Меню
Разработки
Разработки  /  Биология  /  Уроки  /  10 класс  /  Селекция животных, микроорганизмов. Генная инженерия

Селекция животных, микроорганизмов. Генная инженерия

Тема урока: Селекция животных, микроорганизмов. Генная инженерия. Цель урока: Изучить основные методы селекции животных и микроорганизмов, их особенности. Продолжить развитие коммуникативных способностей учащихся. Формировать умения выделять главное, сравнивать, воспитывать патриотическое воспитание на примере отечественных селекционеров. Создать условия для воспитания у учащихся правильной научной картины мира. Способствовать воспитанию у учащихся ответственного отношения к труду
20.04.2020

Содержимое разработки

Урок

Тема урока: Селекция животных, микроорганизмов. Генная инженерия.

Цель урока: Изучить основные методы селекции животных и микроорганизмов, их особенности. Продолжить развитие коммуникативных способностей учащихся. Формировать умения выделять главное, сравнивать, воспитывать патриотическое воспитание на примере отечественных селекционеров. Создать условия для воспитания у учащихся правильной научной картины мира. Способствовать воспитанию у учащихся ответственного отношения к труду

Тип урока: - комбинированный

Формы работы на уроке: индивидуальная, фронтальная.

Методы обучения: словесный


ХОД УРОКА

  1. Организационный момент

  2. Учет умений, знаний, навыков

Повторение основных терминов.

  • разгадывание кроссворда

Вопросы:

По горизонтали:

1. Популяция растений, искусственно созданная человеком? (Сорт)

2. Метод, при котором проводят различные скрещивания организмов? (Гибридизация)

По вертикали:

  1. Наука о создании новых сортов растений, пород животных, штаммов микроорганизмов с нужными для человека признаками (селекция).

  2. Неродственное скрещивание (аутбридинг).

  3. Главный фактор для выведения организмов, отвечающий требованиям человека (отбор).

  4. Популяция животных, искусственно созданная человеком? (порода)

  5. «Гибридная сила» растений (гетерозис).

  6. Популяция микроорганизмов искусственно созданная человеком?(штамм)

  7. Родственное скрещивание (инцухт).



1. с

о

р

т



5. г








е


 




е








л


3.о


4. п


т








е

2. а

т


о


е








к

у

б


р


р

6. ш

7. и






ц

т

о


о


о

т

н





2. г

и

б

р

и

д

и

з

а

ц

и

я




я

р



а


и

м

у







и





с

м

х







д







т







и














н














г






























Найдите и выделите цветом по вертикали и горизонтали основные понятия по теме урока.

1.Выделил 7 центров происхождения растений (Вавилов)

2. Создатель капустно-редечного гибрида (Карпеченко)

3. Совокупность микроорганизмов, искусственно созданных человеком (штамм)

4. Кратное увеличение числа хромосом в клетках организма ведет к образованию … (полиплоидов)

5. Отбор, при котором отбирается группа особей с полезными для селекции признаками и свойствами (массовый)

6. Родственное скрещивание (инбридинг, инцухт)

7. У гибридов усиливается обмен веществ и повышается продуктивность. Превосходят по

отдельным признакам лучшего из родителей (гетерозис)

8. Искусственное получение мутаций путем воздействия радиационного излучения и химических веществ на семена растений (мутагенез)

9. Гибрид пшеницы и ржи (тритикале)

10. Совокупность животных одного вида, искусственно созданная человеком и характеризующаяся определенными наследственными качествами (порода ).

11. центры одомашнивания животных называют центром (доместикации).

12. Выбор человеком наиболее ценных для него особей животных и растений для получения от них потомства с желательными свойствами (отбор).

я

г

х

м

у

т

а

г

е

н

е

з

э

б

п

в

а

в

и

л

о

в

д

э

ё

а

к

д

о

ы

c

т

о

т

б

о

р

и

а

б

а

о

л

т

ц

р

о

и

н

о

в

н

б

ё

р

м

и

ц

у

и

c

н

б

э

и

б

й

к

п

е

п

ю

т

т

е

ц

р

ш

д

р

ы

к

е

с

л

в

и

и

ж

у

и

т

у

и

д

м

ч

т

о

л

ы

к

ц

х

д

а

а

д

э

ы

е

и

и

э

ё

а

х

т

и

м

л

и

к

п

н

к

д

э

д

л

о

л

н

м

ь

н

ш

о

к

а

о

т

к

е

в

г

ы

л

н

ё

к

р

о

ц

г

е

т

е

р

о

з

и

с

г

ж

о

з

и

я

ц

к

и

г

о

щ

е

ы

и

б

д

з

и

п

м

а

с

с

о

в

ы

й

б

л

а

б

ю





  1. Изучение новой темы (лекция)

Мы уже знаем, что примитивная селекция растений возникла одновременно с земледелием, когда люди перешли к оседлому образу жизни, начали осваивать новые территории, приступили к культивированию ряда растений и содержанию животных.
То есть примерно 10 тысяч лет назад человек поставил свое благополучие в полную зависимость от ограниченного набора видов растений и животных. Помним, что процесс превращения диких животных и растений в культурные формы называют одомашниванием.

Следовательно, широкое одомашнивание животных началось 10-12 тыс лет назад. Одомашнивание происходило в результате нескольких причин:

1) истощение охотничьих угодий

2) объединение общин и племен

3) возрастание потребности людей в пище.

В селекции животных, по сравнению с селекцией растений, есть ряд особенностей. Во-первых, для животных характерно в основном половое размножение, поэтому любая порода является сложной гетерозиготной системой. Оценка качеств самцов, которые внешне у них не проявляются (яйценоскость, жирномолочность), оцениваются по потомству и родословной. Во-вторых, у многих видов имеет место позднее половое созревание, смена поколений происходит через несколько лет. В-третьих, потомство немногочисленное.

Какие же методы используют в селекции животных?

Основу селекции животных составляют, так же как и у растений, наследственная изменчивость и отбор.

Искусственный отбор бывает бессознательный и методический. Бессознательный отбор проявляется в сохранении человеком лучших особей для разведения и употреблении в пищу худших без сознательного намерения вывести более совершенный сорт или породу. Методический отбор осознанно направлен на выведение нового сорта или породы с желаемыми качествами.

В процессе селекции наряду с искусственным отбором не прекращает своего действия и естественный отбор, который повышает приспособляемость организмов к условиям окружающей среды.

Различные формы искусственного отбора (сначала бессознательный, а затем методический) приводят к созданию всего многообразия пород домашних животных.

Отбор бывает массовый и индивидуальный.

Массовый отбор — выделение из исходного материала целой группы особей с желательными признаками и получение от них потомства.

Массовый отбор чаще применяют в селекции растений

Индивидуальный отбор — выделение отдельных особей с желательными признаками и получение от них потомства.

Индивидуальный отбор чаще применяют в селекции животных, что связано с особенностями размножения

При селекционной работе с животными применяют три вида скрещивания: родственное, неродственное и отдаленное.

При близкородственном скрещивании в качестве исходных форм используются братья и сёстры или родители и потомство. Этот тип скрещивания применяют в тех случаях, когда желают перевести большинство рецессивных генов породы в гомозиготное состояние (аналогично самоопылению у растений). При этом происходит закрепление хозяйственно ценных признаков. Чтобы избежать отрицательного проявления близкородственного скрещивания депрессии (ослабление животных, потеря устойчивости к действию внешних факторов, заболевания), родственное скрещивание должно сопровождаться строгим отбором особей, обладающих ценными хозяйственными признаками.

Родственное скрещивание в селекции считается начальной стадией улучшения породы

Неродственное скрещивание проводится между особями одной породы или животными разных пород. Здесь лучшие качества родительских форм отбираются и передаются из поколения в поколение.

Отделенное скрещивание. При межвидовом скрещивании гибриды не дают потомства. Получить полиплоиды у животных невозможно. Полученные породы имеют важное хозяйственное значение.

Кобыла+осёл=мул, Мулы более терпеливы, устойчивы, выносливы и живут дольше, чем лошади, и менее упрямые, более быстрые и умные, чем ослы. Кроме того, мулы меньше восприимчивы к заболеваниям и нетребовательны к корму и уходу.


Справка. В результате отдаленного скрещивания достигнуто немало хороших результатов. Межпородные гибриды:

  • лигр = лев + тигрица;

  • тигролев= наоборот помесь тигр+ и львица;

  • лошак =жеребец + ослица;

  • мул = осел+ кобылица;

  • зеброид = зебра + пони (лошадь, осел);

  • архаромеринос = архар + овца;

  • кама = лама + верблюд;

  • хонорик = хорек + норка;

  • индоутка = индюк + утка;

  • бестер = белуга + стерлядь;

  • саванна= африканский сервал + домашняя кошка

В 2001 году Международная Ассоциация Кошек зафиксировала его как новую зарегистрированную породу. Саванны гораздо более общительные, чем обычные домашние кошки, и их часто сравнивают с собаками благодаря их преданности хозяину. Их можно обучить ходить на поводке и даже приносить брошенные хозяином предметы.

