Методическая разработка «Искусственный отбор и наследственная изменчивость – основа выведения пород домашних животных и сортов культурных растений»

Содержание

1.      Пояснительная записка

2.      Цели практического занятия

3.      Междисциплинарные и внутридисциплинарные связи

4.      Структурно-логическая схема занятия

5.      Контроль исходного уровня знаний

6.      Блок самостоятельной работы обучающихся

7.      Контроль итогового уровня знаний и умений

8.      Задания по внеаудиторной самостоятельной работе по теме

9.      Список использованной литературы

10.  Дидактический материал

11.  Эталоны ответов к контролирующему блоку

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

     Методическая разработка «Искусственный отбор и наследственная изменчивость – основа выведения пород домашних животных и сортов культурных растений» разработана в соответствии с ФГОС СПО. Данная тема входит в изучение ОДБ 10. Биология. На его проведение по программе выделено 90 мин.

     Селекция – наука, разрабатывающая теорию и методы выведения и улучшения пород животных, сортов растений и штаммов микроорганизмов. Теоретическими основами селекции служат эволюционная теория, генетика, молекулярная биология, экология, экономика, география сельского хозяйства. Искусственный отбор - основной метод селекции, осуществляемый человеком.   Материал для искусственного отбора поставляет наследственная (индивидуальная, генотипическая) изменчивость. Селекционер отбирает особей с выгодными признаками и отбраковывает остальных. Породы и сорта, созданные путем искусственного отбора, могут существовать только благодаря заботам человека, в дикой природе они погибнут. Искусственный отбор может быть как стихийным (бессознательным), так и методическим (массовым или индивидуальным). Селекция микроорганизмов имеет большое значение для медицины. Благодаря современной селекции с помощью микроорганизмов получают новые высококачественные лекарственные препараты, антибиотики, витамины, гормоны, ферменты.

     Целью данной разработки является правильное понимание студентами современных методов селекции, развития умения сравнивать методы селекции растений и животных. Методическая разработка предусматривает устный опрос студентов, заполнение таблиц и работу с рисунками, подготовку докладов и презентаций, тест-контроль.

Учебно-методический материал может быть рекомендован преподавателям медицинских колледжей для обучения обучающихся специальности Сестринское дело. 

Тип учебного занятия: практическое занятие «Искусственный отбор и наследственная изменчивость – основа выведения пород домашних животных и сортов культурных растений»

Цели занятия:

1. Учебная:

   Систематизировать и закрепить знания студентов по данной теме, овладеть умениями и навыками.

2. Развивающая:

     Развивать у студентов сознательное восприятие учебного материала, познавательный интерес, мышление, внимание, умение выступать на публике, выслушивать докладчика. Способствовать развитию умения анализировать, выделять главное.

3. Воспитательная:

     Воспитать ответственное отношение к обучению; внимательность, аккуратность, понимание необходимости знаний в области биологии.

Мотивация

     Тема «Искусственный отбор и наследственная изменчивость – основа выведения пород домашних животных и сортов культурных растений» имеет важное значение в профессиональной деятельности медицинских специалистов, так как с помощью новых методов селекции от растений и животных можно получать лекарственные препараты, моноклональные антитела, белки, гормоны, применяемые в медицине.

     Занятие будет проводиться следующим образом: просмотр фильмов, устный опрос, выступление студентов-докладчиков, работа с рисунками, и контроль при помощи тестовых заданий.

Методическое оснащение:

     - интерактивная доска, презентация преподавателя, фильмы: «Селекция», «Самые редкие породы кошек», «Самые дорогие и редкие породы собак», тесты

Требования к уровню усвоения учебного материала

Обучающий должен иметь практический опыт:

     - обосновать создание новых сортов и пород действием различных видов изменчивости и

       искусственного отбора;

     - подкрепить доказательствами наличие у культурных форм растений и животных признаков, 

       полезных человеку;

     - наблюдать, делать заключения;

     - выполнять тестовые задания;

     - отвечать на вопросы.

Обучающий должен знать:

    - методы и задачи современной селекции.

