Биотехнология. Селекция микроорганизмов

Задачи урока:

  • Обобщить, материал и проконтролировать знания учащихся 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.
  • Научить школьников обосновывать значение метода генной инженерии для процесса выведения новых штаммов микроорганизмов.
  • Значение биотехнологии в практической деятельности, нацеленных на оптимальное решение народнохозяйственных проблем и задач.
  • Продолжить развитие познавательного интереса у старшеклассников к изучению проблем современной селекции.
  • Способствовать развитию ценностно-смысловых, общекультурных, учебно-познавательных, информационных компетенции. Компетенций личностного самосовершенствования.

Оборудование: презентация, тест, компьютер, фильм «Грибы на службе у человека», таблицы и раздаточный материал по селекции растений: «Метод предварительного вегетативного сближения», «Метод посредника», «Отдалённая гибридизация».

План урока:

I. Организационный момент
II. Актуализация опорных знаний
III. Изучение новой темы
IV. Закрепление изученного материала
V. Домашнее задание

ХОД УРОКА

I. Организационный момент (Вступительное слово учителя).

II. Актуализация опорных знаний

1. Проводится тестирование по вариантам по теме «Методы селекции растений и животных». Необходимо указать один или несколько ответов. (Приложение 1)

2. Систематизация знаний учащихся о селекции растений и животных.

3. Достижения в селекции растений и животных (работа со слайдами ).

Учитель

Учащиеся

Слайд 1. Какие методы селекции использовал И.В. Мичурин?

Его достижения (слайды 4-6).

– Метод ментора. Что значит воспитание гибридов методом прививки?

С какими культурами в основном работал И.В. Мичурин?

Назовите учёных, которые работали в области зерновых культур, масличных, овощных.
Слайды 9, 10. Как вы думаете, почему мы говорим о хвойных растениях?
Назовите использование данного метода? (Слайд 11)
– Рассмотрим слайды 13-17.
– Каким методом были получены данные животные? Какими признаками они характеризуются? Где используются? В чём их преимущества и недостатки?
Почему прекращена работа по выведению хонориков?

– Можно ли по внешнему виду определить направление разведения животных?
Какой метод использовали учёные при клонировании животного? (Слайды 18, 19)

– Метод гибридизации
Получение сорта с новыми, улучшенными характерными признаками называется гибридизацией. Проводилось скрещивание посредством скрещивания местного сорта с южным с более высокими вкусовыми качествами. Однако из-за исторической приспособленности местного сорта к условиям существования данной местности у полученных гибридов доминирующими были признаков местного сорта.
– Метод отдалённой гибридизации.
– Метод предварительного вегетативного сближения. Данный метод применялся Мичуриным при скрещивании рябины и груши.
– Метод посредника
Суть этого метода состоит в том, что в случае невозможности прямой гибридизации двух форм растений используется третья. Это растение скрещивается с одним из двух первых, а затем полученный гибрид скрещивается со вторым, в результате чего получается гибрид первых двух форм. Третья форма выполняет роль посредника.
Признаки гибрида изменяются под влиянием привоя или подвоя, т.к. доминирование, особенно при промежуточном типе наследования, зависит от влияния среды и физиологии самого организма. Учащиеся уточняют, что такое привой, подвой.

Плодово-ягодными

Учащиеся называют Г.Д. Карпеченко (гибрид редьки и капусты), Н.В. Цицин (гибрид пшеницы и пырея), В.С. Пустовойт (селекция с подсолнечником) и др.

Ответы, связанные с экологией и деревообрабатывающей промышленностью.
Размножение растений культурой тканей.

«Бестер» быстрорастущиё гибрид обладает высокими вкусовыми качествами мяса. (Белуга долгожитель, стерлядь хорошее качество мяса).
Лошака и мула используют как тягловую силу.
Хонорик – пушное звероводство. Европейская норка занесена в красную книгу.
Недостатки: большинство животных бесплодны.

Да, мясная порода имеет геометрическую фигуру: id19564

Молочная порода геометрическую фигуру: id19564

– Клеточной инженерии.

Подведение итогов: (слайд 20). Почему Н.И. Вавилов трактовал селекцию, как эволюцию, направленную волей человека?

– Что же использует человек в процессе селекционной работе?

Растения
Животных
Микроорганизмы
Получают в процессе селекции: (сорта, породы, штаммы).

III. Объяснение нового материала

Вводное слово

1. Понятие о биотехнологии

БИОТЕХНОЛОГИЯ – производственное использование биологических объектов (микроорганизмы, растительные клетки, животные клетки, части клеток: клеточные мембраны, рибосомы, митохондрии, хлоропласты) для получения ценных продуктов и осуществления целевых превращений.
В биотехнологических процессах также используются такие биологические макромолекулы как рибонуклеиновые кислоты (ДНК, РНК), белки – чаще всего ферменты. ДНК или РНК необходима для переноса чужеродных генов в клетки.
Биотехнология основана на генетике, молекулярной биологии, биохимии, эмбриологии и клеточной биологии, а также прикладных дисциплинах — химической и информационной технологиях и робототехнике.

2. Селекция микроорганизмов.

Таким образом, человек издавна использовал биологические объекты в своих целях. (Приложение 2).

А) возникновение термина биотехнология; (слайд 21).
Б) науки, лежащие в области биотехнологии: (слайд 22).
В) объекты и направления биотехнологии; (слайды 23,2 4)

– Что можем мы сказать о демографической ситуации? (Рост населения).

Человечеству необходимо научиться эффективно изменять наследственную природу живых организмов, чтобы обеспечить себя доброкачественной пищей и сырьем и при этом не привести планету к экологической катастрофе.

Рассмотрим слайды 25-30. О чём говорит, указанная статистика? (В связи с увеличением больных сахарным диабетом требуется инсулин. Можно помочь людям, у которых развивается карликовость, используя гормон соматропин).

Мы познакомились с вами с селекцией растений и животных, задачами, стоящими перед учёными, сегодня рассмотрим селекцию микроорганизмов и познакомимся с новыми достижениями в области биотехнологии. (Объекты: Слайд 31).

– Особенности селекции микроорганизмов: (слады 32-35).

  • Эти особенности накладывают свой отпечаток на выбор методов селекции микроорганизмов.
  • В случае использования методов генной инженерии можно заставить бактерии и другие микроорганизмы продуцировать те соединения, синтез которых в естественных природных условиях им никогда не был присущ (например, гормоны человека и животных, биологически активные соединения).
  • Интерферон – белок, синтезируемый организмом в ответ на вирусную инфекцию, изучают сейчас как возможное средство лечения рака и СПИДа. Понадобились бы тысячи литров крови человека, чтобы получить такое количество интерферона, какое дает всего один литр бактериальной культуры.

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.
Мощным инструментом генной инженерии являются открытые в 1974 г. ферменты — рестрикционные эндонуклеазы, или рестриктаз. Рестрикция буквально означает «ограничение». Бактериальные клетки вырабатывают рестриктазы для разрушения инородной, в первую очередь фаговой ДНК, что необходимо для ограничения вирусной инфекции. Рестриктазы узнают определенные последовательности нуклеотидов (так называемые сайты — участки узнавания) и вносят симметричные, расположенные наискось друг от друга, разрывы в цепях ДНК на равных расстояниях от центра сайта узнавания. В результате на концах каждого фрагмента рестриктированной ДНК образуются короткие одноцепочечные «хвосты», называемые липкими концами.

Из разных видов бактерий выделено около 200 различных рестриктаз, для которых описаны сайты рестрикции.

– Механизм создания рекомбинантной ДНК; (слайды 36, 38). (Приложение 3, Приложение 5, Приложение 6)

– Что мы знаем о применении микроорганизмов? (Учащиеся знакомы об использовании пенициллина, производстве инсулина и т.д.) Слайды 40-46). (Приложение 2)

– Что мы знаем о данных организмах? (Слайд 47). (Симбиоз клубеньковых бактерий с бобовыми).

ПОГОВОРИМ ОБ АГРОБАКТЕРИЯХ. (Слайды 49-60) (Приложение 4)

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.

IV. Закрепление

Тест. (Слайды 61-63).

А. Укажите основные направления биотехнологии:

  1. Гибридизация
  2. Мутагенез
  3. Генная инженерия
  4. Полиплоидия
  5. Инбридинг
  6. Клеточная инженерия
  7. Аутбридинг

Б. Для создания новых штаммов микроорганизмов используется:

  1. Искусственный мутагенез
  2. Гибридизация
  3. Гетерозис
  4. Полиплоидия

В. Создание гибридной ДНК осуществляется:

  1. Введение ДНК одного организма в клетки другого.
  2. Гибридизация.
  3. Введение белков одного организма в клетки другого.
  4. Синтез ДНК по РНК.

Прочитайте внимательно следующий текст.

Генетические изменённые растения с устойчивостью к различным классам гербицидов в настоящее время являются наиболее успешным биотехнологическим продуктом. Биотехнология позволила совершить такой прыжок, так как оказалось возможным генетически изменять устойчивость растений к тем или иным гербицидам: путем введения генов, кодирующих белки, нечувствительные к данному классу гербицидов, за счет введения генов, обеспечивающих ускоренный метаболизм гербицидов растений.

1. Что вы думаете о трансгенных растениях?
2. За или против?
3. Что вы можете сказать о геномодифицированных продуктах?

Демонстрация фильма.

Домашнее задание: подготовить высказывания на поставленные вопросы. §11.3; 11.4.

Основная литература:

  1. В.В. Захаров, С.Г.Мамонтов, И.И.Сонин Общая биология.10 класс. Изд. «Дрофа», Москва 2006г.
  2. А.А. Каменский, Е.А.Криксунов, В.В. Пасечник Общая биология 10-11 класс Изд. «Дрофа» 2006г.
  3. М.Е. Лобашов, К.В.Ватти, М.М. Тихомирова. Генетика с основами селекции. Изд. Москва «Просвещение» 1979г.
  4. Ресурсы Интернета. Единая коллекция образовательных ресурсов.
  5. Горленко М.В. Бактериальные болезни растений (ред. Соколов Н.А.). М.: Высшая школа, 1966. 291 с. (ресурсы Интернета).
  6. Исаева Е.В. Меры борьбы с корневым раком плодовых культур. / Всесоюзный симпозиум по бактериальным заболеваниям растений (тез. докл.) (ред. Бельтюкова К.И.). Киев: Наукова думка, 1966. С. 31-32. (ресурсы Интернета).
  7. Макрушина А.Т. Бактериальный рак на виноградных саженцах. Бактериальные болезни растений (ред. Горленко М.В.). М.: Колос, 1977. С 80-85. (ресурсы Интернета).

20.02.2011