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:
Проблема нарастания динамики социально-экономической активности приобретает в настоящее время глобальный хаpaктер и требует от школы обновления структуры.
Элективные курсы предлагают выход за рамки традиционных учебных предметов.
...
08 10 2026 22:10:47
В основе урока лежит реализация принципов развивающего обучения. Урок изучения нового материала построен на основе самостоятельной деятельности учащихся при работе с учебно-тематическими картами. Материал можно использовать при проведении уроков соответствующей темы для учащихся 9-х и 11-х классов.
...
07 10 2026 4:43:33
Викторина направлена на воспитание патриотизма и любви к своему краю....
06 10 2026 12:56:44
Данный урок включает в себя применение мультимедийных технологий, что позволяет более широко и наглядно продемонстрировать карту звездного неба, расположение созвездий, помогает работать учителю совместно со всем классом по карте звездного неба, дополняя свой рассказ изображением слайдов....
05 10 2026 0:49:56
![]("/img/contest-medal-icon.png" "\"Лауреат\""){kind=icon}
Предлагаемая интеллектуальная игра является прообразом игры «Своя игра». Разработка содержит презентацию, на которой находится игровое поле, состоящее из пяти секторов с различного рода заданиями. Каждый сектор содержит вопросы различной стоимости. Чем выше цена вопроса, тем он, как правило, сложнее. Данное мероприятие может с успехом быть проведено в рамках недели биологии....
04 10 2026 23:42:44
Данный урок может быть использован по программе Н.И. Сонина при изучении темы "Многообразие голосеменных". Проведение конференции позволяет обобщить материал по данной теме, дает возможность выставить всем оценки. Дети при подготовке к уроку используют дополнительную литературу....
03 10 2026 23:19:44
Cтатья предлагает способ создания целостного образовательного прострaнcтва через систему интегрированной работы учителей биологии и литературы. На уроке систематизируется материал, изученный на уроках природоведения и литературы в 5-м классе (через изучение сказки-были М.М. Пришвина «Кладовая солнца»). Учащиеся работают над исследованием....
02 10 2026 21:41:59
Урок изучения нового материала о строении клетки сопровождается рассказом учителя с элементами беседы, демонстрацией иллюстрированной презентации и заполнением учащимися структурно-логической схемы. В результате изучения данной темы учащиеся углубят знания о строении клетки, сформируют умения производить сравнительный анализ растительной и животной клетки, выработают навыки структурирования материала по теме урока.
...
01 10 2026 11:22:30
К уроку составлена технологическая карта. Рассмотрена деятельность учителя и ученика на уроке биологии....
30 09 2026 16:20:28
Цельурока: изучить механизм деления клеток с применением моделирования; сформировать понятие об универсальных способах деления клеток – митозе, мейозе; продолжить формирование познавательной активности учащихся, умение самостоятельно добывать знания, выделять главное, анализировать, сравнивать....
29 09 2026 18:44:12
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....
28 09 2026 15:29:50
Конспект занятия по дополнительной образовательной программе «Родная природа» в разделе «Животный мир Кировской области», тема «Птицы». Занятие рекомендовано для проведения уроков зоологии в 7-м классе при изучении темы «Класс птицы». Занятие проводится в форме устного журнала с использованием натуральных гнезд птиц, прослушиванием голосов птиц, фотографиями и рисунками....
27 09 2026 22:15:57
Главное назначение мероприятия – проведение природоохранной деятельности через внеклассную работу. Оно позволяет расширить круг знаний детей о природе родного края: дать сведения о заповеднике «Хакасский»; воспитывать бережное отношение к окружающему миру, формировать любовь к малой родине; развивать деятельностный подход к решению экологических проблем.
...
26 09 2026 19:13:44
Академик Н.И.Вавилов показал, что наиболее многообразные генотипы культурных растений находятся в центрах их происхождения, где сохранились их предки....
25 09 2026 20:53:25
К отряду Непарнокопытные относятся крупные копытные — лошади, ослы, зебры, носороги и др., у которых хорошо развит третий (средний) палец. Остальные пальцы в ходе эволюции редуцировались....
24 09 2026 15:39:32
Моделирование является методом познания. Именно поэтому, интересное и оригинальное решение было найдено на данном интегрированном уроке. Детей озадачили построением модели и "вооружили" компьютерами, но чтобы справиться с поставленной целью, необходимы знания по теме "Клетка" из курса биологии и навыки работы за компьютером....
23 09 2026 3:39:45
Под закаливанием организма понимают мероприятия, повышающие устойчивость организма к воздействиям нeблагоприятных факторов среды....
22 09 2026 1:44:20
Данная программа разработана с целью оказания методической помощи учителям и учащимся для проведения исследовательской работы по экологическому мониторингу окружающей среды.
...
21 09 2026 11:52:42
Задачи урока биологии, проведенного в 8-м классе: систематизировать знания учащихся о строении и функциях пищеварительной системы; познакомить учащихся с процессами механической и химической обработки пищи в ротовой полости, деятельностью слюнных желез, регуляцией слюноотделения; содействовать стремлению учащихся вести здоровый образ жизни, заложить основу для понимания правил гигиены полости рта.
...
20 09 2026 3:13:26
Задачи урока: систематизировать знания учащихся о строении и функциях пищеварительной системы; познакомить учащихся с процессами механической и химической обработки пищи в ротовой полости, роли ферментов в этих процессах, деятельностью слюнных желез, содействовать стремлению учащихся вести здоровый образ жизни....
19 09 2026 9:41:45
Элективный курс "Решение задач по генетике" рекомендован учащимся 9–11-х классов, обучающимся по учебникам цикла Н.И. Сонина. На занятиях учащиеся учатся решать, оформлять, анализировать генетические задачи.
...
18 09 2026 17:41:42
Урок способствует формированию знаний об изменении температуры воздуха с высотой; знакомит с процессами образования облаков, видами осадков. Расширяются знания учащихся о воздухе, полученные в начальной школе....
17 09 2026 12:10:57
Почка состоит примерно из 1 млн. структурных и функциональных единиц — нефронов, прострaнcтво между которыми заполнено соединительной тканью....
16 09 2026 13:58:18
Чтобы преодолеть нескрещиваемость при отдаленной гибридизации, Мичурин разработал ряд методов: вегетативного сближения, посредника, опыления смесью пыльцы....
15 09 2026 18:39:46
Торможением условных рефлексов называются процессы, которые приводят к ослаблению или прекращению возбуждений. Это явление противоположно возбуждению....
14 09 2026 21:39:58
Учащиеся знакомятся с классификацией мхов, изучают особенности строения кукушкиного льна; закрепляют знания проведением лабораторной работы....
13 09 2026 9:12:27
Урок обобщает, закрепляет и расширяет знания учащихся, активирует их работу с дополнительной литературой, развивает творчество учащихся, которое демонстрируется в плакатах о защите земноводных.
...
12 09 2026 13:43:54
Урок предоставляет возможность познакомиться с особенностями строения прокариотической клетки на примере бактериальной; сформировать знания о важной экологической роли прокариот, значении бактерий для жизни человека....
11 09 2026 21:44:32
Комбинированный урок "Насекомые" направлен на формирование представлений о классе насекомых на основе повторения и сравнения с ранее изученными классами типа Члeнистоногие. При актуализации и систематизации использованы различные приемы: фронтальный опрос, индивидуальная и групповая работа, взаимопроверка, творческие работы, работа с биологическими терминами. На уроке учащиеся выполняют лабораторную работу, работая с инструктивными картами и дополнительным материалом. Большое внимание уделено терминологии и систематике.
...
10 09 2026 23:23:39
Изучая данную тему, обучающиеся узнают об особенностях пластического и энергетического обмена в клетке, однако изучению условий протекания данных процессов уделяется недостаточное внимание. Данный урок позволяет ученикам на пpaктике познакомиться с некоторыми условиями, необходимыми для протекания обмена веществ в клетке....
09 09 2026 19:17:25
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....
08 09 2026 23:24:57
Изучая вопрос о происхождении пресмыкающихся, целесообразно вернуться к происхождению рыб и земноводных, познакомить учащихся с эволюционной теорией Ч.Дарвина. Есть прекрасная возможность проследить усложнение в организации, обнаружить общие черты и различия, выявить доказательства эволюции или столкнуться с её загадками. Постановка проблемы в виде сценки, новые интересные факты, форма постановки дискуссионных вопросов способствуют концентрации внимания, привлечению знаний из области физики, химии....
07 09 2026 23:17:55
Переходные формы — археоптерикс и археорнис — в виде ископаемых остатков (отпечатков) обнаружены в верхнеюрских отложениях....
06 09 2026 5:53:34
Хозяйственная деятельность человека изменяет условия существования многих видов растений и животных. Из животных, которые были известны науке в 1600 г., к настоящему времени исчезло 65 видов млекопитающих и 140 видов птиц. Рациональное использование видов из дикой природы требует регуляции численности их популяций....
05 09 2026 1:40:13
Вопросы пoлoвoго воспитания школьников сегодня имеют первостепенное значение. Уже в девятом классе девчонки спрашивают меня, как пить пpoтивoзaчaточные средства. В уроке показана духовная и физиологическая часть вопроса, разница между понятиями ceкc и любовь. Делается небольшой экскурс в область применения пpoтивoзaчaточных средств, показано к чему приводит частая смена пoлoвых партнеров. Особое место отводится рассказу о венерических заболеваниях.
...
04 09 2026 13:35:21
Урок с использованием ИКТ позволяет сформировать у обучающихся знания о составе пищи, о морфолого-анатомической структуре пищеварительной системы человека, о значении системы органов пищеварения. Он стимулирует творческую активность и эмоциональное отношение к знаниям, способствует развитию любознательности, самостоятельности и гибкости....
03 09 2026 17:56:26
Представлен урок изучения нового материала с использованием исследовательского, проблемного методов обучения, ИКТ по программе Н.Н. Сонина....
02 09 2026 19:18:24
В данной работе использован метод проектов, который позволяет развивать познавательные интересы учащихся, умения самостоятельно конструировать свои знания, ориентироваться в информационном прострaнcтве. Данный проект поможет детям проявить себя, обрести уверенность в собственных силах, благоустроив школьный двор....
01 09 2026 18:23:10
На уроке автор знакомит учащихся с изменениями во внутреннем строении птиц, связанными с полетом. Учит сравнивать между собой птиц и пресмыкающихся. На уроке используются групповые и индивидуальные методы работы, с помощью которых у учащихся формируются умения работать с различными источниками информации, вести монолог и диалог, слушать, анализировать и делать выводы....
31 08 2026 8:43:38
Урок "Экологические группы птиц" проводится для учащихся 7-го класса обучающихся по программе Н.И. Сонина. Раскрываются такие вопросы, как: основные группы птиц, экологические типы птиц, экологические группы птиц, значение птиц в природе и жизни человека....
30 08 2026 19:58:45
В ходе урока учащиеся знакомятся со строением и работой сердца, а затем закрепляют полученные знания с помощью заполнения таблицы и тестовой работы....
29 08 2026 18:17:56
Курс "Основы здоровья" рассчитан на 35 часов в год, цель курса сформировать мировоззрение учащихся, в котором здоровье является одним из важнейших социокультурных ценностей нашего общества. Данная программа может быть использована при проведении факультативных занятий по внеурочной деятельности....
28 08 2026 7:48:32
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»....
27 08 2026 21:34:12
В ходе урока учащиеся знакомятся с функциями плазматической мембраны, рассматривают виды трaнcпорта через клеточную мембрану, находят взаимосвязь строения мембраны с выполняемыми функциями. На уроке используется групповая работа, лабораторная работа "Наблюдение плазмолиза и деплазмолиза в клетках кожицы лука", электронная презентация к уроку.
...
26 08 2026 21:50:27
В статье изложен вариант проведения урока в 7-м классе, который обучается по учебнику авторов Н.И. Сонина и В.Б. Захарова «Многообразие живых организмов». Во время подготовки и на протяжении всего урока учащиеся раскрывали своё творчество, свой талант....
25 08 2026 1:23:37
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)....
24 08 2026 3:50:57
Раскрываются условия правильного формирования скелета и мышц, значение двигательной активности для сохранения здоровья, повторяются знания об опopно-двигательной системе. Доказывается необходимость движения: для жизни человека, здоровья, формирования красивой осанки, красивой фигуры....
23 08 2026 23:53:19
Основная цель урока - систематизация и обобщение знаний учащихся по указанному разделу, подготовка к более детальному изучению растений и их частей. Урок носит нетрадиционную форму, сочетает в себе элементы всех форм работы, отличается разнообразием применяемых средств....
22 08 2026 19:41:57
На уроках важное место отводится исследовательской деятельности. Учащиеся выявляют влияние шума, курения на организм, изучают экологическое состояние пришкольного участка, исследуют содержание нитратов в овощах, консервантов в продуктах, содержание витамина «С» в различных соках.
...
21 08 2026 4:24:19
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....
20 08 2026 13:54:18
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 ::
