Урок № 19 Генетичні основи селекції організмів - Біологія 11 клас - Старша школа - Каталог статей - Учительська світлиця
Головна » Статті » Старша школа » Біологія 11 клас

Урок № 19 Генетичні основи селекції організмів

 Урок № 19

Генетичні основи селекції організмів

 

Мета уроку: ознайомити учнів із поняттями «селекція», «гібридизація», «інбридинг», «аутобридинг», «сорт», «порода», «штам»; з основними видами гібридизації та їх значенням, із можливостями, які дає селекція людству, розкрити завдання селекції; розвивати в учнів пам’ять, увагу і мислення, формувати повагу до професії селекціонера.

Очікувані результати: учні мають називати методи селекції; учні мають наводити приклади речовин (продукції), що одержують методами генної інженерії.

Обладнання: ___________________________________________________________

Тип уроку: урок засвоєння знань.

 

1.      Організаційний етап

1.1. Привітання.

1.2. Перевірка готовності класного приміщення до уроку.

1.3. Перевірка готовності учнів до уроку.

1.4. Перевірка присутності учнів: кількість за списком ____, кількість присутніх на уроці ___, відсутніх ___.

2.      Повідомлення теми, мети і завдань уроку

2.1. Повідомлення теми уроку.

2.2. Визначення мети і завдань уроку.

Учитель заздалегідь записує завдання уроку на дошці, а учні самостійно формулюють основну мету уроку.

Мета уроку: ознайомитися з генетичними основами селекції.

Завдання уроку:

1.   Дізнатися: що таке селекція та які її завдання; що таке гібридизація та яка вона буває.

2.   Ознайомитися з поняттями «порода», «сорт», «штам».

3.   Визначити, які можливості надає людству селекція.

3.      Перевірка домашнього завдання й актуалізація опорних знань учнів

Біологічний диктант

1. ___________ — це сукупність усіх генів організму. 2. ___________ — це модифікація ознаки під впливом зовнішніх факторів і яка копіює ознаку, властиву для іншого генотипу. 3. ___________ — це сукупність усіх ознак і властивостей особини, що формуються в процесі взаємодії генетичної структури із зовнішнім середовищем.
4. ___________ — це організми, у яких генетичний матеріал штучно змінений.
5. ___________ — це здатність живих організмів набувати нових ознак. 6. ГМО створюються однією з галузей біології — ___________. 7. Першим генетично модифікованим комерційним продуктом був __________. 8. У біології особина, яка складається з ідіотипово різних клітин або клітинних систем, називається __________. 9. Першою твариною-химерою була __________. 10. У генетиці людини для простеження певної ознаки в ряді поколінь використовують _________________ метод. 11. Генотип + ____________ + випадкові варіації → фенотип. 12. __________ — розділ генетики, що вивчає закономірності спадковості й мінливості ознак у людини.

Відповіді: 1) генотип; 2) фенокопія; 3) фенотип; 4) трансгенні організми;
5) мінливість; 6) генною інженерією; 7) томат; 8) химера; 9) миша; 10) генеалогічний; 11) вплив довкілля; 12) генетика людини.

4.      Мотивація навчальної діяльності

Порівняння й обговорення фото тварин різних порід одного виду (наприклад фотографії дога та пекінеса).

 

Запитання до учнів:

— Які спільні ознаки мають ці тварини?

— Які відмінні ознаки є в цих тварин?

— Із чим пов’язані відмінності в будові їхнього тіла?

 

Необхідно підвести учнів до розуміння того, що кожна порода має своє призначення, тому при селекції цих порід ознаки відбиралися так, щоб вони максимально відповідали призначенню тварини (бійцівська порода має бути сильною, декоративна — гарною, мисливська — швидкою).

5.      Засвоєння нового матеріалу

1.   Гібридизація та її форми (внутрішньовидова і віддалена)

Розповідь учителя, бесіда, словникова робота

По ходу розповіді вчитель залучає дітей до бесіди, учні записують основні терміни в словники. Розповідаючи про форми гібридизації, учитель пропонує учням скласти схему в зошитах. Схему можна подати на екрані або намалювати на дошці.

 

Запитання до учнів:

— Як ви розумієте поняття «гибрідизація»?

