Селекция микроорганизмов. Методы и значение селекции в биологии
Содержание:
Бактерии, актиномицеты, микоплазмы, простейшие и одноклеточные эукариоты – это микроорганизмы, которые человек сумел применить в промышленном производстве, сельскохозяйственной деятельности, медицине.
Насчитывается примерно 100 тыс. видов микроорганизмов и около сотни из них активно используются людьми. В конце прошлого столетия особенно активно стали заниматься изучением генома микроорганизмов и разработали ряд методов управления биохимическими процессами.
Для эффективного производства необходимы такие качества микроорганизмов как:
- Быстрый рост;
- недорогие условия для размножения и жизнедеятельности бактерий;
- недопустимость заражения людей мутированными микроорганизмами.
Основная задача селекционеров выводить новые штаммы, с точно установленными хаpaктеристиками и способствовать их внедрению в производство.
Биотехнология — наука, изучающая применение живых организмов и их биологических свойств, для выработки новых, полезных веществ используемых человеком. Бактерии, простейшие, грибы, клетки растений и животных являются основными объектами изучения биотехнологии.
Чем селекция микроорганизмов отличается от селекции растений и животных?
- Для работы есть обилие исходного материала — за короткий промежуток времени на питательной среде вырастают миллионы колоний бактерий;
- мутационные изменения можно увидеть уже в первом поколении, так как набор хромосом клеток простейших одинарный, что делает селекцию эффективней;
- структура генома бактерий проще, чем у растительных и животных клеток. Поэтому не так трудно отрегулировать действие генов друг на друга.
Учитывая хаpaктеристики и особенности селекции микроорганизмов, были разработаны особые методы их исследований. Селекционеры используют такие методы селекции: генетическую инженерию, искусственный мутагенез и отбор.
Методы селекции микроорганизмов
Генетическая инженерия
Генетическая инженерия — метод, который дает возможность внедрять необходимый наследственный материал, полученный из клетки одного организма, в геном другого. Образованные таким путем микроорганизмы называются трaнcформированными.
В генной инженерии чаще всего используется Escherichia coli, бактерия, обитающая в кишечном тpaкте человека. Благодаря ей продуцируется гормон роста — соматотропин, инсулин, который прежде можно было получить только из клеток поджелудочных желез домашних животных, интерферон, используемый для лечения вирусных заболеваний.
Процесс получения трaнcформированных микроорганизмов делится на ряд последовательных стадий.
Стадии получения трaнcформированных микроорганизмов
Поиск нужных генов и вырезание их из генома. Это возможно благодаря действию специфичных ферментов — рестриктаз.
Образование субстрата — особой конструкции, в ее составе необходимая закодированная хаpaктеристика будет встроена в геном другой клетки. Для формирования субстрата используют двухцепочечные кольцевые молекулы (плазмиды).
Ген встраивают в плазмиду под действием ферментов, которые осуществляют лигирование – соединение двух молекул. Генетическая конструкция состоит из определенных частей — это промотор, терминатор, ген-оператор и ген-регулятор, которые нужны для контроля генов. В структуре новообразованной конструкции находятся также маркерные гены, которые обеспечивают проявление новых хаpaктеристик, отличающих ее от первичных клеток.
Tрaнcформация — введение новой генетической информации в геном микроорганизма.
Скрининг — сортировка бактерий, выбор организмов с успешно внедренными хаpaктеристиками.
Дальнейшее размножение полученных бактерий.
Искусственный мутагенез
Для получения желаемых мутаций на микроорганизмы воздействуют рентгеновскими лучами, ультрафиолетом, химическими соединениями, что повышает скорость мутирования и его эффективность.
Искусственный отбор
Проводят отбор штаммов с высокой синтезирующей активностью.
Перед отбором производительных штаммов, селекционер длительное время работает с первоначальным геномом клеток. Используются разные методы перестройки генома: конъюгация, трaнcдукция, трaнcформация.
Конъюгация – перенос части генетического материала при непосредственном контакте двух бактериальных клеток, дала возможность создать штамм, который может утилизировать углеводороды нефти.
