Муниципальноебюджетное общеобразовательное учреждение
Кировскаяобщеобразовательная школа №1
Кировского района Республики Крым
Тема урока:
«Биотехнология:достижения и перспективы развития»
(9-йкласс)
Учитель:Исмаилова Сусанна Рустемовна
Открытый урок
9класс
Тема: «Биотехнология:достижения и перспективы развития»
Цель урока:
образовательная: познакомитьучащихся с наукой биотехнологией, с методами создания и использованиябиологических объектов, ее достижениями и перспективами развития, рассмотретьвопрос о генно-модифицированных организмах, познакомить с проблемой поданному вопросу, научить отстаивать свою точку зрения, выслушивать доводыоппонентов;
развивающая:развивать творческий подход к изучению нового материала, интеллектуальныеспособности, память; приобретение обучаемыми умений работать с различнымилитературными источниками, совершенствовать мыслительные процессы, речь;
воспитательная: воспитыватьу учащихся потребность в знаниях, ответственность при выполнении заданий; укреплятьстремление приносить только пользу людям, акцентируя на проблеме этичностиприменения генных технологий..
Задача урока: сформироватьзнания учащихся о биотехнологиях, рассмотреть этические аспекты исследований вбиотехнологии, обратить внимание учащихся на проблемупоявления генно-модифицированных продуктов в рационе питания современногочеловека.
Методы и педагогическиеприемы: словесные: рассказ, беседа, дискуссия; наглядный –демонстрация; интернет-технологии – видеоролик; методы контроля – устныйи письменный.
Формы работы: индивидуальная,групповая, коллективная организация учебной деятельности.
Педагогическиетехнологии: личностно-ориентированные, проектные, групповые, технологияразвития критического мышления, ИКТ
Межпредметные связи:информатика, литература, история, география.
Тип урока: нестандартный.
Оборудование: ноутбук,мультимедийный проектор, презентация, видеофрагмент, раздаточный материал.
Планируемыерезультаты:
предметные: обучаемыйсможет дать определение понятиям «биотехнология», «клеточнаяинженерия», «генная инженерия», «клонирование»; определять методыбиотехнологии, достижения и перспективы развития;
метапредметные: обучаемый сумеетрассматривать проблему использования генно-модифицированных организмов с разныхточек зрения: научной, общественной, экономической, медицинской; вступать вдиалог и участвовать в коллективном обсуждении проблемы, аргументировать своюпозицию, работать в группе; определять продукты, содержащие ГМО, и делать выбор«за» и «против»;
личностные: обучаемый научитсяосуществлять поиск информации с использованиемразличных источников»; получит возможность развивать критичноемышление, формировать интерес к биологии.
Ходурока
I. Организационныймомент
Слайд 1. Методика«Настроение».
Учитель. Некоторыелюди считают, что успех приходит к тем, кто рано встает. На самом деле успехприходит к тем, кто встает в хорошем настроении. По вашим лицам я вижу, что высейчас в настроении, поэтому удачи вам на уроке и в течение дня.
Сегодня у нас работает 4группы. Во главе каждой группы лидер ….., который будет наблюдать за порядком,дисциплиной, будет назначать ответственных за то или иное дело и поэтапнофиксировать учебные результаты в листы оценивания достижений участников группы.Определите, кто вместе с лидером будет фиксировать результаты работы в листыоценивания. Откройте мини-тетради с печатной основой и запишите дату нашегоурока.
II.Актуализация ранее усвоенных знаний и умений
Учитель Напротяжении почти что целого семестра мы с вами углублялись в базис биологическойнауки, в раздел генетики, и открыв множество секретов, ответив на множествовопросов, мы вполне достигли того уровня, чтобы поговорить о современныхпроблемах генетики почти как специалисты. Сегодня мы проведем с вами урок, гдемы сможем обменяться знаниями, личным мнением и безусловно узнать что-то новоео достижениях современной биологии.
Слайд 2-5. Приглашаю вас назаочную экскурсию в институт генетики. Но, чтобы туда попасть нам необходимополучить пропуск, приняв участие в блиц-опросе.
Наука генетика являетсятеоретической базой селекции. Давайте вспомним, что мы изучали на прошломуроке.
Что такое селекция?
Где применяетсяселекция?
Когда возникла этанаука»?
Зачем (для чего?)нужна селекция?
Какие методыиспользуются в селекции?
Чем интересна этанаука?
Почему она нужна людям?
III. Мотивацияучебной деятельности.
Учитель. 21ВЕК — это не только век научно-технического прогресса, но и определен как векбиологии. В тоже время, с открытиемтехнологий ipad, была создана первая в мире синтетическаябактериальная клетка — Синтия
Биологические объектыпредставляют широкий простор для ученых. Создание новых сортов растений ипород животных поможет избежать голодного кризиса; получение лекарств –избежать многих болезней. Ребята, о чем идет речь? Какой будет тема нашегоурока?
Согласно этой темы давайтеопределим задачи урока. Основная задача какая?
Допишите себе в тетради. Ещекакие задачи?
Узнать: что изучаетбиотехнология?
Выяснить: какие методыиспользуются в биотехнологии?
Установить: где применяетсябиотехнология?
IV. Изучениенового материала.
Начинаем нашу экскурсиюс лаборатории «Теоретиков», где мы познакомимся с понятием — биотехнология.
Слайд 7. Понятие обиотехнологии. Впервые термин биотехнология применилвенгерский инженер Карл Эреки в 1917 году. Слово «биотехнология»состоит из двух смысловых частей: «био» и «технология». «Био» – «жизнь», аслово «технология» само образовано из двух частей: «техне» – мастерство и«логос» – учение. В современном языке «технология» имеет еще и значение «способпромышленного производства». Давайте посмотрим, как авторы учебникабиология трактуют это понятие – прочитайте стр. 100. Биотехнология– наука, изучающая возможности использования живых организмов, ихсистем или продуктов их жизнедеятельности для решения технологических задач.
Найдите ключевые слова изапишите в тетради. (живые организмы – технологические задачи; запись втетрадь)
2. История. Этапыразвития. Учитель. Биотехнология очень сложная ипротиворечивая наука. Здесь много спорных вопросов. Ученый мир до сих пордумает: а нужно ли вмешательство человека в такую тонкую сферу, как геном. Незря ли на то, чтобы прочитать геном, ушло 10 лет кропотливой работы и на этопотрачено около 13 млрд. долларов. Давайте с вами определим на каком этапестановления науки наблюдается самое быстрое ее развитие и посетим лабораторию«Истории биотехнологии».
«Лестница времени» Слайд8
1953 г. Разработали модельструктуры ДНК.
1969 г. Синтезированхимическим путем первый ген.
1972 г. Заложены основы геннойинженерии.
1988 г. Созданиемеждународного проекта «Геном человека».
1993 г. На прилавках впервыепоявились трансгенные томаты.
1997 г. клонировали животное –овечку Долли
2000 г. Клонировали свинью.
Вопросы к классу:
1) В какие десятилетия бурноразвивается биотехнология?
2) Какой первый был трансгенный организм? Почему возникла потребность вего необходимости?
Учитель. Как вы думаете, термин биотехнология современный или нет?Оказывается с древних времен известны отдельные биотехнологические процессы,биологическая сущность которых была выявлена в ХIХ в, благодаря научнымоткрытиям Луи Пастера.
А теперь посмотрите на экран,что объединяет между собой следующие продукты питания: хлеб, сыр, кефир,квашеная капуста? (Слайд 9)
— В производстве этих продуктовпитания используются микроорганизмы. Учитель. Человек давно использовалживые организмы для получения необходимой продукции и раньше делал это вовсе непромышленным способом. А сейчас посмотрим видеофрагмент, где используютсяживые объекты в технологических процессах.
(Просмотрвидеофрагмента “Использование дрожжей” 26 сек.) Вывод.Хлебопечение – одно из древнейших биотехнологических производств. Слайд 10
Прокомментируйте: какие методыиспользуются в биотехнологии? Слайд 11
|
Традиционная биотехнология |
Новейшая биотехнология |
|
Производства с использованием дрожжей |
Производство антибиотиков, ферментов, витаминов |
Работа в группах (опережающеезадание) Каждой группе было предложено задание изучить некоторые методы,которые используются в биотехнологии и сейчас они нам предоставят результат.Остальные ребята должны кратко указать, какие есть достижения биотехнологии изафиксировать в мини-тетради. У каждой группы есть свой слайд. Отправляемся влабораторию «Полезного питания».
1 группа Традиционнаябиотехнология. Получение молочнокислой продукции. (Слайд 12)
Одним из самых древнихбиотехнологических производств, считают хлебопечение, при котором используетсяспиртовое брожение, вызываемое одноклеточными грибами – дрожжами.
К традиционной биотехнологиитакже относится и производство молочнокислых продуктов, основанное наиспользовании молочнокислого брожения – разложения сахара до молочной кислотымолочнокислыми бактериями: С6Н12О6 → 2 С3Н6О3.В зависимости от особенностей процесса, получаются разные продукты.
Простоквашу получают с помощьюмолочнокислых стрептококков.
Ацидофилин – с помощьюацидофильных палочек, молочнокислых стрептококков и кефирной грибковойзакваски.
Кефир – с помощью молочнокислыхстрептококков, молочнокислых палочек, уксуснокислых бактерий и молочных дрожжей(кефир – это продукт смешанного брожения: молочнокислого и спиртового).
Йогурт – с помощьюмолочнокислых стрептококков и болгарской палочки.
Сметану вырабатывают из сливокс помощью чистых культур молочнокислых стрептококков.
Творог – белковыймолочнокислый продукт – получают сквашиванием молока чистыми культурамимолочнокислых бактерий с применением сычужных ферментов и удалением частисыворотки с отпрессовыванием белковой массы.
Сыр – творожное изделие,подвергающееся созреванию (короткому 1–2 ч или очень длительному – до двух лет,как при производстве твердых сыров).
Производствосыра состоит из нескольких этапов.
Молоко сквашивается исвертывается с помощью молочнокислых бактерий в сочетании с сычужным ферментомтелят. Чаще всего используются молочнокислые стрептококки.молочнокислыепалочки, часто используют также пропионовокислые бактерии, а для некоторыхсыров (для рокфора, например) используют микроскопические грибы – Pen.roqueforti.
Новейшая биотехнология.
Учитель. Выуже знаете, что витамины содержатся в продуктах питания растительного иживотного происхождения. К сожалению не все витамины, попадающие к нам с пищей,полностью усваиваются. Поэтому в настоящее время есть витамины, которыеполучают биологическим синтезом. Переходим в лабораторию «Витаминов»
2 группаМикробиологический синтез витаминов
Так получают витамины группыВ: дрожжи способны к синтезу витамина В1, дрожжи из рода Candida продуцируютвитамин В2, актиномицеты и пропионовокислые бактерии синтезируютвитамин В12 и т.д. Витамин B12 получаютпрактически только путём микробиологического синтеза. Основнымипродуцентами при этом служат пропионовокислые бактерии, актиномицеты, а такжекомплекс метанобразующих бактерий, использующих отходы бродильнойпромышленности и применяемых в основном для получения кормового концентрата.Многие микроорганизмы способны к сверхсинтезу витамина B2 сактивным выделением его в среду, но в качестве промышленных продуцентовупотребляют наиболее активные культуры, главным образом грибы. Эргостерин —провитамин витамина D2 — содержится в клетках многих дрожжей;основным источником его промышленного получения служат пекарские дрожжи. Приэтом уже имеются дрожжевые культуры со значительно более высоким уровнемнакопления эргостерина.
Учитель. Уже давно нидля кого не секрет, что причиной многих заболеваний являются микроорганизмы.Помогают противостоять инфекционным заболеваниям лекарственные препараты –антибиотики, принимать которые мы можем только с разрешения врача. Антибиотики- один из самых дорогостоящих групп лекарственных препаратов, сильнее всегоударяющих по кошельку среднестатистического человека. На разработку новыхантибиотиков уходят десятилетия, так еще и стоимостьпроекта равняется стоимости полета в космос. А вот в следующейлаборатории «Получения антибиотиков» мы будем говорить о более дешевых способахполучения антибиотиков.
3 группа Получениеантибиотиков
Антибиотики – это веществамикробного происхождения, убивающие другие микроорганизмы или тормозящие ихразвитие (т.е. обладающие бактерицидным или бактериостатическим действием).
Пенициллин синтезируетсяплесневым грибом, стрептомицин и тетрациклин– актиномицетами и стрептомицетами.Известно около 6 тыс. антибиотиков природного происхождения и, кроме того,получают еще и полусинтетические антибиотики.
Эра антибиотиков началась в1871–1872 гг., когда русские врачи В.А. Манассеин (1841–1901) и А.Г. Полотебнов(1838–1907) опубликовали статьи о подавлении роста бактерий плесневыми грибами.Они показали, что плесневые грибы можно использовать для лечения долго незаживающихран в виде примочек, т.к. химически чистые вещества в те времена еще получатьне могли. Результаты были очень хорошими, но были и побочные явления: не былостерильности, в рану попадал и мицелий, и споры, что приводило к нежелательнымпоследствиям.
В 1941 г. ЗинаидойВиссарионовной Ермольевой независимо от американских ученых, из культуры Penicilliumcrustosum был получен советский пенициллин. В годы войны специальнаябригада врачей провела испытания пенициллина в полевых условиях: ни у одного из500 тяжелораненых, получавших пенициллин, не возникло обычных тогда осложненийв виде газовой гангрены или сепсиса.
Учитель. Авы знаете, что японцы одни из первых стали использовать микробные ферменты длячистки канализационных труб. Оказывается, микробные ферменты, попадая вканализационную трубу, разлагают органические вещества в канализации, очищаютвнутреннюю поверхность трубы от органических отложений. Причем тратится на этомизерная сумма. Об этом нам расскажут в лаборатории «Производства ферментов».
4 группа Производствоферментов
Ферментные препаратыприменяются в более чем 200 отраслях промышленности: пищевой (хлебопечение,виноделие, пивоварение, производство кондитерских изделий, молочных продуктов,консервов и т.д.), легкой (текстильной, кожевенной, бумажной), медицинской идр.
Применениеферментов в технологических процессах:
— амилаза –в спиртовой и пивоваренной промышленности, хлебопечении, получении патоки,глюкозы,
— липазы –гидролиз жиров и масел в пищевой, медицинской промышленности, сельском,жилищно-коммунальном хозяйстве, бытовой химии, в состав моющих средств вводятлипазу для удаления загрязнений крахмального происхождения.
— пектиназа –осветление вина и фруктовых соков.
Протеазы находятширочайшее применение в разных отраслях промышленности: мясная — для смягчениямяса; кожевенная — смягчение шкур; кинопроизводство — растворение желатиновогослоя при регенерации пленок; парфюмерная — добавки в зубную пасту, кремы,лосьоны; производство моющих средств — добавки для удаления загрязненийбелковой природы; медицина — при лечении воспалительных процессов, тромбозов
— целлюлазы –гидролиз целлюлозы до глюкозы. Производство пищевых и кормовых препаратов,этанола, глюкозо-фруктозных сиропов. Спиртовая, пивоваренная, пищеконцентратнаяпромышленность. Хлебопечение, кормопроизводство.
Микробные ферменты активноиспользуют в клинической диагностике при определении уровня холестерина в кровии мочевой кислоты. Ферменты предлагают использовать для очистки канализационныхи водопроводных труб. Ферменты для медицинских или аналитических целей должныбыть высокоочищенными.
Учитель. Мыс вами узнали о древних способах применения биотехнологий, тех, которые началиразвиваться в двадцатом веке. А в XXI веке, в современном пониманиибиотехнология — это наука о методах генной и клеточной инженерии и технологияхсоздания и использования генетически трансформированных биологических объектов.
Основные направления.( схема уч-ся в тетради) (Слайд 16)
Приглашаю в лабораторию «Клеточной инженерии». (Работа с текстом учебника с.102) (Слайд 17)
Работа с презентацией.
Начало клеточной инженерииотносят к 1960-м годам, когда появился метод выращивания в культуре клеток итканей растений.
Процесс создания клеток новоготипа
на основе гибридизации, реконструкции и культивирования соматических клеток.
(Слайд 18) Клонирование. Клон– это ряд поколений наследственно однородных потомков одной особи. В феврале1997 году человечество было потрясено известием о генетическом клонированииовцы. Шотландский ученый Ян Вильмут с коллегами провели успешное клонированиеовцы. Началась эра клонирования животных.
Каков механизм появления ее насвет?
Давайте опять обратимся кучебнику (стр. 102, 1 абзац). Работа в группах. Прочитайте и составьте схему втетрадях. (Слайд 19)
У этой овечки нет отца, нозато 3 матери:
— овца породы Финский Дорсет,давшая свой генетический материал (из клеток тканей молочной железы этойвзрослой овцы извлекли соматические ядра);
— овца породы шотландскаячерномордая, от которой взяли яйцеклетку (из её яйцеклетки удалили гаплоидноеядро и поместили в цитоплазму клетки без ядра диплоидное ядро из клетки первойовцы);
— овца – реципиент породы тожешотландская черномордая, которая выносила за 148 дней знаменитого ягненка.
А кто же ее «настоящая»биологическая мать?
Та, чей генетический материалбыл внесен.
Как вы думаете,технически сложны эти эксперименты?
Да. Из 256 попыток пересадкияйцеклеток – удалось только единожды.
К 2002 году сама Доллипроизвела на свет естественным способом 4 нормальных ягнят. Была кремирована в2003 году.
Возможно ли клонированиечеловека?
Физминутка. Метод«Земля, воздух, огонь и вода»
Учитель: В народе говорятлучше один раз увидеть, чем сто раз услышать. Я предлагаю вам статьисследователями и посетить лабораторию «Генной инженерии». Что вы знаете отаком направлении, как «генная инженерия»?
Генная инженерия – это целенаправленный перенос нужных генов из одноговида живых организмов в другой часто очень далекий по своему происхождению.(слайд № 21-22)
Учитель: Познакомимсяс некоторыми примерами достижений генной инженерии. Генные инженеры с помощьюмикроорганизмов получают гормон роста соматотропин, противовирусный белокинтерферон, витамины, антибиотики, аминокислоты, ферменты, кормовые и пищевыебелки. Учёные создают трансгенные организмы (или ГМО) — живые организмы, вгеном которых искусственно введен ген другого организма. (слайд № 23)
А сейчас ребятапосмотрим презентацию индивидуального проекта, который подготовила ….
Показ презентации“Невероятные примеры трансгенных продуктов”.
Слайд № 24. “Золотой рис”. В1999 г. был получен трансгенный золотой рис с повышеннымсодержанием каротина. Он служит для профилактики слепоты детей развивающихсястран, где является основным продуктом питания.
Слайд №25. “Ядовитая капуста”.Для борьбы с насекомыми — вредителями созданы растения, способные вырабатыватьбактериальный белок ВТ-токсин, который вызывает образование пор в кишечникенасекомого и оно погибает.
Слайд №26. “Негниющие томаты”.Созданы томаты с повышенной лёжкостью. У таких томатов снижен синтез этилена –газа, вызывающего созревание плодов.
Слайд №27. “Устойчивость квирусам”. Поражение растений вирусами уменьшает урожай в среднем на 30%. Насегодня получены устойчивые к вирусу трансгенные растения огурцов, кабачков идыни.
Слайд №28. “Эко – свинья”.Навоз со свиноферм, попадая в водоёмы, вызывает бурный рост водорослей. Учёныеввели ген фитазы, которая расщепляет фосфаты в пище свиньи, уменьшая тем самымих содержание в помёте животного. Это существенно снижает вредное влияниесвиноферм на окружающую среду.
Слайд №29. “Быстрорастущийлосось” В трансгенном лососе гормон роста образуется круглый год, увеличиваяскорость роста рыбы в 2-3 раза. Опасения учёных: ГМ лосось способенразмножаться с обычным лососем, создавать гибриды, которые вырастают ещебыстрее, чем даже ГМ лосось.
Слайд №30. “Банановаявакцина”. Вскоре люди смогут получать вакцину от гепатита B и холеры, простосъев банан. Когда люди съедают кусок генетически созданного банана,заполненного вирусными белками, их иммунная система создает антитела для борьбыс болезнью; то же происходит и с обычной вакциной.
Учитель.. Сегодняразработано более 120 видов генетически измененных растений – соя,кукуруза, рис, хлопок, тыква, огурец, перец, дыня. Однако по-прежнемугенетически измененные продукты составляют в рационе небольшой процент.Потребители относятся настороженно к новым чудо-растениям и не торопятсяпереходить на эту еду.
Учитель: проведемпредварительное голосование по этой проблеме. Ктосчитает, что трансгенные продукты можно вводить в рацион человека, прикрепляетзеленый кружочек, кто выступает против – красный, сомневающимся – желтый .Давайте посмотрим общее мнение класса.(лидеры прикрепляют силуэты человека надоску).
Обобщение.
Учитель. Мывыслушали мнения сторон.
Не все за, но и не все противприменения трансгенных организмов. Вот так сейчас и в обществе мнение сторонразделилось. И сегодня эти вопросы очень обсуждаются.
Вывод. Прогресс не остановить. Генетически модифицированные продукты уже сталичастью нашей жизни. Это свершившийся факт. Мы можем желать только одного,чтобы лаборатории, которые «дают жизнь» новым ГМ-продуктам лучше проверялиих воздействие на живые организмы. И, конечно, каждый человек вправезнать, что он потребляет в пищу. Подобного рода продукция должна бытьпромаркирована надлежащим образом.
VI. Закрепление. У нас сегодня была не просто экскурсия, мы должныусвоить определенные знания. И как обычно проведем небольшой тест.
1.Создание большого числа генетических копий одного индивидуума с помощьюбесполого размножения – это
А) клонирование
Б) получение трансгенныхорганизмов
В) создание чистых линий
Г) проявление гетерозиса
2. Искусственнымпереносом генов из одного организма в другой с целью получения болеепродуктивных трансгенных организмов занимается
А) генная инженерия
Б)клеточная инженерия
В) бионика
Г) микробиологическоепроизводство
3. Отрасль хозяйства,которая производит различные вещества на основе использования микроорганизмов,клеток и тканей других организмов,-
А) бионика
Б) биотехнология
В) цитология
Г) микробиология
4. Какова роль клеточнойинженерии в селекции растений
А) изменяет сроки размноженияорганизмов
Б) изменяет природу ценныхсортов
В) ускоряет сроки выведениясортов
Г) усиливает скорость ростаорганизмов
5.Методы конструированияклеток нового типа на основе их культивирования, гибридизации, реконструкциииспользуются в
А) генной инженерии
Б) клеточной инженерии
В) генетике
Г) бионике
Давайте проверим на слайде №32.
Лидеры зафиксируйте правильныеответы.
VII .Подведениеитога урока.
Коротко об итоге нашегоурока. Как вы думаете, выполнили мы задачи сегодня на уроке?
Узнать: что изучаетбиотехнология?
Выяснить: какие методыиспользуются в биотехнологии?
Установить: где применяетсябиотехнология?
О результатах работы в группахдоложат лидеры.
VIII Рефлексия.
Предлагаю вам оценить свою работу на уроке.
На уроке было комфортнои все понятно – зеленое яблоко.
На уроке немногозатруднялся, не все понятно – желтое яблоко.
На уроке было трудно,ничего не понял – красное яблоко.
VIII .Домашнее задание
