Что такое селекция и чем она занимается? Зачем нужна селекция растений
Искусственный отбор
Что такое селекция, зачем она нужна и чем отличается от генной инженерии, рассказывает where Minsk.
Отбор естественный и искусственный
Развитие и изменение растений и животных в природе, стремление адаптироваться к изменяющимся условиям существования — это известный со школьной скамьи эволюционный процесс естественного отбора. Выживают и продолжают род сильнейшие и наиболее хорошо приспособленные. Но то, что хорошо для природы, не всегда удовлетворяет человека. И вот тут на первый план выходит селекция. У нее конкретные задачи: выведение новых улучшенных сортов растений (а также животных и микроорганизмов), которые бы обладали нужными и полезными человеку свойствами и характеристиками. К примеру, давали больший урожай, проще переносили засуху и холод, были менее чувствительны к распространенным вредителям.
Все дело в генах
По мере развития науки у человека появилась возможность создавать новые виды растений более радикальным методом — с помощью генной модификации (инженерии). В отличие от селекции, которая производится в естественных условиях, на полях и в садах, генная модификация производится только в лабораторных условиях.
Генная модификация — это искусственный перенос одного гена в молекулу чужеродной ему ДНК. Например, для создания устойчивых к морозу сортов томатов в ДНК томата внедряют ген северных рыб, которые привыкли жить в холоде. Или другой пример. Самое распространенное ГМ-растение — это соя. В ее ДНК внедрен ген бактерий, устойчивых к гербицидам. Это дает возможность выращивать сою с применением химических средств, которые, уничтожая сорняки, не наносят вреда культурному растению. Белорусские ученые Института генетики и цитологии несколько лет назад создали картофель, устойчивый к главному вредителю "второго хлеба" — колорадскому жуку. Сейчас проект находится на стадии испытания.
С одной целью
По сути своей и селекция, и генная модификация имеют схожие цели: создание новых видов и сортов растений, наиболее отвечающих запросам нынешнего времени. Благодаря селекции выводятся новые злаки, овощи, фрукты, которым не страшны морозы, засуха или вредители. Генная инженерия стремится создавать сорта, устойчивые к действию гербицидов, неблагоприятным климатическим условиям и обладающие повышенным содержанием полезных веществ. Но если у селекции как метода улучшения качества растений нет обратной негативной стороны, то у генной модификации противников не меньше, а то и больше, чем сторонников. Выведенные методом селекции новые сорта и растения не противоречат законам природы, поскольку для их создания человек использовал естественные приемы. Генная инженерия пошла намного дальше в попытках улучшить созданное природой, внедряясь в святое святых — структуру ДНК. Насколько это оправданно и безопасно, мы, возможно, узнаем только спустя годы и поколения.
Растения-гибриды и те, кто ими притворяются
Один из методов селекции — это скрещивание, или гибридизация. Можно скрещивать близкие растения и получать новые растения в рамках того же вида. А можно скрещивать растения разных видов и получать что-то принципиально новое, ранее в природе не существовавшее.
Рапс — масличное растение, которое в дикой природе не встречается, хотя в культурном земледелии известно уже не одно тысячелетие. Предполагается, что рапс вывели путем скрещивания других видов капустных: сурепицы (капусты полевой) и капусты огородной.
Йошта — крупная сочная ягода, созревающая на высоких кустарниках, популярная культура среди дачников благодаря своей урожайности и неприхотливости. Гибрид черной смородины и крыжовника.
Земляника садовая — гибрид двух дикорастущих видов земляники, которую мы зовем клубникой. Это народное название, которое произошло из-за формы плодов этого растения от старорусского слова "клуб" — клубок. Сегодня мы по привычке зовем клубникой культурные садовые сорта земляники, а именно земляникой — ягоды, растущие в дикой природе, в лесах и на полях.
Желтый арбуз. Снаружи — как обычный арбуз, зеленый и полосатый. Внутри — неожиданного желтого цвета, с небольшим количеством косточек. Получен путем скрещивания дикого арбуза и арбуза обыкновенного. От первого новый гибрид получил цвет, от второго — сладкий вкус. Желтые арбузы выращивают в Испании, Таиланде и на юге России, в Астрахани.
Арбузный редис — гибридный корнеплод размером больше обычного редиса, до 8—10 см в диаметре. Сладковатая сочная мякоть красного цвета покрыта зеленой шкуркой. Вкус от горьковатого снаружи до сладкого внутри. В летний сезон его можно найти на столичных рынках.
Но есть растения, экзотическая внешность которых порой вводит в заблуждение. К примеру, про нектарин часто продавцы на рынке говорят, что это гибрид персика и сливы. По факту нектарин — просто разновидность персика, которому в какой-то далекий период развития повезло стать обладателем гладкой кожи. Помело тоже не гибрид. Это вполне самостоятельное растение из рода цитрусовых, которое было известно в Китае еще до нашей эры.
На наших полях
В Беларуси вопросами селекции занимаются Институт овощеводства и Институт плодоводства Национальной академии наук. Оба учреждения располагаются в агрогородке Самохваловичи Минского района. Сады и плантации Института плодоводства в летне-осенний сезон открыты для посетителей. Сюда можно приехать и самостоятельно собрать, к примеру, ведерко вишни для варенья или корзину яблок. За собранные ягоды-фрукты, конечно, нужно заплатить, но цена будет в разы меньше рыночной. А удовольствие от сбора и дегустация на месте — бесплатны.
Наука селекция стоит на службе не только садоводов, огородников или животноводов. Красивые, яркие цветы и кустарники тоже в фокусе внимания. И здесь нельзя не вспомнить про сирень. Пожалуй, самая внушительная коллекция сортов сирени собрана в Ботаническом саду. Над ее созданием с середины 50-х годов до середины 70-х годов прошлого века работал академик Николай Смольский.
Теоретические основы селекции как науки разработал советский ученый Николай Вавилов. Он организовал множество экспедиций в разные уголки земного шара с целью поиска различных сортов растений и вовлечения их в селекцию. Благодаря ему советские граждане узнали о существовании топинамбура, грейпфрута, краснокочанной капусты. Еще более широко известен другой российский и советский селекционер Иван Мичурин. О его яблонях слышал, пожалуй, каждый. Мичурин не получил университетского образования, и был, как сегодня сказали бы, самоучкой-любителем. Но именно он путем проб и ошибок вывел более 300 сортов плодовых и ягодных деревьев. Сладкие яблоки, крупные груши, вишни — многие современные сорта выведены на базе тех, которые сто лет назад создал Мичурин.
Текст: Надежда Синькевич
Дата публикации: 25.08.2017
whereminsk.by
«От селекции к биотехнологии»
Тема урока: «От селекции к биотехнологии».
Учитель: Улезько Г.Ф.
«Микроб, этот гадкий утенок первых лет эпидемиологии…
превратился в прекрасного лебедя современной биотехнологии»
Б. А. Нейман
План-конспект урока.
Тема: «От селекции к биотехнологии»
Цели урока:
1. Проверить и закрепить материал о селекции, её задачах, об исходном селекционном материале, о центрах происхождения культурных растений.
2. Обеспечить усвоение знаний о методах и задачах современной биотехнологии.
3. Познакомить обучающихся с особенностями генной и клеточной инженерии.
4. Развивать умения применять полученные знания.
5.Убедить учащихся в том, что биотехнология является гармоничным соединением современных научных знаний и практической деятельности, нацеленных на оптимальное решение народнохозяйственных проблем и задач.6.Продолжить развитие познавательного интереса у старшеклассников к изучению проблем современной селекции.
Оборудование: микроскопы, микропрепараты, культура дрожжей, модель молекулы ДНК, таблица « Хромосомный набор клетки», презентация по теме урока.
Актуализация знаний.
Древнеримский оратор Цицерон считал, что правильно построенная речь содержит ответы на семь вопросов: Что? Где? Когда? Зачем? Как? Чем? Почему?
Так их теперь и называют - "алгоритм Цицерона". А для того, чтобы Ваша речь всегда звучала правильно, работу над новой темой и терминами мы построим на принципе алгоритма Цицерона.
Запись в тетрадях. ЧИСЛО: 30 ноября 2012 год. Воспроизведение опорных знаний.
Вспомним понятия: прокариоты, витамины, интерферон, гормоны.
Итак, 1-й вопрос в алгоритме Цицерона: Давайте вспомним:
ЧТО? Что такое селекция?
КОГДА? Когда возникла эта наука»?
Первоначально в основе селекции лежал искусственный отбор, когда человек отбирает растения или животных с интересующими его признаками. До XVI—XVII веков отбор происходил бессознательно: то есть человек, например, отбирал для посева лучшие, самые крупные семена пшеницы, не задумываясь о том, что он изменяет растения в нужном ему направлении.
Только в последнее столетие человек, еще не зная законов генетики, стал использовать отбор сознательно или целенаправленно, скрещивая те растения, которые удовлетворяли его в наибольшей степени.
ГДЕ? Селекция как наука оформилась лишь в последние десятилетия. В прошлом она была больше искусством, чем наукой. Навыки, знания и конкретный опыт, нередко засекреченный, были достоянием отдельных хозяйств, переходя от поколения к поколению. Только гению Дарвина удалось обобщить весь этот огромный и разрозненный опыт прошлого, выдвинув идею естественного и искусственного отбора как основного фактора эволюции наряду с наследственностью и изменчивостью.
Как? Однако методом отбора человек не может получить принципиально новых свойств у разводимых организмов, так как при отборе можно выделить только те генотипы, которые уже существуют в популяции. Поэтому для получения новых пород и сортов животных и растений применяют гибридизацию, скрещивая растения с желательными признаками и в дальнейшем отбирая из потомства те особи, у которых полезные свойства выражены наиболее сильно. Например, один сорт пшеницы отличается прочным стволом и устойчив к полеганию, а сорт с тонкой соломиной не заражается стеблевой ржавчиной. При скрещивании растений из двух сортов в потомстве возникают различные комбинации признаков. Но отбирают именно те растения, которые одновременно имеют прочную соломину и не болеют стеблевой ржавчиной. Так создается новый сорт.
Почему? В связи с развитием генетики, селекция получила новый импульс к развитию. Генная инженерия позволяет подвергать организмы целенаправленной модификации. Окончательно производится уже отбор лучших, но среди искусственно созданных генотипов.
ЗАЧЕМ? Зачем (для чего?) нужна селекция?
(Презентация "Достижения селекции") Изучение нового материала.
1-й вопрос в алгоритме Цицерона:
ЧТО? Что такое биотехнология?
Биотехнология – это (дисциплина об) использовании живых объектов и биологических процессов в производстве
- Когда и кто впервые ввел термин «биотехнология»?
КОГДА? 1917г. Карл Эреки ввел термин «биотехнология», а связано это было с внедрением живых организмов в промышленное производство
Где жил ученый, который ввел термин «биотехнология»?
ГДЕ? Венгрия
ЗАЧЕМ? Зачем человеку биотехнология? Зачем (для чего?) использовать живые объекты и биологические процессы в производстве?
(для производства необходимых человеку продуктов и биологически активных соединений)
-Численность популяции любых видов живых организмов держится примерно на одном уровне, потому что на них действует ограничивающий фактор. У человека действие ограничивающего фактора ослаблено, так как он является биосоциальным существом. Удвоение численности вида Человек разумный происходит с невероятно большой для планеты скоростью. В 1980 г. на Земле насчитывалось 4,5 млрд. человек, от которых ежегодно рождается 80 млн. детей. В настоящее время на планете - 6 млрд. человек. 10 млрд. человек Земля не прокормит, и встанет вопрос о регуляции численности населения! Чтобы этого не произошло, нужно удовлетворять возрастающие потребности людей в продуктах питания. (слайд) Всех их надо одевать, поить, кормить, лечить... Какие бы мы не выводили высокопродуктивные сорта растение и породы животных, Земля не в состоянии прокормить 10 млрд. человек. Тогда перед человечеством станет вопрос о регуляции численности людей. Страшно даже подумать о том, какими методами это будет достигаться, и что будет твориться. К счастью недавно появилась многоотраслевая наука - это биотехнология .
