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:
Урок подводит учащихся к выявлению закономерностей и признаков, которыми, по их мнению, обладают животные, появившиеся на планете в условиях нарастающей сухости климата и сокращения водоемов. Этими животными стали пресмыкающиеся.
...
25 11 2025 10:16:58
У учеников уже сформировано представление о покровах тела, опopно-двигательной системе, способах передвижения, дыхательной, пищеварительной, выделительной системе. И данная тема непосредственно связана с предыдущими темами, даёт представление о целостности организма и его эволюционном развитии. Предлагается дифференцированное домашнее задание.
...
24 11 2025 10:17:58
Урок проводится в виде деловой игры - интеллектуального турнира. На уроке разбираются следующие понятия: сравнение митоза и мейоза, знание особенностей гаметогенеза, форм размножения, преимущество пoлoвoго размножения, биологический смысл процесса оплодотворения, стадий эмбриогенеза.
...
23 11 2025 16:23:48
Урок способствует развитию мышления, умение применять знания на пpaктике, рассуждать и делать выводы, отвечать на поставленные вопросы. Впервые на уроке природоведения использовалась микролаборатория, что развивает умение работать с биологическими приборами, что в дальнейшем облегчает работу в последующих классах.
...
22 11 2025 13:26:17
![]("/img/contest-cup-icon.png" "\"Победитель\""){kind=icon}
В ходе урока дается обобщенное представление о процессе оплодотворения в живой природе. Рассмотрены различные типы оплодотворения, а также факторы, влияющие на этот процесс. Презентация содержит видеофрагменты, смонтированные мной специально для урока, а также анимацию из банка ЦОР....
21 11 2025 21:30:35
Использование информационных технологий во внеурочной деятельности по биологии. В ХXI веке перед школой стоит задача предоставления учащимся возможности освоения азов современных технологий, для того чтобы не оказаться беспомощным и обладать конкурентоспособностью в бурном потоке современной жизни. Предлагаемый проект "Виртуальный музей" решает одновременно две проблемы: 1) как обогатить фонд кабинета наглядным оборудованием; 2) как предоставить ученику возможность пpaктического опыта работы в рамках компьютерно-информационных технологий....
20 11 2025 17:16:31
![]("/img/contest-medal-icon.png" "\"Лауреат\""){kind=icon}
На уроке дается понятие о разнообразии бактерий. Раскрывается роль бактерий гниения, брожения, паразитических бактерий в природе и жизни человека. Учащиеся знакомятся со способами борьбы с бактериями, приносящими вред здоровью и хозяйству человека. На основе изучения процессов размножения и спорообразования бактерий показывается высокая степень выживаемости бактерий в самых тяжёлых условиях....
19 11 2025 16:27:51
Предложенная игра "Звездный час" проводится для учеников 5–7-х классов. Игру можно провести в предметных неделях по географии и биологии, во время праздника "День птиц" . Задачи игры: закрепить и углубить знания полученные на уроках географии, биологии. Развить логическое мышление, память, интеллектуальные способности; расширять кругозор знаний; воспитывать любовь к природе....
18 11 2025 21:57:46
Урок изучения нового материала, урок-пpaктикум. Компьютерная презентация позволяет восполнить недостающий материал, в частности классификационные таблицы и рисунки некоторых плодов, формирует ситуацию успеха у учащихся. Разнообразие методов и приёмов, используемых во время урока, в том числе игровые моменты, позволяет провести его весело и продуктивно.
...
17 11 2025 3:36:26
Урок биологии по теме «Двойное оплодотворение». Учащиеся узнают новый материал и закрепляют ранее полученные знания по темам «Цветок» и «Плод». Ведется с применением ИКТ....
16 11 2025 11:26:20
Задачи образования в современных условиях невозможно решить, используя устаревшие методы обучения. Все больше возрастает роль хорошо организованной учебной деятельности учащихся на уроке, деятельности, помогающей учащимся самим осваивать приемы работы с натуральными объектами, микроскопами и другими приборами, отбирать нужные им знания....
15 11 2025 8:31:53
На уроке рассматриваются различные приспособительные особенности живых организмов и относительный хаpaктер адаптации, раскрывается механизм и роль приспособления. ...
14 11 2025 21:19:45
Разработка урока является универсальной, может быть использована независимо от используемой обучающей программы по биологии в 9–11-х классах. Показать взаимосвязь биологических и социальных факторов антропогенеза. Определить значимость биологических и социальных факторов. Методы и приемы, используемые в ходе урока, обеспечивают четкое выполнение поставленных перед уроком задач....
13 11 2025 6:57:29
<p>Цели данного урока: познакомить учащихся с особенностями строения и жизнедеятельности лишайника; продолжить работу с учебником, гербарием и тетрадью; прививать детям чувство прекрасного через художественную литературу. ...
12 11 2025 15:56:50
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....
11 11 2025 9:27:17
Цель урока: определение уровня овладения знаниями по теме. Коррекция знаний, умений и навыков. Сравнение митоза и мейоза, знание особенностей гаметогенеза, форм размножения, преимущество пoлoвoго размножения, биологический смысл процесса оплодотворения, стадий эмбриогенеза.
...
10 11 2025 21:56:33
Обобщение педагогического опыта по использованию информационных компьютерных технологий на уроках биологии как средство повышения эффективности учебно-воспитательного процесса....
09 11 2025 13:22:14
Представленный урок относится к контрольно-обобщающим и проводится в группах. Цели урока: проверка знаний, полученных по темам курса "Биология 8-й класс" "Кровь" и "Система кровообращения". Выработка навыков коллективного мышления, логики, выполнение санитарно-гигиенических норм, умения работы с компьютером. Воспитание привычек здорового образа жизни и потребность физического совершенствования....
08 11 2025 23:13:50
Занятие формирует понятие об особенностях строения и жизнедеятельности змей, многообразии и значении их в природе и жизни человека....
07 11 2025 16:47:44
Интегрированный урок направлен на формирование компетенции обучающихся по истории шоколада. Любимая сладость миллионов может похвастать не только вкусовыми качествами, но и многими полезными свойствами. Знания о шоколаде позволят нашим студентам использовать этот продукт с максимальной пользой. Через интеграцию предметов создается целостное представление о взаимосвязи учебных дисциплин, необходимости их глубокого изучения и применения в их профессиональной деятельности....
06 11 2025 11:18:52
Многообразие пород домашних животных и растений было создано по воле человека и в соответствии с его пожеланиями. Это и есть искусственный отбор....
05 11 2025 20:39:55
Урок построен по программе В.Б. Захарова. Общая биология для 10–11-х классов профильный уровень. Урок завершает тему «Молекулярный уровень», обобщая знания о строении биологических полимеров. Проверяя знания о строении, свойствах и значении молекул параллельно проводится анализ о значимости молекул для всех живых существ нашей планеты....
04 11 2025 7:21:51
Урок – ролевая игра дает чувствовать себя исследователем, специалистом и важным человеком в мире взрослых. Поэтому дети становятся серьезными, более ответственно относятся к своему заданию, ответы стараются обосновать. Пpaктическая работа с проросшими семенами и другими семенами культурных растений дает дополнительные знания о них, ребята учатся пользоваться специальной литературой.
...
03 11 2025 10:16:47
Воду и минеральные вещества растения получают с помощью корней. Листья обеспечивают органическое питание растений. В отличие от корней они находятся не в почве,...
02 11 2025 6:19:18
В 2008 году вышло Постановление губернатора Амурской области о создании первой Красной книги Амурской области (от 18.02.2008 г. № 69 "О порядке ведения Красной книги Амурской области"). Большая часть информации о редких и исчезающих растениях не доходит до населения. Школьники Амурской области не знают как "краснокнижные" растения выглядят, какие меры можно предпринять для их сохранения....
01 11 2025 5:33:40
Лист — это вегетативный орган растений, является частью побега. Основные функции листа — фотосинтез, испарение воды (трaнcпирация) и газообмен....
31 10 2025 14:12:38
Принципы работы мозга, открытые великими учеными И.П. Павловым, А.А. Ухтомским, Л.С. Выготским, нашли остроумное отражение в короткометражном фильме Л.Гайдая "Наваждение". Психологу необходимо интересно и доступно рассказать родителям, педагогам или подросткам о том, как работает наш мозг, его проявлении в повседневной жизни человека, использовании знаний во благо себе и другим....
30 10 2025 16:34:29
Данный урок разработан с использованием модульно-блочной технологии. Модули являются составными частями блоков.
Блок № 1 «Организменный уровень организации». В блоке 29 модулей, модуль № 28.1 «Вирусы». Раскрытие темы данного модуля позволяет доказать, что вирусы – это неклеточные формы жизни, с присущими всему живому свойствами.
...
29 10 2025 21:11:12
Цель урока: расширить знания учащихся о влиянии человека и его хозяйственной деятельности на окружающую природу; научить школьников анализировать последствия антропогенного воздействия на пернатых; продолжить формирование негативного отношения к действиям, разрушающим естественную среду обитания растений и животных....
28 10 2025 21:39:55
Интеллектуальная игра «Умники и умницы» – конкурс для школьников среднего и старшего возраста. Подобная игра помогает расширить кругозор и повысить интеллектуальную активность учащихся, внести соревновательные элементы в образовательный процесс и укрепить представление о знаниях как важном факторе развития личности и ее высокой оценки. Игру можно проводить как заключительное мероприятие Недели биологии....
27 10 2025 22:19:56
Представлен интеpaктивный проект для групповой работы с детьми разного возраста. Пособие может быть использовано в ДОУ, начальной школе, среднем звене. Варианты использования – диагностический материал для изучения или закрепления темы «Растения». Дети дают ответы на поставленные вопросы (в виде рисунков), цветными фишками на специальных карточках, что позволяет работать с группой детей....
26 10 2025 15:50:10
Как творческий учитель может показать детям действие естественного отбора? А можно его просто смоделировать!
...
25 10 2025 19:54:13
Урок является уроком интегрированного плана. Учащиеся ведут рассуждения об истории происхождения мороженного, вкусовых качеств, диетологии продукта питания. Здесь показана интеграция химии, биологии, кулинарии, диетологии, истории. На этом уроке учащиеся делают хаpaктерные реакции на белки, жиры, углеводы, показывая тем самым наличие этих веществ в продуктах питания. Особое место отводится правильному питанию по диетологии....
24 10 2025 6:30:45
Сальмонеллезом болеют чаще молодые собаки, однако есть вероятность заражения взрослых особей. Инфекцию нельзя предупредить вакцинацией....
23 10 2025 12:20:48
Урок "38 недель в своем мире" ‒ рассказ о тех сложных и необычайно важных процессах, которые предшествуют рождению ребенка. По ходу урока ребята самостоятельно составляют "кодекс" здорового образа жизни будущих родителей и приходят к пониманию того, что каждый делает свою жизнь сам и каждый в ответе за собственное счастье....
22 10 2025 21:26:56
Разработка урока по теме "Водоросли", ориентированный на учебник В.В. Пасечник. Этот урок является первым по теме. Цель данного урока – познакомить учащихся с группой растений, называемых водорослями, с их средой обитания; раскрыть особенности строения тела одноклеточных и многоклеточных водорослей и дать представление о способах их размножения....
21 10 2025 23:21:32
В календарно-тематическом планировании материал данного урока рассматривается после изучения законов сцепленного наследования Томаса Моргана. Структура урока соответствует типу "урок изучения нового материала". Дидактическая цель – добиться осознания и осмысления блока новой учебной информации....
20 10 2025 14:42:52
К расистским теориям примыкает «социальный дарвинизм», переносящий биологические законы борьбы за существование на человеческое общество....
19 10 2025 7:44:19
Основной целью этого урока является определение качества подготовки учащихся. Однако само по себе усвоение информации на уровне её устного или письменного воспроизведения (репродукция) или даже узнавания не представляет особой ценности без умения применить эти знания на пpaктике. В данном случае под пpaктикой понимается умение выстраивать аналогии, сравнения, делать обобщения. Предлагаемый семинар целесообразно провести перед контрольным уроком по теме «Строение клетки». Выявленные пробелы в знаниях учащиеся могут ликвидировать до контрольной проверки....
18 10 2025 8:22:29
С 2004 года работаю над темой "Развивающая деятельность школьников в условиях адаптивной школы". На данном уроке показана развивающая деятельность школьников "Торговый ряд на рыбалке". Учащиеся показывают свои знания о рыбах Омской области.
...
17 10 2025 12:43:10
Привлекая учащихся к исследованиям, необходимо прежде всего базироваться на их интересах. Все, что изучается, должно стать для ученика личностно значимым, повышать его интерес и уровень знаний. Однако предлагаемые темы и рекомендуемые ученику методы исследования не должны превышать его психолого-физиологические возможности. Исследовательская деятельность должна вызывать желание работать, а не отталкивать своей сложностью и непонятностью....
16 10 2025 12:11:25
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.
...
15 10 2025 18:20:17
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.
...
14 10 2025 6:40:59
Методическая разработка урока составлена на основе учебно-методического комплекса под ред. Н.И. Сонина. Основная цель урока - познакомить учащихся с особенностями строения и функциями кровеносной системы у животных....
13 10 2025 6:30:38
Материал урока может быть использован при подготовке к урокам по общей биологии в 9 – 11-х кл. по теме "Основы генетики",
при подготовке учащихся к сдаче экзамена в форме ЕГЭ, для проведения элективных курсов по теме "Генетика человека".
При проведении данного урока возможно использовать местный материал, касающийся донорства в своем регионе.
...
12 10 2025 17:31:58
Методическая разработка интегрированного занятия элективного курса «Окружающая среда и здоровье человека» (биология + литература) для учащихся 9-х классов.
Педагогическая новизна методической разработки темы заключается уже в постановке проблемы, так как рассматриваемые пристрастия (привычки) оцениваются большинством как нейтральные (невредные) привычки, не оказывающие негативного влияния на физиологическое, психологическое и социальное благополучие человека....
11 10 2025 2:17:13
Урок повторяет, обобщает и систематизирует знания учащихся по теме “Кровь”. Учащиеся совершенствуют умения применять
теоретические знания о составе, функциях крови, переливании крови, иммунитете, пульсе, кровяном давлении для анализа состояния здоровья человека....
10 10 2025 1:22:43
2010 год является годом Тигра, и это внеклассное мероприятие посвящается амурскому тигру. Главное назначение мероприятия – привлечение внимания школьников к проблемам сохранения амурского тигра и мест его обитания, формирование толерантного отношения к амурскому тигру, повышение экологической грамотности учащихся....
09 10 2025 20:50:56
Одной из организационных форм обучения, которые позволяют изучать объекты, явления, закономерности непосредственно в природе, являются экскурсии.
Во время экскурсии важно сосредоточить внимание учащихся на объекте, затем детально понаблюдать и проанализировать объект, создать образное представление о нём, раскрыть взаимосвязи, существующие в биотопе.
...
08 10 2025 20:41:56
В представленной разработке предлагается в игровой форме - соревновании двух комaнд обобщить и повторить тему "Покрытосеменные растения". Учащиеся разгадывают загадки, работают с гербариями, составляют рассказы с ошибками, учатся формулировать и задавать вопросы, позволяющие определить растение. Используются формы групповой, индивидуальной, парной работы. Урок можно провести и как внеклассное мероприятие в рамках недели биологии....
07 10 2025 3:48:34
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 ::
