litceysel.ru
добавить свой файл
1

Муниципальное общеобразовательное учреждение Соколовская средняя общеобразовательная школа Мглинского района Брянской области



Урок биологии в 11-м классе по теме




«Генная инженерия»


с использованием технологии педагогических мастерских


учитель: Горбатенко Н.И.


2006 – 07 учебный год

Задачи : а) познакомить учащихся с основными задачами и направлениями


генной инженерии, механизмом работы с генами, использованием

результатов науки на практике;

б) развивать у учащихся умение анализа и синтеза, способности

обобщать, делать выводы, доказывать;

в) формировать научное мировоззрение учащихся; воспитывать

культуру труда;


Оборудование: компьютер, электронная презентация «Генная инженерия»,

2 большие магнитные доски, 3 маленькие магнитные доски,

динамическое пособие «Биосинтез белка», самодельное ди-

намическое пособие «Механизм генной инженерии»,

иллюстративный материал, чашки Петри, бактерии сенной

палочки, продукты переработки нефти.


Ход урока:



Учитель:


Однажды Л.Н.Толстой написал: « Ботаники нашли клеточку, а в клеточке-то – протоплазму, и в протоплазме еще что-то, и в той штучке – еще что-то. Занятия эти, очевидно, долго не кончатся, потому, что им, очевидно, и конца быть не может…»

И как же оказался прав Лев Николаевич! С тех пор последователи тех ботаников XIX века очень много накопали в клеточке-то. Кроме того, они даже научились манипулировать клеткой, управлять ею, в результате чего родилась новая наука – биологическая инженерия (на доске с помощью магнитов укрепляется плакат «Биологическая инженерия», см. далее-«плакат – на доску).

Если человек меняет компоненты в клетке, переставляет их из одной клетки в другую, получая новые организмы или изменяя свойства старых, то это направление биологической инженерии называется клеточная инженерия (плакат – на доску). Это направление мы будем изучать позже.


А к теме нашего урока подведет электронная презентация, подготовленная нашими учениками (демонстрация электронной презентации «Генная инженерия», 1-4 слайды).


В ходе просмотра презентации учащиеся дополняют сведениями даты, записанные на доске:

1953 год – американец Дж.Уотсон, англичане Ф.Крик и М.Уилкинз открыли

двойную спираль молекулы ДНК;

1962 год – получение Нобелевской премии за открытие ДНК;

1954 год – американец Г.Гамов предложил вариант генетического кода.

Сообщение учащегося:

«-Удивительно, что впервые о существовании генов писал еще римский поэт и философ Тит Лукреций (I век до н.э.) в поэме « О природе вещей»:


« Может случиться так, что дети порою бывают

С дедами схожи лицом и на прадедов часто походят

Ибо нередко в своем собственном теле скрывают

Множество первоначал в смятении многообразном

Из рода в род от отцов по наследству идущих»

Нам посчастливилось жить, когда эти первоначала были найдены, а название им придумал в 1911 году датский биолог Иогансен. Он их назвал гены, а сам в их существование еле верил и писал «Ген – это просто короткое и удобное слово». Современная наука утверждает, что ген – это участок молекулы ДНК, отвечающий за развитие одного признака.

Генами люди научились управлять: их режут, дробят, сшивают, извлекают из ДНК, переставляют в другие места и манипулируют другими способами.

Наука, которая этим занимается называется генная инженерия.»


Учитель: Генная инженерия – это второе направление биологической инженерии (плакат – на доску), которое будет являться предметом исследования на нашем уроке.

Основные задачи урока – изучить методы работы генной инженерии, узнать каких высот она достигла, и, главное, решить один очень важный вопрос


«А нужно ли нам это?» (плакат – на доску).

Приводим определение генной инженерии:

«Генная инженерия – это целенаправленное изменение наследственных свойств животных и растений, путем создания искусственных генов или извлечения генов из одних организмов и введение их в клетки других организмов».

Чтобы понять как это делается попробуем организовать маленькую лабораторию.

