Практическая работа по курсу биология раздел "Генетика и селекция"

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА СЕВАСТОПОЛЯ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА СЕВАСТОПОЛЯ

«СЕВАСТОПОЛЬСКИЙ ТОРГОВО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ»

Преподаватель: Полторак Ю.Б.

Практическая работа по курсу «Биология»

Раздел «Основы генетики и селекции»

Тема «Основы селекции»

Целевая аудитория: студенты 1 курса на базе 9 классов.

Цель занятия: Закрепление и систематизация знаний по теме «Основы селекции».

Теоретический материал.

Селекция (от лат. — выбор, отбор) — это наука о путях и методах создания новых и улучшения уже существующих сортов культурных растений, пород домашних животных и штаммов микроорганизмов с ценными для практики признаками и свойствами.

Задачи селекции вытекают из ее определения — это выведение новых и совершенствование уже существующих сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов. Сортом, породой и штаммом называют устойчивую группу (популяцию) живых организмов, искусственно созданную человеком и имеющую определенные наследственные особенности.

Все особи внутри породы, сорта и штамма имеют сходные, наследственно закрепленные морфологические, физиолого-биохимические и хозяйственные признаки и свойства, а также однотипную реакцию на факторы внешней среды. Основными направлениями селекции являются:

1.высокая урожайность сортов растений, плодовитость и продуктивность пород животных;

2. качество продукции (например, вкус, внешний вид, лежкость плодов и овощей, химический состав зерна — содержание белка, клейковины, незаменимых аминокислот и т. д.);

3. физиологические свойства (скороспелость, засухоустойчивость, зимостойкость, устойчивость к болезням, вредителям и неблагоприятным климатическим условиям);

4. интенсивный путь развития (у растений — отзывчивость на удобрения, полив, а у животных — «оплата» корма и т. п.).

В последние годы особое значение приобретает селекция ряда насекомых и микроорганизмов, используемых с целью биологической борьбы с вредителями и возбудителями болезней культурных растений.

Селекция должна учитывать также и потребности рынка сбыта сельскохозяйственной продукции, удовлетворения конкретных отраслей промышленного производства. Например, для выпечки высококачественного хлеба с эластичным мякишем и хрустящей корочкой необходимы сильные (стекловидные) сорта мягкой пшеницы, с большим содержанием белка и упругой клейковины. Для изготовления высших сортов печенья нужны хорошие мучнистые сорта мягкой пшеницы, а макаронные изделия, рожки, вермишель, лапша, вырабатываются из твердой пшеницы.

Ярким примером селекции с учетом потребностей рынка служит пушное звероводство. При выращивании таких ценных зверьков, как норка, выдра, лиса, отбираются животные с генотипом, соответствующим постоянно меняющейся моде в отношении окраски и оттенков меха.

Теоретической основой селекции является генетика. Именно генетика прокладывает пути эффективного управления наследственностью и изменчивостью организмов. Вместе с тем селекция опирается и на достижения других наук: систематики и географии растений и животных, цитологии, эмбриологии, биологии индивидуального развития, молекулярной биологии, физиологии и биохимии. Бурное развитие этих направлений естествознания открывает совершенно новые перспективы.

Уже на сегодняшний день генетика вышла на уровень целенаправленного конструирования организмов с нужными признаками и свойствами.

Генетике принадлежит определяющая роль в решении практически всех селекционных задач. Она помогает рационально, на основе законов наследственности и изменчивости, планировать селекционный процесс с учетом особенностей наследования каждого конкретного признака.

Достижения генетики, закон гомологических рядов наследственной изменчивости, применение тестов для ранней диагностики селекционной перспективности исходного материала, разработка разнообразных методов экспериментального мутагенеза и отдаленной гибридизации в сочетании с полиплоидизацией, поиск методов управления процессами рекомбинации и эффективного отбора наиболее ценных генотипов с нужным комплексом признаков и свойств дали возможность расширить источники исходного материала для селекции.

Кроме того, широкое использование в последние годы методов биотехнологии, культуры клеток и тканей позволили значительно ускорить селекционный процесс и поставить его на качественно новую основу. Этот далеко не полный перечень вклада генетики в селекцию дает представление о том, что современная селекция немыслима без использования достижений генетики.

Практические задания.

Проверь свои знания по теме «Основы селекции».  Практическая работа состоит из 3 частей,  включающих в себя разноуровневые задания.  Каждое задание оценивается определенным количеством баллов. Баллы, полученные Вами за выполнение задания, суммируются.

Постарайтесь выполнить как можно больше заданий и набрать наибольшее количество баллов.

Задания базового уровня.

Задание № 1.

Вставьте пропущенные слова.

В районах Передней Азии , как предполагают, впервые были одомашнены   _____,   а в Малой Азии   _____.