Запись в тетрадях определения биотехнологии.
№1
-А теперь давайте вместе вспомним:
Микробы - мельчайшие организмы, различаемые только под микроскопом. Открыты в 17 веке А.Левенгуком. Среди микроорганизмов – представители разных царств живой природы, относящихся к прокариотам (бактерии и сине-зеленые водоросли), к эукариотам (микроскопические грибы, микроскопические формы водорослей и простейших). Большинство микроорганизмов – одноклеточные организмы.
3.Демострация микроорганизмов. Микроскоп, культуры дрожжей, бактерии сенной палочки, простейших.
Вывод:
микроорганизмы – это группа организмов, имеющая микроскопические размеры и состоящие в основном из одной клетки.
- Какими преимуществами обладают микробы перед другими организмами?
Самостоятельная работа с текстом.
Текст № 1 Проанализируйте следующие данные. Сделайте вывод, о том какие организмы более выгодно использовать для получения белка. Почему?
-Одна корова с живой массой в 500 кг за сутки образует около 0,5 кг белка;
-Соя массой 500 кг за сутки образует 5 кг белка;
-Дрожжи массой кг за сутки вырабатывают в биореакторе 50 тонн белка.
Микробная клетка потребляет дешевые вещества – крахмальные растворы, сточные воды, нефтепродукты и др. вещества. Корове требуются хорошие и, следовательно, дорогие корма.
Задание: 1)прочитать текст;
2)найти в тексте свойства микроорганизмов, обеспечивающие их преимущество перед животными, растениями.
Вывод:
1)микроорганизмы обладают высокой продуктивностью;
2)микроорганизмы выращивают на дешевых субстратах.
3)высокая скорость получения нужной продукции.
Какие же преимущества биотехнологии над селекцией? №2 -И вот только теперь мы подошли к ответу на вопрос ЧЕМ? из алгоритма Цицерона.
Давайте посмотрим, ЧЕМ пользуется биотехнология для достижения своей основной задачи? Другими словами, какими методами эти задачи достигаются?
№3 -Сейчас мы с Вами будем разбираться с каждым методом в отдельности. Начнем, с генной инженерии. №4 Запись в тетрадях.
Методы биотехнологии: Генная инженерия, клеточная инженерия, клонирование.
№5 Генная инженерия – это совокупность методов, позволяющих переносить генетическую информацию из одного организма в другой.
Трансгенез – перенос генов
№6 -№9.(Сообщение 1).
- Познакомимся с некоторыми примерами достижений генной инженерии.№10. Генетически модифицированные помидоры, морозоустойчивые, устойчивые к транспортировке. Их новым свойством стала способность месяцами лежать в недоспелом виде при температуре 12 градусов. Но как только такой помидор помещают в тепло, он за несколько часов становится спелым. Но: человек, не переносящий рыбу и съевший помидор «из пробирки», начинал страдать от аллергии: для повышения морозоустойчивости овоща в него был «пересажен » ген океанской камбалы.
Изменение генов позволяет вывести кур устойчивых к такому заболеванию как сальмонеллез, повышать кладку яиц.
№11 КАРТОФЕЛЬ: в него был имплантирован ген бактерии, которая вырабатывала яд, смертельный для колорадского жука – молодые побеги, не успев вылезть из земли, сами начинают бороться с вредителями (ген бактериальный ген -Bt)
КАРТОФЕЛЬ: с человеческим интерфероном крови, который повышает иммунитет.
СУПЕРЛОСОСЬ - вырастают в 10 раз быстрее
СВИНИНА без холестерина, содержит меньше
МОЛОКО – коровы могут давать с содержанием различных полезных веществ
ВМЕСТО ЯДОХИМИКАТОВ : в вирус встраивают ген ядовитого скорпиона и опыляют посевы от вредителей
ОВЦЫ: недавно в Москве получен патент на овцу, у которой в молоке присутствует сычужный фермент, необходимый для производства сыра. Специалисты утверждают, что при новой технологии производства сыра, достаточно будет всего 200 овец, чтобы обеспечить сыром всю Россию.
Флюресцентные крысы, кролики, традесканции, ирисы, тюльпаны
Генные сорта сельскохозяйственных культур дают урожай больше, чем обычные, в среднем в 4 раза.
ГМО используются и в пищу:
Томатное пюре — первый генетически модифицированный пищевой продукт, появившийся в Европе в продаже (в 1996 году).
К сожалению, на первых этапах внедрения ГМО – они не были достаточно хорошо исследованы и могли приводить к различным негативным послед-ям (аллергия на рыбу + на помидоры, экологические катастрофы) Сейчас ведутся тщательные исследования, перед тем, как сорт запускается в с/х и на продажу.
№12
- Обратите внимание, чья продукция содержит трансгенные компоненты:Nestle (Нестле) — производит шоколад, кофе, кофейные напитки, детское питание
Hershey’s (Хёршис) — производит шоколад, безалкогольные напитки
Coca-Cola (Кока-Кола) — Кока-Кола, Спрайт, Фанта, тоник “Кинли”
McDonald’s (Макдональдс) — сеть “ресторанов” быстрого питания
Danon (Данон) — производит йогурты, кефир, творог, детское питание
Cadbury (Кэдбери) — производит шоколад, какао
Mars (Марс) — производит шоколад Марс, Сникерс, Твикс
PepsiCo (Пепси-Кола) — Пепси, Миринда, Севен-Ап
№13 Соя — древнейшее культурное растение семейства бобовых. Возделывать её начали в Китае, откуда соя попала в другие азиатские страны. В Европе она не прижилась, а в Америке распространена очень широко. Сегодня почти половина мировых посевов сои сосредоточено в США. Популярность продуктов из сои, соевого масла с каждым годом растёт. Соя — самое „трансгенное“ растение в мире. В США около 75% её посевных площадей засеяны генетически модифицированными сортами, а, например, в Аргентине они составляют 99%!
Рапс масличный в диком виде не встречается. Возник в результате естественного скрещивания капусты листовой и полевой; внешне напоминает сурепку. В настоящее время рапс — основная масличная культура во многих странах мира, а также частый объект генетической модификации.
Бабочка-монарх — символ движения противников генетически модифицированных растений. В 1999 году в научной печати появилось сообщение, что смертность личинок этого насекомого возрастает, если они питаются листьями трансгенной кукурузы. Однако в 2001 году Верховный суд США опроверг этот факт. Оказалось, что пыльца трансгенной кукурузы для личинок не опасна. А вот от инсектицидов они действительно погибают.
Нужны ли нам трансгенные продукты? Это спорный вопрос.
Практические достижения современной генной инженерии:
- Созданы банки генов, или клонотеки, представляющие собой коллекции клонов бактерий. Каждый из этих клонов содержит фрагменты ДНК определенного организма (дрозофилы, человека и других).
– На основе трансформированных штаммов вирусов, бактерий и дрожжей осуществляется промышленное производство инсулина, интерферона, гормональных препаратов. На стадии испытаний находится производство белков, позволяющих сохранить свертываемость крови при гемофилии, и других лекарственных препаратов.
– Созданы трансгенные высшие организмы (некоторые рыбы и млекопитающие, многие растения) в клетках которых успешно функционируют гены совершенно других организмов. Широко известны генетически модифицированные растения (ГМР), устойчивые к высоких дозам определенных гербицидов, а также Bt-модифицированные растения, устойчивые к вредителям.
– Разработаны методы клонирования строго определенных участков ДНК, например, метод полимеразной цепной реакции (ПЦР). ПЦР-технологии применяются для идентификации определенных нуклеотидных последовательностей, что используется при ранней диагностике некоторых заболеваний, например, для выявления носителей ВИЧ-инфекции.
Возможности генной инженерии практически безграничны. В настоящее время интенсивно изучается возможность коррекции генома человека (и других организмов) при генетических и негенетических заболеваниях.
№14 -17Клеточная инженерия основана на выращивании клеток вне организма на специально подобранных средах в регулируемых условиях. Можно выращивать как растительные, так и животные клетки. НО: из животных клеток нельзя вырастить целый организм, а из растений можно.
Вот с этим методом мы сейчас по-подробнее разберемся:
Он нужен для того, чтобы получать большое к-во растений с интересующим нас признаком за более короткий срок, in vitro, т.е. для получения большого числа посадочного материала или культуру клеток и тканей животных. Что для этого нужно? Для этого нужна одна клетка!
Разберем метод на примере растений. (Сообщение 2)
История овечки Долли
Итак, обо всём по - порядку. Человечество было потрясено известием о рождении Долли в феврале 1997 года. Шотландский учёный Ян Вильмут с коллегами провели успешные эксперименты по генетическому клонированию овцы. Попробуем разобраться в механизме появления Долли на свет. У этой овечки нет отца, но зато 3 матери:
№18
Овца под буквой В 143 вынашивала знаменитого ягненка. Эксперимент был очень сложным, исследователи использовали 256 яйцеклеток, прежде чем все удалось.
К 2002 году сама Долли произвела на свет естественным способом четырёх нормальных ягнят. Ей самой исполнилось к этому времени 6 лет, т.к. на свет она появилась летом 1996 года, что несколько месяцев тщательным образом скрывали – это для овцы далеко не преклонный возраст. 14 февраля 2003 года учёные усыпили первую клонированную овечку.
Ученый разных стран мира, решив, что ткани Долли после ее усыпления будут продаваться в лаборатории разных стран для исследований, начали изыскивать средства, но знаменитая овечка была кремирована.
Закрепление.
ПОЧЕМУ биотехнология сейчас так актуальна?
– Промышленное производство продуктов питания, в первую очередь, белков и незаменимых аминокислот.
– Повышение плодородия почв, производство биологически активных веществ для нужд сельского хозяйства.
– Производство лекарственных препаратов и биологически активных веществ, повышающих качество жизни людей.
– Использование биологических систем для производства и обработки промышленного сырья.
– Производство дешевых и эффективных энергоносителей (биотоплива).
– Использование биологических систем для утилизации отходов различного характера, биологической очистки сточных вод.
– Создание организмов с заданными свойствами.
С целью контроля знаний я предлагаю вам поработать над тестом по теме: "Селекция".
1. Наука о выведении новых сортов растении, пород животных, штаммов микроорганизмов, а так же совершенствовании уже существующих называется...
а) генетикой в) ботаникой
в) селекцией г) микробиологией
2. Искусственный мутагенез не применяется при работе с популяциями...
а) животных в) растении
б) микроорганизмов г) грибов
3 Что из перечисленного не относится к методам селекции животных?
а) близкородственное скрещивание в) полиплоидия
6) внутрипородное скрещивание г) инбридинг
4. Как называется организм, полученный путем скрещивания?
а) полиплоид в) пробанд
б) мутант г) гибрид
5. Чистую линию организмов получают методом...
а) мутагенеза в) инбридинга
б) гетерозиса г) биотехнологии
6. Центры происхождения культурных растений открыл...
а) Карпеченко в) Цицин
б) Мичурин г) Вавилов
7.Архаромеринос, мул, лошак, бестер были выведены методом...
а) отдаленной гибридизации в) межпородного скрещивания
б) близкородственного скрещивания г) гетерозиса
8. .Необратимое изменение наследственного аппарата называется...
а) нейруляцией в) селекцией
б) мутацией г) гибридизацией
9. Животные, полученные с помощью отдаленной гибридизации, не обладают...
а) выносливостью б) плодовитостью
в) наследственностью г) изменчивостью
10. Выбор человеком наиболее ценных в хозяйственном отношении особей с целью получения от них потомства называют...
а) аутбридингом в) доместикацией
б) приспособленностью г) отбором. Домашнее задание. Выучить параграф, повторить записи в тетради. Составить кроссворд по теме: "Селекция".
скачатьnenuda.ru
«От селекции к биотехнологии»
Тема урока: «От селекции к биотехнологии».
Учитель: Улезько Г.Ф.
«Микроб, этот гадкий утенок первых лет эпидемиологии…
превратился в прекрасного лебедя современной биотехнологии»
Б. А. Нейман
План-конспект урока.
Тема: «От селекции к биотехнологии»
Цели урока:
1. Проверить и закрепить материал о селекции, её задачах, об исходном селекционном материале, о центрах происхождения культурных растений.
2. Обеспечить усвоение знаний о методах и задачах современной биотехнологии.
3. Познакомить обучающихся с особенностями генной и клеточной инженерии.
4. Развивать умения применять полученные знания.
5.Убедить учащихся в том, что биотехнология является гармоничным соединением современных научных знаний и практической деятельности, нацеленных на оптимальное решение народнохозяйственных проблем и задач.6.Продолжить развитие познавательного интереса у старшеклассников к изучению проблем современной селекции.
Оборудование: микроскопы, микропрепараты, культура дрожжей, модель молекулы ДНК, таблица « Хромосомный набор клетки», презентация по теме урока.
Актуализация знаний.
Древнеримский оратор Цицерон считал, что правильно построенная речь содержит ответы на семь вопросов: Что? Где? Когда? Зачем? Как? Чем? Почему?
Так их теперь и называют - "алгоритм Цицерона". А для того, чтобы Ваша речь всегда звучала правильно, работу над новой темой и терминами мы построим на принципе алгоритма Цицерона.
Запись в тетрадях. ЧИСЛО: 30 ноября 2012 год. Воспроизведение опорных знаний.
Вспомним понятия: прокариоты, витамины, интерферон, гормоны.
Итак, 1-й вопрос в алгоритме Цицерона: Давайте вспомним:
ЧТО? Что такое селекция?
КОГДА? Когда возникла эта наука»?
Первоначально в основе селекции лежал искусственный отбор, когда человек отбирает растения или животных с интересующими его признаками. До XVI—XVII веков отбор происходил бессознательно: то есть человек, например, отбирал для посева лучшие, самые крупные семена пшеницы, не задумываясь о том, что он изменяет растения в нужном ему направлении.
Только в последнее столетие человек, еще не зная законов генетики, стал использовать отбор сознательно или целенаправленно, скрещивая те растения, которые удовлетворяли его в наибольшей степени.
ГДЕ? Селекция как наука оформилась лишь в последние десятилетия. В прошлом она была больше искусством, чем наукой. Навыки, знания и конкретный опыт, нередко засекреченный, были достоянием отдельных хозяйств, переходя от поколения к поколению. Только гению Дарвина удалось обобщить весь этот огромный и разрозненный опыт прошлого, выдвинув идею естественного и искусственного отбора как основного фактора эволюции наряду с наследственностью и изменчивостью.
Как? Однако методом отбора человек не может получить принципиально новых свойств у разводимых организмов, так как при отборе можно выделить только те генотипы, которые уже существуют в популяции. Поэтому для получения новых пород и сортов животных и растений применяют гибридизацию, скрещивая растения с желательными признаками и в дальнейшем отбирая из потомства те особи, у которых полезные свойства выражены наиболее сильно. Например, один сорт пшеницы отличается прочным стволом и устойчив к полеганию, а сорт с тонкой соломиной не заражается стеблевой ржавчиной. При скрещивании растений из двух сортов в потомстве возникают различные комбинации признаков. Но отбирают именно те растения, которые одновременно имеют прочную соломину и не болеют стеблевой ржавчиной. Так создается новый сорт.
Почему? В связи с развитием генетики, селекция получила новый импульс к развитию. Генная инженерия позволяет подвергать организмы целенаправленной модификации. Окончательно производится уже отбор лучших, но среди искусственно созданных генотипов.
ЗАЧЕМ? Зачем (для чего?) нужна селекция?
(Презентация "Достижения селекции") Изучение нового материала.
1-й вопрос в алгоритме Цицерона:
ЧТО? Что такое биотехнология?
Биотехнология – это (дисциплина об) использовании живых объектов и биологических процессов в производстве
- Когда и кто впервые ввел термин «биотехнология»?
КОГДА? 1917г. Карл Эреки ввел термин «биотехнология», а связано это было с внедрением живых организмов в промышленное производство
Где жил ученый, который ввел термин «биотехнология»?
ГДЕ? Венгрия
ЗАЧЕМ? Зачем человеку биотехнология? Зачем (для чего?) использовать живые объекты и биологические процессы в производстве?
(для производства необходимых человеку продуктов и биологически активных соединений)
-Численность популяции любых видов живых организмов держится примерно на одном уровне, потому что на них действует ограничивающий фактор. У человека действие ограничивающего фактора ослаблено, так как он является биосоциальным существом. Удвоение численности вида Человек разумный происходит с невероятно большой для планеты скоростью. В 1980 г. на Земле насчитывалось 4,5 млрд. человек, от которых ежегодно рождается 80 млн. детей. В настоящее время на планете - 6 млрд. человек. 10 млрд. человек Земля не прокормит, и встанет вопрос о регуляции численности населения! Чтобы этого не произошло, нужно удовлетворять возрастающие потребности людей в продуктах питания. (слайд) Всех их надо одевать, поить, кормить, лечить... Какие бы мы не выводили высокопродуктивные сорта растение и породы животных, Земля не в состоянии прокормить 10 млрд. человек. Тогда перед человечеством станет вопрос о регуляции численности людей. Страшно даже подумать о том, какими методами это будет достигаться, и что будет твориться. К счастью недавно появилась многоотраслевая наука - это биотехнология .
Запись в тетрадях определения биотехнологии.
№1
-А теперь давайте вместе вспомним:
Микробы - мельчайшие организмы, различаемые только под микроскопом. Открыты в 17 веке А.Левенгуком. Среди микроорганизмов – представители разных царств живой природы, относящихся к прокариотам (бактерии и сине-зеленые водоросли), к эукариотам (микроскопические грибы, микроскопические формы водорослей и простейших). Большинство микроорганизмов – одноклеточные организмы.
3.Демострация микроорганизмов. Микроскоп, культуры дрожжей, бактерии сенной палочки, простейших.
Вывод:
микроорганизмы – это группа организмов, имеющая микроскопические размеры и состоящие в основном из одной клетки.
- Какими преимуществами обладают микробы перед другими организмами?
Самостоятельная работа с текстом.
Текст № 1 Проанализируйте следующие данные. Сделайте вывод, о том какие организмы более выгодно использовать для получения белка. Почему?
-Одна корова с живой массой в 500 кг за сутки образует около 0,5 кг белка;
-Соя массой 500 кг за сутки образует 5 кг белка;
-Дрожжи массой кг за сутки вырабатывают в биореакторе 50 тонн белка.
Микробная клетка потребляет дешевые вещества – крахмальные растворы, сточные воды, нефтепродукты и др. вещества. Корове требуются хорошие и, следовательно, дорогие корма.
Задание: 1)прочитать текст;
2)найти в тексте свойства микроорганизмов, обеспечивающие их преимущество перед животными, растениями.
Вывод:
1)микроорганизмы обладают высокой продуктивностью;
2)микроорганизмы выращивают на дешевых субстратах.
3)высокая скорость получения нужной продукции.
Какие же преимущества биотехнологии над селекцией? №2 -И вот только теперь мы подошли к ответу на вопрос ЧЕМ? из алгоритма Цицерона.
Давайте посмотрим, ЧЕМ пользуется биотехнология для достижения своей основной задачи? Другими словами, какими методами эти задачи достигаются?
№3 -Сейчас мы с Вами будем разбираться с каждым методом в отдельности. Начнем, с генной инженерии. №4 Запись в тетрадях.
Методы биотехнологии: Генная инженерия, клеточная инженерия, клонирование.
№5 Генная инженерия – это совокупность методов, позволяющих переносить генетическую информацию из одного организма в другой.
Трансгенез – перенос генов
№6 -№9.(Сообщение 1).
- Познакомимся с некоторыми примерами достижений генной инженерии.№10. Генетически модифицированные помидоры, морозоустойчивые, устойчивые к транспортировке. Их новым свойством стала способность месяцами лежать в недоспелом виде при температуре 12 градусов. Но как только такой помидор помещают в тепло, он за несколько часов становится спелым. Но: человек, не переносящий рыбу и съевший помидор «из пробирки», начинал страдать от аллергии: для повышения морозоустойчивости овоща в него был «пересажен » ген океанской камбалы.
Изменение генов позволяет вывести кур устойчивых к такому заболеванию как сальмонеллез, повышать кладку яиц.
№11 КАРТОФЕЛЬ: в него был имплантирован ген бактерии, которая вырабатывала яд, смертельный для колорадского жука – молодые побеги, не успев вылезть из земли, сами начинают бороться с вредителями (ген бактериальный ген -Bt)
КАРТОФЕЛЬ: с человеческим интерфероном крови, который повышает иммунитет.
СУПЕРЛОСОСЬ - вырастают в 10 раз быстрее
СВИНИНА без холестерина, содержит меньше
МОЛОКО – коровы могут давать с содержанием различных полезных веществ
ВМЕСТО ЯДОХИМИКАТОВ : в вирус встраивают ген ядовитого скорпиона и опыляют посевы от вредителей
ОВЦЫ: недавно в Москве получен патент на овцу, у которой в молоке присутствует сычужный фермент, необходимый для производства сыра. Специалисты утверждают, что при новой технологии производства сыра, достаточно будет всего 200 овец, чтобы обеспечить сыром всю Россию.
Флюресцентные крысы, кролики, традесканции, ирисы, тюльпаны
Генные сорта сельскохозяйственных культур дают урожай больше, чем обычные, в среднем в 4 раза.
ГМО используются и в пищу:
Томатное пюре — первый генетически модифицированный пищевой продукт, появившийся в Европе в продаже (в 1996 году).
К сожалению, на первых этапах внедрения ГМО – они не были достаточно хорошо исследованы и могли приводить к различным негативным послед-ям (аллергия на рыбу + на помидоры, экологические катастрофы) Сейчас ведутся тщательные исследования, перед тем, как сорт запускается в с/х и на продажу.
№12
- Обратите внимание, чья продукция содержит трансгенные компоненты:Nestle (Нестле) — производит шоколад, кофе, кофейные напитки, детское питание
Hershey’s (Хёршис) — производит шоколад, безалкогольные напитки
Coca-Cola (Кока-Кола) — Кока-Кола, Спрайт, Фанта, тоник “Кинли”
McDonald’s (Макдональдс) — сеть “ресторанов” быстрого питания
Danon (Данон) — производит йогурты, кефир, творог, детское питание
Cadbury (Кэдбери) — производит шоколад, какао
Mars (Марс) — производит шоколад Марс, Сникерс, Твикс
PepsiCo (Пепси-Кола) — Пепси, Миринда, Севен-Ап
№13 Соя — древнейшее культурное растение семейства бобовых. Возделывать её начали в Китае, откуда соя попала в другие азиатские страны. В Европе она не прижилась, а в Америке распространена очень широко. Сегодня почти половина мировых посевов сои сосредоточено в США. Популярность продуктов из сои, соевого масла с каждым годом растёт. Соя — самое „трансгенное“ растение в мире. В США около 75% её посевных площадей засеяны генетически модифицированными сортами, а, например, в Аргентине они составляют 99%!
Рапс масличный в диком виде не встречается. Возник в результате естественного скрещивания капусты листовой и полевой; внешне напоминает сурепку. В настоящее время рапс — основная масличная культура во многих странах мира, а также частый объект генетической модификации.
Бабочка-монарх — символ движения противников генетически модифицированных растений. В 1999 году в научной печати появилось сообщение, что смертность личинок этого насекомого возрастает, если они питаются листьями трансгенной кукурузы. Однако в 2001 году Верховный суд США опроверг этот факт. Оказалось, что пыльца трансгенной кукурузы для личинок не опасна. А вот от инсектицидов они действительно погибают.
Нужны ли нам трансгенные продукты? Это спорный вопрос.
Практические достижения современной генной инженерии:
- Созданы банки генов, или клонотеки, представляющие собой коллекции клонов бактерий. Каждый из этих клонов содержит фрагменты ДНК определенного организма (дрозофилы, человека и других).
– На основе трансформированных штаммов вирусов, бактерий и дрожжей осуществляется промышленное производство инсулина, интерферона, гормональных препаратов. На стадии испытаний находится производство белков, позволяющих сохранить свертываемость крови при гемофилии, и других лекарственных препаратов.
– Созданы трансгенные высшие организмы (некоторые рыбы и млекопитающие, многие растения) в клетках которых успешно функционируют гены совершенно других организмов. Широко известны генетически модифицированные растения (ГМР), устойчивые к высоких дозам определенных гербицидов, а также Bt-модифицированные растения, устойчивые к вредителям.
– Разработаны методы клонирования строго определенных участков ДНК, например, метод полимеразной цепной реакции (ПЦР). ПЦР-технологии применяются для идентификации определенных нуклеотидных последовательностей, что используется при ранней диагностике некоторых заболеваний, например, для выявления носителей ВИЧ-инфекции.
Возможности генной инженерии практически безграничны. В настоящее время интенсивно изучается возможность коррекции генома человека (и других организмов) при генетических и негенетических заболеваниях.
№14 -17Клеточная инженерия основана на выращивании клеток вне организма на специально подобранных средах в регулируемых условиях. Можно выращивать как растительные, так и животные клетки. НО: из животных клеток нельзя вырастить целый организм, а из растений можно.
Вот с этим методом мы сейчас по-подробнее разберемся:
Он нужен для того, чтобы получать большое к-во растений с интересующим нас признаком за более короткий срок, in vitro, т.е. для получения большого числа посадочного материала или культуру клеток и тканей животных. Что для этого нужно? Для этого нужна одна клетка!
Разберем метод на примере растений. (Сообщение 2)
История овечки Долли
Итак, обо всём по - порядку. Человечество было потрясено известием о рождении Долли в феврале 1997 года. Шотландский учёный Ян Вильмут с коллегами провели успешные эксперименты по генетическому клонированию овцы. Попробуем разобраться в механизме появления Долли на свет. У этой овечки нет отца, но зато 3 матери:
№18
Овца под буквой В 143 вынашивала знаменитого ягненка. Эксперимент был очень сложным, исследователи использовали 256 яйцеклеток, прежде чем все удалось.
К 2002 году сама Долли произвела на свет естественным способом четырёх нормальных ягнят. Ей самой исполнилось к этому времени 6 лет, т.к. на свет она появилась летом 1996 года, что несколько месяцев тщательным образом скрывали – это для овцы далеко не преклонный возраст. 14 февраля 2003 года учёные усыпили первую клонированную овечку.
Ученый разных стран мира, решив, что ткани Долли после ее усыпления будут продаваться в лаборатории разных стран для исследований, начали изыскивать средства, но знаменитая овечка была кремирована.
Закрепление.
ПОЧЕМУ биотехнология сейчас так актуальна?
– Промышленное производство продуктов питания, в первую очередь, белков и незаменимых аминокислот.
– Повышение плодородия почв, производство биологически активных веществ для нужд сельского хозяйства.
– Производство лекарственных препаратов и биологически активных веществ, повышающих качество жизни людей.
– Использование биологических систем для производства и обработки промышленного сырья.
– Производство дешевых и эффективных энергоносителей (биотоплива).
– Использование биологических систем для утилизации отходов различного характера, биологической очистки сточных вод.
– Создание организмов с заданными свойствами.
С целью контроля знаний я предлагаю вам поработать над тестом по теме: "Селекция".
1. Наука о выведении новых сортов растении, пород животных, штаммов микроорганизмов, а так же совершенствовании уже существующих называется...
а) генетикой в) ботаникой
в) селекцией г) микробиологией
2. Искусственный мутагенез не применяется при работе с популяциями...
а) животных в) растении
б) микроорганизмов г) грибов
3 Что из перечисленного не относится к методам селекции животных?
а) близкородственное скрещивание в) полиплоидия
6) внутрипородное скрещивание г) инбридинг
4. Как называется организм, полученный путем скрещивания?
а) полиплоид в) пробанд
б) мутант г) гибрид
5. Чистую линию организмов получают методом...
а) мутагенеза в) инбридинга
б) гетерозиса г) биотехнологии
6. Центры происхождения культурных растений открыл...
а) Карпеченко в) Цицин
б) Мичурин г) Вавилов
7.Архаромеринос, мул, лошак, бестер были выведены методом...
а) отдаленной гибридизации в) межпородного скрещивания
б) близкородственного скрещивания г) гетерозиса
8. .Необратимое изменение наследственного аппарата называется...
а) нейруляцией в) селекцией
б) мутацией г) гибридизацией
9. Животные, полученные с помощью отдаленной гибридизации, не обладают...
а) выносливостью б) плодовитостью
в) наследственностью г) изменчивостью
10. Выбор человеком наиболее ценных в хозяйственном отношении особей с целью получения от них потомства называют...
а) аутбридингом в) доместикацией
б) приспособленностью г) отбором. Домашнее задание. Выучить параграф, повторить записи в тетради. Составить кроссворд по теме: "Селекция".
dereksiz.org
Что такое селекция и чем она занимается?
Селекция – это наука и практика создания и улучшения сортов растений, пород животных, штаммов микроорганизмов, которые используют люди. Она помогает удовлетворять растущие потребности человечеств в продукции сельского хозяйства и медицины.
Селекция разрабатывает методы достижения своих целей: где и как подбирать исходный материал, как с ним работать – вести скрещивания, планомерный отбор, контроль и оценку результатов, внедрение в практику. Фактически селекция – это эволюция организмов, направляемая человеком.
Когда люди начали заниматься селекцией?
Примерно тогда же, когда появились земледелие и скотоводство. Как и в современной селекции, важнейшим методом был отбор. Правда, он был неосознанным.
Собирая в лесу плоды и ягоды, человек брал самые большие, вкусные и яркие. Когда их поедали дома, то близ жилья оказывались семена, из которых тут же вырастали потомки, похожие на родителей.
Поселив возле себя каких-то диких животных, люди быстро избавлялись от агрессивных, слабых, дающих мало мяса, молока, яиц. Сохранялись самые продуктивные формы. Так продолжалось из поколения в поколение. Человек не ставил себе цели вывести новый сорт или породу, но это получалось как побочный результат его деятельности.
Есть ли пределы в улучшении сортов и пород?
Конечно, человеку хочется, чтобы урожайность растений росла и росла, чтобы каждая новая порода овец давала всё больше шерсти и мяса и т.д. И жизнь, как будто, позволяет надеяться, что так будет всегда. Дикие куры откладывают по 5-9 яиц раз в год, а среди домашних есть породы, в которых курочки несутся ежедневно.
Плоды дикой яблони весят граммов по десять. А в современных садах можно встретить сорта, где масса среднего (не рекордного) яблочка доходит до килограмма! Как видите, могущество селекции поразительно. Но и оно не безгранично.
Большинство признаков, с которыми работает селекционер, могут быть выражены сильнее и слабее: сахаристость, масса тела, срок созревания и т. п. В каждом случае есть нижний и верхний пределы, заданные набором генов. Так вот, селекционеру дано добиваться своих целей только внутри них.
Есть породы коров, у которых жирность молока достигает 7%. И никакими методами традиционной селекции не получить бурёнок, дающих молоко такой жирности, как у оленя (19%) или дельфина (45%). Даже если коров кормить сливочным маслом и сметаной.
Выйти за наследственные пределы можно только изменив саму наследственность.
Может ли селекционер получить формы, которые принципиально отличаются от того, что создано природой?
Для этого он должен прибегнуть к генетической инженерии – операциям с генами и хромосомами. Вот несколько примеров того, как живым организмам придают совершенно несвойственные им признаки.
Пересадив бурым водорослям гены нескольких видов бактерий и вирусов, удалось «заставить» водоросли перерабатывать накопленный в листьях сахар в этиловый спирт – важное биотопливо.
— В цветочных магазинах Японии уже не редкость сине-фиолетовые розы. В их клетках работает ген, который селекционеры позаимствовали у анютиных глазок. Он-то и вырабатывает нужный пигмент.
— В клетку бактерии кишечной палочки удалось пересадить и «включить» ген инсулина, который вырезали из хромосомы человека. Ныне большую часть этого гормона-лекарства получают, разводя массово бактерию на заводах.
— Ген светящейся тихоокеанской медузы, внедрённый в клетки аквариумных рыбок данио, превратил их в живые фонарики.
— Создана разновидность картофеля, не поедаемая колорадским жуком. Растению пересажен ген бактерии, который обеспечивает выработку белка, ядовитого для вредителя. Подобным же образом созданы высокоустойчивые сорта десятков сельхозкультур – от кукурузы и риса до льна и гвоздики.
www.vseznaika.org
Селекционер - это кто? Особенность профессии
Селекционер – это древняя профессия, корни которой ведут к началу земледелия и скотоводства. Благодаря этому необычному ремеслу свет увидели тысячи новых видов животных, и еще больше - растений. И пускай первые селекционеры мало что понимали в биологии и генетике, их труд создал прочную основу для зарождения целой науки.
Поэтому давай разберемся в том, кем сегодня является селекционер: это профессия или, может, призвание? Насколько актуальна она в современных реалиях? И какие подводные камни могут ждать человека, решившего освоить это нелегкое дело?
Кто такой селекционер?
Селекционеры России, в принципе, как и зарубежные специалисты, – это в первую очередь ученые. Их главная цель – улучшение различных видов живых организмов. Например, они могут выводить новые, более устойчивые, скажем, к болезням, сорта картошки или баклажанов.
Однако не стоит полагать, что селекционеры занимаются лишь растениями. Их сфера действия куда шире и разнообразнее. Так, они скрещивают различные виды животных, дабы вывести новые породы. Селекционеры также работают с бактериями и вирусами, что правда, такие исследования куда сложнее и опаснее.
Зачем нужны селекционеры?
Наверное, начать следует с того, что без этих специалистов мир был бы совсем не таким, как мы привыкли его видеть. Ведь именно благодаря им появилось много сортов плодовых деревьев и прочих культур, они вывели новые породы домашних животных. Кстати, если раньше появление нового вида было скорее случайностью, нежели результатом усилий человека, то сегодня все совсем иначе.
Теперь селекционер – это квалифицированный специалист, способный творить чудеса. Только за последнее десятилетие они вывели более 1000 сортов пшеницы и около 100 пород сладкой груши. Отныне эти растения и деревья можно одинаково хорошо выращивать как в сухом, так и во влажном климате.
Как стать селекционером?
Селекционер – профессия, требующая специального образования. Получить его можно, поступив в один из сельскохозяйственных вузов страны. Справедливости ради стоит заметить, что данная профессия тяжела в освоении.
На протяжении всего периода обучения студентам придется тщательно изучить все аспекты развития живых существ. Следовательно, нужно будет углубить свои знания в таких дисциплинах, как биология, химия и генетика.
Немаловажными являются и внутренние качества будущего специалиста. Дабы добиться успеха в своем деле, селекционер должен уметь "заглядывать в будущее", предвидеть конкретные результаты своей деятельности. Также он обязан иметь аналитический склад ума, дабы с легкостью проводить генетические расчеты и модуляции. Ну и выдержка, куда же без нее. Иногда селекционеру приходится испытать горечь тысячи неудач, прежде чем достойный результат принесет радость долгожданной победы.
Где искать работу?
Идеальным местом работы для селекционера является исследовательский центр. Именно здесь он способен раскрыть весь свой потенциал в исследованиях и экспериментах. Правда, беда в том, что не каждый город способен похвастаться наличием подобного заведения.
Также селекционеры востребованы на различных сельскохозяйственных предприятиях. Например, на частных фермах, инкубаторах, пшеничных полях и так далее. Пускай всемирной славы здесь не заработаешь, но и голодным также не останешься.
Плюсы и минусы профессии
Начать следует с того, что селекционер – это весьма узкое направление. Это приводит к тому, что специалистам довольно сложно найти работу, особенно не по их прямому профилю. Бывает и так, что опытному селекционеру приходится искать достойное место вдали от своего дома.
Что касается плюсов, то здесь прежде всего следует учитывать ту гордость и радость, которую испытывают ученые во время открытий. Не стоит упускать из виду и хорошую оплату труда с минимальными затратами физической силы.
fb.ru
