Смысловое чтение и работа с текстом при обучении биологии

Вопросы и задания Почему клеточная и генная инженерия широко используется в селекции растений? В чем заключаются принципиальные отличия современных методов получения новых форм организмов? Что лежит в основе микроклонального размножения? Выделите новые, неизвестные элементы изучаемого текста. Какое значение имеет получение и выращивание гаплоидных растений? Объясните, какой метод клеточной инженерии используют для получения генетически отдаленных гибридов. Чем ознаменовано в начале 70-х годов появление генной инженерии? На чем основано генноинженерное получение соматотропина и инсулина? Какие операции включает в себя трансгеноз? Текст «Клонирование позвоночных животных» Некоторым беспозвоночным животным наряду с половым размножением присуще бесполое размножение (фрагментация, почкование и др.). В процессе бесполого размножения принимают участие соматические клетки. В биотехнологии их использование дает возможность создавать клоны. У позвоночных животных в процессе эволюции бесполое размножение было утрачено. Тотипотентность для их клеток характерна на ранних этапах эмбрионального развития. В последующем индивидуальном развитии это свойство сохраняют только стволовые клетки — родоначальные клетки обновляющихся тканей. Как вам стало известно, у растений из выделенных соматических клеток тканей взрослого организма можно получить целое растение. Возможность получения у позвоночных большого числа клонов с нужными заданными свойствами связана с преодолением дифференцировки их клеток. Прежде чем перейти к рассмотрению клонирования животных, вспомним, что клоном называют совокупность клеток или организмов, произошедших от общего предка путем бесполого размножения; клоны имеют идентичный набор хромосом. Клонами являются, например, гидры, отпочковавшиеся от одной материнской особи и сохраняющие ее генотип. Клоны человека — это однояйцевые близнецы с идентичными генотипами, рождение которых не очень большая редкость. Они формируются из одной оплодотворенной яйцеклетки (зиготы). Образовавшиеся при первом ее делении две клетки начинают в силу каких-то причин самостоятельно развиваться и дают начало двум новым организмам. Идентичных близнецов у человека может быть более двух, но такие случаи нечасты. При искусственном оплодотворении, вследствие манипуляций с половыми клетками, частота рождения однояйцевых близнецов у женщин возрастает. Получение запрограммированных идентичных особей у животных при половом размножении представляет большой интерес. Опыты по получению искусственных близнецов-клонов у животных начались давно. Так, в конце XIX века немецкий ученый Г. Дриш искусственно получил близнецов от морского ежа. Суть этой работы состояла в разделении двухклеточного зародыша на два бластомера и выращивании из каждого идентичных копий. При эмбриональном развитии клетки животных сохраняют тотипотентность недолгое время, а с ее утратой исчезает и возможность получения идентичных организмов. Было установлено, что у лягушки тотипотентность исчезает после третьего деления зиготы, когда зародыш становится восьми-бластомерным. Использование тотипотентных бластомеров обеспечивает возможность получения клонов как беспозвоночных, так и позвоночных животных. По истечении почти ста лет датчанин по происхождению Стин Вил-ладсен в 1979 году разработал метод получения близнецов млекопитающих путем разделения эмбрионов ранних стадий развития. Исследователь работал по получению клонов-близнецов овец и коров. Из одиночных изолированных бластомеров зародыши не развивались. Поэтому работу пришлось вести несколько в другом направлении: однояйцевые близнецы были получены из половинок и четвертинок эмбрионов овец и коров на стадии бластоцисты. Бластоциста - одна из ранних стадий развития млекопитающих, формируется на заключительной стадии дробления, является разновидностью бластулы. В бластоцисте различают наружный слой клеток и зародышевый узелок, из которого впоследствии развиваются зародыш и его оболочки. Работу С. Вилладсена проиллюстрируем примером получения бычка Ералаша на основе разделения четырех бластоцист (рис. 26). В 1988 году в павильоне «Животноводство» на Выставке достиженийнародного хозяйства СССР демонстрировалась схема получения четырехпородного химерного быка-производителя Ералаша 8720. На основе четырех пород был создан гибрид, обладающий ценными качествами, устойчивый к различным заболеваниям. В результате микрохирургических манипулирований с эмбрионами можно получить особей, развивающихся из клеток двух или большего числа животных. Такие гибриды были названы химерными, они сочетают в себе признаки нескольких организмов, пород и даже видов. Имеются сведения о рождении химерных телят, ягнят, межвидовых гибридов - овцекоз. Вопросы Какие формы бесполого размножения животных вам известны? Какие этапы выделяют в онтогенезе животных? Каковы особенности дробления клеток? Кого называют донором ? реципиентом? Текст «Реконструкция клеток животных» Ключевые термины: клон, стволовые клетки, бластоциста, бластоцит, трансплантация, имплантированное ядро, реконструированные зиготы, химерные организмы. После разработки в середине прошлого века метода реконструкции клетки из ее различных частей исследования по получению клонированных животных получили дальнейшее развитие. В 1952 году ученые Р. Бриггс и Т. Кинг (США) удачно завершили опыты по пересадке ядер соматических клеток в яйцеклетки. Пересадка органов и тканей носит название трансплантации. Трансплантация производится даже на цитологическом уровне: пересаживают из клетки в клетку ядра и органоиды. Только для осуществления хирургических манипуляций с клетками необходимы особые приборы и микроскопические инструменты (микропипетки, микроотсосы, микроскальпели и т. д.). Р. Бриггс и Т. Кинг имплантировали (пересадка внутрь) ядра клеток зародышей на ранних стадиях развития в яйцеклетки, освобожденные от собственных ядер. Для подобных операций у позвоночных животных и в настоящее время используются лишь бластомеры (бластоциты) первых клеточных делений и стволовые клетки, так как соматические клетки сформированного организма животного дифференцированы. Специализация клеток достигается регуляцией процессов транскрипции и трансляции. Англичанин Джон Гёрдон для разрушения ядер в яйцеклетках шпорцевых лягушек использовал облучение большими дозами ультрафиолетовых лучей. Потом в каждую яйцеклетку шпорцевой лягушки, имеющей белую окраску, вводил ядро из соматической клетки кишечного эпителия головастика, который в данном случае выступал донором ядер. Взрослая лягушка была реципиентом ядер головастика. Из реконструированных зигот (с диплоидным набором хромосом), образовавшихся на основе яйцеклетки и генетического материала головастика, в некоторых случаях развились взрослые особи (рис. 27). Интересно, что все они имели темную окраску кожи, что свидетельствовало о проявлении признака, закодированного в имплантированном ядре головастика. Этот пример доказал, что наследственный материал соматических клеток способен сохраняться полным в функциональном отношении, а дифференцировка клеток является результатам активизации и блокировки определенных генов. Этим методом созданы не только клоны некоторых амфибий, но и рыб, имеющих хозяйственное значение. В 1981 году удалось клонировать мышей. Стволовые клетки, как уже отмечалось, обладают тотипотентностью, участвуют в обновлении и восстановлении организма животного. Они находятся в красном костном мозге, селезенке, эпидермисе, эпителии кишечника и других тканях и органах. Стволовые клетки способны к делению в «аварийных» ситуациях, при естественной возрастной или физиологической гибели специализированных клеток. Они индивидуальны для каждого типа тканей, но в их пределах могут развиваться в разных направлениях. Например, делящиеся клетки кроветворной ткани млекопитающих (костный мозг) дифференцируются в различные клетки крови — эритроциты, лейкоциты (лимфоциты, гранулоциты и т. п.), тромбоциты и др. Причем при делении стволовых клеток происходит их самоподдерживание: одна из дочерних клеток остается стволовой, а другая дифференцируется в специализированную клетку. При выделении стволовых клеток и переносе их в другой орган они продуцируют клетки этого органа. В этом случае специализацию стволовых клеток определяют окружающие их клетки. На искусственной питательной среде из стволовых клеток в будущем станут выращивать ткани и органы человека, это решит проблему донорских органов. Вопросы Выделите новые, неизвестные элементы изучаемого текста. Какие клетки позвоночных животных обладают тотипотентностью? Какой характерной особенностью обладают стволовые клетки? Можно ли говорить о безграничной тотипотентности стволовых клеток? Почему? Что представляет собой бластоциста? Приведите известные вам примеры трансплантации тканей и органов у человека. В чем заключается сущность метода реконструкции клеток животных? Как были получены первые клоны беспозвоночных и позвоночных животных? Текст «История появления овцы Долли на свет» Ключевые термины: суррогатное животное, энуклеированное ядро, имплантация, гонадотропные гормоны. Уникален опыт по получению овцы Долли методом реконструкции клеток. Это животное стало научной сенсацией конца прошедшего тысячелетия. Появилась овечка на свет в результате многочисленных манипуляций с клетками, подбором питательных сред для их культивирования и суррогатных животных для развития эмбрионов. Термины «суррогатная мать», «суррогатная самка» появились не так давно и связаны с вынашиванием в матке генетически чужого плода. Родилась овца Долли в феврале 1997 года. Работы над ее клонированием велись в Рослинском институте города Эдинбурга под руководством Яна Вилмута. Все этапы операционных вмешательств продумывались задолго до рождения Долли. Для получения клонированного животного на искусственных питательных средах были подготовлены культуры трех типов клеток разных пород овец: клетки молочной железы (вымени) беременной овцы породы финский дорсет, фибробласты (недифференцированные клетки соединительной ткани) плода породы черная уэльская, эмбриональные клетки породы безрогая дорсет. Эти клетки выращивались с целью получения донорного генома. Важным этапом в культивировании клеток-доноров с диплоидными ядрами был их перевод в фазу покоя, это повлияло на их дедифференциацию. В дальнейшем ядра клеток-доноров имплантировались в яйцеклетки с энуклеированными (удаленными) ядрами. Донорами яйцеклеток выбрали овец породы шотландская черномордая, на их яичники воздействовали гонадотропными гормонами, которые оказывают влияние на образование и развитие половых клеток. Через тридцать часов после стимуляции яичников гормонами из них извлекали яйцеклетки на стадии ооцитов (женские половые клетки в период роста и созревания) и удаляли ядра. Для сохранения ооцитов в искусственную питательную среду добавляли сыворотку из телячьих эмбрионов (сложная среда) и поддерживали температуру 37 "С. Вопросы Как осуществляется сперматогенез и овогенез у млекопитающих? Какие имеются существенные различия между яйцеклеткой и сперматозоидом? Во время какой стадии мейоза происходит редукция хромосом? Объясните, какую роль в ядре играют регуляторные белки. ? Текст «Конструирование нового организма овцы Долли » Задание: осмысленно прочитайте текст обьясните сущность конструирования нового организма. Рекомбинированные диплоидные зиготы стимулировали к дроблению импульсами электрического тока. В дальнейшем их культивировали в перевязанных яйцеводах овец, а также на искусственных питательных средах. Большинство реконструированных клеток делились и успешно достигли стадии бластоцисты. По истечении шести дней подготовленные так эмбрионы имплантировались в матки суррогатных самок овец. В матку каждой овцы-реципиента было пересажено от одного до трех эмбрионов (рис.). Выращивание необходимых для работы культур клеток, имплантация ядер, культивирование зародышей, пересадка их в организм суррогатной матери - в техническом плане очень сложные операции. Они требуют не только высокопрофессиональных интегрированных знаний механизмов индивидуального развития организмов, но и высокого мастерства проведения многочисленных манипуляций с разными живыми объектами. Все эмбрионы с ядрами фибробластных клеток овец породы черная уэльская и эмбриональных клеток овец породы безрогая дорсет погибали Для получения одной рекомбинированной овечки Долли учеными было проведено слияние 277 яйцеклеток с удаленными ядрами с ядрами из клеток молочной железы, а из образовавшихся 29 эмбрионов только один развился до жизнеспособного плода. Все остальные трансплантированные эмбрионы погибли на поздних стадиях беременности, и в основном из-за аномалий в развитии печени. Успех огромен, но стоил больших усилий! Долли родилась через 148 дней после трансплантации эмбриона в матку реципиентной матери. Вполне здоровая овечка весила 6,6 кг. Новоявленная Долли не имела отца, но в ее появлении на свет принимали участие сразу три матери. Назовем их условно: первая, вторая, третья. Первая — донор генетического материала (ядро получено из клетки молочной железы); вторая овца — клеточный реципиент для пересаженного ядра, донор яйцеклетки; третья овца — реципиент для вынашивания эмбриона. Попытки получения диплоидных соматических зигот на основе яйцеклеток и фибробластов, яйцеклеток и эмбриональных клеток, как уже отмечалось, не привели к положительным результатам. Вопросы Придумайте самостоятельно 5 вопросов к тексту. Текст «Дедифференциация соматических ядер в реконструированных клетках» Клонирование Долли удалось осуществить благодаря выдерживанию дифференцированных ядер соматических клеток на стадии покоя, специфичности самих ядер клеток молочных желез беременных овец, а также, как предполагают эмбриологи и биотехнологи, особенностям эмбриогенеза овец. Зигота (реконструированная яйцеклетка) овцы в течение нескольких суток три раза делится. Исследователи предполагают, что ядерная ДНК клетки молочной железы, введенная в клетку-реципиент, за это время