Зміст і послідовність виконання завдань. 2 страница

Викладач

Тема. Генетичні основи селекції організмів.

Мета: ознайомитись із завданнями селекції, основними методами селекції.

Література: л. 1 Загальна біологія: (підруч. Для учнів 10-11 кл серед. загальноосвіт.шк.) М. Є. Кучеренко, Ю.Г.Верес – К.: Генеза, 2000._ 464 с.: іл. §50.

План

1. Селекція як наука

2. Завдання сучасної селекції.

3. Поняття про сорт, породу, штам.

4. Основні методи селекції:

- штучний добір;

- гібридизація.

1. Селекція – наука про теоретичні основита методи створення нових і поліпшення вже існуючих сортів рослин, порід тварин, штамів мікроорга-нізмів. Теоретичною основою селекції є генетика та вчення про штучний добір.

2. Завдання сучасної селекції – це підвищення продуктивності існуючих, а також виведення нових, продуктивніших, сортів культурних рослин, порід свійських тварин, штамів мікроорганізмів, пристосованих до умов сучасного автоматизованого сільського господарства.

Особливе значення для успіху селекційної роботи має генетична різно-манітність вихідного матеріалу.

Сукупність генів(генофонд) існуючих порід свійських тварин, сортів рослин і штамів мікроорганізмів значно обмежена порівняно з вихідними предковими формами. Тому вчені шукають потрібні ознаки серед диких видів, які є резервом для проведення селекційної роботи.

3. Породою і сортом називають штучно створену людиною популяцію організмів, яка характеризується специфічним генофондом, спадково закріпленими морфологічними і фізіологічними ознаками, певним рівнем і характером продуктивності. Кожній породі чи сорту характерна певна норма реакції. Фенотип найповніше виявляється лише за певних умов, тому для кожного району з тими чи іншими кліматичними умовами, агротехнічними прийомами потрібні свої сорти та породи.

4. Основними методами селекції є штучний добір і гібридизація.

Добір буває масовий та індивідуальний. У рослинництві до перехресно-запилювальних рослин нерідко застосовують масовий добір. При такому доборі в посіві зберігаються рослини з бажаними якостями. Індивідуальний добір зводиться до виділення окремих особин і одержання від них потомства.

Успішність селекції залежить не тільки від форми штучного добору, але й від правильного підбору батьківських форм та застосування тієї чи іншої системи схрещування організмів.

Гібридизація – процес одержання гібридів, який ґрунтується на об’єднанні генетичного матеріалу різних клітин або організмів. Гібриди утворюються у результаті статевого процесу або з’єднанням нестатевих клітин.

Гібридизація може бути:

- у межах одного виду (внутрішньовидова );

- між особинами різних видів (міжвидова ).

- Внутрішньовидове схрещування буває спорідненим та неспорідненим.

Споріднене схрещування – інбридинг – це схрещування організмів, що мають безпосередніх спільних предків. Залежно від ступеня спорідненості інбридинг може бути більш або менш тісним. Найтісніші форми спорід-неного схрещування спостерігаються у самозапильних рослин та самозап-лідних гермафродитних тварин.

Унаслідок спорідненого схрещування з кожним наступним поколінням підвищується гомозиготність гібридів. Біологічним наслідком спорідненого схрещування є ослаблення або навіть виродження нащадків, оскільки у таких гомозиготних організмів збільшується ймовірність фенотипного прояву летальних рецесивних алелей. Таким чином, інбридинг часто при-водить до появи організмів з спадковими аномаліями.

У селекції інбридинг застосовують для отримання чистих ліній.

Неспоріднене схрещування, абоаутбридинг – гібридизація організ-мів, які не мають тісних родинних зв’язків, тобто представників різних ліній, сортів, порід одного виду. Неспорідненими вважають особин, у яких немає спільних предків протягом попередніх шести поколінь. Аутбридинг застосовують для поєднання у потомствіцінних власти-востей, притаманних різним лініям, породам чи сортам. При неспорідне-ному схрещуванні з кожним наступним поколінням підвищується гете-розиготність нащадків.

У разі неспорідненого схрещування часто спостерігається явище гете-розису, або «гібридної сили». Гетерозис – це явище, за якого перше покоління гібридів має підвищені життєздатність і продуктивність порівняно з вихідними формами. Це пояснюється тим, що у гетерозиготних форм сублетальні та летальні рецесивні гени переходять у у гетерозиготний стан, завдяки чому їхня шкідлива дія не проявляється фенотипно. Крім того, в генотипі гібридних нащадків можуть поєднува-тися сприятливі домінантні алелі обох батьків. Унаслідок цього може спостерігатися явище взаємодії неалельних домінантних генів. За даними біохімічних досліджень у гетерозисних форм часто спостерігається шир-ший набір ферментів та їхня підвищена активність порівняно з батьківсь-кими організмами. Гетерозис певною мірою проявляється в першому поколінні гібридів, однак у наступних, його ефект слабшає і до восьмого покоління сходить на нівець.

