Методический электронный образовательный центр Министерства образования Оренбургской области и Оренбургского государственного университета
Методический электронный образовательный центр Министерства образования Оренбургской области и Оренбургского государственного университета
Попова Надежда Алексеевна учитель биологии МАОУ «Софиевская СОШ» Пономаревский район Название предмета: Биология Класс:9 Базовый учебник: В. Б. Захаров, С. Г. Мамонтов, Н. И. Сонин, Биология: общие закономерности. 9 класс: учеб.для общеобразоват. учреждений. – М.: Дрофа,2010 г. Уровень обучения: базовый Тема урока: Селекция микроорганизмов. Общее количество часов, отведенное на изучение темы: 1 час Место урока в системе уроков по теме: четвертый урок по теме «Селекция растений и животных и микроорганизмов». Цель урока: рассмотреть основные методы селекции микроорганизмов, выявить значение селекции микроорганизмов. Задачи: образовательные:изучить методы селекции, применяемые к микроорганизмам, показать преимущества селекции микроорганизмов; дать представление о биотехнологии, генной инженерии; развивающая: формировать умения выделять главное, сравнивать, анализировать, формулировать выводы, умение работать с дополнительными источниками информации; Воспитательная: патриотическое воспитание на примере достижений отечественных селекционеров. Тип урока: комбинированный. Вид: смешанный Метод проведения: беседа, объяснение. Планируемые предметные результаты: ученик должен иметь представление о биотехнологии, клеточной инженерии, генной инженерии; знать понятия: «штамм», «биотехнология»; уметь объяснять суть методов селекции микроорганизмов, их преимущества. Междисциплинарные связи: медицина. Внутридисциплинарные связи: генетика, зоология, анатомия. Техническое обеспечение урока: компьютер, интерактивная доска, проектор, наглядные пособия, раздаточный материал,пластилина двух цветов. План урока: I. Организационный момент. II. Актуализация опорных знаний III. Мотивация учебной деятельности. IV. Открытие новых знаний V. Закрепление изученного материала VI. Рефлексия. VII. Домашнее задание Содержание урока. I. Организационный момент. (Вступительное слово учителя). II. Актуализация опорных знаний. 1.Несколько учащихся получают индивидуальные задания: тест с выбором одного правильного ответа (приложение 1). 2.Один ученик работает у доски, составляет схему «Основные методы селекции животных». 3.Прослущать и проанализировать сообщения об истории создания породы домашних питомцев. Вопросы для опроса: 1.Что такое селекция? 2.Дайте определение сорту, породе, штамму. 3.Какие основные методы используют селекционеры в работе с растениями, с животными? 4.Что такое искусственный отбор? Что такое массовый отбор? индивидуальный отбор? 5.С какой целью в селекционной работе применяют скрещивание? 6.Какие межвидовые гибриды вам известны? 7.Какими особенностями обладают полиплоидные сорта культурных растений? 8.Чем отличаются методы одомашнивании, которые применялись первобытным человеком, от современных методов? III. Мотивация учебной деятельности. Сообщение темы, цели. В процессе изучения темы мы постараемся найти ответ на вопрос: для чего нужно проводить селекцию микроорганизмов? Какие методы селекции животных могут найти применение в селекции микроорганизмов? IV. Открытие новых знаний. Методы селекции микроорганизмов. Микроорганизмы - это группа прокариотических и эукариотических одноклеточных микроскопических организмов. Учитель организует беседу по вопросам: - Какие вы знаете микроорганизмы: (Бактерии; Грибы; Простейшие; Одноклеточные растении). -Как, называется наука, изучающая микроорганизмы? (Наука, изучающая микроорганизмы, называется микробиологией). – Что такое штамм? – Какими свойствами обладают микроорганизмы? – Какие преимущества даёт использование в селекции микроорганизмов? Учитель подчеркивает особенности селекции микроорганизмов: 1) способность к быстрому размножению в благоприятных условиях: у селекционера имеется неограниченное количество материала для работы: за считанные дни в чашках Петри или пробирках на питательных средах можно вырастить миллиарды клеток; 2) простая организация генома:значительно меньшее количество генов, их генетическая регуляция более простая, взаимодействия генов просты или отсутствуют. 3) их гены легко мутируют:более эффективное использование мутационного процесса, поскольку геном микроорганизмов гаплоидный, что позволяет выявить любые мутации уже в первом поколении; Далее учитель обращает внимание учащихся на основные цели селекции микроорганизмов. Микроорганизмы играют важную роль в жизни человека. Многие из них создают вещества, используемые в разных областях медицины и промышленности. Такие отрасли пищевой промышленности, как хлебопечение, производство спирта, некоторых органических кислот, виноделие и многие другие, основаны на деятельности микроорганизмов. Ведь от качества дрожжей, кисломолочных бактерий зависит качество хлебобулочных изделий и кисломолочных продуктов, что ведет к необходимости селекции этих организмов. В промышленности микроорганизмы применяются для выщелачивания металлов из бедных руд – меди и урана, для очистки сточных вод, образования метана, для дальнейшего использования в качестве горючего газа С помощью микробиологической промышленности получают антибиотики, аминокислоты ( лизин), белки, гормоны, различные ферменты, витамины (В 1 и В12) многое другое. Микроорганизмы используют и в пивоварении – солод, получаемый из зерновых культур, заменили ферментами микроорганизмов, добившись экономической выгоды, сохранив качество. Учитель предлагает записать в тетрадях основные пункты, характеризующие применение продуктов жизнедеятельности микроорганизмов: Хлебопечение; Виноделие; Производствомолочно-кислыхпродуктов; Производство антибиотиков, витаминов, гормонов, аминокислот, ферментов; Очистка сточныхвод; В с/х : производство силоса; Биологическая защита растений; Производство кормового белка и т.д. Выводы: Микроорганизмы интенсивно используются в самых разнообразных технологических процессах. Методы селекции микроорганизмов. Рассматривая данный вопрос, учитель привлекает учащихся к составлению схемы «Селекция микроорганизмов», с последующей проверкой данного вида работы. Продуктивность диких форм бактерий невысокая, поэтому человек совершенствует и выводит новые штаммы. Методы селекции применяют и для получения продуктивных форм микроорганизмов. В селекции микроорганизмов применяют традиционные и новейшие методы. К традиционным методам относят экспериментальный мутагенез и отбор по продуктивности. Экспериментальный мутагенез - это воздействие на организм различных мутагенов с целью получения мутации. Любые мутации проявляются уже в первом поколении, геном бактерий гаплоидный. Очень высокая интенсивность размножения дает возможность найти полезную мутацию по интересующему исследователя гену. Путем отбора получают наиболее активные расы. В результате искусственного мутагенеза и отбора была повышена продуктивность штаммов гриба пенициллина более чем в 1000 раз. Часто образуются новые расы микроорганизмов с использованием лучей Рентгена, ультрафиолетовых лучей и некоторых химических соединений. Эти воздействия нарушают строение молекул ДНК и служат причиной резкого возрастания частоты мутаций.Таким образом, получают, например, микроорганизмы, обладающие более высоким выходом антибиотиков, чем исходные культуры. Селекционным путем выделяют наиболее продуктивные формы дрожжевых грибков, повышающих качество хлеба (они вызывают брожение теста). Но возможности традиционной селекции ограничены. Успехи же таких наук как молекулярная биология и генетика в изучении микроорганизмов, а так же возрастающие потребности практического использования микробных продуктов привели к созданию новейших методов целенаправленного и контролируемого получения микроорганизмов с заданными свойствами. Кроме традиционных методов, используется метод, используемый в науке биотехнологии. Биотехнология – использование живых организмов и их биологических процессов в производстве необходимых человеку веществ. Объектами биотехнологии являются бактерии, грибы, клетки растительных и животных тканей. Их выращивают на питательных средах в специальных биореакторах. Биотехнология–производство необходимых человеку продуктов и материалов из живых клеток или с их помощью. Успехи молекулярной биологии и генетики позволяют управлять основными жизненными процессами путем перестройки генотипа. Для этого используют метод генной (генетической) инженерии.В генной инженерии используют два способа: - выделение нужного гена из генома одного организма и внедрение его в геном бактерий; - синтез искусственным путем гена и внедрение его в геном бактерий Проверка составления схемы «Селекция микроорганизмов»: Генная инженерия – направленное изменение наследственных свойств животных и растений путем создания действующих генов искусственным путем или извлечения генов из одних организмов и введения их в клетки других. Такие эксперименты проводятся преимущественно на прокариотных (бактериях) организмах и вирусах, но возможно и на эукариотных организмах. При генной инженерии перенос осуществляется с помощью специальных искусственно создаваемых генетических элементов – векторов (векторных молекул). Вектор представляет собой сконструированную плазмиду (плазмида – внехромосомная ДНК, способная к автономной репликации, передающаяся в дочерние клетки при делении бактерии) или вирус, в геном которых можно внедрить чужеродную генетическую информацию. В качестве векторов используют чаще всего плазмиды, выделенные из кишечной палочки. Организм тем самым приобретает новые, не свойственные ему признаки. Например, удалось в генотип кишечной палочки встроить ген из генотипа человека, контролирующий синтез инсулина (гормон углеводного обмена). Из такой кишечной палочки можно получить инсулин и наладить его промышленное получение. С помощью генной инженерии ученые научили бактерии синтезировать интерферон – лекарство, которое защищает нас от вирусных заболеваний, синтезировать гормон роста соматотропин, синтезировать очень важное лекарство – инсулин. Заводом по производству необходимых лекарств является кишечная палочка –крохотная бактерия, живущая в кишечнике человека. Сообщение учащегося «Процесс создания трансформированных бактерий» (опережающее домашнее задание). Процесс создания трансформированных бактерий включает в себя следующие этапы. Рестрикция — «вырезание» нужных генов. Проводится с помощью специальных «генетических ножниц», ферментов — рестриктаз. Создание вектора — специальной генетической конструкции, в составе которой намеченный ген будет внедрен в геном другой клетки. Основой для создания вектора являются плазмиды. Ген вшивают в плазмиду с помощью другой группы ферментов — лигаз. Вектор должен содержать все необходимое для управления работой этого гена — промотор, терминатор, ген-оператор и ген-регулятор, а также маркерные гены, которые придают клетке-реципиенту новые свойства, позволяющие отличить эту клетку от исходных клеток. Трансформация — внедрение вектора в бактерию. Скрининг — отбор тех бактерий, в которых внедренные гены успешно работают. Клонирование трансформированных бактерий. Образование рекомбинантных плазмид: 1 — клетка с исходной плазмидой; 2 — выделенная плазмида; 3 — создание вектора; 4 — рекомбинантная плазмида (вектор); 5 — клетка с рекомбинантной плазмидой. Учитель. Генная инженерия открывает новые возможности получения различных веществ в промышленном масштабе. К примеру, если ввести гены азотфиксирующих бактерий в генотип почвенных бактерий, не имеющих этих генов, то в растениеводстве наступит перелом, связанный с использованием удобрений для повышения урожайности почвы. Значение биотехнологии огромно, поскольку с ее помощью возможно решение многих серьезных проблем. Микробиологическая промышленность участвует в решении многих программ: создание средств интенсификации сельского хозяйства (получение высокоэффективных кормовых добавок и препаратов – кормовые дрожжи, незаменимые аминокислоты, витамины, ферменты, антибиотики, бактериальные удобрения, средства защиты растений от вредителей и болезней и др.); получение препаратов для пищевой промышленности, текстильной, химической промышленности; для научных целей. В биотехнологических процессах широко применяются микроорганизмы (бактерии, нитчатые грибы, актиномицеты, дрожжи) для получения лекарственных препаратов, белка, ферментов и других веществ, используя методы клеточной инженерии. С помощью клеточной инженерии получают культуры клеток (или культуры тканей), которые служат источниками для получения продукции ценных веществ. Так, например, культура клеток растения женьшеня дает то же лекарственное вещество, что и целое растение. Проводят гибридизацию разных клеток, гибридизация которых половым путем невозможна. Таким образом получены гибриды клетки и организмы картофеля и томатов, яблони и вишни и некоторые другие (демонстрация фотографий). С помощью клеточной инженерии можно соединить геномы весьма далеких видов, принадлежащих даже к разным царствам (возможно слияние клеток животных с клетками растений). Получают гибридные клетки и у животных: в культуре получены гибриды между раковыми клетками, обладающими способностью к неограниченному росту, и некоторыми клетками крови – лимфоцитами. – Какова функция лимфоцитов в организме человека? Лимфоциты вырабатывают вещества, обусловливающие иммунитет к инфекционным (в том числе вирусным) заболеваниям. На основе таких гибридных клеток можно получать ценные лекарственные вещества, повышающие устойчивость организма к инфекциям Заключение Селекция микроорганизмов для человечества не менее важна, чем селекция растений и селекция животных. Другие методы биотехнологии мы рассмотрим в дальнейшем при изучении курса биологии. V. Закрепление изученного материала.Проводиться с помощью вопросов. 1. Какими методами селекционеры работают с микроорганизмами? 2. Где применяются микроорганизмы? 3. Что такое биотехнология? Далее с помощью пластилина двух цветов показывается методика внедрения гена инсулина в кольцевую молекулу кишечной палочки. Формулировка вывода о значении селекции микроорганизмов. VI. Рефлексия. Учащиеся оценивают степень реализации поставленных на уроке целей, свои учебные действия и содержательно обосновывают правильность (ошибочность) результата. VIII. Домашнее задание: § 45, с.211-213; вопросы 1–4; выполнить задания в РТПО; повторить материал §§43-44.
Автор(ы): Попова Н. А.
Скачать: Биология 9кл - Конспект.docxАвтор(ы): Попова Н. А.
Скачать: Биология 9кл - Тест.docx
