Temat: Rośliny i zwierzęta transgeniczne

Adresat

Uczniowie liceum ogólnokształcącego i technikum

Podstawa programowa

Wymagania ogólne

V. Rozumowanie i zastosowanie nabytej wiedzy do rozwiązywania problemów biologicznych. Uczeń:

1. interpretuje informacje i wyjaśnia związki przyczynowo‑skutkowe między procesami i zjawiskami, formułuje wnioski.

Wymagania szczegółowe

XV. Biotechnologia. Podstawy inżynierii genetycznej. Uczeń:

6. wyjaśnia, czym jest organizm transgeniczny i GMO; przedstawia sposoby otrzymywania organizmów transgenicznych;

7. przedstawia potencjalne korzyści i zagrożenia wynikające z zastosowania organizmów modyfikowanych genetycznie w rolnictwie, przemyśle, medycynie i badaniach naukowych; podaje przykłady produktów otrzymanych z wykorzystaniem modyfikowanych genetycznie organizmów.

Stara podstawa programowa

Wymagania ogólne

II. Rozumowanie i argumentacja. Uczeń interpretuje informacje i wyjaśnia zależności przyczynowo‑skutkowe między faktami, formułuje wnioski, ocenia i wyraża opinie na temat omawianych zagadnień współczesnej biologii, zagadnień ekologicznych i środowiskowych.

Wymagania szczegółowe

1. Biotechnologia i inżynieria genetyczna. Uczeń:

4) przedstawia potencjalne korzyści i zagrożenia płynące ze stosowania roślin transgenicznych w rolnictwie oraz transgenicznych zwierząt w badaniach laboratoryjnych i dla celów przemysłowych.

Ogólny cel kształcenia

Uczniowie wyjaśniają, czym są organizmy transgeniczne

Kompetencje kluczowe

• porozumiewanie się w językach obcych;

• kompetencje informatyczne;

• umiejętność uczenia się.

Kryteria sukcesu
Uczeń nauczy się:

• definiować pojęcie organizmu transgenicznego;

• wymieniać korzyści i zagrożenia wynikające z modyfikowania organizmów.

Metody/techniki kształcenia

• podające

  • pogadanka.

• aktywizujące

  • dyskusja.

• eksponujące

  • pokaz.

• programowane

  • z użyciem komputera;

  • z użyciem e‑podręcznika.

• praktyczne

  • ćwiczeń przedmiotowych.

Formy pracy

• praca indywidualna;

• praca w parach;

• praca w grupach;

• praca całego zespołu klasowego.

Środki dydaktyczne

• e‑podręcznik;

• zeszyt i kredki lub pisaki;

• tablica interaktywna, tablety/komputery.

Przebieg lekcji

Przed lekcją

• Uczniowie zapoznają się z treścią abstraktu. Przygotowują się do pracy na lekcji w taki sposób, żeby móc przeczytany materiał streścić własnymi słowami i samodzielnie rozwiązać zadania.

Faza wstępna

• Nauczyciel podaje temat, cele lekcji i kryteria sukcesu sformułowane w języku zrozumiałym dla ucznia.

Faza realizacyjna

• Prowadzący dzieli klasę na grupy i każdej z nich poleca przygotowanie krótkiego streszczenia jednego z poniższych tematów: organizmy zmodyfikowane genetycznie na skutek naturalnych mutacji lub krzyżówek międzygatunkowych; rodzaje modyfikacji genetycznych tworzonych metodami biotechnologii; cele modyfikacji genetycznych zwierząt; trudności w modyfikacjach genetycznych zwierząt; wykorzystanie zmodyfikowanych genetycznie zwierząt w celach naukowych Dodatkowe informacje można znaleźć na stronach: www.rhs.org.uk, www.iaea.org wpisując następnie frazę „mutation‑breeding”, www.easierfarming.com.

• Uczestnicy zajęć zapoznają się z treścią przedstawioną na ilustracji interaktywnej pt.: „Transgeniczne rośliny”. Nauczyciel prosi uczniów, by wymienili jakie korzyści niesie wprowadzanie obcego DNA do genomu innych organizmów np. odporność na szkodniki i choroby.

• Nauczyciel prezentuje i omawia przykłady wybranych organizmów transgenicznych (roślinnych i zwierzęcych), przedstawiając ich wady i zalety w stosunku do odmian tradycyjnych..

• Prowadzący rozdaje uczniom kwestionariusz ankiety „Mój stosunek do roślin transgenicznych”. Uczniowie indywidualnie zaznaczają odpowiedzi zgodne z ich przekonaniami..

• Nauczyciel kolejno wyczytuje pytania z ankiety i prosi o podniesienie rąk do góry osoby, które udzieliły odpowiedzi twierdzącej a następnie – osoby, które udzieliły odpowiedzi przeczącej. Liczby te zostają zanotowane na tablicy.

• Uczniowie wspólnie z nauczycielem analizują rozkład odpowiedzi na poszczególne pytania. Na drodze otwartej dyskusji zarówno osoby, które udzieliły odpowiedzi twierdzącej jak i przeczącej przedstawiają swoje argumenty. Klasa wspólnie określa, które z tych argumentów to argumenty natury merytorycznej, a które z nich są argumentami natury emocjonalnej. Następnie uczniowie zastanawiają się wspólnie, co jest przyczyną ich obaw lub nadziei związanych z organizmami transgenicznymi i jakie działania należałoby podjąć, aby ta kwestia nie budziła skrajnych emocji.

Faza podsumowująca

• Nauczyciel prosi, aby uczniowie samodzielnie wykonali wskazane ćwiczenie interaktywne.

• Nauczyciel krótko przedstawia najważniejsze zagadnienia omówione na zajęciach. Odpowiada na dodatkowe pytania podopiecznych i wyjaśnia wszelkie ich wątpliwości. Uczniowie uzupełniają notatki.

Praca domowa

• Wyobraź sobie, że masz okazję przeprowadzić wywiad z naukowcem - specjalistą w dziedzinie, której dotyczyła dzisiejsza lekcja. Jakie pytania chciałbyś mu zadać? Zapisz je.

W tej lekcji zostaną użyte m.in. następujące pojęcia oraz nagrania

Pojęcia

Teksty i nagrania

Transgenic plants and animals

Currently, it is possible to select specific genes and insert them into plants. The created transgenic plants and products obtained from them are subjected to very rigorous tests to rule out, for example, the emergence of allergies in humans and possible harmful effects on other plants and animals.

The use of genetically modified plants can bring many benefits to humanity, one of which is the possibility of constructing varieties of plants that are resistant to adverse environmental conditions. Plants are also transformed in order to conduct scientific research on them. Their purpose is to produce plants containing, for example, vaccines or antibiotics. The use of GM plants enable to increase the crops and reduce the use of chemical insecticides. This lowers the cost of crop production. The food is also modified to improve its taste and extend its durability. GM plants various substances, e.g. medicines, which are isolated from the plant cells and used in the industry.

There are also concerns about the disadvantages of genetic modifications. Due to the relatively short time of using modified plants, it is not known whether human consumption of GM foods won’t cause some negative effects, for example allergies. Despite conducting many researches, no scientific data confirmed that products derived from transgenic plants aren’t toxic to humans, but there is also no evidence that they are harmful to the human body.

There are concerns that resistance genes may pass through herbicides or insects from GM plants to wild (unmodified) plants, affecting the ecosystem, and that all plants, especially those referred to as weeds, will become difficult to combat with currently used agents. Moreover, modified species might outcompete and replace the wild ones, which will have a negative impact on biodiversity.

The purpose of creating transgenic animals is, among others, obtaining an answer to the question: under which factors does a given gene become active? Disabling a specific gene enables to determine in which process the products made on the basis of a given gene take part in the cell. Animals are used in many studies on diseases where human experiments are not allowed.

In addition, GM animals may act as bioreactors, i.e. produce human proteins that can be used in medicine. They may appear in milk, blood, and, in the case of birds, eggs of modified organisms. The process of isolating proteins from animal products is no longer a problem. Examples of such animals are goats, whose milk contains human growth factor used to treat human dwarfism, or sheep, whose milk contains the human blood coagulation factor.

Animals, like plants, are modified to have the characteristics desired by humans, among others rapid weight gain, production of meat containing a small amount of fat, production of cow's milk with a high content of casein protein.

In biological studies, model organisms are used very frequently. Usually, they replace the human, who, for ethical reasons, cannot be an object of experimentation. Some examples of model organisms are: E. coli bacteria, mice, fruit flies, chimpanzees, and, among plants, tobacco and rice. Studying them helps, among others, to determine the causes of diseases and the effects of drugs.

The creation of genetically modified animals gives the possibility of xenotransplantation, i.e. the transplantation of cells, tissues or organs between different species. The best model for the production of organs for human transplants are pigs, because their organs resemble the size of human organs (e.g. heart, kidneys, liver).

It is much easier to modify a plant than an animal, because animals, in contrast to plants, are more difficult to be propagated by cloning, more time is needed for breeding, and their reproduction is more difficult.

The green fluorescent protein (GFP) was isolated from a jellyfish living in waters off the coast of North America. Its role in jellyfish has not been explained so far. This protein, stimulated by light of appropriate length, glows green. It does not show any toxic effects on organisms, and the sequence of genes that encode it is well‑understood.

GFP is widely used as a molecule that tests the activity of a particular gene. When a nucleotide sequence encoding a GFP protein is attached to any of the human protein coding sequences, it enables to observe where it is produced. Such a protein combined with GFP, stimulated by light, emits a green light and indicates its location. Genes in the genome are located in a similar way.

Due to the enormous potential of the GFP protein, it has undergone a number of modifications. As a result, glowing proteins of different colours, e.g. yellow, blue, and red, were obtained. This allows for a simultaneous distinction of several genes and the observation of the products of their expression.

• Modified animals can produce drugs and other substances used in medicine.

• Useful substances can be produced in genetically modified plant cells.