Селекция в медицине реферат

Обновлено: 02.07.2024

Микроорганизмы играют важнейшую роль в жизни человека. На их основе создаются вещества, используемые в различных отраслях медицины и промышленности (производство некоторых органических кислот, спирта, хлебопечение, виноделие основаны на деятельности микроорганизмов).

Содержание

Работа содержит 1 файл

Селекция микроорганизмов.docx

Селекция микроорганизмов

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.

Многие из них продуцируют десятки видов органических веществ — аминокислот, белков, антибиотиков, витаминов, липидов, нуклеиновых кислот, ферментов, пигментов, Сахаров и т. п., широко используемых в разных областях промышленности и медицины.

Микробиологическая промышленность предъявляет к продуцентам различных соединений жесткие требования, которые важны для технологии производства; это высокая скорость роста, использование для жизнедеятельности дешевых субстратов и устойчивость к заражению посторонними микроорганизмами. Научная основа этой промышленности — умение создавать микроорганизмы с новыми, заранее определенными генетическими свойствами и умение использовать их в промышленных масштабах.

Селекция микроорганизмов (в отличие от селекции растений и животных) имеет ряд особенностей: 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.

Эти особенности накладывают свой отпечаток на выбор методов селекции микроорганизмов, которые во многом существенно отличаются от методов селекции растений и животных. Например, в селекции микроорганизмов обычно учитываются их естественные способности синтезировать какие-либо полезные для человека соединения (аминокислоты, витамины, ферменты и др.). 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).

Природные микроорганизмы, как правило, обладают низкой продуктивностью содержащихся в них веществ, которые интересуют селекционера. Для использования же в микробиологической промышленности нужны высокопродуктивные штаммы, которые создаются различными методами селекции, в том числе отбором среди природных микроорганизмов.

Исключительное значение для здоровья человека имеют антибиотики. Это особые вещества - продукты жизнедеятельности некоторых микробов и грибов, убивающие болезнетворных микробов и вирусов.

Для получения наиболее продуктивных форм микроорганизмов широко применяют методы селекции. Путем отбора выделяют расы микроорганизмов, наиболее активно синтезирующие тот или иной используемый человеком продукт (антибиотик, витамин и др.). Микроорганизмам свойственна наследственная изменчивость (мутация). И по этому широко используется метод экспериментального получения мутаций действием рентгеновских и ультрафиолетовых лучей и некоторых химических соединений. Таким путем удается повысить наследственную изменчивость микроорганизмов в десятки и сотни раз.

Селекционный процесс отличается непрерывностью, методы его всё время совершенствуются. Это обусловлено возрастающими требованиями производства к сортам растений, породам животных и эффективности микроорганизмов.

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.

Для выявления мутаций служат селективные среды, на которых способны расти мутанты, но погибают родительские клетки дикого типа. Проводится также отбор по окраске и форме колоний, скорости роста мутантов и диких форм и т. д.

Роль микроорганизмов в микробиологической, пищевой промышленности, в сельском хозяйстве и других областях трудно переоценить. Особенно важно отметить то, что многие микроорганизмы для производства ценных продуктов используют отходы промышленного производства, нефтепродукты и тем самым производят их разрушение, предохраняя окружающую среду от загрязнения.

В основе селекционного процесса лежит искусственный отбор.

На ранних этапах развития животноводства и растениеводства человек заметил, что от лучших особей, т.е. в наибольшей степени удовлетворяющих его потребности, рождается, как правило, лучшее потомство. С этого времени человек, еще не зная законов наследственности и не владея теорией отбора, стал использовать его сознательно, оставляя для дальнейшего размножения наиболее удовлетворяющие его организмы животных или растений. Такой сознательный, методический отбор, осуществлявшийся человеком в течение многих поколений, привел к резкому изменению целого ряда признаков и свойств животных и растений, сделал их приспособленными к потребностям человека и не похожими на их диких предков. Аким образов, отбор создал новые формы организмов. В этом состоит его творческая роль.

В селекции животных особенно важна оценка по генотипу производителей. Существует несколько методов оценки наследственных качеств производителей. Наиболее точный из них – оценка их племенных (или наследственных) качеств по потомству. В результате оценки выделяются лучшие по тем или иным качествам производители. Они интенсивно используются для получения максимального количества потомства, представляющего для сельского хозяйства большую ценность.

Отбор, основанный на оценке наследственных качеств отдельных растений, используется и в растениеводстве. В этом случае для размножения отбираются лучшие линии.

Близкородственное разведение животных, так же как и принудительное самоопыление растений, часто ведут к резкому снижению жизнеспособности и плодовитости потомков. Одна из причин этого состоит в быстром повышении гомозиготности потомков, вместе с этим родственное скрещивание благодаря повышению гомозиготности способствует закреплению выдающихся качеств отдельных особей.

Высокая жизнеспособность, возникающая в результате скрещивания, называется гетерозисом.

Особенности селекции микроорганизмов. Принципы исследования генетических процессов различных групп микроорганизмов. Выявление основных методов селекционной работы с ними. Основные направления применения селекции в практической деятельности человека.

Рубрика	Биология и естествознание
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	09.04.2015
Размер файла	1,1 M

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Благовещенский многопрофильный профессиональный колледж

на тему: Селекция микроорганизмов, бактерий, грибов, водорослей и их роль в медицине и промышленности

по предмету: Биология

Выполнил: Фаизов Эльвир

г. Благовещенск 2015 г.

". ум заключается не только в знании, но и в умении прилагать знание на деле"

Согласно общепринятому определению - генетика микроорганизмов -, раздел общей генетики, в котором объектом исследования служат бактерии, микроскопические грибы, актинофаги, вирусы животных и растений, бактериофаги и др. микроорганизмы. К микроорганизмам относят всех прокариот (доядерные одноклеточные живые организмы), а из эукариот ( домен (надцарство) живых организмов, клетки которых содержат ядра)., микроскопические формы грибов и водорослей. Все они находят широкое применение в промышленности, сельском хозяйстве, медицине и энергетике. Роль микроорганизмов в производстве лекарств, биологически активных соединений, кормовых добавок, бактериальных удобрений, в хлебопечении, виноделии, в производстве многих молочных продуктов невозможно переоценить. В связи с этим постоянно ведется поиск новых высокопродуктивных штаммов микроорганизмов.

До 40-х гг. 20 в. считалось, что, поскольку у микроорганизмов нет ядерного аппарата и мейоза, на них не распространяются законы Менделя и хромосомная теория наследственности. С начала 40-х гг. микроорганизмы становятся объектом интенсивных генетических исследований. Именно на них были решены многие кардинальные вопросы современной генетики. Первое указание на то, что материальным носителем наследственности служит дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК (было получено в опытах на пневмококках) (американские генетики О. Т. Эйвери, К. Мак-Леод и М. Маккарти). Одновременно были начаты интенсивные генетические исследования на хлебной плесени - нейроспоре. Изучение многочисленных биохимических мутантов нейроспоры привели к заключению "один ген - одна полипептидная цепь" (Полипептидная цепь - это одинарная цепь, состоящая из аминокислотных остатков, т. е. это белок, а не ДНК). Исследования микроорганизмов особенно интенсивно стали развиваться после того, как американские генетики С. Лурия М. Дельбрюк показали на кишечной палочке что и бактерии подчиняются мутационным закономерностям. Был предложен новый принцип изучения изменчивости у бактерий - клональный анализ, т. е. изучение потомства одной клетки - родоначальницы клона. Важной вехой в развитии генетического метода явился разработанный американскими генетиками Дж. и Э. Ледербергами метод реплик, или отпечатков, позволивший доказать, что мутации возникают у бактерий независимо от условий культивирования, и, кроме того, значительно упростивший приёмы отбора вариантов микроорганизмов с желаемыми свойствами. Оказалось, что в больших популяциях бактериальных клеток мутации возникают спонтанно. В 1946 был открыт половой процесс у бактерий (конъюгация), что позволило применить для их исследования генетический анализ. В результате установлены наличие у бактерий рекомбинации, существование у них генетических групп сцепления и построены генетические карты их хромосом.

Почти одновременно был открыт парасексуальный процесс грибов, что расширило возможности генетического анализа грибов, не имеющих полового цикла размножения. Вскоре в генетические исследования были вовлечены бактериофаги и другие вирусы. Был открыт эффект переноса генетической информации от одной бактериальной клетки к другой при посредстве бактериофага - генетической трансдукции (процесс переноса бактериальной ДНК из одной клетки в другую бактериофагом), что положило начало изучению генетических взаимоотношений в системе "фаг - бактерия", что позволило перейти к изучению явлений наследственности на молекулярном уровне.

Исходя из общих принципов исследования генетических процессов у микроорганизмов, для каждой группы разработаны специальные методы изучения с учётом их особенностей. Генетические механизмы у грибов и водорослей, сохранивших половой процесс, имеют ряд особенностей. Главная из них состоит в том, что продукты мейоза (споры) остаются соединёнными в определенном порядке, и после раздельного высева этих спор можно непосредственно изучать генотип каждого продукта мейоза. Этот метод, называемый тетрадным анализом, дополняет статистические методы изучения процесса расщепления. Применение генетического анализа к организмам, у которых отсутствует половой процесс, стало возможным после открытия у них парасексуальных процессов, отличающихся большим разнообразием. Так, у несовершенных грибов при срастании гиф, принадлежащих двум генетически различным штаммам, происходит объединение и затем слияние двух гаплоидных ядер в одно диплоидное; в этой системе изредка возможен обмен генетическим материалом. Особенность полового процесса у бактерий состоит в том, что в клетку-реципиент передаётся, как правило, только часть генетического материала из клетки-донора, в результате чего образуется частично диплоидная зигота (мерозигота). У бактерий известно несколько механизмов передачи генетического материала. Наиболее совершенная форма полового процесса у бактерий - конъюгация (процесс точного и тесного сближения гомологичных хромосом), детально изученная у кишечной палочки.

Селекция микроорганизмов, в отличие от селекции растений и животных, имеет ряд особенностей. На небольшой площади в специальных аппаратах с питательной средой в считанные дни можно вырастить миллиарды особей.

Мутационный процесс в селекции микроорганизмов можно использовать более эффективно, чем у высших организмов, так как геном большинства микроорганизмов гаплоидный, что позволяет выявлять любые мутации уже в первом поколении.

До недавнего времени основными методами получения высокопродуктивных штаммов микроорганизмов были искусственный мутагенез и последующий отбор групп генетически идентичных клеток -- клонов. После выделения из дикого штамма микроорганизмов, обладающих полезными для человека свойствами, проводится отбор наиболее продуктивных штаммов среди них. Следующий этап--применение искусственного мутагенеза, позволяющего усилить появление различных мутаций. В качестве мутагенов используются ионизирующие излучения, некоторые химические вещества, а также ультрафиолетовое излучение, обладающее хотя и низкой проникающей способностью, но достаточной для появления мутаций у микроорганизмов.

Вероятность возникновения мутаций у микроорганизмов та же, что и у всех других организмов, -- примерно 1 мутация на 1 млн особей по каждому гену. Однако, учитывая то, что получить миллионное и миллиардное потомство у микроорганизмов нетрудно, вероятность выделения мутаций по данному гену достаточно высокая.

Для получения культуры микроорганизмов -- мутантов с нужными качествами учеными-селекционерами разработаны специальные методы отбора. Отобранный клон подвергается многократному пересеву на питательную среду с контролем на образование требуемого продукта. Цель такого многократного клонирования -- получение наиболее однородной популяции клеток. После получения продуктивных штаммов приступают к их размножению. Использование данной технологии позволило селекционерам получить штаммы, продуктивность которых в сотни и тысячи раз больше.

Можно выделить следующие основные этапы создания генетически измененных организмов: получение гена, кодирующего интересующий признак; объединение его с плазмидой-вектором; введение вектора с интересующим геном в клетку-хозяина; отбор клеток, получивших дополнительный генетический признак, и практическое их использование.

Селекция микроорганизмов имеет ряд особенностей:

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.

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).

Так, у многих микроорганизмов гены биосинтеза антибиотиков или их регуляторы находятся в плазмиде, а не в хромосоме. Поэтому увеличение числа этих плазмид путем амплификации позволяет существенно повысить выход антибиотиков.

Важнейшим этапом в селекционной работе является индуцирование мутаций. Экспериментальное получение мутаций открывает почти неограниченные перспективы для создания высокопродуктивных штаммов. Вероятность возникновения мутаций у микроорганизмов (10 -10 - 10 -6 ) ниже, чем у всех других организмов (10 -6 - 10 -6 ). 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.

Важным подходом в селекционной работе с микроорганизмами является получение рекомбинантов путем слияния протопластов, или гибридизации, разных штаммов бактерий. Слияние протопластов позволяет объединить генетические материалы и таких микроорганизмов, которые в естественных условиях не скрещиваются.

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).

селекция микроорганизм генетический медицина

Пенициллиновая методика селекции микроорганизмов основана на специфической особенности действия антибиотика пенициллина на чувствительные к нему микроорганизмы. Он убивает все клетки, активно совершающие обмен веществ, и не оказывает летального действия на клетки, находящиеся в состоянии анабиоза.

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. 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.

• Из него получают лекарство циклоспорин, который применяют при пересадки органов. Он предупреждает отторжения аллотрансплантатов 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.

Соматотропин представляет собой полипептидную цепь, состоящую из 191 аминокислоты. Он вырабатывается в гипофизе и контролирует рост человеческого тела; его недостаток приводит к карликовости.

Интерферон - белок, синтезируемый организмом в ответ на вирусную инфекцию, изучают сейчас как возможное средство лечения рака и СПИДа.

Инсулин получают в промышленных масштабах из бактерий Е. соli, содержащих ген человеческого инсулина.

Успехи, достигнутые молекулярной биологией и генетикой в изучении микроорганизмов, а также ограниченность возможностей традиционной селекции привели к созданию новых методов целенаправленного и контролируемого получения микроорганизмов с заданными свойствами.

В основе этих технологий лежат приемы генной инженерии. Они позволяют выделять необходимый ген и вводить его в новое генетическое окружение с целью создания организма с новыми, заранее предопределенными признаками.

Методы генной инженерии остаются еще очень сложными и дорогостоящими. Но уже сейчас с их помощью в промышленности получают важные медицинские препараты, как интерферон, гормоны роста, инсулин и др.

Селекция микроорганизмов является важнейшим направлением в биотехнологии.

Микроорганизмы (бактерии, микроскопические грибы, простейшие и др.) играют исключительно важную роль в биосфере и хозяйственной деятельности человека. 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. Многие из них продуцируют десятки видов органических веществ -- аминокислот, белков, антибиотиков, витаминов, липидов, нуклеиновых кислот, ферментов, пигментов, Сахаров и т. п., широко используемых в разных областях промышленности и медицины. Такие отрасли пищевой промышленности, как хлебопечение, производство спирта, молочных продуктов, виноделие и многие другие, основаны на деятельности микроорганизмов.

Микробиологическая промышленность предъявляет к продуцентам различных соединений жесткие требования, которые важны для технологии производства; это высокая скорость роста, использование для жизнедеятельности дешевых субстратов и устойчивость к заражению посторонними микроорганизмами. Научная основа этой промышленности -- умение создавать микроорганизмы с новыми, заранее определенными генетическими свойствами и умение использовать их в промышленных масштабах.

Наука в обществе стремится облегчить труд человека, улучшить условия его жизни и его самого.

Использованная основная литература

4. Ресурсы Интернета. Единая коллекция образовательных ресурсов.

Подобные документы

Понятие и значение селекции как науки о создании новых и улучшении существующих пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов. Оценка роли и значения микроорганизмов в биосфере, и особенности их использования. Формы молочнокислых бактерий.

презентация [1,1 M], добавлен 17.03.2015

Микроорганизмы как мельчайшие организмы, различаемые только под микроскопом. Способы рекомбинирования генов. Механизм селекции микроорганизмов. Технология синтеза гена искусственным путем и введения в геном бактерий. Отрасли применения биотехнологии.

презентация [4,1 M], добавлен 22.01.2012

Отличия животных от растений. Особенности отбора животных для селекции. Что такое гибридизация, ее классификация. Современные разновидности селекции животных. Сферы использования микроорганизмов, их полезные свойства, методы и особенности селекции.

презентация [1022,0 K], добавлен 26.05.2010

Общие сведения и история селекции - науки о методах создания новых и улучшении существующих пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов, с полезными для человека свойствами. Основные принципы селекции животных, ее некоторые особенности.

презентация [939,1 K], добавлен 06.09.2016

Определение понятия селекции и генетически модифицированного организма. Особенности работы селекционера с генетическим материалом исходных микроорганизмов. Основные способы рекомбинирования генов: конъюгация, трансдукция, амплификация и трансформация.

презентация [6,0 M], добавлен 07.03.2013

Селекция как наука об улучшении уже существующих и о выведении новых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов с нужными человеку свойствами, ее цели и задачи, направления развития на сегодня. Сферы использования методов селекции.

презентация [2,4 M], добавлен 18.04.2013

Виды селекции и ее значение. Методы селекции микроорганизмов и животных. Биотехнология, генетическая и клеточная инженерия. Цели и задачи селекции как науки. Процесс одомашнивания новых видов растений и животных для удовлетворения потребностей человека.

Микроорганизмы (бактерии, микроскопические грибы, простейшие и др.) играют исключительно важную роль в биосфере и хозяйственной деятельности человека (см. гл. 5,6). 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.

Многие из них продуцируют десятки видов органических веществ — аминокислот, белков, антибиотиков, витаминов, липи-дов, нуклеиновых кислот, ферментов, пигментов, Сахаров и т. п., широко используемых в разных областях промышленности и медицины. Такие отрасли пищевой промышленности, как хлебопечение, производство спирта, молочных продуктов, виноделие и многие другие, основаны на деятельности микроорганизмов.

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).

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.

Введение
Селекция (от лат. - выбор, отбор) - это наука о путях и методах создания новых и улучшения уже существующих сортов культурных растений, пород домашних животных и штаммов микроорганизмов с ценными для практики признаками и свойствами [1].

Задачи селекции вытекают из ее определения - это выведение новых и совершенствование уже существующих сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов. Сортом, породой и штаммом называют устойчивую группу (популяцию) живых организмов, искусственно созданную человеком и имеющую определенные наследственные особенности. Все особи внутри породы, сорта и штамма имеют сходные, наследственно закрепленные морфологические, физиолого-биохимические и хозяйственные признаки и свойства, а также однотипную реакцию на факторы внешней среды [1].

Традиционная селекция микроорганизмов (в основном бактерий и грибов) основана на экспериментальном мутагенезе и отборе наиболее продуктивных штаммов [3].
1. Теоретические основы селекции
В последние годы особое значение приобретает селекция ряда насекомых и микроорганизмов, используемых с целью биологической борьбы с вредителями и возбудителями болезней культурных растений [2].

Селекция должна учитывать также и потребности рынка сбыта сельскохозяйственной продукции, удовлетворения конкретных отраслей промышленного производства. Например, для выпечки высококачественного хлеба с эластичным мякишем и хрустящей корочкой необходимы сильные (стекловидные) сорта мягкой пшеницы, с большим содержанием белка и упругой клейковины. Для изготовления высших сортов печенья нужны хорошие мучнистые сорта мягкой пшеницы, а макаронные изделия, рожки, вермишель, лапша, вырабатываются из твердой пшеницы.

В целом развитие селекции должно быть основано на законах генетики как науки о наследственности и изменчивости, поскольку свойства живых организмов определяются их генотипом и подвержены наследственной и модификационной изменчивости [4].

Теоретической основой селекции является генетика. Именно генетика прокладывает пути эффективного управления наследственностью и изменчивостью организмов. Вместе с тем селекция опирается и на достижения других наук: систематики и географии растений и животных, цитологии, эмбриологии, биологии индивидуального развития, молекулярной биологии, физиологии и биохимии. Бурное развитие этих направлений естествознания открывает совершенно новые перспективы. Уже на сегодняшний день генетика вышла на уровень целенаправленного конструирования организмов с нужными признаками и свойствами.

Генетике принадлежит определяющая роль в решении практически всех селекционных задач. Она помогает рационально, на основе законов наследственности и изменчивости, планировать селекционный процесс с учетом особенностей наследования каждого конкретного признака.

Достижения генетики, закон гомологических рядов наследственной изменчивости, применение тестов для ранней диагностики селекционной перспективности исходного материала, разработка разнообразных методов экспериментального мутагенеза и отдаленной гибридизации в сочетании с полиплоидизацией, поиск методов управления процессами рекомбинации и эффективного отбора наиболее ценных генотипов с нужным комплексом признаков и свойств дали возможность расширить источники исходного материала для селекции. Кроме того, широкое использование в последние годы методов биотехнологии, культуры клеток и тканей позволили значительно ускорить селекционный процесс и поставить его на качественно новую основу. Этот далеко не полный перечень вклада генетики в селекцию дает представление о том, что современная селекция немыслима без использования достижений генетики [4].

Успех работы селекционера в значительной мере зависит от правильности выбора исходного материала (видов, сортов, пород) для селекции, изучения его происхождения и эволюции, использования в селекционном процессе организмов с ценными признаками и свойствами. Поиск нужных форм ведется с учетом всего мирового генофонда в определенной последовательности. Прежде всего, используются местные формы с нужными признаками и свойствами, затем применяются методы интродукции и акклиматизации, т. е. привлекаются формы, произрастающие в других странах или в других климатических зонах и, наконец, методы экспериментального мутагенеза и генетической инженерии [6].
2. Микроорганизмы и особенности их селекции
К микроорганизмам относятся, прежде всего, прокариоты (бактерии, актиномицеты, микоплазмы и др.) и одноклеточные эукариоты - простейшие, дрожжи и др. Из более 100 тыс. видов, известных в природе микроорганизмов, в хозяйственной деятельности человека используется уже несколько сотен, и число это растет. Качественный скачок в их использовании произошел в последние 20-30 лет, когда были установлены многие генетические механизмы регуляции биохимических процессов, происходящих в клетках микроорганизмов [5].

Микроорганизмы играют исключительно важную роль в биосфере и в жизни человека. Многие из них продуцируют десятки видов органических веществ, таких как аминокислоты, белки, антибиотики, витамины, липиды, нуклеиновые кислоты, ферменты, пигменты, сахара, которые широко используются в разных областях промышленности и медицины. Такие отрасли пищевой промышленности, как хлебопечение, производство спирта, некоторых органических кислот, виноделие и многие другие, основаны на деятельности микроорганизмов.

Микробиологическая промышленность предъявляет к продуцентам различных соединений жесткие требования, которые важны для технологии производства: ускоренный рост, использование для жизнедеятельности дешевых субстратов и устойчивость к заражению микроорганизмами. Научная основа этой промышленности — умение создавать микроорганизмы с новыми, заранее определенными генетическими свойствами и умение использовать их в промышленных масштабах [5].

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;
организация генома бактерий более проста: меньше генов в геноме, менее сложна и генетическая регуляция взаимодействия генов.

Природные микроорганизмы, как правило, обладают низкой продуктивностью тех веществ, которые интересуют селекционера. Для использования в микробиологической промышленности нужны высокопродуктивные штаммы, которые создают различными методами селекции, в том числе отбором среди природных микроорганизмов [6].

Отбору высокопродуктивных штаммов предшествует целенаправленная работа селекционера с генетическим материалом исходных микроорганизмов. В частности, широко используют различные способы рекомбинирования генов: конъюгацию, трансдукцию, трансформацию и другие генетические процессы. Например, конъюгация (обмен генетическим материалом между бактериями) позволила создать штамм, способный утилизировать углеводороды нефти. 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) [7].

Так, у многих микроорганизмов гены биосинтеза антибиотиков или их регуляторы находятся в плазмиде, а не в основной хромосоме. Поэтому увеличение путем амплификации числа этих плазмид позволяет существенно повысить производства антибиотиков.

Важнейшим этапом в селекционной работе является индуцирование мутаций. Экспериментальное получение мутаций открывает почти неограниченные перспективы для создания исходного материала в селекции. Вероятность (частота) возникновения мутаций у микроорганизмов (10-10 - 10-6) ниже, чем у всех других организмов (10-6 - 10-4). 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 быстро.

Для выделения мутаций служат селективные среды, на которых способны расти мутанты, но погибают исходные родительские особи дикого типа. Проводится так же отбор по окраске и форме колоний, скорости роста мутантов и диких форм и т. д.

Роль микроорганизмов в микробиологической, пищевой промышленности, в сельском хозяйстве и других областях трудно переоценить. Особенно важно отметить то, что многие микроорганизмы для производства ценных продуктов используют отходы промышленного производства, нефтепродукты и тем самым производят их разрушение, предохраняя от загрязнения окружающую среду [5].

селекция микроорганизм метагенез генный

Искусственный метагенез. С помощью рентгеновских лучей, ультрафиолета, химических соединений н других мутагенных факторов повышается в сотни раз мутационный процесс, с целью получения нужных мутаций.
Искусственный отбор. Осуществляется отбор рас микроорганизмов, наиболее активно синтезирующих необходимых человеку соединений.
Генная инженерия. Целенаправленное создание новых комбинаций генетического материала и последующее его встраивание в генетический аппарат клеток микроорганизмов с последующим клонированием нужного гена [1].

Для получения культуры микроорганизмов - мутантов с нужными качествами учеными-селекционерами разработаны специальные методы отбора. Отобранный клон подвергается многократному пересеву на питательную среду с контролем на образование требуемого продукта. Цель такого многократного клонирования — получение наиболее однородной популяции клеток. После получения продуктивных штаммов приступают к их размножению. Использование данной технологии позволило селекционерам получить штаммы, продуктивность которых в сотни и тысячи раз выше по сравнению с исходными штаммами микроорганизмов, взятыми из природы [7].

Генная инженерия

Методы генной инженерии остаются еще очень сложными и дорогостоящими. Но уже сейчас с их помощью в промышленности получают такие важные медицинские препараты, как интерферон, гормоны роста, инсулин и др. Селекция микроорганизмов является важнейшим направлением в биотехнологии.

В клетках некоторых бактерий, помимо основной большой хромосомы, имеется еще маленькая кольцевая молекула ДНК – плазмида. В генной инженерии плазмиды, используемые для введения необходимой информации в клетку-хозяина, называют векторами. Кроме плазмид, роль векторов могут выполнять и бактериофаги. Чаще всего в качестве бактерии-хозяина используется наиболее изученная бактерия - кишечная палочка ( Escherihia coli ), но могут быть использованы и другие бактерии, а также дрожжи.

Можно выделить следующие основные этапы создания генетически измененных организмов:

- получение гена, кодирующего интересующий признак;

- объединение его с плазмидой-вектором;

- введение вектора с интересующим геном в клетку-хозяина;

- отбор клеток, получивших дополнительный генетический признак, и практическое их использование [8].
Заключение
Таким образом, для того чтобы обеспечить себя доброкачественной пищей и сырьем и при этом не привести планету к экологической катастрофе, человечеству необходимо научиться эффективно изменять наследственную природу живых организмов. Поэтому не случайно главной задачей селекционеров в наше время стало решение проблемы создания новых форм растений, животных и микроорганизмов, хорошо приспособленных к индустриальным способам производства, устойчиво переносящих неблагоприятные условия, эффективно использующих солнечную энергию и, что особенно важно, позволяющих получать биологически чистую продукцию без чрезмерного загрязнения окружающей среды.
Литература

Содержание
Введение
Основная часть:
Раздел 1 Генетика
Раздел 2 Селекция
Заключение
Список литературыВведение
"Из-за врожденных дефектов наша цивилизованная человеческая порода гораздо слабее, чем у животных любого другого вида - как диких, так и одомашненных. Если бы на усовершенствование человеческой расы мы потратили двадцатую часть тех сил и средств, что тратятся на улучшение породы лошадей и скота, какую вселенную гениальности могли бы мы сотворить!".
Фрэнсис Гальтон
(английскийпсихолог и антрополог).
Генетика - одна из немногих фундаментальных биологических наук, которая с самого своего зарождения была точной. История ее развития - это история все более и более точных методов и результатов. По способности управлять своими объектами и конструировать их генетика становится все более похожей на физику, математику и инженерно-технические дисциплины. Многочисленные хромосомныеи генные карты, записи генетических текстов, схемы строения, работы и эволюции генов и управляемых ими систем и процессов получены точными методами и сами не менее точны, чем алгоритмы и технические чертежи. И поэтому, на первый взгляд, ее профессиональный язык - лексика, стилистика и визуальные формы представления данных - далеки от красоты живой природы, открывающейся натуралистам, художникам ипоэтам. Сочетание точности и логической строгости анализа с творческим предвидением структур и функций незримых объектов - задолго до их визуализации - характерно для работ великих генетиков - Г. Менделя, А. Вейсмана, Т. Моргана, Ф. Лежена, Дж. Уотсона и Ф. Крика, Ф. Жакоба и К. Моно и многих других.
Вся история генетики - своеобразный "путь вглубь генетических систем", причем "путь впотьмах", накотором нередко исследователи работали "умственными взорами": в скудном свете новых - порою, весьма фрагментарных - фактов они создавали гипотетические схемы и описания тех структур и процессов, которые удавалось опровергать или доказывать экспериментальными данными лишь многие годы спустя. Мера и число для генетического мышления необходимы, но не достаточны: "провидческие" построения сложныхпространственных и временных картин требуют от исследователей и логики, и творческого воображения - качества, присущего художникам, писателям и поэтам. Именно это качество запечатлено в лексике и стиле наиболее новаторских трудов генетиков: основа четкости понятий заключается в неожиданности словосочетаний. В профессиональных текстах генетиков, словно в своеобразном магическом кристалле, непроизвольно отображались,фокусировались и сменялись не только рациональные пути развития самой генетики, но и "модные" веяния в различных областях точных, естественных и гуманитарных наук, а также в житейской практике. Предпринимаемая попытка может оказаться интересной не только для логиков, методологов и философов различных областей науки, лингвистов, филологов и психологов, но и для самих генетиков.
Основная часть
Раздел 1Генетика
Формирование медицинской генетики началось в 30-е гг. XX в., когда стали появляться факты, подтверждающие, что наследование признаков у человека подчиняется тем же закономерностям, что и у других живых организмов.
Задачей медицинской генетики является выявление, изучение, профилактика и лечение наследственных болезней, а также разработка путей предотвращения вредного воздействия факторов среды нанаследственность человека.
Методы изучения наследственности человека. При изучении наследственности и изменчивости человека используют следующие методы: генеалогический, близнецовый, цитогенетическии, биохимический, дерматоглифический, гибридизации соматических клеток, моделирования и др.
Генеалогический метод позволяет выяснить родственные связи и проследить.

Читайте также: