Разработка урока по теме: Методы селекции микроорганизмов" по биологии в 11 классе

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.

• Однодольные растения:

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