Изучение нового материала

3.  Изучение нового материала

Если вы вспомните первое занятие, то сами скажете, в какой «биотехнологической эре» мы сейчас живем (эра генетической инженерии).

Попробуем разобраться в этом термине:

генетическая (генная) – затрагивающая генетические структуры (какие это структуры?);

инженерия подразумевает конструирование, модификацию в механическом смысле.

Итак, запишите определение:

Генная инженерия – система экспериментальных приемов, позволяющих конструировать лабораторным путем искусственные генетические структуры, вводить их в клетку и позволяющих в ней совершать работу.

Возможно, у вас вызвало недоумение словосочетание «совершать работу». Вспомним простейшую схему реализации генетической информации:

участок ДНК (ген) РНК белок (на доске)

и именно белок реализует генетическую информацию сам по себе или, если он фермент, запускает превращение каких-то веществ. Например, собаки не нуждаются в поступлении извне витамина С, а синтезируют его из компонентов углеводистой пищи. Следовательно, если гены, кодирующие нужные ферменты такого превращения, «пересадить» от собаки организму, испытывающему недостаток витамина С (морской свинке, человеку!?!), то проблема будет решена. Правда, данный перенос генов на современном этапе утопичен, но я привел его как наглядный пример биотехнологического использования.

Успехи в генной инженерии стали возможны благодаря изучению простейших живых существ (вирусов и бактерий) на генетическом уровне. Прежде, чем извлечь нужный ген из микроорганизма, надо знать его местоположение. Составлены так называемые генетические карты многих штаммов бактерий и вирусов методами классической генетики. Нужен «почтальон» – носитель генов, предназначенных для переноса («вектор»). Такие имеются в природе с незапамятных времен: плазмиды и бактериофаги. Плазмиды – кольцевые молекулы ДНК, относительно небольших размеров, самостоятельно существующие независимо от хромосомы бактерии. Они обусловливают вне хромосомную наследственность (кстати, у человека её обусловливают митохондрии). И конечно нужны «хирургические скальпели» молекулярных размеров, позволяющие резать ДНК в нужных местах. И такие инструменты всегда были рядом с нами и даже в нас: ферменты специфического расщепления ДНК – рестриктазы. Роль их в клетке – разрушение вирусных ДНК. Каждая рестриктаза специфична по-своему, но все они имеют одну общую особенность – действуют на последовательности, читаемые в одной цепи ДНК, идентично другой, но в противоположную сторону:

5´ ГААТТЦ 3´

5´ ЦТТААГ 3´

«перевертыши»: «А роза упала на лапу Азора».

Обратите внимание, что образовались однотяжевые последовательности, комплементарные друг другу, «липкие концы». Уже известно более 500 рестриктаз, позволяющих расщеплять ДНК в 120 последовательностях. Впервые их применили в 1972 году в США.

Есть ферменты, сшивающие разрывы ДНК (на доске):

Теперь обновленные плазмиды, поглощенные бактериями из раствора, можно размножить в миллионы раз – клонировать. А встроенный ген будет работать и нарабатывать нужный белок, витамин, аминокислоту… Это мы рассмотрим на следующем уроке.

УРОК №9 по теме «Применение генной инженерии»

Задачи:

1. Образовательная: знакомство учащихся с применением достижений генной инженерии в биотехнологии: клонирование генов в различных организмах. Проблемы и перспективы данного направления.

2. Развивающая: а) развитие познавательного интереса учащихся в связи с занимательностью материала;

б) формирование логического мышления в ходе познания путей получения современных лекарственных препаратов и новых сортов растений;

в) формирование умений и навыков умственного и практического труда.

3. Воспитательная: а) в целях формирования диалектического мировоззрения показать хрупкость состояния природного равновесия и все возрастающую роль человека в поддержании этого равновесия;

б) воспитание мотивации к обучению.

Ход урока:

1.  Организация класса

Объясните, как можно пересадить ген от одного микроорганизма другому?

2.  Актуализация знаний

Итак, мы разобрались, как можно пересадить ген от одного организма другому. Сегодня посмотрим, к чему это приводит или может привести.

3.  Изучение нового материала

В настоящее время основные работы по генной модификации организмов ведутся с бактериями, так как они наиболее изучены и просты. Многие штаммы микроорганизмов также являются сверхпродуцентами различных биологически активных веществ.

Материал к уроку смотри клонирование в клетках различных организмов(главаI).

«Мы почувствовали себя ничтожными существами, богохульно дерзнувшими затронуть силы, бывшие до сих пор в неприкосновенности». (Генерал Фарелл, очевидец взрыва первой экспериментальной атомной бомбы 16.07.1945)

УРОК №10 Итоговая проверочная работа

I вариант

1.  Определение биотехнологии

2.  Принцип работы биофильтра, аэротенка

3.  Напишите уравнения реакций микробиологического окисления пирита, выщелачивания медных отвалов

4.  Определение иммобилизованного фермента. Методы иммобилизации.

5.  Что такое генная инженерия?

II вариант

1.  Этапы развития биотехнологии

2.  Уравнения процессов молочнокислого и спиртового брожения, получения уксуса

3.  Определение биометаногенеза, этапы

4.  Принцип отбора мутантов с нарушениями регуляторных систем

5.  Как вы понимаете понятия: вектор, рестриктазы

3.3 Примерный план включения материала элективного курса в темы неспециализированной программы по химии

3.4Педагогический эксперимент

Приведённая практическая работа была выполнена на занятиях школы №18 со школьниками 10 «А» и 10 «Б» и со студентами 5 курса биолого-химического факультета КГПУ им. К.Э. Циолковского.

Занятие по теме «Микробиологическое выщелачивание» было также проведено со студентами (БХ-51) за невозможностью использования резервов школы.

Кроме того, был изучен и переработан опыт учителей средней школы №18 г. Калуги в преподавании темы «Биотехнология». Данная тема затрагивается ими в 11 классе в модуле «Химия в жизни общества» (по программе О.С. Габриеляна).

Вывод

Педагогический эксперимент выявил некоторые технические и временные недостатки предлагаемой практической работы. По нашему мнению целесообразнее её проводить во внеурочное время: на факультативных занятиях и кружках.

В ходе беседы была выявлена заинтересованность студентов в предложенном материале. Несомненно, данное занятие расширило их кругозор и мотивировало к дальнейшему обучению.

Учитель химии средней школы №5 г. Калуги также считает нужным расширение предложенного О.С. Габриеляном модуля за границы лекарственных препаратов.

Заключение

В процессе работы для достижения цели нами были выполнены следующие задачи:

1.  Проанализирована методическая литература и обоснована актуальность темы.

2.  Проанализирована литература, дающая обзор основных вопросов биотехнологии.

3.  Подобран материал к проведению уроков по данной теме и разработаны методические рекомендации по его использованию.

4.  Подобрана лабораторная работа, которую следует включить в изучение данной темы.

5.  Проведён педагогический эксперимент и освоен опыт учителей.

Таким образом, разработанная нами методика применима для обучения, так как повышает познавательный интерес у учащихся, что является важным условием формирования высокого качества знаний и эффективности их усвоения. Кроме того, предложены опыты, не требующие применения сложного оборудования.

Список литературы

1.  Андреева Н.В., Левченко А.Л. Профильное обучение: вчера, сегодня, завтра // Биология в школе, №5, 2004-с. 21

2.  Баранов В.С. Генная терапия – медицина XXI века // Соросовский образовательный журнал, №3, 1999-с. 63

3.  Белозёрский А.Н. Молекулярная биология – новая ступень познания природы – М., «Советская Россия», 1970

4.  Биотехнология. Принципы и применение: Пер. с англ. // Под ред. И. Хиггинса, Д. Беста и Дж. Джонса. – М.: Мир, 1988. – 480 с.

