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:
Цель мероприятия: помочь учащимся осознать пагубность зависимости от психоактивных веществ и ее последствий....
30 06 2025 5:27:48
В настоящее время, на наш взгляд, одной из наиболее эффективных форм реализации метапредметных связей являются интегрированные уроки. Данная разработка является примером проведения такого рода уроков. Урок опирался на знания, полученные учащимися на предыдущих занятиях по географии, биологии и другим предметам: истории, краеведения. Представленный урок соответствует ФГОС второго поколения....
29 06 2025 12:19:11
Данный урок является вводным к изучению насекомых в теме «Члeнистоногие»....
28 06 2025 8:15:51
Учеба в школе для ребенка – это поиск истины. В настоящее время, хаpaктеризующееся возросшим потоком информации, труднее вызвать удивление, изумление, которые питают в значительной степени стремление к знаниям. Это обязывает современного учителя искать пути, приемы, методы, которые позволили бы образовательную деятельность каждого школьника организовать на оптимальном для него уровне. Для этого учитель должен проявлять свои творческие способности.
...
27 06 2025 17:19:53
Урок с применением элементов теории решения изобретательских задач – ТРИЗ. Цели урока: сформировать у учащихся знания о внутреннем строении стeбля древесного растения на примере трехлетней ветки липы; выяснить, как передвигаются по стeблю минеральные и органические вещества и что можно определить по годичным кольцам древесины; научиться формулировать гипотезы на предложенный проблемный вопрос и находить ответы на вопросы, используя методику мозгового штурма....
26 06 2025 13:26:45
В современной фауне насчитывается 4-4,5 тыс. видов млекопитающих, или зверей. Они представляют собой высший класс позвоночных, органы которых, особенно кора большого мозга, достигли на современном этапе их развития наивысшей дифференцировки....
25 06 2025 1:45:32
Год за годом сокращается площадь ледников. Участились случаи погодных аномалий, увеличилось количество циклонов. Изменения климата уже привели к разрушению некоторых экосистем и угрожают существованию миллионов людей. Это только начало! Мы можем помочь природе! В решении проблемы глобального изменения климата необычайно важна роль каждого человека. Мы можем помочь сократить выбросы парниковых газов. Действовать надо прямо сейчас!...
24 06 2025 10:50:47
Урок биологии в 6-м классе с целью познакомить учащихся с видоизмененными подземными побегами, их биологическим и хозяйственным значением, а также обобщить знания учащихся об особенностях строения и жизнедеятельности стeбля; роли стeбля в обеспечении целостности растения....
23 06 2025 21:18:58
Данный урок является первым в теме «Жизнь растений» курса биологии 6-го класса по учебнику В.В. Пасечника «Биология: Бактерии. Грибы. Растения.» московского издательства «Дрофа»....
22 06 2025 20:34:25
Представленная презентация может быть использована при изучении тем «Генетика человека», «Селекция животных»....
21 06 2025 17:54:32
Предмет исследования – изучение, состояние и охрана экологии природно-технической системы Золинского пруда как части природного комплекса села Золино, так как это было излюбленным местом отдыха жителей и гостей Барышского района Ульяновской области с 1975 года. На территории проводились экологические операции учащихся школы «Река моего детства», «Живи родник», «Первоцветы», краеведческие исследования «Музей под открытым небом», походы и экскурсии....
20 06 2025 14:54:59
В статье вы познакомитесь с пауками, их общей хаpaктеристикой, эволюцией, анатомией, ростом, строительной, пищедобывательной, пoлoвoй и оборонительной деятельностью.
...
19 06 2025 9:44:13
Классный час проводится с целью формировать у учащихся осознанное негативное отношение к пиву, как алкогольному напитку и положительное отношение к здоровому образу жизни; помогает развивать умение сопоставлять факты, выражать своё мнение....
18 06 2025 14:34:17
![]("/img/contest-medal-icon.png" "\"Лауреат\""){kind=icon}
Обобщающий урок-игра для 8-го класса проводится в занимательной форме смотра знаний с целью углубить и закрепить знания учащихся по биологии по темам "Обмен веществ", "Выделение", "Терморегуляция". Через занимательные задания развивается биологическое мышление, устная речь, способность применять имеющиеся знания при поиске решения проблемных ситуаций....
17 06 2025 23:17:54
В настоящее время биология представляет собой комплекс наук о живой природе. Объектом изучения биологии являются живые организмы — растения и животные....
16 06 2025 9:15:26
Урок по УМК Пасечника В.В. Планируемые результаты обучения: учащиеся умеют определять понятие «экологические факторы» и объяснять их влияние на живые организмы; развивается умение работать с текстом и иллюстрациями учебника; формируются элементы экологической культуры. Деятельность учащихся: работа с видеофильмом, текстом и иллюстрациями учебника, сотрудничество с одноклассниками....
15 06 2025 15:26:39
Урок изучения нового материала, ученики работают в группах. Каждая группа изучает по одной системе органов класса рыб, на примере речного окуня, сравнивая с аналогичной системой китов. В конце урока учащиеся отвечают на проблемный вопрос урока: кит – это рыба? Урок сопровождается презентацией....
14 06 2025 1:45:36
Урок направлен на изучение особенностей строения нервной системы у разных групп животных и на формирование представления об эволюционном изменении нервной системы. Изучение нервной системы животных сопровождается презентацией и демонстрацией ЦОР....
13 06 2025 0:29:44
Исследователь лаборатории биолигического поведения университета Нанси Дидье Дезор, изучая поведение крыс, поместил в одну клетку шесть особей с целью изучить их плавательные способности. Единственн…...
12 06 2025 8:29:52
Урок для 5-го класса по естествознанию на основе интеpaктивного обучения, при котором учащиеся активно включаются в поиск нового знания через различные виды деятельности....
11 06 2025 22:26:29
Курс "Невидимые" предназначен для учащихся 10 – 11-х классов, желающих углубить свои знания в области биологии, и является предметно-ориентированным. Материал курса значительно расширяет знания учащихся о микроорганизмах. Хотя этот материал и изучается в базовом курсе, но на него отводится небольшое количество часов, причем некоторые темы изучаются в среднем звене на недостаточном информационном и научном уровне.
...
10 06 2025 2:53:11
Одним из методов обучения, который используется для успешной реализации задач объединения дополнительного образования, является метод проектов. Он помогает органично интегрировать знания учащихся из различных областей при решении одной проблемы, дает возможность применять полученные знания на пpaктике. Проектный метод способствует повышению мотивации, развитию творческой активности и самостоятельности, навыков исследовательской работы и вместе с тем повышает качество образования....
09 06 2025 4:33:29
Урок формирует представление у учащихся о происхождении жизни на Земле. Дает знания о живых организмах на разных стадиях развития жизни на Земле. Прививает интерес к изучаемой теме и предмету в целом. Развивает умение работать творчески, умение мыслит и рассуждать. Воспитывает культуру слушателя. Формирует уважительное отношение учащихся ко всему живому на Земле.
...
08 06 2025 1:50:29
Предложенный учащимся проект по теме "Основы селекции. Биотехнология" является межпредметным, т.к. дает возможность приобретения компетентности в сфере биологии, основ селекции, биотехнологии и информационных технологий. Стимулирует осмысление значения селекции как науки и биотехнологии, мер по охране здоровья....
07 06 2025 17:45:18
Урок биологии в 6-м классе на формирование новых знаний об опopной системе живых организмов и ее значении. Цели урока: развитие мыслительных и информационных умений учащихся, коммуникативной культуры; воспитание интереса к предмету.
На уроке используются такие методы, как: организация поисковой работы (работа с учебной книгой), составление и чтение структурно-логической схемы, сравнение, аналогия, осмысление результатов своих действий (рефлексивный анализ)....
06 06 2025 12:23:32
Очень много учащихся и студентов задают вопрос о том как провести и грамотно оформить исследовательскую работу. И вопрос этот не праздный, так как знания, полученные самостоятельно в ходе поисковой…...
05 06 2025 21:24:55
Визитной карточкой нашего села является сосновый бор. Представленная разработка урока позволяет сформировать определенные биологические понятия на примере природного сообщества «Сосновый бор», что способствует воспитанию любви и бережного отношения к природе родного края....
04 06 2025 10:37:21
Представленный урок проводится как обобщающее занятие по теме "Дыхание" в курсе "Биология. Человек" для 8-х классов. В урок включены элементы пpaктических занятий по приёмам оказания первой помощи при нарушении дыхания, основы знаний по валеологии и профилактике инфекционных заболеваний....
03 06 2025 4:34:19
Биологию называют наукой XXI века не только потому, что она призвана решать наиболее острые проблемы, стоящие перед человечеством на данном витке развития цивилизации, – обеспечение населения продовольствием, проблемы экологии и сохранения здоровья. Биология в какой-то степени задаёт общий вектор развития других наук....
02 06 2025 23:28:25
Содержание урока опирается на жизненный опыт учащихся. Знания, полученные ребятами при изучении других наук, обобщаются и приводятся к общему выводу....
01 06 2025 3:28:30
Цели урока: углубить знания об особенностях и способах бесполого размножения организмов в природе; продолжить формирование умений систематизировать информацию, взятую из различных источников, обсуждать проблему, строить схемы; научить школьников определять формы размножения и объяснять роль бесполого размножения в жизни организмов....
31 05 2025 18:11:31
В статье представлен модульный урок по изучению особенностей строения и образа жизни млекопитающих животных; систематике и ознакомление с некоторыми отрядами класса Млекопитающие.
...
30 05 2025 22:20:59
Уроки изучения нового материала, проведенные в необычной игровой форме, помогают привлечь в работу на уроке максимальное число учащихся. Одним из таких уроков является урок изучения нового материала с необычным названием "Давай пройдемся медленно по лугу ..." (урок-путешествие). В основу положен игровой момент – театрализованное представление, разгадывание кроссворда....
29 05 2025 16:51:31
Данное мероприятие можно провести в рамках Всемирного дня борьбы со СПИДом. Целью является повышение уровня информированности подростков о механизме работы иммунной системы. Сформировать убеждения в необходимости избегать форм поведения, связанных с неоправданным риском для здоровья и жизни
В ходе мероприятия раскрывается материал о защитных свойствах организма, в ненавязчивой форме проводится представление информации о ВИЧ и СПИДе, а также их разрушительном действии.
В основе урока лежит "здоровьесбберегающая технология", которая направлена на формирование и сохранение, укрепление здоровья детей. А также технология проблемного обучения, которая позволяет ученикам самим сделать выводы о роли здорового образа жизни....
28 05 2025 23:34:56
Цель комбинированного урока: познакомить учащихся со строением органов кровообращения (сосудами и сердцем), а также изучить закономерности движения крови и лимфы в организме человека....
27 05 2025 4:11:29
Основными задачами данного урока являются ознакомление учащихся с методами и достижениями медецинской генетики и продолжение работы по формированию здорового образа жизни. ...
26 05 2025 3:59:57
Урок направлен на изучение свойств клеточной мембраны в ходе проведения лабораторной работы, что повышает интерес учащихся к изучению данной темы. В ходе выполнения лабораторной работы учащиеся имеют возможность наблюдать влияние вредных веществ на жизнедеятельность клетки....
25 05 2025 19:58:44
Цель урока: познакомить обучающихся с различными взглядами на проблему возникновения и развития жизни на Земле.
Данная презентация помогает решить следующие задачи: обеспечивает наглядность урока, формирует современное научное мировоззрение, критическое мышление по отношению к разным взглядам на происхождение жизни, расширяет кругозор обучающихся....
24 05 2025 4:44:44
Занятие с целью познакомить учащихся с жизнью деревьев и кустарников зимой, с особенностями их формы, окраски, ветвления, расположения почек, с приспособленностью растений к зимним условиям....
23 05 2025 4:14:46
Урок для 7-го класса специальной (коррекционной) школы VIII вида. Использован учебник «Естествознание». Цель урока: дать первоначальное представление о мхе, его строении; коррегировать устойчивое внимание и его переключение с одного вида деятельности на другой; прививать бережное отношение к флоре, зеленому миру....
22 05 2025 2:55:10
Урок завершает изучение темы "Класс: насекомые". Модуль разработан с учетом здоровьесберегающих технологий. В нем используется 12 видов учебной деятельности и 5 видов преподавания. В состав модуля включены физкультминутка и эмоциональная разрядка. Эта технология способствует развитию познавательного интереса учащихся к предмету.
...
21 05 2025 18:14:41
Интеллектуальная игра для учащихся 7-х классов в рамках интеграции биологии и географии. Игру можно провести как мероприятие предметной недели естественного цикла в школе или в рамках внеклассной деятельности. Игра интересна тем, что затрагивает разносторонние знания учащихся, развивает логическое мышление, прививает интерес к предметам, развивает здоровый дух соперничества....
20 05 2025 16:32:37
Экологическая викторина "Лесные жители" проводится во внеурочное время и направлена на углубление знания, полученные на уроках биологии и экологии. Хочется верить, что данная викторина поможет в воспитании чутких и внимательных к окружающему миру людей, способных удивляться красоте и совершенству природы, ответственных за её сохранение....
19 05 2025 4:14:18
Представленный урок завершает изучение темы «Развитие жизни на Земле». Использование игровых моментов на уроке делает его интересным и запоминающимся. При проведении урока были использованы презентация учителя, использующаяся на разных этапах урока, и презентация учащихся – как опережающее задание по изучению нового материала....
18 05 2025 1:32:12
Занятие с целью изучения многообразия червей–паразитов, их вреда, способов их выявления и профилактики....
17 05 2025 18:34:25
Изучение на уроках биологии мира животных и растений является недостаточным. Компенсацией отрыва школьной биологии от живой природы являются рассчитанные на самостоятельную работу учащихся, дифференцированные летние задания, в ходе выполнения которых происходит накопление сведений, нужных для последующего изучения того или иного раздела школьной биологии. Материалы летних заданий можно использовать в мероприятиях разного уровня, имеющих сходную тематическую направленность....
16 05 2025 6:23:10
На уроке учащиеся получают знания о многообразии грибов, их роли в природе и жизни человека. Урок помогает решить триединую задачу обучения биологии: развитие интереса к предмету, изучение и понимание признаков и свойств живого, понимание места и роли человека в природе....
15 05 2025 9:32:32
Проведение устных журналов, где учащимся приходится самим готовить материал, презентации к нему, составлять и решать задачи, отстаивать свою точку зрения – это один из возможных вариантов активизации деятельности учащихся. Данный журнал может быть использован на уроках географии, биологии, истории или как звено в цепочке внеурочных мероприятиях, посвященных истории развития знаний о селекции растений и великих селекционерах....
14 05 2025 5:53:42
Урок построен по принципу динамичности, предлагает различные виды тренировочной деятельности учащихся с целью подготовки к ЕГЭ по разделу «Клетка». Урок может использоваться при повторении, обобщении и контроле знаний....
13 05 2025 6:56:38
Ни один организм в природе не существует вне связей со средой и другими организмами. Эти связи - основное условие функционирования экосистем. Через них осуществляется образование цепей питания, регулирование численности организмов и их популяций. По этой причине и любое их нарушение не остается бесследным, требует длительного времени для восстановления. В связи с этим экологически обусловленное поведение человека в природе невозможно без знакомства с этими связями и последствиями их нарушения....
12 05 2025 11:50:16
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 ::