Ученые Казахстана Н.С. Бутарин, А. Есенжолов и А. Жандеркин вывели породу овец архаромеринос, полученного от скрещивания дикого архара с тонкорунной овцой. Такие овцы приспособлены к обитанию в высокогорных районах.

Ведется селекционная работа по скрещиванию яков с крупным рогатым скотом. Як - домашнее животное, обитающее в высокогорье, используется как транспортное средство, мясо его жёсткое, молока даёт мало, но оно высокой жирности. А у полученных гибридов в связи с гетерозисом улучшилось качество и мяса, и молока.

Под руководством В.А. Бальмонта выведена первая мясо–шерстная порода овец–казахская тонкорунная овца, которая даёт большой настриг шерсти и высокопродуктивна.

А.Е. Еламановым и К.У. Медеубековым выведен североказахстанский меринос, мясо–шерстного направления.

Б.М. Мусин и Н.З. Галиакберов вывели породу КРС – казахская белоголовая.

Под руководством Д.Н.Пака выведена алатауская порода КРС. Новая порода КРС - красная степная порода.

Микроорганизмы не остались без внимания селекционеров. Так как микроорганизмы издавна используются в хлебопечении, виноделии, в медицине. приготовление молочных продуктов, производство кормового белка. В конце XIX начале XX вв. наиболее интенсивное развитие получили микробиологические исследования. Именно эти исследования дали возможность получить продукцию, необходимую человеку – антибиотики, витамины, ферменты.

Напомню, что микроорганизмы – это группа прокариотических(безъядерные) и эукариотических(ядерные) одноклеточных организмов, различаемых только под микроскопом. Есть наука о строении и жизнедеятельности мельчайших живых существ - микробиология (от греч. mikros — малый, bios—жизнь, logos — наука).

В селекции микроорганизмов широко используется метод искусственного мутагенеза. Воздействием радиоактивных излучений или химических соединений были получены высокопродуктивные штаммы микроорганизмов.

Пример: М.Х.Шигаева вывела ряд полезных мутантных форм бактерий.

С.И. Алихонян российский ученый, вывел микроорганизмы, которые дают больше антибиотиков, чем исходные формы.

Определение в тетрадь: Биотехнология – это технология получения необходимой для человека продукции с помощью биологических методов.

Биотехнология, как наука, зарекомендовала себя в конце ХХ века, а именно в начале 70-х годов. Все началось с генетической инженерии, когда ученые смогли перенести генетический материал из одного организма к другому без осуществления половых процессов.

То есть используют микроорганизмы, клетки растений и животных, органоиды клеток или биологически активные молекулы для получения необходимой продукции. Бактерии, плесневые грибы, питаясь углеводами, образуемыми в процессе фотосинтеза у зеленых растений, могут синтезировать антибиотики, аминокислоты, витамины, ферменты, продукты питания и др. Получается, что углеводы с помощью микроорганизмов превращаются в необходимые вещества для сельского хозяйства, пищевой промышленности, медицины и других отраслей промышленности, их используют для очистки сточных вод и ликвидации отходов. Таким образом, получены инсулин, интерферон, гормоны роста человека, пищевые и кормовые продукты, пиво и алкогольные напитки, удобрения, косметические средства.

Так же разнообразны биотехнологические функции грибов, их используют и для получения антибиотиков, обеспечение продовольствием возрастающего населения земного шара.

Микроорганизмы, синтезирующих продукты, очень много. Бактерии используются при производстве уксуса, молочнокислых напитков. Нетрадиционные объекты биотехнологии – прокариоты, их используют в очистке сточных вод. Сегодня их используют как организмы, способные производить биологически активные вещества (продуценты).

Нетрадиционными объектами биотехнологии являются простейшие организмы. Раньше их использовали только для очистки вод. Сегодня их рассматривают как продуценты биологически активных веществ. Биомасса простейших содержит до 50% белка, который содержит все незаменимые аминокислоты. Это дает возможность использовать простейшие в качестве источника кормового белка.

Биотехнология помогает решать и энергетические проблемы. В некоторых странах найдены способы преобразования органических веществ, полученных зелеными растениями, в спирт и использование его в качестве горючего (В Бразилии 75% горючего производится из этанола). В Японии из растительного крахмала получают пластмассу, которая выдерживает температуру до 100 градусов. При сгорании такая пластмасса не выделяет вредных газов, не засоряет окружающую среду. Можно для таких целей использовать не только крахмал, но солому зерновых культур, початки кукурузы, стебли подсолнуха и т.п.

