Урок биологии на тему "Современные методы и достижения селекции" (9 класс)

Сабақтың тықырыбы/Тема урока: Современные методы   и  достижения селекции.

Сабақтың мақсаты/Цель урока: продолжить изучение значения селекции как науки, ее методов, достижений.

Міндеттер/Задачи: 1) білімділік/образовательная – дать учащимся необходимые знания по данной теме;

                                   2) тәрбиелік/воспитательная – воспитание самостоятельности мышления, культуры труда и общения;

                                   3) дамытушылық/развивающая – развитие навыков самостоятельной работы, формирование умений обрабатывать и анализировать полученные данные.

    Өткізу/Методы: работа с тестами, беседа, зарисовка опорных схем на доске, запись основных понятий в тетради, самостоятельная работа учащихся, работа с таблицами, демонстрация.

Құрал жабдық/Оборудование: учебник, презентация, карточки с заданиями.

Сабақтың түрі/Тип урока: комбинированный.

Сабақ  жоспары/План урока:

1.      Организационный момент.

2.      Опрос домашнего задания.

3.      Изучение нового материала.

4.      Закрепление нового материала.

5.      Задание на дом.

6.      Подведение итогов урока.

Сабақтың барысы/Ход урока:

1. Ұйымдастыру бастамасы/Организационный момент.

Здравствуйте, ребята. Садитесь. Постановка целей урока.

2.  Үй тапсырмасын сұрау/Опрос домашнего задания.

Вариант  1.

1. Научная  и  практическая  деятельность  человека  по  улучшению  старых   и  выведению  новых  пород  сортов  и  штаммов  микроорганизмов.

а) генетика;    б) эволюция;   в) селекция.

2. Какую  форму  искусственного  отбора  применяют  в  селекции  животных?

а) массовый;    б) индивидуальный.

3. Какое скрещивание называют инбридингом?

а) близкородственное;        б) не родственное.

4. Для  чего  производят  инбридинг?

а) получение  гетерозисных  гибридов;   б) получение  чистых  линий;

в) усиление  доминантности  признака.

5. В  чем  выражается  эффект  гетерозиса?

а) снижение  жизнестойкости  и  продуктивности;

б) увеличение  жизнестойкости  и  продуктивности;

в) увеличение  плодовитости.

6. Сохраняется  ли  эффект  гетерозиса  при  дальнейшем  размножении  гибридов?

а) да;    б) нет;   в) иногда.

7. У  каких  организмов  встречается  полиплоидия?

а) растения;     б) животные;    в) микробы.

8. Совокупность  культурных  растений  одного  вида, искусственно  созданная  человеком  и  характеризующаяся  наследственно  стойкими  особенностями  строения  и  продуктивности.

а) порода;     б) сорт;     в) штамм.

9. Первым этапом селекции животных является….

а) Бессознательный отбор. б)  Гибридизация.  в) Одомашнивание   г) Методический отбор.

10. Родиной многих клубненосных растений, в том числе кар­тофеля, является центр...

а) Южноазиатский          в) Южноамериканский тропический.

б) Средиземноморский.      г) Центральноамериканский.

Вариант  2.

Верны ли утверждения?

1.Слово  «селекция»  означает  отбор.

2.В  основе  селекционного  процесса  лежит  естественный  отбор.

3.Чистые  линии  растений  получают  путем  самоопыления.

4. При  массовом  отборе  обязательно  учитывают  генотип  особей, отбираемых  для  дальнейшего  скрещивания

5.Полиплоидию  вызывают, воздействуя  на  клетки  колхицином.

6.Инбридинг  применяют  с  целью  повышения  разнообразия  генетического  материала.

7. Инбридинг – близкородственное  скрещивание.

8.Гетерозисом  называют  явление  перехода  генов  в  гетерозиготное  состояние.

9.Генная  инженерия  позволяет  встраивать  гены  одного  организма  в  геном  другого  организма.

10. В  биотехнологии  используют  в  основном  микроорганизмы.

Вариант №3.

1. Метод выделения отдельных особей среди сельскохозяйственных культур и получения от них потомства называется...

А. Массовым отбором.                   Б. Межлинейной гибридизацией.

В. Отдаленной гибридизацией.     Г. Индивидуальным отбором.

2. Какие формы искусственного отбора применяют в, селекции животных?

а) массовый,    б) индивидуальный.

3. Какое скрещивание называется аутообридинг?

а) близкородственное,   б) неродственное    в) отдаленное

4. Для каких целей осуществляют, близкородствен­ное скрещивание?

а) усиление жизненной силы,   б) усиление доминантности признака,                                               в) получение чистой линии.

5. В чем выражается гетерозис?

а) повышение продуктивности гибрида,   б) усиление плодовитости гибрида,  

в) получение новой породы или сорта.

6. У каких организмов встречается полиплоидия?

а) растения,   б) животные,   в) человек.

7. Применяют ли в селекции животных метод аутобридинга?

а) да,     б) нет.

8. В селекционной работе с растениями не используют...

А. Отдаленную гибридизацию.                                Б. Массовый отбор.

  В. Испытание производителей по потомству.       Г. Индивидуальный отбор.

9. В селекционной работе с животными не используют...

А. Родственное скрещивание.            Б.Полиплоидию.

В. Межлинейную гибридизацию.      Г. Неродственное скрещивание.

10. Бесплодие межвидовых растительных гибридов возможно преодолевать с помощью...

А. Гетерозиса.                    В. Индивидуального отбора.

Б. Массового отбора.        Г. Полиплоидии.

3. Жаңа деректерді танып білу/Изучение нового материала.

Класс делится на группы. Каждая группа, изучив текст учебника и дополнительный материал, изучает свое направление биотехнологии (производственная микробиология, генная инженерия, клеточная инженерия, клонирование)

Синтез идей и методов молекулярной биологии и молекулярной генетики привел к возникновению нового направления в современной биологи - биотехнологии. Биотехнология – прикладная наука, использующая живые организмы (или их составные части) и биологические процессы в промышленном производстве на основе достижений молекулярной биологии.

Успехи биотехнологии открывают неограниченные возможности в микробиологии, здравоохранении, сельском хозяйстве, промышленности, охране природы. Использование микроорганизмов человеком (хлебопечение, сыроварение, виноделие, пивоварение) известно с древнейших времен, хотя само понятие «биотехнология» широко распространилось сравнительно недавно, с 70-х годов прошлого века.

Биотехнология основывается на микробиологическом синтезе; клеточной, хромосомной и генной инженерии.

Производственная микробиология. В микробиологической промышленности производственные процессы базируются на микробиологическом синтезе, т. е. синтезе ценных для человека продуктов благодаря использованию микроорганизмов. В результате микробиологического синтеза получают белково-витаминные добавки, аминокислоты, ферментные препараты, антибиотики, бактериальные удобрения и др.

На предприятиях микробиологической промышленности микроорганизмы содержатся в специальных резервуарах – биореакторах, где поддерживаются оптимальные для их жизнедеятельности условия. Для каждого вида микроорганизмов подбирают специальную смесь простых и дешевых питательных веществ. Обычно им «скармливают» любые сахаросодержащие отходы сельскохозяйственной продукции или сточные воды целлюлозно-бумажных комбинатов (в этом случае одновременно утилизируются промышленные отходы). Так, плесневые грибы хорошо растут и быстро размножаются на кукурузном экстракте, содержащем сахара, крахмал и различные минеральные вещества, которые образуются в большом количестве при производстве крахмала.

В настоящее время микроорганизмы широко используются не только для получения кормовых, пищевых добавок (белки, витамины, незаменимые аминокислоты и др.) или лекарственных препаратов, но и для очистки сточных и загрязненных вод. Существуют микроорганизмы, которые не только разлагают органические вещества до минеральных, но и расщепляют или накапливают в себе высокотоксичные вещества, например соединения тяжелых металлов.

Клеточная инженерия. Клеточная инженерия базируется на конструировании новых клеток путем их гибридизации, реконструкции, культивирования.

Культивирование отдельных клеток или тканей (в основном растительных) осуществляется на искусственных питательных средах. Питательная среда, в которой выращивают культуру тканей, содержит аминокислоты, глюкозу, минеральные соли, гормоны и другие вещества. Отдельные клетки растений (например, клетки образовательной ткани) помещают в питательную среду. где они не только растут и размножаются, но могут образовать целое растение.

Клеточные культуры используются для быстрого и дешевого получения некоторых ценных веществ. Например, культура клеток женьшеня продуцирует биологически активные вещества так же, как и целое растение.

Клонированием, т. е. выращиванием генетически однородного потомства (клона), получают незараженный посадочный материал, например клубни картофеля или молодые растения земляники. При обычно применяемом вегетативном размножении у этих растений из поколения в поколение накапливаются различные болезни, что значительно снижает урожайность.

Использование метода гибридизации по отношению к клеточным культурам дает возможность получать отдаленные гибриды, когда гибридизация половым путем невозможна. С этой целью разработаны приемы объединения хромосомных наборов соматических клеток, взятых от разных организмов. Из гибридных клеток затем выращивают целостный организм. Таким путем уже получены гибриды яблони и вишни, картофеля и томата.

Изучение гибридных клеток позволяет решать многие теоретические вопросы биологии и медицины, в частности взаимовлияния ядра и цитоплазмы, регуляции клеточного размножения и т. д.

Клеточная реконструкция связана с созданием жизнеспособной клетки из отдельных фрагментов разных клеток: ядра, цитоплазмы, хромосом и др.

Клонирование эмбрионов животных было впервые открыто в опытах на земноводных в начале 50-х годов XX в. И только в 90-х годах была решена проблема клонирования эмбриональных клеток млекопитающих.

В 1996 г. в Шотландии впервые было получено животное (овца Долли) в результате использования донорского ядра клетки молочной железы от взрослой овцы. Ядро клетки молочной железы поместили в яйцеклетку другой овцы, предварительно освободив ее от собственного ядра. В матке третьей овцы (так называемой суррогатной матери) гибридная яйцеклетка сформировалась в целостный организм.

В настоящее время методы клеточной инженерии широко применяются в научных экспериментах на млекопитающих.

Хромосомная инженерия. Хромосомная инженерия – это новое направление, в котором используется совокупность методов, позволяющих получать новые организмы благодаря внесению одной или нескольких хромосом одного организма в яйцеклетку другого неродственного организма или вследствие удаления из нее одной или нескольких хромосом. Таким методом получают организмы с новыми свойствами. Так, в частности, была получена гибридная форма, клетки которой содержат 12 хромосом пшеницы и 2 хромосомы ржи.

Генная инженерия. Генная инженерия представляет собой раздел молекулярной генетики. Само появление генной инженерии стало возможным благодаря фундаментальным открытиям молекулярной биологии (расшифровка генетического кода, выявление его свойств).

В генной инженерии применяются методы, позволяющие посредством действий in vitro (вне организма) переносить генетическую информацию из одного организма в другой, создавая таким образом новые комбинации генетического материала.

В настоящее время ученые могут вне организма разрезать молекулы ДНК в нужном им месте, изолировать отдельные ее фрагменты. Методами генной инженерии можно также синтезировать фрагменты ДНК из ее нуклеотидов и сшивать их в нужной последовательности. В результате подобных операций возникают рекомбинантные (гибридные) ДНК, которых до этого не существовало в природе.

Рождением генной инженерии считают 1972 год, когда американский биохимик П. Берг и его коллеги впервые in vitro получили рекомбинантную ДНК, состоящую из фрагмента ДНК бактериофага (вируса бактерии кишечной палочки), группы генов самой кишечной палочки и полной ДНК вируса, вызывающего развитие опухолей у обезьян. За эту работу П. Бергу в 1980 г. была присуждена Нобелевская премия.

Одно из важных направлений генной инженерии – производство лекарств нового поколения, представляющих собой биологически активные белки человека. В 1989-1990 гг. появилось новое лекарство – человеческий интерферон-α. (В России он выпускается под названием реаферон.) Полученный методом генной инженерии белок интерферон абсолютно идентичен интерферону, синтезируемому в организме человека.

В 80-е годы XX в. в научных лабораториях разных стран мира, в том числе и нашей страны, были выделены гены человека, определяющие синтез интерферона, и введены в бактерии Такие бактерии быстро растут, используя дешевую питательную среду, и синтезируют большие количества интерферона. Из 1 л бактериальной культуры можно выделить столько человеческого интерферона, сколько из 5 – 10 тыс. л донорской крови. Интерферон обладает антивирусным действием, влияет на лечение рассеянного склероза и некоторых видов рака. Помимо этого, интерферон (реаферон) эффективен против вирусных гепатитов, герпеса, простудных заболеваний.

Другие препараты белков, созданных методами генной инженерии,– инсулин и гормон роста. Гормон инсулин необходим людям, страдающим сахарным диабетом. С 1926 г. для лечения сахарного диабета применялся инсулин, получаемый из поджелудочных желез свиней. Свиной инсулин отличается от человеческого всего одной аминокислотой. Однако это незначительное отклонение приводит к тому. что у некоторых больных диабетом возникают аллергия и непереносимость названного препарата. Таким людям нужен только человеческий инсулин. С 1980 г. эта проблема была решена методами генной инженерии. В настоящее время человеческий инсулин получают в промышленных объемах.

На сегодняшний день получено разрешение на применение более 30 препаратов, созданных методами генной инженерии, и еще более 200 находятся на разных стадиях клинических исследований.

Методами генной инженерии значительные успехи достигнуты в деле создания генетически модифицированных трансгенных (от лат. trans – через, сквозь) организмов. Задачи, которые решают ученые с помощью трансгеноза, – изменение наследственных свойств организма в нужном для человека направлении. Действия данных инженеров сводятся к конструированию из различных фрагментов нового генетического материала, введению его в организм, а также созданию условий для функционирования и его стабильного наследования. В качестве примера подобных достижений можно назвать перенос генов от клубеньковых бактерий (поглощающих газообразный азот воздуха и обогащающих азотистыми соединениями почву) к почвенным микроорганизмам, живущим в корнях злаковых растений. Широкомасштабное решение данной задачи позволит отказаться от внесения в почву огромных количеств азотных удобрений при возделывании пшеницы, риса и других ценных сельскохозяйственных культур.

В генной инженерии растений получены генетически модифицированные сорта хлопчатника, томатов, табака, риса. Эти сорта растений устойчивы к насекомым-вредителям, вирусам, грибковым заболеваниям. Созданы трансгенные бескосточковые формы черешни, вишни, цитрусовых и др.

Быстро развивается область генной инженерии, связанная с созданием трансгенных животных – продуцентов биологически активных белков. В мире существуют сотни трансгенных овец и коз, продуцирующих от десятков миллиграммов до нескольких граммов биологически активных белков на 1 л молока (рис. 78).

С молоком животных можно получать не только лекарства, но и некоторые ферменты. Например, созданы трансгенные овцы, которые синтезируют фермент реннин, створаживающий молоко. Для сыроварения такой белок можно специально не выделять, а использовать его в составе молока.

4. Жаңа деректерді ұғып білу/Закрепление нового материала.

Учащиеся каждой группы делают краткое сообщение и заполняют таблицу на доске по своему вопросу.

Направления селекции микроорганизмов	Сущность направления	Примеры	Практическое значение
Производственная микробиология
Генная инженерия
Клеточная инженерия
Клонирование

5. Үйге тапсырма/Задание на дом

§ 35 учить

6.      Сабаққа қорытынды жасау/Подведение итогов урока.

Выставление оценок. Урок окончен, можете быть свободны.