Методы селекции микроорганизмов
В 1980 г. на Земле насчитывалось 4,5 млрд. человек, от которых ежегодно рождается 80 млн. детей.
В настоящее время на планете – 6 млрд. человек.
10 млрд. человек Земля не прокормит, и встанет вопрос о регуляции численности населения!
Чтобы этого не произошло, нужно удовлетворять возрастающие потребности людей в продуктах питания .
Микроорганизмы
Бактерии
Грибы
Простейшие
Сине-зеленые водоросли
Вирусы
Микроорганизмы - мельчайшие организмы, различаемые только под микроскопом
Использование микроорганизмов
Создание разнообразных форм растений и животных для селекции
Производство кормовых белков для домашних животных
Очистка сточных вод
Получение лекарственных препаратов
3
Использование микроорганизмов
Получение средств биологической борьбы с вредителями
Изучение гибридных клеток
Усовершенствова-ние методов переработки промышленных и бытовых отходов.
Получение металлов
3
Особенности
микроорганизмов
1 . Повсеместное распространение
2. Высокая скорость роста и размножения
3. Высокая степень выживаемости в условиях, которые непригодны для жизни других организмов
4. Способы питания: автотрофы (фото- и хемо-), гетеротрофы (разлагают все виды органических веществ, неприродные соединения, нитраты. Сероводород и другие токсичные вещества)
3
5 .Невероятная продуктивность.
Например: корова весом в 500 кг за сутки образует 0,5 кг белка, а 500кг растений сои продуцируют за тот же срок 5 кг. белка, равная же масса дрожжей способна выработать в биореакторе за сутки 50 тонн белка, что в 100 раз превышает их собственную массу и равно массе 5 взрослых слонов).
6 .Чрезвычайная приспособленность микробов даёт возможность легко и быстро их селекционировать. Чтобы вывести породу животных или сорт растений нужны сотни лет, а для выведения штамма микроорганизма нужно несколько лет.
- Эти особенности накладывают свой отпечаток на выбор методов селекции микроорганизмов:
- искусственный мутагенез и последующий отбор
- генетически идентичных клеток - клонов
- В случае использования методов генной инженерии можно заставить бактерии и другие микроорганизмы продуцировать те соединения, синтез которых в естественных природных условиях им никогда не был присущ (например, гормоны человека и животных, биологически активные соединения).
Генная инженерия
Генная инженерия начала зарождаться с 1973 года, когда американские ученые встроили в бактериальную плазмиду участок ДНК лягушки. Затем эту трансформированную плазмиду вернули в клетку бактерии, которая стала синтезировать белки лягушки, а так же передавать лягушачью ДНК своим потомкам.
Был найден метод встраивать чужеродные гены в геном определенного организма.
Первыми продуктами генной инженерии стали препараты:
инсулин и интерферон
- Интерферон – белок, синтезируемый организмом в ответ на вирусную инфекцию, изучают сейчас как возможное средство лечения рака и СПИДа. Понадобились бы тысячи литров крови человека, чтобы получить такое количество интерферона, какое дает всего один литр бактериальной культуры.
Использование микроорганизмов.
- Что мы знаем о применении микроорганизмов?
Работы А.Г. Полотебнова и В.А. Манассеина независимо от причин, их породивших, были первыми микробиологическими и клиническими наблюдениями, указавшими на возможность применения пенициллина в медицинской практике.
А . Г. Полотебнов (1838—1907)
- Пенициллин — первый антибиотик, то есть антимикробный препарат, полученный на основе продуктов жизнедеятельности микроорганизмов.
- Он был выделен в 1928 году Александром Флемингом из штамма гриба вида Penicillium notatum на основе случайного открытия: попадание в культуру бактерий плесневого гриба из внешней среды оказывает бактерицидное действие на культуру бактерий.
- Впервые использовали пенициллин для лечения бактериальных инфекций в 1941 году.
- В 1945 году Флемингу, Флори и Чейну была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине «за открытие пенициллина и его целебного воздействия при различных инфекционных болезнях».
- В СССР первые образцы пенициллина получили в 1942 году микробиологи З. В. Ермольева и Т. И. Балезина. Созданный ею препарат пенициллин-крустозин ВИ ЭМ был получен из штамма гриба вида Penicillium crustosum.
Зинаида Виссарионовна Ермольева – руководитель лаборатории, в которой был впервые получен первый отечественный антибиотик.
колония пеницилла
пенициллиум
При стимуляции мутагенами выход пенициллина был увеличен в 10 раз.
Гриб является продуцентом лимонной и щавелевой кислот. При скрещивании и отборе исходные штаммы увеличиваются вдвое.
колония аспергилла
- Из него получают лекарство циклоспорин, который применяют при пересадке органов. Он предупреждает отторжения аллотрансплантантов почек, печени, сердца, легкого, поджелудочной железы ,
Из аспергилла получают статины.
- Они вмешиваются в синтез холестерина, которые образуют холестериновые бляшки, а с ними связаны целый ряд сердечнососудистых заболеваний, заболеваний мозговых и прочих. Вот эти статины оказались хорошими лекарствами.
Препарат клубеньковых бактерий бобовых культур ризобофит при предпосевной обработки семян бобовых культур дает возможность улучшить условия азотного питания бобовых, благодаря фиксации атмосферного азота; повысить урожай зерна и зеленой массы; увеличить содержание белка в растениях. Применение РИЗОБОФИТА обеспечивает экономию (20-35%) минеральных удобрений.
В настоящее время идёт речь о создании симбиоза между злаками и азотфиксирующими клубеньковыми бактериями, а это решит проблему азотных удобрений. Имеются уже доказательства того, что свободноживущие азотфиксирующие бактерии способны ассоциировать с корнями злаков, давая возможность растению-хозяину получать некоторое количество азота в результате бактериальной азотфиксации.
- Растения и животные, геном которых изменен путем генноинженерных операций, получили название трансгенных растений или трансгенных животных.
- Получены «трансгенные» мыши, свиньи, овцы, коровы и рыбы.
Трансгенные растения, созданные при помощи агробактерий.
- Двудольные растения: картофель, бобовые, крестоцветные (капуста, редис, рапс), плодовые и т.д.
злаки, лилейные, луковичные.
Механизм получения пока не срабатывает.
- Выделение генов (отдельных фрагментов ДНК) из клеток бактерий, растений или животных.
- Соединение (сшивание) отдельных фрагментов ДНК любого происхождения в единую молекулу в составе плазмиды;
- Введение гибридной плазмидной ДНК, содержащей нужный ген, в клетки хозяина;
- Копирование (клонирование) этого гена в новом хозяине с обеспечением его работы.
- Первый трансгенный продукт (томаты) поступил на рынок в 1994 г.
- В 2004 г. человечество отметило своеобразный юбилей - десятилетие их присутствия на продовольственном рынке.
- За это время в мире созданы и доведены до полевых испытаний ГМ-сорта сельскохозяйственных растений более чем 50 видов, а площади под ними в мире выросли в 67 раз и в прошлом году достигли 112 млн. гектаров.
СПАСИБО ЗА урок !!!
Работа выполнена
Учителем биологии МБОУ «Выделянская СОШ»
Лященко Людмилой Егоровной
2019 год