Настоящее практическое занятие дает возможность получить информацию об освоении соответствующих ОК:

ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.

ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их выполнение и качество.

ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.

ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.

ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в

профессиональной деятельности.

ОК 6. Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями.

ОК 8. Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать и осуществлять повышение квалификации.

ОК 11. Быть готовым брать на себя нравственные обязательства по отношению к природе, обществу и человеку.

Междисциплинарные связи:

ОП.04 Генетика человека с основами медицинской генетики (в приложении № 1),

ОП.06 Основы микробиологии и иммунологии (в приложении № 1).

Внутридисциплинарные связи:

Темы «Селекция растений и животных», «Селекция микроорганизмов. Биотехнология».

Структурно-логическая схема занятия

Контроль исходного уровня знаний данной темы

Контрольные вопросы для проведения опроса:

1. Что такое селекция?

2. Назовите основные методы селекции

3. В чем отличие методического отбора от бессознательного?

4. Что такое массовый и индивидуальный отбор?

5. Какие методы не применяются в селекции животных?

6. Какие методы применяются только в селекции растений?

7. Что является материалом для искусственного отбора?

8. Назовите типы гибридизации.

9. Дайте определение понятий «сорт», «порода», «экстерьер», «гетерозис», «полиплоидия».

Эталоны ответов:

1. Наука, занимающаяся выведением новых и улучшением существующих сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов. Селекция – это своего рода эволюционный процесс, находящийся под контролем человека.

2. Искусственный отбор и гибридизация (скрещивание).

3. Бессознательный отбор осуществляется человеком с целью получения лучших растений и животных, а не для получения нового сорта или породы, как при методическом отборе.

4. Массовый отбор – это выделение из большого количества особей группы, которая обладает желательными для селекционера признаками. Массовый отбор не дает генотипически однородного материала, поэтому его производят неоднократно. Массовый отбор в селекции животных не применяется, поскольку количество потомства ограничено и невозможно оценить самцов по некоторым формам производительности. Метод применяется в селекции перекрестноопыляющихся растений. Индивидуальный отбор – это получение генетически однородного гомозиготного потомства от отдельных особей. Индивидуальный отбор значительно эффективнее в селекционной работе. В селекции животных применяют индивидуальный отбор по хозяйственно ценным признакам. В селекции растений индивидуальный отбор используют при работе с самоопыляющимися растениями.

5. Массовый отбор. Экспериментальное получение полиплоидов.

6. Индуцированный мутагенез – метод получения искусственных мутаций для создания исходного материала при селекции растений. Искусственные мутации возникают в результате воздействия различных мутагенов – факторов, вызывающих мутации. мутагенами являются канцерогенные, радиоактивные, ядовитые вещества, рентгеновские, электромагнитные и гамма-лучи. При воздействии на семена, пыльцу растений возникают изменения генотипа, что дает возможность получить сорта с новыми признаками и свойствами, не имевшимися у исходных форм. Путем воздействия колхицином созданы полиплоидные сорта клевера, ржи, гречихи, кукурузы, свеклы, многих декоративных растений. В селекции растений применяется экспериментальное получение полиплоидов для получения более продуктивных, урожайных форм.

7. Наследственная изменчивость (мутационная и комбинативная). Мутации необходимы для искусственного отбора особей с новыми, ценными для человека свойствами. Комбинативная изменчивость обусловлена перегруппировкой генов в процессе слияния гамет и образования зиготы. При скрещивании организмов возникают различные комбинации признаков, в дальнейшем человек отбирает из потомства те особи, у которые полезные свойства выражены наиболее сильно.

8. Инбридинг (близкородственное скрещивание) – скрещивание родителей и их потомства, осуществляется для перевода ценного рецессивного признака в гомозиготное состояние. Только в этом случае он проявится. В селекции растений применяется у перекрестноопыляющихся растений для получения чистых линий. Аутбридинг – неродственная гибридизация, которую проводят с целью получения нового, улучшенного качества породы или сорта. Применяется для получения гетерозиготных популяций и появления гетерозиса. Неродственная гибридизация бывает двух видов: отдаленная и внутривидовая. При отдаленной гибридизации проводится скрещивание организмов, принадлежащих к разным видам или родам.

9. Порода (сорт) – совокупность особей животных (растений), искусственно созданная человеком, обладающая наследственными особенностями и определенным комплексом морфологических признаков. Признаки проявляются только в тех условиях, для которых была создана порода или сорт.

Экстерьер – внешний вид животного, его фенотипические признаки. Отбор по экстерьеру играет важную роль в селекции животных.

Гетерозис – резкий скачок производительности или урожайности при скрещивании чистых линий, одна из которых гомозиготна по доминантным, другая – по рецессивным генам.

Полиплоидия – наследственное изменение, связанное с кратным увеличением числа хромосом.

Блок самостоятельной работы обучающихся

Работа с рисунками

Задание для студентов с органиченными возможностями

Задание:

     Рассмотрите изображения различных пород (или сортов) и их дикого предка. Обратите внимание на характерные черты рассматриваемых пород (сортов). Результаты оформите в виде таблицы.

Студенты заполняют таблицы в тетрадях.

 Задания для одаренных студентов

Задание:

Рассмотрите изображения и определите метод селекции. Результаты оформите в виде таблицы.

Студенты заполняют таблицы в тетрадях.

Эталоны ответов

Контрольные задания для определения итогового уровня знаний студентов

Тесты

Выбрать один правильный ответ

Вариант 1

Выбрать один правильный ответ

1. «Эволюцией, направляемой волей человека», по выражению Н. Вавилова, можно назвать:

1) получение модификационных изменений

2) выведение новых пород и сортов

3) естественный отбор

4) направленные изменения окружающей среды

2. Многообразие пород кошек является результатом:

1) естественного отбора                

2) искусственного отбора

3) мутационного процесса           

4) модификационной изменчивости

3. Отбор, производимый по генотипу, является

1) индивидуальным

2) естественным

3) массовым

4) стихийным

4. Эффект гетерозиса является следствием:

1) гомозиготности особей

2) увеличения числа мутаций

3) перехода рецессивных мутаций в гетерозиготное состояние

4) бессознательного отбора

5. У животных в результате близкородственного скрещива­ния может наблюдаться:

1) явление гетерозиса (жизненной силы)

2) увеличение частоты мутаций

3) ослабление (депрессия) потомства

4) появление межвидовых гибридов

6. В результате искусственного мутагенеза:

1) формируются чистые линии

2) повышается генетическое разнообразие исходного селекцион­ного материала

3) происходит массовый отбор

4) все потомство имеет одинаковый фенотип

7. В селекции при получении чистых линий и их скрещивании между собой наблюдается явление

1) гетерозиса

2) полиплоидии

3) близкородственного скрещивания (инбридинга)

4) межвидового скрещивания

8. Центром происхождения культурных растений считаются районы, где:

1) обнаружено наибольшее число сортов данного вида

2) обнаружена наибольшая плотность произрастания данного вида

3) данный вид впервые выращен человеком

4) нет верного ответа

9. Для получения полиплоидных сортов растений:

1) проводят родственное скрещивание

2) кратно увеличивают число хромосом в клетках

3) скрещивают чистые линии

4) вызывают хромосомные мутации

10. Установите соответствие между методом селекции и его особенностями:

Вариант 2

Выбрать один правильный ответ

1. Совокупность особей растений, искусственно созданную человеком и характеризующуюся определенными наследственными особенностями, называют

1) породой              

2) видом                  

3) популяцией

4) сортом

2. Одним из эффектов, сопровождающих получение чистых линий в селекции, является:

1) гетерозис                           

2) бесплодие потомства

3) разнообразие потомства      

4) снижение жизнеспособности

3. Бесплодие межвидовых гибридов связано с:

1) повышением их гетерозиготности

2) повышением их гомозиготности

3) нарушением хода мейоза

4) неблагоприятными условиями среды

4. Преодоление бесплодия межвидовых гибридов у рас­тений осуществляется с помощью:

1) близкородственного скрещивания     

2) массового отбора                                         

3) гетерозиса

4) полиплоидизации

5. Аутбридинг — это:

1) скрещивание между неродственными особями одного вида

2) скрещивание различных видов

3) близкородственное скрещивание

4) нет верного ответа

6. В результате близкородственного скрещивания:

1) повышается гомозиготность особей

2) повышается гетерозиготность особей

3) увеличивается частота мутаций

4) увеличивается число хромосом

7. В селекции животных не используется

1) близкородственное скрещивание

2) получение полиплоидов

3) гибридизация

4) массовый отбор

8. Чистая линия – это:

1) порода            

2) группа генетически однородных организмов

3) сорт

4) особи, полученные под воздействием мутагенных факторов

9. Обработка картофеля колхицином ведет к:

1) полиплоидии       

2) генным мутациям     

3) гибридизации

4) гетерозису

10. Установите соответствие между типом скрещивания и его характеристиками:

Внеаудиторная самостоятельная работа по теме:

Тема: «Искусственный отбор и наследственная изменчивость – основа выведения пород домашних животных и сортов культурных растений»

Виды работ:

1. Подготовка к контрольной работе по разделу «Основы генетики и селекции»

2. Изучить материал учебника: Сивоглазов В.И. Общая биология: учебник 10 кл. / В.И. Сивоглазов, И.Б. Агафонова, Е.Т. Захарова. - М.: Дрофа, 2017, стр. 219-235

3. Подготовить сообщение и презентации на темы:

·         Современные методы селекции животных и растений

·         Картофель – второй хлеб людей

·         Подсолнечник – цветок солнца

·         Селекция пшеницы

·         Собака – самый верный друг

·         Селекция крупного рогатого скота

·         Селекция свиней

·         Селекция овец

·         Птицеводство

·         Использование достижений селекции микроорганизмов в медицине

·         Искусственный мутагенез в селекции растений

·         Инбридинг и аутбридинг – методы селекции

Список использованной литературы

Основной источник

1. Сивоглазов В.И., Агафонова И.В., Захарова Е.Т. Общая биология. 10 кл. Базовый уровень: учебник / В.И. Сивоглазов, И.В. Агафонова, Е.Т. Захарова. - М.: Дрофа, 2017.

Дополнительные источники

1. Агафонова И.Б. Биология. Общая биология. 11 класс. Учебник-навигатор. Базовый и углублённый уровни ФГОС (+ CD-ROM) / И.Б. Агафонова. - М.: Дрофа, 2018.

2. Вахрушев А.А. Биология 10 - 11 классы / А.А. Вахрушев, О.В. Бурский, А.С. Раутиан, Е.И. Родионова, М.Н. Розанов. - М.: БАЛАСС, 2016.

3. Дымшиц Г.М., Саблина О.В., Бородин П.М., Кузнецова Л.Н., Сергеев М.Г. Биология. Общая биология. 11 класс. Учебник. Базовый уровень. ФГОС/ Г.М. Дымшиц. - М.: Просвещение, 2017.

4. Заяц Р.Г. Биология в таблицах, схемах и рисунках / Р.Г. Заяц, И.В. Рачковская, В.Э. Бутвиловский. -  Ростов-на-Дону: Феникс, 2020.

5. Садовниченко Ю.А. Биология в схемах и таблицах / Ю.А. Садовниченко, А.Ю. Ионцева. – М.: Эксмо-Пресс, 2019.

6. Сарьчева Н.Ю. Биология 11 класс. Тренировочные задания. Учебное пособие для общеобразовательных организаций / Н.Ю. Сарьчева. – М.: Просвещение, 2018.

7. Сухорукова Л.Н. Биология. 10-11 класс. Учебник. Базовый уровень. ФГОС/ Л.Н. Сухорукова. - М.: Просвещение, 2017.

8. Теремов А.В. Биология. 10 класс. Биологические системы и процессы / А.В. Теремов, Р.А. Петросова. – М.: Владос, 2019.

