| Головна » Біологія |
Мета: ● навчальна – поглибити поняття про ген, сформувати знання про біотехнологію, її методи та завдання; ● розвивальна – продовжити формування вміння працювати з додатковою літературою, схемами, фотографіями, розвивати мислення та пам'ять учнів; ● виховна – виховувати зацікавленість біологією, показати її зв'язок з життям та діяльністю людей, промисловістю та сільським господарством. Учні мають знати: будову та життєдіяльність вірусів, бактерій, особливості селекції мікроорганізмів, поняття мікробіологічного синтезу та його основні напрями. Учні мають уміти: показувати на таблиці та схемі компоненти будови бактеріальної клітини та вірусу, користуватися отриманою інформацією з біотехнології. Учні повинні мати уявлення про: внесок біотехнології в розвиток промисловості та сільського господарства, методи клітинної та генної інженерії. Тип уроку:урок засвоєння нових знань. Форма проведення уроку: семінар. Нетрадиційні підходи: індивідуальні завдання. Міжпредметні зв’язки: з хімією, фізикою, географією, геологією. Внутрішньоциклові: з ботанікою, зоологією, анатомією, генетикою, селекцією, мікробіологією. Прийоми особистісно розвивального навчання: творча співпраця «вчитель – учень», учні розповідають цікаві повідомлення. Хід уроку І. Актуалізація чуттєвого досвіду і опорних знань. Повторення основних понять і термінів попередньої теми. • Які ви знаєте методи клітинної інженерії? • У чому полягає метод вирощування клітин тварин поза організмом? • Що таке «генна інженерія», у чому полягають її завдання? • Чим зумовлені особливості селекції тварин та мікроорганізмів? ІІ. Мотивація навчальної діяльності. Учні записують у зошити тему уроку та план проведення семінару. Щоб зацікавити учнів у вивченні нового матеріалу, охочим пропонується підготуватися за індивідуальним завданням з додаткової літератури. Учитель наголошує, що увага учнів має бути спрямована на використання людиною дрібних прокаріотів та еукаріотів, грибів у промисловості та сільському господарстві. ІІІ. Сприйняття та засвоєння нового матеріалу. На цьому етапі уроку відбувається формування основних загально біологічних понять, засвоєння термінів, застосовуються нетрадиційні підходи до вивчення матеріалу теми. Далі дається план проведення семінару з використання літератури. За два тижні вчитель має провести консультацію, на якій учням на бажання роздається тема та підбірка літератури для виступу. Координується по черговість виступів і зміст доповіді. Промовці займають місця на окремих партах обличчям до класу. Виступи проходять за планом. Далі наведемо приблизний зміст доповідей. 1. Створення нової науки – хімічної біоніки. Природа створила численні живі біокомплекси, де відрегульовані всі процеси перетворення різних речовин з мінімальними затратами енергії та часу. Клітина – це первинна частка живого організму, її можна назвати хімічним заводом, де монтуються молекули за кресленнями, що їх видає «конструкторське буро» - ядро клітини, у якому міститься подвійна спіраль ДНК. Наука змогла проникнути в таємниці природних технологічних процесів, штучно їх упровадити в хімічну, металургійну, харчову, фармацевтичну, парфумерну та інші галузі промисловості. Досягненню цих успіхів сприяло нещодавно сформований новий напрям у біології - хімічна біоніка. Вона народилася на стику біохімії, генної інженерії, біофізики, молекулярної біології. Свою важливу роль хімічна біоніка здійснює двома шляхами: моделюванням природних процесів, що здійснюються в біосистемах, та безпосереднім використанням окремих організмів та їх популяцій у промисловості й сільському господарстві. Сьогодні вже створено нові біотехнологічні виробництва, безвідходні технології, нові матеріали, нові джерела енергії. Про нові біотехнології, про їх перспективи, про горизонти біоіндустрії йтиметься далі. 2. Мікроорганізми-невидимки – «жива фабрика» в дії Мікроби є скрізь. Відмінно пристосувавшись до різноманітних умов, вони існують під землею, у повітрі, у крижаній Арктиці, у гарячих озерах, у горах та морських глибинах. Мікроорганізми – багатопрофільні «хімкомбінати». Під час синтезу тих чи інших речовин на «мікрохімзаводі» існує ідеальний порядок, біохімічний апарат клітини працює напрочуд стало, «технологічний процес» відбувається з мінімальною витратою енергії, в оптимальному режимі. Змінюючи умови, можна «замовляти» якість, вигляд та кількість необхідного нам продукту. Продукти харчування мікроорганізмів надзвичайно різноманітні: одні потребують складних рослинних чи тваринних білків, інші – атмосферного азоту та вуглекислого газу. Ураховуючи це, в лабораторіях та виробничих умовах створено спеціальні поживні середовища. На них мікроорганізми швидко розмножуються і в процесі життєдіяльності синтезують необхідні людині лікарські, харчові, технічні речовини. Мікроби ніби спеціалізуються на виробництві певних речовин, стають мікрогенераторами, «живими фабриками». Виняткова швидкість розмноження, здатність синтезувати різноманітні органічні речовини надає мікробам великої переваги перед сільськогосподарськими рослинами і тваринами. Справді, мікроби – це джерело хімічних реактивів. Завдання вчених – навчитися використовувати їх для розв’язання найрізноманітніших проблем та процесів у біотехнології. 