Условно можно выделить основные направления биотехнологии (схема)



Все микроорганизмы, используемые в промышленности проходят длительные испытания на безвредность для людей, животных и окружающей среды.

Что такое генная инженерия?

Генная инженерия – это новая отрасль биологической науки, основанная на достижениях молекулярной биологии.

В 1956 году американский ученый Е.Сирс  пересадил ген невосприимчивости к ржавчине с листочка дикорастущего растения эгилопса в хромосому мягкой пшеницы. В результате получил сорт пшеницы, не восприимчивый к данному заболеванию. В исследованиях, проводимых на клеточном уровне, широко используется скрещивание соматических клеток. 

В 1960 г. Ж. Барский, соединив соматические клетки животных друг с другом, показал, что можно объединить генетическую информацию клеток. Наряду с этим были определены пути пересадки отдельной хромосомы в другую клетку.

Так же генная инженерия развивалась на молекулярном уровне. Исследования на молекулярном уровне дали возможность подключаться к работе генов через рекомбинации ДНК. Считается что генная инженерия начала формироваться как наука в 1972 г., когда американский ученый Берг впервые получил новую рекомбинантную ДНК, соединив различные геномные участки онкогенных вирусов обезьяны с бактериями кишечной палочки. Пересадка гена в чужую клетку так же называют трансгеноз. Например, искусственной среде в ДНК половой клетки цыпленка была внесена ДНК клетки мыши, через определенное время при исследовании генетического материала в составе размноженных клеток обнаружили смешивание ДНК мыши и цыпленка.

В 1969 году в лаборатории Дж. Бэквита была проведена работа по выделению гена из состава ДНК.

1969 году американский биохимик Х. Г. Коран искусственно синтезировал ген химическим путем (т-РНК из 200 нуклеотидов). Самый крупный синтезировыный ген – гормон роста, состоящий из 584 нуклеотидов.

Генная инженерия составляет новые генетические программы ранее не существовавшей в природе. При этом используются весьма сложные методы. Например, выделив из состава генотипа отдельный ген (или группу генов) вводят их в другой организм. Перенос генов дает возможность преодолевать межвидовые барьеры и передавать отдельные признаки одних организмов другим. Например, в бактерию кишечной палочки был внесен ген, синтезирующий инсулин в клетках поджелудочной железы. Раньше этот гормон получали из поджелудочной желез КРС или свиньи, но он недостаточно чист и чужероден для человека.

Когда речь заходит о трансгенных животных, воображение большинства из нас создает некий фантастический образ свирепого существа-конструктора, в котором соединены воедино части тел разных животных. А учёных, занятых трансгенной работой, многие представляют как злых гениев, ведущих цивилизацию к неминуемой гибели. Генномодифицированные животные создаются преимущественно не для развлечения, а для рационального решения глобальных проблем, связанных с дальнейшим существованием человечества. 

Так, например, были созданы и уже успешно используются овцы с вполне обычной внешностью, которые вырабатывают молоко, содержащее фермент химозин. В молокоперерабатывающей отрасли он очень важен для производства твёрдых сыров. Раньше его получали только из сычуга (части многокамерного желудка) новорождённых жвачных животных: телят, ягнят, козлят. Для этого молодняк забивали в первые дни их жизни. Теперь же одна трансгенная овца за лактационный период (несколько месяцев) вырабатывает такое количество химозина, которого достаточно для производства тридцати тонн твёрдого сыра! Поголовье генномодифицированных, «химозиновых» овец насчитывает сегодня целое стадо! И можно только представить, сколько новорождённого молодняка жвачных животных было сохранено с помощью этого достижения генной инженерии. 
Другой пример, в ген мышей был встроен ген гормона крыс. В результате трансгенные мыши росли гораздо быстрее и были в два раза больше. Канадские ученые ввели в наследственный материал лосося ген роста другой рыбы. Трансгенный лосось растет в 10 раз быстрее и набирает вес, в несколько раз превышающий норму. Мясо нового лосося ничем не отличается от остальных представителей этого вида, но при этом время выращивания товарной рыбы сокращается вдвое! 

С помощью генной инженерии созданы также свиньи, у которых добавлен геном, кодирующий выработку пищеварительного фермента фитазы. Эти животные лучше переваривают и усваивают корм, благодаря чему повышается его конверсия и ускоряется рост свиней. В результате, при тех же затратах корма существенно повышается продуктивность животных, и мяса производится значительно больше. 

