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:
Данный урок является повторительно-обобщающим и может быть полезен учителям, работающим по УМК линии Н.И. Сонина. На уроке применяются различные игры, позволяющие включить в учебную деятельность всех обучающихся и проверить уровень знаний по ранее изученным темам. Широко используются литературные произведения, которые рассматриваются с биологической точки зрения....
01 04 2025 11:29:21
Урок проводится с применением игровых технологий, как конкурс между двумя комaндами класса. Используются групповые, парные, индивидуальные формы работы. Используется дифференцированный подход: для более слабых - биологическая "рыбалка", для средних и сильных учеников - работа по исправлению ошибок в тексте, для увлекающихся - возможность выступить с докладом, собрать названия рыб....
31 03 2025 1:41:10
На уроке учащиеся узнают о составе почвы, о значении перегноя для плодородия почвы....
30 03 2025 13:11:29
Материал урока знакомит учащихся с многообразием моллюсков, их приспособленностью к условиям обитания, рассматривается значение моллюсков в природе и жизни человека. Использование компьютерной презентации делает урок насыщенным, содержательным и красочным. На уроке дети работают в группах, развивают умение делать выводы на основе полученной информации....
29 03 2025 20:59:26
Традиционное планирование школьного курса общей биологии не предусматривает отдельного урока по генеалогии как одному из методов наследственности человека. Тема эта заслуживает особого внимания, поскольку представляет пищу для размышления биологического, этического, нравственного и патриотического хаpaктера....
28 03 2025 0:12:29
Урок спланирован с учетом реальных возможностей класса, материал подобран к занятию с расчетом на использование ярких образов, проблемных ситуаций, включением в занятие информационно-коммукационных технологий....
27 03 2025 14:48:45
Урок химии проводится в 9-м классе после изучения темы "Окислительно-восстановительные реакции" и в ходе изучения раздела "Структурная организация живых организмов" по биологии. Такая интеграция урока дает возможность глубже понять химизм биологических процессов в клетках прокариот, раскрыть роль окислительно-восстановительных процессов в круговороте веществ в природе.
...
26 03 2025 16:39:22
Введение технологии кейс-стади связано с реализацией компетентностного подхода в образовании и требует смены парадигмы мышления в сторону системно-деятельностного подхода. Урок интересен тем, что переpaбатывается огромный массив информации, и в уроке появляются два кейса (кейс документов и кейс решения проблемной ситуации)....
25 03 2025 10:32:47
У учащихся формируется понятие о почках и побеге. Учитель показывает особенности их строения и создает условия для развития у детей самостоятельности при выполнении пpaктических работ. Учит распознавать и называть листья по внешним признакам, а также типы их расположения и жилкования, формировать представление о побеге....
24 03 2025 1:48:30
В связи с хозяйственной деятельностью человека важно сохранение видового многообразия насекомых...
23 03 2025 11:53:34
Обобщающий урок по биология в 8-м классе с количеством учащихся - 6 человек. Цель урока: расширить знания учащихся о свойствах анализаторов, об их взаимодействии и взаимозаменяемости; показать роль нервной системы в приспособлении организма человека к условиям среды и способности реагировать на их изменения; обобщить знания об органах чувств.
...
22 03 2025 15:57:57
Введение в природоведение, 9-й класс. Урок-занятие "Влияние человека на ландшафт" будет интересен не только с позиции выбора профиля обучения, но и с точки зрения экологической грамотности и формирования экологической ответственности каждого гражданина России. Урок проводится с использованием элементов урока "критического мышления". На заключительном этапе урока ученики выполняют проектную работу по улучшению и благоустройству своего села.
...
21 03 2025 0:29:21
"ИСУД" (индивидуальный стиль учебной деятельности ученика) является частным случаем развивающего обучения. Эта технология специально спроектирована как открытая система для добавления новых приёмов и форм работы и для корректирования и модернизации системы ресурсов учебного успеха ученика. В статье показано использование приёмов ИСУД на уроке биологии в 10-м классе по учебнику В.Б. Захарова, Н.И. Сонина.
...
20 03 2025 19:47:26
Исследование предполагает межпредметную интеграцию, что позволяет учитывать при работе с детьми их интересы к различным дисциплинам....
19 03 2025 13:13:47
Представлен конспект урока биологии в 8-м классе. Применение новых информационных технологий позволяет включать в работу разные сенсорные системы учащихся, для аудиалов будет интересным звуковое сопровождение видеофрагментов и флэш-клипов; для визуалов - крупные качественные цветные иллюстрации (вместо старых и тусклых таблиц на бумажной основе); полем деятельности для кинестетиков являются все возможные интеpaктивные средства флэш-клипов и, безусловно, возможности смарт-доски....
18 03 2025 6:35:58
На уроке учащиеся отправляются на родину В.М.Шукшина. Изучают природу этого района, узнают много нового и полезного. Множество приложений и презентаций помогают лучше отобразить данную тему....
17 03 2025 5:46:46
Результаты эволюции проявляются в трех следствиях: органической целесообразности, постепенном усовершенствовании организмов, многообразии видов....
16 03 2025 5:43:33
![]("/img/contest-medal-icon.png" "\"Лауреат\""){kind=icon}
Работа выполнена для использования на предметной неделе по биологии/экологии. Представлена в форме игры для учащихся 8-х классов. Игра в форме компьютерной презентации позволяет более наглядно представить материал, который поможет закрепить, использовать и дополнить знания учащихся о мире живой природы, в котором мы живем....
15 03 2025 21:43:33
Представлен обобщающий урок биологии в 6-м классе, на котором учащиеся не только систематизируют и обобщают знания по теме «Размножение, рост и развитие организмов», но и задумываются о месте человека в системе живой природы и его роли для всего живого....
14 03 2025 8:49:10
Урок в 9-м классе служит формированию знаний об органоидах клетки, их строении и функциях, отличительных особенностях растительной и животной клеток и принципиальном единстве их строения; формирование единой картины живой природы и взаимосвязи ее компонентов. Дети используют рабочие листы, листы для развития монологической речи. В домашнем задании – тест – подготовка к итоговой аттестации в новой форме....
13 03 2025 5:49:58
В ходе урока создается проблемная ситуация, формулируется проблема, выдвигаются версии решения проблемы, актуализация знаний, открытие нового знания, применение нового знания. Все этапы урока сопровождаются презентацией "Происхождение жизни на Земле". Подводятся итоги урока, следуют оценивание, рефлексия и домашнее задание....
12 03 2025 16:19:15
Представленный урок биологии проводится в 7-м классе. Урок представлен в интеpaктивной форме изучения нового материала, т.е. ученики с помощью учителя самостоятельно изучают новый материал по мноогобразию пресмыкающихся....
11 03 2025 21:29:19
Цель урока: определить понятие «жизнь»; познакомиться с различными теориями происхождения жизни....
10 03 2025 7:26:26
Использование разных педагогических приемов во время урока способствует развитию активной познавательной деятельности учащихся. Одним из таких приёмов является написание творческих работ учащимися. Они развивают образное и логическое мышление, раскрывают таланты и творческие возможности детей, будят фантазию и воображение, вызывают интерес к теме....
09 03 2025 5:43:47
Викторина направлена на воспитание патриотизма и любви к своему краю....
08 03 2025 14:40:25
Предлагается четыре варианта задач по генетике. В каждом варианте три задачи по моногибридному скрещиванию, дигибридному скрещиванию и скрещиванию, сцепленному с полом.
...
07 03 2025 12:13:45
В статье изучаются признаки растений семейства пасленовых; показывается их значение для человека....
06 03 2025 13:28:10
При изучении темы "Изменение питательных веществ в кишечнике" целесообразно подробно остановиться на изучении действия ферментов сока поджелудочной железы и кишечного сока.
Для решения познавательной задачи используется технология модульного обучения. В ходе отчета учеников, рассказа и обобщения учителя формируются основные знания учащихся о функциях кишечника в единстве со строением, о значении толстого кишечника, о взаимосвязи органов пищеварения....
05 03 2025 4:44:42
Урок знакомит с анатомическим строением органов дыхания. Ученики убеждаются в том, что особенности строения связаны с выполняемыми функциями....
04 03 2025 23:23:33
Урок для 5-го класса по естествознанию на основе интеpaктивного обучения, при котором учащиеся активно включаются в поиск нового знания через различные виды деятельности....
03 03 2025 20:44:44
В статье представлены два подробных цикла уроков по изучению типа хордовых. Каждый цикл состоит из нескольких уроков, посвященных одному из классов типа хордовых. Все уроки сопровождаются презентацией.
...
02 03 2025 1:20:41
Урок-конференция изучает инфекционные заболевания человека, причины их возникновения, распространения, профилактику и лечение....
01 03 2025 7:32:44
Урок составлен по программе Пономаревой И.Н. и проводится в 8-м классе по теме "Дыхательная система". Главная задача урока - показать соотношение законов физики и биологии, для демонстрации этих законов используется видеоролики, включенные в презентацию. Помимо роликов, имеются Flash, которые также способствуют усвоению знаний по данной теме.
...
28 02 2025 16:57:27
В настоящее время одной из важнейших проблем нашей республики и не только является проблема экологического образования. Экологическая тропа создается детьми прежде всего для самих же детей, ради их обучения и воспитания. Это одна из привлекательных форм организации их деятельности в системе экологического образования и воспитания. Если она правильно организована, то позволяет учащимся с разных сторон раскрывать свои творческие возможности, сочетать умственный и физический труд....
27 02 2025 0:46:40
Цель урока: формировать у учащихся представления о здоровом образе жизни; разъяснить, как влияет на организм человека никотин и алкоголь; сформировать отрицательное отношение к табаку и алкоголю; воспитывать бережное отношение к здоровью как к главной ценности....
26 02 2025 12:15:19
Митохондрии - это микроскопические мембранные органоиды, которые обеспечивают клетку энергией. Поэтому их называют энергетическими станциями клеток....
25 02 2025 1:49:38
В статье представлен модульный урок по изучению особенностей строения и образа жизни млекопитающих животных; систематике и ознакомление с некоторыми отрядами класса Млекопитающие.
...
24 02 2025 7:52:39
На уроке учащиеся вспоминают материал 6-го класса по строению корней, листьев, цветков, плодов и применяют полученные знания для изучения темы "Семейства крестоцветные". Выявляют особенности строения растений семейства, рассматривают представителей, выясняют важность растений для человека....
23 02 2025 17:39:36
Сегодня перед учителем стоит задача развивать в учениках умение быстро находить, обpaбатывать, усваивать научную информацию, умение принимать самостоятельные и осмысленные решения в процессе коллективного учебного исследования. Учителю необходимо создавать условия для такого развития учащихся, искать формы и методы различной деятельности на уроках. Предлагаю вариант урока по изучению водорослей в 7-м классе, в котором использую инструктивно-технологическую карту. Такие карты эффективны при изучении большого теоретического материала.
...
22 02 2025 8:26:35
Тема урока: Жизнедеятельность клетки. Это 3-й урок в разделе "Клеточное строение растений". Используя разнообразные формы организации познавательной деятельности и проблемные задания, создаются условия для применения новых и имеющихся знаний в знакомой и новой учебной ситуациях.
...
21 02 2025 19:49:56
Представлен конспект урока "Биосинтез белка" с использованием презентации. В презентации демонстрируются различные этапы биосинтеза белка: построение информационной РНК, доставка ее в рибосому, связывание аминокислот с трaнcпортной РНК, попадании аминокислот в рибосому, рост полипептидной цепи, изменение взаимного расположения рибосомы и РНК, завершение процесса биосинтеза. Использование компьютерных технологий делает урок гибким, обеспечивает активный процесс обучения....
20 02 2025 18:29:32
Наличие познавательного интереса у учащихся во многом определяет качество усвоения знаний и способов деятельности. Одним из способов формирования устойчивого интереса к своему предмету является применение игровых моментов в учебной деятельности. Игровые формы, особенно коллективные, способствуют позитивным изменениям личностной, мотивационной и смысловой сферы обучаемого.
...
19 02 2025 20:53:44
Программа рассчитана не только на обучающихся, проявляющих интерес к биологии, но предполагает формирование такого уровня знаний, который позволил бы в будущем правильно ориентироваться в этой области науки. Программа предусматривает выравнивание стартовых возможностей личности; предметно ориентирует воспитанников в базисных видах деятельности; компенсирует отсутствие в основном образовании некоторых тем; содействует выбору индивидуального образовательного пути ребенка....
18 02 2025 17:12:51
Мероприятие может быть приурочено ко Дню птиц, который ежегодно проходит 1 апреля. Презентацию можно использовать на уроках биологии....
17 02 2025 22:58:45
Материал урока по теме «Прокариотические клетки» проводится с опорой на ранее изученный материал, в течение урока используется более 20 терминов. Применяется дидактический материал, организована работа с учебником, у доски для индивидуального или фронтального опроса по таблицам, используются межпредметные связи....
16 02 2025 14:58:43
Данный элективный курс реализует личностно-деятельный подход в обучении биологии на основе проектной деятельности учащихся, базируется на интеграции и экологизации знаний, требует обращения учащихся к их субъективному опыту и в полной мере углубляет знания и совершенствует умения по теме «Зрительный анализатор».
...
15 02 2025 19:58:40
Урок является первым при изучении темы «Размножение» в 9-м классе. Так как данная тема изучалась в 6-м классе, то учащиеся вспоминают и дополняют данную тему. На уроке предусмотрена работа с дополнительными источниками информации, работа в группах....
14 02 2025 4:20:36
Автор предлагает 5 заданий, в которых использовались психолого-педагогические приемы, способствующие проявлению на высоком уровне интереса, положительных эмоций, активности ребенка, а также развивающие его учебные навыки.
Использование заданий в работе с детьми 4–9-го классов в детском объединении "Юный зоолог" давало хорошие результаты на отдельных этапах учения....
13 02 2025 2:51:39
Урок-экспедиция помогает активизировать познавательную деятельность учащихся. Учащиеся знакомятся с лекарственными растениями сообщества болота своей местности, их лечебными свойствами.
...
12 02 2025 5:51:40
Сегодня акцент переносится с "усвоения знаний" на формирование "компетентности", происходит переориентация на личностно-ориентированный подход. Современный урок ценен не только получением информации, но прежде всего обучением в ходе него способов деятельности для получения информации.
...
11 02 2025 19:21:30
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 ::
Урок изучения нового материала в 11-м классе по общей биологии по теме "Основные этапы (стадии) эволюции человека — антропогенеза"
Внутреннее строение листьев