4. Напрями використання мікроорганізмів науковцями в господарстві Практичне використання унікальних можливостей мікробів нині відбувається у трьох напрямах. Перше та найголовніше – організація промислового виробництва різноманітних продуктів та речовин безпосередньо силами мікробів. За їх допомогою синтезують антибіотики, вітаміни, які небіологічним шляхом отримати поки що не вдається. У багатьох випадках використання мікроорганізмів спростило та здешевшало процес виробництва. Наприклад, виробництво мікробів для отримання гормону кортизону зменшило вартість його виробництва в 100 разів! За допомогою мікробів навчилися отримувати нікотинову кислоту – вітамін РР, виробництво якого хімічним шляхом було дуже дорогим. Другий напрям у використанні мікроорганізмів – побудова комбінованих хіміко-біологічних технологічних систем. Вони створюються в тих випадках, коли під час отримання будь-якого продукту хімічний метод краще об’єднати з біологічним. Так, амінопеніцилова кислота синтезується суто хімічним шляхом, а потім з неї за допомогою мікробів отримують різноманітні пеніциліни. Інший приклад – синтез стероїдних гормонів. При цьому мікроби найбільш точно і просто здійснюють окремі хімічні перетворення. Третій напрям – біонічний. Учені намагаються перенести у виробництво основні принципи, які використовуються живими організмами. Частину цих таємниць уже розкрито. Їх вивчення ведеться за допомогою новітніх методів та засобів наукових досліджень (спектроскопія, рентгеноструктурний аналіз, електронна мікроскопія, позначені атоми тощо). Успішний розвиток цих досліджень служить основою для створення аналогів ферментів, що мають їх властивості. Біоніка об’єднує та взаємозбагачує ізольовані раніше біологічні і технологічні науки та на основі сучасних методів досліджень знаходить оптимальні рішення біотехнологічних завдань. 4. Проблема синтезу білка мікроорганізмами – одна з найбільших для біотехнології Над чим нині працюють мікробіологи та біотехнологи? Перша проблема – забезпечити людство їжею. Величезна кількість мешканців нашої планети недоїдає, а кілька сотень мільйонів просто голодує Висококалорійного білка потребують не тільки люди, а й сільськогосподарські тварини. Річ у тім, що в білках рослинного походження мало цінних амінокислот, так званих незамінних (лізин, метіонін, триптофан). У результаті тварини відстають у рості та розвитку. Білковий дефіцит став світовою проблемою. Але його можна ліквідувати за допомогою дріжджів та бактерій! Швидкість їх розмноження та росту надзвичайна. Так, наприклад, в організмі корови, що важить 500 кілограм, за добу утворюється 0,5 кг білка. За цей час така сама маса бактерій створює 50 000 кг білкових речовин! Крім того мікроорганізми безпосередньо беруть участь у харчуванні людини і тварин. Їх кишковий тракт населений певною мікрофлорою, що дає організму деякі важливі вітаміни. Особливе значення має мікрофлора рубця шлунку жуйних тварин: вона розкладає клітковину, сприяє її засвоєнню і тим самим підвищує поживність грубих кормів. Тепер до них додають сечовину для переробки мікробами рубця в білкові речовини. Ось так вирішили залучити мікроорганізми для виробництва білків у достатній кількості. Але спочатку мікробів розводили на цінних харчових та кормових продуктах – пивному суслі, цукрі, меласі. У процесі пошуку виникла думка використовувати для вирощування мікроорганізмів вуглеводні нафти. І цю роботу проведено. Які ж її результати? Мікробі залюбки поїдають нафту, керосин, асфальти, каучуки, мастила. Їх стали вирощувати й на парафінах. Довелося розв’язати багато складних технічних завдань. Наприклад, розмножуючись, мікроби та дріжджі виділяють велику кількість тепла та поглинають багато кисню. Це все може, якщо вчасно не відвести, вбити чутливі організми. Фахівці й далі вдосконалюють нові способи отримання мікробного білка. 5. Роль мікроорганізмів у кругообігу речовин на Землі Мікроорганізми здійснюють величезну роботу за створення одних гірських порід та мінералів і зруйнування інших. Наприклад, вони відіграють велику роль у кругообігу заліза на Землі. Легко розчинний оксид заліза виноситься з водою на поверхню, тут за допомогою бактерій ще окислюється, перетворюючись на нерозчинний гідроксид і випадає в осад. У результаті залізо з глибин Землі опиняється на поверхні. На це ще 1888 року вказував відомий мікробіолог С.Виноградський. Мікроби мають важливе значення в утворенні нафтових покладів і газу. А якщо такі організми ведуть могутню геологічну діяльність у масштабах планети, вони можуть працювати й на людство в гір нічній та металургійній промисловості. Тут для них невичерпне поле діяльності. Цинк, молібден, залізо, хром – далеко не повний перелік металів, які добуваються мікроорганізмами. А тепер до них додався ще процес отримання подібним шляхом і золота, хоч і виявився складнішим, ніж уважали дослідники. Завдяки мікробам можна розв’язати ще одну важливу проблему у вугільній промисловості – запобігання вибухам. Під час промислової експлуатації родовищ вугілля, коли порушується щільність пласта, часто відбуваються катастрофічні викиди метану. Це газ без кольору та запаху. На черзі – залучення морських мікроорганізмів до використання багатств Світового океану. Вони поглинають і концентрують окремі хімічні елементи, розвинені в морській воді. Деякі види бактерій нагромаджують цілі острови, осаджуючи з морської води солі кальцію та магнію. Відомі організми, що нагромаджують деякі радіоактивні елементи. У чому секрети їх дивних здібностей, ми поки що не знаємо. Попереду велика робота з вивчення всіх особливостей бактеріальних процесів. 6. Мікроби – фармацевти, перспективи їх використання Біотехнологія шукає шляхів розробки та промислового виробництва нових лікарських препаратів. І за порівняно стислий термін досягла певних успіхів, наприклад, отримання різних антибіотиків. Також створено інсулін, який відповідає людському. Як відомо, це гормон, що його виробляє підшлункова залоза. Інсулін людини і тварин дещо відрізняється своєю структурою, це викликало складні алергічні реакції. Вихід знайдено за допомогою підходів генної інженерії. З людської клітини виділено ген інсуліну. Його збудовано в ДНК кишкової палички, і вона стала джерелом унікального гормону. Також отримують за допомогою біотехнології противірусний препарат інтерферон. Він досить ефективний у боротьбі з вірусами. Спочатку його виділяли з донорської крові, що було занадто дорого. Потім створили штами бактерій, які містили гени, що керували синтезом інтерферону. І тепер він широко використовується у клінічній практиці. Методами біотехнології отримано й таку важливу речовину, як гормон росту. Вихідним матеріалом для нього став гіпофіз – залоза внутрішньої секреції. З нього виділено ген гормону росту людини, а потім вбудовано в бактерію. Цей штучний гормон регулює ріст, допомагає при опіках, переломах, загоює поранення, сприяє лікуванню виразки шлунка. 7. Мікроорганізми в боротьбі зі шкідниками в сільському господарстві Ця розповідь про біотехнологію буде неповна, якщо не висвітлити її значення в розв’язанні ще одного важливого завдання. Ідеться про санітарну службу мікроорганізмів, яку вони виконують в загальному кругообігу життя на Землі. Люди давно ведуть боротьбу з різними комахами – шкідниками в сільському господарстві. Найзначнішим досягненням уважалося винайдення ДДТ. Але зусібіч виявився негативний впливу пестицидів. На їх зміну стали надходити нові хімічні препарати. Вони вибірково діють на шкідників, розкладаються за деякий час, проте… Приблизно у 500 видів комах і кліщів виробилася стійкість проти цих хімічних засобів. Де ж вихід? Варто використовувати біологічний метод, сама природа надасть захисту рослинам, а насамперед організмам, що є природними ворогами шкідників. Відомий біолог І.Мечников 1879 року провів цікавий експеримент. Він додав у грунт, де були личинки комах, спори хвороботворних мікробів. Так почалася історія відомого в багатьох країнах методу біологічного захисту рослин. Біологічний метод досить ефективний, нешкідливий для людини і для довкілля. Наприклад, трихограма – крихітний паразит. Вона існує на яйцях майже 200 видів шкідливих комах, знищуючи їх. Ще один з активних «пожирачів» шкідливих комах – золотоочка, вона здатна знешкодити 50 видів різних комах. Теплолюбні рослини, позбавлені за допомогою таких вірусів цих мікробів, можуть витримувати зниження температури до - 6°С. Таким чином, завдяки цьому біометоду є можливість створення морозостійких культур – цитрусових, овочевих та ягідних. Є ще одна життєво важлива для великих міст проблема. Стрімкий ріст міського населення та промислового виробництва створили проблему відходів. Нині в багатьох країнах нагромадилися хімічні та токсичні відходи в розмірах мільйонів тонн. Треба знайти найефективніші методи та засоби очищення, знезараження та утилізації побутових та промислових стічних вод, які в усіх розвинених країнах є основними джерелами забруднення природних водойм та атмосфери. Невисока ефективність індустріальних методів, що вимагають великих капітальних затрат, сприяла розробці та впровадженню дешевих та надійних біологічних та біохімічних методів очищення. Бактерії всеїдні, їжею для них можуть бути багаті на органіку стоки, також будівництво та експлуатація біологічної установки набагато дешевше. Подібна установка ефективно працює на автомобільному заводі в Запоріжжі. ІУ. Осмислення об’єктивних зв’язків Метою цього етапу уроку є виявлення залежності вивченого і попереднього матеріалів, що розвиває пізнавальну діяльність учнів.
Схожі навчальні матеріали: | ||||||
| Всього коментарів: 0 | |