Уже сейчас существуют коровы с генами зебу, которые отличаются невосприимчивостью ко многим кровепаразитарным заболеваниям. Введенные в геном крупного рогатого скота гены зебу кодируют сразу несколько признаков, благодаря чему полученные трансгенные животные вместе с устойчивостью к болезням приобрели повышенную жаровыносливость и неприхотливость к кормовой базе. 

Клонирование - создание многочисленных генетических копий одного индивидуума с помощью бесполого размножения.



  1. Закрепление.

Задание установите соответствие между терминами и их определением

получение необходимой для человека продукции с помощью биологических методов



Близкородственное скрещивание






скрещивание проводится между особями одной породы или животными разных пород

Неродственное скрещивание




   



Искусственный отбор


бывает бессознательный и методический





в качестве исходных форм используются братья и сёстры или родители и потомство


Биотехнология







составление новой генетической программы ранее не существовавшей в природе

Искусственный мутагенез








воздействие радиоактивных излучений или химических соединений


Генетическая инженерия









Задание в предложенном тексте выберите свойства микроорганизмов, обеспечивающие их преимущество перед животными, растениями

В то время как одна корова с живой массой в 500 кг образует за сутки около 0,5 кг белка, а 500 кг растений сои продуцируют за тот же срок 5 кг белка, равная масса дрожжей (т.е. тоже 500 кг) способна выработать в биореакторе за сутки 50 т белка, что в 100 раз превышает их собственную массу и примерно равно массе 10 взрослых слонов. Таким образом, при определенных условиях микробная клетка способна за равное время продуцировать в 100000 раз больше белка, чем животная клетка. При этом она потребляет дешевые вещества, например крахмальные растворы или даже сточные воды. Корове же требуется хорошие и, следовательно, дорогие корма.

Задание прослушать текст.

Высказать аргументы за (против) ГМО,

Мы с вами редко задумываемся, но на земле есть места, где люди ежедневно умирают от голода. Это в большей степени относится к странам Африки. Так вот при помощи ГМО можно будет вывести растения, которым будет нипочем и африканский зной, и всевозможные болезни растений. Или вывести модифицированные виды для животноводства, которые будут, не слишком требовательны к пище, но зато будут давать много продукции. Причем как заявляют ученые на выведение такого вида растения или животного уйдет всего два-три года. Для этой цели генетически модифицированные сорта растений отлично подходят – они устойчивы к болезням и погоде, быстрее созревают и дольше хранятся, умеют самостоятельно вырабатывать инсектициды против вредителей. ГМО-растения способны расти и приносить хороший урожай там, где старые сорта просто не могли выжить из-за определенных погодных условий.

При помощи генной инженерии можно выращивать человеческие органы для трансплантации, причем очень быстро и в любом количестве. Ведь не секрет, что тысячи людей умирают, так и не дождавшись своей очереди за печенью или почкой.

В скором будущем планируют производство сырья для биотоплива, ведь запасы нефти и газа не безграничны и готовиться к этому необходимо сейчас.

Но оказалось, что генномодифицированные картошка и кукуруза стоят почти на 30 % дороже, чем выращенные обычным способом. Поэтому проблема голода в развивающихся странах остается пока неразрешенной.

Если раньше фермер оставлял часть урожая на семена будущего урожая, то теперь это сделать невозможно по одной простой причине. Генномодифицированные растения не дают жизнеспособных семян. Получается, что это очень выгодно производителям ГМО - рассады.

Еще одной неожиданностью оказалось то, что при производстве ГМО растений удобрений необходимо больше, чем на обычных полях. А это еще дополнительные деньги.

Мало кто знает, что ГМО растения на полях дают гибриды с сорняками. Трудно представить, какие могут произойти мутации, и как это скажется на всей флоре в дальнейшем.

ГМ организмы вызывают различные заболевания- аллергические заболевания, нарушения обмена веществ, появление желудочной микрофлоры, стойкой к антибиотикам; обладают канцерогенным и мутагенным эффектами.


5. Подведение итогов 

6. Домашнее задание:  учебник «Общая биология, 10» под редакцией Т. Касымбаева, К. Мухамбетжанова §§ 64-68 . Подготовиться к тесту по теме: “Селекция животных, растений и микроорганизмов”.

VI. Рефлексия. 



-75%
Курсы повышения квалификации

Медико-биологические основы безопасности жизнедеятельности

Продолжительность 72 часа
Документ: Удостоверение о повышении квалификации
4000 руб.
1000 руб.
Подробнее
Скачать разработку
Сохранить у себя:
Селекция животных, микроорганизмов. Генная инженерия (550.19 KB)

Комментарии 0

Чтобы добавить комментарий зарегистрируйтесь или на сайт