Урок. Генетично модифіковані організми. Клонування.

Виховання соціально активної особистості на уроках біології

Л. В. Поліщук,

вчитель біології,

вчитель-методист.

Тема: Генетично модифіковані організми, клонування.

Мета:  

Навчальна: Сформувати уявлення про біотехнологію, як галузь науки, навички критичного мислення та глибокі наукові знання, стимулювати креативні якості молоді.

Наскрізні змістовні лінії: Здоров’я і безпека.

Компетентності: Соціальна, загальнокультурна, здоров’язбережувальна,  науково-природнича, проектно-технологічна, інформаційна, комунікативна.

Розвивальна: сприяти розвитку логічного мислення, розширити кругозір, формувати у дітей власну думку, розвивати здібності до дослідницької, аналітичної роботи, експериментування та критичного мислення, а також  ініціативності та самостійності учнів.

Виховна:  Виховувати  цілісне, бережне ставлення до здоров’я, особистість учня, його соціальну активність.

Тип уроку: комбінований урок з використанням методу проектів, урок – дискусія, урок-роздум, урок-конференція.

 

Обладнання: ТЗН, електронні носії.

 

Методи і методичні прийоми

1. Нові інформаційні технології навчання: розвивальне навчання, групове навчання, інформаційно-комунікативні технології, інтерактивні технології, технології на основі опорних схем, критичного мислення та проектного навчання.

2. Метод проблемного викладу: постановка проблеми,   формулювання  завдання на основі різних джерел і засобів, науковий пошук.

3. Дослідницький метод: пошук відповідних джерел необхідної інформації, процес рішення завдання.

4. Релаксопедичний: психологічне  розвантаження.

 

Хід уроку

І. Актуалізація навчальної діяльності.

Учитель ставить проблемне запитання

• Що таке біотехнологія?

Біотехнологія – це сукупність промислових методів, які застосовують для виробництва різних речовин із використанням живих організмів, біологічних процесів чи явищ. Біотехнологічні процеси людина розробила давно – використання мікроорганізмів для випікання хліба, виготовлення сиру, молочних продуктів, виноробства.       

Основні напрямки біотехнології:

1. Виробництво речовин: вітамінів, гормонів, антибіотиків;
2. Виробництво кормів для тварин: кормові дріжджі, силос;
3. Застосування біологічних процесів для очищення навколишнього середовища: стічних вод, водойм;
4. Розроблення біологічних методів боротьби зі шкідниками сільського господарства, паразитами;

Основні методи біотехнології:

 

 

ІІ. Мотивація навчальної діяльності.

Біотехнологія нерозривно пов’язана з молекулярною і клітинною біологією, молекулярною генетикою біохімією і біоорганічною хімїєю. З розвитком біотехнології пов’язують вирішення глобальних проблем людства – ліквідацію нестачі продовольства, енергії, мінеральних ресурсів, поліпшення стану охорони здоров’я і якості навколишнього середовища.

ІІІ. Вивчення нового матеріалу.

Тема: Генетично модифіковані організми, клонування. Наука і мораль, добро чи зло.

1. Що таке генна інженерія? (ГІ)

Генна інженерія – галузь молекулярної біології, яка розробляє :

• методи перебудови геномів організмів;
• методи вилучення або введення окремих генів, чи їх груп;
• методи копіювання і розмноження синтезованих генів;
• методи введення генів чи їхніх груп у геном інших організмів;
• методи експериментального поєднання різних геномів в одній клітині.

Методами ГІ здійснено:

• синтез деяких білків (інсулін, інтерферон, гормон росту);
• відкрита тонка будова генів, їх функціонування, структура геномів різних організмів;
• синтезовано гени поза організмом, вперше в 1969р., США, індійським вченим Г. Хораном;
• виділено у чистому вигляді гени кишкової палички;
• перенесення метафазних хромосом з однієї клітини в іншу, одні втрачаються, а інші вбудовуються у хромосомну клітину – хазяїна  і функціонують там.