Предок крупного рогатого скота_____  впервые одомашнен в ряде областей Европы, а предок домашней  _____в степях Причерноморья.

Задание № 2.

Закончите предложение.

2.1. Биотехнология – это …

2.2. Цель неродственного скрещивания - …

Задание № 3.

Ответьте на поставленные вопросы

3.1.  От чего зависит успех селекционной работы?

3.2. Для чего применяют гибридизацию с последующим отбором?

3.3.  Какой способ связан с внедрением в бактериальную клетку определенных генов, в том числе и генов человека?

Задания высокого уровня.

Задание № 1.

Внимательно прочитайте вопросы тестовых заданий и ответьте на вопросы теста.

1. Н. И. Вавилов определил центры происхождения растений

1) культурных          

2) дикорастущих        

3) светолюбивых          

4) травянистых

2. Массовый отбор как метод селекции в отличие от индивидуального отбора

1) используется при восстановлении численности зубров

2) особенно широко используется в животноводстве

3) проводится по генотипу

4) проводится по фенотипу

3. В селекции растений используют метод полиплоидии для получения

1) явления гетерозиса                             

2) чистых линий     

3) высокоурожайных сортов                  

4) трансгенных растений

4. Группа наиболее сходных по строению и жизнедеятельности растений, созданная путём отбора особей с полезными для человека признаками, называется

1) видом       

2) сортом       

3) культурным растением         

4) сообществом

5. Какое явление наблюдается при скрещивании двух чистых линий между собой и получения в результате высокоурожайного гибрида?

1) полиплоидия                                            

2) гетерозис

3) экспериментальный мутагенез               

4) отдаленная гибридизация

6. Метод получения новых сортов растений путем воздействия на организм ультрафиолетовыми или рентгеновскими лучами называют

1) гетерозисом        

2) полиплоидией         

3) мутагенезом        

4) гибридизацией

7. Знания центров происхождения культурных растений используются селекционерами при

1) создании средств химической защиты от вредителей

2) определении числа мутантных генов у сорта

3) подборе исходного материала для получения нового сорта

4) изучении дрейфа аллельных генов в популяциях

8. Какой вклад в генетику и селекцию внес Г. Д. Карпеченко?

1) преодолел бесплодие межвидовых гибридов    

2) вывел новый сорт пшеницы

3) открыл явление гетерозиса                            

4) известен, как создатель новых сортов фруктов

9. Каким образом размножают выведенный сорт бессемянного растения?

1) путём скрещивания                       

2) вегетативно

3) партеногенезом                            

4) семенами исходных форм

10. Примером организма, полученного в результате отдалённой гибридизации, может служить

1) орловский рысак

2) чистая линия гороха

3) гетерозиготная форма гладкосемянного гороха

4) капустно-редечный гибрид

11. В клеточной инженерии проводят исследования, связанные с

 1) пересадкой ядер из одних клеток в другие

2) введением генов человека в клетки бактерий

3) перестройкой генотипа организма

4) пересадкой генов от бактерий в клетки злаковых

Задания повышенного уровня.

Очень часто в литературных произведениях встречаются описания  природных явлений или фантастических существ. Попробуйте с точки зрения науки объяснить эти явления.

Задание № 1.

В произведении Данте Алигьери «Божественная комедия», встречается описание мифического пса Цербера:

«Трехглавый Цербер, хищный и громадный,

Собачьим лаем лает на народ,….

Его глаза багровы, вздут живот,

Жир в черной бороде, когтисты руки…»

У Цербера три головы, лапы льва, хвост змеи. Можно ли путем селекции получить такого «монстра»? Ответ обоснуйте.

Задание № 2.

В поэме  А.С. Пушкина «Сказка о царе Салтане», встречаются такие строки:

«Родила царица в ночь

Не то сына, не то дочь

Не мышонка, не лягушку,

А неведому зверюшку»

К какому типу мутации можно отнести появление на свет организма с  такими отклонениями? Ответ обоснуйте.

Задание № 3.

Результатом выращивания в русской народной сказке «Репка» получилась репка размера гораздо большего, чем присуще этому виду огородного растения. («Посадил дед репку. Выросла репка большая пребольшая..»).  Какое явление здесь описано? Ответ обоснуйте.

Ответы и критерии оценивания.

Задания базового уровня.

Критерии оценивания:

1.     Дан верный ответ на поставленный вопрос, понятие раскрыто полно – 2 балла

2.     Ответ на вопрос дан верно но не полно, понятии раскрыто  но не полно – 1 балл

3.     ответ неверный, понятие не раскрыто – 0 баллов

Максимальное количество баллов за задания базового уровня – 12 баллов

Ответы:

Задание № 1. Овцы, козы, тур, лошади

Задание 2.1.  Биотехнология - технология получения необходимых человеку продуктов из живых клеток или с их помощью.

Задание 2.2. Комбинация нескольких полезных признаков.

Задание 3.1. От генетического разнообразия исходной группы растений или животных.

Задание 3.2. Для внесения в генофонд создаваемого сорта растений или породы животных ценных генов и получения оптимальных комбинаций признаков.

Задание 3.3. Генная инженерия.

Задания высокого уровня.

Критерии оценивания:

1.     Ответ на тестовый вопрос дан верно – 1 балл

2.     Ответ на тестовый вопрос дан неверно – 0 баллов

Максимальное количество баллов за  задания высокого уровня – 11 баллов

Ответы на тестовые вопросы:

1.       1

2.       4

3.       3

4.       2

5.       2

6.       3

7.       3

8.       1

9.       2

10.   4

11.   1

Задания повышенного уровня.

Критерии оценивания.

1.     Верно дано объяснение ситуации, ответ обоснован, при объяснении использовались термины и понятия – 3 балла

2.     Верно дано объяснение ситуации, но ответ полностью не обоснован – 2 балла

3.     Ответ на вопрос отсутствует – 0 баллов

Максимальное количество баллов за  задания повышенного уровня – 9 баллов.

Ответы:

Задание № 1. Получить путем обычных селекционных мероприятий  подобного «монстра» невозможно. Межвидовая гибридизация — результат научной деятельности человека, в природе такие гибриды практически не встречаются.  Если когда-то и получится  создать такой организм, то это будет результат генной инженерии. В отличие от генетической инженерии, мутационная селекция исключает возможность направленного получения генетических изменений, поскольку подобного рода мутации являются случайными.

Задание № 2. Результатом рождения такого организма может быть геномная мутация. Возникновение геномных мутаций у млекопитающих известно только в качестве аномалий и приводит к гибели эмбриона на ранних стадиях развития. Большинство мутантов имеют сниженную жизнеспособность и отсеиваются в процессе естественного отбора.

Задание № 3. Если растение гораздо больше стандартного размера, присущего данному виду, то скорее всего мы имеем дело с геномной мутацией полиплоидией – когда размер растения обуславливается кратным увеличением числа хромосом.

Содержание обучения	Характеристика основных видов деятельности студентов (на уровне учебных действий)
Закономерности изменчивости Ознакомление с наследственной и ненаследственной		Ознакомление с изменчивостью и ее биологической ролью в эволюции живого мира. Получение представления о связи генетики и медицины. Ознакомление с наследственными болезнями человека, их причинами и профилактикой. Изучение влияния алкоголизма, наркомании, курения на наследственность на видеоматериале. Анализ фенотипической изменчивости. Выявление мутагенов в окружающей среде и косвенная оценка возможного их влияния на организм
Основы селекции растений, животных и микроорганизмов		Получение представления о генетике как о теоретической основе селекции. Развитие метапредметных умений в процессе нахождения на карте центров многообразия и происхождения культурных растений и домашних животных, открытых Н. И. Вавиловым. Изучение методов гибридизации и искусственного отбора. Умение разбираться в этических аспектах некоторых достижений в биотехнологии: клонировании животных и проблемах клонирования человека. Ознакомление с основными достижениями современной селекции культурных растений, домашних животных и микроорганизмов

Перечень использованных учебных изданий, дополнительной литературы и интернет-ресурсов.

1. Колесников С.И. Общая биология, 6-е издание, Москва.: «Кнорус», 2020г.

2. Беляев Д. К., Дымшиц Г. М., Кузнецова Л. Н. и др.Биология (базовый уровень). 10 класс. — М., 2014.

3. Ионцева А. Ю. Биология. Весь школьный курс в схемах и таблицах. — М., 2014.

4. Лукаткин  А. С.,  Ручин  А. Б.,  Силаева  Т. Б.  и  др. Биология  с  основами  экологии:  учебник для студ. учреждений высш. образования. — М., 2014.

Интернет-ресурсы:

1.     www.sbio.info (вся биология, статьи, новости, библиотека)

2.     www. window.edu.ru  (единое окно доступа к образовательным ресурсам интернета по биологии).

3.     www.5balov.ru/test (тест для абитуриентов по всему школьному курсу биологии).

4.     www.vspu.as.ru/deold/bio/bio/htm (телекоммуникационные викторины по биологии-экологии на сервере воронежского университета)

5.     www/biologi.ru 9биология в открытом колледже. Электронные учебники по биологии)

6.     www.informika.ru (электронный учебник, список интернет-ресурсов)

7.     www.nrc.edu.ru (биологическая картина мира, раздел компьютерного учебника, разработанного в Московском государственном университете)

8.     www.nature.ok.ru (редкие и исчезающие животные России – проект экологического центра МГУ им. М.В.Ломоносова

9.     www.kozlenkoa.narod.ru (дистанционное обучение биологии и химии)

10. www.schoolciti.by (биология в вопросах и ответах)