Разработка урока по биологии на тему: 'Биотехнология' (11 класс)

Дата 15.05.2015 г. Класс 10 «Б» Предмет биология

Учитель биологии : Кенжебекова Т.А.

Тема: от селекции к биотехнологии

Цели урока:
Образовательная. Познакомить учащихся с особенностями биотехнологии

Развивающая. Продолжить развитие познавательного интереса у старшеклассников к изучению проблем современной селекции.

Воспитательная. Воспитать у учащихся выражать свое мнение и обосновывать его.

Оборудование: презентация по теме урока, дидактический материал

Ход урока

«Микроб, этот гадкий утенок первых лет эпидемиологии…

превратился в прекрасного лебедя современной биотехнологии»

Б. А. Нейман

I. Организационный момент

• Взаимное приветствие

• Положительный настрой на урок

• Объявление темы и целей урока

II. Актуализация знаний

Древнеримский оратор Цицерон считал, что правильно построенная речь содержит ответы на семь вопросов: Что? Где? Когда? Зачем? Как? Чем? Почему?

Так их теперь и называют - "алгоритм Цицерона". А для того, чтобы Ваша речь всегда звучала правильно, работу над новой темой и терминами мы построим на принципе алгоритма Цицерона.

Запись в тетрадях. Число. Тема урока

Вспомним понятия: прокариоты, витамины, гормоны.

Итак, 1-й вопрос в алгоритме Цицерона: Давайте вспомним:

ЧТО? Что такое селекция?

ГДЕ? Где применяется селекция?

КОГДА? Когда возникла эта наука»?

ЗАЧЕМ? Зачем (для чего?) нужна селекция?

КАК? Как выводятся новые сорта, виды и штаммы?

ЧЕМ? Чем интиресна эта наука?

ПОЧЕМУ? Почему она нужна людям?

III. Изучение нового материала.

ЧТО? Что такое биотехнология?

Биотехнология - это (дисциплина об) использовании живых объектов и биологических процессов в производстве.

ГДЕ? Где жил ученый, который ввел термин «биотехнология»?

Венгрия

КОГДА? Когда и кто впервые ввел термин «биотехнология»?

1917г. Карл Эреки ввел термин «биотехнология», а связано это было с внедрением живых организмов в промышленное производство

ЗАЧЕМ? Зачем человеку биотехнология? Зачем (для чего?) использовать живые объекты и биологические процессы в производстве?

Для производства необходимых человеку продуктов и биологически активных соединений.

Численность популяции любых видов живых организмов держится примерно на одном уровне, потому что на них действует ограничивающий фактор. У человека действие ограничивающего фактора ослаблено, так как он является биосоциальным существом.

Удвоение численности вида Человек разумный происходит с невероятно большой для планеты скоростью.

В 1980 г. на Земле насчитывалось 4,5 млрд. человек, от которых ежегодно рождается 80 млн. детей. В настоящее время на планете - 6 млрд. человек. 10 млрд. человек Земля не прокормит, и встанет вопрос о регуляции численности населения! Чтобы этого не произошло, нужно удовлетворять возрастающие потребности людей в продуктах питания.

Всех их надо одевать, поить, кормить, лечить... Какие бы мы не выводили высокопродуктивные сорта растение и породы животных, Земля не в состоянии прокормить 10 млрд. человек. Тогда перед человечеством станет вопрос о регуляции численности людей. Страшно даже подумать о том, какими методами это будет достигаться, и что будет твориться.

К счастью недавно появилась многоотраслевая наука - это биотехнология.

А теперь давайте вместе вспомним: Что такое микробы?

Микробы - мельчайшие организмы, различаемые только под микроскопом. Открыты в 17 веке А.Левенгуком. Среди микроорганизмов - представители разных царств живой природы, относящихся к прокариотам (бактерии и сине-зеленые водоросли), к эукариотам (микроскопические грибы, микроскопические формы водорослей и простейших). Большинство микроорганизмов - одноклеточные организмы.

Демострация микроорганизмов. Микроскоп, культуры дрожжей, бактерии сенной палочки, простейших.

Вывод:

микроорганизмы - это группа организмов, имеющая микроскопические размеры и состоящие в основном из одной клетки.

Какими преимуществами обладают микробы перед другими организмами?

Проанализируйте следующие данные. Сделайте вывод, о том какие организмы более выгодно использовать для получения белка. Почему?

-Одна корова с живой массой в 500 кг за сутки образует около 0,5 кг белка;

-Соя массой 500 кг за сутки образует 5 кг белка;

-Дрожжи массой кг за сутки вырабатывают в биореакторе 50 тонн белка.

