Уроки биологии 10 класс, 4 четверть

Уроки общей биологии в 10 классе. 4 четверть. Согласно программы 2013 г. Республики Казахстан. Естественно-математического направления. 2 часа в неделю. Учитель Евдокимов Б.И.

Рекомендую как справочный материал для составления детальных индивидуальных поурочных планов

Биология 10 класс Урок № 54

Тема урока: Вариационные ряды

Основное содержание урока: Статистические закономерности модификационной изменчивости. Управление доминированием.

Цели урока : Продолжить знакомство учащихся с понятием «модификационная изменчивость», доказать, что изменение фенотипа происходит в результате взаимодействия условий среды и генотипа. Освоить умение использовать популяционно- статистический метод в исследовании модификационной изменчивости;

Оборудование : Стенная таблица «Модификационная изменчивость» Муляжи плодов, выведенных Мичуриным. ЭУ «Влияние среды на признаки организмов»

Ход урока

I. Организационный момент :

II.Проверка усвоения материала и активизация знаний по предыдущей теме :

Какой раздел общей биологии мы изучаем?

-генетику

Какие свойства являются предметом изучения генетики?

- наследственность и изменчивость

Что такое наследственность?

- Наследственность это свойство организмов сохранять и передавать признаки от предков к потомкам.

Что такое изменчивость?

-Изменчивость это свойство организмов приобретать новые признаки.

Какие две формы изменчивости вам известны?

-наследственная и ненаследственная

III. Изучение нового материала :

Ненаследственная, или модификационная изменчивость и есть предмет нашего изучения

Каждый организм развивается и обитает в определенных внешних условиях и испытывает на себе действие факторов внешней среды: колебаний температуры, освещенности, влажности, количества и качества пищи, вступает во взаимоотношения с другими организмами. Все эти факторы могут изменять морфологические и физиологические свойства организма, то есть его фенотип. Поэтому такую изменчивость называют фенотипической.

Модификационная изменчивость это изменение признаков и свойств организма, обусловленные влиянием среды на проявление признаков

Значит Фенотип = генотип+влияние среды

Различают качественные и количественные признаки. Рассказ учащегося.

Качественными называют признаки, которые устанавливаются описательным путем. Эти признаки носят альтернативный характер (окраска цветка белая или красная, пол мужской или женский и т.д.)

Фенотипические классы потомков, появляющихся при расщеплении, легко различимы: волнистые или прямые волосы у человека, морщинистые или гладкие семена гороха.

Развитие большинства качественных признаков очень мало зависит от окружающей среды. Например, в семье, где мать и отец имеют голубой цвет глаз, рождаются только голубоглазые дети. При этом не имеет значения, в каких условиях живет данная семья.

Однако есть примеры изменения и качественных признаков. Например, изменение окраски у горностаевого кролика. Горностаевые кролики при рождении не окрашены, но по мере роста у них лапки, хвост, уши и мордочка постепенно окрашиваются в черный цвет.

Если у горностаевого кролика сбрить шерсть на каком - либо участке тела, то окраска вновь выросшей шерсти зависит от окружающей среды:

Если сбрить белую шерсть на спине и содержать его при температуре воздуха ниже 2 градусов, то вместо белой вырастет черная шерсть, а при температуре выше нуля вырастет снова белая шерсть.

Но если сбрить шерсть на ухе, то в обычных условиях там снова вырастет черная шерсть, а под согревающим компрессом вырастет белая шерсть.

Эти опыты объясняют, почему горностаевые кролики рождаются совершенно белыми: в эмбриональный период они находятся в условиях высокой температуры.

В тех участках тела, которые охлаждаются незначительно, шерсть остается белой в течение всей жизни, а охлаждающиеся сильнее уши, лапки , хвост и мордочка темнеют

То есть мы видим, что одно из свойств модификационной изменчивости - ненаследуемость, Наследуется не признак как таковой, а в данном опыте способность проявлять определенный фенотип в конкретных условиях среды.

Также модификационная изменчивость носит групповой характер. Условия среды действуют в определенном направлении на все качества организма

У всех стрелолистов в воде будут длинные тонкие листья, а у водяного лютика изрезанные

Количественными называют признаки, определяемые путем измерения. Яйценоскость кур, молочность коров, масса семян пшеницы - это примеры количественных признаков.

Формирование этих признаков зависит как от действия многих генов, так и от условий, в которых происходит развитие организма. Например, масса тела у КРС зависит от генотипа и от условий среды, количества и качества корма.

Например, 2 бычка годовалого возраста, произошедшие от одних родителей, но выросшие в резко различных условиях.

Или однояйцовые близнецы, выросшие в разных условиях.

Или две особи одуванчика из двух половинок одного корня, слева выросший в горах, справа на равнине, т.е. мы видим, что фенотип организма формируется под влиянием генотипа и окружающей среды.

Однако пределы, в которых признак может менять свое значение, небезграничны.

Поднять удой молока у коровы до 8000 л. в год только улучшая условия содержания, невозможно.

Границы, в которых возможно изменение признака под действием среды определяются генотипом.

Пределы, в которых возможно изменение признака, называют нормой реакции.

Или другими словами можно сказать:

Норма реакции - это степень варьирования признака от минимального значения до максимального.

Иначе говоря, организм наследует не признак как таковой, а способность формировать определенный фенотип в конкретных условиях среды, т.е. норму реакции признака.

Таким образом, мы выяснили, что основными свойствами модификационной изменчивости являются: Ненаследуемость, Групповой характер изменений, Обусловленность пределов изменчивости генотипом.

Где же на практике человек может использовать знания о модификационной изменчивости?

Возможно, эти знания могут использовать селекционеры, например, для того, чтобы получить особь с определенными качествами надо воздействовать условиями среды в одном направлении, например, улучшить кормление или содержать наоборот в более жестких условиях

Изучение закономерностей модификационной изменчивости очень важно, во-первых, для селекционной работы, во-вторых, например для полевых экологических исследований по мониторингу состояния окружающей среды.

Распределение вариант в вариационном ряду можно наглядно выразить на графике.

Графическое выражение изменчивости признака, отражающее размах вариаций и частоту встречаемости отдельных вариант называют вариационной кривой

Вариационная кривая наглядно показывает, что количество средних членов вариационного ряда всегда значительно больше количества крайних членов.

Среднюю величину вариационного ряда мы можем вычислить по формуле:

Таким образом, чтобы изучить модификационную изменчивость признака мы должны:

Определить единичное значение признака (варианты проявления признака) у каждого организма выбранной группы;

Определить частоту встречаемости варианты;

Построить вариационный ряд, отражающий постепенное увеличение значения признака от минимального значения к максимальному;

Построить вариационную кривую-график зависимости между значением вариант и частотой встречаемости;

Определить среднее значение признака - реакции генотипа на изменение окружающей среды;

Выявить полученные закономерности

Из каких факторов складывается фенотип организма?

-Фенотип организма складывается из его генотипа и влияния окружающей среды.

Какие варианты вариационного ряда преобладали в ваших исследованиях?

-Средних вариант вариационного ряда всегда больше, чем крайних.

Как зависит длина вариационного ряда от условий среды? В каких случаях вариационный ряд будет короче?

-Чем однообразнее условия развития, тем меньше выражена модификационная изменчивость, тем короче вариационный ряд.

В каком случае модификационная изменчивость будет проявляться в широких пределах?

-Чем разнообразнее условия среды, тем шире модификационна изменчивость.

Особой разновидностью модификационной изменчивости служат морфозы. А что это такое постарайтесь выяснить при помощи системы Интернет. Итак, вводим в поисковую систему слово «морфозы» Находим ответ. (Ученик читает смысл найденного термина)

Морфозы (от греч. morphe - вид, форма), ненаследственные изменения, вызываемые в соматических клетках организма факторами внешней среды; возникают в результате нарушения действия генов. Типичные (см. Типи) М. получают в экспериментальных условиях при действии на развивающийся организм некоторыми химическими веществами (хемоморфозы) или ионизирующей радиацией (радиоморфозы).

Примером морфозов может служить рождение теленка с двумя головами.

Как вы думаете, чем морфозы отличаются от мутаций?

Мутации возникают в половых клетках и изменяют генотип организма, а морфозы возникают в соматических клетках и нарушают только ход индивидуального развития, не затрагивая генотипа.

Незнание свойства ненаследуемости модификаций, их проявление только в определенных условиях среды, привело к появлению в 30-50 годы учения Т,Д. Лысенко о возможности появления новых признаков у с\х организмов путем воспитания их в определенных условиях среды. Что нанесло генетике и селекции Светского Союза непоправимый вред.

Однако все-таки существуют некоторые методы управления доминированием, путем воздействия на организм условиями среды, что приводит к появлению наследуемого признака.

Эти методы были открыты И.В. Мичуриным.

Доминантные и рецессивные признаки гибрида определяются в первую очередь особенностями гена и его влиянием на развитие признака. А так как фенотип всегда зависит от генотипа и условий внешней среды, то, меняя условия развития гибрида, можно воздействовать на характер доминирования признака.
И.В. Мичурин установил важную закономерность доминирования признаков у гибридов в опытах гибридизации плодовых деревьев. Он показал, что у гибридов преимущественно доминирует те признаки, которые имеют в окружающей среде наиболее благоприятные условия для своего развития. В результате скрещивания западноевропейских и американских сортов плодовых деревьев (из стран с мягким климатом) с местными сортами из Тамбовской области (с суровым континентальным климатом) им были получены гибриды, которые он выращивал в открытом грунте. При этом выявились доминирующие признаки зимостойкости, которые были свойственны местным сортам.

IV.Закрепление : Вопросы параграфа.

V. Задание на дом : Изучение материала учебника.

Биология 10 класс Урок № 55

Тема урока: Наследственность человека

Основное содержание урока: Методы изучения наследственности человека. Генетическое разнообразие человека. Демонстрация хромосомных аномалий человека и их фенотипические проявления. Лабораторная работа № 6. Составление родословных.

Цели урока : Дать представление о генетике человека как науке, ее предмете, методах, задачах и проблемах; продолжить формирование умения объяснять результаты наследования признаков с использованием знаний по цитологии и генетике

Оборудование : Таблица «Хромосомный набор человека» ЭУ Хромосомные аномалии человека. Данные для лабораторной работы №6. Образец готовой работы.

Ход урока

I. Организационный момент :

II.Проверка усвоения материала и активизация знаний по предыдущей теме:

Формы изменчивости. Роль различных форм изменчивости в эволюционном процессе и в

хозяйственной деятельности человека

III. Изучение нового материала :

1. Генетика человека, ее предмет, задачи, проблемы. (Рассказ учителя.)

2. Методы изучения наследственности человека: генеалогический, близнецовый, цитогенетический, биохимический. (Рассказ учителя с элементами беседы.)

3. Генетика пола. (Организация самостоятельной работы учащихся с текстом учебника по вопросам с последующим их обсуждением.)

Что такое кариотип человека?

Охарактеризуйте кариотип человека?

Какая хромосома играет решающую роль в определении пола человека?

Какой пол называют гомогаметным и какой – гетерогаметным? Приведите примеры

4. Закономерности наследования признаков человека.

Признаки, расположенные в аутосомах.

Задача. Какое потомство следует ожидать от брака мужчины с резус-положительной кровью и женщиной с резус-отрицательной? (Условия задачи учитель записывает на доске, анализирует его: что дано, что следует определить. Решение выполняет учащийся, объясняя его на основе знаний цитологии и генетики.

Примечание: для решения учитель может предложить другую задачу по своему усмотрению.)

Признаки, расположенных в половых хромосомах.

Задача. Какое потомство следует ожидать от брака мужчины дальтоника и здоровой женщины, отец которой страдал дальтонизмом? (Условия задачи учитель записывает на доске, анализирует его: что дано, что следует определить. Решение выполняет учащийся, объясняя его на основе цитологических и генетических знаний.)

Примечание: для решения учитель может предложить другую задачу по своему усмотрению.

Составить родословную своей семьи (инструктаж по составлению родословной).

По инструкции учебника

«Решение генетических задач и анализ составленных родословных» "Решение геометрических задач и составление родословной"

Цель работы: Закрепить знания о закономерностях наследования признаков; подтвердить статистический характер явления расщепления признаков, возможность математического расчёта вариантов по генотипу и фенотипу;

показать необходимость генетических знаний для прогнозирования появления наследственных болезней у человека и их ранней диагностики;

закрепить прочность знаний генетических законов и правил, терминов и понятий, их условное обозначение;

познакомить с методикой составления родословной и навыками её анализа.

таблица “Родословная Пробанда”.

Решение задачи и разбор таблицы “Родословная Пробанда

Самостоятельное составление родословной по образцу. Оформление схемы и решения в тетради.

Домашнее задание. Инструктаж.

Повторите основные термины и понятия; составьте родословную своей семьи по окраске глаз.

Глоссарий

Аллели или аллельные гены называют парные гены, расположенные в одних и тех же локусах гомологичных хромосом и ответственные за проявление одного признака (например, цвета волос, глаз, формы уха и т. д.). Аллели обозначаются буквами латинского алфавита: A, a, B, b, C, c и т.д.

Альтернативный признак – это гены, несущие противоположные качества одного признака.

Генотип – совокупность всех наследственных признаков (генов) организма, полученных от родителей.

Гетерозигота – это клетка (особь), имеющая разные аллели одного гена в гомологичных хромосомах (Аа), т.е. несущая альтернативные признаки.

Гибридами называют организмы, полученные от скрещивания двух генотипически разных организмов.

Гибридологический метод – это скрещивание различных по своим признакам организмов с целью изучения характера наследования признаков у потомства.

Гомозигота – это клетка (особь), имеющая одинаковые аллели одного гена в гомологичных хромосомах (АА или аа).

Гомологичные хромосомы – хромосомы, содержащие одинаковый набор генов, сходных по морфологическим признакам, конъюгирующие в профазе митоза.

Доминантный признак (ген) – господствующий, преобладающий признак, проявляется всегда как в гомозиготном, так и в гетерозиготном состоянии. Доминантный признак обозначается заглавными буквами латинского алфавита: А, В, С и т.д.

Изменчивость – это способность организма изменяться в процессе индивидуального развития под воздействием факторов среды.

Кариотип – совокупность признаков хромосомного набора (число, размер, форма хромосом), характерных для того или иного вида.

Локус – гены располагаются в определённых участках хромосом.

Наследственность – это способность организма сохранять и передавать свою способность организма сохранять и передавать свою генетическую информацию, признаки и особенности развития потомству.

Рецессивный признак (ген) – подавляемый признак, проявляющийся только в гомозиготном состоянии. В гетерозиготном состоянии рецессивный признак может полностью или частично подавляться доминантным. Он обозначается соответствующей строчной буквой латинского алфавита: а, в, с и т.д.

Решётка Пеннета – для удобства расчёта результатов скрещивания принято использовать схему, предложенную учёным Пеннетом. В ней по вертикали указываются гаметы женской особи, а по горизонтали – мужской. В местах пересечений записывают генотипы зигот, полученных в результате случайного оплодотворения.

Фенотип – совокупность внутренних и внешних признаков, которые проявляются у организма при взаимодействии со средой в процессе индивидуального развития организма.

Чистая линия – это организмы, гомозиготные по одному или нескольким признакам, полученные от одной самоопыляемой или самооплодотворяемой особи и не дающих в потомстве проявления альтернативного признака

IV.Закрепление : Формы изучения наследственности человека

V. Задание на дом : Изучение материала учебника.

Продолжить выполнение работы «Родословная нашей семьи» Согласно инструкции.

По наиболее характерному признаку.

Биология 10 класс Урок № 56

Тема урока: Человеческие расы

Основное содержание урока: Генетические данные о происхождении человека и

человеческих расах.

Цели урока : Изучить особенности современного этапа эволюции человека, появления рас и несостоятельность теории расизма.

Оборудование : Стенная таблица « Расы человека» ЭУ. «Человеческие расы»

Таблицы: «Предшественники современного человека».

Ход урока

I. Организационный момент :

II.Проверка усвоения материала и активизация знаний по предыдущей теме :

Прежде чем говорить о современном этапе эволюции человека, необходимо повторить основные вехи антропогенеза.

1). На доске написать «Систематическое положение человека»

2). На доске «Эволюция приматов» -схема.

3). Фронтальный опрос:

1. Назовите представителей древнейших людей.

2. Назовите представителей древних людей.

3. Назовите представителей первых современных людей.

4. Какие существуют доказательства того, что на планете 1 вид – человек разумный (homo sapiens).

5. В каком направлении шла эволюция человека?

Проверочный тест: Установить соответствие между признаками и группами людей

I.Древнейшие люди. (2, 5, 6, 7, 10, 14, 16, 18, 19).

II. Древние люди. (1, 2, 5, 7, 9, 13, 15, 17, 18, 19.

III. Первые современные люди. (3, 4, 5, 8, 11, 12, 19, 20).

1). Характерно наличие надбровных валиков. 2). К этой группе людей относят неандертальцев.

3). Характерно наличие подбородочного выступа. 4). Масса мозга 1600 г

5). Их относят к роду Человек (Homo) 6). Могли пользоваться огнём и жили в пещерах.

7). Характерен каннибализм. 8). Отсутствуют надбровные дуги и теменной гребень.

9). Масса мозга 1500 г 10). Речь в виде выкриков.

11). Хоронили умерших, имели зачатки религии. 12). К этой группе людей относят кроманьонцев.

13). Могли добывать и использовать огонь. 14). К этой группе людей относят питекантропа и синантропа. 15). Зачатки речи.

16). Масса мозга 800-1000 г 17). Люди ледникового периода.

18). Использование камней и костей, как орудий труда и охоты. 19). Их относят к классу Млекопитающие. 20). Характерно развитие ремёсел.

III. Изучение нового материала :

Все человечество принадлежит к одному виду — Homo sapiens, который имеет следующие признаки:

1). Сходство строения тела (единство строения черепа, мозга, внутренних органов и т. д.);

2). Физиологическое сходство (одни и те же группы крови, болезни, защитные

реакции и т. д.);

3). Возможности межрасовых браков, в результате появляется плодовитое потомство;

4). Все едины по происхождению.

Расы человека начали формироваться, как полагают, около 30—40 тыс. лет тому назад в процессе заселения человеком земного шара. Термин «Раса» ввел Жорж Бюффон в 18 веке.  РАСА – это исторически сложившаяся группа людей, имеющая общие морфологические и физиологические наследственные особенности, а также традиции и обычаи. Предпосылкой для возникновения значительных различий в морфологическом строении является то, что человек разумный - вид уникальный по широте ареала обитания. Уже на заре своего существования он заселил самые разнообразные природные зоны и ландшафты и постоянно расширял среду своего обитания. По мере заселения новых территорий предкам человека пришлось сталкиваться со все большим разнообразием среды, в том числе и мало пригодной для существования. Причинами образования рас являются изменчивость, наследственность, борьба за существование, естественный отбор и изоляция. Выживали и давали потомство лишь наиболее приспособленные индивиды.

