. Мендель,1865г.

При гибридном скрещивании у гибридов каждая пара признаков наследуется независимо от других и дает с ними, разные сочетания. Образуются четыре фенотипические группы, характеризующиеся отношением 9:3:3:1

Гипотеза чистоты гамет.

Г. Мендель,1865г.

Находящиеся в каждом организме пары альтернативных признаков не смешиваются при образовании гамет и по одному от каждой пары переходят в них в чистом виде

Закон сцепленного наследования.

Т. Морган, 1911 г.

Сцепленные гены, локализованные в одной хромосоме, наследуются совместно и не обнаруживают независимого распределения

Закон гомологических рядов наследственной изменчивости

Н.И. Вавилов, 1920 г.

Генетически близкие виды и роды характеризуются сходными рядами на наследственной изменчивости

 

 

Популяционная генетика.

  Математическая зависимость между частотами аллелей и генотипов в популяциях былв\а установлена в 1908 году независимо друг от друга английским математиком Дж.Харди и немецким врачом В.Вайнбергом. Эту зависимость, известную под названием равновесие Харди-Вайнберга можно сформулировать так: частота доминантного и рецессивного аллелей в данной популяции будут оставаться постоянными из поколения в поколение при наличии определенных условий. Условия эти следующие:

1.        Размеры популяции велики.

2.        Спаривание происходит случайным образом.

3.        Новых мутаций не происходит.

4.        Все генотипы плодовиты, т.е. отбора не происходит.

5.        Поколения не перекрываются.

6.        Не происходит обмена генами с другими популяциями.

Поэтому любые изменения частоты аллелей должны быть обусловлены нарушением одного или нескольких из перечисленных выше условий. Все эти нарушения способны вызвать эволюционное изменение, если такие изменения происходят, то изучить и   измерить их можно с помощью уравнения Харди-Вайнберга

р’+2pq+q’=1/100%/

где р’ – частота доминантных гомозигот

2pq – частота гетерозигот

q” – частота рецессивных гомозигот

р – частота доминантного аллеля

q – частота рецессивного аллеля.

Исходя из этого, можно вычислить частоты всех аллелей и генотипов, пользуясь выражением для:

частот аллелей: p+q=1

частот генотипов: p’+2pq+q’=1.

Разберем, как практически определяется генетическая структура человеческих популяций.

В родильных домах города Х из 48000 детей, родившихся в течение 10 лет, у 105 обнаружен патологический рецессивный признак, обусловленный генотипом rr. Закон Харди-Вайнберга позволяет на основании этих данных определить генетическую структуру популяции города, несмотря на кажущуюся ограниченность информации. В этом сообщении содержатся сведения о частоте больных детей с генотипом rr (105 из 48000 новорожденных). Следовательно, q’=105/48000=0,0022. Извлекая из величины q’ квадратный корень, получаем величину q (величину патологического аллеля r) равную 0,047. Теперь можно вычислить частоту нормального аллеля R, помня, что сумма частот патологического и нормального аллелей равна единице: qr+pR=1 или pR=1-qr. Следовательно, pR=1-0.047=0.953. Зная частоту аллелей, нетрудно, пользуясь формулой Харди-Вайнберга, установить генетическую структуру популяции новорожденных города Х, характеризующуюся частотами генотипов:

          RR=p’=0.953´0.953=0.9082 (90.82%)

          Rr=2pq=2´0.953´0.047=0.0896 8.96%)

          rr=q’=0.0022 (0.22%).

Разобранный пример показывает, что на основании закона Харди-Вайнберга можно установить частоты доминантных гомозигот RR и гетерозигот Rr несмотря на то, что фенотипически они не отличаются друг от друга.

 

        Индивидуальное развитие организмов.  Основной вопрос, рассматриваемый в этом разделе, - как из одной клетки возникает организм, имеющий сложную форму, образованный разными клетками. Эта проблема считается одной из центральных в современной биологии, в существующей же школьной программе ей уделяется неоправданно мало внимания. При изучении эмбриологии учащиеся сталкиваются с необходимостью активно применять цитологические знания. Знакомясь с работой сложной самоорганизующейся системы, учащиеся должны использовать знания о генетической информации; на новом материале рассматривать механизмы воздействия на клетку регулирующих веществ.

 Необходимо детально рассмотреть понятия информации, регуляции и развития. Информация - это, в первую очередь, генетическая информация и информация, перерабатываемая нервной системой. А развитие - это развитие организма и органического мира в целом.

        В школьном курсе биологии мало внимания уделяется анализу механизма процессов. Необходимо давать объяснение причинам явлений: существует огромная разница между просто сообщенным фактом и сообщенным фактом с подробным разбором причин его появления.

        Принципиально важно показать, какими путями развивается научное знание.

        Биология - экспериментальная наука, и без описания экспериментов теряется ее живой дух. Как доказали, что наследственное вещество - нуклеиновые кислоты, а не белок? Как узнали, что репликация ДНК имеет полуконсервативный характер? Как сумели расшифровать генетический код? Школьники должны понимать, что теория и эксперимент в современной науке взаимосвязанны. Именно поэтому учителю необходимо приводить подробное описание ключевых экспериментов современной биологии.

        Изложение готовых знаний не стимулирует мыслительную деятельность учащихся. Это нередко приводит к простому, бездумному запоминанию: "Это верно, потому что написано в книге".

        Планирование эксперимента - серьезная творческая задача. Надо четко поставить задачу, придумать способ ее решения, поставить эксперимент и интерпретировать его результат. Это развивает сообразительность, логику и т.п.

Учителю надо не только излагать достижения современной биологии, но рассказывать и о том, как и кем они были получены.

         Обращение к истории науки, к судьбам ученых придает изложению материала эмоциональную окрашенность, что очень важно для развития интереса к предмету, глубокого понимания и лучшего запоминания.

        Важным элементом общей биологии являются задачи. Наряду с обычными контрольными вопросами школьникам предлагаются творческие задачи, предполагающие интегрированное использование и критический анализ разнообразной информации, самостоятельное выдвижение гипотез, моделей биологических явлений и процессов. В рамках работы МИРОС авторами готовится цикл задачников по разным разделам биологии (к настоящему времени опубликованы задачники по генетике и по физиологии животных). Многие из разработанных методических идей, представленных в неоднократно издававшейся книге "Биология в вопросах и ответах", нашли отражение в демонстрационных версиях КИМов ЕГЭ по биологии.

  назад