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:
Цели урока: с помощью маленького прекрасного насекомого - бабочки углубить знания по разным предметам; пробудить интерес детей и семьи к данной теме; создать условия для развития и саморазвития ребенка....
18 04 2024 11:29:26
Давайте поиграем на уроках биологии в файндворды. С их помощью можно не только закрепить полученные знания, проверить «терминологическую зоркость», но и расширить кругозор учащихся. Данная статья включает в себя несколько созданных и опробованных автором заданий в стиле «файндворд», а также советы по их использованию.
...
17 04 2024 11:36:59
Программа по формированию культуры здорового образа жизни предоставляет возможность учащимся пополнить свой багаж знаний о сохранении и укреплении здоровья, реализовать индивидуальные способности, проявить организаторские навыки....
16 04 2024 18:52:32
Данная тема является одной из сложнейших в курсе общей биологии. Все материалы по уроку помогут учащимся лучше подготовиться к ЕГЭ по биологии. Использование ИКТ на уроке поможет учителю активизировать познавательную деятельность и развивать интеллектуальное мышление....
15 04 2024 10:39:18
Головной мозг человека является не только субстратом психической жизни, но и регулятором всех процессов, происходящих в организме. В мозге различают пять отделов....
14 04 2024 1:25:46
Сейчас в мире идет напряженный поиск новых путей развития, который осуществляется в различных областях культуры: в науке, образовании, философии, искусстве, религиозном постижении мира. Речь идет о выработке представлений о фундаментальных основах бытия, пересмотре прежних общественных идеалов, поиске новых смыслов и целей деятельности человека. Одним словом, осуществляется переход к новому мировоззрению и миропониманию....
13 04 2024 15:14:47
Урок биологии в 7-м классе с использованием регионального компонента. Учащимся будет интересно узнать особенности строения и жизнедеятельности растений класса голосеменных, которые произрастают на территории Красноярского края: сосна обыкновенная, сосна сибирская, сосна кедровая, лиственница обыкновенная, ель обыкновенная, можжевельник. Данный урок способствует дальнейшему формированию умений узнавать виды голосеменных, сравнивать с папоротниковидными растениями....
12 04 2024 1:46:20
Урок охватывает большой объем знаний для повторения и обобщения, построен на обширном наглядном и занимательном материале. На каждом этапе урока учитель использует активные методы организации учебной деятельности. Основная форма работы школьников – групповая, задания – творческие, разноуровневые, позволяющие каждому ученику проявить себя на уроке.
...
11 04 2024 1:25:45
Данный урок является универсальным в том плане, что подходит к любому учебнику по анатомии, физиологии и гигиене для средней школы. Урок сочетает в себе теоретический и пpaктический материал, опыты, которые показывают функции отделов головного мозга. Новый материал повторяется несколько раз, что помогает лучше усвоить и запомнить тему....
10 04 2024 19:31:29
Урок знакомит учащихся с особенностями строения и жизнедеятельности шляпочных грибов, правилами их сбора; формирует умение распознавать съедобные и ядовитые грибы; учит правилам сбора грибов. Показывается роль грибов в системе живых организмов, а также влияние на здоровье людей, использование в хозяйственной деятельности....
09 04 2024 23:18:38
Полиплоидия – это увеличение количества хромосомных наборов в клетках растений или животных, которое кратно одинарному числу хромосом....
08 04 2024 6:25:23
Урок изучения нового материала в 8-м классе с использованием презентации, подготовленной в программе Microsoft PowerPoint. На уроке учащиеся приобретают, закрепляют, обобщают и систематизируют знания об эндокринной системе человека. Данный урок позволяет развивать логическое мышление, умение анализировать, сравнивать, делать выводы. Изучение материала проводится на двух уроках (лучше, если уроки будут спаренными).
...
07 04 2024 23:40:29
Урок "Происхождение, особенности строения и жизнедеятельности моллюсков" является первым уроком в разделе "Моллюски". Представители этого типа животных учащимся обычно малоизвестны, это вызывает затруднение при изучении данного материала, а подчас и отсутствие интереса. Проведение урока с использованием медиаресурса дает возможность получения более глубоких и устойчивых знаний на основе слухового и визуального восприятия при изучении материала, возможности его повторения, благодаря гиперссылкам, на этапе закрепления....
06 04 2024 19:13:38
![]("/img/contest-cup-icon.png" "\"Победитель\""){kind=icon}
Как в условиях интенсификации УВП овладеть понятийным аппаратом? Авторская «Матрица» – эффективный способ развития понятийного аппарата. Учебная тема, представленная в виде печатных матриц и компьютерной презентации на их основе, помогает интенсифицировать учебный процесс. Даны методические рекомендации по применению педагогического приема «Матрица» на разных этапах урока....
05 04 2024 11:15:42
Урок помогает углубить и обобщить знания учащихся о многообразии птиц. развивать интерес и познавательную активность учащихся, воспитывать чувство любви к природе, бережного отношения к ней....
04 04 2024 4:47:45
Предлагаемый материал целесообразно изучить на двух спаренных уроках. Задачи урока: познакомить учащихся с особенностями пoлoвoго размножения человека, со строением его пoлoвых клеток, дать доступную информацию о периодах внутриутробной жизни эмбриона, формировании органов и систем органов плода; продолжить воспитание у учащихся потребности ведения здорового образа жизни;...
03 04 2024 22:47:25
Занятие с целью познакомить учащихся познавательным процессом "память", его физиологическим механизмом и особенностями....
02 04 2024 2:54:28
В нашей школе традиционно проходит предметная неделя биологии, в рамках которой проводятся внеклассные мероприятия и нестандартные формы уроков. Этот час веселых затей включает несколько чередующихся игр, которые проводятся в быстром темпе и позволяют проверить пpaктические и теоретические знания учащихся о растениях.
...
01 04 2024 9:12:58
Данная разработка ориентирована на учебник Т.С. Суховой, В.И. Строганова «Природа. Введение в биологию и экологию», этот курс позволяет начать целенаправленное формирование ведущих понятий на основе классической биологии перед изучением конкретных биологических дисциплин....
31 03 2024 12:29:53
В ходе урока изучается состав и функции опopно-двигательной системы, химический состав и свойства костей....
30 03 2024 12:19:28
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.
...
29 03 2024 13:15:21
Данный урок - третий в разделе «Биология – наука о живом мире» по учебнику И.Н.Пономаревой, И.В.Николаева, О.А.Корниловой «Биология. 5 класс». Урок разработан в соответствии с требованиями ФГОС ООО. В ходе изучения нового материала используются межпредметные связи с математикой и экологией: с помощью математических расчетов обучающиеся учатся моделировать связи между объектами экосистемы....
28 03 2024 2:30:18
Урок-игра по теме разработан для учащихся 8-го класса, в занимательной форме позволяет повторить и закрепить материал по теме "Скелет"; выявить уровень усвоения учащимися знаний, а также умений по пройденной теме; развивать у учащихся интеллектуальную сферу: внимание, память, речь, мышление.
...
27 03 2024 12:36:17
При проведении урока рекомендуется использование интеpaктивной доски. Новый материал усваивается и систематизируется с помощью современной технологии составления учебного тезауруса. Цель урока: освоение знаний о естественном отборе и его видах как главной движущей силы эволюции, отработка приемов систематизации знаний....
26 03 2024 4:27:11
Урок закрепления и обобщения знаний, полученных на предыдущих уроках, лучше всего провести в виде игры. В этом случае учащиеся в лёгкой, непринужденной форме повторяют, систематизируют и обобщают материал, изученный ими раньше.
...
25 03 2024 7:45:53
Урок природоведения в 5-м классе проводится в рамках курса «Природоведение. Введение в биологию и экологию» (Т.С.Суховой, В.И.Строганова). Акцент делается на двух функциях: укрепление растений в почве, где важно сформулировать представления о малой подвижности растений; поглощение воды с растворенными минеральными веществами, так как эти знания необходимы для усвоения понятий о роли растений в круговороте веществ....
24 03 2024 6:58:22
Внеклассное мероприятие для учащихся 5–7-х классов проводится в рамках общешкольной недели посвященной Дню рождения Ханты-Мансийского Автономного Округа – Югры. Очень важно воспитывать у детей интерес к истории своего народа, любовь к родному краю, бережное отношение к природе. С этой целью проведено данное мероприятие по земле родного края, которое способствует воспитанию нравственных качеств, обогащению детей знаниями о Ханты-Мансийском крае, закреплению полученных знаний....
23 03 2024 23:19:41
Курс предназначен для учащихся 9-x классов, владеющих знаниями анатомии, физиологии человека. Данный курс является предметно-ориентационным (пробным), он реализует интерес учащихся к учебному предмету, уточняет готовность и способность осваивать предмет на повышенном уровне. Изучение курса направлено на ориентацию учащихся по профессиям медико-биологического профиля. Рассчитан на 14 часов....
22 03 2024 20:48:52
Урок по теме «Происхождение и многообразие земноводных» применяет ИКТ. Необходимы компьютеры, банк медиа-данных, Интернет-ресурсы....
21 03 2024 19:11:30
Урок повторяет и закрепляет знания учащихся по теме через вовлечение их в активную деятельность на уроке. В ходе урока идет обобщение знаний после изучения темы "Птицы". Именно на таких уроках завершается развитие биологических понятий, служащих основой усвоения нового учебного материала. На уроке проверяются сразу несколько компонентов: теоретические знания, умение работать с таблицами, проводить сравнительный анализ....
20 03 2024 9:45:25
Урок посвящен раскрытию значения нервной системы, систематизации знаний о строении нейрона, углублению понятия о рефлексе, выяснению значения всех звеньев рефлекторного пути.
...
19 03 2024 0:11:32
Методическая разработка "Цвети, Земля!" рекомендована для проведения мероприятия в пришкольном лагере с учащимися 5–8-х классов. В этих лагерях предусмотрена работа на учебно-опытном участке и оформление цветника и цветочных клумб. В конце смены проводится праздник, посвященный цветам. Этот день ребята ждут с нетерпением, так как это такой красивый и интересный праздник! ...
18 03 2024 23:55:54
Главная цель урока - показать пpaктическую значимость изучения наследственности человека, формировать ценностное отношение к человеку как объекту научных исследований, к жизни человека как высшей ценности на Земле. На уроке применяются методы проблемного обучения, предполагаются разнообразные формы работы обучающихся. В помощь учителю представлена подробная технологическая карта урока и компьютерная презентация....
17 03 2024 7:35:21
Данная тема очень важная и необходимая для понимания обучающихся, так как плод является конечным этапом развития цветка. Основная его функция защита и распространение семян, заключенных в нем. Плоды чрезвычайно разнообразны и обучающиеся должны уметь различать типы плодов, основываясь на знаниях их разнообразных признаков. Ценить и знать их значение в жизни человека (ценные продукты питания, лекарственные и красящие вещества и др.)....
16 03 2024 0:56:11
Материал расскажет школьникам о значении грудного вскармливания на первом году жизни ребенка...
15 03 2024 12:34:20
Проведение приурочено к 1 декабря (Всемирный день борьбы со СПИДом). Усилия всего прогрессивного человечества направлены на борьбу с вирусом иммунодефицита человека. Самое трудное – начать. В каждой стране, в каждом обществе существует множество проблем, но проблема ВИЧ продолжает входить в круг первоочередных задач мирового масштаба. Поэтому очень важно информировать учащихся об этой проблеме. Предлагаемый сценарий образно и доступно дает представление о том, что такое СПИД....
14 03 2024 9:39:59
Урок формирует у учащихся представления об основных свойствах почвенной среды и приспособлениях, возникших у живых организмов к жизни в этой среде....
13 03 2024 23:59:30
Интегрированный урок по основам безопасности жизнедеятельности и биологии с использованием компьютерных технологий. Тема урока связана с профилактикой наркомании, с целью дать учащимся представление о наркомании как о факторе, разрушающем здоровье. Задачи урока – формировать у учащихся стойкое неприятие к наркотикам, показать опасность принятия даже одной дозы, ознакомить с уголовной ответственностью в области наркомании, а также сформировать необходимые жизненные навыки....
12 03 2024 13:55:54
Цель урока: закрепить знания, полученные на уроках по теме "Птицы", ответить на вопрос: "Что дали птицы человечеству?". На уроке повторить особенности строения внешнего, внутреннего, скелета птиц, в связи с приспособленностью к полету; строение головного мозга, закрепить знания о многообразии и разнообразии птиц; закрепить умения определять птиц по их внешнему облику и в полете по силуэтам, умение различать голоса птиц, умение определять по форме клюва птицу и объяснить, чем и как питаются птицы....
11 03 2024 21:50:26
Данный урок занимает четвертое место в теме "Опора и движение". При изучении нового материала и его закреплении использую работу в группах, так как создаются условия для восприятия теоретической и пpaктической частей изучаемого материала. На уроке создаются условия для проявления познавательной активности учащихся, атмосферы заинтересованности, ситуаций общения, позволяющие ученику проявить себя, происходит стимулирование учащихся к высказываниям.
...
10 03 2024 3:16:42
Курс для предпрофильной подготовки учащихся 9-го класса. Эта программа предполагает помощь в осознанном выборе учащимися профессий, требующих биологических знаний.
...
09 03 2024 1:16:24
Концепция этого педагогического проекта – четкая формулировка проблем, целей, задач, форм и методов работы, диагностируемость компетентностей – позволяет решать основную задачу школы: создание условий для достижения учениками определенного уровня компетентности, то есть формирование качеств личности, обеспечивающих решение познавательных, коммуникативных, развивающих, творческих задач.
...
08 03 2024 0:42:41
Информационно-коммуникационные технологии, микроисследования и работы с дополнительными источниками информации, межпредметные связи с физикой и литературой позволяют глубоко изучить учебный материал, развивают мышления воспитанников, навыки работы с информацией и помогают расширить воспитательные возможности урока....
07 03 2024 3:33:18
Cтатья знакомит учащихся с понятием «биосфера» как гигантской экологической системой земного шара. Рассматривается структура биосферы, выявляются ее функции, выделяются границы биосферы, роль живого вещества в биосфере....
06 03 2024 0:11:22
Интерес к окружающему нас миру всегда вызывает много вопросов у детей. Конспект урока представляет материалы о символах края, о географическом положении, о климатических зонах, о формах земной поверхности, о растительном и животном мире. Материал урока можно использовать на уроке окружающего мира, краеведения, географии....
05 03 2024 5:13:28
Интегрированные уроки – наиболее эффективная форма реализации межпредметных связей при изучении вопросов, требующих синтеза знаний разных наук, что способствует целостному восприятию мира и формированию научного мировоззрения учащихся. Интегрированный урок биологии и математики поможет закрепить знания по теме «Числовые последовательности.
...
04 03 2024 5:55:11
Учащиеся восстанавливают в памяти когда-то изученный материал. Используют свои знания в конкретной ситуации, расширяют кругозор. Анализируют, обобщают, используют знания при решении пpaктических задач, переносят знания из одной области знаний в другую. Делают выводы о роли человеческого фактора в экологическом состоянии планеты. ...
03 03 2024 17:49:20
Урок в 10-м классе с использованием модульной и информационной технологий. Предусмотрено: работа учащихся по группам и в парах на компьютерах, тестирование, пpaктическая работа, работа с рисунками, схемами, рейтинговая система выставления оценки. Использование информационных технологий на данном уроке выполняет две основные задачи: качественно повышает уровень наглядности урока, качественно повышает интерес учащихся к изучаемому материалу и уровень его усвоения....
02 03 2024 17:12:23
Цель урока: расширить знания учащихся о возможных заболеваниях и нарушениях деятельности органов дыхания, их причинах и профилактических мерах; обосновать пагубное воздействие алкоголя и табака на дыхательную систему....
01 03 2024 6:43:57
![]("/img/contest-medal-icon.png" "\"Лауреат\""){kind=icon}
Занятие формирует понятие об особенностях строения и жизнедеятельности змей, многообразии и значении их в природе и жизни человека....
29 02 2024 17:35:48
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 ::
Экологические сказки
Системы органов млекопитающих. Описание и хаpaктеристика
Индивидуальное развитие растений Биология
Формы естественного отбора
Создание культурных растений человеком, ярусность как признак растительного сообщества
Мышечная ткань: виды, свойства, особенности строения и функции
Свертываемость крови. Стадии гемостаза, факторы свертываемости
Эры и периоды в развитии жизни на Земле
Значение животных в природе и жизни человека
Отряд Рукокрылые - общая хаpaктеристика и особенности строения
Проводящая ткань растений: строение, функции, ее значение в жизни
Отряд Приматы: образ жизни, эволюция и классификация
Урок изучения нового материала в 11-м классе по общей биологии по теме "Основные этапы (стадии) эволюции человека — антропогенеза"
Внутреннее строение листьев
Урок биологии по теме "Органы дыхания: строение и функции". 8-й класс
Основные этапы развития жизни на Земле
Естественный отбор и его формы
Клеточный центр: открытие в науке, значение, строение и функции
Царства живой природы: Растения, Животные, Грибы, Бактерии