Явище гетерозису широко застосовують у сільському господарстві, оскільки воно значно підвищує продуктивність. Ефект гетерозису добре виражений в овочевих культур (цибулі, помідорів, огірків, 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 з метою поєднання у гібридів цінних спадкових ознак представників різних видів. За допомогою віддаленої гібридизації створено гібриди пшениці та пирію, пшениці з житом, малини та ожини тощо.

У тваринництві виведено значну кількість міжвидових гібридів. Добре відомий гібрид кобили та осла –мул, який відрізняється значною витри-валістю, фізичною силою та довшим терміном життя порівняно з батьків-ськими формами.

Щоправда, селекціонери часто стикаються з проблемою безпліддя між-видових гібридів, гамети яких звичайно не дозрівають. Навіть за умов однакової кількості хромосом у каріотипах батьківських форм хромосоми різних видів різняться за структурою і тому нездатні до кон’югації. Особливо ускладнюється хід мейозу за умов різного числа хромосом у каріотипах батьків.

Якщо безплідність у міжвидових рослинних гібридів. Ще можна подо-лати, то у тварин вирішити цю проблему значно складніше. Так, мули взагалі нездатні до розмноження.

Уперше методику подолання стерильності міжвидових гібридів у рослин розробив у 1924 році Г. Д. Карпеченко на прикладі гібрида капусти та редьки, який за своїм фенотипом займав проміжне місце між між відповід-ними фенотипами батьків. Створений міжвидовий гібрид виявився без-плідним, оскільки під час мейозу «капустяні» та «рідькові» хромосоми між собою на коньюговали. Тоді вчений подвоїв хромосомний набір гібрида. Унаслідок цього процес мейозу у такої поліплоїдної форми перебігав нормально: «капустяні» хромосоми конюговали з «капустяними», а «рідь-кові» - з «редьковими» і в кожну з гамет завжди потрапляло по одному гаплоїдному набору хромосом редьки та капусти.

Якщо рослинні міжвидові гібриди можна розмножувати вегетативно, то у хребетних тварин вегетативне розмноження неможливе. Розмножують складні міжвидові гібриди за допомогою методів клітинної інженерії.

НАВЧАЛЬНО-МЕТОДИЧНА КАРТА ЗАНЯТТЯ № 40

І-А, Б –ел.

І-А, Б –мех.

І-А орг., І-Абух.

Предмет. БІОЛОГІЯ.

Тема заняття. Основні напрямки сучасної біотехнології

Мета: розглянути основні напрямки сучасної біотехнології, з´ясувати їх значення для суспільства та перспективи розвитку.

Тривалість: 90 хв.

Вид заняття: комбіноване заняття.

Забезпечення заняття:

1. Наочні посібники: підручники, мал. «Схема біотехнологічного процесу», малюнки продуктів біотехнологічних виробництв.

2. Роздатковий матеріал:

3. Технічні засоби навчання: мультимедійний проектор;

4. Робочі місця (для лабораторних робіт, практичних занять).

.

5. Література:

Основна М.Є.Кучеренко «Загальна біологія 10-11 кл» (л.1) § 53

Зміст заняття:

Завдання додому: л.1 § 53

Викладач

Тема. Основні напрямки сучасної біотехнології.

Мета: розглянути основні напрямки сучасної біотехнології, з’ясувати їх значення для суспільства та перспективи розвитку.

Література: л.1. Загальна біологія: (Підруч. для учнів 10-11-х кл. серед. загальноосвіт. шк.) / М.Є. Кучеренко та ін. –К.: Генеза, 2000. -464 с. §53

ПЛАН

1. Біотехнологія.

2. Використання біотехнологічних процесів.

3. генна інженерія.

4. клітинна інженерія

1.Біотехнологія –це сукупність промислових методів, які застосовують для виробництва різних речовин із використанням живих організмів, біологічних процесів чи явищ. Термін «біотехнологія» з’явився в 70 роках ХХ ст.

Біотехнологію умовно поділяють на два підрозділи: традиційна (куди вхо-дить технологічна мікробіологія, а також технічна, біохімічна та інженерна ензимологія) і нова (куди входять генетична та клітинна інженерія).