2. Що таке клітинна інженерія? (КІ)

Клітинна інженерія (КІ) – галузь біотехнології, у якій застосовуються методи:

• виділення клітин з організму і перенесення їх на штучні поживні суміші, де вони живуть і розмножуються;
• сполучення соматичних клітин різних видів, родів, родин і порядків, завдяки чому вдається схрещувати організми, гібридизація яких статевим шляхом неможлива;
• створення культурних тканин для отримання цінних речовин (вирощування цінних потомків з ідентичними спадковими властивостями);
• клонування: клон – сукупність клітин, або особин, які виникли від спільного предка нестатевим шляхом; методика клонування така:

• з незаплідненої яйцеклітини видаляють ядро;
• пересаджують у неї ядро соматичної клітини іншої особини;
• утверджується штучна зигота, її пересаджують у матку самки, де розвивається ембріон.

Значення:  отримання від цінних плідників необмеженої кількості потомків, що є точною їх генетичною копією додаток № 1.

• гібридизація соматичних клітин – об’єднання в одну кількох соматичних клітин, які належать різним організмам

• людина + миша;
• людина + шпорцева жаба;
• людина + комар;
• людина + морква,

що дає можливість створювати препарати, які підвищують стійкість організму проти різноманітних інфекцій і лікування ракових захворювань;

• створення генетично модифікованих організмів або трансгенних (організми генетично перероблені) – це введення в геном одних організмів певних генів, які забезпечують стійкість проти пестицидів, шкідників, паразитів  та  інше.

IV. Закріплення нового матеріалу. Обговорення,  дискусія.

 

1. Клонування – етичні та соціальні проблеми.

Хронологія клонування

1883р. – відкриття яйцеклітини німецьким цитологом Оскаром Гертвігом;

1943р. – запліднення яйцеклітини в пробірці;

1953р. – Р. Брігс, Т. Кінг – розробка метода перенесення ядра клітини в гігантські ікринки африканської шпорцевої жабки «ксенупус»;

1977р. – спроба клонування жаб професора зоології Оксфорда Дж. Гердона;

1978р. – народження в Англії Луізи Браун, першої дитини «із пробірки»;

1981р. – перші клоновані ембріони людини;

1985р. – у Лондоні народилась дівчинка від першої в світі сурогатної матері, була оголошена заборона на експерименти з людськими ембріонами старших 14 днів;

1987р. – університет ім. Дж. Вашингтона – клоновані клітини людського зародка до стадії 32 бластомерів, після чого були знищені;

1996р. – перша стаття про народження п’яти клонованих ягнят;

1997р. – знаменита овечка Доллі (інститут Рослин в Единбурзі). Вийшов законопроект, що забороняє «створювати людську істоту шляхом клонування»;

1998р. – створення лабораторії з клонуванню людей, Чікаго - фізик Сіді;

1998р. – народження клонованої телички, Франція;

12 січня 1998р. – 24 країни із 43 країн – членів Ради Європи підписали Протокол до Конвенції про захист прав людини і людської гідності, що стосуються заборони клонування людини, протокол вступив у силу 1 березня 2001р;

19 лютого 2005р. – ООН закликала країни-члени ООН прийняти законодавчі акти, що забороняють всі форми клонування, оскільки вони  виступають проти людської гідності та життя;

З точки зору головних світових релігій (християнство, іслам) – клонування людини – проблематичний акт, що виходить за рамки віровчення.

Клонування людини – етична і наукова проблема ХХ – ХХІ ст. – створення принципово нових людських істот, технологія клонування людини ще не відпрацьована.

Ваш погляд на запропоновану проблему? (виступи дітей)

1. В соціумі триває напружений діалог з приводу клонування і ставлення до нього? Ваше ставлення? Чи згодні Ви клонувати себе?
2. Чи реально розмістити на Землі додаткові мільярди собі подібних, значно продовжуючи життя тих, котрі вже живуть, і належним чином забезпечують їхні потреби та бажання?
3. Що таке біокіборг? (наука, техніка, технології) Це людський клон, бездумний зомбі, монстр?
4. Міфологічний кентавр тьмяніє порівняно з перспективою створення людини- амфібії, людини-павука, людини-трансформера, людини-тіні, людини-невидимки, робота-поліцейського? Ваше ставлення?
5. В 1997р. був створений безголовий клон жаби. Цей дослід породив страх створення безголових людей – «фабрики органів» і «наукового фашизму». звідси – стане можливим створення істот, призначенням яких буде обслуговування домінуючої групи.
6. Клонування – це ключ до вічної молодості?

• трансплантація органів?
• проблеми безплідності?
  7. Чи можна клонувати інтелект людини?
     2. Генетично-модифіковані організми: ризик чи небезпека (ГМО)

 

Чому існує опозиція щодо створення ГМО?

