Урок «Основні напрями сучасної біотехнології»

РОЗРОБКА УРОКУ З ПІДПРИЄМНИЦЬКИМ ТЛОМ

«Основні напрями сучасної біотехнології»

Цільова група:

• учні 11 класу

Тривалість:

• 45 хв.

Мета:

• поглибити поняття про ген; дати знання про біотехнологію як сучасний вид промисловості; ознайомити учнів з основними процесами біотехнології; дати уявлення про генну, клітинну інженерію як перспективні галузі молекулярної генетики та біохімії;
• сприяти формуванню наукового світогляду, розуміння важливості свідомого володіння системою біологічних знань, навичок і умінь роботи з альтернативним джерелом інформації;
• виховувати бережне ставлення до свого здоров’я та здоров’я інших людей.

Операційні цілі (завдання):

Після закінчення уроку учень

знає

• завдання сучасної біотехнології;

розуміє

• необхідність обережного ставлення до втілення продуктів від генетично модифікованих організмів;

вміє

• застосовувати  знання для оцінки можливих позитивних і негативних наслідків застосування сучасних біотехнологій;
  аналізувати переваги і можливі ризики біотехнології у житті й господарській діяльності людини.

може

• ефективно працювати в групі;
• прогнозувати майбутні результати;
• шукати оптимальні шляхи вирішення проблеми;
• брати на себе відповідальність;
• спілкуватися, висловлювати свою думку та захищати її.

Методи і техніки:

• навчання у невеликих групах;
• бесіда;
• дискусія;
• дебати «за» і «проти»;
• метод драми (рольова гра).

Обладнання:

• допоміжні матеріали (додатки 1-8);
• аркуш А₃;
• маркер;
• магніти.
• мультимедійний проектор

Допоміжні матеріали:

Додаток 1. Запитання для гри «Вставити слово».

Додаток 2. Гра «Асоціативний кущ: біотехнологія».

Додаток 3. Текст до методичного прийому «Дивуй!».

Додаток 4 – 8 . Завдання для груп.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Хід уроку

Біотехнологія — це дуже широкий набір інструментів,

 а не обмежений набір продуктів.

(Дж.Льюїс)

 

1. Вступна частина

1.1. Привітайтеся з учнями та проінформуйте їх про цілі заняття.

1.2. Організуйте гру «Мікрофон»: запропонуйте учням висловити свою думку щодо використання біотехнологічної продукції  у повсякденному житті.

1.3. Створіть умови для проведення гри «Вставити слово». Для цього роздайте  карточки  із запитаннями (Додаток 1). Учні отримують картки, на яких вставляють слова. Після виконання завдання здійсніть перевірку.

1.4. Запропонуйте учням скласти «асоціативний кущ» до поняття біотехнологія (Додаток 2).

1.5. Повідомте учням тему і мету уроку - ознайомитися з основними напрямками біотехнології  розглянути історію виникнення біотехнологічних методів ; визначити їхню роль у різних галузях; навчитись застосовувати  знання для оцінки можливих позитивних і негативних наслідків застосування сучасних біотехнологій; аналізувати переваги і можливі ризики біотехнології у житті й господарській діяльності людини.

2. Основна частина

2.1. Подайте учням цікаву інформацію про біотехнологічні процеси (Додаток 3).

2.2. Поставте проблемне запитання: «Що ж являє собою ця таємнича біотехнологія»,  «Чи можливе наше існування без біотехнолдогій?» Підведіть підсумки.

2.3. Об’єднайте учнів у 3 групи. Скажіть, щоб кожна група зайняла місце за окремим столом. Повідомте учнів, що далі кожна група буде працювати над окремим завданням. Надайте кожній групі картку з завданнями та прокоментуйте їх (Додаток 4 –8).

2.4. Надайте групам підготовлені тексти завдань (Додатки ). Наголосіть, що після того, як усі члени групи прочитають тексти, вони мають обговорити цей матеріал і впевнитися, що всі правильно зрозуміли умови завдання. Поясніть, що кожна група працює за конкретним методом.

2.5. Використайте різні методи роботи з групами:

 І група –метод драми (учням необхідно розіграти драму «Купівля продуктів харчування в супермаркеті»);

ІІ група – гра «Творча лабораторія» (визначити «за» і «проти» Що може принести клонування на благо людства?);

ІІІ група – метод «Дерево знань» (розмістити у певному порядку на «дереві знань» картки, які  вказують застосування біотехнології в різних галузях виробництва);

2.6. Вислухайте представлення результатів групової роботи. За потреби заохочуйте інших учнів висловлювати власну думку щодо коректності зроблених висновків, правильності застосованих методів.

2.7. Організуйте дискусію на тему: «Можливості й наслідки використання біотехнології».

3. Підсумкова частина

3.1. Підвести  підсумок уроку. Запитання для  учнів:  де в житті знадобляться здобуті знання?

3.2. Провести само оцінювання набутих знань i оцінити роботу групи.

3.3. Домашнє завдання: опрацювати відповідний текст; скласти сенкани , в яких чітко показати причинно-наслідковий зв’язок проблем - чинників та проблем-наслідків щодо використання людиною біотехнологічних продуктів в цілому.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Додаток 1

Наука про теоретичні основи та методи створення нових і поліпшення вже існуючих сортів, порід та штамів називається 1___. Чиста культура, тобто нащадки однієї клітини мікроорганізму називається 2___. Теоретичною основою селекції є 3___. Основними методами сучасної селекції є 4___. Є такі форми штучного добору 5___Процес одержання гібридів, що ґрунтується на об’єднанні генетичного матеріалу у різних клітин або організмів називається 6___. Схрещування організмів, що мають безпосередніх спільних предків носить назву 7___.  Гібридизація організмів, які не мають тісних родинних зв’язків, називається 8___. Явище, за якого перше покоління гібридів має підвищену життєздатність і продуктивність порівняно з вихідними формами називається 9___. Схрещування особин, які належать до різних видів з метою поєднання гібридів цінних спадкових ознак представників різних видів називається 10___. Гібрид пшениці та жита 11___, а кобили та віслюка – 12___.

 

Додаток 2

 

Додаток 3.

При розкопках Вавилону була знайдена дощечка, яка відноситься до VІ століття до н. е., на якій описувався процес приготування пива. Це, імовірно, одна з найдревніших письмових згадок про цільове застосування людиною на практиці природного біологічного процесу. З давніх часів відоме використання і інших біотехнологічних процесів у різних сферах практичної діяльності людини: у виноробстві, хлібопеченні, сироварінні, пивоварінні, при зброджуванні молока та виготовлення молочнокислих продуктів, при квашенні овочів, силосуванні. Однак науковий аналіз біохімічних механізмів, що лежать в основі цих біотехнологічних процесів, був проведений набагато пізніше."Мікроорганізм, 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).

•  Що ж являє собою ця таємнича біотехнологія?  Протягом уроку ми будемо шукати відповідь на запитання: « Генетична модифікація організмів – панацея для людства чи скринька Пандори?»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Додаток 4.

Історія розвитку біотехнології

Біотехнологія - одна з найдавніших і водночас одна з наймолодших наук і галузей промисловості.

Людство здавна опанувало на практиці різні процеси біотехнології. Ще з біблейських часів було відоме виноробство, випікання хліба, а дещо пізніше - одержання кисломолочних продуктів, квашеної капусти, медових алкогольних напоїв, силосування кормів тощо. Стародавні народи інтуїтивно використовували прийоми і способи виготовлення продуктів, які сьогодні ми відносимо до біотехнологічних.

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.

Термін «біотехнологія» вперше використав угорський вчений Карл Ереки в 1919 році для позначення процесів, в яких продукти отримують за допомогою живих організмів

Починаючи з другої третини XX століття розпочалось впровадження великомасштабного герметизованого обладнання, яке забезпечує проведення процесів у стерильних умовах. Особливо потужний поштовх у розвитку промислового біотехнологічного обладнання був відмічений у період становлення і розвитку виробництва антибіотиків (період Другої світової війни 1939-1945 pp., коли виникла гостра необхідність у протимікробних препаратах для лікування хворих з інфікованими ранами). У цей час були вирішені основні завдання з конструювання, створення і впровадження у практику біореакторів, які використовуються й нині.

Звичайно, без фундаментальної роботи Френсіса Кріка і Джеймса Уотсона (1953 рік) 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.

Однак термін «біотехнологія» прижився лише з середини 70-х років XX ст., коли біотехнологія пережила своє друге народження у зв'язку з появою генетичної інженерії. Власне становлення біотехнології як самостійної науки розпочалося з 1972 p., коли Пол Берг зі співробітниками у США створили першу рекомбіновану (гибрідну) молекулу ДНК.

Уже в 1982 р. надійшов у продаж людський інсулін, синтезований кишковими паличками, які містили штучно вмонтовану інформацію про цей гормон. Згодом з'явились інші генно-інженерні препарати: інтерферони, соматотропний гормон людини та ін.

Протягом останніх 10-15 років минулого століття проходив бурхливий розвиток біотехнології, визначались сфери пріоритетного впровадження конкретних результатів технологічних розробок.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Додаток 5.

Зміст, завдання і методи сучасної біотехнології

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

Основні досягнення біотехнології:  мікробіологічна промисловість і медицина; харчова промисловість; поліпшення екологічного стану планети; боротьба з шкідниками сільського господарства; виготовлення біопрепаратів: амінокислот, антибіотиків, білків, вітамінів, ліпідів, нуклеїнових кислот, пігментів, ферментів.

Об’єкти біотехнології досить численні. Це представники основних груп живих організмів – мікроорганізми (бактерії, віруси, гриби, наприклад, дріжджі, інші одноклітинні організми), рослини, тварини, а також ізольовані з них клітини та клітинні компоненти.

Основні напрями біотехнології

 

Промислова                        Інженерна          Генна              Клітинна          Ембріональна

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Додаток 6.

Генна інженерія

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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Додаток 7.

Клітинна інженерія.

Якщо клітини виділити з організму, помістити в поживне середовище, яке приблизно відповідне тому тканинному середовищу організму, з якого вони були взяті, то вони будуть жити й розвиватися поза організмом, утворюючи клітинні культури, які зберігають усі ознаки й властивості свого виду. Диференціюються різні тканини рідкісних рослин, як, наприклад, женьшень, у якого, якщо ви знаєте, дуже цілющий корінь (недарма його називають навіть коренем життя), елеутерокок, китайський лимонник. Правда, на жаль, навчилися культивувати рослини не цілком, а тільки їх клітини, але їх можна одержати необхідну кількість, а витяжки із цих клітин мають дуже велике фармацевтичне значення. Із клітин женьшеню, наприклад, одержують антидепресанти, які допомагають людині в стресових ситуаціях та стимулюють життєдіяльність. Елеутерокок підвищує кров'яний тиск, препарати лимоннику - знижують його. Завдяки цим технологіям можна зберегти рідкісні види рослин, а також примножити їхню кількість тим самим зберегти та відновити генофонд планети.

Стволові клітини - один із численних видів клітин людини. Сама назва з'явилася в Росії на початку XX століття. Слово «стволові» означає, що вони основні, базові, «будівельні». Всі клітини, окрім стволових, живуть обмежений час і не здатні ділиться. Ці другі й сприяють оновленню організму, продовженню його життя. Стволові клітини здатні відтворюватися безкінечно й перетворюватися на будь-яку іншу клітину (м'язів, мозку, крові, нервів, кісток або будь-яких органів).

 

 

 

 

 

 

 

 

Додаток 8.

Клонування – це одержання ідентичних нащадків з допомогою нестатевого розмноження, або процес одержання генетично ідентичної копій окремого організму. Проблему клонування тварин (а вони не розмножуються вегетативно, а тільки статевим шляхом) розв'язали іншим шляхом. У 1997 році увесь світ облетіла сенсаційна новина: у Шотландії клонували ягничку генетичну копію матері, і назвали її  Доллі . Для цього були взяті клітини молочної залози донора, із клітини було взяте ядро і пересаджено в яйцеклітину іншої вівці, у якій ядро видалили. Після цього яйцеклітина із заміненим ядром розвивалася як запліднена. На стадії 16 бластомерів вона була пересаджена в матку сурогатної матері, де й розвивалася в ягничку. Слід сказати, що у Доллі були не занадто вдалі попередники. ЇЇ творці зробили 277 ядерних трансплантацій, одержали 277 ембріонів, з яких лише 29 прожили довше шести днів, і один з них розвинувся у повноцінне ягня Доллі.

Зараз перед ученими не стоїть питання клонувати чи ні - звичайно, клонувати. Завдяки цьому відкриваються нові можливості. У сільському господарстві можна одержати високопродуктивних тварин. А клонування органів і тканин - завдання № 1 у трансплантології (пересадженні органів). Трансплантація клонованих органів здатна врятувати мільйони людей, які помирають від хвороб серця, нирок, печінки. А трансплантація клонованих частин тіла - ніг, рук, очей - допоможе інвалідам стати нормальними людьми. Клонування допоможе розв'язати проблему безплідності - вищого ступеня гуманна мета.

Перегляд відеоролика