Работа в группах:

Нам предстоит выяснить, какие морфологические различия присущи представителям различных рас. Выделяют 3 основные расы: европеоидная, монголоидная и негроидная. Каждой группе учащихся предлагается морфологическое описание расы. Нужно выбрать основные характерные черты и заполнить таблицу

признаки  расы

негроидная  

монголоидная

 европеоидная                                     

цвет кожи

волосы

лицо

губы

нос

усы, борода

1. Теория расизма и её несостоятельность.

Расизм - теория и политика, утверждающая превосходство одной расы над другой. Поводом к подобному утверждению явились существенные различия в уровне социального, и культурного развития отдельных народов в эпоху географических открытий. Хотя коренные народы Азии, Африки, Америки и Австралии подарили миру немало выдающихся личностей. Однако и по сей день расисты продолжают использовать факт неодинакового уровня развития культуры как доказательство неполноценности некоторых рас. Расистские теории поддерживаются идеями социал-дарвинизма. Сторонники социал-дарвинизма объясняют причины исторического развития общества биологическими законами борьбы за существование и естественного отбора, то есть они биологизируют общественные процессы и социальное неравенство и деление общества на классы объявляют следствием биологического неравенства людей. Хотя по генам человека нельзя с точностью определить его расу, поэтому в генетическом смысле рас не существует (а лишь признаки, доминирующие и рецессивные, различные нормы поведения). Признаки, исследуемые учеными – генетиками Бразилии показали, что у людей, относящих себя к белой расе в Бразилии, в среднем присутствует 39% генов, характерны для североамериканских индейцев, 28% генов, характерны для африканцев, и 39% генов для европеоидов. А также антропологи считают, что 1\5 населения планеты, это 1 млрд. 250 млн. человек – представители смешанных браков.

Расы делятся на более мелкие группы: (записать в тетрадь).

1. Народ — население государства, жители страны.

2. Народность — общность людей, исторически сложившаяся в процессе разложения племенных отношений на базе единства языка и территории и развивающейся общности экономической жизни и культуры.

3. Нация — исторически сложившаяся устойчивая общность людей, образующаяся в процессе формирования общности их территорий, экономических связей, литературного языка, особенностей культуры и духовного облика.

(Учащиеся записывают в тетрадь).

Ведущую роль в эволюции человека стали играть социальные факторы:

речь, труд, развитое сознание, мышление, речь, общественный образ жизни. Однако жизнедеятельность каждого отдельного человека подчинена биологическим законам.

«Роль биологических факторов в эволюции современного человека».

Мутационная и комбинативная изменчивость поддерживают генетическую разнокачественность человечества. Колебания численности людей во время эпидемий, войн случайным образом меняет частоты генов в популяциях человека. Перечисленные факторы совместно поставляют материал для естественного отбора, который действует на всех стадиях развития человека (выбраковка гамет с хромосомными перестройками, мертворождения, бесплодные браки, смерть от болезней и др.). Единственным биологическим фактором, утратившим свое значение в эволюции современного человека, является изоляция. В эпоху совершенных технических средств передвижения постоянная миграция людей привела к тому, что почти не осталось генетически изолированных групп населения. За последние 40 тыс. лет физический облик людей почти не изменился. Но это не означает прекращения эволюции человека как биологического вида. Следует заметить, что 40 тыс. лет — это всего лишь 2% от времени существования человеческого рода. Уловить морфологические изменения человека за столь короткий в геологическом масштабе отрезок времени крайне сложно.

Человек разумный возник в результате биологической эволюции от одной из ветвей филогенетического древа отряда приматов. При этом особенности, ныне характеризующие человека и выделяющие его из животного царства, возникли не сразу и не одновременно, а на продолжении миллионов лет.  Своеобразие эволюции рода Homo в том, что биологические эволюционные факторы постепенно теряют своё ведущее значение, уступая социальным факторам. Возникший в процессе эволюции как часть животного мира, человек разумный в результате общественно-исторического развития настолько выделился из природы, но и приобрёл власть над ней. Насколько разумно и дальновидно сумеет он использовать эту власть – вопрос будущего.

IV.Закрепление : Вопросы параграфа

V. Задание на дом : Изучение материала учебника.

Биология 10 класс Урок № 57

Тема урока: Наследование некоторых признаков

у человека

Основное содержание урока: Характер наследования признаков у человека. Генетические

основы здоровья.

Цели урока: Обобщить знания о материальных основах наследственности и изменчивости,

отработать символику и терминологию, необходимые для решения задач.

Формирование навыков ЗОЖ, ответственного отношения к своему здоровью.

Оборудование : Портрет А.С.Пущкина, его родителей, деда, Н.Гончаровой. Родословное дерево

А.С.Пушкина. Родословные семей учащихся

Ход урока

I. Организационный момент :

II.Проверка усвоения материала и активизация знаний по предыдущей теме : Вопросы

учебника по теме «Расы человека»

III. Изучение нового материала :

Для каждого человека ценностью номер один является его здоровье.

В третье тысячелетие мы вступили с новейшими компьютерными технологиями, но все также неизлечимы СПИД, рак, сахарный диабет, увеличивается количество наследственных заболеваний.

Статистика приводит печальные факты – сейчас в роддомах практически исчезли абсолютно здоровые малыши, на каждую тысячу родившихся – 800-900 имеют какие-либо врожденные дефекты.

Каким же будет поколение через 20-30 лет? Никого не надо убеждать – полноценного ребенка могут родить только абсолютно здоровые молодые люди.

Это закон. Посейте незрелое семя в землю и посмотрите, какие всходы вы получите: нежизнеспособны и больные.

Итак, чтобы появился на свет здоровый ребенок, необходима здоровая наследственность его родителей.

Какая наука изучает наследственность и изменчивость?

Тема сегодняшнего урока “Генетика и человек”

Ситуация . Рассказ женщины: «Эта история начиналась как у Чуковского: у меня зазвонил телефон. Но продолжение было совсем другое. Говорил хорошо знакомый голос, моя давняя приятельница.

Какой у нас ужас! И кто бы мог подумать? Что же теперь делать?

Я не успевала вставить ни одного слова и ничего не могла понять. “Так что же все-таки случилось?” - резко и настойчиво остановила я ее вопросом на вопрос.

Ну как же, вы не знаете? Наша дочь – Аленка беременна? Она резус – отрицательна. Уже 24 недели! И надо же такому случиться! Виктор, как оказалось, тоже резус – отрицательный (с гневом!) Что же теперь будет? Какое несчастье! Здесь она остановилась. Она явно ждала моей реакции. А у меня в ушах звучала ее фраза: “Виктор, как оказалось, тоже резус – отрицательный” Я поняла причину ее тревоги, Она волнуется за судьбу будущего внука или внучки. Будучи наслышана о том, что у резус – отрицательной женщины нередко рождаются больные дети, она посчитала, что резус – отрицательный отец усугубляет сложившуюся ситуацию. И я успела подумать, как плохо, что люди не знают основных жизненных процессов. Но моей знакомой я сказала другое: - “Ну что вы? Не волнуйтесь, пожалуйста. Именно Виктор спас вашу Аленку и будущего внука от возможных осложнений. Ведь Виктор своей резус-отрицательностью снимает все вопросы. (Мне очень хотелось поднять авторитет зятя в ее глазах). Беременность у Аленки будет протекать нормально”.

На другом конце провода почувствовалась растерянность.

Вы от меня что-то скрываете, Вот у наших друзей он и она были резус – положительны, а ребенок родился резус-отрицательным.

И я еще долго рассказывала моей знакомой, как наследуется резус-фактор.

Учитель. Что же она рассказывала своей знакомой? Почему у ее друзей, положительных по резус-фактору, ребенок родился с отрицательным резус-фактором?

Ситуация 2. Сцена у судьи: «Здравствуйте! Примите, пожалуйста, мое заявление. Я прошу возбудить дело о взыскании алиментов с мистера Иванова Александра Петровича. Он – отец моего ребенка. Ребеночек полностью на него похож, ну точная копия своего папочки.

Но он категорически отказывается мне платить алименты, не признает отцовства.

Судья. Скажите, пожалуйста, какая группа крови у мистера Иванова?

- Первая.

Судья. Итак, у мистера Иванова 1 группа крови, а у вас, дамочка, какая?

-Вот моя карточка, у меня 4 группа крови, а у ребенка тоже 4 группа.

Судья. Дамочка! Вы, наверное, плохо учили в школе генетику. Суд вынесет решение явно не в вашу пользу.

Учитель. Какое же решение вынесет суд?

Ситуация 3. Время от времени в газету приходят письма от женщин с жалобами на упреки, которые им приходят терпеть от своих мужей и родственников то, что вместо сыновей у них рождаются дочери. Справедливы ли такие упреки? Докажите!

Учитель. У Сергея Островского, чьи песни известны широко, есть и сказки. Герой одной из них – казак Лутоня, ждавший рождения сына, стал отцом семи дочерей.

Не поет Лутоня песен,
На соседей не глядит.
Он неласков. Он невесел.
Призадумавшись сидит.
На жену свою не взглянет
Почернел от маяты.
Ой, как ждал Лутоня сына!
Да , видать, опять судьбина
Подшутила в эту ночь:
Не дала на счастье сына,
А дала на горе дочь…

Ситуация взята из жизни. Сколько отцов с надеждой смотрят на жену, умоляя подарить и сына…

И сколько разочарований … А, оказывается, зависит все только от них. Почему?

Решите задачу.

Женщина с нормальным числом пальцев, отец и мать которой имели также их нормальное число, вступила в брак с многопалым мужчиной, мать которого была многопалой, а отец – нет. От этого брака родились многопалая девочка и мальчик с нормальным числом пальцев. Составьте схему родословной трех поколений, определите генотипы всех упомянутых лиц и определите тип наследования.

Уже давно замечено, что женщины – долгожительницы встречаются значительно чаще, чем мужчины – долгожители. Женщины в России в среднем живут 72 года 4 месяца и 4 дня. Самая высокая продолжительность жизни в Японии, где мужчины живут в среднем77 лет, а женщины – 84 года.

Естественно, что на явление долгожительства влияют и внешние условия. Мы знаем классическую формулу: фенотип = генотип + среда. Но все-таки с точки зрения хромосомной теории наследственности, как можно объяснить женское долгожительство, если ученые предполагают, что ген долгожительства – доминантный ген, сцепленный с Х – хромосомой.

А также решите задачу.

В брак вступает женщина, выросшая в неполной семье: ее мать и отец ушли из жизни, не достигнув 45 – летнего возраста. Причины их смертей точно установить невозможно, но известно, что каждый из рано погибших родителей уже с детства не отличался хорошим здоровьем. Мужчина, вступающий в брак крепок здоровьем, все предки которого умерли в 70-80 лет. Можно ли надеяться, что дети, рожденные в этом браке будут жить долго?

Решить задачу

Учитель. Итак, генетиками получено еще одно дополнительное объяснение того, почему и в высокоцивилизованных государствах, и в слаборазвитых странах женщины- долгожительницы встречаются значительно чаще, чем мужчины.

И все же мужчины, которые по своим подсчетам, получили ген недолгожительства, не стоит отчаиваться. Им стоит помнить слова Мечникова : “Я не из рода долгожителей. Но, зная, как надо жить (питание, движение, образ жизни в целом) , я уверен, что переживу всех представителей своего рода.

Учитель. И в заключении я хочу задать вам один вопрос: Какие факторы внешней среды могут повысить частоту наследственных заболеваний? Как же сохранить свое здоровье?

Прежде всего, по – настоящему захотеть этого. Всегда помнить: куда легче предупредить болезнь, чем излечиться от нее.

И еще: поверить русскому поэту Александру Блоку, утверждавшему: “Сотри случайные черты, и ты увидишь - мир прекрасен”. Только светлые и добрые намерения, только бережное отношение к своему организму и окружающей нас природе могут сделать нашу земную жизнь долгой и счастливой.

Примеру наследования отдельных признаков у человека из учебника.

IV.Закрепление : Вопросы в конце параграфа.

V. Задание на дом : Изучение материала учебника.

Биология 10 класс Урок № 58

Тема урока: Влияние среды на генотип человека

Основное содержание урока: Характер наследования признаков у человека. Генетические основы

здоровья.

Цели урока: Познакомить с особенностями популяционной генетики человека. О влиянии

окружающей среды на генотип отдельных особей и всего генома популяции. Продолжить знакомство с наследственными болезнями человека.

Оборудование : Образцы родословных учащихся. ЭУ « Геном человека»

Ход урока

I. Организационный момент :

II.Проверка усвоения материала и активизация знаний по предыдущей теме : Вопросы

учебника.

III. Изучение нового материала :

Показателем генетического состава всей популяции является генофонд.

Генофонд человека - это совокупность всех генов в общей популяции человека как биологического вида (гены всех живущих на Земле людей). Общая популяция человека обозначает совокупность всех людей Земли.

Термин - популяция впервые ввел В. Иогансен в 1903 году для обозначения неоднородной группы особей одного биологического вида

Генофонд популяции постоянно меняется под влиянием разных факторов. Генофонд или демографическая ситуация, воспроизводство населения, его состояние и динамика, оцениваются по основным показателям:

по уровням рождаемости и смертности,

по разности между рождаемостью и смертностью - уровню естественного прироста,

а также по двум дополнительным показателям (но не менее важным, чем первые два)

- уровню брачности (разводимости);

- по состоянию половозрастной структуры.

Половозрастная структура показывает активное влияние, как на состояние демографических процессов, так и на величину большинства демографических показателей (в последнем случае влияние половозрастной структуры зачастую приходится устранять с помощью специальных методов с тем, чтобы увидеть истинную роль рождаемости и смертности).

Особенности генофонда человека:

глубокая дифференцированность или неоднородность генотипов при сохраняющейся общей совокупности генов;

- зависимость генофонда современного человека от генофонда его предков;

- генетическая целостность генофонда;

- генетический груз.

Первые две особенности можно объединить одну общую особенность и означить ее как количественный и качественный состав генофонда, являющийся базой для характеристики геномного здоровья человека.

Третья особенность связана с репродуктивным процессом, в ходе которого осуществляется постоянный обмен наследственным материалом внутри общей популяции, и каждое новое поколение людей вносит в генофонд больший или меньший вклад в зависимости от приспособленности их генотипов к среде обитания.

В связи с тем, что условия окружающей среды по-разному влияют на жизнеспособность и репродуктивность организмов с разными генотипами, генофонд человека (человечества) постепенно изменяется в результате естественного отбора, и более приспособленные люди (генотипы) чаще других выживают и оставляют потомство.

Биологический смысл репродуктивного процесса - это способность индивида оставить после себя здоровое потомство, способное к новому воспроизводству, и тем самым - сохранению целостности генофонда.

Четвертая особенность связана с наличием в общей популяции ее меньшей части - людей с измененной наследственностью, т. е. имеющих наследственную патологию.Такие люди менее приспособлены к выживанию, у них повышенная заболеваемость и уменьшенная продолжительность жизни, в связи, с чем они подвергаются избирательной гибели в процессе естественного отбора.

Таким образом, все 4 особенности генофонда составляют для человека основу его геномного и репродуктивного здоровья.

Условием для сохранения генофонда является благоприятное воздействие на наследственный материал человека факторов окружающей среды. К положительно влияющим факторам окружающей среды, на здоровье и наследственность человека, относится здоровый образ жизни.

В определении понятия здорового образа жизни необходимо учитывать два основных фактора - генетическую природу данного человека и ее соответствие конкретным условиям жизнедеятельности.

Здоровый образ жизни - это способ жизнедеятельности, который соответствует генетически обусловленным типологическим особенностям данного человека, условиям его жизни и направлен на формирование, сохранение и укрепление здоровья.

Здоровый образ жизни можно назвать системой, которая складывается из трех взаимосвязанных элементов, трех: культуры питания, культуры движения и культуры эмоций.

Здоровый образ жизни - это сложный и длительный процесс, который требует немалых усилий. Результаты, от наступающих в организме перемен, появляются постепенно.Поэтому, довольно часто люди, не получив быстрого результата, возвращаются к прежнему образу жизни.

Таким образом, человек подвергается многофакторному воздействию. К неблагоприятным факторам окружающей среды относятся:

- загрязнение атмосферы и воды,

- физическое загрязнение (шумовое, электромагнитное, тепловое, радиационное, видеозагрязнение)

К настоящему времени известно более 2000 генетических болезней человека, однако достаточно полно изучено не более 500 из них. Причиной таких заболеваний могут быть как генные, так и хромосомные мутации. Если к болезни приводит мутация в аутосомах, причем мутантный ген является доминантным и подавляет «нормальный» аллельный ген, то говорят об аутосомно-доминантном наследовании заболевания. К таким болезням относится синдром Марфана . Иногда доминантные гены, определяющие развитие каких-либо болезней, приводят к тяжелым поражениям только в гомозиготном состоянии (АА), а в гетерозиготном (Аа) — их эффект выражен гораздо слабее или даже совсем не проявляется. Примером таких заболеваний может служить полидактилия, при которой у ребенка развиваются дополнительные пальцы.

Если же к болезни приводит возникающий в результате мутации рецессивный ген аутосомы, говорят об аутосомно-рецессивном наследовании заболевания. Так наследуется альбинизм — врожденное отсутствие пигментации кожи, волос и радужки глаза . Такое отклонение возникает только у рецессивных гомозигот (аа) по данному признаку. В случае рождения гетерозиготной особи (Аа) действие рецессивного гена не проявляется. Тяжелой наследственной болезнью, наследуемой по аутосомно-рецессивному типу, является фенилкетонурия. Эта болезнь возникает при мутации гена, кодирующего фермент, необходимый для получения аминокислоты тирозина из аминокислоты фенилаланина. При отсутствии этого фермента в организме младенца накапливается фенилаланин, повреждающий его нервную систему. Заболевание можно быстро определить по избытку фенилаланина в моче младенца. Если сразу же уменьшить содержание фенилаланина в пище ребенка, то развитие его мозга будет нормальным.

Если к болезни приводит патология гена половой Х-хромосомы, то речь идет о наследовании, сцепленном с полом. Примером такого заболевания может служить гемофилия.

Хромосомные болезни.

Эти заболевания вызываются изменениями в числе хромосом или в их строении. В первом случае говорят о геномных мутациях, а во втором - о хромосомных. То, что в клетках человека находится по 46 хромосом, было определено только в 1956 г. Специальная международная комиссия пронумеровала все хромосомы человека. К настоящему времени определено местонахождение многих генов в хромосомах и ведется работа по составлению полных хромосомных карт человека. После разработки номенклатуры хромосом удалось установить, что изменение их числа приводит к тяжелым наследственным заболеваниям. Было показано, что присутствие в клетках человека третьей 21-й хромосомы приводит к рождению ребенка с синдромом Дауна. Такие дети рождаются в одном случае из 1000 и характеризуются умственной отсталостью, маленьким ростом, пониженной устойчивостью к инфекционным заболеваниям. Если в хромосомном наборе женщины отсутствует одна из Х-хромосом, то развивается синдром Шерешевского—Тернера, при котором женщины страдают бесплодием, имеют маленький рост, короткую шею. Наличие лишней Х-хромосомы у мужчин (ХХY) приводит к синдрому Клайнфелътера, выражающегося в бесплодии, гигантском росте, умственной отсталости, женском типе скелета. Генотип ХХY возникает в том случае, если при образовании яйцеклеток в одну из них попадают две Х-хромосомы и при оплодотворении такая яйцеклетка сливается со сперматозоидом, несущим Y-хромосому.

Помимо изменения числа хромосом, к тяжелым последствиям приводят нарушения структуры хромосом. Например, при делении части 5-й хромосомы у человека наблюдается «синдром мяукания», при котором нарушено строение гортани и голос имеет особый тембр; кроме того, развивается слабоумие. При делеции участка 21-й хромосомы развивается одна из форм белокровия.

К настоящему времени доказано, что мутации могут приводить к развитию онкологических заболеваний.
Таким образом, мутации нередко приводят к очень тяжелым последствиям. Однако развитие науки позволяет значительно снизить риск возникновения генетических болезней.

Генные заболевания. Аутосомно-доминантное наследование. Аутосомно-рецессивное наследование. Наследование, сцепленное с полом. Хромосомные болезни.

1.    Какова классификация генных заболеваний по типу наследования? Приведите конкретные примеры генных заболеваний каждого типа. К какому заболеванию приводит наличие лишней Х-хромосомы у мужчин?
2.    Какова причина «синдрома мяукания»?

В последние годы генетики обнаружили, что у человека имеются гены, определяющие возникновение быстрой зависимости к алкоголю, наркотикам. Люди — носители таких генов — должны быть особенно осторожны, употребляя спиртные напитки или лекарства,созданные на основе наркотиков. Знания о строении этих генов и их расположении в хромосомах помогут бороться с опасными пристрастиями.

Проблемы генетической безопасности

1.    1.Какие мутаций называются нейтральными?
2.    2.Перечислите известные вам мутагенные факторы.

Почему близкородственные браки нежелательны.

Мы уже говорили о том, что мутации в организме человека происходят довольно часто и до 10% гамет являются дефектными. Поскольку мутации, как правило, рецессивны, то человек может нести в себе большой набор генетических отклонений, сам того не подозревая. При вступлении в близкородственный брак резко возрастает вероятность перевода у потомства таких поврежденных генов в гомозиготное состояние (аа), и патология неминуемо проявится в фенотипе потомства. Конечно, до какой-то степени все люди — родственники. Ведь первые люди, появившиеся в Африке, были совсем немногочисленны, а все мы произошли от них. И тем не менее почти во всех странах мира запрещены или не рекомендованы близкородственные браки.

В небольших общинах, живущих обычно в труднодоступных горных районах, часто встречаются браки между двоюродными и троюродными сестрами и братьями, дядями и племянницами и т. д. В таких группах людей рождается примерно в два раза больше мертвых детей, а также младенцев с врожденными генетическими отклонениями, чем в соседних равнинных районах, где родственные браки редки.

Как снизить вероятность возникновения наследственных заболеваний. В настоящее время в развитых странах существует сеть медико-генетического консультирования.

Знание законов наследственности позволяет предсказывать вероятность генетических отклонений у потомства здоровых родителей, в родословной которых отмечались случаи наследственных заболеваний. Для этого, путем опроса, составляется родословная родителей, что часто позволяет установить наличие генетически обусловленного заболевания и тип его наследования, например связь с той или иной хромосомой.

Работа врача-консультанта связана с трудностями психологического характера, так как далеко не всем нравится рассказывать о болезнях бабушки, дяди или троюродного брата. К тому же мало кто знает, чем болели бабушки и дедушки. Если в результате составления родословной выясняется, что вероятность генетических отклонений у детей данной родительской пары все-таки существует, то будущих родителей исследуют при помощи биохимических, физиологических и цитологических методов. Например, у людей, склонных к судорожным припадкам, можно зарегистрировать отклонения в характере электрических колебаний мозга — электроэнцефалограмме. Иногда можно заметить нарушения формыхромосом родителей или обнаружить биохимические нарушения, свидетельствующие о том, что человек является носителем мутантного гена, который практически не проявляется в фенотипе.

Наконец, в период эмбрионального развития ребенка можно взять небольшое количество околоплодной жидкости, в которой есть как клетки эмбриона, так и продукты его обмена. Биохимические и цитогенетические анализы позволяют сделать заключение о развитии ребенка. Такая внутриутробная диагностика проводится в тех случаях, когда вероятность рождения ребенка с генетическими отклонениями весьма велика. К настоящему времени такими анализами определяют около 100 наследственных заболеваний.

Для того чтобы снизить вероятность возникновения наследственных отклонений, необходимо свести к минимуму действие на организм мутагенных факторов. К таким факторам относятся химические мутагены (бытовая химия, промышленные отходы, некоторые пищевые красители, ядохимикаты), электромагнитные колебания большой интенсивности, биологические мутагены (например, некоторые виды прививок) и особенно — вирусные заболевания.

Методы медико-генетического консультирования развиваются очень быстро, что избавляет многие семьи от трагедии рождения тяжелобольного ребенка, хотя этические проблемы, связанные с подобного рода анализами и вопросами аборта, по-разному понимаются представителями различных религий и народов.

Медико-генетическое консультирование.

1.    Для чего нужно составление родословных?
2.    Почему можно сказать, что «все люди родственники»?

Как уже говорилось, зачастую наследуется не признак, а способность проявить его в определенных условиях. Это относится к болезням с наследственным предрасположением. Наследственность играет большую роль в возникновении многих болезней сердца, гипертонии (повышенного давления крови), ревматизма, диабета, шизофрении. Однако здоровый образ жизни позволяет предотвратить развитие таких заболеваний у многих носителей вредоносных генов. В таблице 7 приведены некоторые доминантные и рецессивные признаки человека.

IV.Закрепление : Анализ родословных учащихся попытки определения наследуемых качеств

У отдельных представителей семей.

V. Задание на дом :

Изучение материала учебника.

Биология 10 класс Урок № 59

Тема урока: Социальные проблемы генетики

Основное содержание урока: Соотношение биологического и социального наследования.

Социальные проблемы генетики. Этические проблемы генной инженерии. Генетический прогноз и медико-генетическое консультирование.

Цели урока : Сформировать у учащихся понимание важность получаемых биологических

знаний. Попытаться решить вопросы этического и морального плана в области генетики. Продолжить  систематизирование знания учащихся о методах генетики,

расширить и углубить знания о направлениях генетики человека, включением дополнительной информации

Оборудование : Эу «Генетика человека» « ГМО- вред или польза»

Ход урока

I. Организационный момент :

II.Проверка усвоения материала и активизация знаний по предыдущей теме :

III. Изучение нового материала:

Мы живем в постоянно и стремительно меняющемся мире. Достижения молекулярной биологии и генетики поражают возможностями человеческого разума. Человек становится всевластным над собственными генами. Сегодня главным объектом исследования является человек. Перед генетикой стоит задача поиска путей преодоления недугов и продления жизни человека. Но, решение проблемы возможно лишь при высокой биологической грамотности населения. И в этом первостепенная роль принадлежит школе.

Генетика достигла таких высот, что ученые могут изменить геном так, как никогда природа не предусматривала. Многие наследственные болезни, еще недавно считавшиеся неизлечимыми, стали доступны для точной диагностики. Генетический анализ становится доступным, почти как анализ крови

Направления генетики человека на современном этапе:

-ДНК-диагностика

-генная терапия

Клонирование

1. ДНК- диагностика.

Около 4 тыс. наследственных заболеваний вызываются нарушениями генов. Число изученных болезнетворных генов растет. Многие из наследственных болезней, еще недавно считавшиеся загадочными и неизлечимыми, стали доступными для точной диагностики. Сейчас генетический анализ становится доступным как анализ крови.

Молекула ДНК остается практически неизменной в течение всей жизни человека, поэтому ДНК- диагностику можно проводить до появления первых симптомов заболевания. Досимптоматическая диагностика позволяет определить какие мутантные гены имеются, к каким заболеваниям наследственно предрасположен человек. Развитие болезни можно предотвратить, если заранее знать, что организм к ней предрасположен, принять меры профилактики. Например, 16% населения имеют неполноценный ген рецептора витаминаД. В пожилом возрасте развивается остеопороз ( снижение минеральной плотности костей). Зная об этой мутации, человек примет меры профилактики.

Пренатальная диагностика позволяет обнаружить патологические гены задолго до рождения ребенка по клеткам плода И, если у плода обнаруживаются мутации, приводящие к тяжелой наследственной болезни, матери часто решаются прервать беременность

Если у родителей обнаружены патологические гены в рецессивном состоянии, то оплодотворение можно произвести вне организма ( в пробирке). Тогда можно определить, какой из эмбрионов получил нормальные гены и именно его имплантировать матери. Т.о. ДНК – диагностика помогает предотвратить рождение больных детей.

В генетических консультациях желающие могут получить генетический паспорт, в котором будут указаны существенные для здоровья и выбора профессии наследственные особенности. Медико – генетические центры имеются во всех крупных городах.

Консультироваться следует, если родственники имеют врожденные аномалии, если родителям, планируют рождение ребенка после 40 лет, если в семье отмечались случаи рождения детей с мутациями, если родители подвергались воздействию вредных факторов среды или получили повышенную дозу радиации.

2. Генная терапия –

это лечение наследственных и ненаследственных заболеваний путем введения здоровых генов в клетки пациента с целью направленного изменения генных дефектов. Сейчас генную терапию называют медициной будущего. Список болезней, для которых возможна генная терапия, увеличивается с каждым годом (гемофилия, фенилкетонурия, мышечная дистрофия Дюшенна, серповидноклеточная анемия, болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона. Для этих болезней могут проводить генокоррекцию. Генокоррекцию успешно применяют и для лечения злокачественных опухолей и вирусных инфекций. Все манипуляции с генами проводятся на соматических клетках и направлены на конкретного больного.

Запрещена генокоррекция половых и зародышевых клеток, так как манипуляции с генами изучены недостаточно и существует реальная опасность засорения генов. Но, ученые уже могут улучшить физические или интеллектуальные параметры человека (изменить рост или работу мозга). Наука сегодня вновь подошла к идее улучшения человеческого рода, но не путем стерилизации умственно отсталых, как это было в Америке или в фашистской Германии, а методами генетики.

Евгеника.

Биоэтические проблемы медицинской генетики 
Этические принципы медицинской генетики были сформулированы в 1997 г. в программе Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) по генетике человека.

Некоторые из них

1. Справедливое распределение общественных ресурсов, выделенных для генетической службы, в пользу наиболее нуждающихся в них.

2. Добровольность участия людей во всех медико-генетических процедурах, включая тестирование и лечение. Исключение какого-либо принуждения со стороны государства, общества, врачей. 
3. Справедливое распределение общественных ресурсов, выделенных для генетической службы, в пользу наиболее нуждающихся в них.

4. Добровольность участия людей во всех медико-генетических процедурах, включая тестирование и лечение. Исключение какого-либо принуждения со стороны государства, общества, врачей. 
5. Уважение личности человека независимо от уровня его знаний. Возможность образования в области генетики для всех членов общества: врачей, учителей, священников и др.

6. Уважение мнения меньшинства.

7. Тесное взаимодействие с организациями, объединяющими больных и их родственников. 
8. Предупреждение основанной на генетической информации дискриминации при трудоустройстве, страховании или обучении.

9. Совместная работа с представителями других профессий по оказанию всех видов медицинской и социальной помощи больным, страдающим наследственными заболеваниями, и их семьям.

10. Использование понятного, доступного языка при общении с больным.

11. Регулярное обеспечение больных необходимой помощью или поддерживающим лечением. 
12. Отказ от тестов или процедур, не нужных по медицинским показаниям.

13. Постоянное проведение контроля качества генетических услуг и процедур. Эти положения уточняются в зависимости от традиций страны и конкретного вида помощи. 

IV.Закрепление :

Дискуссия по основным положениям программы ВОЗ.

V. Задание на дом :

Изучение материала учебника

Биология 10 класс Урок № 60

Тема урока: Селекция

Основное содержание урока: Задачи и методы селекции.

Демонстрация живых растений, гербарных экземпляров, муляжей, таблиц, фотографий, иллюстрирующих результаты селекционной работы; портреты известных ученых селекционеров.

Цели урока : Продолжить формирование знаний о закономерности наследственности и изменчивости применительно к практической деятельности человека по выведению новых сортов растений и пород животных, сформировать представление о селекции как науке, связи ее с другими биологическими науками, особенностях селекции растений и животных.

Оборудование : Муляжи сортов плодов и овощей. Таблица Потоды домашних животных

ЭУ «Селекция»

Ход урока

I. Организационный момент :

II.Проверка усвоения материала и активизация знаний по предыдущей теме :

Вопросы учебника.

III. Изучение нового материала :

1. Ч.Дарвин и его учение об искусственном отборе. (Беседа с учащимися.)

2. Селекция как наука: предмет, методы, задачи, связь с другими биологическими науками. (Рассказ учителя.)

Селекция (от лат. selection – отбор, выбор) – это наука о получении новых форм растений, животных и микроорганизмов с ценными для человека свойствами. Селекция, о которой Н.И. Вавилов говорил, что это «эволюция, направляемая волей человека», является одновременно и искусством, и наукой, и особой отраслью сельского хозяйства.

Итогом селекционных работ являются сорт растений, порода животных, штамм микроорганизмов. Сорт растений или порода животных – это совокупность особей одного вида, созданная в результате селекции и обладающая определенными, передающимися по наследству, морфологическими, биологическими, хозяйственными признаками и свойствами.

Целенаправленной селекционной работе предшествовал период одомашнивания животных и окультуривания растений. Первые попытки одомашнивания были предприняты людьми еще 10–12 тыс. лет назад, а возможно, и ранее, когда древними охотниками были уничтожены крупные млекопитающие (основные объекты промысла), и охота перестала обеспечивать людей продуктами питания в достаточной степени. Домашний кролик, был одомашнен лишь в Средневековье, сахарная свекла в XIX в., мята – в XX в. Как наука селекция окончательно оформилась благодаря трудам Ч.Дарвина. Он проанализировал огромный материал по одомашниванию животных и введению в культуру растений и на этой основе создал учение об искусственном отборе. В настоящее время селекция является важнейшим родом практической деятельности человека, итогом которой стали все имеющиеся сегодня сорта культурных растений, породы домашних животных и штаммы полезных микроорганизмов.

Научной основой современной селекции выступает генетика, в частности такие ее разделы, как теории гена и мутаций, молекулярные основы наследственности, учение о роли среды в фенотипическом проявлении генетической информации, теория отдаленной гибридизации, экологическая генетика и др. Использование генетических подходов позволяет решать следующие задачи современной селекции:

– повышение урожайности и продуктивности уже существующих сортов и пород;
– выведение новых сортов и пород;
– улучшение качества продукции;
– повышение устойчивости сортов и пород к заболеваниям;
– повышение экологической пластичности сортов и пород;
– выведение сортов и пород, пригодных для механизированного или промышленного выращивания и разведения и др.

3. Вклад Н.И. Вавилова в развитие селекции (Рассказ учителя.)

4. Селекция растений , животных и микроорганизмов (Рассказ учителя. Самостоятельная работа учащихся с текстом учебника, заполнение таблицы

. Селекция растений, животных и микроорганизмов.

Признаки для сравнения

Селекция

растений

животных

Исходный материал

Особенности гибридизации

Особенности отбора

Результат

Вопросы для обсуждения.

Объясните с точки зрения генетики:

– почему массовый отбор нередко применяют к перекрестноопыляющимся растениям?
– почему у сельскохозяйственных животных проводят близкородственное скрещивание;
– явление гетерозиса;
– явление полиплоидии.

5. Сравнение сортов растений и пород животных по имеющимся образцам

Учащиеся самостоятельно выполняют задания:

– сравните 2 сорта или 2 породы одного вида растения или животного;
– найдите между ними сходство и объясните, о чем оно свидетельствует;
– найдите между ними различие и объясните вывод, о чем оно свидетельствует.)

Вопросы для обсуждения.

Назовите главные факторы создания новых сортов растений и пород животных?

Сторонники постоянства видов утверждали, что каждый сорт, каждая порода имеют особого дикого предка. Дарвин доказал, что это не так. А как бы доказал это ты, опираясь на современные достижения биологической науки?

Один из основоположников научной селекции, академик Николай Иванович Вавилов, считал, что для успешного решения задач селекции, необходимо изучение:

– исходного сортового, видового и родового разнообразия растений и животных;
– влияния среды на развитие интересующих селекционера признаков;
– наследственной изменчивости;
– закономерностей наследования при гибридизации;
– особенностей селекционного процесса для самоопыляющихся или перекрестноопыляемых растений.

Это позволяет построить стратегию и тактику искусственного отбора.

Любая селекционная программа начинается с подбора исходного материала. Чем он разнообразнее, тем эффективнее будут результаты. Важнейший раздел селекции – учение об исходном материале – фактически был разработан Н.И. Вавиловым и подробно изложен в его работе «Центры происхождения культурных растений». Познакомимся на след. Уроке.

Из 250 тыс. видов цветковых растений человек использует для своих целей около 3 тыс. видов и только 150 видов ввел в культуру.

3. Происхождение домашних животных и центры доместикации

На первых этапах селекции животных происходило одомашнивание, приручение животных. Выращивались детеныши диких животных, каким-либо образом попавшие к человеку. Среди них преимущественно выживали те, кто вел себя наименее агрессивно по отношению к человеку, кто легко размножался в неволе. Отбор, который проводил человек, сначала был бессознательным, т.к. не ставилась цель улучшить отдельные показатели продуктивности. Наиболее полный анализ этого этапа селекции дан в классических трудах Ч.Дарвина «Происхождение видов» (1859 г.) и «Изменение животных и растений под влиянием одомашнивания» (1868 г.). Из более 40 тыс. видов позвоночных животных человек одомашнил только 20 видов.

IV.Закрепление : Вопросы учебника.

Сорта овощей и фруктов на подворьях семей учащихся

V. Задание на дом : Материалы учебника.

Биология 10 класс Урок № 61

Тема урока: Генетика – основа селекции

Основное содержание урока: Генетика как научная основа селекции организмов. Исходный материал для селекции.

Цели урока : Раскрыть роль генетика в селекции. Роль теоретических знаний в практике.

Профориентационная учащихся на с\х профессии, необходимые району.Учебные заведен.

Оборудование : Изображения сортов домашних растений и пород животных

Ход урока

I. Организационный момент :

II.Проверка усвоения материала и активизация знаний по предыдущей теме:Повторение.

Селекция – наука о выведении новых и совершенствовании уже существующих старых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов с необходимыми человеку свойствами.
Сорт – популяция растений, искусственно созданная человеком, которая характеризуется определенным генофондом, наследственно закрепленными морфологическими и физиологическими признаками, определенным уровнем и характером продуктивности.
Порода – популяция животных, искусственно созданная человеком, которая характеризуется определенным генофондом, наследственно закрепленными морфологическими и физиологическими признаками, определенным уровнем и характером продуктивности.
Штамм – популяция микроорганизмов, искусственно созданная человеком, которая характеризуется определенным генофондом, наследственно закрепленными морфологическими и физиологическими признаками, определенным уровнем и характером продуктивности.

 2. Каковы основные задачи селекции как науки?
• Повышение продуктивности сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов;
• Изучение разнообразия сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов;
• Анализ закономерностей наследственной изменчивости при гибридизации и мутационном процессе;
• Исследование роли среды в развитии признаков и свойств организмов;
• Разработка систем искусственного отбора, способствующих усилению и закреплению полезных для человека признаков у организмов с разными типами размножения;
• Создание устойчивых к заболеваниям и климатическим условиям сортов и пород;
• Получение сортов, пород и штаммов, пригодных для механизированного промышленного выращивания и разведения.

III. Изучение нового материала :

Что является теоретической базой селекции?
Теоретической базой селекции является генетика. Она также использует достижения теории эволюции, молекулярной биологии, биохимии и других биологических наук.

Заполните таблицу.

Методы селекции

Какое значение имеет селекция в хозяйственной деятельности человека?
Селекция позволяет повышать продуктивность сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов; разрабатывать системы искусственного отбора, способствующие усилению и закреплению полезных для человека признаков у различных организмов; создавать устойчивые к заболеваниям и климатическим условиям сорта и породы; получать сорта, породы и штаммы, пригодные для механизированного промышленного выращивания и разведения.

Дайте определения понятий. Подробнее познакомимся на следующих уроках
Биотехнология – дисциплина, изучающая возможности использования живых организмов, их систем или продуктов их жизнедеятельности для решения технологических задач, а также возможности создания живых организмов с необходимыми свойствами методом генной инженерии.
Клеточная инженерия – это создание клеток нового типа на основе их гибридизации, реконструкции и культивирования. В узком смысле слова под этим термином понимают гибридизацию протопластов или животных клеток, в широком – различные манипуляции с ними, направленные на решение научных и практических задач.
Генная инженерия – совокупность приемов, методов и технологий получения рекомбинантных РНК и ДНК, выделения генов из организма, осуществления манипуляций с генами и введения их в другие организмы.

Какова роль биотехнологии в практической деятельности человека?
Процессы биотехнологии используются в хлебопечении, виноделии, пивоварении, приготовлении кисломолочных продуктов; микробиологические процессы – для получения ацетона, бутанола, антибиотиков, витаминов, кормового белка; биотехнология также включает в себя использование живых организмов, их систем или продуктов их жизнедеятельности для решения технологических задач, возможность создания живых организмов с необходимыми свойствами.

Каковы перспективы развития биотехнологии?
Дальнейшее развитие биотехнологии поможет решить ряд важнейших задач:
• Решить проблему нехватки продовольствия.
• Повысить урожайность культурных растений, создавать более устойчивые к неблагоприятным воздействиям сорта, а также находить новые способы защиты растений. Создавать новые биологические удобрения, биогумус.
• Находить альтернативные источники животного белка.
• Размножать растения вегетативно при помощи метода культуры тканей.
• Создавать новые лекарства и БАДы.
• Проводить раннюю диагностику инфекционных заболеваний и злокачественных новообразований.
• Получать экологически чистые виды топлива путем переработки отходов промышленного и сельскохозяйственного производства.
• Перерабатывать полезные ископаемые новыми способами.
• Использовать методы биотехнологии в большинстве отраслей деятельности во благо человечества.

Трансгенные продукты могут принести вред здоровью, вызывать злокачественные опухоли клонирование человека негуманно и противоречит мировоззрениям многих наций. Новейшие разработки биотехнологии могут привести к неконтролируемым последствиям: созданию новых вирусов и микроорганизмов, чрезвычайно опасных для человека, а также к контролируемым: созданию биологического оружия.

IV.Закрепление :

В чем вы видите возможные негативные последствия неконтролируемых исследований в области биотехнологии?

Можно ли у себя в саду или огороде заняться селекцией?

А на скотном дворе?

V. Задание на дом: Изучение материала учебника

Биология 10 класс Урок № 62

Тема урока: Центры происхождение культурных растений и

животных

Основное содержание урока: Учение Н.И.Вавилова о центрах происхождения культурных растений

Цели урока : Познакомить учащихся с центрами происхождения культурных растений, открытых Н.И.Вавиловым. Изучить центры происхождения культурных растений.

Оборудование : Карта «Центры происхождения домашних животных и растений»

Стенная таблица: «Центры происхождения культурных растений» ЭУ «Вавилов»

Ход урока

I. Организационный момент :

II.Проверка усвоения материала и активизация знаний по предыдущей теме:

Вопросы учебника по Основам селекции.

III. Изучение нового материала :

Все современные культурные растения произошли от диких предков. Процесс превращения диких растений в культурные формы называют одомашниванием.
Сегодня нам с вами на уроке предстоит познакомиться с центрами происхождения культурных растений, т.е. с местами на планете где были окультурены те или иные растения.
Наибольший вклад в изучение разнообразия культурных растений внёс русский селекционер Н.И.Вавилов.

К примеру, до 1927года учёным не была обнаружена известная твёрдая безостая пшеница. А Вавилов не только предсказывал её существование, но и обнаружил в Эфиопии целые поля такой пшеницы.
Когда Вавилов делал доклад о своём открытии, один из учёных слушателей насмешливо заметил ему: “Но мы не встречали рогатых лошадей?” “Найдутся рогатые лошади” – отвечал Вавилов. Через два года он послал своему оппоненту книгу, где содержались сведения о вымерших рогатых сородичах современных лошадей. Когда доклад был закончен, в зале под овации прозвучал возглас: “Биологи приветствуют своего Менделеева!” Аналогия вавиловского закона с периодическим законом в химии была отмечена в решении съезда.
Самым главным открытием,итогом всех экспедиций Вавилова стало – установление основных географических центров происхождения культурных растений.
Н.И. Вавилов обследовал многие районы земного шара и выявил территории с наибольшим генетическим разнообразием культивируемых растений и их диких сородичей. В 1920–1930 гг. Н.И. Вавилов вместе с сотрудниками осуществил более 60 экспедиций в 54 страны мира по всем обитаемым континентам, кроме Австралии.
Участники этих экспедиций – ботаники, генетики, селекционеры – были настоящими охотниками за растениями. В результате огромной работы они установили важные закономерности, показав, что не во всех географических зонах культурные растения обладают одинаковым разнообразием. Для разных культур существуют свои центры многообразия, где сосредоточено наибольшее число сортов, разновидностей, разнообразных наследственных отклонений. Эти центры многообразия являются и районами возникновения культурных сортов. Так, у картофеля максимум генетического разнообразия отмечен в Южной Америке, у кукурузы – в Мексике, у риса – в Китае и Японии, у пшеницы и ржи – в Средней Азии и Закавказьи, у ячменя – в Африке. Большинство центров совпадает с древними очагами земледелия. Таких центров многообразия Н.И. Вавилов насчитал сначала 8, а в более поздних работах сократил их число до 7.
1. Южноазиатский тропический (Индийский, или Индонезийско-Индокитайский).
2. Восточноазиатский (Китайский, или Китайско-Японский).
3. Юго-Западноазиатский (Переднеазиатский и Среднеазиатский).
4. Средиземноморский.
5. Абиссинский(Эфиопский).
6. Центральноамериканский (Южномексиканский, или Среднеамериканский).
7. Южноамериканский (Андийский).

Начатая Н.И. Вавиловым работа была продолжена другими ботаниками. В 1970 г. П.М. Жуковский установил еще 4 центра: Австралийский, Африканский, Европейско-Сибирский и Североамериканский. Таким образом, в настоящее время насчитывается 11 первичных центров культурных растений.
Отметьть эти центры на контурных картах.
Наряду с открытием мировых центров происхождения культурных растений Н.И. Вавилов и его сотрудники собрали самую крупную в мире коллекцию растений, которая была сосредоточена в созданном Всесоюзном институте растениеводства (ВИР, г. Ленинград, ныне Санкт-Петербург), в настоящее время носящем имя Н.И. Вавилова. Эта коллекция в виде семенных образцов постоянно пополняется, воспроизводится на полях опытных станций института. Она является тем кладезем исходного материала, которым пользуются все генетики и селекционеры страны, работающие с растениями.

Как свидетельствуют современные данные, центры происхождения животных и районы их одомашнивания, или доместикации (от лат. domesticus – домашний), – это территории древних цивилизаций. В Индонезийско-Индокитайском центре впервые, по-видимому, были одомашнены животные, не образующие крупные стада: собака, свинья, куры, гуси, утки. Причем собака, большинство пород которой происходит от волка, – одно из наиболее древних домашних животных.

В Передней Азии, как полагают, были одомашнены овцы, их предки – дикие бараны муфлоны. В Малой Азии одомашнены козы. Одомашнивание тура, ныне исчезнувшего вида, произошло, вероятно, в нескольких областях Евразии. В результате возникли многочисленные породы крупного рогатого скота. Предки домашней лошади – тарпаны, окончательно истребленные в конце XIX–начале XX вв., были одомашнены в степях Причерноморья. В американских центрах происхождения растений были одомашнены такие животные, как лама, альпака, индейка.

Многочисленные зоологические исследования подтвердили, что для каждого вида домашних животных, несмотря на обилие пород, существует, как правило, один дикий предок.

Таким образом, для большинства видов домашних животных и культурных растений, несмотря на их огромное разнообразие, обычно удается указать исходного дикого предка.

«Центры происхождения культурных растений» (по Н.И. Вавилову)

Название центра

Географическое положение

Окультуренные растения

Южноазиатский тропический

Тропическая Индия, Индокитай, Южный Китай, острова Юго-Восточной Азии

Рис, сахарный тростник, огурец, баклажан, черный перец, банан, сахарная пальма, саговая пальма, хлебное дерево, чай, лимон, апельсин, манго, джут и др. (50% культурных растений)

Восточноазиатский

Центральный и Восточный Китай, Япония, Корея, Тайвань

Соя, просо, гречиха, слива, вишня, редька, шелковица, гаолян, конопля, хурма, китайские яблоки, опийный мак, ревень, корица, олива и др. (20% культурных растений)

Юго-Западноазиатский

Малая Азия, Средняя Азия, Иран, Афганистан, Юго-Западная Индия

Мягкая пшеница, рожь, лен, конопля, репа, морковь, чеснок, виноград, абрикос, груша, горох, бобы, дыня, ячмень, овес, черешня, шпинат, базилик, грецкий орех и др. (14% культурных растений)

Средиземноморский

Страны по берегам Средиземного моря

Капуста, сахарная свекла, маслина (олива), клевер, одноцветковая чечевица, люпин, лук, горчица, брюква, спаржа, сельдерей, укроп, щавель, тмин и др. (11% культурных растений)

Абиссинский

Эфиопское нагорье Африки

Твердая пшеница, ячмень, кофейное дерево, зерновое сорго, бананы, нут, арбуз, клещевина и др.

Центральноамериканский

Южная Мексика

Кукуруза, длинноволокнистый хлопчатник, какао, тыква, табак, фасоль, красный перец, подсолнечник, батат и др.

Южноамериканский

Южная Америка вдоль западного побережья

Картофель, ананас, хинное дерево, маниок, томаты, арахис, кокаиновый куст, садовая земляника и др.

IV.Закрепление :

Нанесение на контурную карту центров происхождения культурных растений и названий наиболее значимых из растений данного центра.

Почему так ценна коллекция, собранная Вавиловым в наши дни?

V. Задание на дом :

Изучение материала учебника. Нанести на к. карту центры происхождения домашних животных.

Биология 10 класс Урок № 63

Тема урока: Приемы селекции животных

Основное содержание урока: Селекция растений и животных.

Демонстрация схем, иллюстрирующих методы получения новых сортов растений и пород животных.

Цели урока : Познакомить с особенностями и основными приемами селекции животных.

С достижениями селекционеров Казахстана

Оборудование : таблицы по общей биологии, иллюстрирующие методы селекционной работы

достижения селекции растений, методы селекции животных. Породы животных, выведенных в Казахстане – иллюстрации.

Ход урока

I. Организационный момент :

II.Проверка усвоения материала и активизация знаний по предыдущей теме :

Каковы положительные и отрицательные стороны самоопыления при селекции культурных растений?

Существует выражение: «Человека кормят и одевают полиплоиды». Как его следует понимать

III. Изучение нового материала :

1. Особенности биологии животных, учитываемые в селекции

При селекции животных необходимо учитывать следующие их особенности:

– малочисленность потомства у пары родителей;
– большая продолжительность жизни;
– невозможность вегетативного размножения высокоорганизованных животных и наличие у них только полового способа размножения;
– раздельнополость;
– часто поздняя половая зрелость;
– более сложные, чем у растений, взаимоотношения с внешней средой благодаря наличию нервной системы;
– трудность изучения генотипа, т.к. он содержит большое количество гетерозигот, а гены находятся в сложном взаимодействии (продуктивность по мясу, молоку, шерсти, плодовитость, густота меха у пушных зверей и другие хозяйственно- ценные признаки наследуются очень сложно).

2. Типы скрещиваний и методы разведения, применяемые в животноводстве

В селекционной работе важно представлять конечную цель, к которой стремится селекционер. Желательно ли увеличить продукцию молока, повысить его жирность или изменить мясные качества скота – все это требует разных направлений отбора и подбора производителей, применения различных систем скрещивания.
При подборе производителей важно учитывать их родословные. В племенных хозяйствах всегда ведутся племенные книги, в которых подробно учитываются экстерьерные особенности и продуктивность родительских форм в течение ряда поколений. По признакам предков можно судить о генотипе производителей.
Типы скрещивания при селекционной работе с животными разнообразны. Применяют в основном два типа скрещивания: неродственное и родственное.

Неродственное скрещивание, или аутбридинг (от англ. out – вне и breeding – разведение), осуществляется между особями одной породы или между особями разных пород животных. При строгом отборе приводит к поддержанию свойств или улучшению их в ряду следующих поколений гибридов, т.к. в потомстве может получиться удачная комбинация генов, обеспечивающая формирование целого ряда хозяйственно-важных признаков.

Близкородственное скрещивание, или инбридинг, проводится между братьями и сестрами или родителями и потомством. Этот тип скрещивания применяют в тех случаях, когда желают перевести большинство генов породы в гомозиготное состояние, т.е. для получения чистых линий, сохранения хозяйственно-важных признаков, повышения стабильности этих признаков для последующего скрещивания и получения эффекта гетерозиса.
Такое скрещивание до известной степени аналогично самоопылению у растений, т.к. приводит к повышению гомозиготности. При близкородственном скрещивании часто наблюдается ослабление животных, потеря устойчивости к действию внешних факторов, к заболеваниям. Все эти отрицательные проявления близкородственного скрещивания называются депрессией.

Межлинейное скрещивание проводится между представителями чистых гомозиготных линий для того, чтобы избежать неблагоприятного действия рецессивных генов, перевести их в гетерозиготное состояние и вызвать эффект гетерозиса. Обычно для скрещивания используются представители нескольких линий.

Отдаленная гибридизация, т.е. межвидовое скрещивание, известно у животных с древнейших времен. Чаще всего межвидовые гибриды стерильны, т.к. у них нарушается мейоз, что приводит к нарушению гаметогенеза. С глубокой древности человек использует гибрид кобылицы с ослом – мула, который отличается выносливостью и большой продолжительностью жизни. Преодоление бесплодия межвидовых гибридов животных – важная задача селекции.
Иногда гаметогенез у отдаленных гибридов протекает нормально, и это позволило получить новые ценные породы животных. Примером могут служить архаромериносы, которые могут пастись высоко в горах, как архары, и, как мериносы, дают хорошую шерсть. Получены плодовитые гибриды от скрещивания местного крупного рогатого скота с яками и зебу (подвидом крупного рогатого скота, распространенного в Азии и Африке). Продуктивны гибриды белуги и стерляди (бестер), хорька и норки (хонорик), карпа и карася. Также плодовито потомство, полученое при скрещиваниях между одногорбым и двугорбым верблюдами, домашней лошадью и лошадью Пржевальского, зубрами и бизонами.
В животноводстве используют два основных метода разведения: внутрипородное и межпородное.

Внутрипородное разведение, или разведение «в себе», направлено на сохранение и улучшение породы. Практически оно выражается в отборе лучших производителей, выбраковке особей, не отвечающих требованиям породы.

Межпородное разведение используют для создания новой породы. При этом часто проводят близкородственное скрещивание, что помогает получить большое количество особей, обладающих нужными свойствами.

Хорошим примером межпородного скрещивания может служить выведенная академиком Михаилом Федоровичем Ивановым (1871–1935) порода свиней – украинская белая степная. При создании этой породы использовались свиноматки местных украинских свиней с небольшой массой и невысоким качеством мяса и сала, но хорошо приспособленных к местным условиям. Самцами-производителями были хряки белой английской породы. Гибридное потомство вновь было скрещено с английскими хряками, в нескольких поколениях применялся инбридинг, были получены чистые линии, а при скрещивании их – родоначальники новой породы, которые по качеству мяса и массе не отличались от английской породы, а по выносливости – от украинских свиней.

Полиплоидия крайне редко встречается у животных. Интересен факт межвидового скрещивания тутового шелкопряда с последующим удвоением числа хромосом, проведенного академиком Борисом Львовичем Астауровым (1904–1974), который привел к созданию нового вида животных.

3. Явление гетерозиса у домашних животных

Так же как и у растений, у домашних животных наблюдается явление гибридной силы, или гетерозис. Оно заключается в том, что при скрещивании разных пород (а также при межвидовых скрещиваниях) иногда наблюдается особенно мощное развитие и повышение жизнеспособности в первом поколении гибридов. Это свойство, однако, в последующих поколениях затухает. Генетические основы гетерозиса у животных и у растений одинаковы.

Гетерозис широко применяют в животноводстве и птицеводстве – первое поколение гибридов, обнаруживающее явление гибридной силы, непосредственно используют в хозяйственных целях. Например, при скрещивании двух мясных пород кур получают гетерозиготных бройлерных кур. Для получения скороспелых свиней (на мясо и сало) скрещивают дюрокджерсейскую и беркширскую породы. Гибриды дают прирост на 10–12% выше представителей исходных пород.

4. Метод анализа наследственно ценных производителей по потомству

При селекции домашних животных очень важно определить наследственные качества самцов по признакам, которые непосредственно у них не проявляются, например по молочности и жирномолочности у быков или яйценоскости у петухов. Для этого используют метод анализа (испытания) производителей по потомству.

Сначала от самца-производителя получают немногочисленное потомство и сравнивают его продуктивность с продуктивностью матери и продуктивностью породы. Если продуктивность дочерей оказывается выше продуктивности породы и продуктивности матери, то это указывает на большую ценность производителя, которого следует использовать для дальнейшего улучшения породы.

От хорошего самца можно получить большое потомство, особенно если применить искусственное осеменение. Сперму, полученную от хорошего производителя, можно хранить долгое время, используя метод криохранения в жидком азоте.

С помощью гормональной суперовуляции и трансплантации у выдающихся коров-рекордисток по удоям можно забирать десятки эмбрионов в год, а затем имплантировать их в других менее ценных коров. Эмбрионы также хранятся при температуре жидкого азота. Это дает возможность увеличить в несколько раз число потомков от выдающихся производителей.

5. Особенности отбора в селекции животных

В селекции животных искусственный отбор также проводится в двух формах.

Массовый отбор – выбраковка особей, по фенотипу не соответствующих породным стандартам. Его назначение заключается в сохранении постоянства породных качеств.

Индивидуальный отбор – отбор отдельных особей с учетом наследственной стойкости признаков, обеспечивающих совершенствование породных качеств.

В селекции животных чаще применяется индивидуальный отбор. Причем отбор идет с учетом экстерьерных признаков. Экстерьер (от лат. exterior – внешний) – совокупность внешних признаков животного – телосложение, соотношение частей тела и т.д. Любой организм представляет собой целостную систему, поэтому определенное телосложение животного может свидетельствовать о его высокой мясной или молочной продуктивности (вспомните о соотносительной, или корреляционной, изменчивости). Таким образом, через экстерьер пытаются выяснить генотип животного.

6. Достижения селекции животных

Больших успехов в XX в. добились селекционеры-животноводы. На основе методов подбора и гибридизации, результативность которых была ярко продемонстрирована, в частности в уже упоминавшихся работах М.Ф. Иванова, были созданы новые замечательные породы всех видов домашних животных. На основе вышеупомянутой гибридизации дикого барана-архара с мериносами с последующим отбором животных, сочетающих в себе желательные качества, и с использованием близкородственного скрещивания Н.С. Батурин и Я.Я. Лусин вывели в Казахстане породу архара-мериноса, имеющую высокую шерстную продуктивность тонкорунных овец и присущую архару хорошую приспособленность к условиям высокогорных пастбищ.

На основе использования методов межпородного скрещивания и дальнейшего строгого отбора выведены породы крупного рогатого скота с высоким уровнем молочной продуктивности и большим содержанием жира в молоке. Примером может служить костромская порода крупного рогатого скота, созданная на основе скрещивания местного поголовья с производителями других пород с последующим строгим отбором и подбором, основанным на оценке племенных качеств животных. Высокая продуктивность животных этой породы характеризуется тем, что отдельные коровы дают от одного отела до другого свыше 16 тыс. кг молока.

Межпородное скрещивание было использовано также при создании новой мясо-шерстной породы овец. В качестве исходных родительских пород были выбраны алтайская тонкорунная порода, которая характеризуется хорошим качеством шерсти и высокой приспособленностью к местным условиям, и две английские скороспелые мясо-шерстные породы. Полученная в результате длительной селекционной работы и гибридизации порода характеризуется крепкой конституцией, большой живой массой (бараны – 110–115 кг, матки – 60–62 кг) и высоким настригом шерсти, которая отличается блеском, эластичностью и т.д.

На основе селекции с использованием внутривидовых межпородных, а также межвидовых и даже межродовых скрещиваний с последующим отбором созданы высокопродуктивные, быстрорастущие, обладающие высокими вкусовыми качествами породы рыб. В качестве примера укажем на высокопродуктивного ропшинского карпа (от названия поселка Ропша под Санкт-Петербургом), обладающего высокой продуктивностью и зимостойкостью (выведен В.С. Кирпичниковым), и украинские породы карпа (А.И. Кузема и др.). Весьма перспективен межродовой гибрид стерляди и белуги – бестер, обладающий высокими темпами роста (гетерозис) и прекрасными вкусовыми качествами.

Используя методы отбора и гибридизации, человек коренным образом изменил природу используемых им растений и животных. Современная биология, в особенности генетика и цитология, существенно обогатили теорию и практику селекции, вооружили и будут вооружать ее новыми высокоэффективными методами управления формообразованием организмов и создания высокопродуктивных сортов растений и пород животных.

Основные методы селекции растений и животных

Методы

Селекция растений

Селекция животных

Подбор родительских пар

Географически удаленные или генетически отдаленные (неродственные) формы

По хозяйственно-ценным признакам и экстерьеру

Скрещивание неродственное (аутбридинг)

Внутривидовое, межвидовое, межродовое, ведущее к гетерозису и высокой продуктивности

Скрещивание отдаленных пород, отличающихся контрастными признаками, для получения гетерозиготных популяций и проявления у их представителей гетерозиса

Скрещивание близкородственное (инбридинг)

Самоопыление перекрестноопыляющихся растений путем искусственного воздействия с получением чистых линий

Скрещивание между близкими родственниками для получения чистых линий с желательными признаками

Отбор массовый

Применяется в отношении перекрестноопыляемых растений

Применяется с целью выбраковки особей, по фенотипу не соответствующих породным стандартам

Отбор индивидуальный

Применяется в отношении самоопыляющихся растений и при искусственном самоопылении перекрестноопыляемых растений с целью выделения чистых линий – потомков одной самоопыляющейся особи

Применяется жесткий отбор по хозяйственно-ценным признакам, выносливости, экстерьеру и др.

Метод испытания производителей по потомству

Не применяется

Используется метод искусственного осеменения от лучших самцов-производителей, качества которых проверяют по дочерям

Экспериментальное получение полиплоидов

Применяется для получения более урожайных форм

Практически не применяется

Индуцированный мутагенез

Применяется с целью получения исходного материала

Практически не применяется

IV.Закрепление : Заполнение таблицы методы селекции.

V. Задание на дом : Изучение материала учебника.

Биология 10 класс Урок № 64

Тема урока: Искусственный отбор в селекции

Основное содержание урока: Искусственный отбор в селекции. Гибридизация как метод

в селекции

Цели урока : Раскрыть творческую роль искусственного отбора

Оборудование : Таблицы по общей биологии; биологические объекты, иллюстрирующие многообразие сортов культурных растений, пород домашних животных и формы искусственного отбора; карта основных географических центров происхождения культурных растений;

Ход урока

I. Организационный момент :

II.Проверка усвоения материала и активизация знаний по предыдущей теме :

А. Устная проверка знаний

1) предмет и задачи селекции;
2) учение Н.И. Вавилова о центрах происхождения культурных растений;
3) центры доместикации животных.

Б. Работа по карточкам

№ 1. Центром происхождения кукурузы является Центральная Америка, где ее культивировали еще до прихода европейцев. Связан ли центр происхождения какого-либо культурного растения с наличием древнейших земледельческих центров? Какая американская земледельческая цивилизация ввела кукурузу в культуру?

№ 2. Как можно доказать, что на первых этапах одомашнивания отбор животных по поведению играл центральную роль?

№ 3. У аравийского кофе существуют сорта, отличающиеся по содержанию кофеина, величине и ароматности зерен, устойчивости к вредителям. Согласно закону гомологических рядов, какое растение – кофе либерийский или чай китайский – будет иметь сходные ряды изменчивости и почему?

№ 4. У пшеницы известны сорта, отличающиеся по остистости, количеству зерновок в колосе, компактности колоса, срокам вегетации. Назовите еще две зерновые культуры, которые имеют сходные с пшеницей ряды изменчивости.

№ 5. Родина капусты и лука находится в Средиземноморском регионе. Каким образом ученые смогли установить центр происхождения этих растений?

№ 6. Какая существует связь между охраной диких сородичей культурных растений и домашних животных и задачами выведения новых сортов и пород?

№ 7. Родиной какой культуры является Казахстан?

№ 8. Породы домашних животных выведенных в Казахстане.

В. Самостоятельна работа

Учащиеся получают список с названиями культурных растений, которые они должны распределить по центрам происхождения в соответствии с заданным вариантом.

1-й вариант

Южноазиатский тропический;
Абиссинский;
Южноамериканский.

2-й вариант

Восточноазиатский;
Средиземноморский;
Центральноамериканский.

3-й вариант

Юго-Западноазиатский;
Южноамериканский;
Абиссинский.

Названия растений:

1) подсолнечник;
2) капуста;
3) ананас;
4) рожь;
5) просо;
6) чай;
7) твердая пшеница;
8) арахис;
9) арбуз;
10) лимон;
11) сорго;
12) гаолян;
13) какао;
14) дыня;
15) апельсин;
16) баклажан;

17) конопля;
18) батат;
19) клещевина;
20) фасоль;
21) ячмень;
22) манго;
23) овес;
24) хурма;
25) черешня;
26) кофе;
27) томат;
28) виноград;
29) соя;
30) маслина;
31) картофель;
32) лук;

33) горох;
34) рис;
35) огурец;
36) редька;
37) хлопчатник;
38) кукуруза;
39) китайские яблоки;
40) сахарный тростник;
41) банан;
42) табак;
43) сахарная свекла;
44) тыква;
45) лен;
46) морковь;
47) джут;
48) мягкая пшеница.

Ответы:

1-й вариант

Южноазиатский тропический:
6; 10; 15; 16; 22; 34; 35; 40; 41; 47.
Средиземноморский:
2; 30; 32; 43.
Южноамериканский:
3; 8; 27; 31.

2-й вариант

Восточноазиатский:
5; 12; 17; 24; 29; 36; 39.
Абиссинский:
7; 9; 11; 19; 26.
Центральноамериканский:
1; 13; 18; 20; 37; 38; 42.

3-й вариант

Юго-Западноазиатский:
4; 14; 21; 23; 25; 28; 33; 45; 46; 48.
Южноамериканский:
3; 8; 27; 31.
Абиссинский:
7; 9; 11; 19; 26.

III. Изучение нового материала :

1. Раскрытие Ч.Дарвином причин многообразия сортов и пород

Людьми давно владела мечта об управлении наследственностью. Они стремились найти средства, изменяющие наследственность. Чаще всего люди изменяли наследственность, даже не подозревая об этом. Чарлз Дарвин показал, что началось это с бессознательного отбора, когда хозяева сохраняли в первую очередь самые ценные экземпляры домашних животных и введенных в культуру растений. О направленном изменении пород и сортов люди не думали, тем не менее, животные и растения изменялись из поколения в поколение. Таким образом, главная причина многообразия пород и сортов – искусственный отбор.

Отбор, производимый человеком на основе наследственной изменчивости с целью создания пород и сортов, называется искусственным.

Посещая сельскохозяйственные выставки, Ч.Дарвин обратил внимание на большое разнообразие пород и сортов и задался целью выяснить причины этого многообразия. К 40-м гг. XIX в. было известно большое число пород крупного рогатого скота (молочных, мясных, мясо-молочных), лошадей (тяжеловозов, скаковых), свиней, собак, а также кур. Число сортов пшеницы превышало 300, винограда – 1 тыс. Породы и сорта, принадлежащие к одним и тем же видам, часто настолько сильно отличались друг от друга, что их можно было принять за разные виды.

Многие сторонники учения о постоянстве и неизменяемости видов считали, что каждая порода, каждый сорт произошли от отдельного дикого предка. Дарвин обстоятельно изучил происхождение разных пород домашних животных и пришел к заключению, что человек сам создал все их многообразие, как и многообразие сортов культурных растений, изменяя в разных направлениях один или несколько родоначальных диких видов. Особенно подробно Дарвин исследовал происхождение пород домашнего голубя.

Несмотря на большие различия, породы домашних голубей имеют очень важные общие признаки. Все домашние голуби – общественные птицы, гнездятся на зданиях, а не на деревьях, как дикие. Голуби разных пород легко скрещиваются и дают плодовитое потомство. При скрещивании особей, принадлежащих к разным породам, Дарвин получил потомство, по окраске удивительно сходное с диким сизым (скалистым) голубем. Ученый сделал вывод, что все породы домашних голубей произошли от одного вида – дикого сизого (скалистого) голубя, обитающего на крутых утесах Средиземноморского побережья и севернее, до Англии и Норвегии. Обыкновенный сизый голубь похож на него окраской оперения.

Точным исследованием анатомических и физиологических признаков Ч.Дарвин установил, что все породы домашних кур произошли от банкивской курицы – дикого вида, обитающего в Индии, на Мадагаскаре и Зондских островах; породы крупного рогатого скота – от дикого тура, истребленного в XVII в.; породы свиней – от дикого кабана. Сорта огородной капусты произошли от дикой капусты, еще и теперь встречающейся по западным берегам Европы.

Достаточно ли только наследственной изменчивости для объяснения поразительного многообразия пород домашних животных и сортов культурных растений и их соответствия той цели, с которой их разводят? Ч.Дарвин в работе «Изменения животных и растений под влиянием одомашнивания» дал научное обоснование процессам формообразования в сельском хозяйстве.

Дарвин обратился к сельскохозяйственной литературе, к отчетам выставок, старым каталогам и прейскурантам, изучил практику коннозаводчиков, голубеводов, садоводов и установил, что постоянно появлялись новые породы и сорта, которые были более совершенными и разнообразными по своим признакам по сравнению с ранее существовавшими. В отдельных случаях новые признаки у домашних животных и культурных растений возникали случайно, внезапно; человек не накапливал их путем направленного отбора. Так появились коротконогая овца, цельнолистная земляника. Они заинтересовали человека своей необычностью, и он закрепил эти признаки в породе, сорте. Но, как правило, человек активно участвовал в длительном процессе создания нужных ему признаков и свойств пород и сортов.

В стаде, стае, в поле, на грядке и т.д. человек замечал отдельное животное или растение с каким-то представляющим для него интерес, хотя бы и мелким, наследственным отличием, отбирал эти особи на племя и скрещивал их. Все другие особи не допускались до размножения. Из поколения в поколение оставлялись в качестве производителей особи, у которых данный наследственный признак был выражен наиболее заметно. Таким образом признак усиливался и накапливался в этой искусственной популяции.

Отбору иногда предшествовало скрещивание для получения в потомстве комбинаций генов, а значит и более разнообразного материала, для искусственного отбора. Например, родоначальник всемирно известной русской породы орловских рысаков был получен так. Сначала скрестили жеребца арабской верховой породы с лошадью датской тяжеловозной, а появившегося от них жеребца – с лошадью голландской рысистой породы. Затем проводился отбор по определенным признакам.

2. Формы искусственного отбора

В зависимости от способа размножения вида, искусственный отбор может быть массовым или индивидуальным. Массовый и индивидуальный отбор – две основные формы искусственного отбора, используемые в селекции.

Массовый отбор проводится по внешним, фенотипическим, признакам в популяциях растений и животных. Например, перед нами поле люцерны, на котором произрастает 1 тыс. растений. Внимательно обследовав каждое растение в процессе его роста, учтя их продуктивность по семенам и зеленой массе при уборке, мы отобрали 50 лучших по всем показателям. Объединив семена этих отобранных 50 растений, на следующий год закладываем новое поле, на котором ожидаем получить улучшенную по продуктивности и другим признакам популяцию люцерны – этого замечательного высокобелкового кормового растения.

Если мы добились улучшения, то можем считать, что массовый отбор по внешним признакам был эффективен. Однако эта форма отбора имеет существенные недостатки, т.к. мы не всегда по внешним признакам можем определить лучший генотип. Массовый отбор – наиболее древняя форма отбора.

Массовый отбор может быть эффективен, когда особи выделяются по качественным, просто наследуемым, признакам (белый или красный цветок, рогатое или безрогое животное и др.). Его обычно применяют для перекрестноопыляемых растений. Так, например, были получены новые сорта ржи, в частности сорт Вятка.

При индивидуальном отборе выбирают отдельную особь с интересующим человека признаком и получают от нее потомство. Введение индивидуального отбора стало понастоящему революционным этапом в развитии селекции. Это произошло в середине XIX в., когда знаменитый французский селекционер Ж.Вильморен изложил основные принципы этой формы отбора, главным из которых была оценка отбираемых растений или животных по потомству. Чаще всего эта форма отбора применяется в отношении самоопыляющихся растений, когда в размножении участвует только одна особь пшеницы, овса, ячменя. Потомство одной самоопыляющейся особи называют чистой линией, которая состоит из гомозиготных форм. Индивидуальный отбор также может быть однократным или повторным. В результате его применения получают сорта, представляющие собой одну или несколько гомозиготных чистых линий. Однако и в чистых линиях происходят мутации и появляются гетерозиготные особи.

Вернемся к тому же примеру с полем люцерны. Отобрав из 1 тыс. 50 лучших по внешним признакам растений, в случае индивидуального отбора мы не станем объединять их семена, а посеем в следующем году семена каждого из 50 растений отдельно и тем самым оценим по всем признакам все потомство каждого из отобранных растений. Таким образом оценивают генотип отобранного растения, а не только его фенотипические показатели. Если каждое отобранное из популяции по выдающимся показателям растение или животное сохраняет свои показатели и в потомстве, индивидуальный отбор продолжается и в последующих поколениях.

Преимущество индивидуального отбора перед массовым заключается в точности оценки генотипа при анализе индивидуальных потомков. При отборе особей по количественным признакам, которые наследуются, как правило, очень сложно (количество зерен в колосе пшеницы, жирность молока коровы и др.), где нужна предельно точная оценка генотипа, наиболее эффективен индивидуальный отбор.

  3. Творческая роль искусственного отбора

Отбор ведет к изменению органа или признака, совершенствование которого желательно для человека. Породы и сорта, происходящие от общих диких предков, развивались под влиянием человека в разных направлениях сообразно его хозяйственным целям, вкусам и запросам. Они становились все более и более не похожими друг на друга и на дикий вид, от которого произошли. Роль искусственного отбора в эволюции пород и сортов неправильно было бы сравнить с решетом, через которое просто отсеиваются не годные для человека уклонения. Отбор особей с нужными человеку наследственными изменениями приводит к созданию совершенно новых сортов и пород, т.е. никогда ранее не существовавших органических форм с признаками и свойствами, сформированными самим человеком. В этом заключается творческая роль искусственного отбора.

Искусственный отбор является главной движущей силой в образовании новых пород животных и сортов растений, приспособленных к интересам человека. Учение об искусственном отборе теоретически обобщило тысячелетнюю практику человека по созданию пород домашних животных и сортов культурных растений и стало одной из основ современной селекции.

IV.Закрепление : Выполнение лабораторной работы.

Лабораторная работа: «Изучение результатов искусственного отбора»

Оборудование: различные сорта комнатных растений (узамбарских фиалок, бегоний или др.).

Ход работы

1. Сравните растения двух сортов, предложенных вам для работы. Определите, по каким признакам они различаются друг от друга в большей степени.

2. Каково значение многообразия признаков у рассматриваемых вами сортов растений для человека?

3. Выскажите предположение, под влиянием каких факторов произошло изменение органов растений, рассматриваемых вами сортов. Какова роль в этом человека?

4. Объясните, как вы понимаете выражение «творческая роль искусственного отбора».

5. Вывод: об основных причинах многообразия сортов, рассматриваемого вами в ходе лабораторной работы, комнатного растения.

V. Задание на дом

Изучение материала учебника.

Биология 10 класс Урок № 65

Тема урока: Полиплоидия. Достижения селекции

Основное содержание урока: Типы скрещиваний. Полиплоидия в селекции растений. Достижения современной селекции.

Цели урока :

Оборудование : Оборудование: таблицы по общей биологии, иллюстрирующие многообразие пород и сортов, основные методы и достижения селекции растений.

Ход урока

I. Организационный момент :

II.Проверка усвоения материала и активизация знаний по предыдущей теме :

I. Проверка знаний

А. Устная проверка знаний

1. Ч.Дарвин о причинах многообразия пород и сортов.
2. Формы искусственного отбора и их характеристика.
3. Творческая роль искусственного отбора.

Б. Работа по карточкам

№1. Почему породу или сорт можно считать рукотворной популяцией, т.е. популяцией, созданной волей и усилиями людей?

№2. Покажите на примерах влияние отбора на направления породо- и сортообразования.

№3. Почему массовый отбор применяется для перекрестноопыляемых растений? Дает ли массовый отбор генетически однородный материал? Почему при массовом отборе необходим повторный отбор?

III. Изучение нового материала :

1. Особенности биологии растений, учитываемые в селекции

В селекции необходимо учитывать следующие особенности биологии растений:

– высокая плодовитость и многочисленность потомства;
– наличие самоопыляемых видов;
– способность размножаться вегетативными органами;
– возможность искусственного получения мутантных форм.

Эти особенности растений определяют выбор методов селекции.

2. Скрещивание как метод увеличения разнообразия материала для искусственного отбора

Основными методами селекции растений служат гибридизация и отбор. Обычно эти методы используют совместно. Гибридизация повышает разнообразие материала, с которым работает селекционер. Но сама по себе, чаще всего, она не может привести к целенаправленному изменению признаков у организмов, т.е. скрещивания без искусственного отбора являются малоэффективными. Скрещиванию предшествует тщательный отбор родительских пар.

Гибридизация может осуществляться по разным схемам. Различают скрещивания простые (парные) и сложные (ступенчатые, возвратные, или беккроссы).

Простым, или парным, называется скрещивание между двумя родительскими формами, производимое однократно. Разновидностью их являются так называемые взаимные (реципрокные) скрещивания. Напомним, что их суть состоит в том, что проводятся два скрещивания, причем отцовская форма первого скрещивания используется во втором скрещивании в качестве материнской, а материнская – соответственно в качестве отцовской. Применяются такие скрещивания в двух случаях: когда развитие наиболее ценного признака обусловлено цитоплазматической наследственностью (например, морозостойкость у некоторых сортов озимой пшеницы) или когда завязываемость семян у гибридов зависит от того, в качестве материнской или отцовской формы берется тот или иной сорт. Реципрокные скрещивания показывают, что иногда влияние цитоплазмы материнского сорта оказывается весьма существенным.
Так, в НИИ масличных культур им. В.С. Пустовойта (г. Краснодар) в результате реципрокных скрещиваний сортов подсолнечника 3519 и 6540 были получены межсортовые гибриды, которые значительно (в 2,5 раза) различались по степени поражения заразихой в зависимости от того, какой сорт был взят в качестве материнской, а какой – в качестве отцовской формы. Естественно, в селекционный процесс включили гибриды с большей устойчивостью к заразихе.

Сложными называют скрещивания, в которых используют более двух родительских форм или применяют повторное скрещивание гибридного потомства с одним из родителей. Различают ступенчатые и возвратные сложные скрещивания.
Сложная ступенчатая гибридизация – это система последовательных скрещиваний получаемых гибридов с новыми формами, а также гибридов между собой. Таким путем можно собрать в одном сорте лучшие качества многих исходных форм. Этот метод был впервые разработан и успешно применен известным советским селекционером А.П. Шехурдиным при создании сортов мягкой яровой пшеницы Лютесценс 53/12, Альбидум 43, Альбидум 24, Стекловидная, Саратовская 210, Саратовская 29 и др., а также ряда сортов твердой яровой пшеницы.
При возвратных скрещиваниях полученные гибриды скрещивают с родительской формой, признак которой хотят усилить. Если такие скрещивания повторяют многократно, их называют насыщающими, или поглотительными (беккросы). При этом гибрид насыщается генетическим материалом одного из родителей, а генетический материал другого родителя вытесняется (поглощается), и в геноме гибрида остается один или несколько генов, ответственных за какой-то ценный признак, например засухоустойчивость или устойчивость к одной из болезней. Как правило, в качестве доноров таких признаков используют местные дикорастущие формы, которые чаще всего низкопродуктивны, поэтому селекционерам и приходится прибегать к беккроссам.

В селекции растений находят применение следующие виды скрещиваний.

Инбридинг, или близкородственное скрещивание, используют как один из этапов повышения урожайности. Для этого проводят самоопыление перекрестноопыляемых растений, что ведет к повышению гомозиготности. Через 3–4 поколения возникают так называемые чистые линии – генетически однородное потомство, полученное индивидуальным отбором от одной особи или пары особей в ряду поколений. Многие аномальные признаки являются рецессивными. В чистых линиях они проявляются фенотипически. Это приводит к неблагоприятному эффекту, снижению жизнеспособности организмов, получившему название инбредная депрессия. Но, несмотря на неблагоприятное влияние самоопыления у перекрестноопыляемых растений, его часто и успешно применяют в селекции для получения чистых линий. Они необходимы для наследственного закрепления желательных, ценных признаков, а также для проведения межлинейного скрещивания. У самоопыляющихся растений не происходит накопления неблагоприятных рецессивных мутаций, т.к. они быстро переходят в гомозиготное состояние и устраняются естественным отбором.

Межлинейное скрещивание – перекрестное опыление между разными самоопыляющимися линиями, в результате которого в ряде случаев появляются высокоурожайные межлинейные гибриды. Например, для получения межлинейных гибридов кукурузы срывают метелки с выбранных растений и, когда появляются рыльца пестиков, опыляют их пыльцой этого же растения. Чтобы не произошло опыление пыльцой других растений, соцветия закрывают бумажными изоляторами. Так получают несколько чистых линий на протяжении ряда лет, а затем скрещивают чистые линии между собой и подбирают такие, потомство которых дает максимальную прибавку урожая.

Межсортовое скрещивание – скрещивание растений разных сортов между собой с целью проявления у гибридов комбинативной изменчивости. Это вид скрещивания наиболее распространен в селекции и лежит в основе получения многих высокоурожайных сортов. Его применяют и в отношении самоопыляемых видов, например пшеницы. У цветков растения одного сорта пшеницы удаляют пыльники, рядом в банке с водой ставится растение другого сорта, и оба растения накрываются общим изолятором. В результате получают гибридные семена, сочетающие нужные селекционеру признаки разных сортов.

Отдаленная гибридизация – скрещивание растений разных видов, а иногда и родов, способствующее получению новых форм. Обычно скрещивание происходит в пределах вида. Но иногда возможно получение гибридов от скрещивания растений разных видов одного рода и даже разных родов. Так, существуют гибриды ржи и пшеницы, пшеницы и дикого злака эгилопс. Однако отдаленные гибриды обычно бесплодны. Основные причины бесплодия:

– у отдаленных гибридов обычно невозможен нормальный ход созревания половых клеток;
– хромосомы обоих родительских видов растений настолько несхожи между собой, что они оказываются неспособными конъюгировать, в результате чего не происходит нормальной редукции их числа, нарушается процесс мейоза.

Эти нарушения оказываются еще более значительными, когда скрещивающиеся виды отличаются по числу хромосом (например, диплоидное число хромосом ржи 14, мягкой пшеницы – 42). Существует немало культурных растений, созданных в результате отдаленной гибридизации. Например, в результате многолетних работ академика Н.В. Цицина и его сотрудников получены ценные сорта зерновых на основе гибридизации пшеницы с многолетним сорным растением пыреем. В результате гибридизации пшеницы с рожью (эти гибриды обычно бесплодны) было получено новое культурное растение, названное тритикале (лат. triticum – пшеница, secale – рожь). Это растение очень перспективно как кормовая и зерновая культура, дающая высокие урожаи и стойкая к неблагоприятным воздействиям внешней среды.

3. Явление гибридной силы и его генетические основы

Проявление гетерозиса по продуктивности у гибрида (в центре), полученного от скрещивания двух различных линий кукурузы (по краям)

Еще в середине XVIII в. русский академик И.Кельрейтер обратил внимание на то, что в отдельных случаях при скрещивании растений гибриды первого поколения значительно мощнее родительских форм. Затем Ч.Дарвин сделал заключение, что гибридизация во многих случаях сопровождается более мощным развитием гибридных организмов. Более высокая жизнеспособность, продуктивность гибридов первого поколения по сравнению со скрещиваемыми родительскими формами получила название гетерозис. Гетерозис может возникать при скрещивании пород у животных, сортов и чистых линий у растений. Так, межсортовой гибрид Грушевской и Днепропетровской кукурузы дает 8–9% прибавки урожая, а межлинейный гибрид двух самоопыляемых линий этих же сортов – 25–30% прибавки к урожаю. Известны случаи гетерозиса и при отдаленных скрещиваниях видов и родов растений и животных.

Таким образом, явление гетерозиса как наследственное выражение эффектов гибридизации было известно давно. Однако его использование в селекционном процессе началось сравнительно недавно, в 1930-е гг. Открытие и понимание явления гетерозиса позволило определить новое направление селекционного процесса – создание высокопродуктивных гибридов растений и животных.

Новый период в изучении явления гетерозиса начинается в 20-е гг. XX в. с работ американских генетиков Дж.Шелла, Е.Иста, Р.Хелла, Д.Джонса. В результате проведенных ими работ у кукурузы путем самоопыления были получены инбредные линии, отличающиеся от исходных растений пониженной продуктивностью и жизнеспособностью, т.е. сильной инбредной депрессией. Но когда Шелл скрестил между собой чистые линии, то неожиданно для себя получил очень мощные гибриды первого поколения, значительно превосходящие по всем параметрам продуктивности как исходные линии, так и сорта, из которых путем самоопыления были получены эти линии. С этих работ и началось широкое использование гетерозиса в селекционном процессе.

Чем объясняется явление гетерозиса, т.е. мощность гибридов, с генетической точки зрения? Генетики предложили для его объяснения несколько гипотез. Наиболее распространенными являются следующие две.

Гипотеза доминирования разработана американским генетиком Д.Джонсом. В ее основе лежит представление о благоприятно действующих доминантных генах в гомозиготном или гетерозиготном состоянии. Если у скрещиваемых форм имеется всего по два доминантных благоприятно действующих гена (AAbbCCdd х aaBBccDD), то у гибpидa их четыре (AaBbCcDd), независимо от того, в гомозиготном или гетерозиготном состоянии они находятся. Это, по мнению сторонников этой гипотезы, и определяет гетерозис гибрида, т.е. его преимущества перед исходными формами.

Гипотеза сверхдоминирования предложена американскими генетиками Дж.Шеллом и Е.Истом. В ее основе лежит признание того, что гетерозиготное состояние по одному или многим генам дает преимущество перед гомозиготными состояниями по одному или многим генам. Схема, иллюстрирующая гипотезу сверхдоминирования по однoмy гену, довольно проста. Она свидетельствует о том, что гетерозиготное состояние по гену Аа имеет преимущества в синтезе контролируемого геном продукта перед гомозиготами по аллелям этого гена. Начиная со второго поколения гибридов, эффект гетерозиса затухает, т.к. часть генов переходит в гомозиготное состояние:

P – Аа х Аа;
F2 – АА; 2Аа; аа.

Имеется и ряд других гипотез гетерозиса. Наиболее интересную из них, гипотезу компенсационного комплекса генов, предложил отечественный генетик В.А. Струнников. Ее суть сводится к следующему. Пусть возникли мутации, сильно понижающие жизнеспособность и продуктивность. В результате отбора у гомозигот формируется компенсационный комплекс генов, в значительной степени нейтрализующий вредное действие мутаций. Если затем такую мутантную форму скрестить с нормальной (без мутаций) и тем самым перевести мутации в гетерозиготное состояние, т.е. нейтрализовать их действие нормальным аллелем, то сложившийся по отношению к мутациям компенсационный комплекс обеспечит гетерозис.

Таким образом, несмотря на то, что генетические основы гетерозиса до конца еще не выяснены, несомненно одно: положительную роль у гибридов играет высокая гетерозиготность, приводящая к проявлению повышенной физиологической активности.

4. Преодоление бесплодия межвидовых гибридов растений

Отдаленная гибридизация не находит широкого применения в селекции по причине бесплодности получаемых гибридов. Одним из выдающихся достижений современной генетики и селекции явилась разработка способа преодоления бесплодия межвидовых гибридов, приводящего в некоторых случаях к получению нормально размножающихся гибридов. Впервые это удалось осуществить в 1922–1924 гг. русскому генетику, ученику Н.И. Вавилова, Георгию Дмитриевичу Карпеченко (1899–1942) при скрещивании редьки и капусты. Оба эти вида имеют (в диплоидном наборе) по 18 хромосом. Соответственно их гаметы несут по 9 хромосом (гаплоидный набор). Гибрид имеет 18 хромосом, но он совершенно бесплоден, т.к. «редечные» и «капустные» хромосомы в мейозе не конъюгируют друг с другом.

Капустно-редечный гибрид (рафанобрассика)

Г.Д. Карпеченко действием колхицина удвоил число хромосом гибрида. В результате в гибридном организме оказалось 36 хромосом, слагающихся из двух полных диплоидных наборов редьки и капусты. Это создало нормальные возможности для мейоза, т.к. каждая хромосома имела себе парную. «Капустные» хромосомы конъюгировали с «капустными», а «редечные» – с «редечными». Каждая гамета несла по одному гаплоидному набору редьки и капусты (9 + 9 = 18). Виды, у которых произошло объединение разных геномов в одном организме, а затем их кратное увеличение, называются аллополиплоиды. В зиготе вновь оказалось 36 хромосом.

Таким образом, полученный капустно-редечный гибрид, названный рафанобрассикой, стал плодовитым. Гибрид не расщеплялся на родительские формы, т.к. хромосомы редьки и капусты всегда оказывались вместе. Это созданное человеком растение не было похоже ни на редьку, ни на капусту. Стручки состояли из двух половинок, из которых одна напоминала стручок капусты, другая – редьки. Отдаленная гибридизация в сочетании с удвоением числа хромосом (полиплоидия) привела к восстановлению плодовитости.

Г.Д. Карпеченко удалось впервые четко продемонстрировать взаимосвязь отдаленной гибридизации и полиплоидии в получении плодовитых форм. Это имеет огромное значение как для эволюции, так и для селекции.

5. Использование в селекции растений соматических мутаций

Использование соматических мутаций применимо для селекции вегетативно размножающихся растений. С помощью вегетативного размножения можно сохранить полезную соматическую мутацию или сохранить и размножить любую гетерозиготную форму, обладающую хозяйственно полезными признаками. Например, только с помощью вегетативного размножения сохраняются свойства многих сортов плодово-ягодных культур. При половом размножении свойства сортов, состоящих из гетерозиготных особей, не сохраняются, и происходит их расщепление.

6. Искусственный отбор в селекции растений

Как уже было нами сказано, гибридизация эффективна в селекции лишь в сочетании с отбором. В селекции растений применяют как массовый, так и индивидуальный отбор.

При проведении массового отбора из большого числа особей выбирают группу растений с лучшими фенотипами, генотипы которых неизвестны. Массовый отбор проводится среди перекрестноопыляемых растений. Совместное выращивание отобранных растений способствует их свободному скрещиванию, что ведет к гетерозиготности особей. Массовый отбор проводят многократно в ряду последующих поколений. К нему прибегают в том случае, когда требуется относительно быстро улучшить тот или иной сорт. Но наличие модификационной изменчивости снижает ценность сортов, выведенных массовым отбором.

Индивидуальный отбор в селекции растений используют как способ сохранения для размножения лучших растений. Их выращивают изолированно друг от друга с целью выявления у потомства ценных признаков через сравнение с исходными формами и между собой. Как нам уже известно, чаще всего объектом индивидуального отбора выступают самоопыляющиеся растения, и его результатом являются чистые линии.

7. Роль естественного отбора в селекции растений

Естественный отбор в селекции играет определяющую роль. На любое растение в течение всей его жизни действует целый комплекс факторов окружающей среды, и оно должно быть устойчивым к вредителям и болезням, приспособлено к определенному температурному, водному режиму. Поэтому благодаря естественному отбору у особей формируются приспособления к среде обитания. Не может быть культурных растений, одинаково продуктивных в любой местности. Под влиянием естественного отбора происходит районирование сортов.

8. Индуцированный мутагенез, полиплоидия и их использование в селекции растений

Индуцированный мутагенез основан на воздействии различных излучений и химических мутагенов на организм для получения мутаций. Мутагены позволяют получить широкий спектр разнообразных мутаций. Из 1 тыс. искусственно полученных мутаций 1–2 тыс. оказываются полезными. Но в этом случае необходим жесткий индивидуальный отбор мутантных форм и дальнейшая работа с ними.

Методы мутагенеза успешно применяют в селекции растений. Сейчас в мире создано более 1 тыс. сортов, ведущих родословную от отдельных мутантных растений, полученных в результате искусственного мутагенеза. Известный сорт яровой пшеницы Новосибирская 67 был получен в Институте цитологии и генетики СО РАН после обработки семян исходного материала сорта Новосибирская 7 рентгеновскими лучами. Этот сорт обладает короткой и прочной соломиной, что предохраняет растения от полегания в период уборки урожая.

В селекции растений находит широкое применение и метод получения полиплоидных форм. Полиплоидия является разновидностью геномной мутации и заключается в кратном по сравнению с гаплоидным увеличении набора хромосом. Полиплоидные формы можно получить, обрабатывая колхицином семена в период их прорастания.

Кратное увеличение числа хромосом сопровождается возрастанием массы семян и плодов, что ведет к повышению урожайности сельскохозяйственных растений. О роли метода получения полиплоидов в селекции растений красноречиво сказал академик П.М. Жуковский: «Человечество питается и одевается преимущественно продуктами полиплоидии». В России широко распространены экспериментально полученные полиплоидные сорта картофеля, пшеницы, сахарной свеклы, гречихи и других культурных растений.

Достижения селекции растений

Селекционная работа имеет огромное народнохозяйственное значение. Замена малоурожайных сортов высокопродуктивными селекционными сортами представляет собой один из основных путей повышения урожайности. В настоящее время и в нашей стране, и за рубежом селекционно-генетическая работа приводит к замечательным результатам.
Познакомимся с некоторыми из последних достижений селекции по основным сельскохозяйственным культурам.

Озимая пшеница. Для России пшеница – основная зерновая культура. Академик Павел Пантелеймонович Лукьяненко (1901–1973) создал ряд высокоурожайных сортов озимой пшеницы, занимающих миллионы гектаров как в России, так и в других странах. Особенной популярностью пользуются сорта Аврора и Кавказ, дающие урожай до 100 ц/га, и Безостая 1 с урожайностью до 50 ц/га. На основе последнего сорта были выведены сорта Краснодарская 57 и Одесская полукарликовая.
Не менее высокоурожайные сорта выведены на Мироновской селекционной опытной станции академиком Василием Николаевичем Ремесло (1907–1983): Мироновская 264, Мироновская 808 и др. За последние 50 лет урожайность сортов озимой пшеницы возросла с 25 до 65 ц/га, т.е. в 2,5 раза. К новым высокоурожайным сортам озимой пшеницы, выведенным на той же станции, относится и Ильичевка. В 1974 г. этот сорт районирован в 15 областях Украины и при надлежащем орошении и высокой агротехнике дает урожаи до 100 ц/га.
Среди новых сортов очень перспективны многолетние пшеницы, выведенные под руководством академика Николая Васильевича Цицина (1898–1980) на основе межвидовой гибридизации пшеницы и пырея. Они высокоурожайны, засухоустойчивы, выдерживают морозы до –35 oС.

Яровая пшеница. Среди яровых наиболее ценен созданный Алексеем Павловичем Шехурдиным (1886–1951) и Валентиной Николаевной Мамонтовой (1895–1982) высокоурожайный сорт Саратовская 29, отличающийся высокими хлебопекарными качествами. Мы уже упоминали о сорте яровой пшеницы Новосибирская 67 с укороченной и утолщенной соломиной, выведенном в Институте цитологии и генетики СО РАН. Урожайность этого сорта в Западной Сибири достигает 40 ц/га.

Подсолнечник. В этой области селекции растений замечательны достижения академика Василия Степановича Пустовойта (1886–1972). До середины XX в. лучшие сорта подсолнечника по масличности не превышали 33%. В настоящее время средняя масличность семян достигает 50%.

Сахарная свекла. За последние годы резко повысились сахаристость и урожайность сахарной свеклы. Большую роль в селекции этой культуры сыграла полиплоидия (работы А.Н. Луткова, В.П. Зосимовича).

Кукуруза. При создании новых перспективных сортов этой культуры применяют самоопыляющиеся гомозиготные линии с их последующей гибридизацией (М.И. Хаджинов и Г.С. Галеев).

III. Закрепление знаний

IV.Закрепление : Обобщающая беседа по ходу изучения нового материала.

V. Задание на дом : Изучить параграф учебника

Биология 10 класс Урок № 66

Тема урока: Селекция микроорганизмов

Основное содержание урока: Микроорганизмы, грибы, прокариоты как объекты биотехнологии. Селекция микроорганизмов, её значение для микробиологической промышленности.

Демонстрация таблиц, схем микробиологического производства.

Цели урока : Обобщить, материал по теме "Методы селекции растений и животных”, закрепить умение работать с тестовыми заданиями.

Систематизировать знания учащихся о селекции растений и животных.

Познакомить учащихся с основными направлениями биотехнологии, о значении биотехнологии в развитии сельского хозяйства.

Сформировать у учащихся представление об основных методах селекционной работы с микроорганизмами.

Оборудование : Таблицы по общей биологии, схемы иллюстрирующие методы и достижения селекции животных и микроорганизмов. ЭУ «Микробы на службе человека»

Ход урока

I. Организационный момент :

II.Проверка усвоения материала и активизация знаний по предыдущей теме :

А. Работа по карточкам

№ 1. Допустим, для фермы приобрели двух быков, у которых ген жирности молока точно не известен. Как следует поступить, пользуясь методом гибридизации, чтобы решить, какого из быков эффективнее использовать в качестве производителя?

№ 2. С какой особью нужно скрестить гетерозиготную особь свиньи, чтобы в потомстве рецессивный ген скороспелости перевести в гомозиготное состояние? Почему?

№ 3. Покажите на примере, почему при выведении высокопродуктивных пород домашних животных в селекционной практике используется близкородственное скрещивание, которое, как правило, приводит к понижению жизнеспособности и плодовитости организма и не применяется в промышленном животноводстве.

Б. Устная проверка знаний

1. Каковы биологические особенности животных, учитываемые в селекции?

2. Каковы типы скрещиваний, применяемые в селекции животных?

3. Каковы методы разведения, используемые в животноводстве?

4. В чем состоит гетерозис у домашних животных?

5. В чем состоит метод испытания хозяйственно-ценных производителей по потомству?

6. В чем состоят особенности отбора в селекции животных?

7. Каковы достижения селекции животных?

В. Тестовая проверка знаний по вариантам

Необходимо выбрать один правильный ответ из предложенных четырех.

Вариант 1

1. Какой отбор следует применять при селекции гороха?

а) индивидуальный; б) массовый; в) стихийный; г) стабилизирующий.

2. Что такое «чистая линия»?

а) потомство от самоопыляющегося растения; б) потомство от перекрестноопыляемого растения; в) потомство от скрещивания двух растений одного сорта;
г) растение с четко проявляющимися сортовыми признаками.

3. Для чего проводят самоопыление перекрестноопыляемых растений?

а) для получения биологически отдаленных гибридов; б) для получения эффекта гетерозиса;
в) для получения чистых линий;

г) для получения гибридов, сочетающих в себе признаки разных сортов.

4. Как преодолеть бесплодие биологически отдаленных растительных гибридов?

а) на сегодняшний день нет методов преодоления бесплодия; б) с помощью полиплоидии;
в) с помощью инбридинга; г) с помощью индивидуального отбора.

5. Какое растение не относится к самоопыляющимся?

а) горох; б) рожь; в) пшеница;г) томат.

6. Сорт озимой пшеницы Мироновская 808 был выведен:

а) В.С. Пустовойтом; б) П.П. Лукьяненко; в) Н.В. Цициным; г) В.Н. Ремесло.

7. Метод ментора в селекции растений применяют с целью:

а) акклиматизации; б) реакклиматизации; в) усиления доминирования признака;
г) закаливания гибридов.

8. Инбридинг у животных приводит к:

а) гетерозису; б) улучшению свойств породы; в) депрессии; г) созданию новой породы.

9. Систематический таксон, который не может быть создан в результате селекции, – это:

а) вид; б) сорт; в) порода; г) штамм.

10. Явление гетерозиса, как правило, наблюдается при:

а) инбридинге; б) отдаленной гибридизации; в) создании генетически чистых линий;
г) самоопылении.

Вариант 2

1. Какой отбор следует применять при селекции огурцов?

а) индивидуальный; б) массовый; в) стабилизирующий; г) разрывающий.

2. Как называется самоопыление перекрестноопыляющихся растений?

а) аутбридинг; б) инбридинг; в) отдаленная гибридизация; г) анеуполиплоидия.

3. Что такое гетерозис?

а) усиление плодовитости гибрида; б) географически отдаленные гибриды;
в) депрессия, которая наступает при самоопылении перекрестноопыляемых растений;
г) повышенная жизнеспособность и урожайность межлинейных гибридов.

4. Для чего применяют перекрестное опыление самоопыляющихся растений?

а) для получения эффекта гетерозиса; б) для получения чистых линий;
в) для получения биологически отдаленных гибридов;
г) для получения гибридов, сочетающих в себе признаки разных сортов.

5. Какое растение не относится к перекрестноопыляемым?

а) подсолнечник; б) ячмень; в) кукуруза; г) рожь.

6. Украинская белая степная порода свиней была выведена:

а) А.И. Куземой; б) Н.С. Батуриным; в) М.Ф. Ивановым; г) Я.Я. Лусиным.

7. В селекции животных очень редко используется:

а) инбридинг; б) аутбридинг; в) массовый отбор; г) индивидуальный отбор.

8. Отбор, проводимый по фенотипу, называется:

а) массовым; б) индивидуальным; в) естественным; г) искусственным.

9. Домашние животные в отличие от растений:

а) имеют многочисленное потомство; б) дольше живут;
в) размножаются только половым путем; г) не нуждаются в тщательном уходе.

10. В селекции растений и животных используется:

а) анализ качества производителей по потомству; б) гибридизация;
в) получение полиплоидных форм; г) метод ментора.

Ответы к тестовым заданиям

Вариант 1:

1а; 2а; 3в; 4б; 5б; 6г; 7в; 8в; 9а; 10б.

Вариант 2:

1б; 2б; 3г; 4г; 5б; 6в; 7в; 8а; 9в; 10б.

III. Изучение нового материала :

1. Биологические особенности микроорганизмов и методы селекционной работы с ними

Как всегда, разговор о новом объекте селекции начнем с его биологических особенностей. К биологическим особенностям микроорганизмов, учитываемым в селекции, следует отнести:

– высокую скорость размножения;
– большую частоту появления мутаций;
– неоднородность штамма и эффективность отбора.

Штамм (от нем. Stamm – ствол, основа; семья, племя) – чистая культура микроорганизма, выделенного из определенного источника или полученного в результате мутаций.

К середине прошлого века возникла новая отрасль промышленности – микробиологическая, которая использует одноклеточные грибы, бактерии для производства сложных органических веществ. Микробиологическая промышленность является составной частью биотехнологии.

Такие отрасли пищевой промышленности, как хлебопечение, производство спирта, некоторых органических кислот и витаминов, виноделие и многие другие, основаны на деятельности микроорганизмов.

Исключительно большое значение для здоровья человека имеют антибиотики. Это особые вещества – продукты жизнедеятельности некоторых бактерий и грибов, убивающие болезнетворные микробы. Благодаря антибиотикам многие болезни излечиваются относительно легко, тогда как ранее они давали большой процент смертности. Витамины, столь необходимые для человека, вырабатываются растениями и некоторыми микроорганизмами.

Микроорганизмы и особенности их селекции.

К микроорганизмам относят всех прокариот, а из эукариот — простейших, микроскопические формы грибов и водорослей. Все они находят широкое применение в промышленности, сельском хозяйстве, медицине и энергетике. Роль микроорганизмов в производстве лекарств, биологически активных соединений, кормовых добавок, бактериальных удобрений, в хлебопечении, виноделии, в производстве многих молочных продуктов невозможно переоценить. В связи с этим постоянно ведется поиск новых высокопродуктивных штаммов микроорганизмов.

Селекция микроорганизмов, в отличие от селекции-растений и животных, имеет ряд особенностей. На небольшой площади в специальных аппаратах с питательной средой в считанные дни можно вырастить миллиарды особей.

Мутационный процесс в селекции микроорганизмов можно использовать более эффективно, чем у высших организмов, так как геном большинства микроорганизмов гаплоидный, что позволяет выявлять любые мутации уже в первом поколении.

Методы селекции микроорганизмов.

От методов селекции высших эукариот они отличаются существенно. До недавнего времени основными методами получения высокопродуктивных штаммов микроорганизмов были искусственный мутагенез и последующий отбор групп генетически идентичных клеток — клонов. После выделения из дикого штамма микроорганизмов, обладающих полезными для человека свойствами, проводится отбор наиболее продуктивных штаммов среди них. Следующий этап, как правило, — применение искусственного мутагенеза, позволяющего усилить появление различных мутаций. В качестве мутагенов используются ионизирующие излучения, некоторые химические вещества, а также ультрафиолетовое излучение, обладающее хотя и низкой проникающей способностью, но достаточной для появления мутаций у микроорганизмов.

Вероятность возникновения мутаций у микроорганизмов та же, что и у всех других организмов, — примерно 1 мутация на 1 млн особей по каждому гену. Однако, учитывая то, что получить миллионное и миллиардное потомство у микроорганизмов нетрудно, вероятность выделения мутаций по данному гену достаточно высокая.
Для получения культуры микроорганизмов — мутантов с нужными качествами учеными-селекционерами разработаны специальные методы отбора. Отобранный клон подвергается многократному пересеву на питательную среду с контролем на образование требуемого продукта. Цель такого многократного клонирования — получение наиболее однородной популяции клеток. После получения продуктивных штаммов приступают к их размножению. Использование данной технологии позволило селекционерам получить штаммы, продуктивность которых в сотни и тысячи раз выше по сравнению с исходными штаммами микроорганизмов, взятыми из природы.

Успехи, достигнутые молекулярной биологией и генетикой в изучении микроорганизмов, а также ограниченность возможностей традиционной селекции привели к созданию новых методов целенаправленного и контролируемого получения микроорганизмов с заданными свойствами.

В основе этих технологий лежат приемы генной инженерии. Они позволяют выделять необходимый ген и вводить его в новое генетическое окружение с целью создания организма с новыми, заранее предопределенными признаками. Об этом поговорим на след уроке.

Методы генной инженерии остаются еще очень сложными и дорогостоящими. Но уже сейчас с их помощью в промышленности получают такие важные медицинские препараты, как интерферон, гормоны роста, инсулин и др.

Селекция микроорганизмов является важнейшим направлением в биотехнологии.

IV.Закрепление : 1.    Для    получения каких видов продукции человек использует микроорганизмы?
2.    Чем селекция микроорганизмов отличается от селекции растений и животных?
3.    Какие методы используются в селекции микроорганизмов?
4.    В чем особенности методов генной инженерии?
5.    Какие перспективы открывают методы генной инженерии в селекции микроорганизмов?

V. Задание на дом : Изучение материала учебника

Биология 10 класс Урок № 67

Тема урока: Биотехнологии

Основное содержание урока: Микробиологическое производство пищевых продуктов, витаминов, ферментов, лекарств. Проблемы и перспективы биотехнологии.

Демонстрация продуктов микробиологического синтеза.

Цели урока : Познакомить с биотехнологиями как перспективными и актуальными направлениями науки и практической деятельности человека.

Оборудование : ЭУ «Биотехнологии»

Ход урока

I. Организационный момент :

II.Проверка усвоения материала и активизация знаний по предыдущей теме :

1. Кроликов с длинной ангорской шерстью (ген b, обусловливает рецессивный признак) и стоячими ушами (ген S – доминантный признак) скрестили с гладкошерстными (ген B – доминантный признак) и вислоухим (ген s – рецессивный признак). Каково будет потомство по фенотипу и генотипу в F1 и F2?

2. При самоопылении у кукурузы через 15 поколений урожайность снизилась в 2,5 раза, а высота стебля – почти на 1 м по сравнению с исходной формой. В чем причина этого явления?

3. На засеянном поле пшеницы растения, растущие в середине поля, имеют стебли более низкие, а по краю более высокие. Как вы это можете объяснить?

4. Какова последовательность действий селекционера при выведении сортов путем межлинейной гибридизации?

5. Почему, используя только один метод отдаленной гибридизации, часто не удается получить новый сорт?

6. Какую важную закономерность доминирования признаков у гибридов установил И.В. Мичурин? Приведите примеры. Каково значение этой закономерности для селекции?

7. Ознакомьтесь с содержанием закона природы: «Энергия роста и размножения живых организмов и образуемая ими масса живого вещества обратно пропорциональны их величине». Дайте ему обоснование, исходя из того, что продолжительность выращивания крупного рогатого скота 400–480 дней, свиней – 180–220, цыплят – 45–60 дней. Кто из указанных представителей домашних животных обладает наиболее высокой производительностью?

8. Какие антибиотики вам известны? Благодаря чему они эффективны при лечении многих болезней? От каких болезней антибиотики не помогают и почему? Почему врачи используют так много разных антибиотиков, а не обходятся самым дешевым из них?

9. Среди персонажей мифов и сказок много животных и растений. А принимают ли участие в описываемых там событиях микроорганизмы? Если «да» – то какие, и в каких произведениях? Если «нет», то почему?

10. Для промышленного производства пенициллина в последние 20 лет применяется новый штамм плесневого гриба пеницилла, антибактериальная активность которого в сотни раз выше активности исходного дикого штамма. Какими методами селекции, по вашему мнению, удалось получить такую расу?

Б. Терминологический диктант

Учитель по вариантам диктует термины, а учащиеся дают им определение в тетради.

Вариант 1

1. Простое скрещивание. 2. Биологически отдаленная гибридизация. 3. Порода животных.
4. Инбредная депрессия. 5. Массовый отбор. 6. Тритикале. 7. Районирование сортов.
8. Аллополиплоид. 9. Церападус. 10. Селекция. 11. Беккроссы. 12. Аутбридинг. 13. Бестер.
14. Криохранение. 15. Биотехнология.

Вариант 2

1. Инбридинг. 2. Доместикация. 3. Сложное скрещивание. 4. Межлинейное скрещивание.
5. Гетерозис. 6. Искусственный отбор. 7. Сорт растений. 8. Рафанобрассика. 9. Интерферон.

10. Географически отдаленная гибридизация. 11. Индивидуальный отбор. 12. Метод ментора.
13. Хонорик. 14. Разведение «в себе». 15. Штамм.

III. Изучение нового материала :

Селекция и биотехнология

Для получения наиболее продуктивных форм микроорганизмов широко применяют методы селекции. Путем отбора выделяют расы микроорганизмов, наиболее активно синтезирующие тот или иной используемый человеком продукт (антибиотик, витамин и др.). Микроорганизмам свойственна изменчивость (мутации). Путем их отбора получают наиболее активные расы.

Для получения высокопродуктивных форм микроорганизмов особенно широко используют метод искусственного получения мутаций под действием рентгеновских и ультрафиолетовых лучей, радиации и некоторых химических соединений. Таким путем удается повысить скорость мутаций микроорганизмов в десятки и сотни раз, что облегчает и ускоряет процесс отбора высокопродуктивных рас. Особенно велики успехи в промышленности антибиотиков. Ученые получили мутантные штаммы микроорганизмов, обеспечивающие в десятки раз более высокий выход антибиотиков, чем исходные культуры.

Селекция находит широкое применение и в отношении микроорганизмов, используемых в пищевой промышленности. Например, путем селекции выделяют наиболее продуктивные формы дрожжей, повышающие качество хлеба.

2. Биотехнология и ее подразделения

Биотехнология – это приложение биологических процессов и систем в производстве. Она включает в себя:

– микробиологический синтез;
– клеточную и белковую инженерию;
– инженерную энзимологию;
– культивирование клеток растений, животных и бактерий;
– методы слияния (фузии) клеток.

В биотехнологических процессах широко применяют микроорганизмы (бактерии, плесневые грибы, актиномицеты, дрожжи). В ней комплексно используют высшие достижения микробиологии, биохимии, молекулярной биологии, генной инженерии, инженерных наук.

Исторически биотехнология возникла на основе традиционных микробиологических (большей частью бродильных) процессов, ведь многие подобные «технологии» неосознанно применялись еще в древности при приготовлении вина, пива, хлеба, молочнокислых продуктов. Дальнейшее развитие этих традиционных биопроизводств было связано с успехами в области биохимии и других биологических наук.

3. Биотехнология и медицина

Методы биотехнологии позволяют решить проблему получения многих жизненно важных лекарственных веществ. Рассмотрим некоторые медицинские аспекты применения биотехнологии.

Получение пенициллина. Антибактериальное действие пеницилла (кистевидного плесневого гриба) было открыто в 1929 г. английским микробиологом Александром Флемингом. Флеминг заметил, что возле плесневого гриба не размножаются бактерии, следовательно, плесень выделяла в окружающую среду какое-то «враждебное» бактериям вещество. Флеминг назвал это вещество пенициллином.
С началом Второй мировой войны сразу же возникла острая потребность в лекарственных средствах для борьбы с бактериальными инфекциями при ранениях. В 1941 г. пенициллин был впервые опробован для лечения человека, страдающего от стафилококковой инфекции. Несмотря на наступившее в начале лечения кратковременное улучшение, пациент умер. У врачей было всего 3 г пенициллина. Этого для лечения оказалось недостаточно.
Для получения пенициллина в количестве, достаточном для излечения одного больного, требовалось переработать около 1 000 л «грибного бульона». Надо было найти более активный продуцент, научиться культивировать его в огромных количествах и разработать способ выделения пенициллина и получения его в чистом виде. Эту задачу решили в 1943 г. в США: культуру гриба облучали рентгеновскими лучами и отбирали наилучших продуцентов. После повторения такой процедуры более 20 раз был получен подходящий штамм продуцента. И в настоящее время продолжают отбирать наиболее перспективные штаммы этого гриба. Продуктивность лучших из них составляет около 50 г пенициллина на 1 л питательного раствора.

Получение других антибиотиков. Когда пенициллин начал свое победное шествие по миру, то поначалу казалось, что найдено средство против всех бактерий на свете. Но вскоре выяснилось, что для некоторых бактерий пенициллин безвреден. К таким бактериям относится и возбудитель туберкулеза – микобактерия.
Однако уже в 1941 г. американский микробиолог З.Ваксман выделил из почвы микроорганизмы стрептомицеты (они обусловливают запах, который исходит от земли). Эти организмы продуцируют вещество стрептомицин – чрезвычайно активный антибиотик, действующий в том числе и на возбудителя туберкулеза.
Ваксман предложил называть антибиотиками (от греч. анти и биос – против жизни) все вещества, образуемые микроорганизмами и способные подавлять, повреждать или убивать других микробов. К настоящему времени выявлено около 5 тыс. различных антибиотиков, из которых в медицине применяется лишь около 100.

Производство инсулина. Инсулин – белок-гормон, вырабатываемый бета-клетками островков Лангерганса поджелудочной железы в организме человека и животных. Он регулирует содержание сахара в крови. При недостатке инсулина наблюдается заболевание – сахарный диабет. Инсулин для лечебных целей обычно получают из поджелудочных желез свиней и крупного рогатого скота. Однако не каждый больной сахарным диабетом может переносить животный инсулин.
Для решения проблемы получения «человеческого» инсулина учеными была выдвинута идея: в ДНК бактерий следует каким-либо образом ввести фрагмент ДНК с геном человеческого инсулина, т.е. бактерии нужно «подложить кукушкино яйцо». Работы с применением методов генной инженерии велись с кишечной палочкой (бактерия E.coli) на протяжении десятилетий и были закончены к 1978 г. Теперь бактерии стали продуцировать инсулин человека, апробация которого дала прекрасные результаты.

Производство интерферона – лечебного средства против вирусов. Интерфероны – это группа белков, которые при контакте с неповрежденными клетками вызывают в них устойчивость к вирусной инфекции. Среди них выделяют: a-, или лейкоцитарные, b-, или фибробластные и g-, или иммунные, интерфероны. Антибиотики против вирусов недейственны. Методами генной инженерии почти одновременно к 1979 г. три группы ученых (из Цюрихского университета под руководством Ч.Вейсмана, Токийского Института рака под руководством Т.Танигучи и американские исследователи под руководством Дж.Геддела) «научили» бактерии (вновь использовалась кишечная палочка) синтезировать человеческий интерферон. В настоящее время интерферон применяется повсеместно во всем мире. Он эффективен против возбудителей бешенства, гепатита, ринитов и других вирусных болезней.
Таким образом, на основе методов генной инженерии, отбора и культивирования удается получить штаммы микроорганизмов, производящие важные лекарственные вещества.

4. Фузия клеток и ее применение в биотехнологии

Фузия клеток означает их слияние. Допустим, что один бактериальный штамм хорошо растет «на сахаре», но плохо продуцирует желаемое вещество, а другой, напротив, плохо растет, но продуцирует большое количество нужного вещества. Заманчиво «сконструировать» из них штамм, который бы совмещал и то и другое (бактерии размножаются простым делением, у них нет полового размножения и присущих эукариотам источников комбинативной изменчивости). В этой ситуации на помощь приходит фузия клеток.

Рассмотрим порядок действий при осуществлении фузии:

– специальными ферментами разрушают клеточные стенки бактериальных клеток;
– клетки обоих штаммов смешивают, при этом образуется гибридная клетка – гибридома, которая синтезирует общую прочную клеточную оболочку;
– отбирают и размножают гибридные клетки с наилучшими признаками.

Фузия клеток используется не только в работе с микроорганизмами. Так, она применяется для слияния клеток человека, способных продуцировать антитела, но почти не размножающихся на искусственных питательных средах, с интенсивно растущими раковыми клетками. В результате возникают хорошо растущие клетки, продуцирующие антитела. Слияние клеток картофеля и томата привело к созданию гибридного организма, названного томофелем. Это растение дает на корнях картофельные клубни, а в надземной части – плоды томата.

На ученых, работающих над созданием генетически модифицированных организмов, лежит большая ответственность, т.к. существует потенциальная возможность создания опасных микроорганизмов.

С древних времен известны отдельные биотехнологические процессы, используемые в сферах практической деятельности человека. К ним относятся хлебопечение, виноделие, пивоварение, приготовление кисломолочных продуктов и т. д. Наши предки не имели представления о сути процессов, лежащих в основе таких технологий, но в течение тысячелетий, используя метод проб и ошибок, совершенствовали их. Биологическая сущность этих процессов была выявлена лишь в XIX в. благодаря научным открытиям Л. Пастера. Его работы послужили основой для развития производств с использованием разнообразных видов микроорганизмов. В первой половине XX в. стали применять микробиологические процессы для промышленного получения ацетона и бутанола, антибиотиков, органических кислот, витаминов, кормового белка.

Успехи, достигнутые во второй половине XX в. в области цитологии, биохимии, молекулярной биологии и генетики, создали предпосылки для управления элементарными механизмами жизнедеятельности клетки, что способствовало бурному развитию биотехнологии. Благодаря селекции высокопродуктивных штаммов микроорганизмов, эффективность биотехнологических процессов увеличилась в десятки и сотни раз.
Особенностью биотехнологии является то, что она сочетает в себе самые передовые достижения научно-технического прогресса с накопленным опытом прошлого, выражающимся в использовании природных источников для создания полезных для человека продуктов. Любой биотехнологический процесс включает ряд этапов:

подготовку объекта, его культивирование, выделение, очистку, модификацию и использование полученных продуктов. Многоэтапность и сложность процесса обусловливает необходимость привлечения к его осуществлению самых разных специалистов: генетиков и молекулярных биологов, цитологов, биохимиков, вирусологов, микробиологов и физиологов, инженеров-технологов, конструкторов биотехнологического оборудования и др.

Перспективы развития биотехнологии.

Дальнейшее развитие биотехнологии как отрасли сельскохозяйственного производства позволит решить многие важные проблемы человечества.

Острейшей проблемой в целом ряде слаборазвитых стран, стоящей перед человечеством, является нехватка продовольствия. В связи с этим усилия биотехнологов направлены на повышение эффективности растениеводства и животноводства.

Культурные растения страдают от сорняков, насекомых-вредителей, фитопатогенных грибов, бактерий, вирусов и т, д. Перечисленные вредные факторы наряду с неблагоприятными погодными условиями значительно снижают урожайность сельскохозяйственных растений. Ученые не только создают высокоурожайные сорта растений, устойчивые к неблагоприятным факторам, но и разрабатывают биотехнологические пути защиты растений. На промышленную основу поставлен выпуск биологических средств борьбы с вредителями на основе использования их естественных врагов и паразитов, а также токсических продуктов, образуемых живыми организмами.
Важное место в повышении урожайности растений отводится биологическим удобрениям, включающим в себя различные бактерии. Так, азотобактерин обогащает почву не только азотом, но и витаминами, фитогормонами и биорегуляторами. Препарат фосфобактерин превращает сложные органические соединения фосфора в простые, легко усвояемые растениями.

Все большее распространение получает использование биогумуса — высокоэффективного естественного органического удобрения. Его получают в процессе переработки органических отходов дождевыми червями. В настоящее время для этой цели используется выведенный селекционерами США красный калифорнийский червь, который обеспечивает быстрый прирост биомассы и скорейшую утилизацию субстрата. Как показали исследования, биогумус значительно эффективнее других удобрений, существенно повышает плодородие почвы и ее устойчивость к водной и ветровой эрозии, быстро восстанавливает плодородие низкоплодородных участков, улучшает экологическую обстановку. Промышленное получение биогумуса освоено во многих странах. В нашей стране промышленным разведением червей на основе использования органических отходов для производства биогумуса занимаются с 80-х годов XX столетия.

В последние годы повышается интерес к дождевым червям как к источнику животного белка для сбалансирования кормовых рационов животных, птиц, рыб, пушных зверей, а также белковой добавки, обладающей лечебно-профилактическими свойствами.

Все шире на промышленной основе применяется метод вегетативного размножения сельскохозяйственных растений культурой тканей. Он позволяет не только быстро размножить новые перспективные сорта растений, но и получить незараженный вирусами посадочный материал

Для повышения продуктивности животных нужен полноценный корм. Микробиологическая промышленность выпускает кормовой белок на базе различных микроорганизмов — бактерий, грибов, дрожжей, водорослей. Как показали промышленные испытания, богатая белками биомасса одноклеточных организмов с высокой эффективностью усваивается сельскохозяйственными животными. Так, 1 т кормовых дрожжей позволяет сэкономить 5—7 т зерна. Это имеет большое значение, поскольку 80% площадей сельскохозяйственных угодий в мире отводятся для производства корма скоту и птице.

Особенно широко успехи биотехнологии применяются в медицине. В настоящее время с помощью биосинтеза получают антибиотики, ферменты, аминокислоты, гормоны.

Например, гормоны раньше, как правило, получали из органов и тканей животных. Даже для получения небольшого количества лечебного препарата требовалось много исходного материала. Следовательно, трудно было получить необходимое количество препарата, и он был очень дорог.

Так, инсулин, гормон поджелудочной железы, — основное средство лечения при сахарном диабете. Этот гормон надо вводить больным постоянно. Производство его из поджелудочной железы свиньи или крупного рогатого скота сложно и дорого. К тому же молекулы инсулина животных отличаются от молекул инсулина человека, что нередко вызывало аллергические реакции, особенно у детей, В настоящее время налажено биохимическое производство человеческого инсулина. Был получен ген, осуществляющий синтез инсулина. С помощью генной инженерии этот ген был введен в бактериальную клетку, которая в результате приобрела способность синтезировать инсулин человека.

Помимо получения лечебных средств, биотехнология позволяет проводить раннюю диагностику инфекционных заболеваний и злокачественных новообразований на основе применения препаратов антигенов, ДНК/РНК-проб.
С помощью новых вакцинных препаратов возможно предупреждение инфекционных болезней.

Угроза исчерпания традиционных источников энергии побудила человечество к поиску альтернативных путей ее получения. Биотехнология позволяет получать экологически чистые виды топлива путем биопереработки отходов промышленного и сельскохозяйственного производств. Например, созданы установки, в которых используются бактерии для переработки навоза и других органических отходов в биогаз. Из 1 т навоза получают до 500 м3 биогаза, что эквивалентно 350 л бензина, при этом качество навоза как удобрения улучшается.

Биотехнологические разработки находят все большее применение в добыче и переработке полезных ископаемых.
Несомненно, уже полученные и ожидаемые в будущем достижения в области биотехнологии будут использоваться практически во всех сферах человеческой деятельности. В то же время современные исследования требуют тщательного анализа всех возможных опасных последствий их проведения.

В настоящее время во многих странах, в том числе и в России, активно разрабатываются законы, направленные на то, чтобы ввести в правовые рамки работы по генной инженерии, по практическому использованию трансгенных организмов, а также исследований по клонированию человека. Важно, чтобы новые научные исследования и разработки в биотехнологии были направлены на благо человечества.

Биологические удобрения. Биогумус. Культура тканей. Экологически чистые виды, топлива.

Обсудите проблемы создания трансгенных организмов и клонирования человека. Какие перспективы открывают эти исследования? К каким негативным последствиям могут привести неконтролируемые исследования в этой области?

Селекция — наука о выведении новых и совершенствовании существующих сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов с необходимыми человеку свойствами. Сортом, породой и штаммом называют популяцию растений животных или микроорганизмов искусственно созданных человеком, которая характеризуется определенным генофондом, наследственно закрепленными морфологическими и физиологическими признаками.
Выводы: Теоретической базой селекции является генетика. Она также использует достижения теории эволюции, молекулярной биологии, биохимии и других биологических наук.

Основные методы селекции включают отбор, гибридизацию, мутагенез. В основе селекции лежит разработанная Ч. Дарвином концепция искусственного отбора, На ранних этапах социальной эволюции человека искусственный отбор был бессознательным. По мере развития цивилизации искусственный отбор стал методическим, при котором человек стал сознательно систематически отбирать существа с определенными качествами. Во второй половине XX в. стали применяться принципиально новые методы — клеточная и генная инженерия. Эти направления легли в основу новой области биологии — биотехнологии.

Биотехнология — это промышленное использование биологических процессов и систем на основе выращивания высокоэффективных форм микроорганизмов, культур клеток и тканей растений и животных с необходимыми человеку свойствами.

Уже полученные и ожидаемые в будущем достижения в области биотехнологии открывают большие возможности в решении многих проблем, стоящих перед человечеством. В то же время современные биотехнологические исследования требуют тщательного анализа всех возможных опасных последствий их широкого использования,

IV.Закрепление :

1.    Чем объясняется бурное развитие биотехнологии?
2.    Каков вклад биотехнологии в повышение эффективности растениеводства и животноводства?
3.    Почему считают, что в медицине биотехнологи добились наибольших успехов?
4.    Почему многие ученые и общественные деятели высказывают опасения в связи с развитием биотехнологических исследований и производств?

V. Задание на дом :

Изучение материала учебника

Биология 10 класс Урок № 68

Тема урока: Генная инженерия

Основное содержание урока: Генная инженерия, её достижения и перспективы.

Цели урока : Дать понятие о генной инженерии. Дать оценку положительным и отрицательным возможностям развития данного направления человеческой деятельности.

Подведение итогов изучения биологии в учебном году.

Оборудование : ЭУ «Генная инженерия- «За» и «Против»

Ход урока

I. Организационный момент :

II.Проверка усвоения материала и активизация знаний по предыдущей теме : Вопросы учебника. Анализ К.Р прошлого урока

III. Изучение нового материала :

Генная (генетическая) инженерия — раздел молекулярной генетики, связанный с целенаправленным созданием новых молекул ДНК, способных размножаться в клетке-хозяине и осуществлять контроль за синтезом необходимых метаболитов клетки. Возникнув на стыке химии нуклеиновых кислот и генетики микроорганизмов, генная инженерия занимается расшифровкой структуры генов, их синтезом и клонированием, вставкой выделенных из клеток живых организмов или вновь синтезированных генов в клетки растений и животных с целью направленного изменения их наследственных свойств.
Цель генной инженерии — получение клеток (в первую очередь бактериальных), способных в промышленных масштабах нарабатывать некоторые «человеческие» белки- Развитие молекулярной биологии привело к созданию методов синтеза и выделения генов, положивших начало генной инженерии.

“Скрестили японцы арбуз с блохой. Разрезаешь арбуз, а из него семечки выпрыгивают”. Когда-то этот анекдот казался очень смешным. Кто бы мог предположить, что он может стать реальностью!

Ферменты, белковые гормоны, защитные транспортные и иные белки в клетках бактерий, животных или растений представляют большую практическую ценность для человека, но синтезируются они в очень малых количествах, поэтому их использование затруднено или вовсе невозможно.

Сегодня известно несколько способов получения генов, кодирующих необходимые белки.

Запись в тетрадь:

Метод химического синтеза молекул ДНК с заданной последовательностью нуклеотидов (интерферон, инсулин, гормоны роста).

Выделение необходимого одиночного гена из всей массы ДНК, который встраивают в самокопирующуюся ДНК бактериофага (роль вектора) и вводят в бактериальную клетку.

Метод получения рекомбинантной плазмиды (кольцевой молекулы ДНК бактерии, содержащей чужеродный ген, в роли вектора) для введения необходимой информации в клетку-хозяина.

Объяснение схемы получения гена требуемого белка в учебнике

Запись в тетрадь. Основные этапы создания генетически измененных организмов:

Получение гена, кодирующего определенный признак (рестрикция).

Объединение его с плазмидой-вектором (лигирование).

Введение вектора с определенным геном в клетку-хозяина (трансформация).

Отбор клеток с дополнительным генетическим признаком и их практическое использование (скрининг).

- Весь этот процесс называется клонированием. С помощью клонирования можно получить более миллиона копий любого фрагмента ДНК человека или другого организма. К генной инженерии примыкает клеточная инженерия, которая основана на успехах клеточной биологии. В 1997 г. в Англии были проведены успешные эксперименты по генетическому клонированию овцы. В зародыши клеток животных научились вводить новые гены и получать животных с новыми наследуемыми свойствами.

- Казалось, стало возможным воспроизведение многочисленных генетических копий выдающихся по продуктивности животных-рекордистов. Но после наблюдений за овечкой Долли установили, что по достижению размеров взрослой овцы, ее физиологическое состояние было как у старой особи. Это поставило под сомнение целесообразность клонирования животных.

- Биотехнология (от греч. bios – жизнь, techne – искусство, мастерство и logos – учение) использование живых организмов и биологических процессов в производстве.

- Существует организация “Врачи и ученые против генетически модифицированных продуктов питания”, сформулировавшая Заключения, которые можно кратко представить в виде следующих положений:

Искусственное добавление чужеродных генов грубо нарушает точно отрегулированный генетический контроль нормальной клетки.

Невозможно предвидеть место встраивания и эффекты добавленного гена.

При искусственном добавлении гена могут образоваться токсины, аллергены и др. вредные для здоровья человека вещества.

Нет надежных методов проверки на безвредность генмодифицированных продуктов.

Генмодифицированные продукты питания не имеют значительной ценности, удовлетворяют лишь коммерческие интересы.

Недостаточно знаний о влиянии на окружающую среду генмодифицированных организмов.

Как выпущенные “на свободу” гены забрать обратно?

Могут появиться вирусы более агрессивные и менее видоспецифичные.

Сможет ли человечество решить этические проблемы, возникающие в результате клонирования животных и человека?

– Механизм создания рекомбинантной ДНК; 

– Что мы знаем о применении микроорганизмов? (Учащиеся знакомы об использовании пенициллина, производстве инсулина и т.д.) 

– Что мы знаем о данных организмах? (Симбиоз клубеньковых бактерий с бобовыми).

Таким образом. Агробактерии – природные геномодификаторы

По мнению древних ученых-философов, ни один человек не способен придумать что-либо, чего в природе не существует. Людям отведена лишь роль первооткрывателей или (в худшем случае) исказителей идей и явлений самой природы. В отношении ГМО эта теория оправдана на все сто процентов.

Выводы:

- Дальнейший прогресс человечества во многом связан с развитием биотехнологии. Но необходимо учитывать, что неконтролируемое распространение генмодифицированных живых организмов и продуктов может нарушить биологический баланс в природе и представлять угрозу здоровью человека.

IV.Закрепление : - Чем можно объяснить бурное развитие биотехнологии?

Что вы думаете о трансгенных растениях?
За или против?
Что вы можете сказать о геномодифицированных продуктах?

- Какой вклад внесла биотехнология в повышение эффективности растениеводства и животноводства?

- Какие перспективы открывают эти исследования в медицине?

- К чему могут привести неконтролируемые исследования в области биотехнологии?

- Как вы считаете, можно ли безоговорочно доверять средствам массовой информации, рекламе пищевых продуктов, если речь идет о чьих-либо коммерческих интересах?

Подведение итогов изучения Общей биологии в учебном году.

Основные разделы учебного предмета.

V. Задание на дом : В течение лета знакомиться в СМИ о достижениях науки и практики в области биологии. Подготовить краткие сообщения о наиболее интересных открытиях.

Составлено на основе публикаций в Интернете и методических пособий разных лет.