12.03 2020. Урок 50.

Основи еволюційної філогенії та систематики

Вивчаючи основи еволюційного вчення, ви вже помітили як природа вдосконалює все на Землі. Для того щоб легше було засвоювати еволюційні події та вивчати живі організми, людина створила такі науки, як систематика і філогенія. Чим саме вони можуть бути корисним? Давайте дізнаємось.

IІ. Вивчення нового матеріалу

1. Біологічна систематика

Біологічна систематика — це наукова дисципліна, завданням якої є розробка принципів класифікації живих організмів і практичне застосування цих принципів до побудови системи органічного світу.

Відомості про історію систематики наведено в електронному додатку.

2. Філогенія

Наука, що вивчає закономірності розвитку тваринного й рослинного світу.

Філогене́з (грец. Φϋλον — рід, плем'я і γεννάω — породжую) — історичний розвиток як окремих видів і систематичних груп організмів, так і органічного світу в цілому. Філогенез взаємозв'язаний з онтогенезом.

Філогенез — послідовність подій еволюційного розвитку виду або таксономічної групи організмів. Вивчає філогенез і класифікує організми на його основі філогенетика.

Виділяють такі форми філогенезу:

· дивергенція

Диверге́нція (лат. Diverto — відхиляюсь) — розходження ознак і властивостей у спочатку близьких груп організмів в ході еволюції. Результат існування в різних умовах і неоднаково спрямованого природного відбору. Поняття «дивергенція» введено Чарльзом Дарвіном (1859) для пояснення походження видів тварин і рослин, їх різноманіття, виникнення розмежування між видами, обґрунтування вчення про монофілетичне походження видів від спільного кореня. Дивергентність еволюційного процесу виводиться з фактів різноспрямованої мінливості, переважного виживання і розмноження в ряді поколінь крайніх варіантів, які в меншій мірі конкурують між собою. Дивергенція ознак під впливом природного відбору приводить до диференціації видів і їх спеціалізації.

Пізніше поняття дивергенції було доповнено концепцією адаптивної радіації.

Дивергентна еволюція, також відома як адаптивна еволюція — тип еволюції, при якому дві або більше біологічні характеристики мають загальне походження, але відхилилися протягом процесу еволюції. Ці характеристики можуть бути як помітними рисами, так і молекулярними, наприклад генами, сигнальними або метаболічними шляхами. Це один із основних типів взаємовідносин між видами або популяціями, що вивчається еволюційною біологією.

Наприклад, у метеликів родини білянок дивергенція ознак сталася в напрямку пристосування гусениць до поїдання різних кормових рослин — капусти, ріпи, брукви та інших. Серед жовтецевих одні види живуть у воді, інші — в болотистих місцях, лісах або на луках. За сучасними уявленнями, дивергенція ознак виникає в результаті дизруптивного відбору, а також ізоляції, і не обов'язково пов'язана з гострою внутрішньовидової боротьбою. До прикладу, у світі існує озеро-колишня затока, де живуть види морських риб у майже прісній воді.

· конвергенція

Конвергентна еволюція, конвергенція — еволюційний процес, що призводить до формування комплексу схожих ознак у представників неспоріднених (немонофілетичних) груп. Наслідком конвергентної еволюції є конвергентна схожість, тобто схожість організмів, заснована не на їхній спорідненості, а на близькому наборі ознак, що сформувався незалежно в різних групах. Основною причиною конвергентної еволюції вважається схожість екологічних ніш даних організмів.

Наприклад, відомим випадком конвергентної еволюції є формування схожих форм тіла у хижих акул, іхтіозаврів (дані — за викопними залишками) і дельфінів. Екологічна ніша великого рухомого водного хижака — однакова для всіх трьох груп і висуває схожі вимоги до форми тіла тварини. При цьому, проте, багато основних характеристик класів, до яких відносяться три перераховані групи, зберігаються у даних груп. Проте в іхтіозаврів і дельфінів пояс задніх кінцівок редукований.

Ще одним прикладом конвергентної подібності є формування жорсткого важкого скелета із захисною функцією в різних групах сидячих тварин. Такі скелети характерні для губок (Porifera), кнідарій (Cnidaria), коралів (Anthozoa) і покривників (Urochordata).

Інколи термін «конвергентна еволюція» застосовується і до культурної еволюції та означає еволюцію, за якою подібні культурні ознаки розвинулися в подібних природних умовах різними народами з різними спадковими культурами.

· паралелізм

Паралелізм (від грец. Parallelos — паралельний; той, що йде поруч), паралельна еволюція — незалежний розвиток подібних ознак в еволюції близькоспоріднених груп організмів.

У результаті паралелізму ознаки подібності різних груп, які були набуті вторинно, начебто накладаються на їхню подібність, обумовлену спільним походженням. Так виникає особлива категорія подібності органів у різних видів — гомойологія.

Виникнення паралелізму пов'язане зі збереженням спорідненими групами організмів певної генетичної спільності, а також подібності процесів онтогенезу та його регуляції. Паралелізм починається з дивергенції. У генофондах споріднених видів закономірно з'являються подібні (гомологічні) мутації (закон гомологічних рядів спадкової мінливості, встановлений М. І. Вавіловим). За умови дії на популяції споріднених видів подібно спрямованого природного добору зміни цих популяцій йдуть подібними шляхами, що проявляється у вигляді паралелізму.

Паралелізм широко поширений у філогенезі різних груп організмів.

Ймовірно, шляхом паралелізму розвивалися пристосування до водного способу життя у трьох лініях еволюції ластоногих (моржі, вухаті та справжні тюлені). У деяких груп крилатих комах передні крила перетворилися у надкрила. У різних груп кистеперих риб розвивалися ознаки земноводних. У декількох груп звіроподібних плазунів (терапсид) розвивалися ознаки ссавців.

Ознаки покритонасінних рослин незалежно і паралельно розвивалися в різних лініях еволюції їхніх предків — проангіоспермів.

ІІІ. Закріплення вивченого матеріалу

Вправа «Збери до купи» (учні мають зібрати у правильному порядку таксони рослин та тварин).

Таксони: родина, клас, порядок, домен, рід, відділ, царство, тип, вид, порядок.

Відповіді: 1. Рослини: вид, рід, родина, порядок, клас, відділ, царство, домен. 2. Тварини: вид, рід, родина, ряд, клас, тип, царство, домен.

Робота з підручником (учням пропонують усно відповісти на запитання 1-2,4 після §)

VI. Домашнє завдання

1. Завдання для всіх учнів: опрацювати § 44, завдання письмово, вивчити терміни та таксони.

1. Де в житті вам знадобляться ці знання?

17.03 2020.
Біорізноманіття. Основні групи організмів: віруси, бактерії, археї, еукаріоти
Мета уроку: ознайомити з особливостями основних груп організмів: вірусів, бактерій, археїв, еукаріотів; сформувати поняття «домен»; продемонструвати філогенетичне дерево живих організмів, розвивати увагу, пам'ять, мислення, мову, уміння працювати в парах та групах, порівнювати, аналізувати й узагальнювати інформацію, встановлювати причинно-наслідкові зв'язки, робити логічні висновки; виховувати ціннісне ставлення до всього живого, товариські відносини, інтерес до предмета, формувати науковий світогляд.

Компетентності, які формуються: уміння вчитися, спілкуватися державною мовою, соціальна, комунікативна, історична, загальнокультурна, здоров'язбережувальна, науково-природнича.

Основні поняття: віруси, бактерії, археї, еукаріоти, клітинні та неклітинні форми життя, ядро, органели, плазматична мембрана, мітоз, мейоз.

Хід уроку:

I. Організаційний момент

II. Мотивація навчальної діяльності

Епіграф уроку

Людина нещасна лише тому, що не знає природи.

Поль Анрі Тірі Гольбах

Слово вчителя

Сподіваюся, що сьогодні ми зможемо стати ще щасливішими, адже ще більше дізнаємося про природу.

— Що спільного між цими об'єктами? (Усі вони є живими організмами)

— На які групи можна було б їх поділити? (Віруси, бактерії, гриби, рослини, тварини)

— За якими ознаками? (Будова, спосіб живлення, руху, розмноження тощо)

— Природа нашої планети дуже різноманітна. У кожному куточку світу живуть певні організми. На жаль, ми навряд чи зможемо побачити їх усіх, але як би хотілося дізнатися про них якомога більше. Тому пропоную вам зануритись у наш чудовий світ і дізнатися про основні групи організмів. Саме вони будуть об'єктом вивчення нашого уроку сьогодні.

Учитель пропонує учням визначити мету та завдання уроку.

IV. Перевірка домашнього завдання та актуалізація опорних знань учнів

Вправа «Вірю — не вірю», самостійна письмова робота (учням пропонують виконати завдання, в якому вони мають погоджуватись або не погоджуватись із твердженнями. Можна проводити фронтально усно (за браком часу), але краще письмово у вигляді самостійної роботи й організувати взаємоперевірку)

Завдання та відповіді до вправи «Вірю — не вірю» наведено в електронному додатку.

V. Вивчення нового матеріалу

1. Основні групи організмів

Схему «Основі групи організмів» наведено в електронному додатку.

2. Біорізноманіття

Біорізноманіття, або біологічне різноманіття є розмаїттям живої природи.

Існує декілька визначень та способів оцінки біорізноманіття.

Біорізноманіття — неологізм. Термін біологічне різноманіття запропонований Томасом Лавджоєм у 1980, біорізноманіття — Едвардом Осборном Вілсоном у 1986, у доповіді на першому Американському форумі з біологічного різноманіття, організованому Національною Радою Досліджень. Відтоді це слово одержало значне поширення. Питаннями і проблемами оцінки, шляхів і механізмів формування та еволюції біорізноманіття займається диверсикологія.

Термін «Біорізноманіття» стандартного визначення не має. Найбільш розповсюдженим є «варіативність життя на всіх рівнях біологічної організації», але він є дещо занадто узагальненим з точки зору конкретного тлумачення. Згідно з іншим визначенням, біорізноманіття — це міра відносного різноманіття серед сукупності організмів, що входять до деякої екосистеми. «Різноманіття» в даному разі позначає як відмінності всередині видів, так і між видами, а також порівняльні відмінності між екосистемами.

Ще одне визначення, що найбільш часто використовується екологами, звучить як «Сукупність генів, видів та екосистем в регіоні». Це визначення дозволяє використовувати уніфікований підхід до різних рівнів організації живих біоти.

У 1992 році саміт ООН з питань довкілля в Ріо-де-Жанейро прийняв визначення біорізноманіття як «мінливості серед живих організмів із будь-яких ареалів, включаючи, зокрема, суходольні, морські та інші водні, та серед екологічних комплексів, частинами яких вони є; це включає мінливість всередині видів, між видами, та між екосистемами».

Останнє визначення, фактично, є найближчим до єдиного офіційного визначення поняття «біорізноманіття», позаяк воно затверджено ООН в Конвенції щодо біорізноманіття. Ця конвенція підтримана всіма країнами світу, окрім Андорри, Брунею, Ватикану, Іраку, Сомалі, Східного Тимору та США.

VI. Закріплення вивченого матеріалу

Практична робота № і. Порівняння будови та процесу розмноження клітинних і неклітинних форм життя (с. 230 у підручнику)

Висновки дослідження краще зробити за таким алгоритмом:

Віруси належать до_____форм життя, а бактерії — до ___ .

Простий вірус складається з молекули_____ або_____ і ___ .

Клітина бактерії оточена ___, яка ззовні вкрита ______ .

Бактерії не мають_ , їхній спадковий матеріал зберігається у ___________________ .

Віруси розмножуються шляхом_ , а бактерії —____ . Отже, неклітинні та клітинні форми життя мають суттєві відмінності в будові та способах розмноження.

Відповіді: неклітинних, клітинних, РНК або ДНК і білкової оболонки (капсиду) ядра, нуклеоїді, самозбирання, поділом.

Робота з підручником (учням пропонують усно відповісти на запитання 3-5 після §45)

VII. Домашнє завдання

1. Завдання для всіх учнів: опрацювати § 45, вивчити ознаки груп організмів,

Робота з підручником (учням пропонують усно відповісти на запитання після § 45)

19.03

Основні групи організмів: віруси, бактерії, археї, еукаріоти

Ви вже знайомилися з представниками рослин, тварин, вірусів та бактерій. Пригадайте характерні риси цих груп. Яких представників цих груп ви знаєте? Яка із цих груп є найбільшою за кількістю видів?

Система трьох доменів

1990 року Карл Воуз, спираючись на аналіз послідовності нуклеотидів рРНК та деякі інші молекулярні характеристики, запропонував новий варіант систематики живих організмів. Згідно з ним, організми поділялися на великі систематичні групи — домени. Домен — це таксон найвищого рангу, який включає кілька царств живих організмів.

Клітинні форми життя поділили на три домени — Бактерії, Архебактерії та Еукаріоти. Віруси виділили як окремий таксон Vira, який об’єднує неклітинні форми життя й за рангом відповідає домену.

Така класифікація найбільш точно відбиває сучасні уявлення про виникнення й еволюцію основних груп живих організмів .

Особливості основних груп живих організмів

Для порівняння основних груп живих організмів використовують такі характеристики, як наявність клітинної будови, особливості організації генетичного матеріалу, наявність ядра й мембранних органел у клітині, розвиток цитоскелета.

Порівняльна характеристика основних груп живих організмів

Група	Які організми включає	Особливості будови й життєдіяльності
Таксон Vira	Віруси	Неклітинна форма життя. Можуть розмножуватися тільки в клітинах інших організмів. Містять у своєму складі тільки одну нуклеїнову кислоту — або РНК, або ДНК
Домен Бактерії	Бактерії, ціанобактерії	Клітинні організми. У клітинах немає ядра й мембранних органел. Відрізняються значною різноманітністю біохімічних процесів у клітинах. Генетичний матеріал зазвичай представлений великою кільцевою молекулою ДНК (бактеріальною хромосомою). Можуть мати плазміди. Гени не містять інтронів
Домен Археї	Архебактерії	Клітинні організми. Суттєво відрізняються від інших доменів за складом ліпідів та білків. У клітинах немає ядра й мембранних органел. Генетичний матеріал зазвичай представлений великою кільцевою молекулою ДНК (бактеріальною хромосомою). Можуть мати плазміди. Частина генів містять інтрони
Домен Еукаріоти	Рослини, тварини, гриби, одноклітинні еукаріотичні організми	Клітинні організми. У клітинах є ядра та інші мембранні органели й цитоскелет. Генетичний матеріал міститься у хромосомах і має вигляд лінійних молекул ДНК. У мітохондріях і пластидах присутні невеликі молекули кільцевої ДНК. Гени містять інтрони

Крім системи трьох доменів, інколи використовуються інші системи, хоча їх вважають застарілими. Це система двох імперій, яка поділяє організми на імперії (надцарства) Прокаріоти та Еукаріоти, і система п'яти царств — виділяє царства Прокаріоти, Протисти, Гриби, Рослини і Тварини.

Згідно із сучасною класифікацією, клітинні форми життя поділяють на три домени — Бактерії, Архебактерії та Еукаріоти. Віруси виділяють як окремий таксон Vira, який об’єднує неклітинні форми життя й за рангом відповідає домену.

Перевірте свої знання

1. Що таке домен? 2. Які домени живих організмів виділяють учені? 3. Які особливості притаманні вірусам? 4. Яке значення в житті людини мають представники бактерій і вірусів? 5. Порівняйте домени Бактерії та Археї. 6*. Використовуючи додаткові матеріали з інтернету та біологічної літератури, підготуйте повідомлення про представників архебактерій.

Огляд основних еукаріотичних таксонів

У попередніх класах ви вивчали особливості будови й життєдіяльності багатьох груп еукаріотичних організмів. Які з представників еукаріотів є одноклітинними? Чим вони відрізняються від багатоклітинних організмів?

Система еукаріотів

Еукаріоти є найбільшим за кількістю видів доменом клітинних організмів. їхня систематика досі е предметом дискусій. Деякі дослідники пропонують виділяти серед еукаріотів до 20 царств. Наприклад, одні вчені об’єднують усіх найпростіших в одну групу. У цьому випадку амеби, інфузорії та евглени вважаються представниками одного царства Протисти. А інші вчені поділяють найпростіших на кілька груп. У цьому випадку амеби, інфузорії та евглени будуть представниками різних царств. Пов’язано це з особливостями походження еукаріотів.

У процесі еволюції вони неодноразово включали у свої клітини внутрішньоклітинних симбіонтів. Ці симбіонти і стали такими органелами, як мітохондрії та пластиди. А пластидами могли ставати не тільки різні ціанобактерії, але й різноманітні еукаріотичні водорості. Тому часто досить важко визначитися із систематичною приналежністю деяких груп еукаріотів.

Особливості основних груп еукаріотів

Для порівняння груп еукаріотів використовують такі характеристики, як наявність і склад клітинної стінки, кількість ядер у клітині, наявність пластид, одно- чи багатоклітинність, тип живлення.

Порівняльна характеристика деяких груп еукаріотів

Еукаріоти є найбільшим за кількістю видів доменом клітинних організмів. У процесі еволюції вони неодноразово включали у свої клітини внутрішньоклітинних симбіонтів. Ці симбіонти і стали такими органелами, як мітохондрії та пластиди.

Перевірте свої знання

1. Хто такі еукаріоти? 2. Які групи еукаріотів ви знаєте? 3. Які особливості притаманні тваринам? 4. Порівняйте між собою гриби й рослини. 5*. Яке значення для людини мають представники домену Еукаріоти? 6*. Чому систематика еукаріотів викликає багато суперечок між ученими?

24.03.2020.

Тема: Неклітинні форми життя – віруси.

Мета уроку:

Навчальна: сформувати знання про неклітинні форми життя – віруси як важливий чинник еволюції органічного світу; з’ясувати особливості їхньої будови, процесів життєдіяльності та розмноження, істрорію відкриттів, розкрити механізми проникнення вірусу до клітини-хазяїна.

Розвивальна: створювати умови для розвитку логічного мислення учнів, розвивати вміння аналізувати, порівнювати, робити висновки.

Виховна: сформувати уміння використовувати теореотичні знання про віруси з метою збереження власного здоровя.

Епіграф уроку:

«Відкриття приходить лише до тих,

хто готовий до їх розуміння»

Луї Пастер

Хід уроку

Актуалізація опорних знань.

Питання для бесіди.

1.Чим відрізняються клітини прокаріотів та еукаріотів ?

2. Які типи нуклеїнових кислот є в клітинах ?

3. Як розможується клітини ?

2. Мотивація навчальної діяльності.

Чи замислювалися ви над тим, що людству із самого початку його існування загрожували і загрожують серйозні вороги? Ці вороги часто без зброї сіяли смерть. Їх жертвами ставали мільйони людей, які загинули від віспи, чуми, енцефаліту, а зараз від Сніду. Ці вороги невидимі, підступні і з’являються неочікувано.

Як ви вважаєте хто це ?

Саме у зв’язку з поширенням вірусів, зростанням кількості вірусних інфекцій ми і вивчаємо сьогодні тему «Неклітинні форми життя — віруси»

Учитель: Епіграфом нашого уроку я обрала слова Луї Пастера «Відкриття приходить лише до тих, хто готовий до їхнього розуміння». Я пропоную вам зробити сьогодні таке відкриття у процесі вивчення нової теми.

Ф. Енгельсу належить наступне визначення «Життя є спосіб існування білкових тіл, істотним моментом якого є постійний обмін речовин з оточуючим середовищем», з якого автоматично витікає, що віруси, у яких ніякого обміну речовин немає і бути не може, до живих об’єктів віднести ми не можемо.

Як бачимо…

В нас проблема виникає,

розв’язання вимагає!

Вірус – є речовиною,

чи істотою живою?

Цю проблему ми повинні вирішити з вами до кінця нашого уроку.

Засвоєння нового матеріалу.

План уроку.

1. Вірусологія – наука про віруси.

2. Історія відкриття вірусів.

3. Гіпотези походження вірусів.

4. Будова вірусів.

5. Шляхи проникнення вірусів.

Вірусологія – наука яка вивчає будову і функії вірусів, їх властивості, шляхи передачі та способи лікування і профілактики вірусних захворювань.

Кожен з вас переніс пренаймі одне вірусне захворювання (грип тощо) але ніхто не бачив його збудників адже розміри вірусних частинок – віріонів – такі мізерні (15-300 нм), що більшість з них можна побачити лише за допомогою електронного мікроскопа.

Спеціалісти які вивчають віруси називаються вірусологи, на Україні є інститут «Вірусології та мікробіології» де вчені проводять свої дослідження.

Царство вірусів відкрито відносно недавно: 100 років – це дитячий вік в порівнянні з математикою, 100 років – це багато у порівнянні з генною інженерією. Але в науки немає віку, вона подібно людям має юність, але ніколи не буває старою… Більшість вірусів було відкрито при встановлені причини того чи іншого захворювання людини, тварини або рослини. Саме це наклало відбиток на відношення до вірусів і до науки «вірусології», яка їх вивчає. Найменші об’єкти, досліджувані цією наукою, назвали однозначно – отрута. Як ви гадаєте чому?

Все має свою історію, а чи мають її віруси?

Історія відкриття вірусів

Відкриття вірусів. Перше відоме свідчення про вірусну інфекцію знайдено на давньоєгипетському барельєфі. На ньому зображений жрець з ознаками вірусного захворювання — паралітичного поліомієліту. Вивчення мумії фараона Рамзеса V показало, що він помер від вірусного захворювання — віспи — у віці близько 35 років у 1143 році до н. є. На його шкірі виявлено сліди від пустул, типових для цієї хвороби.

Багато тисяч років віспа нищила населення Землі. Лише за минуле тисячоліття від неї загинуло від 300 до 500 мільйонів людей. 1796 року відбулася важлива подія, завдяки якій протягом наступних віків були розроблені та застосовані в планетарному масштабі профілактичні засоби боротьби з цим захворюванням, передусім вакцинація. Ще у стародавньому Китаї практикували профілактику віспи, вводячи здоровим людям гній з виразок хворих на віспу. Як наслідок, в одних випадках людина переносила легку форму захворювання та набувала стійкого імунітету, в інших — інфекція призводила до смерті. Англійський лікар Едуард Дженнер (1749—1823) дійшов висновку, що успішність вакцинації зумовлена ступенем ослаблення культури паразита. Він увів у розріз шкіри восьмирічного хлопчика вміст пустули доярки, яка перехворіла на так звану коров'ячу віспу. У хлопчика, який ніколи не хворів на віспу, утворилася маленька виразка на місці введення вакцини, яка загоїлася за два тижні. Через півтора місяці Дженнер зробив цьому ж хлопчику щеплення рідиною з пустули хворої на віспу людини, але хвороба не розвинулася. Успіх Дженнера зумовлений тим, що віспа у корів перебігає в легкій формі, а віріони адаптовані до організму хазяїна — корови, тому не здатні викликати важку форму захворювання у людини, однак стимулюють утворення антитіл у її крові.

1885 року відомий французький учений Луї Пастер (1822—1895) уперше перевірив на людині дію вакцини проти сказу. Він зробив щеплення дитині, яку покусав скажений собака, і тим самим зберіг їй життя. І хоча на той час віруси ще не були відкриті, саме він ввів терміни вірус (від лат. Вірус — отрута) і вакцинація (на честь Е. Дженнера, від лат. Вакка -корова). Він також розробив наукову базу для здійснення вакцинації.

Відкрив віруси російський учений Д. Івановський (1864—1920), який у 1892 р. оприлюднив роботу про поширення збудника мозаїчної хвороби тютюну. Він довів, що сік уражених рослин, введений здоровим, спричиняє їхнє захворювання. Це відбувалося навіть після фільтрування соку через керамічні фільтри дуже малого діаметра, здатні затримувати найдрібніші бактерії. Івановський вважав збудників мозаїчної хвороби тютюну найдрібнішими істотами. На відміну від інших відомих на той час мікроорганізмів, культуру цих загадкових паразитів не вдалося виростити в лабораторії на жодному з органічних середовищ.

1898 року вчені встановили, що збудник ящуру рогатої худоби також «фільтрується». Було з'ясовано, що ці «істоти» можуть спричиняти інфекційні захворювання не тільки в рослин, а й у тварин. 1901 року було доведено, що жовту пропасницю спричиняє вірус, який переносять двокрилі кровосисні комахи — комарі. 1915 року були відкриті віруси в клітинах бактерій — бактеріофаги («пожирачі бактерій»).

На основі багаторічних досліджень були визначені такі властивості вірусів:

· неклітинна будова;

· облігатний паразитизм у прокаріотичних та еукаріотичних клітинах (тобто паразит здатний жити лише в певних умовах);

· використання органел клітини-хазяїна для синтезу нових вірусних частинок;

· відсутність власного обміну речовин;

• відсутність проявів життєдіяльності поза клітиною-хазяїном.

Багато властивостей вірусів (відсутність клітинної будови, метаболізму,

росту, здатність до кристалізації) не притаманні іншим організмам. Проте вони побудовані з органічних речовин, спільних для всіх живих істот, вступають з клітинами у симбіотичний зв'язок (паразитизм), їм притаманні спадковість і мінливість, відповідні місця поширення. Це свідчить про належність вірусів до живої частини біосфери.

1. Гіпотези походження вірусів. (Пошуковий метод, робота з підручником)

Гіпотези походження вірусів. На сьогодні не існує єдиної точки зору на походження вірусів. Учені розглядають три такі основні гіпотези.

Згідно з гіпотезою регресивної (від лат. — зворотний рух) еволюції, віруси виникли з клітин, які втратили більшість органел.

За гіпотезою паралельної еволюції, віруси виникли в прадавні часи незалежно від клітин, використовуючи їхні можливості для перетворення енергії та синтезу білків. Останнім часом більшість учених схиляється саме до цієї гіпотези, оскільки на її користь з'являється все більше доказів, зокрема щодо еволюції РНК.

Гіпотеза «скажених генів», висунута Джеймсом Уотсоном (пригадайте внесок цього вченого в розвиток біології), твердить про те, що віруси як ділянки спадкового матеріалу клітин набули здатність існувати самостійно. Зазначимо, що досі не отримано переконливих доказів на підтримку чи спростування жодної із цих гіпотез.

Усередині інфікованої клітини вірусні частинки, як правило, не виявляють, оскільки їхні компоненти (білки та нуклеїнові кислоти) задіяні в клітинному метаболізмі — відбувається реплікація, транскрипція та трансляція вірусних нуклеїнових кислот, синтез вірусних білків. У зовнішньому середовищі (поза клітиною) віруси перебувають у вигляді окремих частинок — віріонів.

4. Будова вірусів.

За будовою розрізняють прості та складні віруси. У простих вірусів молекула нуклеїнової кислоти (ДНК або РНК) оточена тільки білковими молекулами (від декількох десятків до декількох тисяч). Складні віруси під час формування віріонів захоплюють частину клітинної плазматичної мембрани, яку вони «інкрустують» власними білками і використовують як зовнішню оболонку .

У складі вірусної частинки може бути тільки один тип нуклеїнової кислоти — або ДНК, або РНК. Молекули нуклеїнових кислот слугують носіями генетичної інформації вірусів. Зверніть увагу: якщо в клітинах прокаріотів та еукаріотів ДНК дволанцюгові, а РНК — одноланцюгові, то у вірусів молекули обох нуклеїнових кислот можуть бути і дволанцюгові, і одноланцюгові.

Ще одна важлива відмінність вірусів від клітин прокаріотів та еукаріотів полягає в їхньому унікальному способі утворювати віріони внаслідок так званого самозбирання.

Переважна більшість простих вірусів збирається в чітко визначеному порядку, утворюючи симетричні структури. Залежно від виду вірусу, віріон може мати ікосаедричний (наприклад, збудники поліомієліту, папіломи), спіральний (вірус тютюнової мозаїки) або змішаний (бактеріофаги) типи симетрії. (Ікосаедр — об'ємний 20-гран-ник.) Зображення віріона бактеріофага Т4, в якого «головка» з молекулою ДНК усередині побудована за ікосаедричним типом симетрії, а «хвіст» — за спіральним. Хвіст оточений чохлом з білків; усередині хвоста проходить порожнистий стрижень, через який молекула ДНК впорскується в клітину бактерії. Зверніть увагу, що цей бактеріофаг, незважаючи на ускладнення будови, належить до простих вірусів, оскільки не має зовнішньої оболонки з ліпідів і вуглеводів.

Прості віруси виходять з ураженої клітини зазвичай унаслідок пошкодження плазматичної мембрани вірусними ферментами або руйнування (апоптозу) клітини. Віріони складних вірусів покидають клітину в оточенні ділянки її плазматичної мембрани. Цей процес називається брунькуванням.

Віруси належать до особливого підрозділу живої природи – царства Віра.

Віруси — неклітинні форми життя. Це внутрішньоклітинні паразити прокаріотичних та еукаріотичних організмів. За межами клітин хазяїна вірусні частинки не виявляють жодних ознак живого. їхнє розмноження можливе лише всередині клітини, в якій вони паразитують. Для розмноження віруси використовують структури, органічні речовини та енергію клітини-хазяїна. Кожна вірусна частинка (віріон) складається з єдиної одно- або дволанцюгової молекули ДНК або РНК та оболонки. Залежно від особливостей хімічного складу оболонки вірусних частинок віруси поділяють на прості та складні. У простих вірусів оболонка складається лише з білків, у складних — до її складу входять також ліпіди та вуглеводи. Учені відносять віруси до особливого підрозділу живої природи — царства Віра.

Ці організми гарні, симетричні. Але за їхньою оболонкою ховається підступництво. Нобелівський лауреат Пітер Медовар дав вірусам дотепне визначення: «Віруси — це погані новини в упакуванні з білка». Розрізняються вірусні хвороби рослин, тварин та людини. Більшість із вас зустрічалися з таким вірусним захворюванням як грип. З 1886 року людство не розлучається із цим захворюванням. В останні роки з'явилися нові небезпечні віруси — пташиного та свинного грипу, СНІДу. На сьогодні від СНІДу у світі померло близько 28 млн. людей. Вірусні інфекції — поширені скрізь, вони вражають усі види живих організмів

Отже, ми з вами розглянули будову біологічних вірусів. Чи дає вона нам можливість розв’язати проблему: живі це організми чи ні? За якими ознаками живі організми відрізняються від неживих? Так, всі живі організми здатні до розмноження. Вірус — неклітинна форма життя. Він досить просто побудований, але розмножується. Розмножуватися вірус здатний лише у клітинах інших організмів і цей процес є багатоступеневий.

Шляхи проникнення в організм людини.

Шляхи проникнення.	Хвороби.
Повітряно-крапельний.	Грип,віспа,кір.
З їжею.	Ентерит, ящур.
Через шкіру.	Сказ, віспа,герпес.
Через кров.	Гепатит, СНІД.
За допомогою переносників.	Енцефаліт, жовта лихоманка.
Статевий.	Герпес, СНІД.

26.03.2020.

Екосистема. Різноманітність екосистем
Мета: сформувати поняття про різноманітні угруповання: біоценоз, біогеоценоз та екосистему; охарактеризувати їхній склад, структуру і властивості; з’ясувати взаємозв’язки організмів у біогеоценозах та зміни в них; розвивати уміння логічно мислити, робити висновки та узагальнення, уміння порівнювати та співставляти; виховувати бережливе ставлення до оточуючого середовища, рослин і тварин, які живуть навколо нас.
Державні вимоги щодо рівня загальноосвітньої підготовки учнів: Учень/учениця: наводить приклади: - угруповань, екосистем; характеризує: - структуру і функціонування екосистем; - взаємодію організмів в екосистемах; пояснює: - зв’язки між організмами в екосистемі; - роль продуцентів, консументів, редуцентів у штучних і природних екосистемах; порівнює: - природні та штучні екосистеми; робить висновок: - про цілісність і саморегуляцію живих систем;

Обговорення вислову Природа не знає жодних правил, їй відомі лише закони. Д. Адамс — Як ви розумієте цей вислів? — Які закони природи нам уже відомі? Мотивація навчальної діяльності Ви вже знаєте, що певне угруповання рослин або тварин одного виду є популяцією. У природному середовищі популяція, так само як і окремі особини, не може існувати ізольовано, а обов’язково взаємодіє з іншими популяціями. Отже, вона є частиною, «членом» великої і різноманітної системи. Про склад і структуру екологічних систем ви дізнаєтеся більше на цьому уроці. Вивчення нового матеріалу Розповідь учителя з елементами бесіди Зв’язки організмів один з одним та з абіотичними компонентами середовища життя формують екологічну систему (екосистему). Термін «екосистема» запропонував англійський еколог А. Тенслі в 1935 р. Під екосистемою розуміють функціональну систему, яка вбирає в себе угруповання живих організмів разом із середовищем, в якому вони мешкають. Елементи цієї системи пов'язані між собою обміном речовин та енергії. Екосистемами є й біосфера в цілому, й окремий ліс, і окрема калюжа, й поодиноке дерево, тобто як за розмірами, так і за складом екосистеми дуже різноманітні. Будь-яка екосистема складається з абіотичних та біотичних компонентів. До абіотичних відносяться кліматичний режим, хімічні та фізичні характеристики середовища, неорганічні та деякі органічні речовини, що формують гумус. Компонентами біотичної складової є продуценти – виробники органічної речовини (автотрофні організми, головним чином зелені фото синтезуючі рослини), консументи – споживачі органічної речовини (тварини, паразитичні гриби, деякі бактерії), редуценти – бактерії і гриби, котрі руйнують мертві тіла або відпрацьовану органічну речовину до стану простих неорганічних сполук. Класифікація екосистем За масштабами екосистеми поділяються на мікроекосистеми, мезоекосистеми і глобальні екосистеми. У мікроекосистемах невеличкі, тимчасові біоценози, що називаються синузіями, перебувають у обмеженому просторі. До таких екосистем належать трухляві пні, мертві стовбури дерев, мурашники тощо. У мезоекосистемах або біогеоценозах біоценози займають однотипні ділянки земної поверхні з однаковими фізико-географічними умовами. Їх межі, як правило, збігаються з межами відповідних фітоценозів. Макроекосистеми охоплюють величезні території чи акваторії, що визначаються характерними для них макрокліматами й відповідають цілим природним зонам. Біоценози таких екосистем називаються біомами. До макроекосистем належать екосистеми тундри, тайги, степу, пустелі, саван, листяних і мішаних лісів помірного поясу, субтропічного і тропічного лісів, а також морські екосистеми. Прикладом глобальної екосистеми є біосфера нашої планети. Основні екосистеми світу Загальна площа поверхні Землі 510 млн кв. км, з них 70 %, тобто 361 млн кв. км, припадає на Світовий океан, суходіл — 150 млн кв. км, у тому числі: гори — 30 %, пустелі — 20 %, савани й рідколісся — 30 %, льодовики — 10 %, і тільки 10 % території суходолу займають сільськогосподарські угіддя. Крім того, сонячна енергія на планеті розподіляється нерівномірно. Її розподіл залежить від географічного положення окремої екосистеми та її висоти над рівнем моря. Заповнення таблиці разом з учнями Основні екосистеми світу Тип екосистем Характеристика екосистеми Лісові екосистеми У лісових екосистемах зосереджено 80 % фіто маси Землі, або 1960 млрд т. Вони займають 4 млрд га, або 30 % площі суходолу із середнім запасом деревини — 350 млрд куб. м. Щорічно в процесі фотосинтезу ліс утворює 100 млрд т органічної речовини. Ліс — це елемент географічного ландшафту, що складається із сукупності деревних, кущових, трав’яних рослин, тварин і мікроорганізмів, що біологічно взаємопов’язані та впливають один на одного, як і на зовнішнє середовище. Існує шість зональних типів лісу: хвойні, змішані, вологі, екваторіальні, тропічні, ліс сухих областей Екосистеми трав’яних ландшафтів До цих екосистем належать степ і луг, пасовища, сінокоси, агробіогеоценози. Степ зймає 6 % суходолу і вкритий переважно злаками й багаторічниками. Степ буває субтропічним, саванноподібним різнотрав’ям, чагарниковим, луговим тощо. Агробіоценози (агроекосистема) — поле, штучні пасовища, городи, сади, виноградники, плантації горіха, ягідники, квітники, лісопаркові смуги. Основа агробіогеоценозу — це штучний фітоценоз, якість якого залежить від умов середовища, ґрунту, вологи, мікроорганізмів. Агробіогеоценоз — це 10 % суходолу (1,2 млрд га), які дають людині 90 % харчів Водні екосистеми Океан — екосистема, взаємопов’язана і взаємообумовлена геофізичними й геохімічними процесами, явище глобального масштабу. Його вода покриває 3/4 поверхні Землі товщиною переважно понад 4000 м. Солоний (35 г солі на літр води), регулює глобальний обмін тепла, газів, мінеральних і органічних продуктів Сукцесія (від лат. Succesio — наступність, спадкування) — послідовна необоротна й закономірна зміна одного біоценозу іншим на певній ділянці середовища. За походженням сукцесії поділяють на первинні та вторинні. Первинні сукцесії розвиваються паралельно з ґрунтоутворенням під впливом постійного потрапляння ззовні насіння, відмирання нестійких до екстремальних умов сіянців і лише з певного часу — під впливом міжвидової конкуренції. Вторинна сукцесія розвивається в тому випадку, коли на зайнятій ним території зберігся ґрунт і насіння попереднього біоценозу. Через це із самого початку вторинної сукцесії міжвидова конкуренція відіграє значну роль.
Узагальнення і систематизація знань Завдання 1. Обрати, які з перерахованих компонентів екосистеми відносять до абіотичних: •Кліматичний режим •Видове різноманіття •Вологість •Рослини •Режим освітлення •Тварини •Неорганічні речовини, що включаються в кругообіг •Бактерії Завдання 2.Вказати, які найтиповіші природні угруповання зустрічаються в нашій місцевості. Завдання 3.Чому біогеоценоз цілком можливо назвати елементарною екосистемою?
Домашнє завдання. 1.Опрацювати матеріал підручника

Урок за 07.04.2020.

Харчові зв’язки, потоки енергії та колообіг речовин в екосистемах

Мета: розширити знання учнів про біогеоценози, ознайомити із різноманітністю природних та штучних ценозів; охарактеризувати коло обіг речовин та потік енергії в них; розкрити роль агроценозів у практичній діяльності людини; з’ясувати значення живих організмів у перетворенні оболонок Землі та колообіг основних хімічних сполук: кисню, вуглекислого газу, сірки, азоту, вуглецю; розвивати уміння порівнювати біологічні процеси на планеті, уміння наводити приклади із власного досвіду, уміння логічно мислити і робити висновки; виховувати бережливе ставлення до різноманіття природи рідного краю, до зовнішнього середовища планети: живого і неживого.

Державні вимоги щодо рівня загальноосвітньої підготовки учнів:

Учень/учениця: наводить приклади: угруповань, екосистем; пристосованості організмів до умов середовища; ланцюгів живлення;

характеризує: структуру і функціонування екосистем; взаємодію організмів в екосистемах; ланцюги живлення;

пояснює: зв’язки між організмами в екосистемі; роль продуцентів, консументів, редуцентів у штучних і природних екосистемах;

порівнює: природні та штучні екосистеми;

робить висновок: про цілісність і саморегуляцію живих систем;

Хід уроку

Актуалізація опорних знань

Питання для бесіди

Що таке популяція?

Що таке екосистема?

Які чинники середовища впливають на життєдіяльність тварин?

Чи існують чинники середовища, які діють тільки в певних середовищах

існування тварин?

Мотивація навчальної діяльності

Гра «Хто такий? Що це таке?».

Поясніть сутність запропонованих слів.

- Природознавство. (Наука, яка вивчає природу).

- Організм. (Будь-яке тіло живої природи).

- Система. (Сукупність частин закономірно пов’язаних між собою).

- Природна система. (Система, яка існує в природі).

- Штучна система. (Система, створена людиною).

- Ліс. (Природна екосистема).

- Автотрофи. (Організми, які здатні до фотосинтезу).

- Фітофаги. (Рослиноїдні тварини).

- Хижак. (тварина, яка харчується іншою твариною).

- Паразит. (Організм, який існує за рахунок іншого не вбиваючи його).

-Сапротроф. (організм, який харчується рештками).

- Лисиця. (Природна система, хижак).

- Гриф. (Природна система, птах, який харчується рештками).

- Годинник. (Штучна система).

Вивчення нового матеріалу

Учням пропонується знайти в підручнику визначення терміна «ланцюг живлення» і записати його.

Ланцюг живлення (трофічний ланцюг) — взаємовідносини між організмами під час переносу енергії їжі від її джерела (зеленої рослини) через ряд організмів (шляхом поїдання) на більш високі трофічні рівні.

Ланцюги живлення — це ряди взаємопов’язаних видів, у яких кожний попередній є об’єктом живлення наступного.

Правило екологічної піраміди

Кожна з ланок ланцюга живлення може використати лише 5–15 % енергії їжі для побудови речовини свого тіла. Внаслідок неминучої втрати енергії кількість утворюваної органічної речовини в кожній наступній ланці зменшується. Таким чином, кожен ланцюг живлення містить, як правило, не більше ніж 4–5 ланок, оскільки внаслідок втрати енергії загальна біомаса кожної наступної ланки приблизно в 10 разів менша за попередню. Ця закономірність називається правилом екологічної піраміди.

При переході енергії на наступний трофічний рівень лише 10 % від неї використовується для продукування нової біомаси, стаючи запасеною енергією (решта витрачається в процесах метаболізму). Отже, у піраміді біопродуктивності кожний наступний рівень становить приблизно 10 % від попереднього (100, 10, 1, 0.1, 0.01 % від первинної кількості і т. д.).

Екологічна піраміда буває трьох типів:

• піраміда чисел — відображує чисельність окремих організмів на кожному рівні, причому загальне число особин, що беруть участь у ланцюгах живлення, з кожним наступним рівнем зменшується;

• піраміда біомаси — відображує кількісне співвідношення маси органічної речовини на трофічних рівнях; при цьому сумарна маса рослин виявляється більшою, ніж біомаса всіх травоїдних організмів, маса яких, у свою чергу, перевищує масу всіх хижаків;

• піраміда енергії — відображує кількість енергії, яка запасається (в їжі) на кожному рівні, причому на кожному наступному трофічному рівні кількість біомаси, що утворюється за одиницю часу, є більшою, ніж на попередньому.

Усі три типи пірамід — продукції, біомаси і чисел — виражають у підсумку енергетичне співвідношення в екосистемах. Перші два правила виявляються в угрупованнях із певною трофічною структурою, останнє (піраміда продукції) має універсальний характер.

Знання законів продуктивності екосистем і кількісний облік потоку енергії мають велике практичне значення. Уміння точно розрахувати потік енергії і масштаби продукції екосистем дозволяє одержати найбільший вихід продукції, необхідної людині.

Колообіг речовин

Біологічний кругообіг — це багаторазова участь хімічних елементів у процесах, які відбуваються в біосфері. Причина кругообігу — обмеженість елементів, з яких будується тіло організмів.

У біосфері відбувається постійний кругообіг елементів, які переходять від організму до організму, у неживу природу і знову до організму. Елементи, які вивільняються мікроорганізмами під час гниття, надходять у ґрунт і атмосферу, знову включаються в кругообіг речовин біосфери, поглинаючись живими організмами. Весь цей процес і буде біогенною міграцією атомів. Для біогенної міграції характерним є накопичення хімічних елементів у живих організмах, а також їх вивільнення в результаті розкладу мертвих організмів. Біогенна міграція викликається трьома процесами:

• обміном речовин в організмах;

• ростом;

• розмноженням.

З екологічної точки зору, найважливішими є кругообіги речовин, які є основними компонентами живої речовини:

• кругообіг Оксигену;

• кругообіг Карбону;

• кругообіг Нітрогену;

• кругообіг Сульфуру;

• кругообіг Фосфору;

• кругообіг води.

Потік енергії в екосистемах

У біогеоценозі енергія накопичується у вигляді хімічних зв’язків органічних сполук, синтезованих продуцентами з неорганічних речовин. Далі вона проходить через організми консументів і редуцентів, але при цьому на кожному з трофічних рівнів частково розсіюється у вигляді тепла. Харчовий (трофічний) ланцюг — взаємини між організмами під час перенесення енергії їжі від її джерела (зеленої рослини) через низку організмів, що відбувається шляхом поїдання одних організмів іншими з більш високих трофічних рівнів. У ланцюзі харчування кожен вид займає певну ланку. Зв’язки між видами в харчовому ланцюзі називаються трофічними. Під час перенесення енергії від ланки до ланки харчового ланцюга переважна її частина (80-90 %) губиться під час виділення теплоти. Кожен ланцюг живлення складається з певної кількості видів, тобто окремих ланок. При цьому кожен з цих видів займатиме в ланцюзі живлення певне положення, або трофічний рівень. На початку ланцюгів живлення, як правило, перебувають продуценти, тобто автотрофні організми. А трофічний рівень консументів (гетеротрофних організмів) визначають тією кількістю ланок, через яку вони дістають енергію від продуцентів.

Так, рослиноїдні тварини займають трофічний рівень, наступний за продуцентами. Тому їх називають консументами І порядку.

Далі йде рівень хижаків, які живляться рослиноїдними видами (консументи II порядку) тощо. Якщо консументи споживають різні види їжі, то в різних ланцюгах живлення вони можуть займати різні трофічні рівні.

Частина біомаси відмерлих продуцентів (наприклад, листяний опад), яка до цього не була спожита консументами, а також рештки чи продукти життєдіяльності самих консументів (наприклад, трупи, екскременти тварин), є кормовою базою редуцентів. Редуценти дістають необхідну їм енергію, розкладаючи органічні сполуки до неорганічних. Наприкінці ланцюга живлення енергія, яка зберігається в мертвій органіці, остаточно розсіюється у вигляді тепла під час руйнування її редуцентами.

Енергія в біогеоценозах ніби поділяється на два потоки: один починається з живих організмів — продуцентів, другий — від мертвої органіки. Унаслідок цього в біогеоценозах формуються два типи ланцюгів живлення: пасовищного (ланцюги виїдання) і детритного (детрит (від лат. Детриту — подрібнений) — подрібнені рештки організмів) (ланцюги розкладання).

Ланцюги живлення пасовищного типу починаються з продуцентів і включають послідовно ланки консументів I, II та інших порядків і завершуються редуцентами. Ланцюги живлення детритного типу починаються зі споживачів мертвої органіки, далі ведуть до видів, які ними живляться, і завершуються також редуцентами.

У будь-якому біогеоценозі різні ланцюги живлення не існують окремо один від одного, а переплітаються між собою. Це відбувається тому, що організми певного виду можуть бути ланками різних ланцюгів живлення. Наприклад, особини одного виду птахів можуть споживати як рослиноїдні (консументи II порядку), так і хижі види комах (консументи III порядку) тощо. Переплітаючись, різні ланцюги живлення формують трофічну сітку біогеоценозу.

V. Узагальнення і систематизація знань

Складіть схему ланцюгів живлення для груп організмів:

1. Попелиці, рослини, хижі птахи, дрібні комахоїдні птахи.

2. Хижаки, личинки мух, коров’ячий послід, комахоїдні птахи.

3. Вовки, лисиці, зайці, рослини.

4. Дощові черви, рослинний перегній, кроти.

VІ. Домашнє завдання. Опрацюйте §55, Зверніть особливу увагу на іл.. стор. 236.

дайте відповідь на запитання див. стор. 237; виконайте вправи 1, 2. ;

Урок за 09.04.2020.

Тема: Біотичні, абіотичні та антропогенні фактори

Мета: ознайомити учнів із чинниками середовища життя; розкрити вплив на організми чинників неживої природи; розвивати мислення, пам’ять, увагу, учнів; формувати науковий світогляд, відпрацьовувати вміння аналізувати, систематизувати та узагальнювати інформацію; виховувати інтерес до опанування знань про навколишнє середовище, чинники, які впливають на організми, дбайливе ставлення до навколишнього середовища.

Державні вимоги щодо рівня загальноосвітньої підготовки учнів:

Учень/учениця: називає:- екологічні фактори;

наводить приклади:- угруповань, екосистем;- пристосованості організмів до умов середовища;- ланцюгів живлення;

характеризує:- структуру і функціонування екосистем; - взаємодію організмів в екосистемах; - ланцюги живлення;

пояснює: - зв’язки між організмами в екосистемі; - роль продуцентів, консументів, редуцентів у штучних і природних екосистемах;

порівнює: - природні та штучні екосистеми;

робить висновок: -про цілісність і саморегуляцію живих систем;

Хід уроку

Актуалізація опорних знань

Питання для бесіди:

1. Що таке популяція?

2. Яку вікову структуру може мати популяція?

3. Від чого залежить статева структура популяції?

4. Які фактори впливають на структуру популяції?

Перевірка задачі (вправа 1 стр 237).

Для того, щоб білий ведмідь досяг маси 400 кг, він повинен з’їсти тюленів масою в 10 разів більше за власну (мається на увазі за великий проміжок часу), тобто 4000кг. Тюлені в свою чергу мають з’їсти риби в 10 разів більше за власну масу, тобто 40000кг. Риби мають з’їсти в 10 разів більше зоопланктону -400000, ну а зоопланктон в свою чергу з’їсть в 10 разів більше фітопланктону- 4000000 кг.

Мотивація навчальної діяльності

«Біологічний бій»

Перевірка розуміння і знання термінів, що були вивчені на попередніх уроках (екологія, вид, популяція, екологічна ніша, ареал, популяційні хвилі, етологія, статевий диморфізм)

ІV. Вивчення нового матеріалу

Екологічний фактор — будь-який фактор середовища, що здатен тою чи іншою мірою, прямим або непрямим способом впливати на живі організми, в період хоча б однієї фази індивідуального розвитку.

Саме у визначенні екологічного фактора і знаходимо системний, комплексний підхід до вивчення закономірності функціонування як організму, так і їх сукупності. Так, відсутність якогось фактора у визначений період існування може гальмувати процес відтворення (відомо, що відсутність належних умов може призупинити розвиток понад і, отже, організм не розмножується) або ріст (рослини проростають тільки при визначеній сукупності факторів). Опосередкованість впливу екологічного фактора визначається залежністю одного організму від іншого. На перший погляд, важко уявити залежність хижака від екологічного фактора Сонця, але вивчення трофічних взаємовідносин засвідчило, що хижак непрямим чином залежить від даного екологічного фактора, позаяк кількість їжі, яку він споживає, залежить від кількості та якості організмів, що споживає його жертва.

Екологічні фактори середовища, що ними зв'язаний будь-який живий організм, поділяють на дві категорії: абіотичні (фактори неживої природи) та біотичні (фактори живої природи). Існує певна умовність поділу і взаємовпливу абіотичних та біотичних факторів, оскільки живі організми здатні призвести до змін, які ведуть за собою і зміни абіотичних факторів (ліс знищений шкідниками, активна риюча діяльність норників на схилах може призвести до початку процесу ерозії). Отже, сучасна екологічна наука розглядає наступні фактори навколишнього середовища, які впливають на функціонування як живих організмів, так і систем в цілому.

Абіотичні фактори — сукупність кліматичних, ґрунтових (едафічних), а також топографічних факторів. Сюди також відносять потоки, хвилі і т.д.

Біотичні фактори — сукупність взаємовпливу життєдіяльності одних організмів на інші.

Біотичний компонент можемо поділити на автотрофні та гетеротрофні організми. Перші з них самі автономно під впливом складних біохімічних процесів здатні продукувати органічну речовину, другі — тільки споживають накопичене.

В останні десятиліття деякі вчені відокремлюють ще одну групу екологічних факторів, які можуть і змінюють умови існування та функціонування екосистем, — антропогенні фактори. З огляду на сучасний вплив людини на процеси, що відбуваються в навколишньому середовищі, таке відокремлення є виправданим, хоча, з точки зору біоекології, людина є таким самим організмом, як і всі інші. Фізіологічно, фізично, хімічно, біологічно людина не відрізняється від інших живих організмів, тому виділення даної групи є скоріше визначенням ролі людини як екологічного фактора стосовно до інших живих організмів та середовища існування.

Антропічні або антропогенні фактори — такі фактори, агентами яких є людина (безпосередньо або внаслідок своєї діяльності).

Роль антропічного фактора весь час зростає. Дія людини на рослинні угруповання може бути прямою (безпосереднє споживання, вирощування в системі сільського господарства, використання рослинних ресурсів, інтродукція, пряме винищення тощо) та непрямою (деградація та позитивні зміни в фітоценозах, вимирання одних видів та розповсюдження інших внаслідок різних видів людської діяльності). За результатом вплив людини умовно поділяють на позитивний та негативний.

Людина може навіть істотно змінювати ландшафт. Так, у країнах Середземномор'я, особливо в Греції, свійські тварини (вівці, кози) ще за античних часів винищували багату та різноманітну рослинність. Великих втрат зазнали ліси нашої планети, особливо Європи, Малої Азії, Північної Африки, Куби.

V. Узагальнення і систематизація знань

Дати відповіді на питання:

1. Які біотичні чинники вам відомі?

2. Які абіотичні чинники вам відомі?

3. Чому антропогенні чинники виділяють в окрему групу?

4. Сформулюйте закон оптимуму. Що таке межі витривалості?

5. Які екологічні фактори називають обмежувальними? Яка їхня роль у поширенні організмів?

VІ. Домашнє завдання.

1.Опрацювати матеріал підручника § 56, відповісти на запитання стор.241; вивчити правило адаптивності, Закон оптимуму, правило взаємодії екологічних чинників.; правило обмежувального чинника; правило екологічної ніші стор 239. § 57; відповісти на запитання стор. 245.

Урок за 14.04.2020.

Тема: Стабільність екосистем та причини їх порушення

Мета: формувати знання про природні та антропогенні екосистеми та наслідки порушень в екосистемі, стабільність екосистеми; розвивати уміння порівнювати організмові і надорганізмові рівні організації життя; розвивати увагу, самостійність, уміння логічно мислити та узагальнювати; виховувати формування матеріалістичних поглядів на еволюцію органічного світу планети.

Державні вимоги щодо рівня загальноосвітньої підготовки учнів:

Учень/учениця: називає:- екологічні фактори;

наводить приклади: - угруповань, екосистем; - пристосованості організмів до умов середовища; - ланцюгів живлення;

характеризує: - структуру і функціонування екосистем; - взаємодію організмів в екосистемах; ланцюги живлення; правило екологічної піраміди;

порівнює: природні та штучні екосистеми;

застосовує знання:

робить висновок: про цілісність і саморегуляцію живих систем;

Хід уроку

Актуалізація опорних знань

Девіз уроку: „Природа – такий же унікум, як картина Рафаеля. Знищити її легко, відновити неможливо” Бородін.

Поясніть як ви розумієте цей вислів.

Мотивація навчальної діяльності

«Не можна двічі ввійти в одну ріку», — сказав давньогрецький філософ Геракліт. «Усе тече, все змінюється», — погоджується з ним народна мудрість.

• Біогеоценоз, екосистема — це щось вічне, непорушне?

• Наведіть приклади, коли ви спостерігали зміну біогеоценозів не під впливом діяльності людини, а під дією інших, внутрішніх причин. (Розширення яра і перетворення його на балку, заростання лісової дороги, заболочування озера)

Від чого залежить, існуватиме екосистема довший час чи зникне, як привид на світанку? Які закони керують змінами екосистем? Чи є якась кінцева мета цих змін, чи існує екосистема, яка далі змінюватися не буде?

