Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Основные методы селекции и биотехнологии

Селекция - наука о выведении новых и совершенствовании существующих сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов с необходимыми человеку свойствами. Сорт, порода, штамм - популяция организмов, искусственно созданная человеком (генофонд, физические и морфологические признаки).

1. Отбор 2. Гибридизация 3. Мутагенез 4. Клеточная инженерия 5. Генная инженерия Основные методы селекции

Отбор 1. Методический отбор (определённые признаки) 2. Массовый отбор (желаемые признаки) 3. Индивидуальный отбор (отдельные особи с ценными качествами) Чистая лини я - группа генетически однородных организмов.

Гибридизация 1. Близкородственная (инбридинг) - повышается степень гомозиготности организмов 2. Неродственная (аутбридинг) : внутривидовая, отдалённая - гетерозиготные оранизмы. Новые организмы превосходят родительские формы - эффект гетерозиса

Генная инженерия это целенаправленный перенос нужных генов от одного вида в другой

Клеточная инженерия это культивирование отдельных тканей и клеток на искусственных питательных средах

Бельгийская голубая

Сельскохозяйственные животные размножаются только половым путем Потомство, полученное от одной пары производителей, невелико Высока селекционная ценность каждой особи Особенности селекции животных

Одомашнивание Отбор Гибридизация Основные методы селекции животных:

Одомашнивание Человек бессознательно/целенаправленно отбирает животных с определёнными качествами, важных для человека в конкретных природных и экономических условиях.

Основные направления селекции животных 1. высокая продуктивность 2. приспособленность к природным зонам 3. повышение качественных показателей продуктивности (жирномолочность, мясо, мех и шерсть) 4. снижение экономических затрат за счёт пород интенсивного типа 5. повышение устойчивости к заболеваниям

Гибридизация и индивидуальный отбор Массовый отбор не применяется из-за небольшого количества особей

Самый большой кот Геркулес - смесь льва и тигрицы. Вес 418 кг, длинна 3,3,м весота 1,8 м

Бестер- помесь белуги и стерляди, который дает очень вкусную черную икру

Искусственное осеменение - введениеполученной от высокоценных самцов спермы в половые пути самки с целью оплодотворения Полиэмбрионная гибридизация - искусственное образование нескольких зародышей из одной зиготы с последующим их введением в матку беспородных животных

Генетическое клонирование

Ученые -селекционеры и их достижения Методы, используемые при получении необходимых признаков Сорта или породы, полученные ученым Домашнее задание: параграфы 64 – 65 Заполнить таблицу, используя текст параграфа 65

1 слайд

2 слайд

Традиционная селекция микроорганизмов (в основном бактерий и грибов) основана на экспериментальном мутагенезе и отборе наиболее продуктивных штаммов. Но и здесь есть свои особенности. Геном бактерий гаплоидный, любые мутации проявляются уже в первом поколении. Хотя вероятность естественного возникновения мутации у микроорганизмов такая же, как и у всех других организмов (1 мутация на 1 млн. особей по каждому гену), очень высокая интенсивность размножения дает возможность найти полезную мутацию по интересующему исследователя гену.

3 слайд

В результате искусственного мутагенеза и отбора была повышена продуктивность штаммов гриба пеницилла более чем в 1000 раз. Продукты микробиологической промышленности используются в хлебопечении, пивоварении, виноделии, приготовлении многих молочных продуктов. С помощью микробиологической промышленности получают антибиотики, аминокислоты, белки, гормоны, различные ферменты, витамины и многое другое.

4 слайд

Микроорганизмы используют для биологической очистки сточных вод, улучшений качеств почвы. В настоящее время разработаны методы получения марганца, меди, хрома при разработке отвалов старых рудников с помощью бактерий, где обычные методы добычи экономически невыгодны.

5 слайд

Биотехнология Использование живых организмов и их биологических процессов в производстве необходимых человеку веществ. Объектами биотехнологии являются бактерии, грибы, клетки растительных и животных тканей. Их выращивают на питательных средах в специальных биореакторах.

6 слайд

7 слайд

Новейшими методами селекции микроорганизмов, растений и животных являются клеточная, хромосомная и генная инженерия.

8 слайд

Генная инженерия Генная инженерия - совокупность методик, позволяющих выделять нужный ген из генома одного организма и вводить его в геном другого организма. Растения и животные, в геном которых внедрены «чужие» гены, называются трансгенными, бактерии и грибы - трансформированными. Традиционным объектом генной инженерии является кишечная палочка, бактерия, живущая в кишечнике человека. Именно с ее помощью получают гормон роста - соматотропин, гормон инсулин, который раньше получали из поджелудочных желез коров и свиней, белок интерферон, помогающий справиться с вирусной инфекцией.