Гібридизація — це схрещування (поєднання генетичного матеріалу) різнорідних організмів із метою одержання якісно нових, кращих нащадків (гібридів). Гібриди утворюються в результаті статевого процесу або поєднання нестатевих клітин.

Гібридизація — це процес, на основі якого виникає і реалізується комбінативна мінливість, яка є одним із факторів еволюції.
Складання схеми

Гібридизація може відбуватись у межах одного виду (внутрішньовидова) і між особинами різних видів (міжвидова або віддалена). Внутрішньовидове схрещування буває спорідненим і неспорідненим.Споріднене схрещування, або інбридинг (від англ. in — в, усередині та breeding — розведення),— це схрещування організмів, що мають безпосередніх спільних предків. Інбридинг може бути більш та менш тісним (залежно від ступеня спорідненості організмів). Найтісніший інбридинг спостерігається серед самозапильних рослин
і самозаплідних гермафродитних тварин. В організмів із перехресним заплідненням тісний інбридинг відбувається при схрещуванні братів і сестер, батьків та їхніх нащадків тощо. Це призводить до появи гомозигот.

У результаті інбридингу відбувається ослаблення або навіть виродження нащадків, оскільки в таких гомозиготних організмів збільшується ймовірність фенотипного прояву летальних чи сублетальних рецесивних алелів. Отже, тісний інбридинг часто призводить до появи організмів із різноманітними спадковими аномаліями. У селекції споріднене схрещування застосовують для отримання чистих ліній. Інбридинг дає можливість дістати цінні ознаки в гомозиготному стані і закріпити їх серед нащадків.

 

Цікавий факт

Унаслідок спорідненого схрещування з кожним наступним поколінням підвищується гомозиготність гібридів. Це пояснюється тим, що генетична близькість батьків збільшує ймовірність поєднання у потомках одних і тих самих алелів різноманітних генів пропорційно до ступеня спорідненості.
У самозапильних рослин уже у 10-му поколінні спостерігається майже повна гомозиготність (до 99,9 %), а при схрещуванні братів із сестрами чи батьків із нащадками такий результат може бути досягнений після 20-го покоління. Проте досягнути 100%-ї гомозиготності за всіма генами не вдається, бо вона порушується внаслідок мутацій, що постійно виникають.

Наслідки спорідненого схрещування були відомі людині ще з давніх часів. Наприклад, близько 20 % людей-альбіносів є нащадками від споріднених шлюбів. Відомо, що в людини є декілька рецесивних летальних алелів, здатних у гомозиготному стані спричинити смерть. Тому шлюби між близькими родичами вважалися небажаними або взагалі заборонялися релігією чи законами.

 

Неспоріднене схрещування, або аутбридинг (від англ. out — поза та breeding — розведення),— гібридизація організмів, які не мають тісних родинних зв’язків, тобто представників різних ліній, сортів чи порід одного виду. Неспорідненими вважають особин, у яких немає спільних предків принаймні протягом попередніх шести поколінь. Аутбридинг застосовують для поєднання у потомстві цінних властивостей, притаманних різним лініям, породам чи сортам. При аутбридингу в кожного наступного покоління підвищується гетерозиготність нащадків. Це пояснюється тим, що із зменшенням ступеня спорідненості організмів зростає ймовірність наявності
в них різних алелів певних генів.

У разі неспорідненого схрещування часто спостерігається явище гетерозису. (Пригадайте, що являє собою гетерозис.) Гетерозис повною мірою виявляється
в першому поколінні гібридів, однак у наступних, унаслідок розщеплення ознак та переходу частини генів у гомозиготний стан, його ефект слабшає і до восьмого покоління сходить нанівець. У рослин гетерозис можна закріпити вегетативним розмноженням, подвоєнням числа хромосом або партеногенезом.

Явище гетерозису широко застосовується в сільському господарстві, оскільки воно значно підвищує продуктивність (наприклад, у кукурудзи — до 20–25 %). Ефект гетерозису добре виражений в овочевих культур (цибулі, томатів, огірків, баклажанів, буряків тощо). У тваринництві схрещування між різними породами прискорює ріст
і статеве дозрівання, поліпшує якість м’яса, молока тощо.

Віддалена гібридизація — схрещування особин, які належать до різних видів
і навіть родів із метою поєднання у гібридів цінних спадкових ознак представників різних видів.

