Новейшие селекционные методы, генная инженерия. Успехи современной селекции в Казахстане и мире. Основы экологии. Введение в экологию

Цель урока:

· Обуч: Познакомить учащихся с биотехнологией и методами генной инженерии, об успехах казахстанских селекционерах, повторить основные понятия по теме селекция.

· Воспит. Воспитывать уважение и гордость за достижения казахстанских ученых.

· Развив. Развивать умение работать с дополнительной литературой, излагать свои мысли, дискутировать отстаивать свои мысли.

Методы активизации мыслительной деятельности 3-5 мин.

Орг. момент. План урока.

Методы контроля знаний (опрос) 5-7 мин.

1. Методы селекции.

2. отдаленная гибридизация.

3. Центры происхождения культурных растений.

4. Особенности селекции грибов и микроорганизмов.

Основная часть (изучение нового материала).

Биотехнология в селекции растений и животных. Биотехнологические методы применяют не только при работе с микроорганизмами. Так, в селекции растений успешно используется метод получения безвирусных клеток из образовательных тканей верхушечных почек. Даже если другие клетки растений могут иметь в составе своих хромосом фрагмент вирусной ДНК, в клетках меристем (образовательных тканей) она отсутствует, так как вирус не успевает заражать быстро растущую меристемную ткань. Затем эти «чистые» клетки размножаются в пробирке до получения неспециализированной массы - каллуса. Каллус обрабатывается фито-гормонами в определенной концентрации. Это стимулирует развертывание почки. Со временем из каллуса получают целое растение, клетки которого не содержат вирусных частиц. С применением биотехнологических методов в 2003 г. в Юго-Западном НИЦ, был получен высокоурожайный сорт картофеля Пахтакор.

В селекции животных новейшие методы в основном сводятся к криоконсервации (замораживанию при очень низких температурах в жидком азоте) спермы и эмбрионов, полученных от высокопродуктивных, особо ценных производителей. Также применяются клеточные и тканевые культуры, т. е. выращивание определенных типов животных клеток и тканей и их дальнейшее использование.

Генная инженерия — новейшая область человеческих знаний, связанная с целенаправленным созданием in vitro (в пробирках) новых комбинаций генетического материала. В основу генной инженерии легли три фундаментальных исследования:

1. Открытие ферментов, разрезающих ДНК, - эндонуклеазиэкзонуклеаз.

2. Открытие ферментов, сшивающих ДНК, - лигаз.

3. Открытие фермента вирусов, осуществляющего синтез ДНК и РНК.

Эти ферменты позволили манипулировать с ДНК и создавать «гибридные» молекулы и содержащие их клетки. Культура таких клеток, сочетающих ДНК разных организмов, продуцирует вещества, характерные для обоих геномов. Собственные белки используются бактерией и позволяют ей нормально жить, функционировать и размножаться. А гены, например, инсулина человека, позволяют осуществлять его биосинтез.

Используя эти методы, можно также и удалять, т. е. вырезать, нежелательные гены. Технически это даже проще, чем встраивать.

В Австралии предпринята попытка создать «безникотиновый» сорт табака, вырезав гены, отвечавшие за биосинтез этой группы веществ

В качестве эксперимента у аскарид «вырезали» так называемые гены старения. Это удлинило жизнь червей более чем в два раза.

Перспективы генной инженерии огромны. Пока человечеству просто трудно их оценить. Но применение такого рода исследований должно вестись с осторожностью, а полученные сорта, породы и штаммы должны проходить длительные контрольные испытания, прежде чем поступить в сельскохозяйственное или промышленное производство.

Неоценимый вклад в развитие селекции пород домашних животных внес академик НАН РК, профессор Ф. М. Мухамедгалиев. Он изучал вопросы адаптации и микроэволюции животных, имеющие ключевое значение в создании новых типов животных, приспособленных к экстремальным условиям, а также трансплантации зигот в племенном овцеводстве. В Научно-экспериментальном центре по биотехнологии и воспроизводству животных им. Ф.М. Мухамедгалиева разработаны методы селекции зигот и эмбрионов, повышающие их выживаемость при трансплантации, методы криоконсервации (замораживания) гамет и эмбрионов. Фундаментальные исследования позволили создать на основе отдаленной межвидовой гибридизации новую породу овец - казахский архаромеринос и свиней - семиреченскую, адаптированных к условиям Казахстана. Существенный вклад в развитие селекции растений был сделан академиком НАН РК, профессором В. П. Кузьминым, который развил ряд теоретических и методических основ селекции и семеноводства зерновых, масличных и других культур в Северном Казахстане. Профессор Н. Л. Удольская обосновала теоретически новый взгляд на засухоустойчивость растений. Она является автором четырех районированных сортов пшеницы серии моносомных линий по сорту Казахстанская-126. Большой вклад в развитие селекции зерновых растений был сделан Р. А. Уразалиевым. Лм выведены десятки высокоурожайных сортов озимой пшеницы.

Благодаря работам казахстанских селекционеров Казахстан сравнительно легко пережил все перемены в сельском хозяйстве, вызванные развалом СССР. И хотя площадь посевов сократилась в 2 раза, Казахстан продолжал и продолжает производить, как и прежде, около 15-16 млн. т зерна в год. Этого удалось добиться, благодаря внедрению новых сортов пшеницы, урожайность которых в 2 раза выше.

Физминутка.

Предмет экологии. Каждый живой организм на нашей планете обитает на определенной территории и постоянно испытывает воздействие различных факторов окружающей среды. При этом организм оказывает влияние как на родственные, так и на неродственные существа и на саму среду обитания. Существует огромное количество различных организмов, поэтому живая природа представляет собой сложную и согласованную систему связей живых организмов между собой и с окружающей их средой. Закономерности взаимодействия живых организмов между собой и с окружающей средой обитания изучает особый раздел биологии — экология. Слово экология происходит от греческих слов ойкос - жилище и логос - учение. При этом имеется в виду, что здесь изучается совокупность организмов, обитающих на определенной территории (рис. 94). Термин экология впервые был введен в науку Эрнстом Геккелем в его трудах «Всеобщая морфология организмов» (1866) и «Естественная история миротворения» (1868).

Задачи экологии. Экология изучает взаимодействие отдельных организмов и их сообществ между собой, влияние на них факторов среды обитания. Она исследует также действие окружающей среды на строение и жизнедеятельность организма, на его поведение и устанавливает закономерности отношений между сообществами различных организмов на определенной территории.

Исторические этапы становления. Как научная дисциплина экология сформировалась в двадцатом столетии, но предыстория ее восходит к трудам великого шведского биолога XVIII в. К. Линнея (1707-1778). Давая научное название виду, он в качестве второго определяющего слова применил термины, связанные со средой обитания, такие как лесной, луговой, полевой, горный, болотный и т.д. Это говорит о том, что К. Линней не отделял организм от среды его обитания.

Особо следует отметить труды великого французского биолога Жана Батиста Ламарка (1744-1829). В своих работах он впервые выделил роль внешних факторов в качестве одной из наиболее важных причин эволюции животных и растений.

Большой вклад в развитие экологии внес великий немецкий ученый и путешественник А. Гумбольдт (1769-1859), создатель новой науки биогеографии, изучающей организмы в конкретных географических ареалах.

Выдающуюся роль в подготовке научной общественности к восприятию в дальнейшем экологических идей имели работы Ч. Дарвина, прежде всего его теория естественного отбора как движущей силы эволюции. Дарвин впервые указал на решающую роль факторов окружающей среды, на естественный отбор, являющийся двигателем микроэволюции.

В середине XIX в. русский биолог К. Ф. Рулье обосновал направление в зоологии, посвященное изучению взаимоотношений животных с окружающей средой.

Развитие экологии как самостоятельной науки началось лишь в XX в.

Разделы экологии. Основными разделами экологии являются аутэкология, демэкология и синэкология.

Аутэкология (от греч. autos — сам), экология организмов, изучает действие различных факторов внешней среды на отдельные организмы и популяции.

Демэкология (от греч. demos - народ), экология популяций, исследует прямые и обратные связи популяций со средой и внутрипопуляционные процессы.

Синэкология(от греч. syn — вместе), экология сообществ, исследует биотические сообщества и их взаимоотношения со средой обитания: формирование сообществ, их энергетику, структуру, динамику, историческое развитие, взаимодействие с физико-химическими и биотическими факторами среды, биологическую продуктивность, круговорот веществ, воздействие человека и т. д.

Существуют и другие разделы и подразделы общей экологии, такие как глобальная экология, экология человека и т. д.

Текущий контроль, закрепление материала (работа в рабочей тетради).

Итоговый анализ урока. Д/3 п. 49, 50. Р. Т. № 171, 173, 174.