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:
Изучение клеточного уровня организации жизни требует у учащихся развитого образного мышления. Цель моей работы – показать возможности новых технологий, методов и приемов, позволяющих развивать образное мышление при изучении растительной клетки и клеточной теории (тем, требующих большого иллюстративного материала и исторического подхода к изучению фактов)....
03 04 2025 4:57:14
Самостоятельная работа способствует развитию мыслительных умений и навыков, предполагает проявление инициативы студентов в процессе освоения материала. Новые ФГОСы способствуют развитию именно самостоятельной работы, т.к. произошло уменьшение аудиторных часов по анатомии и физиологии. Таким образом, самостоятельная работа становится одним из главнейших условий для подготовки грамотного специалиста....
02 04 2025 23:53:38
Урок проводится как заключительный и посвящается обобщению и систематизации тех знаний, которые учащиеся получили во время изучения темы «Птицы». Занятие рассчитано на 90 минут (2 урока в паре). Форма урока - игра. Ученики используют Smart-доску, разнообразный дидактический и раздаточный инструментарий (карточки, чучела, ЦОРы).
...
01 04 2025 15:31:17
Урок с презентацией по курсу биологии для 6-го класса по программе Н.И. Сонина поможет учителю раскрыть сущность обмена веществ и превращения энергии в живых организмах. Компьютерная презентация с настроенной анимацией позволяет обучающимся раскрыть особенности процессов, составляющих обмен веществ у растений и животных, и выявить значение обмена веществ и энергии для жизни на Земле....
31 03 2025 12:24:33
Деятельность - это процесс взаимодействия человека с миром. Человеческая деятельность включает в себя такие познавательные процессы, как ощущения, восприятие, память, мышление, воображение. От уровня развития познавательных процессов учащегося зависит легкость и эффективность его учения. Данный урок направлен на развитие и совершенствование зрительного восприятия, на совершенствование мышления, обогащения арсенала чувств. Урок учит детей быть наблюдательными и любознательными, а также на уроке предлагаются гигиенические правила и гимнастические упражнения, которые помогут сохранить зрение....
30 03 2025 2:30:22
Цель урока: создание условий для усвоения темы урока и формирование познавательного интереса к предмету через использование информационно-коммуникационных технологий; раскрыть сущность и значение матричного синтеза, хаpaктерного для живой природы;
познакомить с молекулярными основами передачи и реализации наследственной информации и роли нуклеиновых кислот и белков в этих процессах....
29 03 2025 20:44:13
Одновременно повторяются знания о строении ЦНС человека и функциях отделов головного мозга, изученные в курсе «Биология–8. Человек». Применяется мозговой штурм. В ходе критического анализа идей формулируется вывод: эволюция человека шла в направлении цефализации, в результате действия биологических, социальных факторов и отбора сформировалась уникальная структура головного мозга....
28 03 2025 8:59:45
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....
27 03 2025 10:41:12
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. ...
26 03 2025 9:29:38
Семена цветковых растений разнообразны по форме и размерам: могут достигать нескольких десятков сантиметров (пальмы) и быть почти неразличимы (орхидные, заразиха). По форме — шаровидные, удлиненно-шаровидные, цилиндрические....
25 03 2025 22:57:10
Урок по теме "Особенности строения и жизнедеятельности члeнистоногих. Класс Paкообразные" построен с использованием технологии личностно-ориентированного обучения. Цель урока не только познакомить с программным материалом, но и способствовать развитию интеллекта учащихся....
24 03 2025 22:29:27
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....
23 03 2025 19:22:27
Данный урок знакомит учащихся с новыми понятиями – "генетически модифицированные организмы", "генетически модифицированные продукты", историей их появления, методами получения и изучения. Учит в реальной жизни определять в пищевых продуктах данные ингредиенты. Знакомит с мнениями ученых относительно пользы или вреда для человека этих продуктов.
...
22 03 2025 21:56:43
В последнее время всё больше учителей – пpaктиков склоняются к мысли о том, что процесс обучения в школе не должен сводиться к простой передаче некой суммы знаний от учителя к ученику. Важно научить школьников самостоятельно добывать знания, направлять их поиск, т.е. осуществлять мотивационное управление их учением. В этой ситуации особая роль отводится системе модульного обучения. Роль автора на модульном уроке - управление работой учащихся, где он имеет возможность общаться пpaктически с каждым учеником, помогать слабым и поощрять сильных....
21 03 2025 19:19:12
Представленный урок составлен на основе программы Н.И. Сонина для 7-го класса. Чтобы повысить интерес учащихся к теме, урок интегрирован с математикой. Задание по определению темы урока (угадывание букв) вызывает у детей интерес и мотивирует их дальнейшую деятельность на уроке. Урок обучает детей работе с учебником. Формирует навыки составления схем и умение делать самостоятельно выводы. Учитель привлекает на урок очень интересный дополнительный материал из книги "За страницами учебника"....
20 03 2025 20:36:21
Урок биологии в 10-м классе проходит в форме конференции, на котором выясняются факторы, влияющие на снижение продолжительности жизни людей.
...
19 03 2025 18:54:24
Интегрированный урок литературы и биологии – урок формирование нового проблемного видения, цель которого через изучение романа В.Дудинцева «Белые одежды» понять, как внутренняя политика государства 30–60-х годов ХХ века повлияла на развитие биологии как науки....
18 03 2025 10:16:58
Интеграция предметов гуманитарного и естественнонаучных циклов таит в себе огромные возможности для развития личности ребенка. Использование музыки и живописных произведений на уроке биологии затрагивает эмоциональную сферу ребенка, служит стимулом к творческой деятельности, расширяет сферу актуального знания. Дидактические особенности урока связаны с формированием опыта поисковой деятельности, включением опыта группового творческого поиска в широкий контекст личного опыта учащихся....
17 03 2025 12:33:40
![]("/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....
16 03 2025 6:24:44
Урок биологии включает развивающие задания по теме. Предложены упражнения на сравнение, анализ, синтез, установление причинно-следственных связей (логика) и умение делать выводы....
15 03 2025 22:52:11
Урок составлен в соответствии с программой и учебником В.В. Пасечника для 6-го класса. При изучении нового материала учитель опирается на знания учащихся о голосеменных из жизненного опыта. Урок имеет пpaктическую и валеологическую направленности, в него включены региональный и экологические компоненты на уроков биологии.
...
14 03 2025 19:21:44
Представленная разработка урока имеет целью обобщение и систематизацию знаний учащихся по данной теме. Игровая форма проведения урока способствует повышению интереса учащихся к предмету, развитию взаимоуважения, умения работы в группе. Урок составлен на основе материалов, изложенных в учебнике для 6-го класса Пономаревой И.Н., Корниловой О.А., Кучменко В.С. Биология: Растения. Бактерии. Грибы. Лишайники издательства Вентана-Граф....
13 03 2025 3:51:14
Урок построен на региональном материале – изучении гастрономических привычек народов Северного Кавказа. Дети в преддверии новогоднего праздника знакомятся не только с новогодними национальными блюдами, но и выясняют влияние особенностей кухни Кавказа на состояние здоровья людей. У учащихся развиваются пpaктические навыки по здоровому питанию; воспитывается культура отношения к национальным традициям....
12 03 2025 13:10:56
Методика проведения урока позволяет работать с учащимися, имеющими разный уровень подготовки и мотивации, что поддерживает их внимание на протяжении всего урока, развивает интерес к изучаемому предмету, теме. Работа учащихся приобретает коллективный, творческий хаpaктер, развивается мыслительно-логическая деятельность. Урок несет хаpaктер сотрудничества, при этом ведущая роль отводится ученику.
...
11 03 2025 19:52:23
Урок по учебнику под редакцией В.В. Пасечника (Раздел 4. «Строение и многообразие покрытосеменных растений») формирует у учащихся знания о листе как важнейшей составной части побега; учит распознавать листья по типам жилкования, способу прикрепления к стeблю; различать простые и сложные листья....
10 03 2025 1:35:38
Представленный урок биологии в 8-м классе с использованием интеpaктивной доски Hitachi StarBoard позволяет изучить процесс свертывания крови, его механизмы. Знакомит учеников с заболеваниями, возникающими при нарушении свертывания крови.
...
09 03 2025 23:19:24
Урок повторения и обобщения знаний о прокариотах в 10-м классе - хорошая возможность для формирования и развития надпредметных умений и навыков. Таких как: умение применять знакомые термины, анализировать, обобщать, делать выводы, составлять схемы по прочитанному тексту, классифицировать и выделять основание классификации.
...
08 03 2025 5:15:37
Урок призван сформировать у учащихся представление о бактериях как живых организмах; особенностях строения и процессах жизнедеятельности; роли и значении бактерий в природе и в жизни человека; сформировать умения находить в тексте учебника и других дополнительных источников информации отличительные признаки бактерий, описывать их; расширять кругозор обучающихся; развивать гигиеническое воспитание учащихся....
07 03 2025 13:43:17
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....
06 03 2025 2:34:47
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....
05 03 2025 2:53:50
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....
04 03 2025 2:23:32
Значение раннецветущих растений очень велико. Именно раннецветущие растения способствуют выживанию первых насекомых и сохранению всех остальных звеньев пищевых цепочек. Необыкновенная красота этих растений подвергает их к бездумному уничтожению со стороны человека. Всё это требует особой охраны раннецветущих растений. Материал предназначается всем любителям природы, прежде всего, учителям, родителям....
03 03 2025 9:27:12
В данной работе представлена разработка обобщающего урока по биологии на тему "Царства Бактерии. Царство Грибы. Царство Растения" для шестого класса по программе и учебнику В.В. Пасечника. Урок проводится в игровой форме, что позволяет повысить познавательную активность школьников. Класс делится на три комaнды. Проводятся конкурсы. В конце урока подсчитываются баллы, определяются победители, выставляются оценки.
...
02 03 2025 20:55:47
Педагогическая идея урока заключается в использовании коррекционного обучения детей с умственной отсталостью – способствует созданию оптимальных условий для развития интереса и способностей, усвоению материала в процессе индивидуальной деятельности. Особое значение придается активизации познавательной деятельности учащихся....
01 03 2025 8:46:54
В работе представлены компьютерные презентации учащихся 7–11-х классов, применяемые на уроках биологии. Данные презентации соответствуют требованиям и помогают учителю биологии или классным руководителям проводить беседы по профилактике вредных привычек с учащимися школы и их родителями....
28 02 2025 6:42:27
Урок проверки, оценки и коррекции знаний и способов деятельности с использованием ИКТ с целью развития личности каждого ученика через активную деятельность на уроке.
Ожидаемые результаты: дети сами должны сформулировать тему и задачи урока; сами проверить и оценить свои знания, используя навыки работы на компьютере; сами открыть тайну цветковых растений; сами сделать выводы по уроку. Учитель выступает как координатор урока.
...
27 02 2025 17:25:18
Средство модульного обучения – модуль – это целевой функциональный узел, в котором объединены учебное содержание и приемы учебной деятельности по овладению этим содержанием. Это инструкция по достижению цели учебно-познавательной деятельности, индивидуальная программа, содержащая целевой план действий, банк информации, указания по осуществлению самоконтроля, самооценки, самоанализа....
26 02 2025 11:43:22
Урок формирования новых знаний и умений в форме игры для 5-го класса проводился с целями формирования у учащихся познавательного интереса к предмету, формирования ключевых компетентностей, развития речи, осуществления интеграции с английским языком. Такие уроки с использованием игровых форм способствуют активизации мыслительной деятельности, развитию творческих способностей, воспитанию коллективизма, сплочению, улучшению психологического климата между учащимися....
25 02 2025 12:52:23
Урок-пресс-конференция проводится за счет резервного времени, способствует развитию интереса учащихся к здоровому образу жизни, имеет большое воспитательное значение, так как в последнее время распространилась мода на самые экзотические диеты, и подростки зачастую становятся жертвами диет и коммерческой рекламы.
Урок построен в форме пресс-конференции, приглашается представитель городской СЭС, к уроку подготавливается выставка книг о кулинарии, подбирается коллекция упаковок от зубных паст, муляжи фруктов и овощей, кабинет заранее готовится к уроку.
...
24 02 2025 6:24:31
Автор анализирует умение учащихся самостоятельно работать по предложенной теме, проводить анализ информации. Задачи урока: активизировать учебную и познавательную деятельность учащихся; познакомиться с основными гипотезами происхождения жизни, провести их анализ; проследить историю данного вопроса с древних времён до настоящего времени....
23 02 2025 21:35:20
Урок проводится в 11-м классе с целью сформировать у учащихся представления о географическом и экологическом способах видообразования; научить определять способы видообразования, сравнивать их друг с другом; продолжить формирование у школьников убежденности в необходимости сохранения видового многообразия растений и животных. Сложный для восприятия и запоминания материал легко усвоить с помощью опopных схем, изложенных в данном плане-конспекте....
22 02 2025 14:11:12
Семена – это важнейшее достижение в эволюции высших растений. На уроке даются представления о вегетативных репродуктивных органах и о строении семян. Автор знакомит учащихся с особенностями строения семян двудольных растений....
21 02 2025 18:15:49
К наиболее эффективным формам представления материала по биологии следует отнести мультимедийные презентации. Использование мультимедийных презентаций целесообразно на любом этапе изучения темы и на любом этапе урока. Презентация дает возможность учителю проявить творчество, индивидуальность, избежать формального подхода к проведению уроков.
...
20 02 2025 19:18:12
Урок развивает критическое мышление в чтении и письме (метод "фишбоун"). В ходе урока у учащихся формируются знания о общей хаpaктеристике рыб, особенностях внешнего строения рыбы в связи с водной средой обитания....
19 02 2025 5:33:49
Цель урока: обсудить с учащимися проблемы антропогенные загрязнения природной среды, его влияние на здоровье человека, последствия и пути решения данной проблемы.
...
18 02 2025 15:41:32
Целью и задачами проекта является формирование экологической культуры в процессе изучения, сохранения природных комплексов, истории и эколого-просветительской деятельности с учащимися. Проект идет параллельно с экологическим образованием, подготовкой к трудовой деятельности и изучением родного края. ...
17 02 2025 9:25:11
Урок знакомит со строением цветка, биологическим значением частей цветка, учащиеся узнают об обоеполых и однополых цветках, однодомных и двудомных растениях....
16 02 2025 4:52:52
Цель урока: сформировать у учащихся знания о биотехнологии, ее основных направлениях: генной, хромосомной и клеточной инженерии; продолжить развитие познавательного интереса к изучению проблем современной селекции, рассказать о достижениях науки и пpaктики в области биотехнологии, рассмотреть этические аспекты исследований в биотехнологии....
15 02 2025 21:25:57
Школьная факультативная лекция - метод обучения, отвечающий требованиям классического урока изучения нового материала и являющийся частью лекционно-семинарской системы. Ее использование на уроках общей биологии в 9-м классе позволяет формировать у учащихся умение планировать ответ, выделять основные моменты лекции, формулировать выводы, успешно усваивать сложный и объемный материал. В статье рассмотрен пример использования факультативной лекции на уроке по теме "Деление клетки: митоз и мейоз"....
14 02 2025 5:38:11
Цели урока: познакомиться со средами обитания животных, используя субъектный опыт учащихся; выявить приспособления животных к определённой среде обитания....
13 02 2025 22:48:33
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"
Эры и периоды в развитии жизни на Земле