Справочная литература:

1. Богданова Т.Л., Солодова Е. А. Биология. Справочник для старшеклассников и поступающих в вузы./ Т.Л. Богданова, Е. А. Солодова . - М.: АСТ-Пресс СКД, 2016.

2. Джамеев В.Ю. Биология. ЕГЭ. Супермобильный справочник / В.Ю. Джамеев. – М.: Эксмо, 2019.

3. Железняк М.В. Биология в кармане. Справочник для 7-11 классов /  М.В. Железняк, Г.Н. Дерипаско. - Ростов-на-Дону.: Феникс, 2019.

4. Колесников С.И. Биология. 6-11 классы. Карманный справочник / С.И. Колесников. - Ростов-на-Дону.: Легион, 2019.

5. Садовниченко Ю. А. ЕГЭ. Биология. Универсальный справочник / Ю. А. Садовниченко. – М.: Эксмо, 2018.

6. Тейлор Д. Биология / Д. Тейлор, У. Стаут, Н. Грин. – М.: Лаборатория знаний, 2019.

7. Яценко Т. Краткий справочник по биологии / Т. Яценко. - СПб.: Питер, 2016.

Интернет источники

1. Справочник по биологии

mirbiologii.ru/tag/spravochniki-po-biologii

2. Биологический словарь On-line

http://www.bioword.narod.ru

3. Учебные материалы, занимательные статьи, новости биологии.

http://xn--90aeobapscbe.xn--p1ai/

4. Зоопортал Экзотика
http://www.ekzotika.com/

5. Образовательный проект «Естествознание»

http://www.nscience.ru/

6. Институт цитологии и генетики, Сибирское отделение РАН

http://www.bionet.nsc.ru/public/

7. База знаний по биологии человека. Генетика

http://humbio.ru/humbio/genetics.htm/

8. Медико-генетический научный центр РАМН

http://www.med-gen.ru

9. Наука – это жизнь!

http://nauka.relis.ru/

Приложение № 1

Текст сообщений

Сообщение № 1

Отдаленная гибридизация

     С помощью этого метода селекции создан капустно-редичный гибрид, тритикале (гибрид пшеницы и ржи), пшенично-пырейный гибрид, церападус (гибрид вишни и черемухи). У животных таким образом получают мулов (гибрид кобылицы и осла), гибрид яка с крупным рогатым скотом (хайнак), гибрид тонкорунных овец с горным бараном архаром – архаромериносная порода овец; в рыбоводстве получен межродовой гибрид бестер (гибрид белуги и стерляди), который в результате гетерозиса обладает высокими темпами роста и прекрасными вкусовыми качествами. Гибриды, получаемые при скрещиваниях между разными видами, обычно стерильны, т.к.  хромосомы не могут образовать гомологичные пары во время мейоза. Это называется гибридной стерильностью. Однако если число хромосом становится кратным их исходному гаплоидному набору, то возникает новый вид, который дает фертильных гибридов при скрещивании с такими же полиплоидами. Большинство таких растений отличается по признакам от родительских видов. У животных межвидовые скрещивания происходят редко.

Сообщение № 2

Получение химер

     Химера – организм, представляющий собой смесь двух генетически различающихся типов клеток. Химеры были получены в 1980-х годах искусственным путём. Химера овцы и козы — химера, полученная из клеточного материала коз и овец. Домашняя коза принадлежит к роду горных козлов, домашняя овца — к роду баранов. У козы 60 хромосом, а у овцы 54. Химера — это генетически неоднородный организм, который имеет (в случае полового размножения) 4 организма-родителя. Эмбрионы были хирургическим путём извлечены из коз и овец на шестой и седьмой день. После ферментативного удаления эластичной оболочки, окружающей развивающуюся яйцеклетку, внутренняя клеточная масса козы была отделена от бластоцисты хирургическим путём с применением специфических иммунных сывороток. Внутреннюю клеточную массу ввели в бластоцисты овец с помощью микроманипулятора. Двадцать две обработанные бластоцисты ввели 12 овцам для дальнейшего вынашивания. Девять овец родили в общей сложности 13 ягнят (выжило 59 % эмбрионов). Девять из них были обычными ягнятами, один оказался козлёнком, и два — межвидовыми химерами. У химер наблюдался разный тип шерсти на участках кожи, содержащих клетки овцы и клетки козы.

Сообщение № 3

Трансгенные растения и животные

     Организмы, которые генетически перестроены с использованием методов генной инженерии, называют трансгенными. Получение трансгенных организмов представляет собой альтернативу традиционным методам селекции животных и растений. Улучшение пород и сортов традиционными методами – длительный процесс. Генная инженерия дает возможность добавлять в организм новые гены, «конструировать» растения и животных с нужными человеку свойствами. Для переноса гена в растительную клетку используют бактериальные плазмиды, вирусы, бактериофаги. При создании трансгенных животных ДНК вводят в яйцеклетку, в стволовые клетки, используют векторы на основе вирусов и липосомы, представляющие собой искусственно созданные пузырьки, окруженные фосфолипидным бислоем. Новые технологии позволять повысить продуктивность, скорость роста, устойчивость к вредителям и стрессовым воздействиям среды, улучшить качество продукта.  Ген с нужной характеристикой можно идентифицировать и клонировать. Все положительные характеристики имеющегося сорта или породы сохраняются. С помощью генной инженерии генетики создали томаты с замедленным процессом созревания, что позволяет собирать плоды еще твердыми и загружать в контейнеры. С помощью генетических манипуляций можно повысить пищевую ценность растительных продуктов за счет увеличения содержания незаменимых аминокислот. В развитых странах используются генетически модифицированные сорта кукурузы, пшеницы, сахарной свеклы и рапса, устойчивые к гербицидам. Получены томаты, устойчивые к вредителям, болезням и антибиотикам. Первые опыты по получению трансгенных животных проводили на кроликах, свиньях и овцах. Трансгенные животные быстрее росли и набирали вес, однако, они больше болели. У них были отмечены такие заболевания как артрит, язва желудка, болезни сердца и почек. Животные чаще погибали в молодом возрасте, а их самки были бесплодными.  Для решения этих проблем необходимо найти способ более точной регуляции генов.

Сообщение № 4

Использование трансгенных животных и растений в медицине

     Трансгенные растения могут быть использованы для производства лекарственных препаратов. В клетках растений эксперссирован ген энкефалина человека. Энкефалины - синтезируемые в организме физиологически активные пептиды, эндогенные опиаты. Трансгенные растения используются для получения мышиных моноклональных антител, которые специфичны к определенному антигену. Моноклональные антитела применяются в клинических лабораториях для выявления беременности, диагностики болезней, передаваемых половым путем, злокачественных заболеваний, предотвращения отторжения пересаженных органов. Из молока трансгенных овец и коров получают белковые препараты, применяемые в медицине.  Например, промышленное получение белка α-1-антитрипсина, который контролирует фермент эластазу и предотвращает эмфизему легких. Встраивание человеческого гена в геном овцы было использовано при получении фактора IX – белка свертывания крови, отсутствие которого служит причиной одного из видов гемофилии. Получение фибриногена тоже очень важно, т.к. его предполагают использовать в качестве клея для соединения тканей после хирургических операций. Так же производится препарат, разжижающий кровь (тканевый активатор плазминогена). В геном овец и свиней введен ген, обуславливающий синтез гормона роста человека. В будущем число экспериментов по генетическому конструированию несомненно увеличится.

Эталоны ответов к контролирующему блоку

Вариант 1

1 - 2

2 - 2

3 - 1

4 - 3

5 - 3

6 - 2

7 - 1

8 - 1

9 - 2

10 – 1 - б, г, д. 2 - а, в, е

Вариант 2

1 – 4

2 – 4

3 – 3

4 – 4

5 – 2

 6 – 1

 7 – 2

8 – 2

9 – 1

10 – 1 – а, б, е; 2 – в, г, д

Скачано с www.znanio.ru