Для работы в ней нужно повторить несколько терминов и правил : транскрипция, трансляция, матрица, правило комплиментарности, правило Чаргаффа (учащиеся в группах наглядно моделируют объяснение вышеуказанных правил и терминов на магнитных досках с помощью динамического пособия «Биосинтез белка»).

Новая терминология (задание по работе с биологическим словарем дается заранее):

Рестриктазы –ферменты, разрезающие молекулу ДНК;

Лигазы – Ферменты, сшивающие молекулу ДНК;

Плазмиды – внехромосомные двухцепочечные кольцевидные молекулы ДНК.

Термин «плазмиды» был введен в первой половине 50-х годов прошлого столетия американцем Лидербергом. Они легко выделяются из бактериальных клеток хозяев и в них легко встроить любые гены, которые они переносят в ДНК нового хозяина.

Творческая работа в «лаборатории»:

1.Механизм манипулирования генами:

- учащиеся в группах изучают статью по учебнику

- моделируют при помощи самодельного динамического пособия


2. Синтез белка (решение генетических задач):


-задание для 1-й группы:

При транскрипции участка ДНК, отвечающего за синтез человеческого интерферона, образовалась молекула и-РНК , имеющая строение УУУЦЦАААГАУГГЦА… . Установите структуру молекулы ДНК, которую необходимо встроить в ДНК кишечной палочки для продуцирования интерферона. Из каких аминокислот будет образован данный участок белка? Составьте белковую цепочку на магнитной доске.



-задание для второй группы:

Первые 5 аминокислот в инсулине следующие : фенилаланин - валин – аспарагиновая кислота – глутаминовая кислота – гистидин. Замените любой участок ДНК кишечной палочки, имеющей следующее строение : ГАГТГТТГАГГЦЦАЦЦТГАТГАГЦ на участок молекулы ДНК, который бы позволил бактерии продуцировать инсулин.

(Все задания моделируются на малых магнитных досках с помощью специальных самодельных динамических пособий).

Обсуждение результатов работы в группах.


3. Выращивание бактерий

Учащиеся помещают культуру бактерии сенной палочки в чашки Петри на питательную среду для выращивания (в качестве питательной среды можно использовать любой нефтепродукт, например, машинное масло). Результат работы рассматривается на следующем уроке.

Учитель:

Таким образом, мы с вами побывали в «шкуре» микробиологов и генетиков, которые занимаются манипуляциями с генами. А теперь, попробуем найти ответ на вопрос:

А нужно ли нам это?


4.Работа в параллельных группах:

1-я группа.

1.Прочитайте статью «Мутанты в наши тарелках. Возможно ли?».


х


2.Обсудите вопросы:

а) Как вы относитесь к экспериментам ученых- генетиков, которые описаны в статье?

б) Стали бы вы употреблять продукты питания, если бы знали, что они генетически модифицированы? Обоснуйте ответ.


2-я группа.

1. Прочитайте статью «Найден путь излечения от рака?».



2. Обсудите вопросы:

а) Насколько важны и имеют ли вообще значение для человечества факты, изложенные в статье?

б) Поддерживаете ли вы ученых, работающих в области генной инженерии? Ответ обоснуйте.



Обсуждение работы в группах.

Учитель: в процессе обсуждения ваши мнения разделились, как и мнения людей всего мира. Несмотря на то, что генная инженерия нашла широкое применение в различных областях народного хозяйства (на схеме:

-пищевая промышленность, медицина, ветеринария, сельское хозяйство, селекция, охрана окружающей среды), у нее имеются сторонники и противники, которые яростно защищают свои позиции. Они уже сформировали целые теории в поддержку своих идей. Попробуем ими воспользоваться для укрепления своего мнения.

Класс по желанию делится на 2 группы: сторонники и противники генной инженерии.

Задание для группы сторонников:

- выберите из «Тезисов сторонников генной инженерии» несколько положений в поддержку этой науки.

«Тезисы сторонников генной инженерии»:


  1. От недостатка животных продуктов, содержащих все необходимые аминокислоты, страдает более половины населения Земли. В растение можно вводить гены, отвечающие за синтез полноценных белков, которые не будут отличаться по пищевой ценности от белков животного происхождения.