5.  Браун А.Д. Фаддеева М.Д. Молекулярные основы жизни – М.: «Просвещение», 1976 – 206 с.

6.  Геном, клонирование, происхождение человека // общ. ред. Корочкина Л.И. – Фрязино, 2004

7.  Егорова Т.А., Клунова С.М., Живухина Е.А. Основы биотехнологии – М.: «Академия», 2003 – 208 с.

8.  Ингрем В. Биосинтез макромолекул Пер. с англ. – М.: Мир 1966 –273 с.

9.  Коничев А.С., Севастьянова Г.А. Молекулярная биология – М.: «Академия», 2003. – 400 с.

10.  Концепция модернизации российского образования на период до 2010 года

11.  Ленинджер А. Основы биохимии: в 3-х томах Т.3. Пер. с англ.-М.: Мир, 1985. – 320 с.

12.  Лутова Л.А. «Генетическая инженерия растений: свершения и надежды» // Соросовский образовательный журнал, том 6, №10, 2000 – с. 10

13.  Николаев А.А. Основы биотехнологии часть I Калуга, КГПИ им. Циолковского. 1989. – 43 с.

14.  Овчинников Ю.А. Биоорганическая химия. – М.: Просвещение, 1987. – 815 с.

15.  Программы для общеобразовательных учреждений: химия 8–11 кл. // сост. Габрусева Н.И., Суматохин С.В. – М.: Дрофа, 2001 – 288 с.

16.  Садовникова Е.А., Шакир И.В. «Биотехнология – что это такое?» // Химия в школе №2 1994

17.  Филиппович Ю.Б. Основы биохимии Высш. шк., 1985. – 503 с.

18.  Франк-Каменецкий М.Д. Самая главная молекула – М.: Наука 1988. – 176 с.

19.  Чирков Ю.Г. «Время химер. Большие генные игры». – М.: ИКЦ «Академкнига» 2002.

20.  http://www.pravda.ru/science/technologies/209660-egg-0

21.  http://www.vz.ru/society/2006/10/17/53162.html

Похожие работы

Экологическое содержание темы "Основания" в курсе неорганической и органической химии средней школы

Скачать

68936

2

7

... весь цилиндр. Это опыт демонстрирует одну из биологических функций железа. По химической природе, каталаза – геминовый фермент, содержащий железо. [3] 2. Разработка темы «Основания» в курсе неорганической и органической химии 2.1 Урок по теме «Основания»   Цели урока: познакомить учащихся с новым классом химических соединений – основаниями, их свойствами (отношение к воде, действие на ...

Прикладная химия

Скачать

36422

1

0

... области создания новых конструкционных материалов с заданными химическими и физическими свойствами. Обсудить возможности и перспективы синтеза таких материалов на основе органических и неорганических полимеров. Прикладная химия неотделима и от социально-бытовой сферы общества. В лекциях необходимо знакомить студентов с областями применения продуктов химических производств. Это расширит кругозор ...

Альтернативная водородная энергетика как элемент школьного раздела химии: "Физико-химические свойства водорода"

Скачать

87142

4

4

... период многие страны приняли решение о полном или постепенном отказе от развития атомной энергетики. 1.3 Особенности альтернативной водородной энергетики Водородная энергетика включает следующие основные направления: Разработка эффективных методов и процессов крупномасштабного получения дешевого водорода из метана и сероводородсодержащего природного газа, а также на базе разложения воды; ...

Психолого-педагогические условия профессионального самоопределения учащихся в процессе обучения биологии

Скачать

208749

33

26

... экспериментальной площадки был выбран 9 А класс. В этом классе 29 человек: 17 мальчиков и 12 девочек. Цель эксперимента: выявление психолого-педагогических условий профессионального самоопределения учащихся в процессе обучения биологии; а также формирование устойчивой положительной мотивации к изучению курса биологии и развитие профессионального самоопределения учащихся при изучении курса “Общая ...