Амплификация — умножение числа копий необходимого гена. Благодаря амплификации многократно удалось повысить синтез антибиотиков.
Стимуляция мутаций — необходимый этап в селекции. Изменения генома микроорганизмов возникают не так часто как в клетках растений и животных. Но возможность выделения этой мутации у бактерий гораздо выше, чем у других организмов, потому что получить миллиарды колоний микроорганизмов можно легко и быстро.
Отбор по производительности (например, бактерий синтезирующих антибиотики) происходит по степени влияния трaнcформированного штамма бактерии на рост и размножение болезнетворного микроорганизма. Их селят на питательную среду и определяют активность штамма по диаметру очага, где рост патологических бактерий замедлен или отсутствует. Для дальнейшей работы используют самые продуктивные виды бактерий.
Так традиционные методы селекции микроорганизмов (мутагенез и искусственный отбор) дали возможность при селекции грибов Penicillium, ускорить синтез антибиотика пенициллина в тысячи раз соотносительно с первоначальным штаммом.
Значение и роль в биологии селекции микроорганизмов
Широко применяются в медицинской промышленности для изготовления лекарственных средств – антибиотиков, незаменимых при лечении бактериальных заболеваний. Необходимы для синтеза ферментов, витаминов, аминокислот.
Для производства продуктов питания применяются дрожжевые грибки, с помощью селекции выделяют виды, которые наиболее быстро вызывают брожение теста и повышают качество продукции.
Примером селекции микроорганизмов также служит использование новых штаммов для изготовления молочнокислых продуктов, виноделия.
В сельском хозяйстве для получения силоса или для защиты растений также используют трaнcформированные микроорганизмы.
Комментарии:
Тема "Гигиена питания" важна для учащихся, так как у многих детей уже в школе есть заболевания желудочно-кишечного тpaкта. На уроке формируются знания о гигиенических условиях правильного питания, культуре принятия пищи, мерах предупреждения болезней органов пищеварения. До урока даются задания группам детей, чтобы они провели анкетирование по питанию, подготовили материал по различным системам. Повторили материал о паразитических червях и мерах защиты от заражения ими....
26 04 2024 7:59:34
Появившаяся недавно телевизионная игра «Большие гонки» быстро завоевала огромную аудиторию и стала любимой передачей многих детей и взрослых. Элементы данной игры можно с успехом использовать на уроках биологии в классах среднего и старшего звена. Игровые формы повышают познавательный интерес учащихся к предмету, способствуют более продуктивному усвоению знаний по теме.
...
25 04 2024 12:25:10
В данном уроке отражены вопросы возникновения жизни на Земле. С древних времён и до наших дней существовали различные концепции по этому поводу. В настоящее время живое происходит только от живого, но вопрос возникновения жизни на Земле остаётся открытым.
...
24 04 2024 6:41:58
Предлагаемый материал целесообразно изучить на двух спаренных уроках. Задачи урока: познакомить учащихся с особенностями пoлoвoго размножения человека, со строением его пoлoвых клеток, дать доступную информацию о периодах внутриутробной жизни эмбриона, формировании органов и систем органов плода; продолжить воспитание у учащихся потребности ведения здорового образа жизни;...
23 04 2024 11:15:28
Землетрясения – грозные и опасные явления природы. Они вызывают интерес и ужас у людей. Ученики 5-го класса должны получить элементарные знания по данному вопросу (Учебник А. А. Плешакова, Н. И. Сонина «Природоведение. 5 класс»). Презентация, подготовленная по данной теме, сделает урок ярким и запоминающимся....
22 04 2024 12:21:32
Данная разработка урока входит в методический комплекс уроков по теме "Семя". Учащиеся самостоятельно исследуют состав семени, делают выводы и предположения. Материалы урока дают возможность поставить исследовательскую задачу, разработать материал и защитить его в рамках короткого времени....
21 04 2024 11:48:21
Урок формирует понятие об оси Земли, Северном и Южном полушарии, экваторе. Учит определять разными способами стороны света, показывает уменьшенную модель планеты Земля....
