Tradičný výber mikroorganizmov (hlavne baktérií a húb) je založený na experimentálnej mutagenéze a selekcii najproduktívnejších kmeňov. Ale aj tu sú niektoré zvláštnosti. Bakteriálny genóm je haploidný, prípadné mutácie sa objavujú už v prvej generácii. Hoci pravdepodobnosť prirodzenej mutácie vyskytujúcej sa v mikroorganizmoch je rovnaká ako u všetkých ostatných organizmov (1 mutácia na 1 milión jedincov pre každý gén), veľmi vysoká intenzita reprodukcie umožňuje nájsť užitočnú mutáciu pre požadovaný gén. výskumník. Tradičný výber mikroorganizmov
V dôsledku umelej mutagenézy a selekcie sa produktivita kmeňov húb penicillium zvýšila viac ako 1000-krát. Produkty mikrobiologického priemyslu sa používajú pri pečení, pivovarníctve, vinárstve a pri príprave mnohých mliečnych výrobkov. Pomocou mikrobiologického priemyslu sa získavajú antibiotiká, aminokyseliny, bielkoviny, hormóny, rôzne enzýmy, vitamíny a mnoho iného. Mikroorganizmy sa využívajú na biologické čistenie odpadových vôd a zlepšenie kvality pôdy. Tradičný výber mikroorganizmov
Genetické inžinierstvo Biotechnológia je využitie živých organizmov a ich biologických procesov pri výrobe látok potrebných pre človeka. Predmetom biotechnológie sú baktérie, huby, bunky rastlinných a živočíšnych tkanív. Pestujú sa na živných pôdach v špeciálnych bioreaktoroch. Najnovšími metódami selekcie mikroorganizmov, rastlín a živočíchov sú bunkové, chromozomálne a genetické inžinierstvo. Genetické inžinierstvo je založené na izolácii požadovaného génu z genómu jedného organizmu a jeho zavedení do genómu iného organizmu.
Gény sa „vystrihnú“ pomocou špeciálnych „genetických nožníc“, reštrikčných enzýmov, následne sa gén „všije“ do plazmidového vektora, pomocou ktorého sa gén zavedie do baktérie. „Pripojenie“ sa uskutočňuje pomocou inej skupiny ligázových enzýmov. Okrem toho musí vektor obsahovať všetko potrebné na riadenie činnosti tohto génu: promótor, terminátor, operátorový gén a génový regulátor. Okrem toho musí vektor obsahovať markerové gény, ktoré dávajú prijímajúcej bunke nové vlastnosti, ktoré umožňujú rozlíšiť túto bunku od pôvodných buniek. Genetické inžinierstvo
Potom sa vektor zavedie do baktérie a v poslednom štádiu sa vyberú tie baktérie, v ktorých zavedené gény úspešne fungujú. Obľúbeným cieľom genetických inžinierov je E. coli, baktéria, ktorá žije v ľudskom čreve. S jeho pomocou sa získava rastový hormón somatotropín, hormón inzulín, ktorý sa predtým získaval z pankreasu kráv a ošípaných, a proteínový interferón, ktorý pomáha vyrovnať sa s vírusovou infekciou. Genetické inžinierstvo
Baktéria Bacillus thuringiensis produkuje endotoxín, ktorý ničí žalúdok hmyzu a je pre cicavce úplne neškodný. Tento gén bol izolovaný z baktérie a zavedený do plazmidu pôdnej baktérie Agrobacterium tumefaciens. Kúsky rastlinného tkaniva pestované v živnom médiu boli infikované touto baktériou. Genetické inžinierstvo
Po určitom čase plazmidy nesúce gén toxínového proteínu vstúpili do rastlinných buniek a gén sa integroval do rastlinnej DNA. Potom sa z týchto kúskov vypestovali plnohodnotné rastliny. Na tejto rastline uhynuli húsenice hmyzích škodcov. Pomocou opísanej metódy sa teraz získali formy zemiakov, paradajok, tabaku a repky, ktoré sú odolné voči rôznym škodcom. Genetické inžinierstvo
Selekcia mikroorganizmov Molekulárni biológovia preniesli gén mrazuvzdornosti do hrozna z divého príbuzného brokolicovej kapusty. Získanie mrazuvzdornej odrody trvalo iba rok (namiesto 30 rokov). Transgénne rastliny sa pestujú v mnohých krajinách sveta. Spojené štáty americké, Argentína a Čína sú na prvom mieste, pokiaľ ide o plochu s transgénnymi rastlinami. Väčšinu pôdy zaberajú transgénne sóje, kukurica, bavlna, repka a zemiaky.
Zhrňme si: Hlavné metódy tradičného výberu: Hybridizácia (kríženie) a selekcia. Základné metódy genetického inžinierstva: Izolácia požadovaného génu z genómu jedného organizmu a jeho zavedenie do genómu iného organizmu. Transgénne organizmy: Organizmy, do ktorých boli zavedené „cudzie“ gény. Ako sa nazývajú enzýmy, ktoré režú a zošívajú gény? „Vystrihnutie“ génov sa vykonáva pomocou reštrikčných enzýmov, „všitie“ pomocou ligáz. Čo je vektor? Plazmid, pomocou ktorého sa gény vnesú do genómu iného organizmu. Čo by mal obsahovať vektor? Všetko potrebné riadia činnosť tohto génu: promótor, terminátor, génový operátor a génový regulátor Okrem toho musí vektor obsahovať markerové gény, ktoré dávajú prijímajúcej bunke nové vlastnosti, ktoré umožňujú rozlíšiť túto bunku od pôvodných buniek Ako získali rastliny, ktoré nemôžu jesť hmyz? Z baktérie Bacillus thuringiensis bol izolovaný gén, ktorý ničí žalúdok hmyzu, a vnesený do plazmidu pôdnej baktérie. Táto baktéria infikovala kúsky rastlinného tkaniva pestovaného na živnom médiu, a z nich sa pestovali plnohodnotné rastliny.
Chromozómové inžinierstvo Metódy chromozómového inžinierstva. Účinne sa používa pri šľachtení rastlín. 1. Produkciu polyploidných rastlín v dôsledku mnohonásobného nárastu chromozómov už poznáme. 2. Metóda substituovaných línií je založená na nahradení jedného páru homológnych chromozómov iným. 3. Metóda augmentovaných línií je založená na zavedení páru cudzích homológnych chromozómov, ktoré riadia vývoj požadovaných vlastností, do genotypu rastlinného organizmu. Pomocou týchto metód sa z rastlín zbierajú znaky, ktoré vedú k vytvoreniu „ideálnej odrody“. 4.Sľubná je haploidná metóda založená na pestovaní haploidných rastlín s následným zdvojením chromozómov. Napríklad haploidné rastliny obsahujúce 10 chromozómov sa pestujú z peľových zŕn kukurice, potom sa chromozómy zdvojnásobia a diploidné (10 párov chromozómov), úplne homozygotné rastliny sa získajú len za 2-3 roky namiesto 6-8 rokov príbuzenského kríženia.
Metódy bunkového inžinierstva zahŕňajú kultiváciu jednotlivých buniek v živných médiách, kde vytvárajú bunkové kultúry. Ukázalo sa, že bunky rastlín a živočíchov umiestnené v živnom médiu obsahujúcom všetky látky potrebné pre život sú schopné deliť sa. Rastlinné bunky majú tiež vlastnosť totipotencie, to znamená, že za určitých podmienok sú schopné vytvoriť plnohodnotnú rastlinu. Bunkové inžinierstvo
Pokračuje práca na hybridizácii buniek a produkcii hybridómov. Napríklad bol vyvinutý spôsob hybridizácie protoplastov somatických buniek. Bunkové membrány sú odstránené a protoplasty buniek organizmov patriacich k rôznym druhom zemiakov a paradajok, jabĺk a čerešní sú zlúčené. Sľubné je vytvorenie hybridómov, v ktorých sa lymfocyty tvoriace protilátky hybridizujú s rakovinovými bunkami. Výsledkom je, že hybridómy produkujú protilátky ako lymfocyty a sú „nesmrteľné“ ako rakovinové bunky. Bunkové inžinierstvo
Zaujímavou metódou je transplantácia jadier somatických buniek do vajíčok. Týmto spôsobom je možné klonovať zvieratá a získať genetické kópie z jedného organizmu. V súčasnosti sa získali klonované žaby a získali sa prvé výsledky klonovania cicavcov. Bunkové inžinierstvo
Opakovanie. Kľúčové pojmy témy: Na čom je založená metóda substituovaných línií: Nahradenie jedného páru homológnych chromozómov iným. Na čom je založená metóda augmentovaných línií: Zavedenie páru homológnych chromozómov s požadovanými vlastnosťami do genotypu. Na čom je založená haploidná metóda: Pestovanie haploidných rastlín s následným zdvojením chromozómov. Na čom je založená metóda získavania polyploidov: Zvýšenie chromozómovej sady, násobok haploidnej. Používa sa kolchicín. Čo je totipotencia? Rastlinné bunky sú za určitých podmienok schopné vytvoriť plnohodnotnú rastlinu. Ako možno použiť bunkové kultúry? Z jednotlivých buniek možno pestovať plnohodnotné rastliny.