При віддаленій гібридизації гібриди часто є стерильними (не дають нащадків). Уперше методику подолання стерильності міжвидових гібридів у рослин розробив
у 1924 р. Г. Д. Карпеченко на прикладі гібрида капусти та редьки, який за своїм фенотипом займав проміжне положення між відповідними фенотипами батьків.

Якщо в рослин міжвидові гібриди можна розмножувати вегетативно, то у хребетних тварин, як вам відомо, вегетативне розмноження неможливе. Розмножують складні міжвидові гібриди за допомогою методів клітинної інженерії. Зокрема, новий організм вирощують з окремих гібридних соматичних клітин. Цей метод дістав назву клонування.

Міжвидові гібриди рослин: гібрид пшениці та пирію; гібрид пшениці з житом (тритікале); гібрид китайської цукрової тростини з дикими видами (це сприяло підвищенню цукристості); гібрид рапсу і кормової капусти; гібрид суріпиці і капусти китайської; гібрид малини та ожини; гібрид сливи й терену; гібрид горобини та сибірського глоду.

Міжвидові гібриди тварин: гібрид кобили та осла (мул); гібрид одногорбого та двогорбого верблюдів; гібрид тонкорунних овець (мериносів) і дикого гірського барана (архара); гібриди яка з великою рогатою худобою (сарлики та хайнаки); гібрид білуги та стерляді (бістер).

 

Запитання до учнів:

— Чим віддалена гібридизація відрізняється від неспорідненої?

 

2.   Історія розвитку селекції як науки

Розповідь учителя, словникова робота

Селекція (від латин. selectio — вибір, добір) — наука про методи створення сортів, гібридів рослин та порід тварин, штамів мікроорганізмів із потрібними людині якостями.

Селекцією також називають галузь сільськогосподарського виробництва, яка займається виведенням сортів і гібридів сільськогосподарських культур, порід тварин. У залежності від цілей селекцію спрямовують на якість (смак, зовнішній вигляд, вміст білка та амінокислот у зерні, жирномолочність); стійкість до хвороб, шкідників та несприятливих кліматичних умов; урожайність рослин, плодючість та продуктивність
у тварин тощо.

Теоретичною основою селекції є генетика, що вивчає закономірності спадковості та мінливості. Застосовуючи на практиці ці закономірності при створенні нових порід тварин та сортів рослин, людина одержує необхідні форми організмів, а також керує їхнім онтогенезом.

Основними методами селекції є: штучний добір; гібридизація з використанням гетерозису та цитоплазматичної чоловічої стерильності; поліплоїдія та мутагенез.

Штучний добір — це вибіркове допущення до розмноження тварин, рослин або інших організмів із метою виведення нових сортів та порід, які володіють бажаними якостями.

 

Складання схем

Розповідаючи про форми і види штучного добору, вчитель пропонує учням скласти схеми в зошитах. Схеми можна подати на екрані або намалювати на дошці.

Види штучного добору:

несвідомий (людина зберігає найкращі екземпляри без постановлення певної мети; він здійснювався людиною вже на перших етапах одомашнення тварин та окультурювання рослин);
методичний (людина цілеспрямовано підходить до створення нової породи або сорту, ставлячи перед собою певні завдання; він сформувався до другої половини
ХVIII ст. та зберігає своє значення нині у сучасному рослинництві та тваринництві).

 

Форми штучного добору:

масовий (вибраковування усіх особин, що за фенотипом не відповідають породним або сортовим стандартам; його значення — збереження сталості породних та сортових якостей);
індивідуальний (обирання окремих особин з урахуванням спадкової стійкості їхніх ознак, що забезпечує удосконалення породних та сортових якостей).

 

Довідка

Основи теорії штучного добору були закладені Чарлзом Дарвіним
у першому виданні книги «Походження видів шляхом природного добору, або Збереження обраних порід у боротьбі за життя» (1859 р.). Він показав, що штучний добір є основним фактором, що зумовлює виникнення порід свійських тварин та сільськогосподарських рослин.

 

 

Повідомлення учнів

У зв’язку з розвитком генетики селекція вийшла зі стану комплексу практичних заходів для виведення і поліпшення сортів рослин, порід свійських тварин і штамів мікроорганізмів і перетворилася на точну науку, базовану на експерименті.

В Україні селекція почала розвиватися наприкінці ХІХ ст., коли виникли перші станції для селекції цукрового буряку й інших сільськогосподарських культур. У 30-х роках ХХ ст. селекція зазнала занепаду, також занепад відбувся під час Великої Вітчизняної війни. Згодом науково-дослідницькі установи селекції було знову відбудовано і значно поширено.

Українські селекціонери створили низку нових сортів сільськогосподарських культур: озимої й ярої пшениці, кукурудзи, ячменю та інших зернових, гороху, соняшнику, цукрового буряку, зернобобових, технічних і кормових культур, картоплі, городини, тютюну, овочів, винограду тощо.

 

3.   Селекція рослин, тварин та мікроорганізмів

Самостійна робота учнів із підручником, заповнення таблиці

Селекція рослин

M. I. Вавилов зібрав колекцію насіння різних сортів культурних рослин з усього світу і визначив сім центрів походження та різноманітності культурних рослин. Ці центри збігаються з осередками давніх цивілізацій.

Учитель накреслює шаблон таблиці на дошці, а учням пропонує заповнити її, прочитавши відповідний розділ підручника.

 

Центри походження рослин

№ з/п
Центр походження
Країна
Культури рослин
1
Південноазіатський тропічний
Індія, Індокитай, Південний Китай, острови Південно-Східної Азії
Рис, цукрова тростина, баклажан, огірок, манго, цитрусові, банан
2
Східноазіатський
Китай, Японія, Тайвань, Корея
Просо, соя, гречка, ячмінь, цибуля, груша, яблуня, слива, хурма, чай, редька, гірчиця, шовковиця, деякі цитрусові
3
Південно-Західноазіатський
Середня і Мала Азія, Кавказ, Іран, Афганістан, Північно-Західна Індія
Пшениця, горох, м’яка пшениця, жито, бобові, виноград, морква, бавовник, цибуля, часник, ріпа, мигдаль, персик, груша, яблуня, абрикос, волоський горіх
4
Середземноморський
Країни узбережжя Середземного моря
Сочевиця, маслини, капуста, цукровий буряк, редька, кормові культури, пшениця, овес, горох, люпин, спаржа, селера, кріп, щавель, конюшина
5
Абіссинський
Африка, Абіссинське нагір’я, частина Аравійського півострова
Тверда пшениця, ячмінь, кавове дерево, сорго, банан, кунжут, коріандр, цибуля
6
Центральноамериканський
Мексика та острови Карибського моря
Кукурудза, бавовник, какао, гарбуз, тютюн, перець, соняшник, томати, квасоля
7
Андійський (Південноамериканський)
Південна Америка (частина Анд)

Картопля, ананас, тютюн, арахіс, томати, соняшник, какао, каучук, хінне дерево, томат

 

Розповідь учителя, словникова робота

Найчастіше в рослинництві використовується віддалена гібридизація — одержання міжвидових і міжродових гібридів. Але такі гібриди часто є безплодними. Як вам уже відомо, роботу в цьому напрямку проводив Г. Д. Карпеченко. Також відомими є роботи радянського селекціонера І. В. Мічуріна. Він створив нові сорти культурних плодово-ягідних рослин шляхом гібридизації, щеплення рослин і строгого добору. Мічурін працював над створенням морозостійких, крупноплідних сортів із чудовими смаковими якостями. Згадайте термін щеплення (програма біології 7-го класу).

Щеплення — спосіб вегетативного розмноження плодових рослин.

Прищепа — живець рослини, що прищеплюється.

Підщепа — доросла рослина, на яку прищеплюється прищепа.

При схрещуванні застосовували метод ментора — виховання в гібридному саджанці бажаних ознак шляхом щеплення його на рослину-вихователя. Чим старший ментор, тим сильніший його вплив на прищепу.

Сорт (фр. sorte, від латин. sors — різновид, вид) — сукупність рослин, яка створена в результаті селекції і має певні морфологічні, фізіологічні та господарські ознаки
і властивості, що передаються спадково.

 

Селекція тварин

У селекції тварин використовують два методи схрещування: споріднене (інбридинг) і неспоріднене (аутбридинг). Найчастіше використовується інбридинг; широко застосовуються сучасні генетичні методи. У свійських тварин, подібно до рослин, часто можна спостерігати явище гетерозису. Він застосовується у тваринництві й птахівництві. У тварин можливе тільки статеве розмноження та відсутня масовість
у потомстві від однієї пари. У селекції тварин необхідно враховувати екстер’єр
і продуктивність. На продуктивність значно впливають умови утримування, раціон харчування, догляд.

