Урока: «Горизонты гибридизации» Имя урока
Скачать 423.67 Kb.
|
| Конспект урока по общей биологии в 11 классе по программе Сонина Н.И. «Горизонты гибридизации» Жукова Надежда Николаевна учитель биологии, химии МОУ «Нижнекулойская средняя общеобразовательная школа» Верховажского района Вологодской области Тема: «Основы генетики и селекции» Тема урока: «Горизонты гибридизации» Имя урока: «Вершки и корешки» Форма урока: виртуальная экскурсия Образовательная цель: Способствовать усвоению учащимися основного метода селекции – гибридизации, её частного случая - отдаленной (межродовой и межвидовой) гибридизации организмов. Развивающая цель: Способствовать формированию и развитию ОУУН. Задачи: 1.Способствовать формированию и развитию учебно-информационных умений развёртывания информации схемы «Методы селекции» в текст. 2. Способствовать формированию и развитию учебно-логических умений: умения обобщать и делать выводы (Например, каково научное значение создания фертильного капустно-редечного гибрида? Что ожидает виды в будущем?). 3. Способствовать формированию и развитию учебно-организационных умений: умения организовать свою работу. 4. Способствовать формированию и развитию учебно-коммуникативных умений: умения краткого публичного выступления. Воспитательная цель: Способствовать формированию и развитию у школьников чувства патриотизма: в числе ста важнейших открытий человечества в генетике значится преодоление стерильности «растительных мулов» Г.Д.Карпеченко. Ход урока: Мотивация: Слайд 1. Вершки и корешки. Ребята, конечно, Вы вспомнили по данной иллюстрации русскую народную сказку «Медведь и мужик» («Вершки и корешки»). Суть её проста: у пшеницы человек использует вершки, а у репы – корешки. Материал для учителя: Приложение № 1. Русская народная сказка «Вершки и корешки». [28] Человечество давно мечтало о таких растениях, у которых были бы съедобны и «вершки и корешки». Сегодня на уроке мы совершим виртуальную экскурсию в мир необычных организмов – гибридов. Что такое гибрид? «Гибрид» в современном толковом словаре «Большая Советская Энциклопедия» - (от лат. hibrida - помесь), организм, полученный в результате скрещивания генетически различающихся родительских форм (видов, пород, линий и др.).[7] В Интернете встречаются следующие слова при запросе понятия «гибрид»: помесь, бестер, амфидиплоид, инер, тритикале, катабу, катало, зеброид, зебоид, грифон, церападус, земклуника и др. Ребята! Может быть, и Вы назовете примеры гибридов? Предположите тему урока, определите цель и задачи урока.. Слайд 2. Виртуальная экскурсия «Горизонты гибридизации». Слайд 3. Вселилась мысль в умы ученых: «Народ голодный накормить». Решили, вняв советам оных, Капусту с редькою скрестить. Чтоб корень был мясистый спорый, А листья собрались в кочан, Составлен план, в расчетах скорый, Готов под квашение чан. Кипит работа. Вот вам, нате – Научный опыт вышел чист. Свершилось дело, в результате – Капустный корень, редьки лист. Сергей Мордвинцев [20] Когда возникает литературное произведение, люди ищут прообраз «героя». Ребята! Как Вы думаете, существует ли в реальности капустно-редечный гибрид? (Озвучивание ответов учащихся) Ребята, назовите имя нашего земляка – всемирно известного генетика, о котором идет речь: «В 1927 г. Берлинский конгресс генетиков одобрил «сватовство капусты и редьки». В 1929 г. за исследования гибридизации этому учёному была присуждена Рокфеллеровская стипендия для стажировки в США. За два года он посетил все известные генетические учреждения Америки. В региональной газете США поместили портрет ученого с подписью: "…, спаривший редьку с капустой". (Озвучивание ответов учащихся) Конечно, это наш земляк Георгий Дмитриевич Карпеченко, уроженец г. Вельска Архангельской области. Почему он – наш земляк? Город Вельск в конце XIX в. входил в Вологодскую губернию, наш край, расположенный в бассейне р. Ваги назывался Важский край. . Слайд 4. Маршрут нашей виртуальной экскурсии будет включать следующие остановки:
Первая наша остановка называется «Гибридизация». Ребята! Вспомните, пожалуйста, что Вам уже известно о гибридизации. Озвучивание ответов учащихся: - Гибридизация – скрещивание… - Гибридологический метод применял Г.Мендель… - Гибридизация – метод селекции… - Существуют гибриды первого, второго и следующих поколений… - Сорта огурцов с надписью «F1» не дают семян… Ребята, вспомним методы селекции. Составьте, пожалуйста, связный рассказ, используя схему на слайде «Методы селекции»: Слайд 5. Вывод: Основными (классическими) методами селекции являются отбор и гибридизация, а также появились и современные методы: мутагенез, полиплоидия, клеточная и генная инженерия и др. Как правило, эти методы комбинируют. Материал для учителя: Приложение № 2. Методы селекции.[4, 19] Сегодня нас интересует отдалённая гибридизация. Обычно скрещивание происходит в пределах вида, но иногда удается получать гибриды растений разных видов и даже разных родов. Такие скрещивания называют отдаленной гибридизацией. Жизненные качества сорняка пырея настолько высоки, что велись работы по созданию шпенично-пырейных гибридов, которые сочетали бы в себе многолетие пырея и хлебную ценность пшеницы. Работая агрономом одного из отделений зерносовхоза «Гигант» Сальского района Ростовской области, Н. В. Цицин скрестил пшеницу с пыреем и впервые получил пшенично-пырейный гибрид, что стало началом его работы в этом направлении. Правда, зерновую многолетнюю пшеницу, отвечающую всем желаниям ученых, создать не удалось, но были получены хорошие однолетние сорта зернокормовой и зерновой пшеницы, морозостойкие, засухоустойчивые, не поражающиеся болезнями. Николай Иванович Вавилов самым серьезным образом поддерживал работы Н. В. Цицина по гибридам пшеницы с пыреем, считая, что наибольший интерес такие скрещивания представляют для повышения зимостойкости пшеницы. Интересные ржано-пырейные гибриды впервые были получены Н. В. Цициным в 1934 г. [16] Гибрид пшеницы и ржи - тритикале удачно сочетает ценные качества обеих культур. Он дает высокий урожай зерна и зеленой массы с высокими кормовыми качествами. Слайд 6. Пшенично-ржаной гибрид. Тритикале уже начинает теснить другие культуры в структуре посевных площадей. По данным Международной ассоциации по тритикале – ITA в растениеводстве мира она занимала в 2002 г. – уже 3,5 млн. га. Основное количество зерна потребляется как главный компонент комбикормов при откорме свиней и бройлеров. Культура сегодня на вооружении спиртовой промышленности ввиду высокого содержания крахмала (пиво, спирт). Биологическую ценность в тритикале подметили кондитеры и пекари. [15] Среди животных тоже есть отдалённые гибриды. Гетерозисные гибриды лошади и осла (мул), одногорбого и двугорбого верблюдов (нар) обладают большой силой и выносливостью. Гибриды тонкорунных овец с диким горным бараном архаром (архаромеринос) отличаются шерстью высокого качества. Отдаленные гибриды (межвидовые, межродовые) животных бесплодны. [18] Остановка вторая: «Капустно-редечный гибрид» Отдаленные гибриды имеют многие полезные для человека признаки, но возникает одна проблема – гибриды могут быть стерильными. Слайд 7. Стерильный капустно-редечный гибрид. Причина стерильности гибридов — различие хромосом. Гомологичные хромосомы имеют разное строение и не могут конъюгировать. При нормальном течении мейоза конъюгировавшие гомологичные пары расцепляются и расходятся к разным полюсам клетки. В случае скрещивания отдаленных гибридов гомологичные пары не конъюгируют и поэтому расходятся не к разным полюсам, а случайным образом, в гаметах оказываются произвольные наборы хромосом. Такие гаметы обычно нежизнеспособны.