Контрольная работа по «Биотехнологии»

По стадиям реализации технологии производства: подготовка оборудования и питательных сред; стерилизация оборудования, питательных сред, воздуха; посев и выращивание (культивирование) биообъекта; выделение, очистка, сушка, стерилизация (при необходимости) продукта; упаковка продукта8.

 

Рис. 2. Примерная обобщенная схема процессов в биотехнологии.

 

 

3.2. СЕЛЕКЦИЯ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ. МЕТОДЫ СЕЛЕКЦИИ

Развитие генетики дало импульс к развитию селекции. Генная инженерия позволяет подвергать организмы целенаправленной модификации и отбору лучших, искусственно созданных генотипов.

Селекция - наука о методах создания новых и улучшении существующих пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов, с полезными для человека свойствами. Селекция, в прошлом являясь больше искусством, как наука оформилась в последние десятилетия. Многие навыки, знания и конкретный опыт, засекречивались9.

Основными методами селекции являются отбор и гибридизация, а также мутагенез, полиплоидия, клеточная и генная инженерия. Как правило, эти методы комбинируют.

Основные методы селекции растений - отбор и гибридизация. Для перекрестно-опыляемых растений применяют массовый отбор особей с желаемыми свойствами. В противном случае невозможно получить материал для дальнейшего скрещивания. Если же желательно получение чистой линии - то есть генетически однородного сорта, то применяют индивидуальный отбор, при котором путем самоопыления получают потомство от одной единственной особи с желательными признаками.

Основные принципы селекции животных не отличаются от принципов селекции растений, но для животных характерно половое размножение; редкая смена поколений; количество особей в потомстве невелико. Это накладывает свои особенности на методы селекции животных, хотя они классифицируются также: гибридизация и отбор. Селекция животных, в зависимости от целей, имеет несколько направлений. Например, внутрипородное разведение направлено на сохранение и улучшение породы. Практически выражается в отборе лучших производителей, выбраковке особей, не отвечающих требованиям породы. Межпородное скрещивание используют для создания новой породы: (близкородственное скрещивание) - родителей скрещивают с потомством, братьев с сестрами, что помогает получить большее число особей, обладающих нужными свойствами. Использование эффекта гетерозиса (межпородное скрещивание) в первом поколении проявляется эффект гетерозиса - увеличение жизнеспособности гибридов вследствие унаследования определённого набора аллелей различных генов от своих разнородных родителей. Кроме выше перечисленных, в сельском хозяйстве широко используются: испытание по потомству, искусственное осеменение, гормональная суперовуляция и трансплантация эмбрионов, и мн. др.10.

Селекция микроорганизмов (в отличие от селекции растений и животных) имеет ряд особенностей: у селекционера имеется неограниченное количество материала для работы, 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.

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.

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 Pseudomonas putida, способный утилизировать углеводороды нефти.

Отбор по продуктивности (например, продуцентов антибиотиков) осуществляется по степени антагонизма и угнетения роста чувствительного штамма. Для этого штамм-продуцент высевается на «газон» чувствительной культуры. По размеру пятна, где отсутствует рост чувствительного штамма вокруг колонии штамма-продуцента, судят о степени его активности. Для размножения отбираются наиболее продуктивные полонии. В результате селекции производительность продуцентов удается увеличить в сотни и тысячи раз. Например, путем комбинирования мутагенеза и отбора в работе с грибом Penicillium был увеличен выход антибиотика пенициллина примерно в 10 тыс. раз по сравнению с исходным диким штаммом. Роль микроорганизмов в микробиологической 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 загрязнения11.

1 Метод твердофазного иммуноанализа. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://biofile.ru/bio/5328.html.

2 Егоров А.М., Осипов А.П., Дзантиев Б.Б., Гаврилова Е.М. Теория и практика иммуноферментного анализа. –М. : Издательство Высшая школа.1991. – 288 с.

3 Атлас по медицинской микробиологии, вирусологии и иммунологии. Под ред. А.В. Воробьева, А.С. Быкова. – М. : Изд. Медицинское информационное агентство. 2003. – 236 с.

4 Долгов В.В., Ракова Н.Г., Колупаев В.Е., Рытикова Н.С. Иммуноферментный анализ в клинико-диагностических лабораториях. – М. : Издательство Высшая школа. 2008. 189 с.

5 Елинов Н.П. Основы биотехнологии. Для студентов институтов, аспирантов и практических работников. – СПб. : Издательская фирма «Наука». 1995. – 166 с.

6Генетика. [Электронный ресурс] / Режим доступа:  https://ru.wikipedia.org/wiki.

7 Пухальский В. А. Введение в генетику. — М.: КолосС, 2007. — 224 с.

8 Елинов Н.П. Основы биотехнологии. Для студентов институтов, аспирантов и практических работников. – СПб. : Издательская фирма «Наука». 1995. – 166 с.

9 Селекция. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://licey.net/bio/biology/lection24.

10 Красота В. Ф., Джапаридзе Т. Г., Костомахин, Н. М. Разведение сельскохозяйственных животных. — 5-е изд., перераб. и доп. М.: КолосС, 2005. — 424 с.

11 Лемеза Н.А.,  Камлюк Л.В., Лисов Н.Д. Селекция микроорганизмов.- М.: Издательство Высшая школа. 2008. 189 с.