1. Познакомить учащихся с предметом задачами биотехнологии, основными методами и применением генетической инженерии.

Знакомят так же с понятием Клеточной инженерии, и понятием клонирование.

Метод проектов рассматривается в дидактике как способ достижения дидактической цели через детальную разработку проблемы, которая должна завершиться реальным результатом, оформленным тем или иным способом.

Воспитывает:

значимые общечеловеческие ценности (социальное партнёрство, толерантность, диалог);

чувства ответственности, самодисциплины;

способности к самоорганизации;

желания делать свою работу качественно.

Развивает:

исследовательские и творческие способности личности;

способность к самоопределению и целеполаганию;

умения самостоятельно конструировать свои знания;

коммуникативные умения и навыки;

способность ориентироваться в информационном пространстве;

умение работать с различными типами текстов;

умение планировать свою работу и время;

навыки анализа и рефлексии, умение представить результаты своей работы.

В данной теме логичнее всего использовать монопроэкт, т.е. в рамках одного учебного предмета, как правило, на уроках. Для проэктой деятельности отбираются наиболее сложные разделы и темы. Формами представления результатов обычно являются доклады, тематические сообщения, коменнтированное представлении.

В разделе биотехнология можно использовать доклад по теме: «Генномодифицированные организмы: за и против».

Цель: выяснить положительные и отрицательные стороны ГМО

План:

Экология и ГМО. Применение в экологии

Медицина и ГМО

Продукты питания

27 Материальные основы изменчивости.

Материальные основы наследственности

Материальными основами наследственности являются хромосомы с содержащимися в них генами.

Участок ДНК, кодирующий синтез одного белка, биохимики называют геном. Генетическая информация реализуется в процессах транскрипции и трансляции. В одной молекуле ДНК расположены сотни и тысячи генов.

Одна молекула ДНК вместе с белками, принимая определенную пространственную форму, образует хромосому. Количество хромосом в подавляющем большинстве клеток организма в течение всей жизни от рождения до смерти строго постоянно. Такое постоянство достигается благодаря особенностям процессов клеточного деления.

Наследуемый признак называют фенотипом. Совокупность всех генов организма составляет его генотип. Обычно термин генотип употребляют для обозначения присутствия или отсутствия одного или нескольких конкретных генов. Аналогично фенотипом называют конкретный признак.

У подавляющего большинства высших живых организмов (животные, растения, кроме ряда водорослей и грибов) нормальная соматическая клетка имеет двойной набор хромосом, то есть каждая хромосома имеет себе парную, практически идентичную по строению и форме — ГОМОЛОГИЧНУЮ хромосому. Исключение составляют две половые хромосомы, которые в зависимости от пола могут иметь или не иметь себе гомологичных; но и в этом случае говорят о паре половых хромосом (однако у некоторых организмов пол определяется другими факторами — температурой, образом жизни и т.д., например, каменный окунь, обитающий в Атлантическом океане, не имеет половых хромосом). Обычно их обозначают как Х- и Y-хромосомы. Все остальные хромосомы называют соматическими. У человека в клетке содержится 46 хромосом: 22 пары соматических (S) и пара половых. Женщины имеют две Х-хромосомы, а мужчины — одну X и одну Y-хромосому.

Одинарный набор хромосом, каждая из которых не имеет гомологичных, называется гаплоидным набором. У человека гаплоидный набор 22S + X или 22S + Y.

Если в клетке имеется двойной набор хромосом (то есть каждая хромосома имеет по одной гомологичной), говорят о диплоидном наборе, если тройной — о тгриплоидном. В основе гибридологического анализа лежит специально разработанная система скрещиваний. Для записи результатов используются следующие обозначения:

«Р» — родители;

«F» — потомство, число внизу или сразу после буквы указывает на порядковый номер поколения:

«F1» — гибриды первого поколения — прямые потомки родителей — Р.;

«F2» — гибриды второго поколения — возникают в результате скрещивания между собой гибридов F1;

х — значок скрещивания;

— мужская особь;

— женская особь.

Мутационная изменчивость

Мутационная изменчивость - изменчивость, вызванная действием на организм мутагенов, вследствие чего возникают мутации (реорганизация репродуктивных структур клетки). Мутагены бывают физические (радиационное излучение), химические (гербициды) и биологические (вирусы).

Основные положения мутационной теории разработаны Г. Де Фризом в 1901—1903 гг. и сводятся к следующему:

1. Мутации возникают внезапно, скачкообразно, как дискретные изменения признаков.

2. В отличие от ненаследственных изменений мутации представляют собой качественные изменения, которые передаются из поколения в поколение.

3. Мутации проявляются по-разному и могут быть как полезными, так и вредными, как доминантными, так и рецессивными.

4. Вероятность обнаружения мутаций зависит от числа исследованных особей.

5. Сходные мутации могут возникать повторно.

6. Мутации ненаправленны (спонтанны), т. е. мутировать может любой участок хромосомы, вызывая изменения как незначительных, так и жизненно важных признаков.

По характеру изменения генома, т.е. совокупности генов, заключенных в гаплоидном наборе хромосом, различают генные, хромосомные и геномные мутации.

Хромосомные мутации: Внутрихромосмные. Они связаны с разломами внутри одного плеча хромосомы и называются парацентрическими. Перицентрические – это перестрой хромосом возникает по обе стороны центромеры. Хромосомы с перестройками могут сохраняться только при наличии в них центромер. Участки хромосом без центромер называются фрагментами и в ходе митоза утрачиваются. Подразделяются на делеции – срединные нехватки, дефишенсы – концевые нехватки. Делеции и дефишенсы влияют на фенотип сходным образом и часто у гетерозиготных организмов появляется возможность проявлять рецессивные признаки.

Дупликации – умножение фрагментов хромосомы.

Инверсии – изменение порядка расположения генов в хромосоме вызванные перевертыванием участка на 180 градусов. Бывают 2 разновидностей:

Парацентрические – не затронута центромера. Это все просты инверсии.

Бывают сложные инверсии:

Независимыми

Вставочными

Перекрывающимися

Инверсии играют важную роль в эволюционных процессах. Они являются одним из путей преобразования генетического материала.

Особый вид транслокации представляет собой Реберсоновские перестройки. Они были обнаружены у прямокрылых. Происходит слияние 2 телоцентрических хромосом в области центромеры.

Геномные мутации – они сопровождаются изменением числа хромосом в организме.

Их 2 разновидности:

Полиплоидия

Анеуплоидия

Полиплоидия – увеличение числа хромосом кратное гаплоидному набору хромосом.

В 1916г. первые эксперименты получения полиплоидных организмов были у томата и паслена 1/3 всех видов покрытосеменных растений являются полиплоидными

Например: диплоидная пшеница имеет 14 хромосом. Твердая пшеница 28 хромосом – тетраплоид, 42 хромосом – гексоплоид.

В природе полиплоиды могут возникать в результате образования не редуцированных гамет. Расщепление хромосом на хроматиды без последующего деления. Слияния соматических клеток и их ядер.

Искусственно их можно получить воздействием критических температур и химическими веществами

Полиплоиды делятся на 2 категории:

- автополиплоиды

- аллополиплоиды

Первые – организмы с умножением одного и того же набора хромосом. В зависимости от числа геномов их делят на: сбалансированные – с четным числом наборов хромосом

Несбалансированные – с нечетным числом.

Вторые – это умножение геномов разных видов. Чаще всего возникает в результате удвоения хромосом у отдаленных гибридов.

Модификационная (фенотипическая) изменчивость — изменения в организме, связанные с изменением фенотипа вследствие влияния окружающей среды и носящие, в большинстве случаев, адаптивный характер. Генотип при этом не изменяется. В целом современное понятие «адаптивные модификации» соответствует понятию «определенной изменчивости», которое ввел в науку Чарльз Дарвин.

Модификационная изменчивость — результат не изменений генотипа, а его реакции на условия окружающей среды. При модификационной изменчивости наследственный материал не изменяется, — изменяется проявление генов.

Лабораторная работа «Модификационная изменчивость» (построение вариационной кривой)

(Выполняется парами, на доске строится общая вариационная кривая).

Цель: выявление частоты встречаемости однотипных изменений.

Оборудование: 10 семян фасоли, линейка.

Ход работы:

1. Рассмотрите семена фасоли, измерьте их длину.

2. Расположите семена в порядке возрастания, запишите ряд чисел, отображающий последовательное изменение признака. Под этим рядом запишите второй ряд чисел, показывающий частоту встречаемости данного признака.

Вариационный ряд – ряд изменчивости признака.V (варианта, численное значение признака) р (частота встречаемости признака)

3. Постройте график зависимости частоты встречаемости признака (р) от варианты (V).

4. Сравните с данными всего класса.

5. Сделайте вывод: какая закономерность модификационной изменчивости вами обнаружена. В каком случае она проявляется более четко – при малом или большом количестве данных.

28 Тема.белки, строение и свойства и биологические функции.

Белки обладают рядом особенностей, которые несвойственны никаким другим органическим соединениям.

1. Гигантские молекулы белков отличаются неисчерпаемым разнообразием структуры при строгой ее специфичности у данного, конкретного белка.

2. Белкам присуща способность к внутримолекулярным взаимодействиям, что обеспечивает динамичность структуры их молекул, изменчивость и пластичность их формы.

3. Белковые молекулы в целом и их отдельные части способны вступать в разнообразные химические и физические взаимодействия как друг с другом, так и с нуклеиновыми кислотами.

4. Молекулы белков закономерно изменяют свою структуру под влиянием внешнего воздействия и восстанавливают исходное состояние.

5. Обладают уникальной способностью каталитически ускорять химические реакции

Так же различают первичную, вторичную и третичную структуры белков. Первичная структура — последовательность аминокислот в полипептидной цепи. В ее образовании принимает участие 20 видов аминокислот, которые могут иметь различное строение.

Полипептидная цепь скручивается в спираль или складчатость, которая представляет собой вторичную структуру белка.

Вследствие отталкивания от окружающих молекул воды отдельные участки цепи сближаются и молекулы приобретают вид плотного комка. Между серосодержащими аминокислотными остатками образуются дисульфидные мостики. Гидрофобное взаимодействие создает третичную структуру, которая включает несколько полипептидных цепей.

В некоторых случаях формируется четвертичная структура в виде сложных межмолекулярных комплексов.

В биохимии и молекулярной биологии фо́лдингом белка называют процесс спонтанного сворачивания полипептидной цепи в уникальную нативную пространственную структуру (так называемая третичная структура).

Так же как и другие биологические макромолекулы (полисахариды, липиды) и нуклеиновые кислоты, белки — необходимые компоненты всех живых организмов, они участвуют в большинстве жизненных процессов клетки. Белки осуществляют обмен веществ и энергетические превращения. Белки входят в состав клеточных структур — органелл, секретируются во внеклеточное пространство для обмена сигналами между клетками, гидролиза пищи и образования межклеточного вещества.

Самая важная функция – ферментативная. Ферменты – это биологические катализаторы, т.е. ускорители химических реакций в живом. Следующая важная функция белков – строительная. Нет ни одной структуры живого тела, которые не содержали бы в своем составе белка. Они входят в состав мембран клеток, клеточного центра, ядра и рибосом.

Так же белки выполняют энергетическую функцию, хотя она у них не столь важная, как у углеводов и липидов. При окислении 1 гр. Белка выделяется 17,6 кДж энергии. Однако белки служат последним энергетическим резервом, т.е. используются лишь после полного расходования запасов углеводов и липидов. В некоторых случаях белки выполняют функцию запасного питательного вещества, например желточные белки куриного яйца и казеин молока. Двигательная функция связана с сократительными белками, которые входят в состав мышечных волокон, ресничек, жгутиков, а значит – обеспечивают движение организма и клеток. Транспортные белки связывают и переносят вещества в одной клетке и во всем организме. Например, гемоглобин эритроцитов транспортируют кислород и углекислый газ. Белки выполняют и защитную функцию. Они образуют антитела, защищающие организм от болезнетворных бактерий и вирусов. Регуляторные белки – это гормоны, регулиющие обмен веществ в организме. Например, выделяемый поджелудочной железой гормон инсулин регулирует углеводный обмен в организме.

Каталитически активные белки называют ферментами или энзимами. Роль ферментов в жизнедеятельности животных, растений и микроорганизмов колоссальна. Благодаря каталитической функции разнообразные обеспечивают быстрое протекание в организме ил и вне его огромного числа химических реакций.

. Все ферменты подразделяют на 6 классов.

1. Оксидоредуктазы — ускоряют реакции окисления — восстановления.

2. Трансферазы — ускоряют реакции переноса функциональных групп и молекулярных остатков.

3. Гидролазы — ускоряют реакции гидролитического распада.

4. Лиазы — ускоряют негидролитическое отщепление от субстратов определенных групп атомов с образованием двойной связи (или присоединяют группы атомов по двойной связи).

5. Изомеразы — ускоряют пространственные или структурные перестройки в пределах одной молекулы. 6. Лигазы — ускоряют реакции синтеза, сопряженные с распадом богатых энергией связей.

Эти классы и положены в основу новой научной классификации ферментов.