[18] Проиллюстрировать стерильность гибридов можно следующей схемой (запись в тетради): Р АА х ВВ капуста редька Гаметы А В F1 АВ стерилен Одним из основных методов преодоления стерильности отдаленных гибридов является использование полиплоидии. Полиплоидия – кратное увеличение гаплоидного набора хромосом организма. Некоторые полиплоиды обладают быстрым ростом, высокой урожайностью, повышенной устойчивостью к действию неблагоприятных факторов. Высокие характеристики достигаются многократностью набора доминантных генов, контролирующих проявление благоприятных признаков (их полимерией). Дублирование ДНК защищает организм от повреждения мутациями. Природный полиплоид мягкая пшеница содержит в генотипе шестикратный набор хромосом родственных злаков, твердая пшеница — четырехкратный. Полиплоидными являются и другие сельскохозяйственные культуры: картофель, хлопчатник, овес, садовая земляника, люцерна, некоторые сорта гречихи, ржи, сахарной свеклы и подсолнечника. Селекционеры Японии научились выращивать триплоидную форму арбузов, не имеющих семян (кратность нечетная, хромосомы остаются без пары и не конъюгируют, мейоз нарушается). Для этого они скрещивают особи с тетраплоидным и диплоидным набором. У покрытосеменных культур 30—35 % составляют полиплоиды, среди них у злаковых трав эта доля еще больше — 70 %. В северных широтах и высокогорных районах полиплоиды составляют 80% растений. Веретено деления разрушают специальными веществами (например, колхицином), в результате удвоившиеся хромосомы остаются в одной клетке. Гомологичные хромосомы каждой родительской особи благодаря кратности набора конъюгируют между собой, и нормальное течение мейоза восстанавливается.[18] Материал для учителя: Приложение № 3. Колхицин [13] Слайд 8. Фертильный (плодовитый) капустно-редечный гибрид. Проиллюстрировать плодовитовсть гибридов можно следующей схемой (запись в тетради): Р АА х ВВ капуста редька колхицирование Гаметы АА ВВ F1 ААВВ межродовой плодовитый гибрид Полиплоидия у животных встречается довольно редко. Известному русскому ученому Б. Л. Астаурову удалось путем отдаленной гибридизации с последующим использованием полиплоидии получить полиплоидные формы тутового шелкопряда. Гибрид объединяет хромосомы двух исходных видов и нормально размножается.[18] Остановка третья: Георгий Дмитриевич Карпеченко Впервые успешно преодолеть бесплодие отдаленных гибридов посредством полиплоидии удалось русскому генетику Г. Д. Карпеченко в 1924 г. Он получил межродовый гибрид капусты и редьки. У обоих этих видов содержится по 9 хромосом в гаплоидном наборе. Гибрид (амфигаплоид — греч. «amphi» - вокруг, с обеих сторон) имеет 18 хромосом и бесплоден: 9 капустных и 9 редечных хромосом не конъюгируют в мейозе. В амфидиплоидном гибриде (18 хромосом капусты и 18 хромосом редьки) капустные хромосомы конъюгируют с капустными, а редечные — с редечными, и гибрид благополучно плодоносит. Гибрид напоминает и капусту и редьку. В наши дни "генная инженерия" - один из признанных методов современных биотехнологий. Георгий Дмитриевич Карпеченко был, по сути, первым, кто создал метод хромосомной инженерии. Его работы входят теперь во все учебники по генетике. Он показал возможность преодоления бесплодия отделенных гибридов за счет удвоения наборов хромосом обоих родителей. Еще студентом Карпеченко создал гибрид капусты с редькой - рафано-брассику, впоследствии ставший классическим примером генетики, наподобие опытов Грегора Менделя с горохом.[12] Слайд 9. Г.Д. Карпеченко родился 3 мая 1899 г. в городе Вельске Вологодской губернии в семье уездного землемера, окончил вологодскую гимназию, затем Московский сельскохозяйственный институт (бывшую Петровскую сельскохозяйственную академию - Петровку). Здесь он начал свои первые опыты по отдаленной гибридизации растений, которые впоследствии продолжил в ВИРе и которые принесли ему мировую славу. После окончания МСХИ в 1922 г. он был оставлен "для подготовки к научной деятельности" при кафедре генетики и селекции. Материал для учителя: Приложение № 4. Карпеченко Георгий Дмитриевич [12] Слайд 10. В апреле 1925 г. Н.И. Вавилов приглашает молодого ученого на работу в Ленинград. Николай Иванович знал работы Карпеченко, понимал, что за ними - большое будущее и возлагал на него огромные надежды. Георгий Дмитриевич был поставлен во главе лаборатории генетики, которую для начала должен был и создать. И Георгий Дмитриевич, получив приглашение в Ленинград, становится первым генетиком Вавиловского института. Расположилась новая лаборатория в великокняжеской усадьбе в Детском Селе. [12] (Чтобы перейти к демонстрации внутренней презентации «Пушкинская лаборатория ВИРа на территории дачи великого князя Бориса Владимировича», достаточно щелкнуть по управляющей слайд- кнопке, т.е. картинке) Материал для учителя: Приложение № 5. Детское Село Ребята, рассматривая слайд – схему дачи вл.кн. Бориса Владимировича, обратите внимание, что лаборатория ВИРа и дом, где жил Карпеченко, находились рядом. Материал для учителя: Приложение № 6. Дом Вавилова[8] В 1925 - 1969 гг. здание принадлежало Всесоюзному институту растениеводства (ВИРу). В нем находились летние и постоянные квартиры сотрудников. Именно здесь в 1930-е годы жили выдающиеся учёные Николай Иванович Вавилов (квартира № 2) и Георгий Дмитриевич Карпеченко (квартира № 1). Здесь жили генетик Александр Николаевич Лутков и Леонид Ипатьевич Говоров, доктор биологических наук, который занимался изучением бобовых культур.[8] Слайд 11. Карпеченко Г.Д. и Барулина Е.И. на Пушкинской (Детскосельской) опытной станции ВИРа. Елена Ивановна Барулина (1895-1957 гг.) – ученица, соратница, жена Н.И.Вавилова. Николай Иванович Вавилов, его жена Елена Ивановна Барулина и Георгий Дмитриевич Карпеченко с женой Галиной Сергеевной были не только сотрудниками одного института – ВИРа, вместе работали, но и жили по соседству, и дружили «семьями». Жена Георгия Дмитриевича – Галина Сергеевна – красивая, хорошо образованная женщина, всегда готова была помочь мужу по работе. Когда готовилась в свет книга Т.Моргана «Экспериментальные основы эволюции», Галина Сергеевна помогла мужу перевести её на русский язык. Впоследствии она многие годы была помощницей Н.П.Дубинина – работала в Институте общей генетики в Москве. Она была заядлой теннисисткой, он хорошо играл на кларнете и виолончели. Они любили общество, много читали, были в курсе новостей культурной жизни города. В доме было полно клеток с певчими птицами. В семье росла дочь Валентина. У Вавиловых рос сын Юрий.[12] Материал для учителя: Приложение № 7. Барулина Елена Ивановна [5] Главными темами лаборатории становятся отдаленная гибридизация и цитогенетика отдаленных гибридов - продолжение уже начатых Г.Д. Карпеченко работ, а также экспериментальный мутагенез, методы получения, изучения, размножения и использования в селекции полиплоидных растений. При формировании экспериментальной базы и штата лаборатории проявился незаурядный организаторский талант Георгия Дмитриевича. Он собрал коллектив талантливых генетиков, многие из которых внесли весомый вклад в науку. Лаборатория, позднее переименованная в отдел, стала одним из основных экспериментальных подразделений института. В 1934 г. в отделе числилось 43 человека, не считая аспирантов и практикантов (аспирантов уже в 1931 г. было 16). Впоследствии многие из них вошли в штат отдела, который стал по существу центром подготовки генетических кадров для всей страны. Сам Георгий Дмитриевич получил замечательную методическую подготовку, после Петровки пройдя стажировку в лучших генетических лабораториях Финляндии, Швеции, Норвегии, Дании, Германии, Голландии, Англии, Франции, Австрии и общаясь там с крупнейшими учеными. [12] Слайд 12. Вместе с Вавиловым, с Кольцовым, Серебровским и Четвериковым Г.Д. Карпеченко отправился в 1927 г. в Берлин, на конгресс генетиков. Генетики обоих полушарий признали его успех в преодолении бесплодия «растительных мулов» - межвидовых гибридов. Слайд 13. В 1929 г. за исследования гибридизации ему была присуждена Рокфеллеровская стипендия для стажировки в ведущих генетических лабораториях США. В Международный комитет по Рокфеллеровским премиям. В прекрасной, тщательно продуманной работе Г.Д. Карпеченко удалось получить совершенно новый промежуточный вид или, вернее, род... Обнаруженные исследователем факты открывают широкие возможности в межвидовой гибридизации растений, и ныне пропасть, которая до недавнего времени отделяла виды и роды, становится проходимой... Мы считаем своим долгом отметить выдающееся значение этой работы нашего соотечественника. Директор Всесоюзного института Прикладной ботаники и новых культур Академик Н.Вавилов. С октября 1929 г. по февраль 1931 г. он работал в Калифорнийском университете в лаборатории Э. Бебкока и во всемирно известной лаборатории Т.Х. Моргана в Калифорнийском технологическом институте в Пасадене. Тогда же он посетил все известные генетические учреждения Америки. Его работы были освещены в научно-популярном американском журнале "Science News-Letters" и региональной газете США, поместивших портрет ученого с подписью: "Г.Д. Карпеченко, спаривший редьку с капустой". Всемирная известность Георгия Дмитриевича выражалась в постоянной его востребованности в качестве организатора генетических форумов. В 1929 г. он был генеральным секретарем (председателем – Н.И.Вавилов) Всесоюзного съезда по генетике, селекции, семеноводству и племенному животноводству, проходившему в Ленинграде. На секции «Цитология наследственности» сделал два доклада: «О половом обособлении редечно-капустных тетраплоидов» и «К синтезу константного гибрида из трех видов (гибриды редечно-капустных тетраплоидов с дикой редькой, репой, горчицей и рапсом». В этом же году по приглашению Германского общества селекционеров выступал на селекционном съезде в Кенигсберге.[12] Слайд 14. "Это был несомненно генетик мирового масштаба", – отозвался о нем Феодосий Григорьевич Добжанский. И оценка эта тем ценна, что сам Добжанский был одним из крупнейших генетиков мира. Материал для учителя: Приложение № 8. Добжанский Феодосий Григорьевич [11] 23 апреля 1929 г.. Академик Н.И.Вавилов – академику О.Ю.Шмидту: "В качестве кандидатов, достойных премии им. В.И.Ленина, могу указать следующих лиц: профессора Николая Александровича Максимова. Профессора Алексея Григорьевича Дояренко. Третьим кандидатом мы позволяем себе выдвинуть молодого ученого Георгия Дмитриевича Карпеченко. Его работа “К проблеме экспериментального видообразования, полиплоидные гибриды редьки и капусты” представляет исключительный интерес в области генетики за последние годы".[12] Остановка четвертая: «Вавилон» Слайд 15. (Чтобы перейти к демонстрации внутренней презентации «ВИР», достаточно щелкнуть по управляющей слайд - кнопке, т.е. картинке) "Вавиловским Вавилоном" петербуржцы и сейчас называют два старых здания НИИ растениеводства имени Н.И.Вавилова на Большой Морской (дом № 42 и 44), опытную станцию в Павловске, филиал в Пушкине. Не очень сильные в древней истории, но достаточно поднаторевшие в политиканстве, противники академика Вавилова, повторяли: “Вавилон должен быть разрушен” (И.И.Презент), скорее всего, имея ввиду коллектив единомышленников Н.И.Вавилова… |
Похожие:
 | Организация урока: тип урока, структура урока, этапы и их логическая последовательность и дозировка во времени, соответствие построения... | | Каждый урок занимает определенное место в методике темы. Соответственно его организация определяется задачами всей темы и конкретного... |
| Содержание урока соответствует поставленным целям и задачам. Цели урока достигнуты | | Аннотация: авторы представляют опыт школы по сопровождению урока в контексте фгос, важным инструментом совершенствования урока может... |
| ... | | Место и значение данного урока в перспективном плане развития учащихся. Формулировка цели |
| Цель урока Выбор модели проекта, составление описания внешнего вида с применением полученных знаний и использовании икт | | Рассказывает этапы проведения урока-игры, основные моменты и оценку результатов проведения |
| Соответствие дидактической задачи урока отобранному содержанию Результативность решения дидактической задачи |  | Цели урока: Обучающая формирования умений и навыков самостоятельного оформления договора на прием денежной наличности |