Микробная клетка потребляет дешевые вещества - крахмальные растворы, сточные воды, нефтепродукты и др. вещества. Корове требуются хорошие и, следовательно, дорогие корма.

Вывод:

1)микроорганизмы обладают высокой продуктивностью;

2)микроорганизмы выращивают на дешевых субстратах.

3)высокая скорость получения нужной продукции.
Какие же преимущества биотехнологии над селекцией?
-И вот только теперь мы подошли к ответу на вопрос ЧЕМ? из алгоритма Цицерона.
Давайте посмотрим, ЧЕМ пользуется биотехнология для достижения своей основной задачи? Другими словами, какими методами эти задачи достигаются?
-Сейчас мы с Вами будем разбираться с каждым методом в отдельности.
Начнем, с генной инженерии.

Методы биотехнологии: Генная инженерия, клеточная инженерия, клонирование.
Генная инженерия - это совокупность методов, позволяющих переносить генетическую информацию из одного организма в другой.
Трансгенез - перенос генов

КАК? Как развивается биотехнология?
- Познакомимся с некоторыми примерами достижений генной инженерии.

Генетически модифицированные помидоры, морозоустойчивые, устойчивые к транспортировке. Их новым свойством стала способность месяцами лежать в недоспелом виде при температуре 12 градусов. Но как только такой помидор помещают в тепло, он за несколько часов становится спелым. Но: человек, не переносящий рыбу и съевший помидор «из пробирки», начинал страдать от аллергии: для повышения морозоустойчивости овоща в него был «пересажен » ген океанской камбалы.

Изменение генов позволяет вывести кур устойчивых к такому заболеванию как сальмонеллез, повышать кладку яиц.

КАРТОФЕЛЬ: в него был имплантирован ген бактерии, которая вырабатывала яд, смертельный для колорадского жука - молодые побеги, не успев вылезть из земли, сами начинают бороться с вредителями (ген бактериальный ген -Bt)

КАРТОФЕЛЬ: с человеческим интерфероном крови, который повышает иммунитет.

СУПЕРЛОСОСЬ - вырастают в 10 раз быстрее

СВИНИНА без холестерина, содержит меньше

МОЛОКО - коровы могут давать с содержанием различных полезных веществ

ВМЕСТО ЯДОХИМИКАТОВ: в вирус встраивают ген ядовитого скорпиона и опыляют посевы от вредителей

ОВЦЫ: недавно в Москве получен патент на овцу, у которой в молоке присутствует сычужный фермент, необходимый для производства сыра. Специалисты утверждают, что при новой технологии производства сыра, достаточно будет всего 200 овец, чтобы обеспечить сыром всю Россию.

Флюресцентные крысы, кролики, традесканции, ирисы, тюльпаны

Генные сорта сельскохозяйственных культур дают урожай больше, чем обычные, в среднем в 4 раза.

ГМО используются и в пищу:

Томатное пюре - первый генетически модифицированный пищевой продукт, появившийся в Европе в продаже (в 1996 году).

К сожалению, на первых этапах внедрения ГМО - они не были достаточно хорошо исследованы и могли приводить к различным негативным послед-ям (аллергия на рыбу + на помидоры, экологические катастрофы) Сейчас ведутся тщательные исследования, перед тем, как сорт запускается в с/х и на продажу.

- Обратите внимание, чья продукция содержит трансгенные компоненты:

Nestle (Нестле) - производит шоколад, кофе, кофейные напитки, детское питание

Hershey's (Хёршис) - производит шоколад, безалкогольные напитки

Coca-Cola (Кока-Кола) - Кока-Кола, Спрайт, Фанта, тоник "Кинли"

McDonald's (Макдональдс) - сеть "ресторанов" быстрого питания

Danon (Данон) - производит йогурты, кефир, творог, детское питание

Cadbury (Кэдбери) - производит шоколад, какао

Mars (Марс) - производит шоколад Марс, Сникерс, Твикс

PepsiCo (Пепси-Кола) - Пепси, Миринда, Севен-Ап

Соя - древнейшее культурное растение семейства бобовых. Возделывать её начали в Китае, откуда соя попала в другие азиатские страны. В Европе она не прижилась, а в Америке распространена очень широко. Сегодня почти половина мировых посевов сои сосредоточено в США. Популярность продуктов из сои, соевого масла с каждым годом растёт. Соя - самое "трансгенное" растение в мире. В США около 75% её посевных площадей засеяны генетически модифицированными сортами, а, например, в Аргентине они составляют 99%!

Рапс масличный в диком виде не встречается. Возник в результате естественного скрещивания капусты листовой и полевой; внешне напоминает сурепку. В настоящее время рапс - основная масличная культура во многих странах мира, а также частый объект генетической модификации.

Бабочка-монарх - символ движения противников генетически модифицированных растений. В 1999 году в научной печати появилось сообщение, что смертность личинок этого насекомого возрастает, если они питаются листьями трансгенной кукурузы. Однако в 2001 году Верховный суд США опроверг этот факт. Оказалось, что пыльца трансгенной кукурузы для личинок не опасна. А вот от инсектицидов они действительно погибают.

Нужны ли нам трансгенные продукты? Это спорный вопрос.

Практические достижения современной генной инженерии:

- Созданы банки генов, или клонотеки, представляющие собой коллекции клонов бактерий. Каждый из этих клонов содержит фрагменты ДНК определенного организма (дрозофилы, человека и других).

- На основе трансформированных штаммов вирусов, бактерий и дрожжей осуществляется промышленное производство инсулина, интерферона, гормональных препаратов. На стадии испытаний находится производство белков, позволяющих сохранить свертываемость крови при гемофилии, и других лекарственных препаратов.

- Созданы трансгенные высшие организмы (некоторые рыбы и млекопитающие, многие растения) в клетках которых успешно функционируют гены совершенно других организмов. Широко известны генетически модифицированные растения (ГМР), устойчивые к высоких дозам определенных гербицидов, а также Bt-модифицированные растения, устойчивые к вредителям.

- Разработаны методы клонирования строго определенных участков ДНК, например, метод полимеразной цепной реакции (ПЦР). ПЦР-технологии применяются для идентификации определенных нуклеотидных последовательностей, что используется при ранней диагностике некоторых заболеваний, например, для выявления носителей ВИЧ-инфекции.

Возможности генной инженерии практически безграничны. В настоящее время интенсивно изучается возможность коррекции генома человека (и других организмов) при генетических и негенетических заболеваниях.

Клеточная инженерия основана на выращивании клеток вне организма на специально подобранных средах в регулируемых условиях. Можно выращивать как растительные, так и животные клетки. НО: из животных клеток нельзя вырастить целый организм, а из растений можно.

Вот с этим методом мы сейчас по-подробнее разберемся:

Он нужен для того, чтобы получать большое к-во растений с интересующим нас признаком за более короткий срок, in vitro, т.е. для получения большого числа посадочного материала или культуру клеток и тканей животных. Что для этого нужно? Для этого нужна одна клетка!

История овечки Долли

Итак, обо всём по - порядку. Человечество было потрясено известием о рождении Долли в феврале 1997 года. Шотландский учёный Ян Вильмут с коллегами провели успешные эксперименты по генетическому клонированию овцы. Попробуем разобраться в механизме появления Долли на свет. У этой овечки нет отца, но зато 3 матери:

Овца под буквой В 143 вынашивала знаменитого ягненка. Эксперимент был очень сложным, исследователи использовали 256 яйцеклеток, прежде чем все удалось.

К 2002 году сама Долли произвела на свет естественным способом четырёх нормальных ягнят. Ей самой исполнилось к этому времени 6 лет, т.к. на свет она появилась летом 1996 года, что несколько месяцев тщательным образом скрывали - это для овцы далеко не преклонный возраст. 14 февраля 2003 года учёные усыпили первую клонированную овечку.

Ученый разных стран мира, решив, что ткани Долли после ее усыпления будут продаваться в лаборатории разных стран для исследований, начали изыскивать средства, но знаменитая овечка была кремирована.

IV. Закрепление.

ПОЧЕМУ биотехнология сейчас так актуальна?

- Промышленное производство продуктов питания, в первую очередь, белков и незаменимых аминокислот.

- Повышение плодородия почв, производство биологически активных веществ для нужд сельского хозяйства.

- Производство лекарственных препаратов и биологически активных веществ, повышающих качество жизни людей.

- Использование биологических систем для производства и обработки промышленного сырья.

- Производство дешевых и эффективных энергоносителей (биотоплива).

- Использование биологических систем для утилизации отходов различного характера, биологической очистки сточных вод.

- Создание организмов с заданными свойствами.

V. Итоги урока. Рефлексия

1. Мне сегодня урок _______________________________________________________

2. Я узнал ________________________________________________________________

3. Мне хотелось бы узнать больше о _________________________________________

4. Предложения___________________________________________________________

VI. Домашнее задание. Повторить записи в тетради, подготовить творческое задание на тему «ГМО за и против»