ІV. Вивчення нового матеріалу

В екології одним з найбільш важливих питань є співвідношення між складністю (різноманіття видів) і стійкістю (надійність) біотичних угрупувань і екосистем. Запропоновано сотні моделей математичних інтерпретацій цих залежностей. Однак багато екологів звертають увагу на відсутність прямих і постійних зв'язків між різноманіттям і надійністю, включаючи стійкість екосистем. Хоча проблема стійкості визнається як одна з провідних у сучасній екології, рівень її опрацювання ще далекий від потреб практики та теорії. Незадовільною є розробка найважливішого питання проблеми стійкості - принципів та методів її оцінювання. Тільки у разі оцінення, наскільки стійкою є екосистема до певного антропогенного втручання, можливе обґрунтоване прийняття рішень про її нормування. Оперуючи кількісними оцінками стійкості, можливий вихід на новий напрямок та принципово вищий рівень екологічної безпеки.

Проведені останнім часом теоретичні дослідження свідчать, що зміна параметрів екологічних систем, які підлягають контролю в районі, наближеному до критичної точки, відбувається повільно, і покращити перехід через цю точку надзвичайно важко, а часто практично неможливо. Швидка зміна названих характеристик свідчить про вже існуючу катастрофу, коли повернення екосистеми до початкового стану неможливе або потребує прийняття спеціальних заходів.

Вивчення основних екологічних наслідків сучасного природокористування і досвіду минулого дозволяє чітко змоделювати ті режими і рівні антропогенного впливу на довкілля, які неприйнятні для нас з точки зору екологічної безпеки. Одночасно можна змоделювати ситуації, коли в певних просторово-часових межах той чи інший рівень навантажень може бути встановлений як гранично допустимий.

Виходячи з вищенаведених узагальнень, можливо сформулювати принцип (робочої) надійності: ефективність екосистеми, її здатність до самовідновлення і саморегуляції (в межах природного коливання) залежать від її положення в ієрархії природного утворення, ступеню взаємодії її компонентів і елементів, а також від приватної пристосованості організмів (розміри, термін життя, швидкість зміни поколінь, відношення продуктивності до біомаси і таке інше), що складають біомасу екосистеми.

Пошук прямих зв'язків між складністю екосистеми і її надійністю є спрощеним розумінням технократичного типу. "Простота" будь-якої біосистеми — це лише ілюзії. Насправді ми маємо справу з утворенням з високим ступенем складності.

- Принципи збереження стійкості й еволюційних змін екосистем

- Принцип достатнього видового біорізноманіття біосфери.

Біорізноманіття на кожному із трофічних рівнів є необхідним для підтримки стабільного функціонування екосистем у мінливих умовах

- Принцип авторегуляції біорізноманіття в біосфері.

Біосфера “прагне” до підтримки такого рівня біорізноманіття, який необхідний при існуючій мінливості умов на планеті, обумовленої зовнішніми (геологічними й астрофізичними) впливами. Саме тому зростання біорізноманіття варто розглядати як основний шлях еволюції екосистем

Сталий розвиток біосфери, її нормальне функціонування, що базується на великому екологічному резерві екосистеми, свідчать про відсутність екологічних загроз. Такий стан природного середовища можна назвати оптимумом безпеки. Чинником, здатним порушити оптимум екологічної безпеки є злочинні антропогенні дії, що перевищують припустимі рівні параметрів стану довкілля або межі їхніх змін, тобто мінімальні та максимальні критичні величини, всередині яких вона стійка і не руйнується.

Характерною рисою екосистем України є те, що більшості з них властивий просторовий, а не локалізований характер забруднень. При цьому природне середовище нерівномірно забруднене в масштабах регіону чи області. За таких умов вплив техногенних сполук на людину, популяцію чи екосистему оцінюється для розподіленого у просторі джерела, де відбуваються складні біогеохімічні перетворення при неперервному перерозподілі техногенних сполук в результаті трансформації та міграції. Тому необхідно провести спеціальні дослідження, в яких треба сформулювати критерії сталого розвитку екосистеми, що визначають її безпечний стан. Ключовими поняттями для розробки критеріїв є стійкість елементів біосфери, допустимі навантаження. Для меншої за критичну величини навантаження на екосистему зберігається оптимум екологічної безпеки. Допустима екологічна безпека забезпечується за критичних значень антропогенних навантажень. Завдяки своїй еластичності система зберігає здатність повертатися у початковий стан після припинення дії антропогенних навантажень.

Проте, за тривалої антропогенної дії на природне середовище на рівні критичних навантажень у ньому з'являються випадкові або періодичні зміни параметрів стану, що можуть призвести до змін параметрів стану екосистеми. Таким чином, кумулятивний ефект накопичення регулярних збурень може призвести до змін природного середовища і переходу його до іншого стану чи появу в ньому екологічних аномалій.

У своїй концепції екологічного ризику ми виходимо з того, що цей ризик створюється постійною присутністю в навколишньому середовищі потенційно небезпечних для здоров'я й безпеки людини техногенних сполук. При цьому вважається, що заходи, спрямовані на запобігання загроз з боку техногенних чинників, не усувають повністю ризик, а зводять його до мінімальної величини .

Узагальнення і систематизація знань

Виконання завдань.

Завдання 1.

Дати відповідь на запитання:

1. Під соснами у лісі трапляються молоді ялинки, але під ялинами ніколи немає молодих сосен. Чому? (Сосна – світлолюбна рослина, а ялина – тіньолюбна).

2. До яких наслідків може призвести повне знищення хижаків, які харчуються гризунами? (Швидко збільшиться кількість гризунів, що негативно вплине на посіви).

3. У Норвегії вирішили збільшити кількість куріпок. Для цього в районах їхнього гніздування знищили майже всіх хижаків. У перші роки їх чисельність швидко зросла, проте згодом знизилася і вони майже зникли. Чому? (Знищення хижаків призвело до збільшення чисельності птаха. Між ними почалася конкуренція за їжу і територію, швидко поширилися хвороби (бо хижаки завжди знищували слабкіших, хворих), що призвело до вимирання великої кількості куріпок).

Завдання 2. Із запропонованих зв’язків системи виберіть: внутрішні.

Білка харчується горіхами. (В)

Лисиця полює на зайця. (В)

Ялина під час конкуренції витісняє березу. (В

Сильний вітер зламує гілки дерев.

Від сильного дощу у лісі вилягає трава.

Зозуля підкидає свої яйця у чужі гнізда. (В)

Від нестачі світла у лісі гине сосна.

Щороку у лісі людина насаджує молоді сосни. (З)

Гусінь об’їдає листя дерев. (В)

Ластівки знищують шкідливих комах у лісі. (В)

Завдання 3 Із запропонованих організмів складіть можливі харчові ланцюги (не менше 2).

А) Зерно →

Б)Водорості →

Водорості; Черепаха; Зерно; Лисиця; Мальки риб; Миша; Гадюка; Їжак; Черви; Мікроорганізми гниття; Щука; Людина.

VІ. Домашнє завдання. Опрацювати матеріал підручника § 58; відповісти на запитання стор. 249.

Урок за 16.04 2020.

Тема: Біосфера як цілісна система

Мета: ознайомити учнів із поняттям «біосфера», загальною характеристикою біосфери; розвивати в учнів логічне і критичне мислення, пам’ять, навички самоосвіти; формувати навички пошукової роботи з текстом, уміння узагальнювати інформацію і робити висновки; виховувати почуття цінності життя кожного живого організму, екологічну свідомість.

Державні вимоги щодо рівня загальноосвітньої підготовки учнів:

Учень/учениця: називає: - екологічні фактори;

наводить приклади - угруповань, екосистем; пристосованості організмів до умов середовища; ланцюгів живлення;

характеризує: структуру і функціонування екосистем; взаємодію організмів в екосистемах; ланцюги живлення; правило екологічної піраміди; біосферу та її функціональні компоненти;

пояснює: зв’язки між організмами в екосистемі; роль продуцентів, консументів, редуцентів у штучних і природних екосистемах; значення коло обігу речовин у збереженні екосистем; роль заповідних територій у збереженні біологічного різноманіття, рівноваги в біосфері;

порівнює: природні та штучні екосистеми;

застосовує знання: про особливості функціонування популяцій, екосистем, біосфери для обґрунтування заходів їх збереження, прогнозування наслідків впливу людини на екосистеми, визначення правил своєї поведінки в сучасних умовах оточуючого середовища;

робить висновок: про цілісність і саморегуляцію живих систем; про значення природних угруповань для збереження рівноваги у біосфері.

Хід уроку

Актуалізація опорних знань

Тестове завдання

Виконайте тест з одним правильним варіантом відповіді.

1. Сукупність усіх живих організмів — це:

А біокосна речовина

Б біогенна речовина

В жива речовина

2. Організми, які самостійно синтезують органічні речовини:

А консументи

Б продуценти

В редуценти

3. Людина — це:

А консумент

Б продуцент

В редуцент

4. Клімат — це чинник:

А абіотичний

Б біотичний

В антропогенний

5. Береза — це:

А консумент

Б продуцент

В редуцент

6. Омела — це:

А автотроф

Б гетеротроф

В міксотроф

7. Бактерія гниття — це:

А консумент

Б продуцент

В редуцент

8. Організми, які живляться готовими органічними речовинами:

А консументи

Б продуценти

В редуценти

Мотивація навчальної діяльності

Обговорення вірша

Все на землі, все треба берегти —

І птаха й звіра, і оту рослину,

Не чванься тим, що цар природи ти —

Бо врешті, ти його частинка.

Друже мій, люби життя,

Люби людей, природу,

А кривду кинь у забуття,

Як камінь в тиху воду.

Б. Лепкий

Висновок: людина є лише частиною природи, а не її «вінцем».

ІV. Вивчення нового матеріалу

Біосфера (від греч.bіоs - "життя",sphara - "куля") - одна з оболонок (сфер) Землі, склад і енергетика якої в істотних своїх рисах визначені роботою живої речовини. Давайте подивимося на малюнок, щоб побачити, як саме виглядає біосфера.

Термін «біосфера» введений Э. Зюссом в 1875 р., в результаті робіт В. І. Вернадського цей термін став означати усю ту зовнішню область планети Земля, в якій не лише існує життя, але яка в тому або іншому ступені видозмінена або сформована життям. Біосфера включає атмосферу, гідросферу, літосферу. Область сучасного мешкання живих організмів охоплює в середньому 1217 км - дещо менше на суші, більше в океані. Сфера випадкового попадання організмів і біогенних елементів коливається до 4050 км.

Нижня межа біосфери в середньому лежить на глибині 3 км від поверхні суші і на 0,5 км нижче дна океану, хоча у бурових свердловинах живі мікроорганізми виявлені на глибині 4 км, а мікробіологічні залишки – до 7 км. В "чорних курцях" - виходах термальних вод на дні океану на глибинах в 3 км при тиску близько 300 атм (34 107 Па) виявлені живі організми при температурі 250 З (з підвищенням тиску при t > 100 З вода не кипить). Рослини піднімаються в гори до висоти близько 5 км. Далі царює вічний холод, але життя тут жевріє - мешкають деякі павукоподібні і мікроорганізми.

Верхня межа біосфери знаходиться на висоті 2025 км на рівні озонового шару, що захищає усе живе від жорсткого ультрафіолетового випромінювання. Вище випадково залітають тільки спори грибів, бактерій.

V. Узагальнення і систематизація знань

Питання для самоконтролю

1.Що називають біосферою? Хто є засновником вчення про біосферу?

2.Які існують царства живої природи? До якого з них відносять людину?

3.Поясніть поняття “флора” та “фауна”. Чим вони відрізняються від понять “рослинність” та “тваринний світ”?

4.Які оболонки та їх частини входять до складу біосфери? Відповідь обґрунтуйте.

5.Поміркуйте, чому не можливо провести чітких меж біосфери.

VІ. Домашнє завдання.

1.Опрацювати матеріал підручника 59.

Урок за 21.04.2020

Тема: Захист та збереження біосфери, основні заходи щодо охорони навколишнього середовища

Мета: Сформулювати уявлення про діяльність людини як геологічну силу, яка активно змінює всі оболонки Землі, показати сучасний стан біосфери і необхідність екологічного мислення для розв’язання проблем, які стоять перед людством, допомогти учням вибрати посильний для них вклад в справу збереження навколишнього середовища, розвивати в учнів ціннісні орієнтації на збереження природи, уміння гармонійно взаємодіяти з довкіллям і безпечно жити у високотехнічному суспільстві

Державні вимоги щодо рівня загальноосвітньої підготовки учнів:

Учень/учениця: називає: екологічні фактори;

наводить приклади: угруповань, екосистем; пристосованості організмів до умов середовища; ланцюгів живлення;

порівнює: природні та штучні екосистеми;

Хід уроку

Актуалізація опорних знань

Що таке охорона природи? («Мозковий штурм»)

Охорона природи — система державних, громадських, адміністративно-господарських, техніко-виробничих, економічних і юридичних заходів, спрямованих на підтримання сприятливих для життя умов, раціональне використання, збереження і відтворення природних ресурсів Землі й навколоземного космічного простору в інтересах задоволення матеріальних і духовних потреб сучасних і майбутніх поколінь людей (запис у зошитах).

Мотивація навчальної діяльності

Біосфера — відкрита система, до якої постійно надходить сонячна енергія. Це грандіозна система всієї живої речовини й колообігу хімічних елементів на Землі. Вона тісно пов’язана з іншими оболонками Землі. Тому її слід розглядати як складну частину природи, де зміна одного компонента неминуче приводить до зміни інших і, як результат,— до зміни всього комплексу.

Вивчення нового матеріалу

Людина і біосфера невіддільні. Біосфера забезпечує людину необхідними для життя речовинами та енергією. Людина, у свою чергу дбає про біосферу - виявляє турботу про її мешканців, охороняє середовище їх існування. Проте, здійснюючи різноманітну господарську діяльність, завдає біосфері значної шкоди. А оскільки атмосфера і гідросфера не мають державних кордонів, то живі організми потерпають від негативного впливу діяльності людини в усіх куточках планети. Тож нині питання охорони біосфери хвилює всіх людей на Землі.

Охорона біосфери — міжнародна справа

Учені світу працюють над тим, щоб поліпшити стан біосфери. Вони вивчають екосистеми в особливо забруднених місцевостях, виявляють вплив природних чинників і господарської діяльності людини на середовище життя організмів, визначають шляхи поліпшення умов існування живих істот. Міжнародне співробітництво з охорони біосфери виявляється у створенні таких організацій, як Грінпіс (перекладається як «Зелений світ»), Товариство охорони природи, Всесвітній фонд охорони природи та інші. Підписані та діють міжнародні угоди, що зобов'язують різні країни світу спільними зусиллями охороняти біосферу.

В усіх країнах створюють природоохоронні території, люди об'єднуються в групи, що опікуються долею мешканців біосфери, вивчають рідкісні і зникаючі види живих організмів, сприяють їхній охороні та збереженню.

Як наша держава дбає про охорону біосфери

В Україні охороною біосфери опікуються спеціальні організації та установи, видано укази про охорону повітря, води, ґрунту, створено Червону книгу - природоохоронний документ державного значення.

Для того щоб захистити живі організми від вимирання, перешкодити руйнуванню родючих земель, обмілінню річок від висихання, з метою дослідження та примноження видів рослин і тварин створено природоохоронні території - заповідники, заказники, національні парки (пригадайте, що це таке).

У природних заповідниках вивчають рослини і тварин у звичних для них умовах існування. Заповідники ще називають «лабораторіями в природі», оскільки тут проводять численні дослідження. Вчені спостерігають за живими організмами, вивчають склад ґрунту та води у водоймах, стежать за змінами, що відбуваються з тілами живої та неживої природи. Ви вже знаєте, що на території заповідників заборонено будь-який вид господарської діяльності.

За роки незалежності України створено понад 10 заповідників. (Пригадайте, з якими з них ви вже ознайомилися, вивчаючи екосистеми.) Як приклад можна навести ще й інші, як-от: Поліський природний заповідник, що на Житомирщині, природний заповідник «Розточчя» на Львівщині, «Медобори» на Тернопільщині і Хмельниччині.

Для вивчення взаємозв'язків між людиною і біосферою створюють біосферні заповідники. Такими є Асканія-Нова, Карпатський, Чорноморський та інші. В межах біосферного заповідника виділяють кілька територій. На одній з них господарська діяльність повністю заборонена, на іншій дозволяють незначне використання природи, наприклад риболовлю, збирання грибів і ягід. Потім порівнюють їх із територією, на якій господарська діяльність ведеться повною мірою. Вивчивши зміни, що відбуваються на цих територіях, пропонують, як краще охороняти біосферу.

Мальовничими куточками природи є природні національні парки. їх створюють для збереження грибів, рослин і тварин разом із місцем їхнього перебування, а також для масового туризму та відпочинку людей. В Україні створено ще такі національні парки: Яворівський, «Синевир», «Святі гори».

У заказниках охороняють якусь певну ділянку екосистеми, наприклад лісовий схил чи ділянку зростання рідкісної або зникаючої рослини. Тут можна здійснювати господарську діяльність, що не загрожує природі. Заказники є в усіх областях України.

V. Узагальнення і систематизація знань

Заповнення таблиці «Природоохоронні території України»

Типи природоохоронних територій	Характеристика
Заповідники	Території, на яких заборонені будь-які види господарської діяльності й туризм
Заказники	Території, на яких охороняються певні види тварин і рослин і допускається обмежена господарська діяльність
Національні парки	Території, на яких в обумовлених межах дозволяються організований туризм і екскурсії
Заповідно-мисливські угіддя	Території, на яких створені умови для розмноження промислових тварин і дозволяється полювання за особливими ліцензіями
Пам’ятки природи	Окремі природні об’єкти із заповідним режимом, що мають наукове, культурне, історичне або естетичне значення

VІ. Домашнє завдання.

1. Опрацювати матеріал підручника §60; відповісти на різнорівневі запитання стор. 257

2.Виготовити пам’ятки щодо збереження біорізноманіття, або охорони природи (3 - 4 рівень)

Урок за 23.04.2020

Контрольна робота з теми: «Надорганізмові біологічні системи»

І рівень

Виберіть одну правильну відповідь (0,5 б.)

1. Термін «екологія» у 1866 році запропонував видатний німецький біолог:

а) К. Мебіус; б) А. Тенслі; в) Е. Геккель; г) Ю. Лібіх.

2. Зв`язки між популяціями різних видів бувають:

а) антагоністичними, нейтральними та мутуалістичними; б) екологічними та зворотніми; в) оборотніми та необоротніми; г) мутуалістичними, просторовими, домінуючими.

3. Популяції автотрофних організмів, здатних синтезувати органічні речовини з неорганічних, називають:

а) консументи; б) продуценти; в) редуценти; г) антагоністи.

4. Обмін речовинами між абіотичною і біотичною частинами екосистем являє собою:

а) колообіг речовин; б) правило екологічної піраміди; в) трофічну сітку; г) піраміду біомаси.

5. Залежно від природи та особливостей дії екологічні фактори поділяють на:

а) продуценти, консументи, редуценти; б) абіотичні, біотичні, антропогенні; в) природні і штучні; г) інтенсивні та пасивні.

6. Вкажіть, який державний документ містить інформацію про сучасний стан видів тварин і рослин, які перебувають під загрозою зникнення, та про заходи щодо їхнього збереження:

а) Охорона природи; б) Природний заповідник; в) Заказник; г) Червона книга.

ІІ рівень

Дайте визначення термінам (1 б.)

7. Біосфера – це …

8. Заказник – це …

9. Консументи – це …

ІІІ рівень

Завдання на відповідність та послідовність (2 б.)

10. Встановіть відповідність між терміном та його визначенням:

1.Сукцесія	А. зовнішня тверда оболонка Землі
2.Літосфера	Б спрямовані послідовні зміни угруповань організмів, які з часом приводять до перетворення самої екосистеми;
3. Антропогенні фактори	в) популяції організмів, які, споживаючи мертву органічну речовину, розкладають її до неорганічних сполук
4. Редуценти	г) прямий вплив людини на навколишнє середовище та наслідки її діяльності.

11. Розташуйте етапи первинної сукцесії по порядку їх виникнення:

а) заселення первинного грунту мохами; б) утворення трав`янистого рослинного покриву; в) оселення лишайників на скельній породі; г) формування угруповання із світлолюбних деревних і трав`янистих рослин; д) формування екосистеми лісу.

ІV рівень

Дайте розгорнуту відповідь (2 б.)

12. Що таке екосистеми і чому вони не можуть існувати без продуцентів? Відповідь обгрунтуйте.

Домашнє завдання виконайте завдання самоконтролю знань див. стор. 259.

Урок за 28.04.2020

Тема. Генетичні основи селекції організмів

2. Повідомлення теми, мети і завдань уроку

Мета уроку: ознайомитися з генетичними основами селекції.

Завдання уроку:

1. Дізнатися: що таке селекція та які її завдання.

2. Ознайомитися з поняттями «порода», «сорт», «штам».

3. Визначити, які можливості надає людству селекція.

3. Мотивація навчальної діяльності

Порівняння й обговорення фото (слайди)

Запитання

—Які спільні ознаки мають ці тварини?

—Які відмінні ознаки є в цих тварин?

— Із чим пов’язані відмінності в будові їхнього тіла?

Необхідно підвести учнів до розуміння того, що кожна порода має своє призначення, тому при селекції цих порід ознаки відбиралися так, щоб вони максимально відповідали призначенню тварини (бійцівська порода має бути сильною, декоративна — гарною, мисливська — швидкою).

- Якого кольору бувають квіти та овочі?

4. Засвоєння нового матеріалу

План пояснення нового матеріалу

1. Поняття про селекцію (порода, сорт, штам). Завдання та методи селекції.

2. Селекція рослин. Центри походження й різноманітності культурних рослин.

3. Селекція тварин. Райони одомашнення й походження порід домашніх тварин.

4. Міжвидові гібриди рослин та тварин

5. Селекція мікроорганізмів.

6. Вчені селекціонери.

1. Поняття про селекцію (порода, сорт, штам). Завдання селекції.

В Україні селекція почала розвиватися наприкінці ХІХ ст., коли виникли перші станції для селекції цукрового буряку й інших сільськогосподарських культур. У 30-х роках ХХ ст. селекція зазнала занепаду, також занепад відбувся під час Великої Вітчизняної війни. Згодом науково-дослідницькі установи селекції було знову відбудовано і значно поширено.

Українські селекціонери створили низку нових сортів сільськогосподарських культур: озимої й ярої пшениці, кукурудзи, ячменю та інших зернових, гороху, соняшнику, цукрового буряку, зернобобових, технічних і кормових культур, картоплі, городини, тютюну, овочів, винограду тощо.

2. Основними методами селекції є: штучний та масовий добір; гібридизація.

Штучний добір — це вибіркове допущення до розмноження тварин, рослин або інших організмів із метою виведення нових сортів та порід, які володіють бажаними якостями.

Масовий добір - вибраковування усіх особин, що за фенотипом не відповідають породним або сортовим стандартам; його значення — збереження сталості породних та сортових якостей.

Гібридизація — це схрещування (поєднання генетичного матеріалу) різнорідних організмів із метою одержання якісно нових, кращих нащадків (гібридів). Гібриди утворюються в результаті статевого процесу або поєднання нестатевих клітин.

Гібридизація — це процес, на основі якого виникає і реалізується комбінативна мінливість, яка є одним із факторів еволюції.

Гібридизація може відбуватись у межах одного виду (внутрішньовидова) і між особинами різних видів (міжвидова або віддалена). Внутрішньовидове схрещування буває спорідненим і неспорідненим.

Споріднене схрещування, або інбридинг (від англ. in — в, усередині та breeding — розведення),— це схрещування організмів, що мають безпосередніх спільних предків. Інбридинг може бути більш та менш тісним (залежно від ступеня спорідненості організмів). Найтісніший інбридинг спостерігається серед самозапильних рослин і самозаплідних гермафродитних тварин. В організмів із перехресним заплідненням тісний інбридинг відбувається при схрещуванні братів

і сестер, батьків та їхніх нащадків тощо. Це призводить до появи гомозигот.

У результаті інбридингу відбувається ослаблення або навіть виродження нащадків, оскільки в таких гомозиготних організмів збільшується ймовірність фенотипного прояву летальних чи сублетальних рецесивних алелів. Отже, тісний інбридинг часто призводить до появи організмів із різноманітними спадковими аномаліями. У селекції споріднене схрещування застосовують для отримання чистих ліній. Інбридинг дає можливість дістати цінні ознаки в гомозиготному стані і закріпити їх серед нащадків.

Цікавий факт

Чому вимерли фараони?

Неспоріднене схрещування, або аутбридинг (від англ. out — поза та breeding — розведення),— гібридизація організмів, які не мають тісних родинних зв’язків, тобто представників різних ліній, сортів чи порід одного виду. Неспорідненими вважають особин, у яких немає спільних предків принаймні протягом попередніх шести поколінь. Аутбридинг застосовують для поєднання у потомстві цінних властивостей, притаманних різним лініям, породам чи сортам. При аутбридингу

в кожного наступного покоління підвищується гетерозиготність нащадків. Це пояснюється тим, що із зменшенням ступеня спорідненості організмів зростає ймовірність наявності в них різних алелів певних генів.

У разі неспорідненого схрещування часто спостерігається явище гетерозису. Гетерозис повною мірою виявляється в першому поколінні гібридів, однак у наступних, унаслідок розщеплення ознак та переходу частини генів у гомозиготний стан, його ефект слабшає і до восьмого покоління сходить нанівець. У рослин гетерозис можна закріпити вегетативним розмноженням, подвоєнням числа хромосом або партеногенезом.

Явище гетерозису широко застосовується в сільському господарстві, оскільки воно значно підвищує продуктивність (наприклад, у кукурудзи — до 20–25%). Ефект гетерозису добре виражений в овочевих культур (цибулі, томатів, огірків, баклажанів, буряків тощо). У тваринництві схрещування між різними породами прискорює ріст і статеве дозрівання, поліпшує якість м’яса, молока тощо.

Віддалена гібридизація — схрещування особин, які належать до різних видів
і навіть родів із метою поєднання у гібридів цінних спадкових ознак представників різних видів.

При віддаленій гібридизації гібриди часто є стерильними (не дають нащадків). Уперше методику подолання стерильності міжвидових гібридів у рослин розробив
у 1924 р. Г. Д. Карпеченко на прикладі гібрида капусти та редьки, який за своїм фенотипом займав проміжне положення між відповідними фенотипами батьків.

Якщо в рослин міжвидові гібриди можна розмножувати вегетативно, то у хребетних тварин, як вам відомо, вегетативне розмноження неможливе. Розмножують складні міжвидові гібриди за допомогою методів клітинної інженерії. Зокрема, новий організм вирощують з окремих гібридних соматичних клітин. Цей метод дістав назву клонування.

2.Селекція рослин. Центри походження й різноманітності культурних рослин.

Виявлення центрів походження і різноманітності культурних рослин підказало вченим, де саме потрібно шукати вихідний матеріал для селекційної роботи.

Зараз ви переглянете презентацію та будете заповнювати таблицю (працювати в парах) «Центри різноманітності та походження культурних рослин», по закінченню якої ви повинні відповісти на такі питання:

Хто створив карту походження культурних рослин?

Скільки існує центрів походження культурних росли?

3. Селекція тварин. Райони одомашнення й походження порід домашніх

тварин

Райони одомашнення і походження порід свійських тварин пов’язані з давніми центрами землеробства, однак встановити центри походження свійських тварин значно складніше, ніж культурних рослин. Одомашнення могло відбуватись у будь-якому місці первинного ареалу, а подальше поширення порід було пов’язане не з природним середовищем існування, а з діяльністю людини. Більшість свійських тварин приручено 8-10 тис. років тому.

Їхні предки вели, зазвичай, вели гуртовий спосіб життя, що сприяло прирученню диких тварин. Під час одомашнення відбулись значні зміни в будові й життєвих функцій свійських тварин, їхній поведінці.

Інтерактивна вправа «Пошук інформації»

Назвати предків і приблизне місце одомашнення основних видів свійських тварин, заповнивши таблицю:

Свійські тварини	Дикий предок	Місце і час одомашнення
Кішка	Дика лівійська кішка	Давній Єгипет, близько 5 тис. років тому
Собака	Вовк	В кількох місцях Євразії 10-15 тис. років тому
Кінь	Тарпан	Лісостепова зона Європи і Казахстану
Коза	Дикі козли - безоарові	Гірські райони Греції, Кавказу, Малої та Середньої Азії близько 8-10 тис. років тому
Вівця	Архар і муфлон
Велика рогата худоба	Дикий бик – тур	Лісостепова і степова зони Євразії, Давня Греція близько 4 тис. років тому
Кури	Банківські та червоні кури	Південна і Південно-Східна Азія 5-6 тис. років тому
Свиня	Дика свиня (кабан)	Євразія 5-9 тис. років тому
Качка	Дика качка - крижня	4 тис. років тому
Короп	Походить від сазана	Євразія , майже 5 тис. років тому
Індик	Дика індичка	Центральна Америка близько 2 тис. років тому
Шовковичний шовкопряд	_____________________	Китай, понад 5 тис. років тому

4. Міжвидові гібриди рослин та тварин

Міжвидові гібриди рослин: гібрид пшениці та пирію; гібрид пшениці з житом (тритікале); гібрид китайської цукрової тростини з дикими видами (це сприяло підвищенню цукристості); гібрид рапсу і кормової капусти; гібрид суріпиці і капусти китайської; гібрид малини та ожини; гібрид сливи й терену; гібрид горобини та сибірського глоду.

Міжвидові гібриди тварин: гібрид кобили та осла (мул); гібрид одногорбого та двогорбого верблюдів; гібрид тонкорунних овець (мериносів) і дикого гірського барана (архара); гібриди яка з великою рогатою худобою (сарлики та хайнаки); гібрид білуги та стерляді (бістер).

5. Селекція мікроорганізмів.

6. Вчені селекціонери.

5. Узагальнення і закріплення знань

Варіант - 1

1.Особливе значення для успіху селекційної роботи має генетичне різноманіття вихідного матеріалу.

2. З допомогою селекції не створюють нові сорти.

3. Штам – це культура мікроорганізмів, забруднена пеніцилами.

4. У селекції часто застосовують штучний добір.

5. Явище гетерозису не застосовують у сільському господарстві.

6. Аутбридинг – неспоріднене схрещування.

7. Гетерозис – підвищення життєдіяльності гібридів

8. Масовий та індивідуальний добір – форми природного добору.

9. При інбридингу в кожному наступному поколінні знижується гомозиготність гібридів.

10. Крім генетики, теоретичним підґрунтям для селекції слугує вчення про штучний добір.

11. Віддалена гібридизація – міжвидова.

12. Методику подолання безпліддя міжвидових гібридів у рослин було розроблено на прикладі гібрида капусти і редьки.

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
+	-	-	+	-	+	+	-	-	+	-	+

Варіант – 2

1.При інбридингу в кожному наступному поколінні підвищується гетерозиготність гібридів.

2.Інбридинг – близькоспоріднене схрещування.

3.Гібридизація – об’єднання генетичного матеріалу різних клітин чи організмів.

4.За допомогою селекції створюють нові сорти рослин.

5. У селекції ніколи не застосовують штучний добір.

6. Щеплення є дійсною гібридизацією.

7. Теорію штучного добору створив видатний англійський вчений Ч.Дарвін.

8.Гібриди утворюються в результаті статевого розмноження або поєднання нестатевих клітин.

9.Вперше методику подолання безпліддя міжвидових гібридів у рослин розробив 1924 року Г.Д.Карпеченко.

10. Гібрид кобили і віслюка – мул.

11. Тритікале – сорт соняшника.

12.Може бути свідомий та плановий штучний добір.

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
-	+	+	+	-	+	+	+	+	+	-	-

6. Підбиття підсумків уроку, рефлексія

Поміркуйте

Чим можна пояснити, що райони одомашнення тварин, зазвичай, збігаються з центрами походження культурних рослин?

Чи є кінь Пржевальського предком свійського коня? Чому?

Фронтальна бесіда

1. Що таке селекція?

2. Які методи використовує селекція?

3. Що таке гібридизація? Якою вона буває?

4. Що таке штучний добір?

5. Що таке сорт рослин?

6. Що таке порода тварин?

7. Що таке штам мікроорганізмів?

Інформування учнів про домашнє завдання, інструктаж щодо його виконання

1) Вивчити матеріал підручника §61; Дати відповіді на запитання підручника.

Підготувати повідомлення про розвиток біотехнології, клонування (3-4 рівень).

Урок за 30.04.2020

Тема: Введення в культуру рослин. Одомашнення тварин.

Мета: сформувати поняття «одомашнення»; ознайомити з основними центрами походження культурних рослин, дикими предками домашніх тварин та способами одомашнення тварин; розкрити значення одомашнення рослин і тварин у житті людини; пояснити роль В. І. Вавилова в селекції; розвивати увагу, пам’ять, критичне мислення, уміння працювати в парах, порівнювати, аналізувати та узагальнювати інформацію, встановлювати причинно-наслідкові зв’язки; виховувати дбайливе ставлення до всього живого, товариські відносини, інтерес до біології та географії; формувати науковий світогляд.

- Сьогодні ми розглянемо питання одомашнення тварин і рослин та поняття про селекцію.

-Як ви вважаєте, що стало приводом для одомашнення рослин та тварин?

Пригадайте види культурних рослин та домашніх тварин, з якими ви ознайомились, вивчаючи біологію.

1. Одомашнення рослин.

Одомашнення — це процес змін популяцій рослин або тварин, завдяки якому вони стають пристосованими до утримання в неволі й використання їх людиною. Одомашнення відбувається з метою отримання від рослин і тварин продуктів харчування, промислової продукції (шкіра, волокно тощо) або в інших цілях (транспорт, охорона тощо).

Одомашнення рослин людиною відбувалося незалежно в різних регіонах нашої планети. Самі регіони, у яких відбувалося одомашнення, мали певні особливості. Крім сприятливих кліматичних умов потрібна була ще наявність певних видів рослин з досить великими плодами й достатня кількість населення та певні соціальні умови для можливості утворення осілих поселень. Тому існувало лише кілька центрів походження рослин. Виявив ці центри видатний учений, генетик і селекціонер М. І. Вавилов.

Основні центри походження культурних рослин

Назва центру	Місце розташування	Рослини, які походять із цього центру
Східноазіатський	Китай	Просо, соя, мандарин, ліщина, волоський горіх
Індо-малайський	Малайський архіпелаг, Філіппіни, Індокитай	Банан, кокосова пальма, помаранча, чорний перець, рис
Індійський	Індія, Бірма	Баклажан, лимон, манго, гречка, огірок
Середньоазіат ський	Частина Пакистану, Афганістан, Таджикистан, Узбекистан	Диня, цибуля городня, часник, конопля
Передньоазіат- ський	Мала Азія, Закавказзя, Іран, частина Туркме-ністану	Пшениця, жито, ячмінь, горох, слива, груша, фінікова пальма
Середземномор ський	Балкани, Греція, Італія	Оливкове дерево, виноград, гірчиця, капуста, морква, буряк, кріп
Ефіопський	Ефіопія, Судан, Еритрея	Сорго, кава, кавун, кола, кунжут
Центральноаме риканський	Центральна Америка, Антильські острови	Кукурудза, какао, батат, соняшник, тютюн
Південноамери канський	Гірські райони Колумбії, Еквадору, Перу, Болівії	Картопля, помідор, арахіс, ананас, гевея

2. Одомашнення тварин.

Процес одомашнення тварин міг відбуватися двома способами. Перший — класичне утворення мутуалістичних взаємовідносин між двома видами. Такі зв’язки часто виникають у природних екосистемах. Другий — цілеспрямоване приручення людиною тварин для одержання від них певних продуктів (м’яса, шерсті тощо).

Першим способом відбувалося одомашнення собак і котів. Сучасні домашні собаки пройшли процес одомашнювання приблизно 10 тисяч років тому на території Азії.

Коти стали домашніми трохи пізніше. Вони зайняли нішу «мисливців на гризунів», коли в Передньоазіатському центрі походження рослин почали створювати запаси зерна. Ці запаси стали об’єктом нападу гризунів і, відповідно, причиною одомашнення котів.

Інші домашні тварини приручалися людиною цілеспрямовано в період від 8 до 2 тисяч років тому. Більшість домашніх тварин було одомашнено на території Євразії в тих самих місцях, де розміщувалися центри походження культурних рослин. Тільки індики, морські свинки і лами були одомашнені в Америці

3. Поняття про селекцію.

Селекція — це наука про методи створення нових сортів і гібридів рослин, порід тварин і штамів (генетично однакових) мікроорганізмів. Завдяки селекції вдалося отримати велику різноманітність форм одомашнених живих організмів.

Історія селекції починається з процесу одомашнення перших тварин і рослин. Тоді вона була ще стихійною й не мала наукової бази. Сучасна селекція ґрунтується на досягненнях класичної генетики і молекулярної біології.

Метод селекції	Сутність методу	Де застосовується
Масовий добір	Відбір багатьох особин з потрібними ознаками без урахування ознак батьків. Найдавніший і найпростіший метод селекції	Переважно в селекції рослин і мікроорганізмів, у селекції тварин дуже рідко через малу кількість нащадків
Індивідуальний добір	Відбір одиничних особин з потрібними ознаками з урахуванням ознак батьків і складанням родоводів (у селекції тварин)	В усіх галузях селекції
Створення чистих ліній	Виведення гомозиготних особин з однаковим генотипом по великій кількості генів	У селекції рослин, тварин і мікроорганізмів
Гібридизація:	Штучне схрещування особин з різними ознаками
— віддалена гібридизація	Схрещування особин, які є представниками різних видів	Переважно в селекції рослин. У тварин більша частина таких гібридів є неплідною
— споріднене схрещування (інбридинг)	Схрещування особин однієї породи або навіть з однієї родини	У селекції тварин
— неспорід-нене схрещування (аутбридинг)	Схрещування особин різних порід	У селекції тварин і рослин

У процесі селекції живі організми розвивають ознаки, які потрібні людині, наприклад, більша врожайність, великий розмір зерна, швидкий ріст, збільшення відкладень жиру під шкірою тощо. Однак досягається це шляхом перерозподілу ресурсів організму, тому одомашнені форми часто мають меншу стійкість до захворювань і несприятливих погодних умов.

Класичні методи селекції організмів

V. Вторинне сприйняття та засвоєння нового матеріалу.

1. Розгляньте малюнок і вкажіть центри походження культурних рослин.

1. Які є види культурних рослин і домашніх тварин?

2. Які існують центри походження культурних рослин?

3. Що таке селекція?

4. Які існують методи селекції?

VІІ. Підведення підсумків уроку.

1. Яку тему ми сьогодні розглянули на уроці?

2. Яка інформація вас зацікавила найбільше і чому?

VІІІ. Домашнє завдання.

1. §61 (частина 2) вивчити, відповідати на різнорівневі запитання в кінці параграфа
Відповіді на запитання надсилайте надсилайте мені на електронну почту

Урок за 05.05.2020

Тема уроку: Огляд традиційних біотехнологій.

Мета: сформувати поняття «біотехнологія»; ознайомитися з традиційними біотехнологіями, їхніми основними завданнями, методами та напрямками сучасного використання; розкрити значення біотехнологій для людства;

СТРУКТУРА УРОКУ

- Сьогодні ми ознайомимось із принципами та напрямками біотехнологій, а також галузями, у яких вони успішно використовуються.

- Як ви розумієте поняття «біотехнології»? Які асоціації у вас із ним пов’язані?

Перевірка домашнього завдання. Біологічний диктант.

1. Одомашнення — це…( процес змін популяцій рослин або тварин, завдяки якому вони стають пристосованими до утримання в неволі й використання їх людиною. Одомашнення відбувається з метою отримання від рослин і тварин продуктів харчування, промислової продукції (шкіра, волокно тощо) або в інших цілях (транспорт, охорона тощо).)

2. Основні центри походження рослин: ……. (Східноазіатський, Індо-Малайський, Середньоазіатський, Індійський, Передньоазіатський, Середземноморський, Ефіопський, Центральноамериканський, Південноамериканський)

3. Центри походження рослин виявив видатний вчений …… (М. І. Вавилов)

4. Більшість домашніх тварин приручалося людиною …… (цілеспрямовано, з метою отримання від них певних продуктів)

5. Селекція — це….( наука про методи створення нових сортів і гібридів рослин, порід тварин і штамів (генетично однакових) мікроорганізмів. Завдяки селекції вдалося отримати велику різноманітність форм одомашнених живих організмів.)

6. Класичними методами селекції є: ….(масовий добір, індивідуальний добір, створення чистих ліній, гібридизація: віддалена. Інбридинг, аутбридинг)

7. Методи селекції можна поділити на….(класичні й методи з використанням молекулярно-біологічних технологій.)

8. Охарактеризувати метод гібридизації рослин і тварин.

9. Яким вимогам повинен відповідати вид для успішного його одомашнення?

1. Поняття про біотехнології.

Біотехнологія — це сукупність промислових методів, які застосовують для виробництва різних речовин із використанням живих організмів, біологічних процесів чи явищ. Сам термін «біотехнологія» з’явився в 70-х роках XX століття. Він походить від грецьких слів «біос» — життя, «технос» — мистецтво, майстерність, «логос» — слово, вчення.

Але насправді біотехнологічні принципи людина розробила вже давно. Використання мікроорганізмів для випікання хліба, виготовлення сиру та інших молочних продуктів, виноробства, пивоваріння триває вже не одну тисячу років. Але лише завдяки роботам Л. Пастера в середині ХІХ століття традиційна біотехнологія отримала наукову основу. У 40-50-ті роки ХХ ст., коли був здійснений синтез пеніцилінів методами ферментації, почалася ера антибіотиків, що дала поштовх розвитку мікробіологічного синтезу і створенню мікробіологічної промисловості. У 60-70-ті роки ХХ ст., почала бурхливо розвиватися клітинна інженерія. Зі створенням у 1972 році групоюП. Берга в США першої гібридної молекули ДНК in vitro формально пов’язане народження генетичної інженерії, що відкрила шлях до свідомої зміни генетичної структури організмів. Біотехнологія нерозривно пов’язана з молекулярною і клітинною біологією, молекулярною генетикою, біохімією і біоорганічною хімією. З розвитком біотехнологій пов’язують вирішення глобальних проблем людства – ліквідацію нестачі продовольства, енергії, мінеральних ресурсів, поліпшення стану охорони здоров’я і якості навколишнього середовища.

Основними напрямками біотехнологій є генна інженерія, клітинна інженерія, ембріональна інженерія, промислова мікробіологія та ін.

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.

2. Клітинна та генетична біоінженерія.

Клітинна інженерія — це галузь біотехнології, яка розробляє й використовує технології культивування клітин і тканин поза організмом у штучних умовах. Генетична інженерія — це галузь біотехнології, яка розробляє й використовує технології виділення генів з організмів і окремих клітин, їх видозмінення та введення в інші клітини або організми.

1. Користуючись матеріалом підручника §57, закінчити схему.

1. Що таке біотехнологія?

2. У яких галузях сучасного виробництва використовують традиційну біотехнологію?

Чи змінилось у вашому розумінні поняття біотехнології після сьогоднішнього уроку?

1. Яка саме інформація на сьогоднішньому уроці для вас стала новою, незвичною?

Домашнє завдання.

1. §63 вивчити, відповідати на рызнорвыневы питання в кінці параграфа стор 271

2. Завдання 7 виконати письмово, у зошиті.

Урок за 07.05.2020

Тема: Генна та клітинна інженерія.

Мета: сформувати поняття «генна інженерія», «клітинна інженерія», ознайомити з основами генної та клітинної інженерії, їх основними напрямками та особливостями; розкрити значення генної та клітинної інженерії для людства; формувати уявлення про практичне застосування біологічних знань; розвивати критичне мислення; виховувати вміння сприймати точки зору на питання, відмінні від власної.

ІІ. Актуалізація опорних знань.

«Біологічний диктант» (Самостійна робота)

1. Наука, що вивчає методи створення нових сортів, порід тварин та штамів – це … (селекція)

2. Штам – це … (культура м/о)

3. Форми штучного добору - … (масова та індивідуальна)

4. Гібридизація буває … (міжвидова та внутрішньовидова)

5. Тип схрещування, який використовують для отримання чистих ліній - … (інбридинг)

6. Тип схрещування для якого властивий гетерозис … (аутбридинг)

7. Вчений, що визначив основні центри походження культурних рослин … (М. І. Вавилов)

8. Наука, що використовує біологічні об’єкти у виробництві - … (біотехнологія)

9. Об’єктами біотехнології можуть бути … (молекули, віруси, одноклітинні та багатоклітинні організми)

10. Біотехнологи використовують такі методи … (культивування біологічних об’єктів, вирощування клітин і тканин, генна і клітинна інженерія)

Повідомлення теми і мети уроку.

Вивчення нового матеріалу.

1. Генетична (генна) інженерія, її методи (Розповідь вчителя з елементами бесіди)

Генетична інженерія – сукупність прийомів, методів і технологій одержання рекомбінантних РНК і ДНК, виділення генів з організму, здійснення маніпуляцій з генами та введення їх до інших організмів.

Методи генної інженерії:

· Перенесення спадкової інформації за допомогою векторів або плазмід.

Клітина з геном - іРНК - ДНК - видалення іРНК - вбудування в ДНК плазміди.

Або

Розділення ДНК на фрагменти - сполучення фрагментів з векторною ДНК переміщення в клітину - від’єднання від вектора - приєднання до ДНК хазяїна.

2. Значення генетичної інженерії (Розповідь вчителя з елементами бесіди):

ü Продукування гормонів (інсулін, соматотропін) та інтерферону;

ü Створення ГМО;

«ГМО: за і проти» ( знайдіть інформацію в інтернеті)

3. Клітинна інженерія

Клітинна інженерія – галузь біотехнології, у якій застосовують методи виділення клітин з організму, перенесення їх на штучні поживні середовища, де ці клітини продовжують жити й розмножуватися.

Напрям клітинної інженерії – клонування.

Клон – сукупність клітин або особину, яка утворилася від спільного пращура нестатевим шляхом.

Цікаво знати!

5 липня у 1996 році у Шотландії, на світ з'явилася перша клонована тварина у світі, ссавець. Преса дізналася про потужний прорив у генетиці лише через сім місяців після народження вівці.

Як виявилося, Доллі стала однією із численних спроб вчених клонувати живий організм. У процесі створення Доллі в 277 яйцеклітин було підселено ядра із нестатевих клітин, після чого було утворено 29 ембріонів, із яких вижила лише Доллі. Своєю появою вона завдячує технології пересадки ядер соматичних клітин. Тобто Доллі стала результатом пересадки ядра соматичної клітини в цитоплазму яйцеклітини. Вівця Доллі була генетичною копією вівці-донора клітини.

Клонована вівця прожила всього шість років, хоча середній вік цього виду тварин - 10-12 років. Доллі померла 14 лютого 2003 року від прогресуючого захворювання легень, яке було спричинено ретровірусом. Такі захворювання частіше за все проявляються лише у старих овець. За своє життя Доллі встигла народити шість ягнят та стати улюбленицею багатьох вчених і людей.

1. Що таке генетична інженерія?

2. Які методи застосовують в генетичній інженерії?

3. Які продукти одержують шляхом генетичної інженерії?

4. Поясніть значення застосування генетичної інженерії.

5. Що таке клітинна інженерія?

6. Яка значення має клітинна інженерія?

7. Схарактеризуйте методи й наслідки клонування тварин.

8. Що таке химерні тварини

Домашнє завдання.

Вивчити параграф 64; відповісти на різнорівневі запитання стор.275

Уроки за 12.05.2020 і за 14.05.2020

Тема: Роль генетичної інженерії в сучасних біотехнологіях і медицині.

1. Що таке "селекція"?

2. Які основні методи селекції? Назвіть приклади рослин і тварин, створених в результаті селекції.

3. Сформулюйте поняття "генна інженерія" та "клітинна інженерія".

4. Розкрийте основні напрямки генної та клітинної інженерії.

ІІ. Мотивація начальної діяльності.

Генна інженерія з'явилася завдяки роботам багатьох дослідників у різних галузях біохімії та молекулярної генетики. Протягом багатьох років головним класом макромолекул вважали білки. Існувало навіть припущення, що гени мають білкову природу. Лише в 1944 році Ейвері, Мак Леод і Мак Карті показали, що носієм спадкової інформації є ДНК.

З цього часу починається інтенсивне вивчення нуклеїнових кислот. Через десятиліття, в 1953 році Дж. Уотсон і Ф. Крик створили двуспіральную модель ДНК. Саме цей рік прийнято вважати роком народження молекулярної біології.

То як просунулась наука в галузі генетики до сьогодні? Як і коли виникла генна інженерія? Яка роль генетичної інженерії в сучасних біотехнологіях і медицині ми спробуємо сьогодні розібратись.

Повідомлення мети уроку.

ІІІ. Вивчення нового матеріалу.

Виробництво лікарських препаратів.

Одним з розділів молекулярної генетики та молекулярної біології, який знайшов найбільше практичне застосування, є генна інженерія. Генна інженерія - це сума методів, що дозволяють переносити гени з одного організму в інший, або - це технологія спрямованого конструювання нових біологічних об'єктів.

Народився на початку 70-х років, вона домоглася сьогодні великих успіхів. Методи генної інженерії перетворять клітини бактерій, дріжджів і ссавців у «фабрики» для масштабного виробництва будь-якого білка. Це дає можливість детально аналізувати структуру і функції білків і використовувати їх в якості лікарських засобів.

В даний час кишкова паличка (E. coli) стала постачальником таких важливих гормонів як інсулін і соматотропін.

Раніше інсулін отримували з клітин підшлункової залози тварин, тому вартість його була дуже висока. Для отримання 100г кристалічного інсуліну потрібно 800-1000 кг підшлункової залози, а одна залоза корови важить 200-250грамм. Це робило інсулін дорогим і важкодоступним для широкого кола діабетиків.

Інсулінт складається з двох поліпептидних ланцюгів А і В довжиною 20 і 30 амінокислот. При з'єднанні їх дисульфідними зв'язками утворюється нативний дволанцюжкової інсулін.

Було показано, що він не містить білків E. coli, ендотоксинів та інших домішок, не дає побічних ефектів, як інсулін тварин, а з біологічної активності від нього не відрізняється.

Соматотропін - гормон росту людини, секретується гіпофізом. Недолік цього гормону призводить до гіпофізарної карликовості. Якщо вводити соматотропін в дозах 10 мг на 1 кг ваги три рази на тиждень, то за рік дитина, яка страждає від його нестачі, може зрости на 6 см. Раніше його отримували з трупного матеріалу, з одного трупа: 4 - 6 мг соматотропіну в перерахунку на кінцевий фармацевтичний препарат. Таким чином, доступні кількості гормону були обмежені, крім того, гормон, що отримується цим способом, був неоднорідний і міг містити повільно розвиваються віруси.

Компанія "Genentec" в 1980 році розробила технологію виробництва соматотропіну за допомогою бактерій, який був позбавлений перерахованих недоліків. У 1982 році гормон росту людини був отриманий в культурі E. coli і тварин клітин в інституті Пастера у Франції.

Застосування в наукових дослідженнях

Генетична інженерія надзвичайно широко використовується в сучасній біології та медицині. Вона стала одним з головних інструментів як науки, так і виробництва. У наукових дослідженнях генетична інженерія дозволяє цілеспрямовано «вимикати» потрібні гени. Це допомагає досліджувати їхні функції. Також можна вводити в організм ген, якого він не мав раніше, і попередньо тестувати наслідки застосування нових технологій.

Важливі результати з допомогою цієї методики можна отримати в галузі аналізу шляхів реалізації генетичної інформації. Більшість генів еукаріотів можуть синтезувати кілька варіантів білків, і розібратися в роботі цього механізму можна тільки за допомогою генетичної інженерії.

Діагностика захворювань

Активно використовують технології генетичної інженерії для діагностики захворювань. Діагностувати таким чином можна інфекційні, спадкові захворювання, а також різні форми раку.

Ця діагностика ґрунтується на розпізнаванні специфічних ділянок нуклеїнових кислот — ДНК або РНК. Такий метод має дуже велику чутливість і високу надійність.

Генна терапія

Генна терапія — це сукупність технологій, яка забезпечує внесення змін у генетичний апарат соматичних клітин людини. Головне її призначення — лікування спадкових захворювань. Основна ідея — замінити дефектний ген у клітинах на нормальний. Для цього з організму спочатку виділяють клітини, вводять у них здоровий ген і поміщають клітини назад. Таку терапію проводять, наприклад, для гена тимідинкінази у людей з тяжкою формою імунодефіциту.

Використання в сільському господарстві

У сільському господарстві генетично модифіковані рослини в комерційних масштабах використовують з 1994 року. Основний напрям використання — отримання рослин з підвищеною стійкістю до захворювань, шкідників або природних умов. Важливим напрямом є також отримання плодів з покращеною здатністю до зберігання. А найбільш перспективним напрямом використання у тваринництві є отримання молока від генно модифікованих тварин. Це молоко може містити дорогі або рідкісні білки, які застосовують у медицині, але які неможливо виробити за допомогою бактерій.

ІV. Закріплення здобутих знань.

1. Складання блок-схеми "Напрямки використання генетичної інженерії"

Опрацювання проблеми та перспективи використання технології генетичної інженерії

Серед позитивних аргументів — підвищена врожайність, екологічні переваги, захист від шкідників. З іншого боку — непевність частини споживачів у безпечності нових технологій.

Теоретично негативний вплив, наприклад, трансгенних рослин на інші організми можливий через наявність у організмі рослин біологічно активних речовин (інсектициди, фунгіциди та ін.). Вплив цих речовин може бути прямої або опосередкованої дії через трофічні ланцюги. Однак до сьогодні достовірних експериментальних даних про негативний вплив трансгенних рослин, стійких до шкідників, на нецільові організми не отримано.

3. Перевір свої знання.

1. Як досягнення генетичної інженерії використовують: а) у наукових дослідженнях; б) у медицині; в) у сільському господарстві.

2. Чи може людство обійтися без використання технологій генетичної інженерії? Відповідь обґрунтуйте.

Отже, сьогодні ми розглянули історію виникнення генетичної інженерії, її роль в сучасних і медицині та біотехнологіях. Розширили знання про використання біотехнологічних процесів.

Домашнє завдання.

Опрацювати відповідний параграф підручник. Знайти по одному прикладу до кожного напрямку біотехнології.

Уроки за 19.0.2020 і за 21.05. 2020

ГМО - шкода чи користь для людства?

Сьогодні ми спробуємо з'ясувати: ГМО - це шкода або користь для людства? ГМО останнім часом у всіх на слуху. Чому?

На початок XXI століття у світі проживає близько 5 млрд. осіб. За прогнозами вчених до кінця XXI століття населення Землі може збільшитися до 10 млрд. Як прогодувати таку кількість людей, якщо й при 5 млрд. В деяких країнах населення голодує? Для вирішення цієї проблеми людство прагне запровадити в сільське господарство біотехнології. Однією з таких технологій є генна інженерія та ГМ-організми створюють за допомогою генної інженерії.

Генна інженерія - це цілеспрямована зміна спадкових властивостей тварин і рослин, шляхом створення штучних генів або витягу генів з одних організмів і введення їх в клітини інших організмів. Організми, чий генетичний матеріал був штучно змінений, називають трансгенами або ГМО.

Першим таким піддослідним організмом стала кишкова паличка, отримана американськими вченими в 1973 році.Однак не варто думати, що генетично модифікованими можуть бути тільки тварини або рослини. Так, в 1978 році вперше був отриманий трансгенний людський інсулін, і з тих пір технологія генетичної модифікації широко застосовується у фармацевтиці для виготовлення різних ліків. В останнє десятиліття в світі вже цілі колекції генетичного матеріалу застосовуються не тільки в харчовій промисловості та сільському господарстві, а й у наукових дослідженнях і медицині. Експериментальне створення генетично модифікованих організмів почалося ще в 70-і роки XX століття. У 1992 р в Китаї стали вирощувати тютюн, стійкий до пестицидів. У 1994 р в США з'явилися генетично модифіковані помідори, стійкі до транспортування, його новою властивістю стала здатність місяцями лежати в недостиглому вигляді при температурі 12 градусів. Але як тільки такий помідор поміщають в тепло, він за кілька годин стає стиглим. Лідируючу роль в генній інженерії продуктів займають США. Американці досягли зміни полуниці, тюльпанів. Вивели сорт генетично модифікованої картоплі, який при смаженні вбирає менше жиру. Вони ж скоро планують отримати помідори-гіганти кубічної форми, щоб ті було легше упаковувати в ящики. Швейцарці почали вирощувати кукурудзу, яка виділяє власну отруту проти шкідників, і таких прикладів безліч.

Кілька років тому світова громадськість забила тривогу. Паніка була викликана появою на прилавках генетично модифікованих продуктів. З тих пір почалося велике протистояння противників і прихильників цього явища нашого життя: «За» і «Проти».

Пропоную розглянути це питання з різних точок зору. І почнемо з представників громадськості, рупором якої є журналісти незалежної преси.

Журналіст «За»:

Розвиток суспільства вимагає впровадження в наше життя нових технологій. Одна з них - виробництво генетично модифікованих продуктів. ГМП містять цінні поживні речовини, які в звичайних продуктах були в недоліку, мають більш привабливий вигляд і, нарешті, вони - джерело здоров'я економіки. Зараз, в основному, роботи ведуться з двома категоріями генів: з тими, які визначають стійкість рослин до зовнішніх умов, стресів, і тими, від яких залежать якісні та кількісні характеристики продуктів. Відмовлятися від ГМО-продуктів - це позбавити себе багатьох радостей життя. Що піднявся сьогодні шум навколо трансгенних культур - насправді не що інше, як боротьба за ринки збуту. Обсяг щорічних продажів такої продукції в усьому світі вже перевалив позначку в 20 млрд доларів. Плюсів у нових ГМ-сортів рослин чимало. Вони більш стійкі до всіляких вірусів, бактерій, їм не страшні жара і холод. Генетики пророкують, що вже найближчим часом нам і нашим дітям буде легше дотримуватися низькокалорійної і здорової дієти - ми спробуємо нові злаки, овочі і фрукти з високим вмістом вітамінів і мінералів. Уже отримано рис, в якому міститься більше вітаміну А і заліза. Чіпси з трансгенної картоплі більш повітряні. Крім того, вже йдуть розмови про рослини-вакцинах, які зможуть замінити людині щеплення. З'їв, приміром, банан, над розведенням якого вже працюють генетики з Мельбурна, і не захворієш на кір. Просто, дешево, ефективно, смачно. На думку члена-кореспондента РАН, директора Інституту загальної генетики Миколи Янковського, "без впровадження ГМО людство просто не зможе прогодувати себе.

Журналіст «Проти»:

Наша точка зору протилежна точці зору команди ствердження. Перш за все, ми згодні з актуальністю даної проблеми. Дійсно, розробка таких продуктів - найважливіше досягнення сучасної науки. Але воно може принести не тільки користь, але і величезної шкоди.Можливо, ці продукти допоможуть ліквідувати загрозу голоду, навислу над людством, але ймовірно і те, що нове «чудо науки» може викликати хвилю екологічних катастроф, небезпечних захворювань і мутацій людини. Через десяток років вже нашому поколінню доведеться зіткнутися з наслідками сьогоднішньої безпечності людей, які, навіть не замислюючись над небезпекою, вживають в їжу генетично модифіковану сою, кукурудзу чи картоплю. Пошук трансгенних продуктів в магазинах - нелегке завдання. На відміну від європейських супермаркетів, де ГМО-продукти виставляються на окремих полицях, у наших вітчизняних магазинах на них не виділяється спеціального місця. І, на жаль, така продукція не маркується належним чином. Визначити покупцеві можна побічно, якщо на маркуванні стоїть позначка, що продукт вироблений в США і в його складі є соя, кукурудза, рапс або картопля, дуже великий шанс, що він містить ГМ-компоненти. На даний момент ніхто з учених не може достовірно сказати, чи існують віддалені наслідки вживання в їжу трансгенів, чи несуть ці культури мутагенний і канцерогенний ефект, як відіб'ється з'їдений рибопомідор на здоров'я наших онуків і правнуків.Канадському вченому Джону Фейгану належить така метафора: «Використовувати сьогодні трансгенні продукти в їжу - все одно, що грати всім світом в російську рулетку».

Раунд питань:

1. Стали б Ви самі вживати продукт, знаючи, що він містить трансгенні організми, наприклад «Макдональдс»?

2. Чи звертаєте Ви самі увагу на маркування на продуктах, і чи можна без маркування їх відрізнити?

Учитель:Спасибі журналістам, але хотілося б вислухати думку вчених.

Вчений «За»:

Ми хочемо заперечити своїм опонентам. Опоненти стверджують, що ГМП негативно впливають на організм людини, однак таких даних немає. Трансгенні продукти зазнають в нашому організмі ті ж самі зміни, що й звичайні білки, які розпадуться до амінокислот, а жири до гліцерину і жирних кислот, і так далі. Лячне визначення «генетично модифікований» по суті означає лише одне - селекцію рослин і тварин. При вирощуванні трансгенних рослин знижується потреба в мінеральних добривах, не потрібні гербіциди, пестициди та ін. Препарати, негативний вплив яких на організм людини доведено. Зменшення кількості хімічних добрив знижує забруднення навколишнього середовища, харчові ланцюги стають «чистіше». Крім того, трансгенні організми або ГМО можуть бути використані людством не тільки в харчовій промисловості. Наприклад, вчені Вашингтонського Університету вивели сорт ГМО-тополі, який може деструкціювати певні промислові отрути, переробляючи їх в нешкідливі речовини. Генна інженерія допоможе виростити сировину для біопалива, яке в найближчому майбутньому потіснить бензин з наших заправок. За допомогою ГМО можна буде створювати нові ліки, вирощувати рослини для виготовлення тканин. Отже у ГМО є майбутнє.

Вчений «Проти»:

Незважаючи на явні переваги трансгенних організмів, про які розповіли представники команди ствердження, ми вважаємо, що ГМО несуть серйозну загрозу. Технології отримання ГМО застосовуються порівняно недавно, приблизно 20 років (а це дуже мало!), І поки ми не знаємо, як будуть вести себе змінені організми та їхні нащадки через 30-50 років. Ми наведемо свої аргументи щодо ГМО:

Існують дані, що транс генні рослини зробили комах більш стійкими до хімікатів, і їх стало турбуватися набагато більше. Враховуючи непередбачуване поведінка трансгенних організмів, не можна говорити про загально зниженні кількості використовуваних на поляххімікатів.

Культивування може порушити біологічну різноманітність регіонів, витіснивши з середовища проживання звичні види, як було ввипадку з трансгенним рапсом.
Перенесення генів змінених рослин в хромосоми бур'янів може привести до появі нових організмів з непередбачуваними, в томучислі потенційно небезпечними, властивостями.
Доведено, що багато комах (метелики, сонечка, метелики, бджоли) стали гинути, поїдаючи трансгенну картоплю.
Або, наприклад, існують модифіковані холодостійкі помідори, які отримали свої властивості від риби. Але тепер такі помідори протипоказані тим, у кого алергія на рибу.
"У тварин (приймаючих ГМО) було виявлено відставання в розвитку і зростанні, порушення співвідношення підлог в виводках ззбільшенням частки самок, зменшення числа дитинчат в посліді, аж до їх повного відсутності у другого покоління, - повідомив доктор біологічних наук Олексій Суров. – Було також відзначено значне зниження репродуктивних здібностей самок ".

Учитель. Виведення ГМО здійснюється набагато швидше, ніж традиційні методи селекції, що ж змушує прискорювати природні процеси? Яка точка зору економістів?

Економіст «за»:

Опоненти вважають, що використання ГМО економічно невигідно, але ми стверджуємо зворотне. Наші аргументи: По-перше, населення Землі швидко зростає. За даними ООН, у найближчі 35 років воно збільшиться до 10 млрд осіб. Сучасні темпи зростання виробництва продуктів харчування відстають від темпів приросту населення. Тому тільки широке використання трансгенних продуктів дає надію на подолання голоду на планеті. По-друге, урожай трансгенних рослин на 15-20% вище, ніж у традиційних культур, т.к.трансгенні рослини мають підвищену стійкість до шкідників і хвороб. Трансгенні рослини дозволять більш ефективно використовувати сільськогосподарські угіддя (на існуючих площах навіть потроїти кількість традиційного продовольства просто неможливо), крім того, в них закладені якості, необхідні для вирощування в районах з нестабільними погодними умовами. Генні технології дозволяють підвищити врожаї в два рази, так як нові сорти дозрівають на 30 - 50 днів раніше, що дуже актуально, зокрема для нашої північної країни. Важливо і те, що такі рослини добре ростуть без добрив і гербіцидів. Значить, зменшиться шкідливий вплив на людський організм. Крім того, добрива та гербіциди коштують грошей і скорочення їх використання знову-таки знижує собівартість продукції та її ціну на прилавках магазинів.

У світі понад 60 млн. Га зайнято під трансгенні культури: з них 66% в США, 22% в Аргентині. Сьогодні 63% сої, 24% кукурудзи, 64% бавовни - трансгенні. Стан сучасної економіки змушує вкладати гроші в розробку нових сортів рослин і порід тварин. Ті країни, які не роблять цього, неминуче програють у конкурентній сутичці.

Економіст «проти»:

Команда затвердження спробувала переконати нас в тому, що вирощування трансгенних рослин набагато дешевше, ніж звичайних: знижуються витрати на добрива, зменшені витрати на зберігання врожаю і т.д. Але ми вважаємо, що соціальна сторона важливіше, т.к. не можна говорити про економічну вигоду, коли не виключена загроза здоров'ю людини. Компанії, що займаються виробництвом ГМП, керуються тільки власною вигодою. Оскільки країни Євросоюзу дуже обережно ставляться до таких продуктів, скорочують їх ввезення, то Східна Європа взагалі Росія і Україна зокрема стають основним ринком таких продуктів. Можливо ми, самі того не підозрюючи, піддаємо себе небезпеці. При цьому у наших вітчизняних країнах офіційно заборонено виробляти ГМП, значить, економіка не має вигод. В Україні, з її демографічною кризою щороку число українців зменшується, тому бажано уникати будь-якої додаткової загрози для здоров'я населення. До 30% передчасних смертей обумовлено екологічними причинами. Потрібно зменшувати екологічні фактори ризику, а не додавати нові.

Раунд питань: 1.Як захистити ринок від ГМО продукції?

Учитель: А як на дану проблему дивляться представники медицини

Лікар «за»:

Почнемо розбирати питання з ГМО, які використовуються в продуктах харчування: Багато ГМП володіють більш високим вмістом вітамінів, цінних поживних речовин. Зараз отримана низькокалорійна соя. З трансгенних сортів кукурудзи, соєвих бобів і ріпаку виходить рослинне масло, в якому знижена кількість рослинних жирів, а в картоплі та кукурудзі - більше крохмалю і менше води. Удосконалені помідори, гарбуз і картопля краще зберігають вітаміни С, А і b-каротин. І, нарешті, харчування ГМП безпечно, т.к. чужорідна ДНК в організмі людини завжди розпадається до мононуклеотидів і перетравлюється, а отже, не може вбудовується в геном людини. Генетично модифіковані організми використовуються в прикладній медицині з 1982 року і мають важливе значення, наведу деякі приклади:

людський інсулін, одержуваний за допомогою генетично модифікованих бактерій, цей препарат рятує і продовжує життя хворих на цукровий діабет;
Успішно пройшло випробування і схвалено до використання ліки протии тромбозів на основі білка з молока трансгенних кіз.
Як альтернатива лікування ракових захворювань генетики запропонували препарат на основі генномодифікованих мікроорганізмів.
За допомогою цієї технології можливо буде вирощувати органи для трансплантації. Але й застосовувати траснгени потрібно вкрай обережно. В цьому думки всіх вчених сходяться.

Лікар «проти»:

Зараз повсюди проводяться дослідження щодо встановлення безпеки продуктів, що містять ГМО, які поки, на жаль, все ще не можуть надати остаточних переконливих сведеній.Употребленіе в їжу ГМП може привести до виникнення побічних ефектів, наприклад до алергічних реакцій, зниженню імунітету, збільшувати ризик виникнення злоякісних пухлин, бути причиною отруєнь, вагітним жінкам рекомендують зовсім утриматися, наскільки це можливо, від вживання продуктів, що містять ГМО. Існують факти, що свідчать про негативний вплив ГМП: 1. Піддослідні миші, яких годували ГМП, дали малорослі потомство з ослабленим імунітетом і схильністю до виродження. 2. Ще один важливий мінус ГМО - здатність накопичувати в собі великі кількості отрутохімікатів з полів. ГМО-рослини стійкі до отрутохімікатів, однак поглинають і накопичують їх. А потім переносять в організм людини, що викликає серйозні отруєння і важкі захворювання печінки. Тим більше що останні дослідження Загальнонаціональної Асоціації генетичної безпеки (ОАГБ) спільно з Інститутом проблем екології та еволюції ім. А. Н. Северцова РАН в період 2008-2010 років свідчать про значне негативний вплив кормів, що містять ГМО, на репродуктивні функції і здоров'я лабораторних тварин.

Раунд питань:1. Чи досліджуються можливі ризики від використання генномодифікованих продуктів? 2. Медицині відомо, що наслідки вживання того чи іншого продукту, прийому тих чи інших ліків можуть проявлятися через кілька десятиліть і не в першому поколінні.Чи згодні ви, що такі наслідки можливі і після використання генномодифікованих продуктів?

Висновок

Учитель: аргументи вичерпані. Ще древні філософи говорили: «Про кожну річ існує два абсолютно протилежні думки». Як позитивних перспектив генної інженерії, так і невивчених негативних її сторін ще багато. Як нам вирішувати цю проблему в нашій науці і житті? Хто ж правий? Вирішувати кожному. Сьогодні ми з вами переконалися, що проблема ГМО не має єдиного рішення.Ми отримали багато інформації про трансгени, про позитивні і негативні якості. Тепер вже вам вирішувати: у благо вони чи на шкоду.

Урок за 26.05.2020.

«Біологія як основа біотехнології та медицини»

Тест для самоконтролю знань, до теми “Біологія як основа біотехнології та медицини”

Виберіть із запропонованих відповідей правильну

1. Назвіть прізвище вченого, який започаткував теоретичні основи штучного добору: а) Г. Мендель; б) Т. Шванн; в) М. Вавилов; г) Ч. Дарвін.

2. Зазначте, яке угруповання організмів у природі відповідає породі тварин чи сорту рослин: а) вид; б) зграя; в) родина; г) популяція.

3. Укажіть, чим супроводжується споріднене схрещування організмів: а) підвищенням гомозиготності нащадків; б) підвищенням гетерозиготності нащадків; в) гетерозисом; г) не впливає на генотип нащадків.

4. Назвіть прізвище ученого, який встановив центри походження і різноманітності культурних рослин: а) М. Вавилов; б) Г. Мендель; в) Ч. Дарвін; г) Г. Карпеченко.

5. Зазначте покоління гібридів, у якому найповніше проявляється гетерозис: а) перше; б) четверте; в) п’яте; г) восьме.

6. Зазначте, що таке біотехнологія: а) галузь генетики; б) галузь цитології; в) галузь біохімії; г) сукупність промислових методів, у яких використовують живі організми чи біологічні процеси.

7. Укажіть організми, внаслідок селекції яких часто отримують поліплоїдні форми: а) тварини; б) рослини; в) прокаріоти; г) віруси.

8. Укажіть організми, у селекції яких застосовують метод визначення якості плідників за властивостями нащадків: а) рослини; б) гриби; в) тварини; г) бактерії.

9. Визначте, як називають нащадків однієї клітини: а) породою; б) сортом; в) штамом; г) генофондом.

10. Укажіть форму штучного добору, яку найчастіше застосовують у селекції тварин: а) масовий; б) розриваючий; в) стабілізуючий; г) індивідуальний.

11. Укажіть мінімальну кількість поколінь, протягом яких особини не повинні паруватись із близькими родичами, щоб схрещування вважали неспорідненим: а) два; б) три; в) чотири; г) шість.

Утворіть логічні пари

12. Установіть відповідність між різними типами схрещування та ознаками організмів.

1 споріднена	А. Здійснється між особинами одного виду, які не мають спільних предків протягом останніх шести поколінь.
2 неспоріднене	Б. Здійснється між особинами одного виду, які мають спільних предків протягом останніх шести поколінь.
3. віддалена гібридизація	В. здійснюється між представниками різних видів одного класу

Відповідь:

1 споріднена	Б. Здійснється між особинами одного виду, які мають спільних предків протягом останніх шести поколінь.
2 неспоріднене	А. Здійснється між особинами одного виду, які не мають спільних предків протягом останніх шести поколінь.
3. віддалена гібридизація	В. здійснюється між представниками різних видів одного класу

Урок за 28.05.2020.

Біотехнологія (від грецької. bios - життя, techne - мистецтво, майстерність і logos - слово, навчання), використання живих організмів і біологічних процесів у виробництві. Біотехнологія - міждисциплінарна галузь, що виникла на стику біологічних, хімічних і технічних наук. С розвитком біотехнології пов'язують вирішення глобальних проблем людства - ліквідацію недостачі продовольства, енергії, мінеральних ресурсів, поліпшення стана охорони здоров'я і якості навколишнього середовища.

Біотехнологія — це комплекс фундаментальних і прикладних наук, технічних засобів, спрямованих на одержання і використання клітин мікроорганізмів, тварин і рослин, а також продуктів їх життєдіяльності: ферментів, амінокислот, вітамінів, антибіотиків та ін.

Біотехнологія, яка включає промислову мікробіологію, базується на використанні знань і методів біохімії, мікробіології, генетики і хімічної технології, що дає змогу діставати користь у технологічних процесах із властивостей мікроорганізмів та клітинних культур. Що стосується більш сучасних біотехнологічних процесів, то вони базуються на методах рекомбінантних ДНК, а також на використанні іммобілізованих ферментів, клітин і клітинних органел.

1. Історія біотехнології

З найдавніших часів людина використовувала біотехнологічні процеси при хлібопеченні, готуванні кисломолочних продуктів, у виноробстві і т.п., але лише завдяки роботам Л. Пастера в середині 19 ст., що доказали зв'язок процесів шумування з діяльністю мікроорганізмів, традиційна біотехнологія одержала наукову основу. У 40-50-ті роки 20 ст., коли був здійснений біосинтез пеніцилінів методами ферментації, почалася ера антибіотиків, що дала поштовх розвитку мікробіологічного синтезу і створенню мікробіологічної промисловості. У 60-70-ті р. 20 ст. почала бурхливо розвиватися клітинна інженерія. Зі створенням у 1972 групою П. Берга в США першої гібридної молекули ДНК in vitro формально пов'язане народження генетичної інженерії, що відкрила шлях до свідомої зміни генетичної структури організмів таким чином, щоб ці організми могли робити необхідні людині продукти і здійснювати необхідні процеси. Ці два напрямки визначили образ нової біотехнології, що має мало загального з тією примітивною біотехнологією, що людина використовувала протягом тисячоріч. Показово, що в 70-е рр. одержав поширення і самий термін «біотехнологія». З цього часу біотехнологія нерозривно пов'язана з молекулярною і клітинною біологією, молекулярною генетикою, біохімією і біоорганічною хімією. За стислий період свого розвитку (25-30 років) сучасна біотехнологія не тільки домоглася істотних успіхів, але і продемонструвала необмежені можливості використання організмів і біологічних процесів у різноманітних галузях виробництва і народного господарства.

Біотехнологія застосовується навколо нас у багатьох предметах щоденного вжитку - від одягу, який ми носимо, до сиру, який ми споживаємо. Протягом століть фермери, пекарі та пивовари використовували традиційні технології для зміни та модифікації рослин та продуктів харчування - пшениця може слугувати давнім прикладом, а нектарин - одним з останніх прикладів цього. Сьогодні біотехнологія використовує сучасні наукові методи, які дозволяють покращити чи модифікувати рослини, тварини, мікроорганізми з більшою точністю та передбачуваністю.

Споживачі повинні мати можливість вибору з якомога ширшого переліку безпечних продуктів. Біотехнологія може надати споживачам можливість такого вибору - не лише в сільському господарстві, але також в медицині та паливних ресурсах.

Біотехнологія пропонує величезні потенційні переваги. Розвинуті країни та країни, що розвиваються, повинні бути прямо зацікавлені у підтримці подальших досліджень, спрямованих на те, щоб біотехнологія могла повністю реалізувати свій потенціал.

Біотехнологія допомагає довкіллю. Дозволяючи фермерам зменшити кількість пестицидів та гербіцидів, біотехнологічні продукти першого покоління призвели до зменшення їх використання в сільськогосподарській практиці, а майбутні продукти біотехнологій повинні принести ще більше переваг. Зменшення пестицидного і гербіцидного навантаження означає менший ризик токсичного забруднення ґрунтів та ґрунтових вод. Окрім того, гербіциди,які застосовуються в поєднанні з генетично модифікованими рослинами, часто є більш безпечними для довкілля, аніж гербіциди попереднього покоління, на зміну яким вони приходять. Культури, виведені методами біоінженерії, також ведуть до ширшого застосування безвідвальної обробки ґрунту, що в кінцевому рахунку призводить до зменшення втрат родючості ґрунту.

Величезний потенціал біотехнологія має і в боротьбі з голодом. Розвиток біотехнологій пропонує значні потенційні переваги для країн, що розвиваються, де понад мільярд жителів планети живуть в бідності та страждають від хронічного голоду. Через зростання врожайності та виведення культур, стійких до хвороб та посухи, біотехнологія може зменшити брак їжі для населення планети, яке станом на 20025 рік складатиме понад 8 мільярдів чоловік, що на 30% більше ніж сьогодні. Вчені створюють сільськогосподарські культури з новими властивостями, які допомагають їм виживати у несприятливих умовах посух та повеней.

Біотехнологія допомагає боротися з хворобами. Розвиваючи та покращуючи медицину, вона дає нові інструменти у боротьбі з ними. Саме біотехнологія дала нам медичні методи лікування кардіологічних хвороб, склерозу, гемофілії, гепатиту, та СНІДу. Сьогодні створюються біотехнологічні продукти харчування, які зроблять дешевими та доступними для найбіднішої частини населення планети життєво необхідні вітаміни та вакцини.

Біотехнологія може привнести значні переваги у сферу охорони здоров’я. Збільшуючи поживну цінність їжі, біотехнологія може використовуватися для покращення якості харчування. Наприклад, зараз створюються сорти рису та кукурудзи з підвищеним вмістом білків. У майбутньому споживачі зможуть скористатися олією із зменшеним вмістом жирів, яку буде отримано з генетично модифікованих кукурудзи, сої, ріпаку. Крім того, генетична інженерія може використовуватися для виробництва продуктів харчування з підвищеним рівнем вітаміну А, що допоможе розв’язати проблему сліпоти у країнах, що розвиваються. Генетична інженерія також пропонує інші переваги для здоров’я, адже сьогодні створено методи, які дозволяють видаляти певні алергенні протеїни з продуктів харчування або уникати їх передчасного псування.

Біотехнологічні продукти, які створені та зареєстровані в Сполучених Штатах Америки відповідними регулюючими органами, є повністю безпечними. Наявна на сьогодні інформація свідчить про те, що продукти біотехнологій, які на сьогодні комерціалізовані, такі ж безпечні для людини та для довкілля, як і традиційні продукти харчування. Регулюючі органи в Сполучених Штатів Америки постійно вдосконалюють свої процедури щодо гарантування безпеки біотехнологічних продуктів, і якби були наукові докази того, що біотехнологічні продукти складають загрозу для здоров’я людини, то на сьогодні таких продуктів не було б на ринках США.

Блокування торгівлі цілком безпечними сільськогосподарськими продуктами зменшує можливість вибору для споживача, змушує його сплачувати вищу ціну за основні продукти та затримує подальші наукові дослідження, спрямовані на розробку біотехнологічних продуктів, що мають нові переваги.

Справжня наука залишається найкращою базою для прийняття рішень щодо безпеки для людини та довкілля. При цьому не повинні ігноруватися законні побоювання щодо можливих впливів на довкілля, яке нас оточує. Сполучені Штати Америки відкриті до діалогу, який базується на наукових даних, і проходить за участю всіх зацікавлених сторін. В той же час громадськість не повинна позбавлятися права на вибір нових продуктів внаслідок дезінформації, яка викликає безпідставні страхи.

Точна та достовірна інформація стосовно безпеки біотехнологічних продуктів повинна бути доступна всьому населенню. Прозорість прийняття рішень є центральною для зростання рівня довіри суспільства до науки. Сполучені Штати Америки вірять у важливість та необхідність реагування на побоювання певної частини суспільства щодо біотехнологій та закликають усі країни до надання точної та повної інформації щодо безпеки цих продуктів.

Хвороби рослин, включаючи грибкові та вірусні, можуть знищити врожай та суттєво знизити якість продукції. Щоб зменшити економічні втрати від хвороб, фермери мусять збільшувати площі для отримання потрібного врожаю. Це збільшення посівної площі, пального, води та добрива, тягнуть витрати, які потім будуть відшкодовувати покупці.

До того ж, багато фермерів борються з вірусними хворобами шляхом знищення шкідників, таких як попелиця, що розповсюджує хворобу. Хімічні інсектициди сприяють підвищенню цін та ресурсів, необхідних для відшкодування наслідків захворювань

Не всі фермери мають можливість дозволити собі традиційні методи боротьби з хвороб. А дорогі хімічні препарати є недоступними у багатьох частинах світу, а саме у Африки, де, наприклад, є певний вірус, який часто знищує дві третини врожаю батату.

Біотехнологія надає можливість отримувати сорти, захищені від певних різновидів вірусів. Шляхом перенесення маленької частки ДНК від вірусу до генетичної структури рослини, дослідники отримують сорти, у яких є імунітет до певних хвороб.

Захищені від хвороб сорти надають сільськогосподарські, економічні переваги фермерам, та не забруднюють навколишнє середовище. Фермери зможуть боротися з комахами, які розповсюджують вірусні хвороби, та, таким чином, захистити свої врожаї. Фермери мають можливість вирощувати вищі врожаї на тій же площі, та зменшувати витрати ресурсів, таких як: робоча сила, добрива, пестициди, насіння та обладнання. Ці переваги дозволяють фермерам обробляти додаткові площі, або збільшувати врожай на одиницю площі і, як наслідок, дозволяє їм збільшити законсервовані площі.

Використовуючи біотехнологію, дослідники сьогодні працюють, щоб захистити люцерну, диню мускусну, кукурудзу, огірки, виноград, картоплю, сою, гарбузи і томати від вірусних хвороб, а також перець та томати від грибкових захворювань.

Мільйони років життя розвивається у різноманітних структурах, формах та функціях. Біля 300 000 різних видів рослин й більш ніж мільйон видів тварин відомі сьогодні, і не існує двох подібних. Однак доведено, що в середині таксономічних родин є схожі риси.

Ми сприймаємо як належне, що діти повторюють своїх батьків та що живі істоти виявляють схожість, яка переходить із покоління в покоління. Родинна схожість є настільки явним і природним явищем, що ми рідко замислюємося над цим.

На протязі віків фермери та селекціонери використовували родинну подібність для підвищення продуктивності рослин і тварин. Наприклад, за допомогою селекції рослин, що були найбільшими, найсильнішими, найменш схильними до хвороб, фермери та селекціонери створювали поліпшені гібриди. Вони про це не здогадувались, але те було практикою елементарних форм генної інженерії — основоположного процесу, який використовується у біотехнології.

Закони, на яких базується перенесення генетичних рис, були загадкою ще 150 років тому, коли Грегор Мендель вперше почав вивчати спадковість культурних рослин.

Досліджуючи ретельно підготовлені експерименти та математичні обрахунки, Мендель прийшов до висновку, що певні невидимі частинки зберігають спадкові риси, та що ці риси переходять з покоління у покоління. Вчений світ виявив неспроможним усвідомити дивовижність мендельського відкриття ще деякий час після смерті великого вченого, але його праці лягли в основу біотехнології.

У 50-х рр. двадцятого сторіччя біологи здобули великих успіхів у вивченні спадковості. Завдяки з опису структури ДНК Джеймсом Вотсоном і Френсісом Кріком, вчені прийшли до висновку, як генетична інформація зберігається у живих клітинах, як ця інформація залишає відбиток і як вона передається з покоління до покоління.

До 80-х рр. двадцятого сторіччя вчені вже спробували (і дуже вдало) переміщати частинки генетичної інформації, які отримали назву "гени", від одного організму до іншого. Ця можливість переміщати генетичну інформацію відома як генна інженерія, єдиний процес, який використовували у біотехнології. Залишаючись все ще відносно молодою наукою, біотехнологія подає великі надії. Вона надає дослідникам можливість покращувати якісні та кількісні показники сільськогосподарських культур, які захищені природним шляхом від хвороб та комах. Біотехнологія також забезпечує нові шляхи лікування хронічних захворювань людини, виробництва хімічних речовин та переробки відходів.

2. Біотехнологія в медицині

У медицині біотехнологічні прийоми і методи грають головну роль при створенні нових біологічно активних речовин і лікарських препаратів, призначених для ранньої діагностики і лікування різноманітних захворювань. Антибіотики - найбільший клас фармацевтичних сполук, одержання яких здійснюється за допомогою мікробіологічного синтезу. Створено геноінженерні штами кишкової палички, дріжджів, що культивуються клітин ссавців та комах, використовувані для одержання ростового гормону, інсуліну й інтерферону людини, різноманітних ферментів і противірусних вакцин. Змінюючи нуклеотидну послідовність у генах, що кодують відповідні білки, оптимізують структуру ферментів, гормонів і антигенів (так наз. білкова інженерія). Найважливішим відкриттям стала розроблена в 1975 Р. Келером і С. Мільштейном техніка використання гібридом для одержання моноклональних антитіл бажаної специфічності. Моноклональні антитіла використовують як унікальні реагенти, для діагностики і лікування різноманітних захворювань.

3. Біотехнологія в сільському господарстві

Внесок біотехнології в сільськогосподарське виробництво полягає в полегшенні традиційних методів селекції рослин і тварин і розробці нових технологій, що дозволяють підвищити ефективність сільського господарства. У багатьох країнах методами генетичної і клітинної інженерії створені високопродуктивні і стійкі до шкідників, хворобам, гербіцидам сорту сільськогосподарських рослин. Розроблена техніка оздоровлення рослин від накопичених інфекцій, що особливо важливо для вегетативно що розмножуються культур (картопля й ін.). Як одна з найважливіших проблем біотехнології у усьому світі широко досліджується можливість керування процесом азотфіксації, у тому числі можливість уведення генів азотфіксації в геном корисних рослин, а також процесом фотосинтезу. Ведуться дослідження з поліпшення амінокислотного складу рослинних білків. Розробляються нові регулятори росту рослин, мікробіологічні засоби захисту рослин від хвороб і шкідників, бактеріальні добрива. Геноінженерні вакцини, сироватки, моноклональні антитіла використовують для профілактики, діагностики і терапії основних хвороб сільськогосподарських тварин. У створенні більш ефективних технологій племінної справи застосовують геноінженерний гормон росту, а також техніку трансплантації і мікроманіпуляцій на ембріонах домашніх тварин. Для підвищення продуктивності тварин використовують кормовий білок, отриманий мікробіологічним синтезом.

4. Біотехнологія у виробництві

Біотехнологічні процеси з використанням мікроорганізмів і ферментів уже на сучасному технічному рівні широко застосовують у харчовій промисловості. Промислове вирощування мікроорганізмів, рослинних і тваринною клітин використовують для одержання багатьох цінних сполук - ферментів, гормонів, амінокислот, вітамінів, антибіотиків, метанолу, органічних кислот (оцтової, лимонної, молочної) і т.д. За допомогою мікроорганізмів проводять біотрансформацию одних органічних сполук в інші (наприклад, сорбіта у фруктозу). Широке застосування в різноманітних виробництвах одержали іммобілізовані ферменти. Для виділення біологічно активних речовин зі складних сумішей використовують моноклональні антитіла. А. С. Спіріним у 1985-88 розроблені принципи безклітинного синтезу білка, коли замість клітин застосовуються спеціальні біореактори, що містять необхідний набір очищених клітинних компонентів. Цей метод дозволяє одержувати різні типи білків і може бути ефективним у виробництві. Багато промислових технологій заміняються технологіями, що використовують ферменти і мікроорганізми. Такі біотехнологічні методи переробки сільськогосподарських, промислових і побутових відходів, очищення і використання стічних вод для одержання біогазу і добрив. У ряді країн за допомогою мікроорганізмів одержують етиловий спирт, що використовують як пальне для автомобілів (у Бразилії, де паливний спирт широко застосовується, його одержують із цукрового очерету й інших рослин). На спроможності різноманітних бактерій перекладати метали в розчинні сполуки або накопичувати їх у собі заснований витяг багатьох металів із бідних руд або стічних вод.

Висновок

Біотехнологія застосовується навколо нас у багатьох предметах щоденного вжитку — від одягу, який ми носимо, до сиру, який ми споживаємо. Протягом століть фермери, пекарі та пивовари використовували традиційні технології для зміни та модифікації рослин та продуктів харчування — пшениця може слугувати давнім прикладом, а нектарин — одним з останніх прикладів цього. Сьогодні біотехнологія використовує сучасні наукові методи, які дозволяють покращити чи модифікувати рослини, тварини, мікроорганізми з більшою точністю та передбачуваністю.

Споживачі повинні мати можливість вибору з якомога ширшого переліку безпечних продуктів. Біотехнологія може надати споживачам можливість такого вибору — не лише в сільському господарстві, але також в медицині та паливних ресурсах.

Біотехнологія допомагає довкіллю. Дозволяючи фермерам зменшити кількість пестицидів та гербіцидів, біотехнологічні продукти першого покоління призвели до зменшення їх використання в сільськогосподарській практиці, а майбутні продукти біотехнологій повинні принести ще більше переваг. Зменшення пестицидного і гербіцидного навантаження означає менший ризик токсичного забруднення ґрунтів та ґрунтових вод. Окрім того, гербіциди, які застосовуються в поєднанні з генетично модифікованими рослинами, часто є більш безпечними для довкілля, аніж гербіциди попереднього покоління, на зміну яким вони приходять. Культури, виведені методами біоінженерії, також ведуть до ширшого застосування безвідвальної обробки ґрунту, що в кінцевому рахунку призводить до зменшення втрат родючості ґрунту.

Величезний потенціал біотехнологія має і в боротьбі з голодом. Розвиток біотехнологій пропонує значні потенційні переваги для країн, що розвиваються, де понад мільярд жителів планети живуть в бідності та страждають від хронічного голоду. Через зростання врожайності та виведення культур, стійких до хвороб та посухи, біотехнологія може зменшити брак їжі для населення планети, яке станом на 2025 рік складатиме понад 8 мільярдів чоловік, що на 30 % більше ніж сьогодні. Вчені створюють сільськогосподарські культури з новими властивостями, які допомагають їм виживати у несприятливих умовах посух та повеней.

Біотехнологія допомагає боротися з хворобами. Розвиваючи та покращуючи медицину, вона дає нові інструменти у боротьбі з ними. Саме біотехнологія дала нам медичні методи лікування кардіологічних хвороб: склерозу, гемофілії, гепатиту, та СНІДу. Сьогодні створюються біотехнологічні продукти харчування, які зроблять дешевими та доступними для найбіднішої частини населення планети життєво необхідні вітаміни та вакцини.

Подальший прогрес людства багато в чому пов'язаний із розвитком біотехнології. Водночас необхідно враховувати, що неконтрольоване поширення геноінженерних живих організмів і продуктів може порушити біологічний баланс у природі і являти загрозу здоров'ю людини.

9 КЛАС БІОЛОГІЯ

12.03 2020. Урок 50.

Основи еволюційної філогенії та систематики

Основні групи організмів: віруси, бактерії, археї, еукаріоти

Огляд основних еукаріотичних таксонів

2. Біотехнологія в медицині

3. Біотехнологія в сільському господарстві

4. Біотехнологія у виробництві

Комментариев нет:

Отправить комментарий

НАБРИДЛО ВЧИТИСЬ - ПОГРАЙСЯ!

РЕЛАКСУЙ ! СТАНЕ КРАЩЕ !