9 слайд

Процесс создания трансформированных бактерий включает этапы: Рестрикция - «вырезание» нужных генов. Проводится с помощью специальных «генетических ножниц», ферментов - рестриктаз. Создание вектора - специальной генетической конструкции, в составе которой намеченный ген будет внедрен в геном другой клетки. Основой для создания вектора являются плазмиды. Ген вшивают в плазмиду с помощью другой группы ферментов - лигаз. Вектор должен содержать все необходимое для управления работой этого гена - промотор, терминатор, ген-оператор и ген-регулятор, а также маркерные гены, которые придают клетке-реципиенту новые свойства, позволяющие отличить эту клетку от исходных клеток. Трансформация - внедрение вектора в бактерию. Скрининг - отбор тех бактерий, в которых внедренные гены успешно работают. Клонирование трансформированных бактерий.

10 слайд

Образование рекомбинантных плазмид: 1 - клетка с исходной плазмидой 2 - выделенная плазмида 3 - создание вектора 4 - рекомбинантная плазмида (вектор) 5 - клетка с рекомбинантной плазмидой

11 слайд

Эукариотические гены, в отличие от прокариотических, имеют мозаичное строение (экзоны, интроны). В бактериальных клетках отсутствует процессинг, а трансляция во времени и пространстве не отделена от транскрипции. В связи с этим для пересадки эффективнее использовать искусственно синтезированные гены. Матрицей для такого синтеза является иРНК. С помощью фермента обратная транскриптаза на этой иРНК сперва синтезируется цепь ДНК. Затем на ней с помощью ДНК-полимеразы достраивается вторая цепь.

12 слайд

Хромосомная инженерия Хромосомная инженерия - совокупность методик, позволяющих осуществлять манипуляции с хромосомами. Одна группа методов основана на введении в генотип растительного организма пары чужих гомологичных хромосом, контролирующих развитие нужных признаков (дополненные линии), или замещении одной пары гомологичных хромосом на другую (замещенные линии). В полученных таким образом замещенных и дополненных линиях собираются признаки, приближающие растения к «идеальному сорту».

13 слайд

Метод гаплоидов основан на выращивании гаплоидных растений с последующим удвоением хромосом. Например, из пыльцевых зерен кукурузы выращивают гаплоидные растения, содержащие 10 хромосом (n = 10), затем хромосомы удваивают и получают диплоидные (n = 20), полностью гомозиготные растения всего за 2–3 года вместо 6–8-летнего инбридинга. Сюда же можно отнести и метод получения полиплоидных растений

• Повторить материал и проконтролировать знания учащихся по теме «селекция животных»
• Сформировать у учащихся 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.
• Убедить учащихся в том, что биотехнология является гармоничным соединением современных научных знаний и практической деятельности, нацеленных на оптимальное решение народнохозяйственных проблем и задач.
• Продолжить развитие познавательного интереса у старшеклассников к изучению проблем современной селекции.

Ход урока:

I . Организационный момент

II . Актуализация опорных знаний

III . Изучение новой темы

IV. Закрепление изученного материала

V . Домашнее задание

ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ СЕЛЕКЦИИ ЖИВОТНЫХ

гибридизация

НЕРОДСТВЕННОЕ

ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ

МАССОВЫЙ

РОДСТВЕННОЕ

ВНУТРИПОРОДНОЕ

МЕЖПОРОДНОЕ

ОТДАЛЕННАЯ ГИБРДИЗАЦИЯ

• Каким методом селекции были получены эти животные?
• Какими признаками они характеризуются?
• В чем недостаток этих гибридов?

• Лошак = ослица х жеребец
• Бестер = белуга х стерлядь
• Мул = кобылица х осел
• Хонорик = хорек х норка
• Архаромеринос = архар х овца
• Лигр = лев + тигр
• Индоутка = индюк + утка
• Кама = лама + верблюд
• Зеброид = зебра + пони(лошадь, осел)

• КТО ЯВЛЯЕТСЯ РОДОНАЧАЛЬНИКОМ РАЗЛИЧНЫХ ПОРОД КОРОВ?
• НАЗОВИТЕ ПОРОДЫ КОРОВ, РАЗВОДИМЫХ У НАС В РЕСПУБЛИКЕ?

• КТО ЯВЛЯЕТСЯ РОДОНАЧАЛЬНИКОМ РАЗЛИЧНЫХ ПОРОД ЛОШАДЕЙ?
• НАЗОВИТЕ ПОРОДЫ ЛОШАДЕЙ, РАЗВОДИМЫХ У НАС В РЕСПУБЛИКЕ?

• КТО ЯВЛЯЕТСЯ РОДОНАЧАЛЬНИКОМ РАЗЛИЧНЫХ ПОРОД СВИНЕЙ?
• НАЗОВИТЕ ПОРОДЫ СВИНЕЙ, РАЗВОДИМЫЕ У НАС В РЕСПУБЛИКЕ?

• КТО ЯВЛЯЕТСЯ РОДОНАЧАЛЬНИКОМ РАЗЛИЧНЫХ ПОРОД ОВЕЦ?
• НАЗОВИТЕ ПОРОДЫ СВИНЕЙ, РАЗВОДИМЫЕ У НАС В РЕСПУБЛИКЕ

• НАЗОВИТЕ РОДОНАЧАЛЬНИКОВ ПОРОД ЭТИХ ХИВОТНЫХ?
• НАЗОВИТЕ ПОРОДЫ, РАЗВОДИМЫЕ У НАС В РЕСПУБЛИКЕ?

15. Индюков

17. Страусов

• Коров
• Оленей
• Свиней
• Буйволов
• Лошадей
• Кроликов
• Нутрий

Прочитайте текст и укажите на ошибки

• В 1973 году Н.И. Вавилов методом самоопыления вывел тонкорунный сорт овец, из которых впоследствии академик Цицин, методом гетерозиса, создал чистую линию.

Численность популяции любых видов живых организмов держится примерно на одном уровне, потому что на них действуют ограничивающие факторов.

Факторы

Приспособление

Пищевые ресурсы

Разведение с/х животных и растений, производство консервов и др.продуктов питания

Территориальные ресурсы

Строительство многоэтажных домов

Лекарства, вакцины, хирургическое вмешательство

Климатические условия

Сезонная одежда, отапливаемое помещение

Контроль над рождаемостью

Специальные средства и др.возможности

УДВОЕНИЕ ЧИСЛЕННОСТИ ПОПУЛЦИИ ЛЮДЕЙ ПО ЭРАМ:

Палеолит

Новый палеолит

за 170000лет

Охота и собирательство

за 15000 лет

После начала нашей эры

За время с 1830г.

Одомашнивание

Разведение

Селекция

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.

Наука об использовании живых организмов, их биологических особенностей, а так же процессов жизнедеятельности в производстве необходимых человеку веществ

Микроорганизмы – это группа прокариотических и эукариотических одноклеточных организмов.

Наука, изучающая микроорганизмы – микробиология.

Микроорганизмы

Бактерии

Простейшие

Сине-зеленые водоросли

Микроорганизмы - мельчайшие организмы, различаемые только под микроскопом

• 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)

5. Невероятная продуктивность. Например: корова весом в500 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.

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

Искусственный

мутагенез

Отбор по продуктивности

Генная инженерия

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

Синтез гена искусственным путем и введение в геном бактерий

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

• Изучить текст параграфа.
• Составить чайнворд, используя термины параграфов 34 - 37.

СГБОУ ПО

«Севастопольский медицинский колледж

имени Жени Дерюгиной»

Селекция микроорганизмов. Биотехнология

Преподаватель Смирнова З. М.

Селекция микроорганизмов

Селекция микроорганизмов (бактерий, сине-зеленых водорослей и грибов) производится с целью получения продуктивных штаммов и последующего их использования в промышленности, сельском хозяйстве и медицине.

Штамм – по­пу­ля­ция мик­ро­ор­га­низ­мов, ха­рак­те­ри­зу­ю­ща­я­ся сходными на­след­ствен­ны­ми осо­бен­но­стя­ми и опре­делёнными при­зна­ка­ми, по­лу­чен­ная в ре­зуль­та­те ис­кус­ствен­но­го от­бо­ра.

Методы селекции микроорганизмов

Искусственный

Выявление

отбор:

продуктивного

• по скорости роста;
• по продуктивности;
• по окраске и др.

штамма

Индуцированный

(искусственный)

мутагенез

Особенности микроорганизмов

• Геном бактерий гаплоидный, любые мутации проявляются уже в первом поколении.

Генетический аппарат бактерий представлен одной

хромосомой (1n) – гигантской кольцевой молекулой ДНК и мелкие кольцевые молекулы ДНК – плазмиды.

• Очень высокая интенсивность размножения обеспечивает наличие неограниченного количества материала для работы.

Плазмиды

Нуклеоид с генофором

Микробиологический синтез

Микробиологический синтез – промышленный способ получения химических соединений и продуктов (например, белков, антибиотиков, витаминов), осуществляемый благодаря жизнедеятельности микробных клеток.

Микроорганизмы служат важным источником белка, который они синтезируют в 10 – 100 тыс. раз быстрее, чем животные.

Так, 400-килограммовая корова производит в день 400 граммов белка, а 400 килограммов бактерий – 40 тысяч тонн.

Результаты селекции

микроорганизмов

Результаты селекции

микроорганизмов

• Продуктивность штаммов гриба пеницилла была повышена

в 1000 раз.

• С помощью микробиологического синтеза получают антибиотики, аминокислоты, белки, гормоны, ферменты, витамины и многое другое.
• Продукты микробиологической промышленности используются

в хлебопечении, пивоварении, виноделии, приготовлении многих молочных продуктов.

• Микроорганизмы используют для биологической очистки сточных вод, улучшений качеств почвы.
• Разработаны методы получения марганца, меди, хрома при разработке отвалов старых рудников с помощью бактерий, где обычные методы добычи экономически невыгодны.

Биотехнология

Биотехнология – это производство необходимых человеку продуктов и материалов с помощью живых организмов, культивируемых клеток и биологических процессов.

Методы биотехнологии

Хромосомная инженерия

Клеточная инженерия

Генная инженерия

Микробиологический синтез

(селекция

микроорганизмов)

С развитием биотехнологии связывают решение проблем обеспечения населения продовольствием, минеральными ресурсами и энергией (биогаз), охраны окружающей среды (биологическая очистка воды) и др.

Биотехнология

Объекты биотехнологии:

• вирусы,
• бактерии,

• грибы,
• клетки и ткани растений, животных и человека.

Их выращивают на питательных средах в биореакторах-ферментерах.

Генная инженерия

Генная инженерия – совокупность методик, позволяющих выделять нужный ген из генома одного организма и вводить его

в геном другого организма.

Успешно реализуются два направления:

• Пересадка природных генов в ДНК бактерий или грибов;

• Встраивание искусственно созданных генов, несущих заданную информацию, в плазмиды.

В настоящее время основным объектом биотехнологии являются прокариоты.

Генная инженерия

Растения и животные, в геном которых внедрены «чужие» гены, называются трансгенными,

бактерии и грибы – трансформированными ,

Трансдукция – перенос гена из одной бактерии в другую посредством бактериофагов.

Классическим объектом генной инженерии является кишечная палочка.

Генная инженерия

Процесс создания трансформированных бактерий включает в себя следующие этапы:

• Рестрикция – «вырезание» нужных генов. Проводится с

помощью специальных «генетических ножниц», ферментов –

рестриктаз.

2. Создание вектора – специальной генетической конструкции, в составе которой намеченный ген будет внедрен в геном другой клетки.

Ген "вшивают" в вектор – плазмиду, с помощью которого ген вводится в бактерию. "Вшивание" осуществляется с помощью другой группы ферментов – лигаз.

3. Трансформация – внедрение вектора в бактерию.

4. Скрининг – отбор тех бактерий, в которых внедренные гены успешно работают.

5. Клонирование трансформированных бактерий.

Процесс создания трансформированных бактерий

Искусственная ДНК-затравка для синтеза комплементарной ДНК (кДНК)

Выделение иРНК

Клетки, вырабатывающие требуемый белок

иРНК

Рестрикция

Гибридизация

Синтез кДНК

Гибрид ДНК-РНК

Одночепочечная кДНК

Удаление РНК

Синтез второй цепи кДНК

Внехромосомная ДНК (плазмида)

Разрезание плазмиды

Двухцепочечная кДНК – ген требуемого белка

«Сшивка» ДНК-лигазой

Бактерии

Клонирование

Колонии бактерий

Рекомиби-нантная плазмида

Встраивание

в бактерию

Выделение требуемого

белка

Трансформация

(вектор)

Процесс создания трансформированных бактерий:

Из эукариотических клеток, например клеток поджелудочной железы человека, выделяют мРНК-продукт нужного гена и с помощью фермента обратной транскриптазы (ревертазы) – фермент обнаруженный у РНК-содержащих вирусов, синтезируют комплементарную ей цепь ДНК.

• Образуется гибридная ДНК-РНК-молекула.
• мРНК удаляют при помощи гидролиза.
• Оставшуюся цепь ДНК реплицируют при помощи ДНК-полимеразы.
• Полученная двойная спираль ДНК состоит только из транскрибируемой части гена и не содержит интронов. Она называется комплементарной ДНК (кДНК)
• Создание вектора – генетической конструкции, в составе которой намеченный ген будет внедрен в геном другой клетки. Основой для создания вектора являются плазмиды.

• Ген вшивают в плазмиду с помощью ферментов – лигаз.
• Трансформация – внедрение вектора (плазмиды) в бактерию.
• Бактериальные клетки приобретают способность синтезировать белки, кодируемые нужным геном.

Достижения генной инженерии

• Более 350 препаратов и вакцин, разработанных с помощью

биотехнологий, широко используются в медицине, например:

- соматотропин – гормон роста, применяют при лечении карликовости;

- инсулин – гормон поджелудочной железы, используется для лечения

сахарного диабета;

- интерферон – антивирусный препарат, используется для лечения

некоторых форм раковых заболеваний;

• Создание генномодифицированных растений. Лидером среди ГМО растений является соя – дешевый источник масла и белка;

- ген азотфиксации перенесен в генотип ценных с/х растений;

Получение трансгенных растений с геном bt, несущим устойчивость к насекомым

Бактерия Bacillus thuringiensis вырабатывает эндотоксин, токсичный для насекомых и безвредный для млекопитающих.

Из бактерии выделили этот

ген и ввели его в плазмиду почвенной бактерии Agrobacterium tumefaciens.

Этой бактерией были заражены растительной ткани,

выращиваемой на питательной

среде.

Трансгенные растения, созданные при помощи агробактерий

Двудольные растения:

пасленовые (картофель, томаты), бобовые (соя), крестоцветные

(капуста, редис, рапс), и т.д.

Однодольные растения:

злаки,

банановые.

Первый трансгенный продукт (томаты) поступил на рынок в 1994 г.

Сегодня в мире более 150 сортов ГМ растений допущено

к промышленному производству.

Результаты генетической модификации:

• Устойчивость к гербицидам;
• Устойчивость к болезням и вредителям;
• Изменение морфологии растений;
• Изменение размера, формы и количества плодов;
• Повышение эффективности фотосинтеза;
• Устойчивость к воздействию климатических факторов, засолению почв.

Хромосомная инженерия

Хромосомная инженерия – совокупность методик, позволяющих осуществлять манипуляции с хромосомами.

Одна группа методов основана на введении в генотип растительного организма пары чужих гомологичных хромосом, контролирующих развитие нужных признаков ( дополненные линии ),

или замещении одной пары гомологичных хромосом на другую ( замещенные линии ).

В полученных таким образом замещенных и дополненных линиях собираются признаки, приближающие растения к «идеальному сорту».

Хромосомная инженерия.

Метод гаплоидов

основан на выращивании гаплоидных растений с последующим удвоением хромосом.

Например, из пыльцевых зерен кукурузы выращивают гаплоидные растения, содержащие 10 хромосом ( n = 10), затем хромосомы удваивают и получают диплоидные ( n = 20), полностью гомозиготные растения всего за 2–3 года вместо 6–8-летнего инбридинга.

Сюда же можно отнести и метод получения полиплоидных растений

Клеточная инженерия

Клеточная инженерия – конструирование клеток нового типа на основе их культивирования, гибридизации и реконструкции.

Методы клеточной инженерии

Культивирование –

Клонирование (реконструкция) – методы внедрения в соматическую клетку отдельных клеточных органоидов, ядра, цитоплазмы (частичная гибридизация)

метод сохранения (in vitro) и выращивания в специальных питательных средах клеток, тканей, небольших органов или их частей

Гибридизация – метод получения гибридов соматических клеток неродственных и филогенетически отдаленных видов

Культивирование

Метод культуры клеток и тканей – выращивание вне организма в искусственных условиях кусочков органов, тканей или отдельных клеток;

Этапы выращивания растений из клеток:

• Разделение клеток друг от друга и помещение в питательную среду.
• Интенсивное размножение и развитие клеток и возникновение каллуса.
• Помещение каллуса на другую питательную среду и образование побега.
• Пересадка нового побега в почву.

Например, выращивание женьшеня в искусственных условиях за 6 недель, на плантациях – 6 лет, в естественной среде – 50 лет.

Гибридизация

Посев на селективную среду, выжить на которой можно только, если есть определенный человеческий ген (например, ген А)

слияние

Клетка человека

Клетка мыши

В ходе клеточных делений в гибридной клетке утрачиваются все хромосомы человека, кроме одной (например, № 17)

Клетки выжили, значит ген А лежит в хромосоме 17

Гибридная клетка (гетерокарион)

Метод гибридизации соматических клеток

При определённых условиях происходит слияние двух разных клеток

в одну гибридную, содержащую оба генома объединившихся клеток.

Гибриды между опухолевыми клетками и лимфоцитами (гибридомы)

способны неограниченно долго делиться (т.е. они «бессмертны»), как

раковые клетки и, как лимфоциты, могут вырабатывать антитела.

Такие антитела применяют в лечебных и диагностических целях.

Схема клонирования (реконструкции)

Клонирование – точное воспроизведение какого-либо объекта. Объекты, полученные в результате клонирования, называются клонами (см. «Селекция животных).

Слайд 2

Микроорганизмы

Бактерии, микроскопические грибы, простейшие

Слайд 3

Использование микробов

• В хлебопечении
• В виноделии
• В производстве кормового белка
• В производстве молочнокислых продуктов
• В производстве биологически активных веществ (антибиотиков, гормонов, витаминов, аминокислот, ферментов)
• В сельском хозяйстве (при производстве силоса)
• Для биологической защиты растений и очистки сточных вод

Слайд 4

Слайд 5

Из более чем 100 тыс. видов известных в природе микроорганизмов человеком используется несколько сотен, и число это растет. Качественный скачок в их использовании произошел в последние десятилетия, когда были установлены многие генетические механизмы регуляции биохимических процессов в клетках микроорганизмов.

Слайд 6

Особенности селекции микроорганизмов

1) у селекционера имеется неограниченное количество материала для работы: за считанные дни в чашках Петри или пробирках на питательных средах можно вырастить миллиарды клеток;

2) более эффективное использование мутационного процесса, поскольку геном микроорганизмов гаплоидный, что позволяет выявить любые мутации уже в первом поколении;

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

Слайд 7

Методы селекции микроорганизмов

• Искусственный мутогенез
• Молекулярная гибридизация
• Искусственный отбор

Слайд 8

Широко используют различные способы рекомбинирования генов: конъюгацию, трансдукцию, трансформацию и другие генетические процессы. Например, конъюгация (обмен генетическим материалом между бактериями) позволила создать штамм Pseudomonas putida, способный утилизировать углеводороды нефти.

Слайд 9

Часто прибегают к трансдукции (перенос гена из одной бактерии в другую посредством бактериофагов), трансформации (перенос ДНК, изолированной из одних клеток, в другие) и амплификации (увеличение числа копий нужного гена).

Слайд 10

Важнейшим этапом в селекционной работе является индуцирование мутаций. Экспериментальное получение мутаций открывает почти неограниченные перспективы для создания высокопродуктивных штаммов. Вероятность возникновения мутаций у микроорганизмов (1x10-10- 1 х 10-6) ниже, чем у всех других организмов (1x10-6-1x10-4). Но вероятность выделения мутаций по данному гену у бактерий значительно выше, чем у растений и животных, поскольку получить многомиллионное потомство у микроорганизмов довольно просто и сделать это можно быстро.

Слайд 11

Получение антибиотиков

Плесневые грибы-актиномицеты обрабатывают мутагенами химического и физического действия

Слайд 12

Биотехнология

Использование живых клеток и биологических процессов для получения веществ, необходимых человеку

Слайд 13

Направления биотехнологии

• Генная инженерия
• Клеточная инженерия

Слайд 14

Генная инженерия

• Совокупность методов воздействия на ДНК, позволяющих переносить наследственную информацию из одного организма в другой.
• Таким получают инсулин, интерферон, антиген вируса гепатита, гормоны роста и др.

Слайд 15

Слайд 16

Создание гибридной ДНК

ДНК одного организма вводятся в клетки другого организма. Например, гены высших организмов вносят с бактериальные клетки. Бактерия получает возможность вырабатывать белок, кодируемый ее новой ДНК

Слайд 17

Клеточная инженерия

• Метод конструирования клеток нового типа путем гибридизации их содержимого.
• При гибридизации искусственно объединяют целые клетки разных организмов, создавая новый гибридный геном.