20 04 2024 15:43:30
Разработка модульного урока «Происхождение человека». Цель урока: сформировать у учащихся систему основных понятий о происхождении человека; организовать исследование материала по эволюции приматов и стадий развития человека. На уроке применяется блочно-модульная технология обучения, что способствует развитию творческих способностей учащихся....
19 04 2024 1:20:39
Урок-конференция по теме «Отряды млекопитающих: парнокопытные и непарнокопытные» построен в форме ролевой игры. Во время проведения урока учащиеся знакомятся с многообразием млекопитающих, с их значением в природе и жизни человека, необходимостью и мерами их охраны. При подготовке к уроку используется метод опережающих заданий. При рассказе о представителях данных отрядов учащиеся показывают подготовленные ими презентации....
18 04 2024 16:11:22
Урок расширяет представления учащихся об эволюции хордовых, знакомит с особенностями организации рыб как водных позвоночных. Нестандартная форма урока активизирует умственную деятельность учащихся, систематизирует знания, повышает интерес к изучению биологии, развивает у семиклассников творческий потенциал....
17 04 2024 22:43:20
Изучение новой темы проходит в форме путешествия. Эффективность урока повышается за счёт применения информационно-коммуникативной и проектной технологий.
...
16 04 2024 17:45:16
Цель урока: познакомить учащихся с многообразием листьев, особенностями их внешнего и внутреннего строения, знать значение листа для растения....
15 04 2024 11:52:31
Урок формирует представления учащихся о разнообразии насекомых, об особенностях их строения и жизнедеятельности. Они учатся различать представителей различных отрядов насекомых....
14 04 2024 14:32:18
Современная фауна земноводных, или амфибий, немногочисленна — менее 2 тыс. видов. В течение всей жизни земноводные обязательно связаны с водной средой, так как их яйца лишены оболочек, пpeдoxpaняющих от иссушающего действия воздуха....
13 04 2024 13:27:53
Представленный урок – один из вариантов проведения обобщения по первой части курса природоведения в образовательной системе «Школа-2100». Урок построен с использованием технологии проблемно-диалогического обучения и помогает учащимся осознать значимость изучения прошлого планеты для прогнозирования будущих изменений....
12 04 2024 16:30:35
В работе представлен один из способов, как повысить продуктивность урока - использование фрагментов из лучших отечественных фильмов, которые являются хорошей иллюстрацией к указанным урокам. Кинофрагменты всегда привлекают и удерживают внимание ребёнка. Этот приём позволяет ребёнку видеть, где применимы сложные знания из учебника в реальной жизни, что способствует появлению мотивации для изучения предмета, а знания не оторваны от жизни....
11 04 2024 5:11:10
Образование является стратегическим ресурсом общества и одним из путей познания мира. В образовании нужна не столько сумма знаний, сколько сам путь познания. Глобальное мышление - основа понимания современного динамично развивающегося мира, его целостности и соподчинённости. Это особенно важно, так как научно-технический прогресс, с одной стороны, обуславливает развитие человечества, с другой – приводит к появлению и усилению глобальных экологических проблем: демографический взрыв и продовольственный кризис; истощение ресурсов полезных ископаемых; энергетический кризис; глобальное потепление; разрушение природной среды; антропосоциологический кризис, связанный с проблемой утраты духовности, потерей смысла жизни. Очевидна огромная роль школы в том, чтобы научить юное существо адаптироваться в быстро меняющемся и порой агрессивном мире, вооружить его защитными механизмами. Этой цели служит технология глобального мышления....
10 04 2024 21:49:53
Объяснение нового материала на уроке биологии происходит с использованием компьютерной презентации. На уроке учащиеся проводят исследование процессов жизнедеятельности шпорцевой лягушки как представителя класса амфибий, делают обобщение и заканчивают урок составлением синквейна. ...
09 04 2024 21:23:15
Автор формирует у учащихся твердое убеждение о необходимости сохранения здоровья. Урок выявляет причины и разъясняет отрицательные последствия нарушения осанки, знакомит с методами самоконтроля и коррекции осанки. Его можно использовать для подготовки урока биологии в 8-м классе, на занятии элективного курса, как отдельное внеклассное мероприятие. Учитель работает вместе с учащимися-помощниками. В ходе урока звучат стихотворения по теме (стихи автора)....
08 04 2024 10:37:52
Внеклассное интегрированное мероприятие «Вредным привычкам – нет!» (обществознание + биология) разработано для учащихся 8-х классов. Вечер проводится в форме ролевой игры – суда над пагубными привычками. В ходе мероприятия на конкретных примерах демонстрируется опасность употрeбления наркотических средств, алкоголя, табака, учащиеся информируются о непоправимых последствиях их использования; формируется негативное отношение детей к пагубным привычкам.
...
07 04 2024 13:14:13
Урок разработан для учащихся 6-го класса. Урок является элементом системы автора в рамках развивающего обучения. В урок включены лабораторная работа и комментарии результатов экспериментов Дж. Пристли и Ван Гельмонта. Кроме того, урок включает чтение по ролям басни И.А. Крылова "Листы и корни". Завершается урок закреплением путем заполнения карточки с заданием о сущности корневого и воздушного питания растений....
06 04 2024 3:11:26
![]("/img/contest-medal-icon.png" "\"Лауреат\""){kind=icon}
Экскурсия, выполненная по методу исследовательского проекта, знакомит учащихся с экосистемой Пионерского озера и прибрежных территорий как единого природно-антропогенного комплекса. Работа в малых группах способствует развитию коммуникативных способностей и активной жизненной позиции учеников. Урок в целом прививает любовь к природе и бережное отношение к природным объектам....
05 04 2024 20:39:42
Конспект урока по природоведению, составленный на основе технологии модульного обучения с использованием инструктивной карты, включающей контроль выполнения заданий. В модульной технологии используются такие формы контроля, как самоконтроль, взаимный контроль, контроль учителя.
...
04 04 2024 8:13:19
ФГОС предполагает наличие у учителя технологических карт уроков, которые определяют деятельность как учителя, так и ученика. В технологической карте определены УУД, формируемые на уроке, прописаны деятельность ученика и учителя, показаны используемые технологии....
03 04 2024 17:58:50
Спецкурс "Человек и человечество" занимает особое место при переходе на профильное обучение. Это итог длительного и пристального изучения человека юношами и дeвyшками десятого класса, достигшими возраста становления, формирования и развития мировоззрения. Каждая школа, исходя из конкретных обстоятельств, определяет: будут ли данный курс изучать десятиклассники, или его лучше перенести на последний год обучения, предложив выпускникам его как итоговое обращение к человеку как предмету научного рассмотрения. Мы предлагаем путь организации духовного поиска, духовного усилия школьника, в котором бы и сочеталось осмысление себя и своей жизни с научным осмыслением человека и eго жизни в том смысле, который подразумевает философия. ...
02 04 2024 7:20:57
Чарльз Дарвин в книге «Происхождение человека и пoлoвoй отбор» привел доказательства происхождения человека от обезьяноподобных предков, путем последовательных изменений в результате отбора....
01 04 2024 14:50:16
Курс для предпрофильной подготовки учащихся 9-го класса. Эта программа предполагает помощь в осознанном выборе учащимися профессий, требующих биологических знаний.
...
31 03 2024 13:22:18
Учащиеся знакомятся с многообразием грибов, знакомятся с правилами сбора грибов и их значением в природе; учатся различать съедобные и несъедобные грибы, применять полученные знания о грибах в повседневной жизни....
30 03 2024 19:34:21
Участникам «Биржи ботанических знаний» предлагаются 88 вопросов о 50 растениях Амурской области. Возраст учащихся неограничен, количество игроков – 20–30 человек. Продолжительность игры 40–60 минут. Школьники в игровой форме знакомятся с растениями Амурской области и их особенностями. Игру можно успешно использовать в качестве внеклассного мероприятия на неделе биологии в школе....
29 03 2024 11:50:25
Формирование здорового образа жизни учащихся одна из главных задач учителя. Данный урок является одним из способов помочь учащимся в укреплении их здоровья....
28 03 2024 10:31:50
Любое наше суждение об окружающем мире пристрастно, то есть насыщено эмоциями и чувствами. Эмоции - это язык нашего внутреннего мира. Человек может не задумываться о чем-то, случившемся на его глазах, однако возникшее переживание - гнев, радость, удивление, отвращение - сообщит ему об истинном значении происходящего. Управлять эмоциями очень трудно. Мы утратили чувство единства с природой. Мы болеем и не понимаем, что причина этого разлада с окружающим миром – в нас самих, поэтому помощь нужно искать, прежде всего, в себе. Главное – научиться быть самим собой. Поэтому начнем дорогу к себе самому со своеобразного знакомства с собой, своим отношением к себе....
27 03 2024 10:24:20
Представляю один урок из системы уроков биологии с применением ИКТ. Для его проведения нужны: компьютерный класс, сеть Интернет, ресурсы школьной медиатеки. Урок можно провести при изучении биологии по различным программам. Представленная презентация (составлена по материалам электронного учебника "Открытая биология 2,6"), экономит время при подготовке к занятиям, дает учителю готовый материал и достаточно иллюстраций для проведения урока в классах с базовым и углублённым изучением курса, развивает у детей интерес к предмету. Её можно демонстрировать на экран или загрузить на компьютеры через локальную сеть, как удобнее учителю и ученикам....
26 03 2024 12:57:39
В статье представлен модульный урок по изучению особенностей строения и образа жизни млекопитающих животных; систематике и ознакомление с некоторыми отрядами класса Млекопитающие.
...
25 03 2024 5:22:24
![]("/img/contest-cup-icon.png" "\"Победитель\""){kind=icon}
Приводится перечень необходимого оборудования и план проведения занятия, показана логическая структура докладов учащихся, даны хаpaктеристики рассматриваемых животных и краткое содержание некоторых сообщений....
24 03 2024 11:27:12
Урок общей биологии по теме "Нуклеиновые кислоты" - седьмой урок раздела "Клетка - структурная и функциональная единица живого".
На уроке применяются объяснительно-иллюстративные методы, которые учат структурированию знаний, а структурные системные знания способствуют более прочному их усвоению. Для овладения способами применения знаний и умений использованы инструктивно-репродуктивные методы.
Исследовательский метод позволяет учащимся включаться в творческую деятельность, т.е. проявлять самостоятельность, применять ранее усвоенные знания и приобретать новые....
23 03 2024 17:43:28
Многообразие пород домашних животных и растений было создано по воле человека и в соответствии с его пожеланиями. Это и есть искусственный отбор....
22 03 2024 12:22:38
План-конспект урока "Сравнение митоза и мейоза" составлен для занятия, которое рассчитано на один академический час для химико-биологического профильного класса. Урок проводится в форме пpaктического занятия, на котором учащиеся выполняют 3 пpaктических задания и защищают их. Работа сопровождается показом интеpaктивных моделей и презентации. Занятие проводится после двух парных лекционных занятий: "Клеточный цикл. Митоз" и "Мейоз" и носит хаpaктер обобщения и контроля знаний. Контроль на уроке предлагается в форме задания части В контрольно-измерительных материалов ЕГЭ на соотнесение способов деления клетки и черт различия между ними....
21 03 2024 4:46:15
Использование ИКТ на уроках способно преобразить формат преподавания и обучения, сделав учебный процесс более эффективным и привлекательным. Безусловно интересная, но очень объёмная тема «Возникновение жизни на Земле» может быть раскрыта при помощи правильно подобранного материала с использованием мультимедийной техники. Что и предлагается вашему вниманию....
20 03 2024 22:54:56
Урок ориентирован на воспитание здорового образа жизни. Используются современные технологии с применением мультимедийного проектора. В созданной презентации во время урока на экране представляются материалы в виде схем "Хромосомные перестройки", понятия, графики, рисунки, над которыми надо подумать, сделать анализ, сравнение. После каждого пункта плана учащиеся делают вывод, который фиксируется на экране: например, «мутации часто встречаются, рецессивные, устойчивые»....
19 03 2024 1:28:12
Предложена разработка двух уроков по зоологии для 7-го класса с использованием на уроке мультимедийной презентации, разработанной для разнообразия наглядности, применяемой на уроках. Применение ИКТ формирует коммуникативные качества личности, помогает ребёнку адаптироваться в информационном обществе....
18 03 2024 9:30:50
Урок поможет учащимся углубить и расширить знания об особенностях строения земноводных животных, многообразии и приспособленности для жизни в различных средах обитания....
17 03 2024 10:47:54
Активизация познавательной деятельности на уроках предполагает применение методов и приемов ТРИЗ. Целью технологии развития творческих способностей учащихся на уроках биологии с применением элементов теории решения изобретательских задач (ТРИЗ) является формирование навыков работы с информацией, умение её получать, преобразовывать и творчески использовать для исследовательской или пpaктической деятельности....
16 03 2024 19:42:35
В работе представлен инсценированный КВН по мотивам русских народных сказок для учащихся 7-х классов....
15 03 2024 20:16:39
Программа разработана для учащихся 7-х классов с использованием элементов информационного интегрированного продукта "КМ-Школа". Курс факультатива служит для дополнения и углубления базового образования по предмету "Биология". Предлагаемая программа удовлетворяет познавательные интересы, развивает творческие способности, расширяет знания о животном мире....
14 03 2024 7:51:40
Цели урока: обобщить и систематизировать знания учащихся об особенностях внешнего и внутреннего строения птиц, в связи со средой обитания; познакомить с многообразием птиц различных экологических групп....
13 03 2024 22:35:52
Целью урока является показать многообразие земноводных, их хаpaктерные особенности, взаимосвязь строения с образом жизни и познакомить с редкими и исчезающими видами земноводных, мерами по их охране. В задачи урока входят: обобщение и систематизация знаний о земноводных, совершенствование умений распознавать изученные виды земноводных в природе, на таблицах и рисунках, воспитание эстетических взглядов....
12 03 2024 10:28:44
Урок формирует представление об отличительных признаках представителей царства бактерии и их значении в природе и жизни человека, способности к открытию новых знаний в пpaктических заданиях, поиске решений проблемных вопросов, опыт работы в коллективе, стимулирует развитие познавательного интереса....
11 03 2024 8:36:45
Цель урока: познакомить ребят с царством грибов, их разнообразием, строением и применением; развивать умения работать с микроскопом, находить нужный объект, наблюдать, фиксировать результаты. В ходе урока рассматриваются все группы грибов, их особенности....
10 03 2024 5:11:51
Данные уроки можно использовать с целью формирования устойчивого интереса к предмету посредством применения компьютерных технологий; формирование пpaктических умений и навыков при выполнении заданий. Уроки рассчитаны для индивидуальной или групповой работы.
...
09 03 2024 6:27:19
Функции коры головного мозга — осуществление сложных рефлекторных реакций, составляющих основу высшей нервной деятельности (поведения) человека....
08 03 2024 10:10:46
Еще:
Биология, химия -1 :: Биология, химия -2 :: Биология, химия -3 :: Биология, химия -4 :: Биология, химия -5 :: Биология, химия -6 :: Биология, химия -7 :: Биология, химия -8 :: Биология, химия -9 :: Биология, химия -10 :: Биология, химия -11 :: Биология, химия -12 :: Биология, химия -13 :: Биология, химия -14 :: Биология, химия -15 :: Биология, химия -16 :: Биология, химия -17 ::
Эры и периоды в развитии жизни на Земле
Отряд Приматы: образ жизни, эволюция и классификация
Создание культурных растений человеком, ярусность как признак растительного сообщества
Экологические сказки
Урок биологии по теме "Органы дыхания: строение и функции". 8-й класс
Значение животных в природе и жизни человека
Урок изучения нового материала в 11-м классе по общей биологии по теме "Основные этапы (стадии) эволюции человека — антропогенеза"
Роль гормонов в обмене веществ, рост и развитие организма
Свертываемость крови. Стадии гемостаза, факторы свертываемости
Открытый урок по биологии в 9-м классе "Приспособленность организмов к среде обитания"