Біологія

03.04.2023

Урок № 47

Тема:"Значення для планування селекційної роботи вчення М.І. Вавилова про центри різноманітності та походження культурних рослин, закону гомологічних рядів спадкової мінливості. - опрацювати параграф 54,55.Переглянути відео урок, виписати головне.

https://www.youtube.com/watch?v=I0aFpqerWt0 - посилпння на відео урок

03.04.2023

Урок 48

Тема:"Особливості селекції рослин і тварин" - опрацювати параграф 56.Переглянути та опрацювати відео урок.

https://www.youtube.com/watch?v=i5Q3qpWznmU - посилання на відео урок

06.04.2023

Урок 49

Тема:"Біотехнологія, селекція та генна інженерія мікроорганізмів" - опрацювати параграф 57. Перегянути відео урок, виписати головне.

https://www.youtube.com/watch?v=mX5UWJdXrZo

06.04.2023

Урок 50

Тема:"Біотехнологія та генна інженерія рослин" - опрацювати конспект, письмово перевірте здобуті знання.

Підручник з Біології і екології (рівень стандарту). 11 клас. Остапченко - Нова програма

Цей підручник можна завантажити у PDF форматі на сайті тут.

§ 58. БІОТЕХНОЛОГІЯ ТА ГЕННА ІНЖЕНЕРІЯ РОСЛИН

Пригадайте особливості селекції рослин. Що таке клон, віддалена гібридизація, «генетичні банки»? Що таке фітогормони? Завдяки чому зигота дає початок клітинам різних типів?

Основні напрями сучасної біотехнології рослин: біотехнологія і мікроклональне розмноження рослин; створення культур клітин і тканин рослин; генна інженерія; клітинна інженерія; банки клітинних культур та їхня кріоконсервація для збереження генофонду рослин. Усі вони базуються на загальній властивості клітинної біології - соматичні (нестатеві) клітини є тотипотентними, завдяки чому з однієї соматичної клітини можна регенерувати цілісну рослину.

Запам'ятаємо

Тотипотентність (від лат. тотус - весь, цілий, потентіа - сила, можливість) - здатність однієї клітини багатоклітинного організму внаслідок поділу давати початок цілому новому організму. У тварин тотипотентними є зигота, у деяких видів - її прямі нащадки (наприклад, клітини морули). У рослин соматичні клітини можуть ставати тотипотентними внаслідок впливу великих доз певних фітогормонів (як-от, ауксинів).

Мікроклональне розмноження - метод вегетативного розмноження рослин «у пробірці». Шматочки тканин вихідної рослини розміром 0,1 мм переносять на поживне середовище, у яке добавлено фітогормони, що стимулюють поділ клітин та утворення пагонів або подібних до них структур, які формуються у зародків. Далі новоутворені рослини розвиваються і ростуть на штучному середовищі в пробірці, потім їх переносять у ґрунт (мал. 58.1).

Мал. 58.1. Етапи мікроклонального розмноження рослин

Культури клітин і тканин рослин. Рослинні регулятори росту, які містить поживне середовище, стимулюють необмежене розмноження клітин і утворення недиференційованої клітинної маси - калюсу. Якщо потім калюс розділити на окремі клітини і продовжити культивувати ізольовані клітини на поживних середовищах, то з окремих клітин можна отримати повноцінні рослини (мал. 58.2).

Культури клітин і тканин рослин використовують для отримання цінних речовин. Так, у культурі клітин раувольфії зміїної активно синтезуються алкалоїди, які використовують як ліки проти гіпертонії. З культур клітин женьшеню виділяють біологічно активні речовини. Це дає змогу отримувати рослинні лікарські препарати, не винищуючи рідкісні рослини.

До отримання повноцінної рослини в культурі можна здійснювати попередню клітинну селекцію. Відбирають клітини, стійкі до гербіцидів, засолення, дії екстремальних температур, патогенів, а також ті, для яких характерний підвищений синтез корисних для людини речовин.

Мал. 52.2. Калюс женьшеню (1) та отримані з нього рослини (2)

Мал. 58.3. Юрій Юрійович Глеба (народ. 1949 р.) - видатний український біолог, фізіолог рослин, генетик, академік НАН України; засновник Інституту клітинної біології та генетичної інженерії НАН України (1990)

Клітинна інженерія - це сукупність методів і підходів, які використовують для конструювання клітин нового типу. За допомогою методів клітинної інженерії отримують гібриди соматичних клітин неспоріднених і еволюційно віддалених видів або вносять у соматичну клітину окремі клітинні органели, ядро, цитоплазму.

Цікаво знати

В Україні фундаментальні дослідження в галузі клітинної та генетичної інженерії рослин започаткував академік Ю.Ю. Глеба (мал. 58.3).

Для проведення гібридизації або реконструкції спочатку за допомогою спеціальних ферментів рослинні клітини позбавляють клітинної стінки - отримують протопласти. Їх переносять у поживне середовище для подальшого використання. Під час гібридизації здійснюють повне злиття протопластів клітин, отриманих від різних рослин. Так утворюється двоядерна клітина, у якій ядра згодом зливаються і виникає одноядерна гібридна клітина.

Методи генної інженерії використовують для отримання трансгенних рослин, у яких усі клітини несуть чужорідний ген. Часто для цього використовують ґрунтових бактерій з родини агробактерій. Крім ДНК ядерної зони (нуклеоїду), вони містять великі плазміди із так званою Т-ДНК - ділянкою, що може вбудовуватись у ядерний геном рослинної клітини. Для отримання трансгенних рослин використовують плазміди зі зміненою Т-ДНК, у якій її власні гени замінені на будь-який ген, який бажано ввести в рослину. Таку плазміду конструюють генно-інженерними методами, а потім уводять в агробактерію, якою потім інфікують рослини (мал. 58.4).

Мал. 58.4. Схема трансформації клітин рослин за допомогою бактерії: 1 - виділення та генно-інженерне конструювання (2) спеціальної плазміди; 3 - інфікування агробактеріями рослинних клітин; 4 - отримання трансгенних рослин

Трансгенні рослини отримують також методами мікроін’єкції та «бомбардування» клітин (мал. 58.5). Мікроін’єкцію проводять під мікроскопом за допомогою скляної голки, уводячи через неї ДНК у ядро клітини. Під час «бомбардування» клітин золоті кульки діаметром 0,4-1,2 мкм укривають шаром ДНК і «вистрілюють» у суспензію клітин зі спеціальної «генної гармати». Цей метод дає змогу вбудовувати потрібні гени не тільки в хромосоми рослин, але і в геном їхніх пластид, наприклад хлоропластів.

Мал. 58.5. Внесення чужорідної ДНК у рослинні клітини за допомогою мікроін’єкції (1) чи «генної гармати» (2)

Генетичну трансформацію рослин використовують для: поліпшення харчових якостей рослин, їхньої стійкості до факторів довкілля, синтезування білків, які використовують у фармакології тощо.

Завдання: з допомогою вчителя або вчительки, використовуючи хмарні технології, зберіть інформацію про переваги та проблеми створення генетично модифікованих рослин. Проведіть дискусію на цю тему.

Ключові терміни та поняття

тотипотентність, мікроклональне розмноження, клітинна інженерія.

Перевірте здобуті знання

1. Які ви знаєте напрями в біотехнології рослин? 2. Які істотні переваги мікроклонального розмноження перед традиційними способами вегетативного розмноження рослин? 3. Завдяки чому біотехнологія рослин прискорює селекційний процес у рослинництві? 4. Як отримують трансгенні рослини? 5. Для чого використовують генетичну трансформацію рослин?

10.04.2023

Урок 51

Тема:"Біотехнологія та генна інженерія тварин" - опрацювати конспект уроку. Письмомо перевірте здобуті знання та поміркуйте

Підручник з Біології і екології (рівень стандарту). 11 клас. Остапченко - Нова програма

Цей підручник можна завантажити у PDF форматі на сайті тут.

§ 59. БІОТЕХНОЛОГІЯ ТА ГЕННА ІНЖЕНЕРІЯ ТВАРИН

Пригадайте особливості селекції тварин. Які репродуктивні технології застосовують у селекції тварин? Що таке бластоциста, транс-ген, колаген, фібриноген, інтерферони?

Основні напрями біотехнології сільськогосподарських тварин пов’язані з підвищенням їхньої плодючості (репродуктивні технології); клонуванням і генною інженерією. Пригадаємо: до репродуктивних технологій належать, зокрема, штучне запліднення, запліднення та отримання ембріонів «у пробірці».

Клонування тварин. На малюнку 59.1 зображено схему клонування ягняти Доллі (розгляньте її та пригадайте етапи цього процесу). Так, за допомогою пересаджування ядер соматичних клітин у яйцеклітини, які перед тим позбавляють ядер, отримують особину, генетично повністю ідентичну самці, від якої взято і яйцеклітину, і соматичну клітину (тобто її клон). Ця методика має неабиякий науковий інтерес, але вона ще недосконала і потребує великих витрат.

Мал. 59.1. Схема клонування ягняти Доллі

Цікаво знати

У 1958 р. британський біолог Дж. Гьордон (мал. 59.2) провів експеримент з пересадження в без’ядерні ікринки шпорцевої жаби ядер соматичної клітини пуголовків. З деяких розвинулися нормальні жаби.

Генетично модифікованих тварин отримують: за допомогою мікроін’єкції ДНК у запліднену яйцеклітину (мал. 59.3); уведенням генетично модифікованих ембріональних стовбурових клітин в ембріон на ранніх стадіях його розвитку; пересаджуванням генетично модифікованих ядер соматичних клітин в яйцеклітину; застосуванням векторів, створених на основі ретровірусів.

Після введення ДНК яйцеклітини чи бластоцити імплантують у «сурогатну матір». Після народження тварин ідентифікують на наявність трансгену (у середньому на 100 вагітностей отримують одну трансгенну тварину). Для цього трансгенну тварину схрещують із звичайними. Далі можна схрещувати нащадків такої тварини між собою для отримання чистих трансгенних ліній.

Чималим успіхом є отримання, розведення та офіційний продаж у Канаді та США генномодифікованої сьомги. У її геном додали ген гормону росту іншого, більшого за розмірами представника лососевих - чавичі. У результаті трансгенна риба росте і набирає масу значно швидше, на її розведення потрібно півтора року, а не три, як для звичайної сьомги.

Трансгенних тварин (кіз, овець, свиней, кролів) використовують для синтезу білків, які застосовують у фармакології. Вони виділяються прямо в молоко. Це, наприклад, фактори зсідання крові, фібриноген, колаген, інтерферони та багато інших. Отримано модифікованих птахів, які відкладають яйця, що містять деякі білки людини, наприклад інтерферони.

Мал. 59.2. Джон Гьордон (народ. 1933) - британський біолог. За праці в галузі біології розвитку та отримання індукованих стовбурових клітин у 2012 р. отримав Нобелівську премію з медицини (спільно з японським ученим Син’я Яманака).

Мал. 59.3. Отримання трансгенных тварин за допомогою мікроін’єкції ДНК у овоцити

Важливим напрямом є використання трансгенних тварин як генетичних моделей спадкових захворювань людини. Так, створюють два типи модельних тварин: трансгенні миші, у геном яких уведено ген людини, відповідальний за конкретне захворювання, і миші, у яких утрачено функцію цього гена. Якщо схильність до захворювання залежить від наявності в геномі одного з багатьох алелів, то створюються лінії трансгенних мишей, що несуть різні алелі цього гена. На цих моделях можна досліджувати вплив кількості копій гена та рівня його експресії на прояв захворювання, а також розробляти нові методи лікування. На моделі, у якої ген, що спричиняє захворювання у людини, неактивний, досліджують конкретні функції генів. Це важливо для аналізу причин генних захворювань людини.

Ключові терміни та поняття

клонування тварин, генна інженерія тварин.

Перевірте здобуті знання

1. Які репродуктивні технології використовують у біотехнології тварин? 2. Як здійснюють клонування тварин? 3. Як отримують генетично модифікованих тварин? 4. Які напрями застосування трансгенних тварин найбільш успішні?

Поміркуйте

1. Для яких ще цілей можна використовувати трансгенних тварин? 2. З якими проблемами можуть стикатися дослідники і дослідниці, створюючи трансгенних тварин?

10.04.2023

Урок 52

Тема:"Генна інженерія людини: досягнення та ризики." - опрацювати відео урок, виписати головне.Параграф 59, читати.