2. Традиційна біотехнологія заснована на ферментації. За останні тридцять років виник ряд нових виробництв, що базуються на використані різних міцеліальних грибів, дріжджів, бактерій, рідше водоростей. З допомогою мікроорганізмів отримують такі лікарські препарати як кортизон, гідрокорти-зон, та інші стероїдні препарати, антибіотики, вітаміни,. Удосконалюються я біотехнологічні процеси і харчовій промисловості, які дають можливість збільшити випуск кисломолочних продуктів і кормів.

Одним з найбільш перспективних напрямків традиційної біотехнології є використання мікроорганізмів як один із засобів захисту рослин від шкідни-ків. Одним з напрямків є заміна пестицидів на мікроорганізми, які є паразита-ми шкідників.

Набагато важче є справи з біозахистом рослин від хвороб. Незважаючи на численні розробки біопрепаратів для захисту рослин від хвороб, поки що тільки деякі рекомендовані для використання. Це, перш за все, антибіотики, які мають переваги порівняно з фунгіцидами: добре розчиняються у воді, досить стійкі до навколишнього середовища, досить легко проникають у тка-нини рослини. Ці ознаки дозволяють використовувати їх для пригнічення збудників хвороби.

Біотехнології використовують ще в багатьох галузях людського буття. Так, наприклад, біотехнологічні процеси використовують для очищення нав-колишнього середовища від побутових і промислових забруднень, зокрема стічних вод. Методи біологічного очищення грунтуються на здатності певних видів бактерій розкладати органічні сполуки, що потрапляють у водойми, грунт. Для очищення стічних вод та водойм використовують також здатність ряду організмів накопичувати органічні чи неорганічні речовини в своїх клітинах.

3. Останнім часом у розробці біотехнологічних процесів все ширше вико-ристовують методи генетичної та клітинної інженерії, що дає можливість одержувати різноманітні сполуки та препарати: білки-інтерферони, гормони, вакцини тощо.

Генетична інженерія –це прикладна галузь молекулярної генетики та біохімії, яка розробляє методи перебудови геномів організмів вилученням або введенням окремих генів чи їхніх груп: синтез генів поза організмом; виділення з клітин та перебудову окремих генів або їх частин; копіювання та розмноження виділених генів; введення генів чи їх груп у геном інших організмів; експериментальне поєднання різних геномів в одній клітині.

Об’єктами досліджень цієї галузі є переважно прокаріоти, хоча вчені пра-цюють і з геномами еукаріот. У геном бактерій було введено гени, які коду-ють інсулін пацюка та людини, гени рРНК дрозофіли та жаби тощо. Вбудовані гени нормально зчитуються в клітині бактерії, завдяки чому вона синтезує відповідні сполуки (інсулін, рРНК тощо). Методами генетичної інженерії одержано білки-інтерферони, які захищають організм людини і тварин від вірусних захворювань, гормон росту.

Крім вирішення практичних питань (підвищення продуктивності штамів мікроорганізмів,перенесення в клітини прокаріот генів еукаріот, які відповідають за синтез важливих сполук – віта-мінів, гормонів, факторів росту), у майбутньому генетична інженерія буде здатна вирішувати більш глобальні завдання. Серед них: видалення дефект-них генів на найраніших етапах онтогенезу і заміна їх нормальними алелями; поєднання в одному геномі генів різних організмів. Результати генетичної інженерії мають винятково важливе значення і для теоретичної біології. Завдяки їм розроблено важливі відкриття щодо тонкої будови генів, їхнього функціонування, структури геномів різноманітних організмів. Для подаль-шого розвитку генетичної інженерії необхідним є створення банків генів –колекцій генів різноманітних організмів – об´єктів генетичних досліджень, які вбудовані в плазміди та інші переносники і зберігаються при низьких температурах.

Методи генетичної інженерії використовують для створення трансгенних організмів. Трансгенними називають рослини і тварини, що мають у своїх клітинах ген чужого організму, включений у хромосоми. Трансгенні організми можуть мати велике значення для підвищення ефективності сільськогосподарського господарства та в дослідженнях у галузі молекулярної біології. Перши трансгенний організм (миша) був одержаний у 1980році Дж. Гордоном. Широкомасштабне вивільнення в довкілля трансгенних організмів розпочалося у 1996 році. Серед трансгенних організмів, що були створенні, 98% складали генетично модифіковані сільськогосподарські рослини. Генетична модифікація надає живим організмам нових властивостей. (стійкість до гербіцидів і хвороб, підвищення врожайності, зменшення строків вегетації).

З 1997 р. в Європі дозволено одержувати харчові продукти з генетично мо-дифікованих сої та кукурудзи. Близько 300 мільйонів жителів США і понад 1 мільярд жителів Китаю вживають ГМО без явних шкідливих наслідків для організму. В Україні, незважаючи на заборону, вже вирощують трансгенну сою, картоплю, ріпак, кукурудзу, буряки. Але, хоча такими продуктами хар-чується велика кількість людей, минуло замало часу, аби наука повністю встановила їх вплив на наш організм. Питання про перспективу використан-ня генної інженерії під час вирощування сільськогосподарської сировини продовжує викликати серйозні суперечки серед дослідників і широких верств споживачів. Серед позитивних аргументів –підвищена врожайність, екологіч-ні переваги, захист від шкідників. З іншого боку – невпевненість у безпеч-ності нових технологій.

Широкомасштабне вивільнення в довкілля генетично модифікованих сортів рослин різних таксономічних груп з різними генетичними конструк-ціями, що надають їм нових властивостей, поставило ряд питань, на які необхідно звернути увагу під час розбудови біобезпеки довкілля. Головним питанням біобезпеки при цьому є можлива передача генів, убудованих у трансгенний організм, організмам навколишнього природного середовища, вплив трансгеннних рослин, стійких до шкідників, на нецільові організми та порушення трофічних ланцюгів.

Клітинна інженерія –галузь біотехнології, у якій застосовують методи виділення клітин з організму і перенесенн їх на штучні середовища, де ці клітини продовжують жити та розмножуватись крім того клітинна інженерія займається сполученням соматичних клітин різних видів, родів, родин і по-рядків організмів, завдяки чому вдається схрещувати організми, гібридизація яких неможлива статевим шляхом.

Завдяки виділенню соматичних клітин із організму та перенесенню їх на поживні середовища можна створити культуру клітин, що значно меншить собівартість препаратів. Оскільки соматичні клітини містять всю спадкову інформацію, властиву особині, є можливість вирощувати з них значну кіль-кість потомків з ідентичними властивостями.

Тематична перевірка знань

Варіант І

1.Сукупність генів гаплоїдного набору хромосом називається:

а) геном;

б) генотип;

в) каріотип;

г) генофонд

2.Мутації можуть виникати в клітинах:

а) статевих;

б) соматичних;

в) в статевих і в соматичних

3.Счеплене успадкування порушується внаслідок:

а) рекомбінацій;

б) мутацій;

в) модифікацій;

г) кросинговеру

4.Алельні гени займають:

а) однакові ділянки гомологічних хромосом;

б) різні ділянки гомологічних хромосом;

в) однакові ділянки негомологічних хромосом;

г) різні ділянки не гомологічних хромосом

5.Межі модифікаційної мінливості називаються:

а) варіаційний ряд;

б) варіаційна крива:

в) модифікації;

г) норма реакції

6.Гетерозіс краще проявляється у гібридів:

а) першого покоління;

б) другого покоління;

в) третього покоління;

г) восьмого покоління

7.Г. Мендель сформулював:

а) хромосомну теорію спадковості;

б) закон розчеплення ознак;

в) закон чистоти гамет;

г) клітинну теорію

8.Пристосування організмів до періодичних змін умов довкілля називається:

а) мутації;

б) модифікації;

в) кросинговер;

г) зчеплене успадкування.

Варіант ІІ

1.Прояв обох станів ознаки в фенотипі гібридів другого покоління називається:

а) рекомбінація;

б) мутація;

в) розчеплення;

г) модифікація

2.Гени, розміщені в одній хромосомі, утворюють:

а) генотип;

б) каріотип;

в) групу зчеплення;

г) генофонд

3. Схрещування особин, які відрізняються різним станом двох ознак, називається:

а) моногібридним;

б) дигібрид ним;

в) полігібридним;

г) аналізуючим

4.Кількість груп зчеплення у організмів певного виду дорівнює:

а) кількості хромосом в галоїдному наборі;

б) кількості хромосом в диплоїдному наборі;

в) кількості статевих клітин;

г) кількості аутосом

5. Споріднене схрещування супроводжується:

а) збільшенням гомозиготності організмів;

б) збільшенням гетерозиготності організмів;

в) гетерозисом;

г) не впливає на генотип нащадків

6. Виродження нащадків спостерігають при схрещуванні:

а) спорідненому;

б) неспорідненому;

в)моно гібридному;

г) дигібридному

7.Спадкова мінливість буває:

а) модифікаційна;

б) комбінативна;

в) мутаційна;

г) вікова

8.Геномні мутації пов’язані з:

а) кратним збільшенням хромосомних наборів;

б) кратним зменшеням хромосомних наборів;

в) зміною структури окремих хромосом;

г) зміною структури окремих генів

Ключі до тестів

Варіант І

Варіант ІІ

НАВЧАЛЬНО-МЕТОДИЧНА КАРТА ЗАНЯТТЯ № 41

І-А, Б –ел.

