Урок "Біотехнологія: історія та сучасність"

ТЕМА УРОКУ           Біотехнологія: історія та сучасність

Мета уроку:

• ознайомити учнів з основними напрямками сучасної біотехнології, її  потенційними можливостями,  значенням для суспільства та перспективи розвитку;

• розвивати вміння застосовувати раніше отримані  знання та оцінювати достовірність біологічної інформації; сприяти підвищенню інтересу до сучасної біологічної науки, виробленню учнями особистої оцінки можливостей позитивних і негативних наслідків застосування досягнень біотехнології;
• виховувати зацікавленість біологією, показати її зв'язок з життям та діяльністю людей, промисловістю та сільським господарством.

Тип уроку: комбінований

Випереджальне завдання учням:  підготувати повідомлення (інформаційне дослідження) -

 

Хід уроку

 

Мікроорганізми - це гидке каченя перших років

                                                епідеміології, завдяки успіхам науки і техніки, досягненням людського генію перетворилось

 у чудового лебедя генетичної інженерії,

сучасної біотехнології і індустрії живих клітин.

Б. Я. Нейман

І. Організаційний етап.

   Американський психолог Дейл Карнегі у своїй книзі «Как приобрести друзей и оказывать влияние на людей» описує багато різних емоцій. Ось одна з них: «Вона нічого не варта, та багато дає. Вона збагачує тих, хто її отримує, і не робить біднішим тих, хто її дарує. Вона триває мить, а в пам’яті, часом, залишається назавжди. Ніхто не багатий настільки, щоб обійтися без неї, і не має такого бідняка, що не став би від неї багатшим. Її неможливо купити, випросити, позичити чи вкрасти, бо сама по собі вона нічого не варта, поки ви її не віддали!»

   Ви здогадались, про що мова? Тоді подаруйте її мені. Так, це усмішка. Саме вона може залагодити конфлікт чи непорозуміння; саме вона допомагає під час знайомства чи ділової зустрічі, й просто підносить настрій тим, хто її отримав, і тим, хто її подарував.

   Ви вміло користувалися нею, коли виконували свою дослідницьку роботу, спілкувалися між собою. І моє побажання – пронесіть її через весь урок, надихаючи всіх, хто знаходиться поруч із вами.

ІІ. Актуалізація опорних знань (слайд 2)

Пропоную вам прочитати епіграф нашого уроку. Але не хвилюйтеся через те, що деякі  терміни вам не зрозумілі. Ви знайдете відповіді на них протягом уроку.

   А для роботи на уроці нам необхідно згадати. (слайд 3)

Вправа «запитай у однокласника». Дати визначення біологічним термінам на літеру «Г» (терміни почергово з’являються на слайді, кожен учень дає визначення поняттю і називає ім’я однокласника, який дає наступне визначення)

Ген – елементарна одиниця спадковості.                                          

Генотип   - сукупність генів даного організму.

Геном - сукупність всієї спадкової генетичної інформації організму.

Генофонд - сукупність всіх генних варіацій (алелей) певної популяції.

Гамета – статева клітина.

Гетерозигота -  клітина, в якій знаходяться різні гени даної алельної пари.

Гомозигота - клітина, в якій знаходяться однакові гени даної алельної пари.

Генетика – наука, яка вивчає закономірності спадковості і мінливості організмів.

Гетерозис – явище гібридної сили.

Гібрид - результат природного чи штучного схрещування.

ІІІ. Мотивація навчальної діяльності.

Прийом «Фантастична добавка»

       ХХІ століття визначено «золотим століттям» генетики та біотехнології. Біологічні об’єкти представляють широкий простір для науковців. Жива природа має незчисленні запаси позитивних якостей, які можна використати на благо людства та самої природи. Екологічно чисті продукти не забруднюють навколишнє середовище, біотехнологічні засоби утворення енергії не отруюють світ, вторинна переробка сировини дозволяє вичистити Землю від сміття. Про що йдеться? (про біотехнологію)

Запишемо тему уроку «Біотехнологія: історія та сучасність»

Проблемне запитання: (слайд 4)

Як біотехнологам вдається дивовижне: поєднати живе з неживим – використовуючи потенціал живих клітин і останні технічні досягнення для створення потрібних людині продуктів, матеріалів, ліків?

А зрозуміти незнайомі терміни нам допомагає сьогодні віртуальний бібліотекар – вільної Вікіпедії

Кожен з учнів отримав випереджальне завдання яке підготував вдома використовуючи різні джерела інформації. Слухаючи повідомлення ви працюєте над заповненням інтелектуальної карти в зошитах, а двоє учнів будуть складати мега-карту і ми в кінці уроку порівняємо ваші карти.

ІV. Вивчення нового матеріалу.

1. Історія розвитку біотехнології (слайд 5)

При розкопках Вавилону була знайдена дощечка, яка відноситься до VI ст. до н.е, на якій описувався процес приготування пива. Це, імовірно, одна з найдавніших письмових згадок про цільове застосування людиною на практиці природного біологічного процесу.

   З давніх часів людина використовувала біотехнологічні процеси у хлібопеченні, приготуванні кисломолочних продуктів ( сири, йогурти, ряжанка тощо), виноробстві, пивоварінні. К.А.Тімірязєв писав: «Шматок добре спеченого хліба – великий витвір людства».

ХІХ ст.   (слайд 6)	Значний поштовх у розвитку біотехнології пов'язаний з видатними дослідженнями великого французького вченого Луї Пастера - основоположника наукової мікробіології. В середині 19 сторіччя він розкрив мікробну природу бродіння, довів можливість життя у безкисневих умовах, експериментально спростував уявлення про самовільне зародження живих істот, створив наукові основи вакцинопрофілактики і вакцинотерапії, запропонував метод стерилізації, названий його ім'ям, - пастеризацією тощо.
1953 рік     (слайд 7)	Звичайно, без фундаментальної роботи Френсіса Кріка і Джеймса Уотсона  щодо встановлення структури ДНК було б неможливо досягнути сучасних результатів у сфері біотехнології. З'ясування механізмів функціонування і регуляції ДНК, виділення і вивчення специфічних ферментів привело до формування чіткого наукового підходу, до розробки біотехнологічних процесів на основі генно-інженерних робіт.
1972 рік   (слайд 8)	Біотехнологія пережила своє друге народження у зв'язку з появою генетичної інженерії. Власне становлення біотехнології як самостійної науки розпочалося коли Пол Берг зі співробітниками у США створили першу рекомбіновану (гибрідну) молекулу ДНК.

 

Повідомлення із Вікіпедії (слайд 9)

Біотехнологія — сукупність про­мислових методів, що застосовують для виробництва різних речовин із викорис­танням живих організмів, біологічних процесів чи явищ.

2. Сучасність.

Генна інженерія (слайд 10)

Я вважаю, що генна інженерія, є одним із найцікавіших і перспективних напрямків у сучасній біотехнології. Вона розробляє методи перебудови геному організмів шляхом видалення або введення окремих генів. Об'єктами вивчення генної інженерії є клітини прокаріотів, тобто бактерії, хоча на даному етапі вчені працюють і з генами еукаріотів: мишей, жаб і навіть людини. Принцип роботи в усіх випадках приблизно однаковий. У ДНК клітини хазяїна (донора) знаходять потрібний ген, відповідальний за синтез необхідного продукту,- це може бути гормон, антибіотик, вітамін і т. д. Цей ген вирізають з молекули й приєднують до носія (вектора), потім повертають назад у бактеріальну клітину. Після цих операцій клітина починає виробляти необхідний продукт. Мети досягнуто!

Повідомлення із Вікіпедії (слайд 11)

Транс генні організми, тобто організми, які містять транс гени – гени бактерій, грибів, рослин або тварин чужорідні для цього виду організмів.

Генетично модифіковані організми (ГМО) - живі організми змінені завдяки генно-інженерним маніпуляціям.

 

Робота з підручником: Опрацювати статтю підручника: «Що таке трансгенна картопля» на стор. 120. Відповісти на питання:

• Чому трансгенна картопля не потребує обробки отрутами?

Висновок: продукти повинні маркуватись на вміст ГМО.

 

??? Що може принести генетична інженерія для людства?

«+»  - синтез людського інсуліну;

• синтез гормонів: соматотропного, інтерферон;
• генна терапія (можна коригувати спадкові вади людини);
• створення нових сортів рослин, порід тварин із заданими властивостями .

 « - » - транслоковані гени можуть стати джерелом білка - алергена;

• вбудований ген може несподівано викликати підвищення у рослині рівня природних токсинів;
• ГМ – їжа може приховувати небезпеку, що виявиться через кілька поколінь (безпліддя в 4-му поколінні)

 

Клітинна інженерія. (слайд 12)

Клітинна (тканинна) інженерія  - галузь біотехнології, у якій застосовують методи виділення клітин з організму і перенесення на штучні поживні середовища, де продовжується їх життєдіяльність. Це дозволяє отримувати соматичні клітини різних видів, створення культурних клітин для отримання цінних речовин (м'ясо, сало, женьшень)

  Перспективним напрямком клітинної інженерії є клонування.

Клонування організмів – з незаплідненої яйцеклітини видаляють ядро і пересаджують ядро соматичної клітини іншої особини. Таку штучну зиготу пересаджують у матку самки, де розвивається ембріон.

   Значення методу: можна одержати від цінних за своїми якостями плідників, необмежену кількість потомків, які є їхньою точною генетичною копією.

Повідомлення із Вікіпедії (слайд 13)

Клон – це сукупність клітин або особин, які виникли від спільного предка нестатевим способом.

 Таким шляхом протягом мільйонів років розмножувались у природі багато видів рослин і тварин.

 (слайд 14)

   Шотландський учений Ян Вільмут одержав клон вівці – ягня Доллі. Вівця не мала батька, але мала трьох матерів: перша дала свій генетичний матеріал, від другої взяли яйцеклітину, третя виношувала знамените ягня.

Біотехнологія у промисловості.

а) в сільському господарстві. (слайд 15)

Одним з найбільш перспективних напрямків традиційної біотехнології є використання мікроорганізмів як один із засобів захисту рослин від шкідників. Розвиток цього напрямку зумовлюється багатьма видами пестицидів та інших засобів захисту рослин.

У ситуації, що склалась у сільському господарстві, одним з виходів є заміна пестицидів на мікроорганізми (бактерії, актиноміцети, гриби), живі організми (хижаки й паразити шкідників і збудників хвороб) або продукти їхньої життєдіяльності. Вже зараз отримані препарати мікроорганізмів, відібрані комахи-хижаки, кліщі та нематоди, паразитичні організми різних рівнів організації. Опрацьовані методи вирощування таких тварин і мікроорганізмів і їх застосування в полі й закритому ґрунті. Препарати для боротьби з фітофагами надходять у продаж з інструкцією щодо використання.

б) у харчовій промисловості. (слайд 16)

У кондитерській промисловості широко застосовують лимонну кислоту, яку одержують у результаті життєдіяльності спеціально виведених мікроорганізмів. Зараз у світі виробляється близько 400 тис. тонн цього продукту. Такої кількості лимонної кислоти не забезпечили б жодні цитрусові плантації.

в) у медицині. (слайд 17)

Отримання моноклональних антитіл. 1975 р. Келером і Мільдштеймом був розроблений спосіб отримання гібридів між лімфоцитами мишей, імунізова- них перед цим якимось антигеном, і культивуючими пухлинними клітинами кісткового мозку (мієломними клітинами). Ці гібридні клітини отримали назву гібридоми. Вони об'єднали в собі здатність лімфоциту утворювати необхідні антитіла (одного типу) і здатність пухлинних клітин нескінченно довго розмножуватися на штучних середовищах. Культивуючи гібридоми, а потім імунізуючи ними тварин, можна отримати антитіла необхідного типу й у необмежених кількостях. Моноклональні антитіла зараз використовуються в різних галузях медицини й біології.

З допомогою мікроорганізмів отримують такі лікарські препарати, як антибіотики, противірусні препарати (інтерферон), гормони (соматотропін, інсулін), вітаміни.

Висновок: Сучасна медицина не може обійтись без біотехнологічної продукції.

г) екологічні аспекти біотехнології. (слайд 18)

Розв’язання проблеми очистки води від нафти (супербактерія, яка поглинає нафту); очистка стічних вод.

д) енергоносії біологічного походження. (слайд 19)

- біодизель;              - тверде паливо;

- біоетанол.              - біогаз.

 

  V. Закріплення та узагальнення знань.

А тепер давайте поглянемо на наші інтелектуальні карти і порівняємо з мега-картою, що складали дівчата. Якщо ви щось не встигли зафіксувати, ви зможете доповнити свої карти до кінця теми,  вона буде висіти в кабінеті.

Вправа «За і проти»

І так, на одній чаші терезів – блага, які ми маємо від розвитку біотехнологій, а на іншій – жахливі перспективи, які можуть виникнути при безконтрольному використанні її досягнень.

 Учитель ставить завдання учням провести аналіз позитивних та негативних можливостей біотехнологічних досліджень на практиці, висловлюючи власну позицію на підтримку таких експериментів або ж заперечуючи їх. (слайд 20)

Вправа «Незакінчене речення»

  1.  На сьогоднішньому уроці для мене найбільш важливим відкриттям було…

 2. Отримана інформація дозволяє нам зробити висновок, що…

 3. Знання, отримані на уроці, в майбутньому використаю…

 Що переважить – добро чи зло у процесі розвитку біотехнології? Це залежить лише від самої людини. Будемо сподіватись на краще.

VІ. Підбиття підсумків уроку

 

VІІ. Повідомлення домашнього завдання (слайд 21)

1. Опрацювати §20 підручника;
2. Для бажаючих:

А) написати міні-есе на тему: «Кам’янське через 150 років», поклавши в основу новітні біотехнологічні дослідження;

Б) підготувати повідомлення про досягнення біотехнології в Україні,  проаналізувавши джерело інформації та висловивши своє ставлення до цього.