• незнання сутності ДНК – технологій;
• вплив на здоров’я людини: харчові отруєння, алергії;
• вплив на екосистему, на біорізноманіття;
• вплив на генотип людини.

Аргументи «за» ГМО

• підвищення продуктивності;
• покращення якості продуктів;
• підвищення стійкості до шкідників і хвороб;
• підвищення стійкості до стресової дії факторів зовнішнього середовища (засуха, холод, жара і засоленість, заболочення);
• підвищення швидкості росту;
• підвищення стійкості до гербіцидів;
• визначення біобезпеки ГМО – це дослідження алергенної, токсичної, канцерогенної дії ГМ продуктів на людину і сільськогосподарських тварин;
• створення і використання ДНК – мікрочипів, що дасть змогу проводити масовий скринінг (сортування) харчових продуктів та вихідної сировини на наявність транс генів;
• виявлення можливого впливу ГМ – продуктів на імунний статус людини;

Ваш погляд на запропоновану проблему? (виступи дітей)

 

А. Трансгенні рослини і тварини

1. Комахи наносять шкоду сільськогосподарським рослинам і тваринам; з ХХ ст. стали використовувати хімічні засоби для боротьби з ними. Ґрунтова бактерія Bacillus thuringiensis (Bt) утворює білковий токсин ефективний проти шкідників на полях. Він у 80000 раз сильніший від інших засобів. Діє токсин на личинок комах, пошкоджує кишечник, і вони помирають з голоду. Можна розпилювати токсин ,але ген, що відповідає за утворення токсину, ввели в клітини рослини, забезпечили постійний захист. Цей ген, введений в клітини кукурудзи, картоплі, помідорів, бавовника, рису і інших культур. сьогодні пробують захистити рослини і від інших шкідників: грибів, бактерій, вірусів. Дуже важливе направлення – введення в геном алелів, що контролюють стійкість до гербіцидів.
2. Використання трансгенних рослин, стійкість до шкідників має 3 головні переваги:

• пестициди коштують дорого;
• пестициди вбивають і шкідливих, і корисних комах;
• деякі пестициди накопичуються в навколишньому середовищі і здатні викликати мутагенний ефект на тварин декількох поколінь.
  3. М’які плоди, такі як томати, банани, червоний перець зазвичай збирають зеленими і обробляють газом етилену – штучно доводять до дозрівання. Що це дає? Привабливий вигляд, але смак, аромат практично відсутній. за допомогою ГІ генетики створили томати з уповільненим процесом дозрівання. Такі плоди довше зберігаються на рослині, підвищують врожай і покращуються смакові якості. В США такі томати поступали в продажу в 1995р., а в Великобританії в 1996р.
  4. Один із перших успішних експериментів з тваринами – в геном миші був вбудований ген, що кодує гормон росту, криси росли в 2 - 3 р. швидше, ніж  без потрібного гена.
  5. Ген гормону росту людини вводили в геном тварин. Трансгенні вівці швидше росли і набирали вагу, але вони хворіли і гинули, а самки були безплідні. Трансгенні свині теж гарно нарощували масу, але у них були виявлені артрит, виразка шлунку, хвороби серця і нирок. Тому цей метод не можна використовувати.
  6. Вчені із Канади ввели в гени лосося ген іншої риби (бельдюги), який активує ген росту лосося, який ріс в 10 разів швидше, а його вага, майже в 30 разів перевищувала норму (додаток № 2).

Б. Безпека людини і навколишнього середовища. Сумніви.

 

1. Перші дозволені до продажу харчові продукти, що містили рекомбінатні ДНК, були трансгенні томати, які містили ген стійкий до антибіотиків. Хвилювання викликає той факт, що після того, як помідор з’їдять, ген, стійкий до антибіотика, може попасти в геном бактерії E. coli (кишкової палички), що живе в кишечнику людини. Бактерія виводиться з фекаліями, ген попадає в навколишнє середовище і передається іншим бактеріям, які попадуть в організм людини і теж будуть стійкими до антибіотиків. А що ж дальше? Ген стійкості до антибіотиків, на жаль, уже в навколишньому середовищі.
2. Америка і Європа виробили правила, що регламентують звільнення в навколишнє середовище ГМО. Кожна країна ЄС має свої контролюючі органи.
3. Законодавча база в Україні щодо ГМО є не розробленою і серйозно відстає від стандартів ЄС… В Україні немає чинного закону, щодо діяльності, пов’язаної з ГМО.
4. Широка полеміка була з приводу створення «ice – minus» ‑ бактерії, що живе на багатьох сільськогосподарських рослинах і робить їх чутливими до заморозків, вона виділяє білок, що утворює кристал льоду на рослинах. За допомогою ГІ були створені бактерії, в яких був видалений ген, що кодує цей білок. Планували розбризкувати такі бактерії на рослини, з метою зробити їх стійкими до заморозків. Виникли дебати про небезпеку звільнення ГМО в середовище існування.
5. В 1994р. у Великобританії дозволили використовувати ГМО – рапс, що несе ген стійкості до гербіцидів Basta. Проблема в тому, що за межами поля, на якому він посіяний, трансгенний рапс перетворюється в бур’ян, від якого не можна позбутися за допомогою гербіциду Basta. Також він може перехресно запиляти інші рослини і передавати їм стійкість до гербіцидів. Таким же чином, трансгенні рослини можуть передавати бур’янам стійкість до хвороб, засух і інших стресових факторів. Утворюється «супер-бур’ян».
6. Така ж небезпека і від лосося – гіганта, якого виводять у відгороджених водоймах. Птахи, мисливці за мальками, можуть їх загубити у відкритому морі і що буде? Чи не порушиться баланс в природних популяціях?
7. Чи має право людина, в силу свого розуму, переробляти інші організми заради свого блага?
8. Чи розрахована «біологія» тварин протистояти додатковим стресам, які викликають підвищену продукцію молока, м’яса, яєць?
9. Чи відомо вченим, чим може обернутися вбудовування генів людини в геном тварин?
10. Але, не дивлячись на всю небезпеку, отримання ГМО для потреб в сільському господарстві, фармакології і медицині – це реалії нашого життя.
11. Підвищення врожайності за рахунок ГМО:

• вітамінізовані рослини;
• адаптовані рослини до засухи і холоду;
• захист від пестицидів і гербіцидів;
• лікувальний аспект: ученим удалось створити банан з анальгіном і салат, що виробляє вакцину проти гепатиту В;
• дешевші продукти;
• вирішення екологічних проблем, конструюються рослини, що ефективно поглинають важкі метали на забруднених територіях;
• продовження життя, довголіття, боротьба зі старінням.

12. Вирощені рослини з такими властивостями:

• несприйняття для паразитів;
• морозостійкі;
• засухостійкі;
• з підвищенним вмістом незамінних амінокислот.

13. Вирішується питання:

• створення водоростей, які будуть опріснювати морську H₂O;
• виведення спеціальних мікроорганізмів для очищення стічних вод;
• збільшити продуктивності домашніх тварин;
• збільшення жирності молока;
• підвищення якості шерсті, пуху.

14. В ряді капіталістичних країн Європи і Америки видані закони про стерилізацію людей з:

• епілепсією;
• психічно хворих;
• зі спадковими хворобами;
• злочинців.

У нашій країні цього нема. Ваше відношення?

 

15. Директор інституту футурології в США Герман Кан наголошував, що у майбутньому людства уряд має вирішувати, скільки геніїв потрібно створювати шляхом введення в організм вагітної жінки ДНК з відповідною інформацією. Таким чином, на одному полюсі суспільства – еліта (група геніїв, всі блага і багатства, і культура їм), а на другому розумово відсталі працівники, нездатні до творчого і самостійного мислення.

Що тут спільного з наукою і мораллю?

Чи потрібні нам роботи, чи люди з різноманітними здібностями і характерами?

Кожна людина – неповторна індивідуальність.

Кожна людина повинна виявити свої позитивні риси, фізичні і розумові, а для цього необхідний високий рівень цивілізації організації суспільства, при умові соціальної і економічної рівності всіх людей.

16. Ще одна неусвідомлена всіма небезпека: ‑ введення в природу нових, штучно створених видів, потягне за собою порушення рівноваги і саморегуляції біосфери, можливі небачені і некеровані наслідки як наслідок екологічної катастрофи глобальних масштабів. Так, що переважає добро чи зло? наука не може бути небезпечною, а от використання її досягнень може повернутись добром або злом!

На одній чаші – блага, а на другій чаші – жахливі перспективи небаченої «зброї», і антигуманного втручання в спадковість людини

 

V. Підсумок уроку.

Тож, чи потрібні розвиток нової біотехнології? Так, безперечно.

Чи є небезпека від ДНК, яку ми «Споживаємо» з їжею?

В травному тракті «чужа» ДНК руйнується ферментами до мономерів – нуклеотидів. Майже 150 тис. років людство споживає чужорідну ДНК з м’ясом, овочами тощо і будує ДНК «свою» з «чужої», роблячи її «рідною». Як же організм реагує на це «вторгнення»: він зумів пристосуватися. В геномі симбіонта людини – кишкової палички, майже 17% ДНК еукаріотичного походження. Ми весь час контактуємо з вірусами, бактеріями, що на нас «нападають». Ці організми теж зуміли вбудуватися в генетичний апарат людини і навіть успадковуються, наприклад вірус герпесу.

Якщо проаналізувати генетичну генеалогію усіх наших продуктів харчування: пшениця, картопля, помідори, кукурудза, то побачимо, що вони є результатом природних мутацій і генетичних трансформацій. Більшість генетиків вважає, що немає не ГМ культурних рослин.

Звідси висновок:

ДНК з ГМО так само безпечні, як і будь-яка інша ДНК харчових продуктів.

Ми боїмося алергії, спричиненої ГМ продуктами, а як же цитрусові, шоколад, токсичні інгредієнти харчових продуктів, а саме: синтетичних харчових добавок, нітратів, пестицидів, важких металів і ін.

В магазині разом з хлібом можна купити цигарки, а ми знаємо, що майже весь тютюн – ГМ, а нікотин небезпечний для здоров’я, оскільки містить, крім алкалоїда нікотину, радіонукліди, смоли і багато інших токсичних речовин, в тому числі і селітру, щоб сигарета не гасла.

Ми споживаємо ксенобіотики – це речовини промислового виробництва: відходи, ліки, пестициди, антибіотики, консерванти, залишки гормонів, неякісний алкоголь.

ГМ лікарські препарати приймають фахівці усіх країн. ГМ – мікроорганізми використовують для виробництва антибіотиків, амінокислот, ферментів, вакцин, вітамінів. Ніхто не протестує проти інсуліну, що створений за допомогою ГІ, йому віддали перевагу по відношенню до попереднього аналогу.

Звідси запитання:

Що переважає ризик використання ГМО чи переваги?

ГМО створюють певний ризик, але явну небезпеку для нас складають:

• кислотні опади;
• пестициди;
• радіонукліди;
• важкі метали;
• нітрати;
• нітрити;
• консерванти;
• синтетичні харчові добавки.

Людство має право робити вибір – споживати ГМ їжу чи ні. В Україні діє закон «Про захист прав споживачів» ‑ …споживач, має право на одержання необхідної, доступної, достовірної інформації про товари. Тому необхідне маркування ГМ продукції. Згідно Картагенського протокола від 30.01.2000р., кожна держава може відмовитись від ввезення на її територію ГМО, але наукові дослідження в біології, медицини, екології мають розцінюватися з погляду моралі сучасного цивілізованого суспільства з урахуванням безпеки для психічного здоров’я людини.

VІ. Домашнє завдання.

Підготовка до полеміки на тему: «Генетика людини. Спадкові захворювання.»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список використаних джерел.

1. В.П. Пішак. Медична біологія. Нова книга Вінниця, 2004р.
2. Д. Тейлор, Н. Грін, У. Стаут. Біологія. Москва «Мир», 2007р.
3. Корочкін Л.В. В лабіринтах генетики. Новий світ, 1994р. № 4.
4. Глазко В.І. Генетично модифіковані організми: від бактерії до людини. – К.:«КВИЦ», 2002р.
5. Блеом Я., Борлауг Н., Суржик Л., Сиволап Ю. Сучасні біотехнології – виклик часу. – К.: PANOVA, 2002р.
6. Дімань Т.М., Барановський М.М. Білявський Т.О. Екотрофологія: основи екологічного безпечного харчування. – К.: Лібра, 2006р.
7. Генна інженерія в ХХІ столітті: перемога чи поразка людства? – К., 2003р.
8. Єгоров Н.С., Олексін А.В., Самуїлов В.Д. Біотехнологія: Проблеми і перспективи. М., 1987р.
9. Інтернет ресурси:

http://www.monsanto.kiev.ua

http://www.undpsust.kiev.ua

http://www.consumer.kiev.ua/dialog/monsanto.htm

http://home.density.com

Додаток 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Додаток 2