освобождается от специфических для нее регуляторных белков, а гены эмбрионального развития связываются с инициаторными факторами обретенной цитоплазмы яйцеклетки. Таким образом, геном клетки переориентировался, дедифференцировался. Имплантированные в яйцеклетки соматические ядра из клеток, утративших тотипотентность, приобретали это свойство заново только на некоторое время. Однако не исключена возможность, что донорское ядро было имплантировано не из дифференцированной клетки молочной железы, а из эпителиальной (стволовой) той же молочной железы. Такой поворот событий, если он в действительности имел место, несколько облегчает теоретическую обоснованность и механизмы получения клонированного животного. Итак, создание клонированных животных с помощью переноса соматических ядер в яйцеклетки в любом случае стало реальным событием. Можно ли эти процессы поставить на поток и превратить в обыденное дело получения не только овец, но и других домашних животных и межвидовых гибридов? Можно ли создать непрерывную культуру яйцеклеток с соматическими тотипотентными ядрами, которые будут использоваться для трансплантации, а в дальнейшем для получения эмбрионов и молодняка? На все эти вопросы однозначных ответов еще нет, но возможности их появления в дальнейшем несомненны. Развитие любого организма происходит очень сложно и отличается во многом от развития даже родственного ему, не говоря уже о полученных гибридах методом реконструкции совершенно разных организмов. Проблема осложнена малой изученностью вопросов регуляции процессов транскрипции в клетках на различных стадиях эмбрионального развития, влияния на ДНК инициирующих факторов цитоплазмы клетки, соответствия протекания процессов в ядре и цитоплазме. В этой области клеточной инженерии на данном этапе ее развития вопросов больше, чем ответов. К сожалению, овечка Долли через несколько лет умерла. В ходе наблюдений за Долли было установлено: она быстро старела, ее физическое состояние перед смертью было такое же, как у старой особи.

Похожие:

	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Приемы работы: фронтальная беседа; самостоятельная работа с текстом; выразительное чтение; творческая работа по главам; письменная...		Проектная работа на тему: «Методическая разработка урока биологии в 8 классе «Витамины» Формы работы учащихся: слушание аудиофрагмента, работа с текстом, ответы на вопросы, выполнение практических заданий, работа с раздаточным...
	Рабочая программа «Литературное чтение» для 4 класса уровень базовый Их них на внутрипредметный модуль «Информационная грамотность» (работа с текстом)- 14 часов		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Планируемые результаты освоения подпрограммы «Чтение. Работа с текстом»
	«Активизация познавательной деятельности учащихся через систему использования... Выступление на заседании мо учителей биологии Вязниковского района от 11. 2012 года		Методические рекомендации по использованию икт на уроках биологии Заключение Теоретические основы использования информационных технологий при обучении школьников на уроках биологии
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Методы и приемы, используемые на уроке: беседа, монолог, рассказ учителя, дискуссия, выразительное чтение, работа с текстом		Практическое использование информационных технологий при обучении химии и биологии
	Литература Тема урока: Комплексная работа с текстом ...		Протокол № от 2011 г Методы и приёмы: слово учителя, беседа, работа с учебником (выразительное чтение по ролям, выборочное чтение, описание иллюстрации),...
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Виды деятельности: беседа, самостоятельная работа обучающихся, работа в парах, работа с иллюстративным материалом, участие в учебной...		Реализация развивающих задач при обучении биологии Примерные вопросы к кандидатскому экзамену по дисииплине история и философия науки
	Урок английского языка. Тема: Виртуальный мир Британии. The virtual world of Britain Провести практику в различных видах речевой деятельности: письменные монологические высказывания, смысловое чтение с извлечением...		Учебно-исследовательская деятельность учащихся 6-11 классов при обучении биологии «Быстрое накопление знаний, приобретаемых при слишком малом самостоятельном участии, не очень плодотворно. Ученость также может родить...
	Разработка урока по чтению. И. С. Никитин. "Встреча зимы" Общеучебные – поиск информации, осознанное и произвольное построение речевого высказывания в устной форме, смысловое чтение, извлечение...		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Работа с текстом, самостоятельная работа, устная работа. Плакаты, индивидуальные карточки