  2. Генная инженерия позволяет создавать клетки, сочетающие гены различных организмов и выращивать новые, ранее невиданные на Земле существа. Например, модифицированные бактерии могут вырабатывать белки, подобные яичному, а витаминный рис содержит гены нарциссов, вирусов и бактерий.

  3. Модифицированная кишечная палочка может синтезировать гемоглобин, инсулин, гормон роста человека. Сейчас уже поступил в продажу гормон роста для малолетних детей.

  4. С помощью генной инженерии впервые было проведено замещение дефектных генов у 2-х пациентов с генетическими заболеваниями костного мозга, спасшее им жизнь.

  5. Получены эффективные вакцины против ящура, инфекционного гепатита, гриппа.
  6. Гены контролируют иммунитет, поэтому их можно использовать для создания устойчивых сортов растений:


-в столовый картофель был введен ген устойчивости дикого вида картофеля и это спасло культуру от страшнейшей болезни – фитофтороза.

    • ген клейкости ботвы картофеля позволил защитить растение от картофельной нематоды, тли, цикад, колорадского жука.


7.В Новой Зеландии созданы сосны, способные усваивать атмосферный азот из воздуха. Ведутся работы по созданию микроорганизмов, способных к симбиозу с небобовыми растениями для усваивания азота из воздуха.

8.В Конго создан эвкалипт, дающий с гектара вчетверо больше древесины против обычного.

9. Гены рыбы могут быть вставлены в растение томата, что делает его более устойчивым к морозу, так как оно начинает вырабатывать «антифриз» (вещество, предотвращающее замерзание жидкостей) и др.


Задание для группы противников:


  1. Генная инженерия – это весьма неточная технология.: нет средств для вставки гена в строго определенное место в клетке хозяина. Гены оказываются в случайных местах, они могут взаимодействовать с другими генами, прервать жизнь других генов.

  2. новые гены могут изменить действие других генов, родных для организма и это может вызвать неожиданный вторичный эффект.

  3. в генной инженерии часто манипулируют бактериямии вирусами. Если они попадут в окружающую среду. Это может вызвать непредсказуемые последствия, так как они очень быстро размножаются.

  4. Гены устойчивости к антибиотикам, часто используемые в генной инженерии, могут попасть в клетки патогенных микробов кишечника. Заболевания, вызванные этими микробами, нельзя будет вылечить антибиотиками.

  5. В сельском хозяйстве генетически модифицированные культуры могут отрицательно повлиять на почвенные микроорганизмы.
  6. Мы никогда не употребляли в пищу бактериальные белки в кукурузе, белки рыбы в помидорах, вирусные белки в картофеле. Наш организм не имеет опыта взаимодействия с такими сочетаниями и невозможно предсказать, вызовут ли новые продукты питания аллергию или другие хронические заболевания через 5 или 10 лет.




Обсуждение работы в группах.

Учитель: Есть еще одно интересное направление генной инженерии – клонирование. Обсуждение статей «Овца будоражит мир» и «Клонирование человека – новая атомная бомба или спасение человечества?».





Учитель: Есть еще один важный аргумент в пользу генной инженерии –хромосомные карты человека. Недавно американцы объявили о полной расшифровке хромосомных карт человека. Если удастся внедрить разработки по этому направлению в практику медицины, то в ближайшем будущем человечество может решить проблему наследственных заболеваний.


И все – таки: где же истина?

Нужна ли нам генная инженерия?

Обсуждение проблемы с учащимися.



Подведение итогов урока:

Учитель: Я хочу предложить вам два высказывания. Какое из них вы бы могли выбрать эпиграфом нашего урока.

  1. «Дерзающим судьба помогает»

Вергилий.

  1. «Из чего твой панцирь, черепаха?

Я спросил и получил ответ:

-Из нарощенного мною страха.

Ничего прочнее в мире нет!»

В.Киселев.

Вывод: Вопрос нашего урока весьма неоднозначен, но как бы мы к этому не относились, факт остается фактом: прогресс остановить нельзя, он – двигатель нашей жизни. Нам не нужно бояться науки, но и нельзя быть безграмотными, безразличными и равнодушными, чтобы способствовать направлению науки в нужное русло.