За допомогою селекції стало можливим підвищення білковості молока в молочної худоби, збільшення виходу м’яса і зменшення вмісту жиру в тушах м’ясних порід великої рогатої худоби і свиней, одержання вовни необхідної довжини й тонкості
в овець тощо.

Людина приручила й одомашнила майже 10 тис. видів тварин. При доборі пари враховують родовід і характерні ознаки тварин. Споріднене схрещування проводиться між особинами однієї породи і використовується для одержання чистих ліній.

Порода тварин — це сукупність особин у межах певного виду тварин, яка має генетично зумовлені стабільні характеристики (властивості та ознаки), що відрізняють її від інших сукупностей особин цього виду і стійко передаються потомкам та
є результатом інтелектуальної, творчої діяльності людини (згідно із законом України «Про охорону прав на породи тварин»).

 

Селекція мікроорганізмів

Мікроорганізми відіграють важливу роль у житті людини. За їхньою допомогою можна створювати речовини, що використовуються в різних сферах медицини й промисловості (виробництво деяких органічних кислот, спирту, хлібопечення, виноробство ґрунтуються на діяльності мікроорганізмів). Особливе значення для здоров’я людини мають антибіотики, їх відносять до особливих речовин.

Антибіотики (від грец. anti — проти та biotikos — життєвий) — органічні речовини, що синтезуються мікроорганізмами для захисту від інших видів мікроорганізмів (мають здатність пригнічувати розвиток або вбивати цих мікробів).

Завдяки методам добору вчені виділяли найпродуктивніші штами мікроорганізмів, які були активними синтезаторами того чи іншого потрібного продукту (антибіотики, вітаміни тощо). Мікроорганізми можуть мутувати, що закріплено спадково. Вчені широко використовують метод експериментального одержання мутацій під дією рентгенівських, ультрафіолетових променів і деяких хімічних сполук. За допомогою таких методів спадкова мінливість мікроорганізмів підвищується в десятки і навіть сотні разів. Створені штами мікроорганізмів, які в промислових масштабах продукують білки, вітаміни, лікарські препарати, вакцини й інші необхідні людині речовини.

Штам (від нім. stamm — стовбур, основа) — чиста культура певного виду мікроорганізмів, у якої вивчені морфологічні і фізіологічні особливості.

У 1868–1871 роках В. О. Манассеїн спостерігав антимікробні властивості плісені пеніцилу, а О. Г. Полотебнов застосовував її при лікуванні гнійних ран. Наприкінці ХІХ ст. І. І. Мечников установив, що деякі бактерії (молочнокислі) пригнічують розвиток гнильних бактерій. Він уперше запропонував використовувати для боротьби з хвороботворними мікроорганізмами їхніх антагоністів. У 1909 р. П. Лященко виявив антимікробні речовини у тварин, а в 1928 р. Б. П. Токін — у вищих рослин. У 1928 р. англійський учений А. Флемінґ виявив антибактеріальну дію плісені Penicillium notatum, а в 1940 р. Г. Флорі добув стійкий препарат пеніциліну.

6.      Узагальнення і закріплення знань

6.1. Заповнення таблиці «Походження свійських тварин».

6.2. «Добери пару».

Один учень називає термін або поняття, другий пояснює його значення, третій добирає до нього пару, а четвертий знову пояснює його значення і так далі.

7.      Підбиття підсумків уроку, рефлексія

Фронтальна бесіда

1.   Що таке селекція?

2.   Які методи використовує селекція?

3.   Що таке гібридизація? Якою вона буває?

4.   Що таке штучний добір?

5.   Що таке сорт рослин?

6.   Що таке порода тварин?

7.   Що таке штам мікроорганізмів?

8.      Інформування учнів про домашнє завдання, інструктаж щодо його виконання

8.1. Завдання для всього класу.

Підручник _______________________________________________________________

Робочий зошит ___________________________________________________________

8.2. Індивідуальне завдання.

Підготувати повідомлення про розвиток біотехнології, клонування.

 

Категорія: Біологія 11 клас | Додав: uthitel (13.10.2014)
Переглядів: 4266 | Рейтинг: 0.0/0
Всього коментарів: 0
Ім`я *:
Email *:
Код *: