Практикум по биологии для 11 класса
Практическая работа 3.
«Анализ и оценка этических аспектов развития некоторых исследований в биотехнологии»
Цель: провести анализ аспектов развития некоторых исследований в биотехнологии.
Оборудование: теоретический материал по теме, карточки-задания.
Ход работы.
Задание 1.
Изучите теоретический материал по теме «Биотехнологии – это…» и заполните таблицу:
вид биотехнологии | цель данного направления | краткий обзор проблемы |
Задание 2. Изучите теоретический материал по теме «Клонирование» и заполните таблицу:
вид биотехнологии | цель данного направления | краткий обзор проблемы |
Сделайте выводы об этических проблемах биотехнологии.
Приложение для ПР 3 (теоретический материал)
Технологии с приставкой «био»
Генная и клеточная инженерия
Генная и клеточная инженерия – являются важнейшими методами (инструментами), лежащими в основе современной биотехнологии.
Методы клеточной инженерии направлены на конструирование клеток нового типа. Они могут быть использованы для воссоздания жизнеспособной клетки из отдельных фрагментов разных клеток, для объединения целых клеток, принадлежавших различным видам с образованием клетки, несущей генетический материал обеих исходных клеток, и других операций.
Генно-инженерные методы направлены на конструирование новых, не существующих в природе сочетаний генов. В результате применения генно-инженерных методов можно получать рекомбинантные (модифицированные) молекулы РНК и ДНК, для чего производится выделение отдельных генов (кодирующих нужный продукт), из клеток какого-либо организма. После проведения определенных манипуляций с этими генами осуществляется их введение в другие организмы (бактерии, дрожжи и млекопитающие), которые, получив новый ген (гены), будут способны синтезировать конечные продукты с измененными, в нужном человеку направлении, свойствами. Иными словами, генная инженерия позволяет получать заданные (желаемые) качества изменяемых или генетически модифицированных организмов или так называемых «трансгенных» растений и животных.
Наибольшее применение генная инженерия нашла в сельском хозяйстве и в медицине.
Люди всегда задумывались над тем, как можно научиться управлять природой, и искали способы получения, например, растений с улучшенными качествами: с высокой урожайностью, более крупными и вкусными плодами или с повышенной холодостойкостью. С давних времен основным методом, который использовался в этих целях, была селекция. Она широко применяется до настоящего времени и направлена на создание новых и улучшение уже существующих сортов культурных растений, пород домашних животных и штаммов микроорганизмов с ценными для человека признаками и свойствами.
Селекция строится на отборе растений (животных) с выраженными благоприятными признаками и дальнейшем скрещивании таких организмов, в то время как генная инженерия позволяет непосредственно вмешиваться в генетический аппарат клетки. Важно отметить, что в ходе традиционной селекции получить гибриды с искомой комбинацией полезных признаков весьма сложно, поскольку к потомству передаются очень большие фрагменты геномов каждого из родителей, в то время как генно-инженерные методы позволяют работать чаще всего с одним или несколькими генами, причем их модификации не затрагивают работу других генов. В результате, не теряя других полезных свойств растения, удается добавить еще один или несколько полезных признаков, что весьма ценно для создания новых сортов и новых форм растений. Стало возможным изменять у растений, например, устойчивость к климату и стрессам, или их чувствительность к насекомым или болезням, распространённым в определённых регионах, к засухе и т.д. Учёные надеются даже получить такие породы деревьев, которые были бы устойчивы к пожарам. Ведутся широкие исследования по улучшению пищевой ценности различных сельскохозяйственных культур, таких как кукуруза, соя, картофель, томаты, горох и др.
Исторически, выделяют «три волны» в создании генно-модифицированных растений:
Первая волна – конец 1980-х годов – создание растений с новыми свойствами устойчивости к вирусам, паразитам или гербицидам. В растениях «первой волны» дополнительно вводили всего один ген и заставляли его «работать», то есть синтезировать один дополнительный белок. «Полезные» гены «брали» либо у вирусов растений (для формирования устойчивости к данному вирусу), либо у почвенных бактерий (для формирования устойчивости к насекомым, гербицидам).
Вторая волна – начало 2000-х годов – создание растений с новыми потребительскими свойствами: масличные культуры с повышенным содержанием и измененным составом масел, фрукты и овощи с большим содержанием витаминов, более питательные зерновые и т.д.
В наши дни ученые создают растения «третьей волны», которые в ближайшие 10 лет появятся на рынке: растения-вакцины, растения-биореакторы для производства промышленных продуктов (компонентов для различных видов пластика, красителей, технических масел и т.д.), растения — фабрики лекарств и т.д.
Генно-инженерные работы в животноводстве имеют другую задачу. Вполне достижимой целью при современном уровне технологии является создание трансгенных животных с определённым целевым геном. Например, ген какого-нибудь ценного гормона животного (например, гормона роста) искусственно внедряется в бактерию, которая начинает продуцировать его в больших количествах. Еще один пример: трансгенные козы, в результате введения соответствующего гена, могут вырабатывать специфический белок, фактор VIII, который препятствует кровотечению у больных, страдающих гемофилией, или фермент, тромбокиназу, способствующий рассасыванию тромба в кровеносных сосудах, что актуально для профилактики и терапии тромбофлебита у людей. Трансгенные животные вырабатывают эти белки намного быстрее, а сам способ значительно дешевле традиционного.
В конце 90-х годов XX в. учёные США вплотную подошли к получению сельскохозяйственных животных методом клонирования клеток эмбрионов, хотя это направление нуждается еще в дальнейших серьезных исследованиях. А вот в ксенотрансплантации – пересадке органов от одного вида живых организмов другому, — достигнуты несомненные результаты. Наибольшие успехи получены при использовании свиней, имеющих в генотипе перенесенные гены человека, в качестве доноров различных органов. В этом случае наблюдается минимальный риск отторжения органа.
Учёные также предполагают, что перенос генов поможет снизить аллергию человека к коровьему молоку. Целенаправленные изменения в ДНК коров должны привести также к уменьшению содержания в молоке насыщенных жирных кислот и холестерина, что сделает его еще более полезным для здоровья.
Потенциальная опасность применения генетически модифицированных организмов выражается в двух аспектах: безопасность продовольствия для здоровья людей и экологические последствия. Поэтому важнейшим этапом при создании генно-модифицированного продукта должна быть его всесторонняя экспертиза во избежание опасности того, что продукт содержит протеины, вызывающие аллергию, токсичные вещества или какие-то новые опасные компоненты.
Значение биотехнологий для медицины .
Помимо широкого применения в сельском хозяйстве, на основе генной инженерии возникла целая отрасль фармацевтической промышленности, называемая “индустрией ДНК” и представляющая собой одну из современных ветвей биотехнологии. Более четверти всех лекарств, используемых сейчас в мире, содержат ингредиенты из растений. Генно-модифицированные растения являются дешевым и безопасным источником для получения полностью функциональных лекарственных белков (антител, вакцин, ферментов и др.) как для человека, так и для животных. Примерами применения генной инженерии в медицине являются также производство человеческого инсулина путем использования генно-модифицированных бактерий, производство эритропоэтина (гормона, стимулирующего образование эритроцитов в костном мозге. Физиологическая роль данного гормона состоит в регуляции продукции эритроцитов в зависимости от потребности организма в кислороде) в культуре клеток (т.е. вне организма человека) или новых пород экспериментальных мышей для научных исследований.
Разработка методов генной инженерии, основанных на создании рекомбинантных ДНК, привела к тому «биотехнологическому буму», свидетелями которого мы являемся. Благодаря достижениям науки в этой области стало возможным не только создание «биологических реакторов», трансгенных животных, генно-модифицированных растений, но и проведение генетической паспортизации (полного исследования и анализа генотипа человека, проводимого, как правило, сразу после рождения, для определения предрасположенности к различным заболеваниям, возможную неадекватную (аллергическую) реакцию на те или иные лекарства, а также склонность к определенным видам деятельности). Генетическая паспортизация позволяет прогнозировать и уменьшать риски сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний, исследовать и предотвращать нейродегенеративные заболевания и процессы старения, анализировать нейро-физиологические особенности личности на молекулярном уровне), диагностирование генетических заболеваний, создание ДНК-вакцин, генотерапия различных заболеваний и т.д.
В XX веке в большинстве стран мира основные усилия медицины были направлены на борьбу с инфекционными заболеваниями, снижение младенческой смертности и увеличение средней продолжительности жизни. Страны с более развитой системой здравоохранения настолько преуспели на этом пути, что сочли возможным сместить акцент на лечение хронических заболеваний, болезней сердечно-сосудистой системы и онкологических заболеваний, поскольку именно эти группы болезней давали наибольший процент прироста смертности.
Одновременно шли поиски новых методов и подходов. Существенным явилось то, что наукой была доказана значительная роль наследственной предрасположенности в возникновении таких широко распространённых болезней, как ишемическая болезнь сердца, гипертония, язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки, псориаз, бронхиальная астма и др. Стало очевидным, что для эффективного лечения и профилактики этих болезней, встречающихся в практике врачей всех специальностей, необходимо знать механизмы взаимодействия средовых и наследственных факторов в их возникновении и развитии, а, следовательно, дальнейший прогресс в здравоохранении невозможен без развития биотехнологических методов в медицине. В последние годы именно эти направления считаются приоритетными и бурно развиваются.
Актуальность проведения достоверных генетических исследований, основанных на биотехнологических подходах, очевидна еще и потому, что к настоящему времени известно уже более 4000 наследственных болезней. Около 5-5,5% детей рождаются с наследственными или врождёнными заболеваниями. Не менее 30% детской смертности во время беременности и в послеродовом периоде обусловлено врождёнными пороками развития и наследственными болезнями. После 20-30 лет начинают проявляться многие заболевания, к которым у человека была только наследственная предрасположенность. Это происходит под воздействием различных средовых факторов: условия жизни, вредные привычки, осложнения после перенесенных болезней и т.д.
В настоящее время уже появились практические возможности значительно снизить или скорректировать негативное воздействие наследственных факторов. Медицинская генетика объяснила, что причиной многих генных мутаций является взаимодействие с неблагоприятными условиями среды, а, следовательно, решая экологические проблемы можно добиться снижения заболеваемости раком, аллергией, сердечно-сосудистыми заболеваниями, сахарным диабетом, психическими болезнями и даже некоторыми инфекционными заболеваниями. Вместе с тем, ученым удалось выявить гены, ответственные за проявление различных патологий и способствующие увеличению продолжительности жизни. При использовании методов медицинской генетики хорошие результаты получены при лечении 15% болезней, в отношении почти 50% заболеваний наблюдается существенное улучшение.
Таким образом, значительные достижения генетики позволили не только выйти на молекулярный уровень изучения генетических структур организма, но и вскрыть сущность многих серьезных болезней человека, вплотную подойти к генной терапии.
Кроме того, на основе медико-генетических знаний появились возможности для ранней диагностики наследственных болезней и своевременной профилактики наследственной патологии.
Важнейшим направлением медицинской генетики в настоящее время является разработка новых методов диагностики наследственных заболеваний, в том числе и болезней с наследственной предрасположенностью. Сегодня уже никого не удивляет предимплантационная диагностика – метод диагностики эмбриона на ранней стадии внутриутробного развития, когда врач-генетик, извлекая лишь одну клетку будущего ребенка с минимальной угрозой для его жизни, ставит точный диагноз или предупреждает о наследственной предрасположенности к той или иной болезни.
Как теоретическая и клиническая дисциплина медицинская генетика продолжает интенсивно развиваться в разных направлениях: изучение генома человека, цитогенетика, молекулярная и биохимическая генетика, иммуногенетика, генетика развития, популяционная генетика, клиническая генетика.
Благодаря все более широкому применению биотехнологических методов в фармацевтике и медицине появилось новое понятие «персонализированной медицины», когда лечение пациента осуществляется на основе его индивидуальных, в том числе генетических особенностей, и даже препараты, используемые в процессе лечения, изготавливаются индивидуально для каждого конкретного пациента с учетом его состояния. Появление таких препаратов стало возможным, в частности, благодаря применению такого биотехнологического метода, как гибридизация (искусственное слияние) клеток. Процессы гибридизации клеток и получения гибридов еще до конца не изучены и не отработаны, но важно, что с их помощью стало возможным нарабатывать моноклональные антитела. Моноклональные антитела – это специальные «защитные» белки, которые продуцируются клетками иммунной системы человека в ответ на появление в крови любых чужеродных агентов (называемых антигенами): бактерий, вирусов, ядов и т.д. Моноклональные антитела обладают необыкновенной, уникальной специфичностью, и каждое антитело узнает только свой антиген, связывается с ним и делает его безопасным для человека. В современной медицине моноклональные антитела широко используются в диагностических целях. В настоящее время они применяются также в качестве высокоэффективных препаратов для индивидуального лечения пациентов, страдающих такими тяжелыми заболеваниями, как рак, СПИД и др.
Клонирование
Клонирование – это один из методов, применяемых в биотехнологии для получения идентичных потомков при помощи бесполого размножения. Иначе клонирование можно определить как процесс изготовления генетически идентичных копий отдельной клетки или организма. То есть полученные в результате клонирования организмы похожи не только внешне, но и генетическая информация, заложенная в них, абсолютно одинакова.
Термин «клонирование» происходит от английского слова clone, cloning (веточка, побег, отпрыск), которое обозначает группу растений (например, фруктовых деревьев), полученных от одного растения-производителя вегетативным (не семенным) способом. Позже название «клонирование» было перенесено на разработанную технологию получения идентичных организмов, именуемую также «замещение клеточного ядра». Организмы, полученные по такой технологии, стали называться клонами. В конце 1990-х годов XX века стала очевидна возможность применения этой технологии для получения генетически идентичных человеческих индивидов, то есть стало реальным клонирование человека.
В природе клонирование широко распространено у различных организмов. У растений естественное клонирование происходит при различных способах вегетативного размножения, у животных — при партеногенезе и различных формах полиэмбрионии (полиэмбриония: от «поли-» и греч. embrion – «зародыш» – образование у животных нескольких зародышей (близнецов) из одной зиготы в результате ее неправильного деления вследствие воздействия случайных факторов). У людей примером полиэмбрионии может служить рождение однояйцевых близнецов, которые являются естественными клонами. Широко распространено клональное размножение среди ракообразных и насекомых.
Первым искусственно клонированным многоклеточным организмом стала в 1997 г. овца Долли. В 2007 году одного из создателей клонированной овцы Елизавета II наградила за это научное достижение рыцарским званием.
Сутью техники «ядерного переноса», используемой при клонировании, является замена собственного клеточного ядра оплодотворенной яйцеклетки на ядро, извлеченное из клетки организма, точную генетическую копию которого планируется получить. К настоящему времени разработаны не только методы воспроизведения того организма, из которого клетка была взята, но и того, от которого был взят генетический материал. Появилась потенциальная возможность воспроизведения умершего организма, даже в том случае, когда от него остались минимальные части — необходимо только, чтобы из них можно было выделить генетический материал (ДНК).
Клонирование организмов может быть полным или частичным. При полном клонировании воссоздаётся весь организм целиком, а при частичном — воссоздаются лишь те или иные ткани организма.
Технология воссоздания целого организма крайне перспективна в случае необходимости сохранения редких видов животных или для восстановления исчезнувших видов.
Частичное клонирование — может стать важнейшим направлением в медицине, поскольку клонированные ткани могут компенсировать недостаток и дефекты собственных тканей организма человека и, что особенно существенно, они не отторгаются при трансплантации. Такое терапевтическое клонирование изначально не предполагает получение целого организма. Его развитие сознательно останавливают на ранних стадиях, а получившиеся клетки, которые называются эмбриональные стволовые клетки (эмбриональные или зародышевые стволовые клетки — самые примитивные клетки, возникающие на ранних стадиях развития эмбриона, способные развиться во все клетки взрослого организма), используют для выработки нужных тканей или других биологических продуктов. Экспериментально доказано, что терапевтическое клонирование может быть также с успехом применено для лечения некоторых заболеваний человека, до сих пор считающихся неизлечимыми (болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, инфаркт, инсульт, диабет, рак, лейкемия и др.), позволит избегать рождения детей с синдромом Дауна и другими генетическими заболеваниями. Ученые видят возможность успешного использования методов клонирования в борьбе со старением и для увеличения продолжительности жизни. Важнейшим приложением этой технологии является и область репродукции — при бесплодии, как женском, так и мужском.
Новые перспективы открываются также для применения клонирования в сельском хозяйстве и животноводстве. Путём клонирования можно получать животных с высокой продуктивностью яиц, молока, шерсти или таких животных, которые выделяют нужные человеку ферменты (инсулин, интерферон и др.). Комбинируя методы генной инженерии с клонированием, можно вывести трансгенные сельскохозяйственные растения, которые смогут сами себя защищать от вредителей или будут устойчивы к определённым болезням.
Здесь были перечислены только некоторые из возможностей, которые открываются, благодаря применению этой новейшей технологии. Однако, при всех своих достоинствах и перспективах, столь важных для решения многих проблем человечества, клонирование является одной из самых обсуждаемых областей науки и медицинской практики. Это связано с нерешенностью целого комплекса морально-этических и правовых аспектов, связанных с манипуляциями с половыми и стволовыми клетками, судьбой эмбриона и клонированием человека.
Некоторые этические и правовые аспекты применения биотехнологических методов
Этика – учение о нравственности, согласно которому главной добродетелью считается умение найти середину между двух крайностей. Данная наука основана Аристотелем.
Биоэтика – часть этики, изучающая нравственную сторону деятельности человека в медицине, биологии. Термин предложен В.Р. Поттером в 1969 г.
В узком смысле биоэтика обозначает круг этических проблем в сфере медицины. В широком смысле биоэтика относится к исследованию социальных, экологических, медицинских и социально-правовых проблем, касающихся не только человека, но и любых живых организмов, включенных в экосистемы. То есть она имеет философскую направленность, оценивает результаты развития новых технологий и идей в медицине, биотехнологии и биологии в целом.
Современные биотехнологические методы обладают настолько мощным и не до конца изученным потенциалом, что их широкое применение возможно только при строгом соблюдении этических норм. Существующие в обществе моральные принципы обязывают искать компромисс между интересами общества и индивида. Более того, интересы личности ставятся в настоящее время выше интересов общества. Поэтому соблюдение и дальнейшее развитие этических норм в этой сфере должно быть направлено, прежде всего, на всемерную защиту интересов человека.
Массовое внедрение в медицинскую практику и коммерциализация принципиально новых технологий в области генной инженерии и клонирования, привело также к необходимости создания соответствующей правовой базы, регулирующей все юридические аспекты деятельности в этих направлениях.
Новейшие биотехнологии создают огромные возможности вмешательства в жизнедеятельность живых организмов и неизбежно ставят человека перед нравственным вопросом: до какого предела допустимо вторжение в природные процессы? Любая дискуссия по биотехнологической проблематике не ограничивается научной стороной дела. В ходе этих дискуссий нередко высказываются диаметрально противоположные точки зрения по поводу применения и дальнейшего развития конкретных биотехнологических методов, прежде всего таких, как:
— генная инженерия,
— пересадка органов и клеток в терапевтических целях;
— клонирование — искусственное создание живого организма;
— использование препаратов, влияющих на физиологию нервной системы, для модификации поведения, эмоционального восприятия мира и т.д.
Практика, существующая в современных демократических обществах, показывает, что эти дискуссии абсолютно необходимы не только для более полного понимания всех «плюсов» и «минусов» применения методов, вторгающихся в личную жизнь человека уже на уровне генетики. Они позволяют также обсудить морально-этические аспекты и определить отдаленные последствия применения биотехнологий, что в свою очередь, помогает законодателям создавать адекватную правовую базу, регулирующую данную сферу деятельности в интересах защиты прав личности.
Остановимся на тех направлениях в биотехнологических исследованиях, которые напрямую связаны с высоким риском нарушения прав личности и вызывают наиболее острую дискуссию по поводу их широкого применения: пересадка органов и клеток в терапевтических целях и клонирование.
В последние годы резко возрос интерес к изучению и применению в биомедицине эмбриональных стволовых клеток человека и техники клонирования с целью их получения. Как известно, эмбриональные стволовые клетки способны трансформироваться в разные типы клеток и тканей (кроветворные, половые, мышечные, нервные и др.). Они оказались перспективными для применения в генной терапии, трансплантологии, гематологии, ветеринарии, фармакотоксикологии, при тестировании лекарств и пр.
Выделение этих клеток производят из эмбрионов и плодов человека 5-8 недель развития, полученных при медицинском прерывании беременности (в результате аборта), что порождает многочисленные вопросы относительно этической и юридической правомерности проведения исследований на эмбрионах человека, в том числе такие:
— насколько необходимы и оправданы научные исследования на эмбриональных стволовых клетках человека?
— допустимо ли ради прогресса медицины разрушать человеческую жизнь и насколько это морально?
— достаточно ли проработана правовая база для применения этих технологий?
Все эти вопросы решались бы гораздо проще, если бы существовало универсальное понимание, что такое «начало жизни», с какого момента можно говорить о «личности, нуждающейся в защите прав» и что подлежит защите: половые клетки человека, эмбрион с момента оплодотворения, плод с какого-то определенного этапа внутриутробного развития или человек с момента его появления на свет? У каждого из вариантов есть свои сторонники и противники, и вопрос о статусе половых клеток и эмбриона не нашел своего окончательного решения еще ни в одной стране мира.
В ряде стран запрещены любые исследования на эмбрионах (например, в Австрии, Германии). Во Франции права эмбриона защищаются с момента его зачатия. В Великобритании, Канаде и Австралии, хотя создание эмбрионов для исследовательских целей не запрещено, но разработана система законодательных актов, регулирующая и контролирующая подобные исследования. В России ситуация в этой области более чем неопределенная: деятельность по изучению и использованию стволовых клеток недостаточно отрегулирована, остаются существенные пробелы в законодательстве, мешающие развитию этого направления. В отношении же клонирования в 2002 г. федеральным законом был введен временный (на 5 лет) запрет на клонирование человека, но срок его действия истек в 2007 г., и вопрос остается открытым.
Ученые стараются четко разграничивать «репродуктивное» клонирование, цель которого — создание клона, то есть целого живого организма, идентичного другому организму по генотипу, и «терапевтическое» клонирование, применяемое для выращивания колонии стволовых клеток.
В случае стволовых клеток проблемы статуса эмбриона и клонирования приобретают новое измерение. Это связано с мотивацией данного рода научных исследований, а именно применение их для поиска новых, более эффективных способов лечения тяжелых и даже неизлечимых заболеваний. Поэтому в некоторых странах (таких как США, Канада, Англия), где до последнего времени считалось недопустимым использовать эмбрионы и технологии клонирования в терапевтических целях, происходит изменение позиции общества и государства в сторону допустимости их применения в целях лечения таких заболеваний, как рассеянного склероза, болезней Альцгеймера и Паркинсона, постмиокардиального инфаркта, недостаточности регенерации костной или хрящевой ткани, при черепно-лицевых травмах, диабете, миодистрофии и др.
В то же время терапевтическое клонирование многими рассматривается как первый шаг к репродуктивному клонированию, которое встречает крайне негативное отношение во всем мире, и на него повсеместно наложен запрет.
Клонирование человека в настоящее время официально нигде не осуществляется. Опасность в его применении в репродуктивных целях видят в том, что техника клонирования исключает естественное и свободное слияние генетического материала отца и матери, что воспринимается как вызов достоинству человека. Нередко говорится о проблемах самоидентификации клона: кого он должен считать родителями, почему он является генетической копией кого-то другого? Кроме того, клонирование сталкивается с некоторыми техническими препятствиями, которые подвергают опасности здоровье и благополучие клона. Есть факты, свидетельствующие о быстром старении клонов, возникновении у них многочисленных мутаций. В соответствии с техникой клонирования, клон вырастает из взрослой — не половой, а соматической клетки, в генетической структуре которой на протяжении многих лет происходили так называемые соматические мутации. Если при естественном оплодотворении мутировавшие гены одного родителя компенсируются нормальными аналогами другого родителя, то при клонировании такой компенсации не происходит, что значительно увеличивает для клона риск заболеваний, вызываемых соматическими мутациями, и многих тяжелых заболеваний (рака, артрита, иммунодефицитов). Помимо прочего, у некоторых людей возникает страх перед клонированным человеком, перед его возможным превосходством в физическом, моральном и духовном развитии (российский врач-психиатр В. Яровой считает, что этот страх носит характер психического расстройства (фобии) и даже присвоил ему в 2008 г. название «бионализм» ).
Здесь были обсуждены только некоторые из многочисленных проблем, которые возникают в связи с бурным развитием биотехнологий и вторжением их в жизнь человека. Безусловно, прогресс науки остановить нельзя и вопросы, которые она ставит, возникают быстрее, чем общество может на них найти ответы. Справиться с этим положением дел можно лишь понимая, насколько важно широко обсуждать в обществе этические и правовые проблемы, которые появляются по мере развития и внедрения в практику биотехнологий. Наличие колоссальных идеологических расхождений по этим вопросам вызывает осознанную необходимость серьезного государственного регулирования в этой сфере.
От «биотехнологии» к «биоэкономике»
Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод о том, что передовые биотехнологии способны играть существенную роль в улучшении качества жизни и здоровья человека, обеспечении экономического и социального роста государств (особенно в развивающихся странах).
С помощью биотехнологии могут быть получены новые диагностические средства, вакцины и лекарственные препараты. Биотехнология может помочь в увеличении урожайности основных злаковых культур, что особенно актуально в связи с ростом численности населения Земли. Во многих странах, где большие объёмы биомассы не используются или используются не полностью, биотехнология могла бы предложить способы их превращения в ценные продукты, а также переработки с использованием биотехнологических методов для производства различных видов биотоплива. Кроме того, при правильном планировании и управлении биотехнология может найти применение в небольших регионах как инструмент индустриализации сельской местности для создания небольших производств, что обеспечит более активное освоение пустующих территорий и будет решать проблему занятости населения.
Особенностью развития биотехнологии в XXI веке является не только ее бурный рост как прикладной науки, она все более широко входит в повседневную жизнь человека, и что еще более существенно – обеспечивая исключительные возможности для эффективного (интенсивного, а не экстенсивного) развития практически всех отраслей экономики, становится необходимым условием устойчивого развития общества, и тем самым оказывает трансформирующее влияние на парадигму развития социума в целом.
Широкое проникновение биотехнологий в экономику мирового хозяйства нашло свое отражение и в том, что сформировались даже новые термины для обозначения глобальности данного процесса. Так, применение биотехнологических методов в промышленном производстве, стали называть «белая биотехнология», в фармацевтическом производстве и медицине — «красная биотехнология», в сельскохозяйственном производстве и животноводстве – «зеленая биотехнология», а для искусственного выращивания и дальнейшей переработки водных организмов (аквакультура или марикультура) – «синяя биотехнология». А экономика, интегрирующая все эти инновационные области, получила название «биоэкономика». Задача перехода от традиционной экономики к экономике нового типа — биоэкономике, основанной на инновациях и широко использующей возможности биотехнологии в различных отраслях производства, а также в повседневной жизни человека, уже объявлена стратегической целью во многих странах мира.
multiurok.ru
Сборник лабораторных работ по биологии для 11 класса (Предметная линия В.В. Пасечника)
Муниципальное общеобразовательное учреждение
«Троицко-Сунгурская средняя школа»
Сборник
ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
по биологии
11 класс
(Предметная линия Пасечника В.В.)
Учитель Михайлова Лилия Алексеевна
первой квалификационной категории
с. Троицкий Сунгур
Инструкция
по охране труда при проведении лабораторных и практических работ по биологии
1. Общие требования охраны труда
1.1. К проведению лабораторных и практических работ по биологии допускаются обучающиеся, прошедшие инструктаж по охране труда, медицинский осмотр и не имеющие противопоказаний по состоянию здоровья.
1.2. Обучающиеся должны соблюдать правила поведения, расписание учебных занятий, установленные режимы труда и отдыха.
1.3. При проведении лабораторных и практических работ по биологии возможно воздействие на обучающихся следующих опасных и вредных производственных факторов:
химические ожоги при работе с химреактивами;
термические ожоги при неаккуратном пользовании спиртовками;
порезы и уколы рук при небрежном обращении с лабораторной посудой, режущим и колющим инструментом.
1.4. Кабинет биологии должен быть укомплектован медицинской аптечкой с набором необходимых медикаментов и перевязочных средств. В медицинской аптечке должны быть опись медикаментов и инструкция по оказанию первой помощи при травмах.
1.5. Обучающиеся обязаны соблюдать правила пожарной безопасности, знать места расположения первичных средств пожаротушения. Кабинет биологии должен быть оснащен первичными средствами пожаротушения: огнетушителями химическим пенным и углекислотным.
1.6. О каждом несчастном случае пострадавший или очевидец несчастного случая обязан немедленно сообщить преподавателю, который сообщает администрации гимназии. При неисправности оборудования, приспособлений и инструмента прекратить работу и сообщить об этом преподавателю.
1.7. В процессе работы учащиеся должны соблюдать порядок проведения лабораторных и практических работ, правила личной гигиены, содержать в чистоте рабочее место.
1.8. Учащиеся, допустившие невыполнение или нарушение инструкции по охране труда, привлекаются к ответственности, и со всеми учащимися проводится внеплановый инструктаж по охране труда.
2. Требования охраны труда перед началом работы
2.1. Внимательно изучить содержание и порядок выполнения работы, а также безопасные приемы ее выполнения.
2.2. Подготовить к работе рабочее место, убрать посторонние предметы.
2.3. Проверить исправность оборудования, инструмента, целостность лабораторной посуды.
3. Требования охраны труда во время работы
3.1. Точно выполнять все указания преподавателя при проведении работы, без его разрешения не выполнять самостоятельно никаких работ.
3.2. При использовании режущих и колющих инструментов (скальпелей, ножниц, препаровальных игл и др.) брать их только за ручки, не направлять их заостренные части на себя и на своих товарищей, класть их на рабочее место заостренными концами от себя.
3.3. При работе со спиртовкой беречь одежду и волосы от воспламенения, не зажигать одну спиртовку от другой, не извлекать из горящей спиртовки горелку с фитилем, не задувать пламя спиртовки, а гасить его, накрывая специальным колпачком.
3.4. При нагревании жидкости в пробирке или колбе использовать специальные держатели (штативы), отверстие пробирки или горлышко колбы не направлять на себя и на своих товарищей, не наклоняться над сосудами и не заглядывать в них.
3.5. Соблюдать осторожность при обращении с лабораторной посудой и приборами из стекла, не бросать, не ронять и не ударять их.
3.6. Изготавливая препараты для рассматривания их под микроскопом, осторожно брать покровное стекло большим и указательным пальцами за края и аккуратно опускать на предметное стекло, чтобы оно свободно легло на препарат.
3.7. При использовании растворов кислот и щелочей наливать их только в посуду из стекла, не допускать попадания их на кожу, глаза и одежду.
3.8. При работе с твердыми химреактивами не брать их незащищенными руками, ни в коем случае не пробовать на вкус, набирать для опыта специальными ложечками (не металлическими).
3.9. Во избежание отравлений и аллергических реакций не нюхать растения и грибы, не пробовать их на вкус.
4. Требования охраны труда в аварийных ситуациях
4.1. При разливе легковоспламеняющихся жидкостей или органических веществ немедленно погасить открытый огонь спиртовки и сообщить об этом преподавателю, не убирать самостоятельно разлитые вещества.
4.2. В случае если разбилась лабораторная посуда или приборы из стекла, не собирать их осколки незащищенными руками, а использовать для этой цели щетку и совок.
4.3. При получении травмы сообщить об этом преподавателю, оказать первую помощь пострадавшему, сообщить об этом администрации учреждения, при необходимости отправить пострадавшего в ближайшее лечебное учреждение.
5. Требования охраны труда по окончании работы
5.1. Привести в порядок рабочее место, сдать преподавателю оборудование, приборы, инструменты, препараты, химреактивы.
5.2. Отработанные водные растворы реактивов не сливать в канализацию, а в закрывающийся стеклянный сосуд вместимостью не менее 3 л с крышкой для их последующего уничтожения.
5.3. Проветрить помещение кабинета и тщательно вымыть руки с мылом.
Лабораторная работа №1
«Изучение морфологического критерия вида на живых растениях или гербарных экземплярах»
Цель работы: изучить морфологический критерий вида на гербарных экземплярах растений.
Оборудование: гербарные экземпляры растений 2 видов одного рода (чина, акация, клевер, горошек).
Ход работы: 1. Рассмотрите гербарные экземпляры растений 2 видов одного рода и заполните таблицу
б) вид на поперечном срезе
в) опушенность
г) ветвление
3
Листья
а) вид (простой, сложный)
б) жилкование
в) опушенность черешка
г) листорасположение
д) край листовой пластинки
е) цвет
4
Цветок, соцветие
а) вид соцветия
б) цвет цветка
в) формула цветка
2. Сделайте общий вывод.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2
«Выявление приспособлений организмов к среде обитания»
Цель: научиться выявлять черты приспособленности организмов к среде обитания и устанавливать ее относительный характер.
Оборудование:
— информационные источники
— комнатные растения, чучела или рисунки животных различных мест обитания.
Ход работы:
Задание:
1. Определите среду обитания растения или животного, предложенного вам для исследования. Выявите черты его приспособленности к среде обитания. Выявите относительный характер приспособленности. Полученные данные занесите в таблицу: «Приспособленность организмов и её относительность».
Таблица №1 Приспособленность организмов и её относительность
вида
Среда обитания
Черты приспособленности к среде обитания
В чём выражается относительность
приспособленности
2. Изучив все предложенные организмы и заполнив таблицу, на основании знаний о движущих силах эволюции объясните механизм возникновения приспособлений и запишите общий вывод.
Вопросы:
1. В чем заключается относительность приспособленности организмов?
2. Каков механизм образования приспособлений?
Рисунок №1. Приспособления организмов.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3
по теме: «Составление простейших схем скрещивания»
Цель: на конкретных примерах показать, как наследуются признаки, каковы условия их проявления, что необходимо знать и каких правил придерживаться при получении новых сортов культурных растений и пород домашних животных.
Инструктивная карточка
1. Вспомнить основные законы наследования признаков.
2. Коллективный разбор задач на моногибридное скрещивание.
3. Самостоятельное решение задач на моногибридное скрещивание, подробно описывая ход решения и сформулировать полный ответ.
4. Сделать вывод.
Задачи на моногибридное скрещивание
Задача № 1. У крупного рогатого скота ген, обусловливающий черную окраску шерсти, доминирует над геном, определяющим красную окраску. Какое потомство можно ожидать от скрещивания гомозиготного черного быка и красной коровы?
Разберем решение этой задачи. Вначале введем обозначения. В генетике для генов приняты буквенные символы: доминантные гены обозначают прописными буквами, рецессивные — строчными. Ген черной окраски доминирует, поэтому его обозначим А. Ген красной окраски шерсти рецессивен — а. Следовательно, генотип черного гомозиготного быка будет АА. Каков же генотип у красной коровы? Она обладает рецессивным признаком, который может проявиться фенотипически только в го¬мозиготном состоянии (организме). Таким образом, ее генотип аа. Если бы в генотипе коровы был хотя бы один доминантный ген А, то окраска шерсти у нее не была бы красной.
Теперь, когда генотипы родительских особей определены, необходимо составить схему теоретического скрещивания (см. с. 120).
Черный бык образует один тип гамет по исследуемому гену — все половые клетки будут содержать только ген А. Для удобства подсчета выписываем только типы гамет, а не все половые клетки данного животного. У гомозиготной коровы также один тип гамет — а. При слиянии таких гамет между собой образуется один, единственно возможный генотип — Аа, т.е. все потомство будет единообразно и будет нести признак родителя, имеющего доминантный фенотип — черного быка. Таким образом, можно записать следующий ответ: при скрещивании гомозиготного черного быка и красной коровы в потомстве следует ожидать только черных гетерозиготных телят.
Следующие задачи следует решить самостоятельно, подробно описав ход решения и сформулировав полный ответ.
Задача № 2. Какое потомство можно ожидать от скрещивания коровы и быка, гетерозиготных по окраске шерсти?
Задача № 3. У морских свинок вихрастая шерсть определяется доминантным геном, а гладкая — рецессивным.
1. Скрещивание двух вихрастых свинок между собой дало 39 особей с вихрастой шерстью и 11 гладкошерстных животных. Сколько среди особей, имеющих доминантный фенотип, должно оказаться гомозиготных по этому признаку?
2. Морская свинка с вихрастой шерстью при скрещивании с особью, обладающей гладкой шерстью, дала в потомстве 28 вихрастых и 26 гладкошерстных потомков. Определите генотипы родителей и потомков.
Задача № 4. На звероферме получен приплод в 225 норок. Из них 167 животных имеют коричневый мех и 58 норок голубовато-серой окраски. Определите генотипы исходных форм, если известно, что ген коричневой окраски доминирует над геном, определяющим голубовато-серый цвет шерсти.
Задача № 5. У человека ген карих глаз доминирует над геном, обусловливающим голубые глаза. Голубоглазый мужчина, один из родителей которого имел карие глаза, женился на кареглазой женщине, у которой отец имел карие глаза, а мать — голубые. Какое потомство можно ожидать от этого брака?
Задача № 6. Альбинизм наследуется у человека как рецессивный признак. В семье, где один из супругов альбинос, а другой имеет пигментированные волосы, есть двое детей. Один ребенок альбинос, другой — с окрашенными волосами. Какова вероятность рождения следующего ребенка-альбиноса?
Лабораторная работа №4
«Анализ и оценка этических аспектов развития некоторых исследований в биотехнологии»
Цель: провести анализ аспектов развития некоторых исследований в биотехнологии.
Оборудование: теоретический материал по теме, карточки-задания.
Ход работы.
Задание 1.
Вариант 1. Изучите теоретический материал по теме «Биотехнологии – это…» и заполните таблицу:
вид биотехнологии
цель данного направления
краткий обзор проблемы
Вариант 2. Изучите теоретический материал по теме «Клонирование» и заполните таблицу:
вид биотехнологии
цель данного направления
краткий обзор проблемы
Задание 2. Сделайте выводы об этических проблемах биотехнологии.
Лабораторная работа № 5
«Анализ и оценка различных гипотез происхождение жизни и человека».
Цель работы: Научить студентов делать сравнительный анализ текста и вести диалог.
Оборудование: учебники различных авторов, тетрадь, ручка.
Ход работы: Прочитайте материал по заданной тематики. Запишите основные моменты каждой гипотезы.
Оформление:
1.Гипотеза—самозарождение жизни2. Гипотеза— стационарного состояния.
3. Гипотеза панспермии.
4. Химическая гипотеза :
5. Гипотеза—креационизма
Примечание: первая колонка не заполнена, а является справочным материалом
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6
«Описание антропогенных изменений в естественных природных ландшафтах своей местности»
Цель: Закрепление знаний о строении, свойствах и устойчивости природных и антропогенных экосистем. Определить основные экологические изменения природы своей местности, составить прогноз возможного состояния окружающей среды в будущем.
Оборудование:
1.информационные источники
2. схемы и рисунки
3. фотографии и видеоматериалы природных и искусственных экосистем
Ход работы
Задание:
1.Выберите определённую территорию в своей местности и оцените экологическое состояние природы по примерному плану:
Название __ Географическое положение.
Общая характеристика природных условий.
Определить влияние природных условий своей местности на материальную, культурную и духовную жизнь населения.
Установите особенности между взаимодействием общества и природы.
Охарактеризуйте основные направления хозяйственного использования территории.
Выявите факторы антропогенного воздействия.
2.Опишите экономическое положение, проанализируйте причины, опишите изменения, и обоснуйте нерациональное природопользование на данной территории.
3.Составьте прогноз возможного состояния природы своей местности, сделав вывод по необходимости рационального использования данного региона.
4.Сравните данные на фотографиях экосистемы и заполните таблицу
Вопросы:
1. Что такое экосистема? Агроценоз?
2. Чем определяется устойчивость экосистемы?
3.В чем проявляется антропогенное воздействие на экосистемы?
4. Что такое пищевые цепи? Какие виды пищевых цепей вам известны?
5. Раскройте сущность понятий: «продуценты», «консументы», «редуценты».
Лабораторная работа №7
«Сравнительное описание одной из естественных природных систем (например, леса) и какой-нибудь агроэкосистемы» (например, пшеничного поля).
Цель работы: Закрепление знаний о строении, свойствах и устойчивости природных и антропогенных экосистем.
Оборудование: фотографии и видеоматериалы (продолжительность 2-3 мин.) природных и искусственных экосистем.
Ход работы: Сравните данные экосистемы и заполнить таблицы.
Оформление:
Дать оценку движущим силам, формирующим природные и агроэкосистемы.
Природная экосистема
Агроэкосистема
Естественный отбор
Искусственный отбор
Действует на экосистему
· Не действует на экосистему
· Действие направленно на достижение максимальной продуктивности
· Действие на экосистему минимально
Сравнительная характеристика природных и агроэкосистем
Природная экосистема
Агроэкосистема
Как поддерживается устойчивость системы
Наличие трех функциональных групп (продуценты, консументы, редуценты)
Наличие пищевых сетей
Наличие трофических уровней
Ярусная струкура
Влияние экологических факторов
Присутствие вида-доминанта
Разнообразие видов
Лабораторная работа №8
«Составление схем передачи веществ и энергии по цепям питания»
Цель: Закрепить умения правильно определять последовательность организмов в пищевой цепи, составлять трофическую сеть, строить пирамиду биомасс.
Ход работы:
1.Назовите организмы, которые должны быть на пропущенном месте следующих пищевых цепей:
Из предложенного списка живых организмов составить трофическую сеть: трава, ягодный кустарник, муха, синица, лягушка, уж, заяц, волк, бактерии гниения, комар, кузнечик. Укажите количество энергии, которое переходит с одного уровня на другой.
Зная правило перехода энергии с одного трофического уровня на другой (около10%), постройте пирамиду биомассы третьей пищевой цепи (задание 1). Биомасса растений составляет 40 тонн.
Вывод: что отражают правила экологических пирамид?
Лабораторная работа № 9
«Исследование изменений в экосистемах на биологических моделях (аквариум)»
Цель: на примере искусственной экосистемы проследить изменения, происходящие под воздействием условий окружающей среды.
Ход работы.
— Какие условия необходимо соблюдать при создании экосистемы аквариума.
— Опишите аквариум как экосистему, с указанием абиотических, биотических факторов среды, компонентов экосистемы (продуценты, консументы, редуценты).
— Составьте пищевые цепи в аквариуме.
— Какие изменения могут произойти в аквариуме, если:
падают прямые солнечные лучи;
в аквариуме обитает большое количество рыб.
— Сделайте вывод о последствиях изменений в экосистемах.
Лабораторная работа №10
«Решение экологических задач»
Цель работы: Закрепить знания о том, что энергия, заключенная в пище, передается от первоначального источника через ряд организмов, что такой ряд организмов называется цепью питания сообщества, а каждое звено данной цепи – трофическим уровнем.
Ход работы:
Задача ( Разбирают вместе с преподавателем) На основании правила экологической пирамиды определите, сколько нужно планктона, что бы в море вырос один дельфин массой 300 кг, если цепь питания имеет вид: планктон, нехищные рыбы, хищные рыбы, дельфин.
Решение: Дельфин, питаясь хищными рыбами, накопил в своем теле только 10% от общей массы пищи, зная, что он весит 300 кг, составим пропорцию.
300кг – 10%,
Х – 100%.
Найдем чему равен Х. Х=3000 кг. (хищные рыбы) Этот вес составляет только 10% от массы нехищных рыб, которой они питались. Снова составим пропорцию
3000кг – 10%
Х – 100%
Х=30 000 кг(масса нехищных рыб)
Сколько же им пришлось съесть планктона, для того чтобы иметь такой вес? Составим пропорцию
30 000кг.- 10%
Х =100%
Х = 300 000кг
Ответ: Для того что бы вырос дельфин массой 300 кг. необходимо 300 000кг планктона
Задачи
1. На основании правила экологической пирамиды определите, сколько нужно зерна, чтобы в лесу вырос один филин массой 3.5 кг, если цепь питания имеет вид: зерно злаков -> мышь -> полевка -> хорек -> филин.
2.На основании правила экологической пирамиды определите, сколько орлов может вырасти при наличии 100 т злаковых растений, если цепь питания имеет вид: злаки -> кузнечики-> лягушки-> змеи-> орел.
3.На основании правила экологической пирамиды определите, сколько орлов может вырасти при наличии 100 т злаковых растений, если цепь питания имеет вид: злаки -> кузнечики-> насекомоядные птицы-> орел.
4. Какие из перечисленных организмов экосистемы тайги относят к продуцентам, первичным консументам, вторичным консументам: бактерии гниения, лось, ель, заяц, волк, лиственница, рысь? Составьте цепь питания из 4 или 5 звеньев.
Лабораторная работа №11
«Изучение палеонтологических доказательств эволюции».
Заполнение учащимися таблиц по вариантам (можно пользоваться учебниками зоологии и общей биологии).
Характеристика археоптерикса
Сделайте выводы
Ответы:
Лабораторная работа № 12
«Анализ и оценка последствий собственной деятельности в окружающей среде,
глобальных экологических проблем и путей их решения»
Цель: познакомить учащихся с последствиями хозяйственной деятельности человека в окружающей среде.
Ход работы.
Прочитать текст «Основные экологические проблемы современности»
Заполнить таблицу:
Причины
Пути решения экологических проблем
infourok.ru
Разработка лабораторных работ по биологии 10-11 классы
Лабораторная работа № 1 10 кл
Тема: «Изучение строения растительной и животной клетки под микроскопом».
Цель работы: ознакомиться с особенностями строения клеток растений и животных организмов, показать принципиальное единство их строения.
Оборудование:
кожица чешуи луковицы,
эпителиальные клетки из полости рта человека,
микроскоп,
чайная ложечка,
покровное и предметное стекла,
синие чернила,
йод,
тетрадь,
ручка, простой карандаш, линейка,
Работа выполняется по вариантам, которые назначает преподаватель.
Ход работы:
1. Отделите от чешуи луковицы кусочек покрывающей её кожицы и поместите его на предметное стекло.
2. Нанесите капельку слабого водного раствора йода на препарат. Накройте препарат покровным стеклом.
3. Снимите чайной ложечкой немного слизи с внутренней стороны щеки.
4. Поместите слизь на предметное стекло и подкрасьте разбавленными в воде синими чернилами. Накройте препарат покровным стеклом.
5. Рассмотрите оба препарата под микроскопом.
6. Результаты сравнения занесите в таблицу 1 и 2.
7. Сделайте вывод о проделанной работе.
Вариант № 1.
Таблица №1 «Сходства и отличия растительной и животной клетки».
Сходства
Отличия
Вариант № 2.
Таблица №2 «Сравнительная характеристика растительной и животной клетки».
Клетки
Цитоплазма
Ядро
Плотная клеточная стенка
Пластиды
Растительная
Животная
В ходе проведения лабораторной работы обучающийся должен научиться: работать с микроскопом и изготовлять препараты; связывать функции органоидов клетки с физиологическими процессами, протекающими в ней; самостоятельно изучать строение клетки; владеть терминологией темы.
Практическая работа 10 кл
Тема: «Решение элементарных генетических задач».
Цель: на конкретных примерах показать, как наследуются признаки, каковы условия их проявления, что необходимо знать и каких правил придерживаться при получении новых сортов культурных растений и пород домашних животных.
Оборудование:
тетрадь,
условия задач,
ручка.
Ход работы:
1. Вспомнить основные законы наследования признаков.
2. Коллективный разбор задач на моногибридное и дигибридное скрещивание.
3. Самостоятельное решение задач на моногибридное и дигибридное скрещивание, подробно описывая ход решения и сформулировать полный ответ.
4. Коллективное обсуждение решения задач между студентами и преподавателем.
5. Сделать вывод.
Задачи на моногибридное скрещивание
Задача № 1. У крупного рогатого скота ген, обусловливающий черную окраску шерсти, доминирует над геном, определяющим красную окраску. Какое потомство можно ожидать от скрещивания гомозиготного черного быка и красной коровы?
Разберем решение этой задачи. Вначале введем обозначения. В генетике для генов приняты буквенные символы: доминантные гены обозначают прописными буквами, рецессивные — строчными. Ген черной окраски доминирует, поэтому его обозначим А. Ген красной окраски шерсти рецессивен — а. Следовательно, генотип черного гомозиготного быка будет АА. Каков же генотип у красной коровы? Она обладает рецессивным признаком, который может проявиться фенотипически только в гомозиготном состоянии (организме). Таким образом, ее генотип аа. Если бы в генотипе коровы был хотя бы один доминантный ген А, то окраска шерсти у нее не была бы красной.
Теперь, когда генотипы родительских особей определены, необходимо составить схему теоретического скрещивания (см. с. 120).
Черный бык образует один тип гамет по исследуемому гену — все половые клетки будут содержать только ген А. Для удобства подсчета выписываем только типы гамет, а не все половые клетки данного животного. У гомозиготной коровы также один тип гамет — а. При слиянии таких гамет между собой образуется один, единственно возможный генотип — Аа, т.е. все потомство будет единообразно и будет нести признак родителя, имеющего доминантный фенотип — черного быка. Таким образом, можно записать следующий ответ: при скрещивании гомозиготного черного быка и красной коровы в потомстве следует ожидать только черных гетерозиготных телят.
Следующие задачи следует решить самостоятельно, подробно описав ход решения и сформулировав полный ответ.
Задача № 2. Какое потомство можно ожидать от скрещивания коровы и быка, гетерозиготных по окраске шерсти?
Задача № 3. У морских свинок вихрастая шерсть определяется доминантным геном, а гладкая — рецессивным.
1. Скрещивание двух вихрастых свинок между собой дало 39 особей с вихрастой шерстью и 11 гладкошерстных животных. Сколько среди особей, имеющих доминантный фенотип, должно оказаться гомозиготных по этому признаку?
2. Морская свинка с вихрастой шерстью при скрещивании с особью, обладающей гладкой шерстью, дала в потомстве 28 вихрастых и 26 гладкошерстных потомков. Определите генотипы родителей и потомков.
Задача № 4. На звероферме получен приплод в 225 норок. Из них 167 животных имеют коричневый мех и 58 норок голубовато-серой окраски. Определите генотипы исходных форм, если известно, что ген коричневой окраски доминирует над геном, определяющим голубовато-серый цвет шерсти.
Задача № 5. У человека ген карих глаз доминирует над геном, обусловливающим голубые глаза. Голубоглазый мужчина, один из родителей которого имел карие глаза, женился на кареглазой женщине, у которой отец имел карие глаза, а мать — голубые. Какое потомство можно ожидать от этого брака?
Задача № 6. Альбинизм наследуется у человека как рецессивный признак. В семье, где один из супругов альбинос, а другой имеет пигментированные волосы, есть двое детей. Один ребенок альбинос, другой — с окрашенными волосами. Какова вероятность рождения следующего ребенка-альбиноса?
Задачи на ди- и полигибридное скрещивание
Задача № 7. Выпишите гаметы организмов со следующими генотипами: ААВВ; aabb; ААЬЬ; ааВВ; АаВВ; Aabb; АаВЬ; ААВВСС; ААЬЬСС; АаВЬСС; АаВЬСс.
Разберем один из примеров. При решении подобных задач необходимо руководствоваться законом чистоты гамет: гамета генетически чиста, так как в нее попадает только один ген из каждой аллельной пары. Возьмем, к примеру, особь с генотипом АаВbСс. Из первой пары генов — пары А — в каждую половую клетку попадает в процессе мейоза либо ген А, либо ген а. В ту же гамету из пары генов В, расположенных в другой хромосоме, поступает ген В или b. Третья пара также в каждую половую клетку поставляет доминантный ген С или его рецессивный аллель — с. Таким образом, гамета может содержать или все доминантные гены — ABC, или же рецессивные — abc, а также их сочетания: АВс, AbC, Abe, аВС, аВс, а bС.
Чтобы не ошибиться в количестве сортов гамет, образуемых организмом с исследуемым генотипом, можно воспользоваться формулой N = 2n, где N — число типов гамет, а n — количество гетерозиготных пар генов. В правильности этой формулы легко убедиться на примерах: гетерозигота Аа имеет одну гетерозиготную пару; следовательно, N = 21 = 2. Она образует два сорта гамет: А и а. Дигетерозигота АаВЬ содержит две гетерозиготные пары: N = 22 = 4, формируются четыре типа гамет: АВ, Ab, aB, ab. Тригетерозигота АаВЬСс в соответствии с этим должна образовывать 8 сортов половых клеток N = 23 = 8), они уже выписаны выше.
Задача № 8. У крупного рогатого скота ген комолости доминирует над геном рогатости, а ген черного цвета шерсти — над геном красной окраски. Обе пары генов находятся в разных парах хромосом.
1. Какими окажутся телята, если скрестить гетерозиготных по обеим парам
признаков быка и корову?
2. Какое потомство следует ожидать от скрещивания черного комолого быка, гетерозиготного по обеим парам признаков, с красной рогатой коровой?
Задача № 9. У собак черный цвет шерсти доминирует над кофейным, а короткая шерсть — над длинной. Обе пары генов находятся в разных хромосомах.
1. Какой процент черных короткошерстных щенков можно ожидать от скрещивания двух особей, гетерозиготных по обоим признакам?
2. Охотник купил черную собаку с короткой шерстью и хочет быть уверен, что она не несет генов длинной шерсти кофейного цвета. Какого партнера по фенотипу и генотипу надо подобрать для скрещивания, чтобы проверить генотип купленной собаки?
Задача № 10. У человека ген карих глаз доминирует над геном, определяющим развитие голубой окраски глаз, а ген, обусловливающий умение лучше владеть правой рукой, преобладает над геном, определяющим развитие леворукости. Обе пары генов расположены в разных хромосомах. Какими могут быть дети, если родители их гетерозиготны?
Вариативные или дополнительные задачи к лабораторной работе № 2.
Задача 1. У человека рецессивный ген а детерминирует врождённую глухонемоту. Наследственно глухонемой мужчина женился на женщине, имеющей нормальный слух. Можно ли определить генотип матери ребёнка?
Задача 2. Из желтого семени гороха получено растение, которое дало 215 семян, из них 165 желтых и 50 зелёных. Каковы генотипы всех форм?
Задача 3. Отец и мать ощущают горький вкус фенилтиомочевины. Двое из четверых детей не чувствуют вкуса этого препарата. Принимая, что различия по чувствительности к фенилтиомочевине моногенны, определите доминанта или рецессивна нечувствительность к фенилтиомочевине.
Задача 4. Среди 143 жеребят, родившихся от скрещивания 124 кобыл с жеребцом бельгийской породы Годваном, обнаружилось 65 особей с полным отсутствием радужной оболочки глаз (аниридия). Годван сам страдал аниридией, но его отец и мать были нормальными. Как объяснить появление этого редкого дефекта у 65 жеребят? У Годвана? Как наследуется аниридия? Не будет ли ошибкой использовать нормальное потомство Годвана в селекции?
В ходе проведения лабораторной работы студент должен научиться: решать генетические задачи; объяснять влияние внешних факторов на проявление признака; использовать полученные знания в опытнической работе; использовать навыки генетической терминологии.
Лабораторная работа 10 кл
Тема: «Построение вариационной кривой».
Цель: ознакомиться с закономерностями модификационной изменчивости, методикой построения вариационного ряда и вариационной кривой.
Оборудование:
антропометрические данные студентов (от 50-100 образцов): рост, раздельно для юношей и девушек,
простой карандаш,
ручка,
тетрадь,
линейка,
учебник С.Г. Мамонтов, В.Б. Захаров (с. 163-164).
Ход работы:
1. Измерьте рост ваших одногруппников, друзей и студентов 1 курса из других групп.
2. Полученные данные запишите в тетради.
3. Посчитайте число студентов, имеющих одинаковый рост.
4. Заполните таблицу 3.
5. Постройте вариационную кривую, которая представляет собой графическое выражение изменчивости признака. На горизонтальной оси отметьте рост студентов, а на вертикальной оси – количество (число) студентов, входящих в данную группу.
6. Определите среднюю величину выраженности по формуле: f = n / N, где f – частота встречаемости, n – число студентов в классовом интервале, N – общее число студентов.
7. Сделайте вывод
Таблица 3 «Результаты исследования»:
Число студентов
Частота встречаемости
Вариативная или дополнительная лабораторная работа
Тема: «Изучение изменчивости. Построение вариационной кривой».
Цель: ознакомиться с закономерностями модификационной изменчивости, методикой построения вариационного ряда и вариационной кривой.
Оборудование:
листья дуба, тополя, вишни (или любого другого растения),
колосья пшеницы, ржи одного сорта,
тетрадь,
простой карандаш,
ручка,
линейка,
Ход работы:
1. Сосчитайте число колосков в сложном колосе пшеницы в 50 полученных образцах.
2. Определите число образцов, сходных по рассматриваемому признаку.
3. На основе полученных результатов заполните таблицу 4:
Таблица 4 «Результаты исследования»:
Номер колоса
Число колосков
4. Постройте вариационный ряд, расположив колосья в порядке возрастания числа колосков в них.
5. Постройте вариационную кривую числа колосков в сложном колосе пшеницы. Для этого по оси абсцисс отложите значения отдельных величин – числа колосков в каждом колосе, а по оси ординат – значения, соответствующие частоте встречаемости каждого признака (числа колосков). К осям абцисс и ординат восставьте перпендикуляры, соответствующие значениям числа колосков и частоте встречаемости такого количества колосков в сложном колосе. Соединив точки пересечения перпендикуляров, получите вариационную кривую.
6. Сравнив края и центр вариационной кривой, сделайте вывод: с каким числом колосков (максимальным, средним или минимальным) чаще встречается колосья.
7. По завершенности работы доложить результаты опытов. Совместно с преподавателем делается общее заключение о характере модификационных изменчивости и о зависимости пределов модификационной изменчивости от важности данного признака в жизнедеятельности организмов.
В результате проведения лабораторной работы студент должен научиться строить вариационные графики.
Лабораторная работа 11кл
Тема: «Вид, его критерии и структура».
Цель: закрепить на практических примерах знания студентов о критериях вида и его структуре.
Оборудование:
тетрадь,
простой карандаш,
ручка,
линейка,
Ход работы:
1. 2. На основании материала учебника составьте две таблицы 5 и 6.
Таблица 5 «Критерии вида»:
Признаки, определяющие вид
Краткая характеристика
Примеры
3. Сделайте вывод, охарактеризовав условия, необходимые для определённой видовой принадлежности.
Таблица 6 «Структура вида»:
Формы существования вида
Краткая характеристика
Объединяющие факторы
Причины
Популяции
Подвиды
4. Ответьте на вопрос: какова роль популяций в эволюционном процессе?
Вариативная или дополнительная лабораторная работа
Тема: «Изучение изменчивости, критериев вида».
Цель: изучить изменчивость организмов. Научиться сравнивать.
Оборудование:
тетрадь,
простой карандаш,
ручка,
линейка,
гербарий или кабинетные растения.
Ход работы:
1. Внимательно рассмотрите растения, которые находятся в кабинете биологии или гербарий.
2. Заполните таблицу 7, используя учебник и дополнительную литературу, гербарий или кабинетные растения
3. Сделайте вывод о проделанной работе.
Таблица 7 «Сравнительная характеристика растений»:
Сравниваемый признак
Вегетативные органы растения
Наследственные признаки
Изменчивые признаки
Форма
Длина
Ширина
В результате проведения лабораторной работы студент должен научиться составлять сравнительные графики.
Лабораторная работа № 1 11кл.
Тема: «Выявление приспособленности организмов к среде обитания».
Цель: выяснить механизм образования приспособлений, сделав вывод о том, что приспособленность – результат действия естественного отбора.
Оборудование:
коллекции насекомых, чучела птиц, и млекопитающих,
гербарные экземпляры растений,
тетрадь, ручка, постой карандаш, линейка.
Ход работы:
1. По гербарным образцам рассмотрите внешнее строение следующих видов растений:
а) не поедаемых животными: крапива жгучая, боярышник колючий, борщевик сибирский,;
б) раннецветущих: чистяк, гусиный лук, ландыш майский.
2. Результаты работы занесите в таблицу 8.
Таблица 8 «Отличительные особенности растений»:
Название растения
Отличительные особенности
При выполнении задания определите:
1. Какие особенности строения первой группы растений защищают их от поедания животными, а второй – обеспечивают ранее цветение.
2. Определите, с какими факторами связаны приспособительные черты организации.
Вариативная или дополнительная лабораторная работа № 1
Тема: «Изучение приспособленности организмов к среде обитания».
Вариант №1
Цель: Изучить приспособленность организмов к среде обитания. Научиться анализировать и сравнивать.
Оборудование:
учебник С.Г. Мамонтов, В.Б. Захаров (с. 236-237),
тетрадь, ручка, постой карандаш, линейка,
гербарии, кабинетные растения,
справочники,
кабинетные растения.
Ход работы:
1. Используя материалы учебника и дополнительную литературу, а также гербарии, кабинетные растения или рисунки заполни таблицу 9.
Таблица 9 «Сравнительная характеристика приспособления организмов к среде обитания»:
Объект изучения
Признаки приспособленности
Условия обитания
Происхождение признака
2. Сделай вывод о проделанной работе
Вариант № 2
Цель: Научиться анализировать, сравнивать. Выявлять приспособления у организмов. Объяснить их относительный характер и причины возникновений приспособления.
Оборудование:
описание строения и жизнедеятельности крота,
коллекция насекомых,
описание строения и жизнедеятельности насекомых,
ручка, постой карандаш, линейка,
гербарии,
справочники,
кабинетные растения.
Ход работы:
1. Выявите и запишите приспособления к жизни в почве у крота:
а) в форме тела;
б) особенности внешнего строении;
в) в образе жизни.
2. Объясните, в чём состоит относительный характер этих приспособлений (на одном примере).
3. Рассмотри насекомых. Определите тип окраски насекомых.
4. Составьте и заполните таблицу, включающую колонки: название насекомого, среда обитания, тип окраски, биологическое значение окраски.
5. Сделайте вывод о проделанной работе.
В результате проведения лабораторной работы студент должен научиться на основе знаний движущих сил эволюции объяснить причины многообразия видов живых организмов и их приспособленность к условиям окружающей, среды, раскрыть относительный характер целесообразности; объяснить, что изменение генетики популяции есть предпосылка эволюционного процесса.
Лабораторная работа №
Тема «Анализ и оценка последствий собственной деятельности в окружающей среде,
глобальных экологических проблем и путей их решения»
Цель: познакомиться с последствиями хозяйственной деятельности человека в окружающей среде.
Ход работы.
Прочитать текст «Основные экологические проблемы современности» на стр.учебника.
Заполнить таблицу:
Экологические проблемы
Причины
Пути решения экологических проблем
3. Ответить на вопрос: Какие экологические проблемы, по вашему мнению наиболее серьезные и требуют немедленного решения? Почему?
infourok.ru
ГДЗ к практическим работам по биологии 11 класс Маглыш
Решебники, ГДЗ
- 1 Класс
- Математика
- Русский язык
- Английский язык
- Информатика
- Немецкий язык
- Литература
- Человек и мир
- Природоведение
- Основы здоровья
- Музыка
- Окружающий мир
- 2 Класс
- Математика
- Русский язык
- Белорусский язык
- Английский язык
- Информатика
- Украинский язык
- Немецкий язык
- Литература
- Человек и мир
- Природоведение
- Основы здоровья
- Музыка
- Окружающий мир
- Технология
- 3 Класс
- Математика
- Русский язык
- Белорусский язык
- Английский язык
- Информатика
- Украинский язык
- Немецкий язык
- Литература
- Музыка
- Окружающий мир
- Испанский язык
- 4 Класс
- Математика
- Русский язык
- Белорусский язык
- Английский язык
- Информатика
megaresheba.ru
класс | Название Л/р и ПР/р по биологии | месяц |
5 класс рабочая программа к учебнику А.А.Плешакова, Э.Л.Введенского «Биология.Введение в биологию» 5 кл, линия «Ракурс» М,ООО «Русское слово» | №1. Световой микроскоп и правила работы с ним. №2. Клетки многоклеточных растительных и животных организмов. №3. Рассматривание дрожжей и мукора под микроскопом. №4. Изучение приспособленности водных животных к среде обитания. №5. Изучение приспособленности животных к обитанию в почве. №6. Организмы-паразиты. | сентябрь октябрь октябрь февраль февраль март |
6 класс | №1«Строение клеток живых организмов ( на готовых микропрепаратах)» №2« Определение состава семян пшеницы» №3 «Ткани живых организмов» №4«Распознавание органов у растений» №4«Распознавание органов у животных» Пр/р№1 «Передвижение воды и минеральных веществ по стеблю» №5 «Разнообразие опорных систем животных» №6 «Движение инфузории туфельки» №7 «Перемещение дождевого червя» Пр/р №2 « Вегетативное размножение комнатных растений» №8 «Прямое и непрямое развитие насекомых (на коллекционным материале) | сентябрь сентябрь октябрь октябрь — ноябрь ноябрь декабрь январь январь январь февраль март |
7 класс | №1«Строение плесневого гриба мукора» №2«Распознание съедобных и ядовитых грибов» №3«Изучение внешнего строения водорослей» №4«Изучение внешнего строения мхов» №5«Изучение внешнего строения папоротника» №6« Изучение строения и многообразия голосеменных растений» №7«Изучение строения покрытосеменных растений» №8«Распознавание наиболее распространенных растений своей местности. Определение их систематического положения» №9«Строение инфузории туфельки» №10 «Внешнее строение дождевого червя» №11 «Внешнее строение моллюсков» №12 «Изучение внешнего строения и многообразия членистоногих» №13 «Особенности внешнего строения рыб в связи с образом жизни» №14 «Особенности внешнего строения лягушки в связи с образом жизни» №15 «Особенности внешнего строения птиц в связи с образом жизни» №16 « Изучение строения млекопитающих» №17 «Распознавание животных своей местности, определение их систематического положения и значения в жизни человека» | сентябрь сентябрь октябрь октябрь октябрь ноябрь ноябрь декабрь декабрь январь февраль февраль март март апрель май май |
8 класс | №1 «Изучение микроскопического строения тканей» выводы к ней. №2«Распознавание на таблицах органов и систем органов» №3 «Изучение строения головного мозга человека (по муляжам) №4«Изучение изменения размера зрачка №5«Изучение внешнего строения костей» №6 Измерение массы и роста своего организма» №7«Выявление влияния статической и динамической работы на утомление мышц» №8 «Изучение микроскопического строения крови» №9 «Измерение кровяного давления» №10 « Определение пульса и подсчет числа сердечных сокращений» Пр/р№1 «Определение частоты дыхания» №11 «Определение норм рационального питания » №12 «Изучение приемов остановки капиллярного, артериального и венозного кровотечений» Пр/р№2 « Анализ и оценка влияния факторов окружающей среды, факторов риска на здоровье» | сентябрь сентябрь октябрь октябрь ноябрь декабрь декабрь декабрь январь январь январь февраль май май |
9 класс | №1«Изучение приспособленности организмов к среде обитания» №2« Изучение изменчивости, критериев вида, результатов искусственного отбора на сортах культурных растений №3«Изучение клеток бактерий. растений и животных на готовых микропрепаратах» №4 «Решение генетических задач и составление родословных» №5 « Построение вариационной кривой ( размеры листьев, антропометрические данные учащихся) №6 « Составление схем передач веществ и энергии( цепей питания)» №7 «Изучение и описание экосистемы своей местности, выявление типов взаимодействия разных видов в данной экосистеме» Пр/р №1 «Анализ и оценка последствий деятельности человека в экосистемах» | октябрь октябрь декабрь февраль март май май май |
10 класс | №1« Наблюдение клеток растений и животных под микроскопом на готовых препаратах» №2«Сравнение строения клеток растений и животных( в форме таблицы)» №3«Приготовление и описание микропрепаратов клеток растений» №4 «Составление простейших схем скрещивания» №5 «Решение элементарных генетических задач» №6 «Изучение изменчивости» | октябрь октябрь октябрь март март апрель |
11класс | №1« Описание особей вида по морфологическому критерию» №2« Выявление изменчивости у особей одного вида» №3« Выявление приспособлений организмов к среде обитания» №4 « Выявление признаков сходства зародышей человека и других млекопитающих как доказательство их родства» №5 «Анализ и оценка различных гипотез происхождения человека» №6 « Составление схем передачи вещества и энергии (цепей питания) в экосистеме» №7»Сравнительная характеристика природных экосистем и агроэкосистем своей местности» №8 «Решение экологических задач» №9 «Анализ и оценка последствий собственной деятельности в окружающей среде» №10 «Анализ и оценка глобальных экологических проблем и путей их решения» | октябрь октябрь ноябрь январь январь март март апрель май май |
infourok.ru