Opakovanie. Kľúčové pojmy témy: Ako sa používa metóda tvorby hybridómov? Hybridizácia buniek rôznych typov sa uskutočňuje napríklad lymfocytmi, ktoré tvoria protilátky, s rakovinovými bunkami. Výsledkom je, že hybridómy produkujú protilátky ako lymfocyty a sú „nesmrteľné“ ako rakovinové bunky. Ako prebieha klonovanie zvierat? Jadro somatickej bunky sa transplantuje do vajíčka, z ktorého bolo predtým jadro odstránené. Vajíčko sa aktivuje a po začatí drvenia sa transplantuje do maternice náhradnej matky. Ako môžete získať chimérické zvieratá? Fúzia embryí v počiatočných štádiách je možná. Týmto spôsobom sa získali chimérické myši spojením embryí bielych a čiernych myší a chimérickej ovčej kozy.
Ciele lekcie:
- Zopakujte si látku a overte si vedomosti študentov na tému „Výber zvierat“
- Vytvoriť u študentov predstavu o základných metódach šľachtiteľskej práce s mikroorganizmami.
- Naučte školákov zdôvodňovať význam metódy umelej mutagenézy pre proces šľachtenia nových kmeňov mikroorganizmov.
- Oboznámiť študentov s hlavnými oblasťami biotechnológie.
- Presvedčiť študentov, že biotechnológia je harmonickým spojením moderných vedeckých poznatkov a praktických činností zameraných na optimálne riešenie národohospodárskych problémov a úloh.
- Pokračovať v rozvoji kognitívneho záujmu stredoškolákov o štúdium problematiky moderného výberu.
Vybavenie: prezentácia, test, krížovky na tému „Chov zvierat“, plastelína dvoch farieb, počítač, CD „Biotechnológia“.
Plán lekcie:
I. Organizačný moment
II. Aktualizácia referenčných znalostí
III. Učenie sa novej témy
IV. Posilnenie naučeného materiálu
V. Domáca úloha
Počas vyučovania
I. Organizačný moment. (Otváracia reč učiteľa).
II. Aktualizácia základných vedomostí.
Vykonáva sa formou frontálneho prieskumu. Traja študenti dostanú individuálne zadania: test s možnosťou výberu z viacerých odpovedí a dve krížovky. Jeden študent pracuje pri tabuli, píše schému „základné metódy výberu zvierat“, .
Otázky k prieskumu:
- Akej téme sme sa venovali v minulej lekcii?
- Čo je výber?
- Definovať odrodu, plemeno, kmeň?
- Aké metódy používajú chovatelia pri práci so zvieratami? (šmykľavka)
- Umelý výber? Druhy?
- Čo je hybridizácia? Druhy?
- K čomu vedie príbuzenská plemenitba?
- Outbreeding? Druhy?
- Ako boli tieto zvieratá chované? (šmykľavka)
- Odpovedzte na otázky na snímke.
- .Úloha pozor. (šmykľavka)
III. Vysvetlenie nového materiálu.
- Úvodné slovo.
- Pojem biotechnológie
- Vlastnosti mikroorganizmov a použitie.
- Spôsoby selekcie mikroorganizmov.
1. Úvodné slovo. Veľkosť populácie akéhokoľvek živého druhu
organizmy sú udržiavané na približne rovnakej úrovni, pretože podliehajú limitujúcim faktorom. U človeka je účinok limitujúceho faktora oslabený, keďže ide o biosociálnu bytosť. (Šmykľavka).
Zdvojnásobenie populácie druhu Homo sapiens sa pre planétu deje neuveriteľne rýchlou rýchlosťou. (Šmykľavka)
V roku 1980 žilo na Zemi 4,5 miliardy ľudí, z ktorých sa ročne narodí 80 miliónov detí. V súčasnosti je na planéte 6 miliárd ľudí. Zem neuživí 10 miliárd ľudí a vyvstane otázka regulácie populácie! Aby sa to nestalo, je potrebné uspokojiť rastúce potreby ľudí na jedlo.(snímka)
Všetci ich potrebujú obliekať, napájať, kŕmiť, ošetrovať... Bez ohľadu na to, aké vysoko produktívne odrody rastlín a plemená zvierat chováme, Zem nie je schopná uživiť 10 miliárd ľudí. Potom bude ľudstvo čeliť otázke regulácie počtu ľudí. Je strašidelné dokonca premýšľať o tom, akými metódami sa to dosiahne a čo sa stane.
Samozrejme, sama príroda sa snaží situáciu zlepšiť (zaktivizoval sa homosexuálny gén, rodí sa veľa genetických čudákov, prírodné katastrofy sú pomerne časté), ale... Potrebné sú zásadne nové výrobné technológie. Našťastie sa nedávno objavila taká diverzifikovaná veda - biotechnológia. (šmykľavka)
2. Pojem biotechnológie
Biotechnológia je veda o využití živých organizmov, ich biologických vlastností a životne dôležitých procesov pri výrobe látok potrebných pre človeka. Hoci je táto veda mladá, je taká dôležitá, že aj v takej malej republike, akou je naše Severné Osetsko-Alania, sa už na dvoch univerzitách otvorili biotechnologické odbory.
Hlavným predmetom využívaným v biotechnologických procesoch sú mikroorganizmy. Preto v lekcii zvážime metódy výberu mikroorganizmov.
Mikroorganizmy sú skupinou prokaryotických a eukaryotických jednobunkových mikroskopických organizmov.
Veda, ktorá študuje mikroorganizmy, sa nazýva mikrobiológia.
3. Vlastnosti mikroorganizmov a použitie
Ak si pamätáte, v predchádzajúcich kurzoch biológie, keď som uvažoval o kráľovstve baktérií, som veľa hovoril o škodách, ktoré baktérie spôsobujú ľudstvu a spôsobujú pandémie a epidémie (slide). A dnes vám hovorím, že sú našou poslednou nádejou na prežitie.
Aké vlastnosti by teda mali mať baktérie, ak sú poverené takým čestným poslaním, akým je záchrana ľudstva pred hladom, chorobami a zimou? (šmykľavka)
Teraz sa pozrime, kde sa používajú a čoho sú mikróby schopné. (šmykľavka)
4. Spôsoby selekcie mikroorganizmov
Produktivita divokých foriem baktérií je nízka, takže ľudia sa zlepšujú a vyvíjajú nové kmene. (šmykľavka)
Pri selekcii mikroorganizmov sa používajú tradičné a nové metódy. Tradičné metódy zahŕňajú experimentálnu mutagenézu a selekciu pre produktivitu. Experimentálna mutagenéza je vystavenie tela rôznym mutagénom s cieľom získať mutáciu. Táto metóda má pri výbere baktérií svoje vlastné charakteristiky:
Chovateľ má k dispozícii neobmedzené množstvo materiálu, s ktorým môže pracovať: v priebehu niekoľkých dní môžu byť baktérie pestované v Petriho miskách alebo skúmavkách na živných médiách
Výrazne menej génov, ich genetická regulácia je jednoduchšia, génové interakcie sú jednoduché alebo chýbajú miliardy buniek;
Efektívnejšie využitie mutačného procesu, keďže genóm mikroorganizmov je haploidný, čo umožňuje identifikovať prípadné mutácie už v prvej generácii;
Jednoduchosť genetickej organizácie (slide)
Ale možnosti tradičného výberu sú obmedzené. Úspechy takých vied ako molekulárna biológia a genetika pri štúdiu mikroorganizmov, ako aj rastúce potreby praktického využitia mikrobiálnych produktov viedli k vytvoreniu najnovších metód na cielenú a riadenú produkciu mikroorganizmov s požadovanými vlastnosťami. . (šmykľavka)
Medzi najnovšie šľachtiteľské metódy patrí genetické inžinierstvo. (šmykľavka). V genetickom inžinierstve sa používajú dve metódy:
Izolácia požadovaného génu z genómu jedného organizmu a jeho zavedenie do genómu baktérií;
Umelá syntéza génu a jeho zavedenie do bakteriálneho genómu. (šmykľavka)
IV. Zovšeobecnenie a upevnenie získaných poznatkov. Vykonávané pomocou otázok.
1. Aké metódy používajú chovatelia pri práci s mikroorganizmami?
2. Kde sa používajú mikroorganizmy?
V. Zadanie domácej úlohy.
Prečítajte si § 11.3.
Vytvorte krížovku pomocou výrazov danej témy.
Počas zostávajúceho času sa zobrazuje fragment filmu.
ionizujúce žiarenie a ultrafialové lúče dedičné zmeny (mutácie). Pod vplyvom žiarenia sa vyskytujú kvalitatívne rovnaké mutácie ako bez žiarenia, ale oveľa častejšie; rozdielny môže byť aj pomer rôznych typov mutácií. Používa sa v genetickom výskume, pri selekcii priemyselných mikroorganizmov, poľnohospodárskych a okrasných rastlín. Zvýšenie frekvencie škodlivých mutácií v dôsledku zvýšenia obsahu rádioaktívnych izotopov v biosfére je jedným z hlavných nebezpečenstiev rádioaktívnej kontaminácie biosféry. Bola identifikovaná samostatná skupina biologicky aktívnych látok, ktoré ovplyvňujú nielen procesy rastu a vývoja rastlín, ale spôsobujú aj dedičné zmeny v tele - chemické mutagény. Pomocou mutagénov je možné prelomiť prepojené dedičné vlastnosti, prekonať nedostatok kríženia medzi vzdialenými formami a sterilitu vlastného peľu a vyriešiť problémy, ktoré sa nedajú vyriešiť inými selekčnými metódami. V mnohých prípadoch vznikajú úplne nové formy a vlastnosti, ktoré sa v prírode nenachádzajú, čo umožňuje rozširovať prirodzenú rozmanitosť foriem kultúrnych rastlín.
- Zopakujte si látku a overte si vedomosti študentov na tému „výber zvierat“
- Vytvoriť u študentov predstavu o základných metódach šľachtiteľskej práce s mikroorganizmami.
- Naučiť zdôvodniť význam metódy umelej mutagenézy pre proces šľachtenia nových kmeňov mikroorganizmov.
- Predstavte hlavné oblasti biotechnológie.
- Presvedčiť študentov, že biotechnológia je harmonickým spojením moderných vedeckých poznatkov a praktických činností zameraných na optimálne riešenie národohospodárskych problémov a úloh.
- Pokračovať v rozvoji kognitívneho záujmu stredoškolákov o štúdium problematiky moderného výberu.
Počas tried:
ja Organizovanie času
II. Aktualizácia referenčných znalostí
III. Učenie sa novej témy
IV. Posilnenie naučeného materiálu
V. Domáca úloha
ZÁKLADNÉ METÓDY VÝBERU ZVIERAT
hybridizácia
NESÚVISIACE
INDIVIDUÁLNY
OMŠA
SÚVISIACE
VNÚTRABREED
KRÍŽENEC
VZDIALENÁ HYBRDIZÁCIA
- Akou metódou selekcie boli tieto zvieratá získané?
- Akými znakmi sa vyznačujú?
- Aká je nevýhoda týchto hybridov?
- Hinny = somár x žrebec
- Bester = beluga x sterlet
- Mulica = kobyla x somár
- Honorik = fretka x norok
- Arharomerinos = argali x ovca
- Liger = lev + tiger
- Turecko = moriak + kačica
- Kama = lama + ťava
- Zebroid = zebra + poník (kôň, somár)
- KTO JE predchodcom rôznych plemien kráv?
- VYMENUJTE PLEMENÁ KRÁV V NAŠEJ REPUBLIKE?
- KTO JE predchodcom rôznych plemien koní?
- VYMENUJTE PLEMENÁ KONÍ V NAŠEJ REPUBLIKE?
- KTO JE predchodcom rôznych plemien ošípaných?
- VYMENUJTE PLEMENÁ OŠÍPANÝCH V NAŠEJ REPUBLIKE?
- KTO JE predchodcom rôznych plemien oviec?
- VYMENUJTE PLEMENÁ OŠÍPANÝCH V NAŠEJ REPUBLIKE
- VYMENUJTE PREDKOV PLEMIEN TÝCHTO ZVIERAT?
- VYMENUJTE PLEMENÁ V NAŠEJ REPUBLIKE?
15. Morky
17. Pštrosy
- Kravy
- jeleň
- Ošípané
- byvoly
- Kone
- Králiky
- Nutrium
Prečítajte si text a upozornite na chyby
- V roku 1973 N.I. Vavilov metódou samoopelenia vyvinul jemnovlnnú odrodu oviec, z ktorej neskôr akademik Tsitsin vytvoril čistú líniu metódou heterózy.
Veľkosť populácie všetkých druhov živých organizmov zostáva približne na rovnakej úrovni, pretože podliehajú obmedzujúcim faktorom.
Faktory
Zariadenie
Potravinové zdroje
Chov poľnohospodárskych zvierat a rastlín, výroba konzerv a iných potravinárskych produktov
Územné zdroje
Výstavba viacpodlažných budov
Lieky, vakcíny, chirurgia
Klimatické podmienky
Sezónne oblečenie, vykurovaná miestnosť
Antikoncepcia
Špeciálne nástroje a ďalšie funkcie
DVOJNÁSOBNÝ POČET ĽUDÍ PODĽA ERA:
paleolit
Nový paleolit
na 170 000 rokov
Lov a zber
na 15 000 rokov
Po začiatku nášho letopočtu
Od roku 1830
Domestikácia
Chov
Výber
V roku 1980 žilo na Zemi 4,5 miliardy ľudí, z ktorých sa ročne narodí 80 miliónov detí.
V súčasnosti je na planéte 6 miliárd ľudí.
Zem neuživí 10 miliárd ľudí a vyvstane otázka regulácie populácie!
Aby sa to nestalo, je potrebné uspokojiť zvyšujúce sa potreby ľudí na jedlo.
Veda o používaní živých organizmov, ich biologických vlastnostiach, ako aj životne dôležitých procesoch pri výrobe látok potrebných pre človeka
Mikroorganizmy sú skupinou prokaryotických a eukaryotických jednobunkových organizmov.
Veda, ktorá študuje mikroorganizmy, je mikrobiológia.
Mikroorganizmy
Baktérie
Protozoa
Modro-zelené riasy
Mikroorganizmy sú malé organizmy, ktoré možno vidieť iba pod mikroskopom.
- 1 HUBY - seborea, chrastavitosť, lišaj
- 2 PROTOZOO - dyzentéria, toxoplazmóza, trichomoniáza, giardiáza, malária, trichomoniáza atď.
- BAKTÉRIE - botulizmus, antrax, tuberkulóza, cholera, záškrt, týfus, mor, syfilis, tetanus atď.
- VÍRUSY - chrípka, hepatitída, AIDS, encefalitída, žltá zimnica, kiahne, osýpky, besnota, paleomelitída, akútne respiračné infekcie, slintačka a krívačka atď.
Vlastnosti mikroorganizmov
1. Všadeprítomný
2. Vysoká miera rastu a reprodukcie
3. Vysoký stupeň prežitia v podmienkach nevhodných pre život iných organizmov (t = 70-105 C, žiarenie, NaCl = 25-30%, vysychanie, nedostatok kyslíka, t = (-) atď.
4. Spôsoby výživy: autotrofy (foto- a chemo-), heterotrofy (rozkladajú všetky druhy organických látok, neprirodzené zlúčeniny, dusičnany, sírovodík a iné toxické látky)
5. Neuveriteľná produktivita. Napríklad: krava s hmotnosťou 500 kg. za deň tvorí 0,5 kg. bielkovín a 500 kg rastlín sóje vyprodukuje 5 kg za rovnaké obdobie. bielkoviny, rovnaká hmotnosť kvasiniek je schopná vyprodukovať 50 ton bielkovín v bioreaktore za deň, čo je 100-krát viac ako ich vlastná hmotnosť a rovná sa hmotnosti 5 dospelých slonov).
6. Extrémna prispôsobivosť mikróbov umožňuje ich jednoduchý a rýchly výber. Šľachtenie plemena zvierat alebo rastlinnej odrody trvá stovky rokov, ale šľachtenie kmeňa mikroorganizmov trvá niekoľko rokov.
Použitie mikroorganizmov
Získanie syntetických vakcín
Vývoj nových metód spracovania a skladovania potravín pomocou mikroorganizmov
Výroba kŕmnych bielkovín
Pre domáce zvieratá
Získavanie organických kyselín, používanie enzýmov v pracích prostriedkoch, vytváranie lepidiel, vlákien, želatinizujúcich činidiel, zahusťovadiel, príchutí atď.
Odstraňovanie zlúčenín obsahujúcich síru z uhlia
Lúhovanie rudy
Využitie mikroorganizmov v ropnom priemysle
Použitie enzýmových prípravkov na zlepšenie diagnostiky, vytvorenie nových liekov a terapeutických činidiel. Mikrobiologická syntéza enzýmov, antibiotík, interferónu, hormónov (inzulín, somatotropín atď.)
Zdokonaľovanie metód spracovania priemyselného a domáceho odpadu
Využitie bunkovej technológie v poľnohospodárstve
Získanie bakteriálnych hnojív
Vlastnosti selekcie mikroorganizmov
Chovateľ má k dispozícii neobmedzené množstvo materiálu, s ktorým môže pracovať: v priebehu niekoľkých dní je možné vypestovať miliardy buniek v Petriho miskách alebo skúmavkách na živných médiách;
Efektívnejšie využitie mutačného procesu, keďže genóm mikroorganizmov je haploidný, čo umožňuje identifikovať prípadné mutácie už v prvej generácii;
Jednoduchosť genetickej organizácie baktérií: výrazne menší počet génov, ich genetická regulácia je jednoduchšia, génové interakcie sú jednoduché alebo chýbajú.
Výber mikroorganizmov
Tradičné metódy
Najnovšie metódy
Umelé
mutagenéza
Výber podľa produktivity
Genetické inžinierstvo
Založené na izolácii požadovaného génu z genómu jedného organizmu a jeho zavedení do genómu iného organizmu
Umelá génová syntéza a zavedenie do bakteriálneho genómu
Experimentálna mutagenéza je účinok na telo rôznych
mutagény, aby sa vytvorili mutácie (chemikálie a žiarenie)
Napríklad:
- Kmeň huby penicillium zvýšil svoju produktivitu 1000-krát.
- Kmeň, ktorý produkuje aminokyselinu, je 300-krát.
Ale možnosti tradičného výberu sú obmedzené.
Pokrok v oblasti vedy, ako je molekulárna biológia a genetika pri štúdiu mikroorganizmov, ako aj rastúce potreby praktického využitia mikrobiálnych produktov viedli k vytvoreniu nových metód na cielenú a riadenú produkciu mikroorganizmov s požadovanými vlastnosťami.
- Preštudujte si text odseku.
- Vytvorte čínske slovo pomocou výrazov v odsekoch 34 – 37.
Snímka 2
Mikroorganizmy
Baktérie, mikroskopické huby, prvoky
Snímka 3
Použitie mikróbov
- V pekárni
- Vo vinárstve
- Pri výrobe kŕmnych bielkovín
- Pri výrobe produktov kyseliny mliečnej
- Pri produkcii biologicky aktívnych látok (antibiotiká, hormóny, vitamíny, aminokyseliny, enzýmy)
- V poľnohospodárstve (pri výrobe siláže)
- Na biologickú ochranu rastlín a čistenie odpadových vôd
Snímka 4
Snímka 5
Z viac ako 100 tisíc druhov mikroorganizmov známych v prírode je niekoľko stoviek využívaných človekom a tento počet rastie. Kvalitatívny skok v ich využívaní nastal v posledných desaťročiach, keď sa zaviedli mnohé genetické mechanizmy na reguláciu biochemických procesov v mikrobiálnych bunkách.
Snímka 6
Vlastnosti selekcie mikroorganizmov
1) šľachtiteľ má k dispozícii neobmedzené množstvo materiálu, s ktorým môže pracovať: v priebehu niekoľkých dní je možné vypestovať miliardy buniek v Petriho miskách alebo skúmavkách na živných médiách;
2) efektívnejšie využitie mutačného procesu, keďže genóm mikroorganizmov je haploidný, čo umožňuje identifikovať prípadné mutácie už v prvej generácii;
3) jednoduchosť genetickej organizácie baktérií: výrazne menší počet génov, ich genetická regulácia je jednoduchšia, génové interakcie sú jednoduché alebo chýbajú.
Snímka 7
Spôsoby selekcie mikroorganizmov
- Umelá mutogenéza
- Molekulárna hybridizácia
- Umelý výber
Snímka 8
Široko používané sú rôzne metódy génovej rekombinácie: konjugácia, transdukcia, transformácia a iné genetické procesy. Napríklad konjugácia (výmena genetického materiálu medzi baktériami) umožnila vytvorenie kmeňa Pseudomonas putida schopného využívať ropné uhľovodíky.
Snímka 9
Často sa uchyľujú k transdukcii (prenos génu z jednej baktérie do druhej pomocou bakteriofágov), transformácii (prenos DNA izolovanej z jednej bunky do druhej) a amplifikácii (zvýšenie počtu kópií požadovaného génu).
Snímka 10
Najdôležitejším krokom v šľachtiteľskej práci je vyvolanie mutácií. Experimentálna produkcia mutácií otvára takmer neobmedzené vyhliadky na vytvorenie vysoko produktívnych kmeňov. Pravdepodobnosť výskytu mutácií v mikroorganizmoch (1x10-10-1 x 10-6) je nižšia ako u všetkých ostatných organizmov (1x10-6-1x10-4). Pravdepodobnosť izolácie mutácií pre tento gén v baktériách je však oveľa vyššia ako u rastlín a zvierat, pretože získanie niekoľkých miliónov potomkov z mikroorganizmov je pomerne jednoduché a dá sa to urobiť rýchlo.
Snímka 11
Dostať antibiotiká
Plesne aktinomycét sa ošetrujú chemickými a fyzikálnymi mutagénmi
Snímka 12
Biotechnológia
Využívanie živých buniek a biologických procesov na výrobu látok potrebných pre človeka
Snímka 13
Biotechnologické smery
- Genetické inžinierstvo
- Bunkové inžinierstvo
Snímka 14
Genetické inžinierstvo
- Súbor metód ovplyvňovania DNA, umožňujúci prenos dedičnej informácie z jedného organizmu do druhého.
- Takto sa získava inzulín, interferón, antigén vírusu hepatitídy, rastové hormóny atď.
Snímka 15
Snímka 16
Tvorba hybridnej DNA
DNA jedného organizmu sa zavádza do buniek iného organizmu. Napríklad gény vyšších organizmov sa zavádzajú z bakteriálnych buniek. Baktéria získava schopnosť produkovať proteín kódovaný jej novou DNA
Snímka 17
Bunkové inžinierstvo
- Spôsob konštrukcie nového typu buniek hybridizáciou ich obsahu.
- Pri hybridizácii sa umelo kombinujú celé bunky z rôznych organizmov, aby sa vytvoril nový hybridný genóm.
Načítava...