інструкція для опрацювання
11. ознайомлюємося із змістом параграфа 48-49.
2. виписуємо поняття клітинної інженерії, клонування тварин та рослин. виявляємо значення стовбурових клітин. уважно розглядаємо мал.48, що ілюструє використання стовбурових клітин.
3. виписуємо визначення генетичної інженерії. визначаємо, чим вона відрізняється від клітинної. чому використання данного методу викликало багато суперечок? знаходимо відповідь. а ваше ставлення до цього?
4. що являють собою генетично модифіковані організми? для чого їх використовують? ознайомтесь уважно із малюнком, який допомогає зрозуміти механізм створення ГМО.
5. прочитайте, де сьогодні використовують гмо. яке їх значення в різних галузях господарства?
6. усно дайте відповіді на запитання 1-5.
7. визначаємо поняття генна терапія. розглядаємо мал.49, який допомагає зрозуміти цей напрям.
8. які лікарські препарати отримують та яким чином. читаємо пункт -виготовлення лікарських препаратів-.
9. читаємо пункт про етичні проблеми. чому вони виникають?
7. домашнє завдання. вивчити п.48- 49. письмово відповісти на питання 6-8 на с.187.
− розвивальна: розвивати вміння застосовувати раніше отримані знання; сприяти формуванню логічного та
критичного мислення, власної точки зору, вміння аналізувати інформацію, виділяти головне і робити висновки;
− виховна: виховувати раціональне ставлення до використання живих організмів людиною, сприяти зацікавленості учнів даною темою.
Базові поняття й терміни: біотехнології, селекція, клітинна інженерія, генна інженерія, химери, трансгенні організми, клон, ГМО, ГМП.
Хід уроку
V. Етап засвоєння нових знань
План викладу матеріалу
1. Поняття «біотехнології». Історія її розвитку
2. Сучасні напрямки біотехнологій
3. Химерні організми
4. Трансгенні організми. ГМО
Біотехнологія (від грец. bios — життя, techne — мистецтво, майстерність і logos — слово, навчання) — це процес використання живих організмів і біологічних процесів у виробництві.
Біотехнологія — це комплекс фундаментальних і прикладних наук, технічних засобів, спрямованих на одержання і використання клітин мікроорганізмів, тварин і рослин, а також продуктів їх життєдіяльності: ферментів, амінокислот, вітамінів, антибіотиків та ін.
Середина ХІХ ст.: завдяки роботам Луї Пастера доведено зв’язок процесів шумування з діяльністю мікроорганізмів; традиційна біотехнологія одержує наукову основу. На початку XX ст., коли, здавалося б, людина навчилася отримувати від природи все, що можна, виникла нова наука — генетика. Проте минуло майже 50 років, доки її результати почали приносити користь. Свідомим поєднанням випадкових спадкових змін (мутацій) людина навчилася створювати все досконаліші сорти і породи, а також різновиди (штами) корисних мікроорганізмів,
на основі яких виникла мікробіологічна промисловість. 40-50-ті роки ХХ ст.: здійснено біосинтез пеніцилінів методами ферментації; починається ера антибіотиків, яка дає поштовх розвитку мікробіологічного синтезу і
створенню мікробіологічної промисловості. 60-70-ті роки ХХ ст.: бурхливий розвиток клітинної інженерії. У 50-х роках нашого століття виникла нова наука — молекулярна біологія, а ще через 20 років на її основі — генна інженерія. 1972 р.: групою П. Берга в США створено першу гібридну молекулу ДНК in vitro. Всього 10 років знадобилось генній інженерії, щоб дати біотехнології нову зброю: принципову можливість свідомо створювати організми, які б
продукували сполуки і здійснювали процеси, необхідні людині. Тобто можна стверджувати, що виникла нова біотехнологія, яка обіцяє людині небувалий прогрес.
Термін «біотехнологія» вперше використав угорський вчений Карл Ереки в 1919 році для позначення процесів, в яких продукти отримують за допомогою живих організмів, а поширюється він з 1970-х років. Із цього часу біотехнологія
нерозривно пов’язана з молекулярною і клітинною біологією, молекулярною генетикою, біохімією і біоорганічною хімією. Коли кажуть про нову біотехнологію, то мають на увазі генетичну і клітинну інженерію, які створили можливість переробки спадкового апарату організмів. За стислий період свого розвитку (30 років) сучасна біотехнологія не тільки домоглася істотних успіхів, але і продемонструвала необмежені можливості використання організмів і біологічних процесів у різноманітних галузях виробництва і народного господарства.
Сучасні напрямки біотехнологій
Промислова мікробіологія – використання мікроорганізмів у різних галузях промисловості. Наприклад, перетворення парафінів у кормовий білок у результаті життєдіяльності мікроорганізмів, виробництво антибіотиків та інших лікарських речовин. Інженерна ензимологія – одержання і використання чистих ферментів і ферментних препаратів.
Генна інженерія – прикладна галузь молекулярної генетики та біохімії. Завдання генної інженерії – розробки методів перебудови геномів організмів.
Клітинна інженерія – галузь біотехнології, у якій застосовують методи виділення клітин з організму і перенесення на штучні поживні середовища, де продовжується їх життєдіяльність.
Завдання клітинної інженерії:
а) Отримання соматичних клітин різних видів, створення культурних клітин (тканин) для отримання цінних речових.
б) Клонування організмів – перспективний напрям клітинної інженерії.
Клоном (від грец. клон — гілка) називається сукупність клітин або особин, що виникли від спільного предка нестатевим шляхом.
в) Гібридизація соматичних клітин — напрям досліджень клітинної інженерії. Гібридизація дає можливість створювати препарати, що підвищують стійкість організму проти різних інфекцій, лікувати ракові захворювання.
Ембріональна інженерія — галузь, що займається штучними змінами рганізмів у ході зародкового розвитку. Ембріональна індукція — взаємовплив частин зародка під час його розвитку (можна змінювати розвиток певних частин зародка в напрямі, який цікавить дослідників).
Химерні організми
Химерами називають організми або їх частини, що складаються з генетично різнорідних тканин. Уперше цей термін застосував німецький ботанік Г. Вінклер
Сучасні напрямки біотехнології
1. Генна інженерія. 2. Інженерна ензимологія. 3. Промислова мікробіологія. 4. Клітинна інженерія. 5. Ембріональна
інженерія
Розрізняють кілька типів химерних організмів:
• химери мозаїчні (гіперхимери) — у них генетично різні тканини утворюють тонку мозаїку;
• химери векторіальні — у них різнорідні тканини розташовані великими ділянками;
• химери периклінальні — тканини з різними генотипами лежать шарами один над одним;
• химери мериклінальні — їх тканини складаються із суміші секторіальних і периклінальних ділянок.
Химери можуть виникати в результаті щеплень рослин і під впливом мутацій соматичних клітин. Компоненти химер можуть відрізнятися один від одного генами ядра, числом хромосом або генами пластид чи мітохондрій. Химерні
організми досить часто використовуються в наукових дослідженнях. Принцип одержання химер зводиться головним чином до виділення двох чи більшої кількості ранніх зародків та їхнього злиття. У тому випадку, коли в генотипі зародків, використаних для створення химери, є відмінності за рядом характеристик, удається простежити долю клітин обох видів. З допомогою химерних мишей було, наприклад, розв’язане питання про спосіб виникнення в
ході розвитку багатоядерних клітин поперечносмугастих м’язів. Вивчення химерних тварин дозволило розв’язати чимало проблем, і в майбутньому завдяки застосуванню цього методу з’явиться можливість розв’язувати складні питання генетики й ембріологі
Трансгенні організми. ГМО
Трансгенними називають рослини і тварин, що містять у своїх клітинах ген чужого організму, включений у хромосоми. їх отримують, використовуючи методи генної інженерії. Трансгенні організми можуть мати велике значення для підвищення ефективності сільського господарства та в дослідженнях у галузі молекулярної біології.
Перші генетично модифіковані організми, одержані з допомогою методів молекулярної біології, з’явилися на світ лише у 80-х роках XX століття. Вчені зуміли змінити геном рослинних клітин, додаючи в них необхідні гени інших
рослин, тварин, риби й навіть людини. Перший трансгенний організм (миша) був одержаний Дж. Гордоном зі
співробітниками 1980 р. На початку 90-х років у Китаї було проведено перше комерційне випробування генетично модифікованих сортів тютюну й томатів, стійких до вірусів. А 1994 р. в США вперше надійшли в торговельну мережу
продуктів харчування плоди генетично змінених томатів зі скороченим строком дозрівання.
В Україні, незважаючи на заборони, вже вирощують трансгенну сою, трансгенну картоплю, трансгенний ріпак, кукурудзу, почали вирощувати генетично модифіковані буряки. У Росії інтенсивно розробляють генетично
модифіковані рослини, створено нові сорти картоплі з модифікованими генами, а також нові трансгенні буряки з метою видалення небажаних вторинних продуктів типу рафінози, інвертного цукру та декстрину. В Україні 30-40 % вирощуваної сої є генетично модифікованою. Близько 300 мільйонів жителів США і понад 1 мільярд жителів Китаю вживають ГМО без явних шкідливих наслідків для організму. У США методами генної інженерії одержано покращені сорти сої, пшениці, томатів. Нові сорти сої вирізняються підвищеним умістом сахарози, яка позбавляє продукт неприємного «бобового» присмаку. Одержано оливкоу олію з ідвищеним умістом олеїнової кислоти.
ГМО слід упроваджувати з великою обережністю, особливо якщо країна розташована в центрі походження і поширення рослини. Так, соя в дикому стані росте на Далекому Сході, і там може статися перезапилення. Але для України перенесення генів у природних умовах узагалі не актуальне. Тут майже немає иких родичів культурних рослин, адже ми харчуємося лише неаборигенними культурами. Для нас принциповим є розв’язання іншої проблеми: чи стануть дикорослі рослини бур’яном, стійким до гербіцидів? Вважають, що в нас актуальним може бути лише питання з цукровим буряком, адже в нього ефективне перенесення пилку вітром досягає шести кілометрів.
Питання про перспективу використання генної інженерії під час вирощування сільськогосподарської сировини продовжує викликати серйозні суперечки серед дослідників і широких верств споживачів. Серед позитивних
аргументів — підвищена врожайність, екологічні переваги, захист від шкідників. З іншого боку — невпевненість у безпечності нових технологій. Негативний вплив трансгенних рослин, стійких до шкідників, на нецільові організми можливий завдяки наявності в організмі згаданих рослин біологічно активних речовин (інсектициди, фунгіциди та ін.). Вплив цих речовин може бути прямої або опосередкованої дії через трофічні ланцюги.
2. виписуємо поняття клітинної інженерії, клонування тварин та рослин. виявляємо значення стовбурових клітин. уважно розглядаємо мал.48, що ілюструє використання стовбурових клітин.
3. виписуємо визначення генетичної інженерії. визначаємо, чим вона відрізняється від клітинної. чому використання данного методу викликало багато суперечок? знаходимо відповідь. а ваше ставлення до цього?
4. що являють собою генетично модифіковані організми? для чого їх використовують? ознайомтесь уважно із малюнком, який допомогає зрозуміти механізм створення ГМО.
5. прочитайте, де сьогодні використовують гмо. яке їх значення в різних галузях господарства?
6. усно дайте відповіді на запитання 1-5.
7. визначаємо поняття генна терапія. розглядаємо мал.49, який допомагає зрозуміти цей напрям.
8. які лікарські препарати отримують та яким чином. читаємо пункт -виготовлення лікарських препаратів-.
9. читаємо пункт про етичні проблеми. чому вони виникають?
7. домашнє завдання. вивчити п.48- 49. письмово відповісти на питання 6-8 на с.187.
конспект уроку. Мета:
− освітня: ознайомити учнів з основними напрямками сучасних біотехнологій, їхніми потенційними можливостями; розглянути особливості створення химерних і трансгенних організмів, з’ясувати мету їх створення та можливі наслідки вживання ГМП; значення трансгенних організмів в природі та для життя людини;− розвивальна: розвивати вміння застосовувати раніше отримані знання; сприяти формуванню логічного та
критичного мислення, власної точки зору, вміння аналізувати інформацію, виділяти головне і робити висновки;
− виховна: виховувати раціональне ставлення до використання живих організмів людиною, сприяти зацікавленості учнів даною темою.
Базові поняття й терміни: біотехнології, селекція, клітинна інженерія, генна інженерія, химери, трансгенні організми, клон, ГМО, ГМП.
Хід уроку
V. Етап засвоєння нових знань
План викладу матеріалу
1. Поняття «біотехнології». Історія її розвитку
2. Сучасні напрямки біотехнологій
3. Химерні організми
4. Трансгенні організми. ГМО
Біотехнологія (від грец. bios — життя, techne — мистецтво, майстерність і logos — слово, навчання) — це процес використання живих організмів і біологічних процесів у виробництві.
Біотехнологія — це комплекс фундаментальних і прикладних наук, технічних засобів, спрямованих на одержання і використання клітин мікроорганізмів, тварин і рослин, а також продуктів їх життєдіяльності: ферментів, амінокислот, вітамінів, антибіотиків та ін.
Середина ХІХ ст.: завдяки роботам Луї Пастера доведено зв’язок процесів шумування з діяльністю мікроорганізмів; традиційна біотехнологія одержує наукову основу. На початку XX ст., коли, здавалося б, людина навчилася отримувати від природи все, що можна, виникла нова наука — генетика. Проте минуло майже 50 років, доки її результати почали приносити користь. Свідомим поєднанням випадкових спадкових змін (мутацій) людина навчилася створювати все досконаліші сорти і породи, а також різновиди (штами) корисних мікроорганізмів,
на основі яких виникла мікробіологічна промисловість. 40-50-ті роки ХХ ст.: здійснено біосинтез пеніцилінів методами ферментації; починається ера антибіотиків, яка дає поштовх розвитку мікробіологічного синтезу і
створенню мікробіологічної промисловості. 60-70-ті роки ХХ ст.: бурхливий розвиток клітинної інженерії. У 50-х роках нашого століття виникла нова наука — молекулярна біологія, а ще через 20 років на її основі — генна інженерія. 1972 р.: групою П. Берга в США створено першу гібридну молекулу ДНК in vitro. Всього 10 років знадобилось генній інженерії, щоб дати біотехнології нову зброю: принципову можливість свідомо створювати організми, які б
продукували сполуки і здійснювали процеси, необхідні людині. Тобто можна стверджувати, що виникла нова біотехнологія, яка обіцяє людині небувалий прогрес.
Термін «біотехнологія» вперше використав угорський вчений Карл Ереки в 1919 році для позначення процесів, в яких продукти отримують за допомогою живих організмів, а поширюється він з 1970-х років. Із цього часу біотехнологія
нерозривно пов’язана з молекулярною і клітинною біологією, молекулярною генетикою, біохімією і біоорганічною хімією. Коли кажуть про нову біотехнологію, то мають на увазі генетичну і клітинну інженерію, які створили можливість переробки спадкового апарату організмів. За стислий період свого розвитку (30 років) сучасна біотехнологія не тільки домоглася істотних успіхів, але і продемонструвала необмежені можливості використання організмів і біологічних процесів у різноманітних галузях виробництва і народного господарства.
Сучасні напрямки біотехнологій
Промислова мікробіологія – використання мікроорганізмів у різних галузях промисловості. Наприклад, перетворення парафінів у кормовий білок у результаті життєдіяльності мікроорганізмів, виробництво антибіотиків та інших лікарських речовин. Інженерна ензимологія – одержання і використання чистих ферментів і ферментних препаратів.
Генна інженерія – прикладна галузь молекулярної генетики та біохімії. Завдання генної інженерії – розробки методів перебудови геномів організмів.
Клітинна інженерія – галузь біотехнології, у якій застосовують методи виділення клітин з організму і перенесення на штучні поживні середовища, де продовжується їх життєдіяльність.
Завдання клітинної інженерії:
а) Отримання соматичних клітин різних видів, створення культурних клітин (тканин) для отримання цінних речових.
б) Клонування організмів – перспективний напрям клітинної інженерії.
Клоном (від грец. клон — гілка) називається сукупність клітин або особин, що виникли від спільного предка нестатевим шляхом.
в) Гібридизація соматичних клітин — напрям досліджень клітинної інженерії. Гібридизація дає можливість створювати препарати, що підвищують стійкість організму проти різних інфекцій, лікувати ракові захворювання.
Ембріональна інженерія — галузь, що займається штучними змінами рганізмів у ході зародкового розвитку. Ембріональна індукція — взаємовплив частин зародка під час його розвитку (можна змінювати розвиток певних частин зародка в напрямі, який цікавить дослідників).
Химерні організми
Химерами називають організми або їх частини, що складаються з генетично різнорідних тканин. Уперше цей термін застосував німецький ботанік Г. Вінклер
Сучасні напрямки біотехнології
1. Генна інженерія. 2. Інженерна ензимологія. 3. Промислова мікробіологія. 4. Клітинна інженерія. 5. Ембріональна
інженерія
Розрізняють кілька типів химерних організмів:
• химери мозаїчні (гіперхимери) — у них генетично різні тканини утворюють тонку мозаїку;
• химери векторіальні — у них різнорідні тканини розташовані великими ділянками;
• химери периклінальні — тканини з різними генотипами лежать шарами один над одним;
• химери мериклінальні — їх тканини складаються із суміші секторіальних і периклінальних ділянок.
Химери можуть виникати в результаті щеплень рослин і під впливом мутацій соматичних клітин. Компоненти химер можуть відрізнятися один від одного генами ядра, числом хромосом або генами пластид чи мітохондрій. Химерні
організми досить часто використовуються в наукових дослідженнях. Принцип одержання химер зводиться головним чином до виділення двох чи більшої кількості ранніх зародків та їхнього злиття. У тому випадку, коли в генотипі зародків, використаних для створення химери, є відмінності за рядом характеристик, удається простежити долю клітин обох видів. З допомогою химерних мишей було, наприклад, розв’язане питання про спосіб виникнення в
ході розвитку багатоядерних клітин поперечносмугастих м’язів. Вивчення химерних тварин дозволило розв’язати чимало проблем, і в майбутньому завдяки застосуванню цього методу з’явиться можливість розв’язувати складні питання генетики й ембріологі
Трансгенні організми. ГМО
Трансгенними називають рослини і тварин, що містять у своїх клітинах ген чужого організму, включений у хромосоми. їх отримують, використовуючи методи генної інженерії. Трансгенні організми можуть мати велике значення для підвищення ефективності сільського господарства та в дослідженнях у галузі молекулярної біології.
Перші генетично модифіковані організми, одержані з допомогою методів молекулярної біології, з’явилися на світ лише у 80-х роках XX століття. Вчені зуміли змінити геном рослинних клітин, додаючи в них необхідні гени інших
рослин, тварин, риби й навіть людини. Перший трансгенний організм (миша) був одержаний Дж. Гордоном зі
співробітниками 1980 р. На початку 90-х років у Китаї було проведено перше комерційне випробування генетично модифікованих сортів тютюну й томатів, стійких до вірусів. А 1994 р. в США вперше надійшли в торговельну мережу
продуктів харчування плоди генетично змінених томатів зі скороченим строком дозрівання.
В Україні, незважаючи на заборони, вже вирощують трансгенну сою, трансгенну картоплю, трансгенний ріпак, кукурудзу, почали вирощувати генетично модифіковані буряки. У Росії інтенсивно розробляють генетично
модифіковані рослини, створено нові сорти картоплі з модифікованими генами, а також нові трансгенні буряки з метою видалення небажаних вторинних продуктів типу рафінози, інвертного цукру та декстрину. В Україні 30-40 % вирощуваної сої є генетично модифікованою. Близько 300 мільйонів жителів США і понад 1 мільярд жителів Китаю вживають ГМО без явних шкідливих наслідків для організму. У США методами генної інженерії одержано покращені сорти сої, пшениці, томатів. Нові сорти сої вирізняються підвищеним умістом сахарози, яка позбавляє продукт неприємного «бобового» присмаку. Одержано оливкоу олію з ідвищеним умістом олеїнової кислоти.
ГМО слід упроваджувати з великою обережністю, особливо якщо країна розташована в центрі походження і поширення рослини. Так, соя в дикому стані росте на Далекому Сході, і там може статися перезапилення. Але для України перенесення генів у природних умовах узагалі не актуальне. Тут майже немає иких родичів культурних рослин, адже ми харчуємося лише неаборигенними культурами. Для нас принциповим є розв’язання іншої проблеми: чи стануть дикорослі рослини бур’яном, стійким до гербіцидів? Вважають, що в нас актуальним може бути лише питання з цукровим буряком, адже в нього ефективне перенесення пилку вітром досягає шести кілометрів.
Питання про перспективу використання генної інженерії під час вирощування сільськогосподарської сировини продовжує викликати серйозні суперечки серед дослідників і широких верств споживачів. Серед позитивних
аргументів — підвищена врожайність, екологічні переваги, захист від шкідників. З іншого боку — невпевненість у безпечності нових технологій. Негативний вплив трансгенних рослин, стійких до шкідників, на нецільові організми можливий завдяки наявності в організмі згаданих рослин біологічно активних речовин (інсектициди, фунгіциди та ін.). Вплив цих речовин може бути прямої або опосередкованої дії через трофічні ланцюги.
VI. Етап закріплення вивченого матеріалу
Дати відповіді на питання:
1. Які організми називають химерними?
2. Як вчені одержують трансгенні організми?
3. Які генетичні методи широко використовують у селекції?
4.Чому потрібно постійно проводити подальшу селекцію давно одомашнених
організмів?
Дати відповіді на питання:
1. Які організми називають химерними?
2. Як вчені одержують трансгенні організми?
3. Які генетичні методи широко використовують у селекції?
4.Чому потрібно постійно проводити подальшу селекцію давно одомашнених
організмів?
домашнє завдання вивчити параграф підручника.
Немає коментарів:
Дописати коментар