Какое значение для народного хозяйства имеет селекция микроорганизмов кратко
Обновлено: 04.07.2024
Сайт учителей биологии МБОУ Лицей № 2 г. Воронежа, РФ
Site biology teachers lyceum № 2 Voronezh city, Russian Federation
Основные направления селекции микроорганизмов
Микроорганизмы (микробы) – бактерии, микроскопические грибы и простейшие – играют важную роль в жизни природы и человека. Они используются в разных областях промышленности (в хлебопечении и виноделии, в производстве кормового белка, молочнокислых продуктов, антибиотиков, витаминов, гормонов, аминокислот, ферментов), в сельском хозяйстве (при производстве силоса), для биологической защиты растений и очистки сточных вод. В связи с этим развивается промышленная микробиология и ведется интенсивная селекционная работа по выведению новых штаммов микроорганизмов с повышенной продуктивностью веществ, необходимых человеку.
Микроорганизмам свойственна наследственная изменчивость – мутации. С помощью отбора мутаций создаются активные штаммы микроорганизмов, ценных для человека. Особенно широко и успешно в создании новых штаммов используется искусственный (индуцированный) мутагенез.
Методы селекции микроорганизмов. В основном это те же методы, которые используются и в селекции других организмов. Но микроскопические размеры и огромная скорость размножения микроорганизмов обусловливают разработку особых методов, ускоряющих процесс получения новых высокопродуктивных штаммов.
Генная инженерия представляет собой целенаправленные манипуляции с генетическим материалом в клетках микроорганизмов – это совокупность методов воздействия на ДНК, позволяющих переносить наследственную информацию из одного организма в другой. В частности, создаются новые комбинации генетического материала, способного, размножаясь в клетке–хозяине, синтезировать вещества, которые человек использует для своих нужд. Новые комбинации генетического материала сначала осуществляют in vitro , т. е. в пробирке. Путем гибридизации молекул ДНК от разных одноклеточных организмов получают молекулы, в которых содержатся новые, ранее отсутствовавшие в ней гены. Созданная таким способом гибридная молекула ДНК затем вводится в клетку–хозяина (обычно бактерий или дрожжей), которая после введения начинает синтезировать белок, кодируемый этими генами. Поскольку бактерии размножаются очень быстро, то таким способом удается получить сразу много идентичных копий от нужного гена и, следовательно, путем биосинтеза создать много нужных человеку веществ.
Таким путем получают белок инсулин, необходимый больным диабетом; интерферон, подавляющий размножение вирусов; антиген вируса гепатита, необходимый для борьбы с этим инфекционным заболеванием; гормоны роста человека и другие важные биологические вещества. Также примером применения генной инженерии является получение новых генетически модифицированных сортов зерновых культур.
Интерфероны (англ. interference — помеха, от лат. интер — между и ферио — ударять, поражать) — общее название, под которым в настоящее время объединяют ряд белков со сходными свойствами, выделяемых клетками организма в ответ на вторжение вируса.
Благодаря интерферонам клетки становятся невосприимчивыми по отношению к вирусу.
Механизм действия интерферонов следующий. При заражении клетки вирус начинает размножаться. Клетка-хозяин начинает в ответ на вирусную атаку выделение интерферона, который выходит из клетки и вступает в контакт с соседними клетками, делая их невосприимчивыми к вирусу. Он действует таким образом, чтобы подавить синтез вирусных белков или процессы сборки и выхода вирусных частиц (путём активации олигоаденилатциклазы). Таким образом, интерферон не обладает прямым противовирусным действием, но вызывает такие изменения в клетке, которые препятствуют в том числе и размножению вируса. Образование интерферона могут стимулировать не только интактные вирусы, но и различные другие агенты, например некоторые инактивированные вирусы, двухцепочечные РНК, синтетические двухцепочечные олигонуклеотиды и бактериальные эндотоксины.
Генная инженерия — совокупность приёмов, методов и технологий выделения генов из организма, осуществления манипуляций с генами и введения их в другие организмы. Генетическая инженерия — важнейший инструмент биотехнологии.
Генетическая инженерия служит для получения желаемых качеств изменяемого или генетически модифицированного организма (ГМО). В отличие от традиционной селекции, в ходе которой генотип подвергается изменениям лишь косвенно, генная инженерия позволяет непосредственно вмешиваться в генетический аппарат.
Как известно, в ДНК, в генах содержится информация-инструкция для синтеза в организме молекул РНК и белков, в том числе ферментов. Чтобы заставить клетку синтезировать новые, необычные для неё вещества, надо чтобы в ней синтезировались соответствующие наборы ферментов. А для этого необходимо или целенаправленно изменить находящиеся в ней гены, или ввести в неё новые, ранее отсутствовавшие гены. Изменения генов в живых клетках — это мутации. Но такие изменения нельзя контролировать или направлять. Поэтому учёные сосредоточили усилия на попытках разработать методы введения в клетку новых, совершенно определённых генов, нужных человеку.
Клеточная инженерия – это метод конструирования клеток нового типа путем гибридизации их содержимого. При гибридизации искусственно объединяют целые клетки разных организмов, создавая новый гибридный геном (совокупность генов в гаплоидном наборе хромосом вида). Также путем манипуляций (реконструкции) создают новую жизнеспособную клетку из отдельных фрагментов разных клеток (ядра, цитоплазмы, хромосом и др.) пересадкой ядер, слиянием протопластов (т. е. всего содержимого клетки без ядра и клеточной стенки) клеток разных видов.
Клеточная инженерия позволяет соединять в одной клетке наследственные материалы очень далеких видов, даже принадлежащих к разным царствам.
Использование живых клеток и биологических процессов для получения веществ, необходимых человеку, называют биотехнологией (от греч. bios – "жизнь", techne – "мастерство" и logos – "учение").
Биотехнология — дисциплина, изучающая возможности использования живых организмов или продуктов их жизнедеятельности для решения технологических задач.
Биотехнология основана на генетике, молекулярной биологии, биохимии, эмбриологии и клеточной биологии (цитологии), а также прикладных дисциплинах — химической и информационной технологиях и робототехнике.
В начале XX века начала активно развиваться бродильная и микробиологическая промышленность. Позже были предприняты первые попытки наладить производство антибиотиков, пищевых концентратов, полученных из дрожжей и др.
Сегодня множество пищевых продуктов и лекарственных препаратов изготавливаются с использованием биотехнологического производства.
Генная и клеточная инженерия – это два направления биотехнологии. Они имеют важное практическое значение в микробиологической промышленности для синтеза биологически активных веществ, нужных человеку.
Селекция микроорганизмов имеет важное значение для решения многих проблем микробиологической промышленности, а также для медицины, производства лекарств, сельскохозяйственной индустрии, для разработки методов и средств очистки окружающей среды от загрязнений.
1)Какое Значение для народного хозяйства имеет селекция микроорганизмов
2)Привидите примеры промышленного получения и использовния продуктов жизнедеятельности микроорганизмов .
2)Например, дрожжи применяют в виноделии, пивоварении, хлебопечении,
вирусов Изучение обмена веществ микроорганизмов Техническая, или промышленная, микробиология Техническая микробиология изучает микроорганизмы используемые в производственных процессах с целью получения различных практически важных веществ
новые микроорганизмы смогут в результате селекции разлагать новые материалы, чтобы круговорот веществ в природе осуществлялся и не тормозился, например, пластмассами, которые могут вечно лежать в почве, мешая круговороту.
Пример: раньше нефть не разлагалась и загрязняла водоёмы, если выливалась из танкеров. А сейчас создали такие бактерии, которые употребляют нефть в пищу. Достаточно самолету пролететь над нефтяным пятном и посыпать его такими бактериями, пятно съедят через несколько часов
еще выводят новые лекарства (антибиотики) из новых видов плесневых грибов
Селекция микроорганизмов
Какое значение для народного хозяйства имеет селекция микроорганизмов?
Микробиология и связанные с ней прикладные технологии в настоящий момент имеют огромное значение для народного хозяйства. Так, микроорганизмы используются в хлебопечении, пивоварении, виноделии, изготовлении многих молочнокислых продуктов, квашении овощей. Помимо пищевой промышленности технологии с использованием деятельности бактерий и грибов применяются в металлургии — очистка пород, выделение ценных металлов. В медицине — синтез важнейших белков (например, инсулина).
К микроорганизмам относятся прокариоты – бактерии, а также одноклеточные растения и животные – водоросли и простейшие. Эти живые существа играют важную роль в жизни человека и вовлечены в промышленность. Возникла отдельная отрасль – селекция микроорганизмов, помогающая создавать химические вещества, медицинские препараты, продукты питания.
Описание
Кратко о селекции микроорганизмов и её отличительных чертах:
- неограниченное количество начального материала для работы – за несколько дней в питательной среде можно вырастить миллионы бактерий;
- одноклеточные организмы содержат гаплоидный набор хромосом, поэтому легче выявить мутации уже в первом поколении;
- геном бактерий более простой, чем многоклеточных организмов, что позволяет более эффективно регулировать взаимодействие генов.
Рис. 1. Колония бактерий в чашке Петри.
Методы
Основные методы селекции микроорганизмов представлены в таблице.
Метод
Особенности
Примеры
Выборка наиболее производительных и неприхотливых образцов микроорганизмов и культивирование их в искусственной среде
Внешнее воздействие на жизнедеятельность микроорганизмов. Применение ультрафиолета, радиации, химических веществ для получения необходимой мутации
Получение пекарских дрожжей
Производство инсулина, ферментов
Генная инженерия является методом быстро развивающейся биотехнологии. Эта дисциплина изучает и практикует возможности использования живых организмов для получения необходимых человеку продуктов.
Рис. 2. Искусственный мутагенез.
Значение
которые читают вместе с этой
Несколько примеров, какое значение имеет селекция микроорганизмов в современной промышленности:
- получение ферментов, используемых в промышленности, например, амилаза входит в состав стиральных порошков, улучшает качества муки, ускоряет процессы брожения;
- получение незаменимых аминокислот;
- производство антибиотиков;
- получение дополнительных источников энергии – этанола, водорода, газа;
- изготовление хлебобулочных изделий (выращивание дрожжей);
- производство спирта и алкогольной продукции;
- изготовление кисломолочных продуктов;
- выращивание металлов из бедных руд;
- очистка сточных вод.
Что мы узнали?
Читайте также: