Основные направления селекции микроорганизмов

Основные направления Селекции микроорганизмов

Задачи занятия:

• Сформировать у обучающихся представление об основных методах селекционной работы с микроорганизмами.
• Научить обосновывать значение метода искусственного мутагенеза для процесса выведения новых штаммов микроорганизмов.
• Познакомить с основными направлениями биотехнологии.

Микроорганизмы

Бактерии

Вирусы

Простейшие

Сине-зеленые водоросли

Грибы

Микроорганизмы - мельчайшие организмы, различаемые только под микроскопом

Болезни, вызываемые микроорганизмами

• 1 ГРИБЫ - себорея, парша, дерматомикозы

• 2 ПРОСТЕЙШИЕ - дизентерия, токсоплазмоз, трихомониаз, лямблиоз, малярия, трихомониаз и др.

• БАКТЕРИИ - ботулизм, сибирская язва, туберкулез, холера, дифтерия, тиф, чума, сифилис, столбняк и др.

• ВИРУСЫ - грипп, гепатит, СПИД, энцефалит, желтая лихорадка, оспа, корь, бешенство, палеомелит, ОРЗ, ящур и др.

Особенности микроорганизмов

1. Повсеместное распространение

2. Высокая скорость роста и размножения

3. Высокая степень выживаемости в условиях, которые непригодны для жизни других организмов (t=70-105°С, радиация,NaCl=25-30%, высушивание, отсутствие кислорода, t=(-), и др.

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 500 кг 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 дает возможность легко и быстро их селекционировать.

Чтобы вывести породу животных или сорт растений нужны сотни лет, а для выведения штамма микроорганизма нужно несколько лет.

Использование микроорганизмов

Получение синтетических вакцин

Разработка новых методов переработки и хранения пищевых продуктов с использованием микроорганизмов

Производство кормовых белков

Для домашних животных

Получение органических кислот, использование ферментов в моющих средствах, создание клеев, волокон, желатинизирующих веществ, загустителей, ароматизаторов и др.

Удаление серосодержащих соединений из угля

Выщелачивание руд

Использование микроорганизмов в нефтедобывающей промышленности

Применение ферментных препаратов для совершенствования диагностики, создания новых лекарств и лечебных препаратов. Микробиологический синтез ферментов, антибиотиков, интерферона, гормонов (инсулин, соматотропин и др.)

Усовершенствование методов переработки промышленных и бытовых отходов

Использование клеточной технологии в сельском хозяйстве

Получение бактериальных удобрений

Особенности селекции микроорганизмов

У селекционера имеется неограниченное количество материала для работы: за считанные дни в чашках Петри или пробирках на питательных средах можно вырастить миллиарды клеток.

Более эффективное использование мутационного процесса, поскольку геном микроорганизмов гаплоидный, что позволяет выявить любые мутации уже в первом поколении.

Простота генетической организации бактерий: значительно меньшее количество генов, их генетическая регуляция более простая, взаимодействия генов просты или отсутствуют.

Селекция микроорганизмов

Традиционные методы

Новейшие методы

Отбор по продуктивности

Искусственный

мутагенез

Генная инженерия

1 способ

Основан на выделении нужного гена из генома одного организма и введение его в геном другого

2 способ:

Синтез гена искусственным путем и введение в геном бактерий

Экспериментальный мутагенез

Экспериментальный мутагенез – это воздействие на организм различных

мутагенов, с целью получения мутаций (химические вещества и радиация)

Например:

• Штамм гриба пеницилла повысил свою продуктивность в 1000 раз.
• Штамм, образующий аминокислоту – в 300 раз.

Но возможности традиционной селекции ограничены .

Успехи таких наук, как молекулярная биология и генетика в изучении микроорганизмов, а так же возрастающие потребности практического применения микробных продуктов привели к созданию новых методов целенаправленного и контролируемого получения микроорганизмов с заданными свойствами