І-А, Б –мех.

І-А орг., І-Абух.

Предмет. БІОЛОГІЯ.

Тема заняття. Онтогенез. Ембріональний період.

Мета: розглянути особливості процесу запліднення та ембріогенезу.в багатоклітинних організмах.

Тривалість: 90 хв.

Вид заняття: комбіноване заняття.

Забезпечення заняття:

1. Наочні посібники: підручники, мал. «Онтогенез»

2. Роздатковий матеріал:

3. Технічні засоби навчання: мультимедійний проектор;

4. Робочі місця (для лабораторних робіт, практичних занять).

.

5. Література:

Основна М.Є.Кучеренко «Загальна біологія 10-11 кл» (л.1) § 34

Зміст заняття:

Завдання додому: л.1 § 34,35

Викладач

Тема. Онтогенез. Ембріональний період.

Мета: розглянути особливості ембріогенезу, формування тканин та органів в багатоклітинних організмах.

Література: л.1. Загальна біологія: (Підруч. для учнів 10-11-х кл. серед. загальноосвіт. шк.) / М.Є. Кучеренко та ін. –К.: Генеза, 2000. - 464 с. § 34,35

ПЛАН

1. Онтогенез:

- ембріональний розвиток.

2. Гаструляція:

- утворення зародкових листків(ентодерма, екзодерма, ендодерма).

3. Гістогенез.

4. Органогенез.

1. Онтогенез (від грец. Отос – існуюче та генезис – походження) – це індивідуальний розвиток особини від її зародження до смерті. У різних груп організмів онтогенез має свої особливості, які залежать від способу розмно-ження. Тривалість онтогенезу може бути різною. Наприклад, секвоя може жити понад 3000 років, черепахи 150років, річковий рак – 20років.

Онтогенез поділяють на ембріональний та постембріональний періоди.

Ембріональний період – це час, коли новий організм розвивається всере-дині материнського організму або всередині насіння, яйця. Він завершується народженням.

Постембріональний періодтриває від моменту народження і триває до моменту набуття організмом здатності до розмноження.

В організмів деяких видів після розмноження настає смерть (комахи- од-ноденки, лососеві риби тощо). В інших організмів (більшість хребетних тва-рин, павукоподібні, молюски, багаторічні рослини) здатність до розмноження зберігається певний час –період статевої зрілості. Після її втрати смерть у таких організмів настає не відразу, а через деякий час. Цей час називається періодом старіння, коли знижується рівень обміну речовин, відбуваються процеси необоротних змін в організмі, які призводять до смерті.

Ембріональний розвиток (ембріогенез) тваринного організму починається з дробіння зиготи. Дробіння це ряд послідовних мітотичних поділів зиготи, за якого утворені клітини (бластомери) в інтерфазі не ростуть, і тому їх розміри зменшуються після кожного поділу. Характер дробіння дуже залежить від кількості жовтка, запасеного в цитоплазмі яйцеклітини. Так у тварин з великою кількістю жовтка (плазуни, птахи), дроблення неповне. Яйцеклітини, що мають незначну кількість жовтка або не мають його взагалі (ссавці, плоскі черви), піддають повному дробінню.

Лінії, які розділяють бластомери, називають борознами дробіння. Процес дробіння завершується утворенням бластули, яка є наступною стадією ембріогенезу. Вона має вигляд порожнистого утвору різної форми, стінки якого складаються з одного шару бластомерів.

Після утворення бластули починається гаструляція – процес формування двошарового зародка – гаструли. Утворення гаструли можливе чотирма ос-новними способами, з яких найпоширенішими є вгинання (інвагінація) та заповзання (імміграція).

2. Під час інвагінації частина бластодерми вгинається всередину бластули. При цьому утворюється двошаровий зародок – гаструла, шари клітин якої дістали назву зародкових листків (зовнішній – ектодерма та внутрішній –ентодерма). Між екзодермою та ентодермою зостаються залишки порожнини бластули.

Імміграція – це переміщення частини бластомерів у порожнину бластули, де вони з часом утворюють внутрішній зародковий листок ентодерму.

У більшості багатоклітинних тварин після гаструляції настає етап форму-вання третього зародкового лиска – мезодерми, - розташованого між зовніш-нім та внутрішнім, і закладки органів та їхніх систем.

Первинно подібні між собою бластомери дають початок різним зародко-вим листкам. Це явище виникає внаслідок диференціації клітин.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: