Тема. ГЕНОТИП КАК ЦЕЛОСТНАЯ СИСТЕМА
УРОК 18. ХИМЕРНЫЕ И ТРАНСГЕННЫЕ ОРГАНИЗМЫ.
ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СЕЛЕКЦИИ ОРГАНИЗМОВ
Цели урока: ознакомить учащихся с
особенностями биологии и технологиями создания химерных и трансгенных
организмов, рассмотреть генетические основы селекции; развивать умение
применять ранее полученные знания; воспитывать рациональное отношение к использованию
живых организмов человеком.
Оборудование и материалы: таблицы или
слайды презентации со схемами получения химерных и трансгенных организмов,
фотографии или рисунки химерных и трансгенных организмов, сортов культурных
растений и пород домашних животных.
Базовые понятия и термины: причудливые и
трансгенные организмы, селекция, отбор, скрещивание, сорта, породы, штамма.
ХОД УРОКА
I. Организационный
этап
II. Актуализация
опорных знаний и мотивация учебной деятельности учащихся
Вопросы для беседы
1. Какие признаки организмов
определяются преимущественно влиянием генотипа?
2. Какие признаки организмов
определяются преимущественно влиянием среды?
3. Каким образом генотип и среда
взаимодействуют при формировании признаков?
III. Изучение нового материала
Рассказ учителя с элементами
беседы
Причудливые организмы
Химерами называют организмы или их
части, состоящие из генетически разнородных тканей. Впервые этот термин
применил немецкий ботаник Г. Винклер (1907) для форм растений, полученных в результате
сращивание паслена и томата. В Дальнейшем (1909) Э. Баур, изучая пеларгонию
ряболисту, выяснил природу химер. Различают несколько типов причудливых
организмов:
• химеры мозаичные (гіперхимери) -
у них генетически разные ткани образуют тонкую мозаику;
• химеры векторіальні - у них
разнородные ткани расположены крупными участками;
• химеры периклінальні - ткани из
различными генотипами лежат слоями друг над другом;
· химеры мериклінальні - их ткани
состоят из смеси секторіальних и периклінальних участков.
Химеры могут возникать в результате
прививок растений и под влиянием мутаций соматических клеток. Компоненты химер могут
отличаться друг от друга генами ядра, числом хромосом или генов пластид
или митохондрий. Причудливые организмы достаточно часто используются в научных
исследованиях.
Принцип получения химер сводится
главным образом к выделению двух или большего количества ранних зародышей и
их слияния. В том случае, когда в генотипе зародышей, использованных для
создание химеры, есть различия по ряду характеристик, удается проследить
судьбу клеток обоих видов. С помощью химерных мышей было, например, решен
вопрос о способе возникновения в ходе развития многоядерных клеток
поперечнополосатых мышц. Изучение причудливых животных позволило решить немало
проблем, и в будущем благодаря применению этого метода появится возможность
решать сложные вопросы генетики и эмбриологии.
Трансгенные
организмы
Трансгенными называют растения и
животных, содержащие в своих клетках ген чужого организма, включен в
хромосомы их получают, используя методы генной инженерии. Трансгенные
организмы могут иметь большое значение для повышения эффективности сельского
хозяйства и в исследованиях в области молекулярной биологии.
Первые генетически модифицированные организмы,
полученные с помощью методов молекулярной биологии, появились на свет лишь в
80-х годах XX века. Ученые сумели изменить геном растительных клеток, добавляя в
них необходимые гены других растений, животных, рыбы и даже человека.
Первый трансгенный организм (мышь)
был получен Дж. Гордоном с сотрудниками 1980 г. В начале 90-х годов в
Китае было проведено первое коммерческое испытания генетически модифицированных
сортов табака и томатов, устойчивых к вирусам. А в 1994 г. в США впервые поступили в
торговую сеть продуктов питания плоды генетически измененных томатов со
сокращенным сроком созревания.
Широкомасштабное высвобождения в
окружающую среду трансгенных организмов началось в 1996 г. Среди трансгенных
организмов, которые были созданы, 98 % составляли генетически модифицированные
сельскохозяйственные растения. Среди трансгенных сельскохозяйственных культур
наибольшие площади под посевами сортов растений, устойчивых к гербицидам (71 %),
болезней и вредителей (22 %), гербицидов и болезней вместе (7 %). 1999 г. в
мировом масштабе посевы трансгенных сортов составляли: сои - 54 %, кукурузы -
28 %, хлопка и рапса - 9 %, картофеля - 0,01 % от общей площади под
трансгенными растениями. Кроме указанных культур на незначительных площадях выращивались
генетически модифицированные сорта помидоров, тыквы, табака, папайи, свеклы,
цикория, льна. Уже созданы и проходят испытания и процедуру регистрации
трансгенные сорта риса и пшеницы.
Генетическая модификация предоставляет живым
организмам новых свойств. Но, хотя сейчас питается такими продуктами
много людей, прошло слишком мало времени, чтобы наука полностью установила их влияние на
наш организм. В Европе модифицированные растения сои и кукурузы для изготовления
пищевых продуктов разрешено с 1997 p.,
а пищевые ферменты,
добавки, полученные в результате генной инженерии, используют более двадцати
лет. Во многих европейских странах к законодательных актов пищевых
продуктов включены требования относительно безопасности генетически модифицированных продуктов.
В Украине, несмотря на запреты,
уже выращивают трансгенную сою, трансгенный картофель, трансгенный рапс,
кукурузу начали выращивать генетически модифицированные свеклу. В России интенсивно
разрабатывают генетически модифицированные растения, созданы новые сорта картофеля с
модифицированными генами, а также новые трансгенные свекла с целью удаления
нежелательных вторичных продуктов типа рафинозы, инвертного сахара и декстрина. В
Украине 30-40 % выращиваемой сои является генетически модифицированной. Около 300
миллионов жителей США и свыше 1 миллиарда жителей Китая употребляют ГМО без явных
вредных последствий для организма. В США методами генной инженерии получены
улучшенные сорта сои, пшеницы, томатов. Новые сорта сои отличаются повышенным
содержанием сахарозы, которая лишает продукт неприятного «бобового» привкуса.
Получено оливковое масло с повышенным содержанием олеиновой кислоты.
ГМО следует внедрять с большой
осторожностью, особенно если страна расположена в центре происхождения и распространения
растения. Так, соя в диком состоянии растет на Дальнем Востоке, и там может произойти
переопыления. Но для Украины переноса генов в природных условиях вообще не
актуальный. Здесь почти нет диких сородичей культурных растений, ведь мы питаемся
только неаборигенними культурами. Для нас принципиальным является решение другой
проблемы: станут дикорастущие растения бурьяном, устойчивым к гербицидам? Считают,
что в нас актуальным может быть только вопрос с сахарной свеклой, ведь в него
эффективное перенос пыльцы ветром достигает шести километров. В Крыму есть
дикорастущие родственники сахарной свеклы, правда, эти гибриды непродуктивные. Такая же
ситуация с пшеницей. Но проблема есть, ее нужно изучать.
Вопрос о перспективе использования
генной инженерии во время выращивания сельскохозяйственного сырья продолжает
вызвать серьезные споры среди исследователей и широких слоев потребителей.
Среди положительных аргументов - повышенная урожайность, экологические преимущества,
защита от вредителей. С другой стороны - неуверенность в безопасности новых
технологий.
Негативное влияние трансгенных растений,
устойчивых к вредителям, на нецелевые организмы возможен благодаря наличию в
организме упомянутых растений биологически активных веществ (инсектициды, фунгициды
и др.). Воздействие этих веществ может быть прямого или опосредованного действия через
трофические цепи. В каждом агроценозі необходимо определить весь спектр
фаунистических многообразие и влияние конкретных биологически активных веществ на
него. Сегодня за 13 лет полевых испытаний достоверных
экспериментальных данных о негативном влиянии трансгенных растений, устойчивых к
вредителей, на нецелевые организмы не получено.
Широкомасштабное высвобождения в окружающую среду
генетически модифицированных сортов растений разных таксономических групп с различными генетическими
конструкциями, которые придают им новых свойств, поставило ряд вопросов, на которые
необходимо обратить внимание во время построения системы биобезопасности окружающей среды.
Главными вопросами биобезопасности при этом возможна передача генов, встроенных в
трансгенный организм, организмам окружающей природной среды, влияние
трансгенных растений, устойчивых к вредителям, на нецелевые организмы и нарушения
трофических цепей.
IV. Обобщение,
систематизация и контроль знаний и умений учащихся
Дать ответы на вопросы:
1. Какие организмы называют химерными
и как ученые их получают?
2. Какие организмы называют
трансгенными и как ученые их получают?
3. Какие генетические методы широко
используют в селекции?
4. Почему нужно постоянно проводить
дальнейшую селекцию давно одомашненных организмов?
V. Домашнее
задача