Презентация - Селекция микроорганизмов

Селекция микроорганизмов

Наука об использовании живых организмов, их биологических особенностей, а так же процессов жизнедеятельности в производстве необходимых человеку веществ называется биотехнологией Наука, изучающая микроорганизмы – микробиология.

Микроорганизмы - мельчайшие организмы, различаемые только под микроскопом

Болезни вызываемые микроорганизмами.
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..

1. Цель селекции микроорганизмов
Создание высокопродуктивных штаммов микроорганизмов для получения ряда веществ, которые вырабатывают необходимые вещества в количествах, значительно превышающих потребности самих микроорганизмы в десятки и сотни раз.

Примеры:
Для получения кормового белка используют дрожжи. Использование на корм скоту 1 т кормового белка экономит 5 – 8 т зерна. Добавка 1 т биомассы дрожжей в рацион птиц способствует получению дополнительно 1,5 – 2 т мяса или 25 – 35 тыс. яиц.

2. Использование микроорганизмов. Пищевая промышленность и медицина

Получение биологически активных добавок и витаминов
Удалось вывести микроорганизмы, синтезирующие аминокислоту лизин, которая не образуется в организме человека.

В сельском хозяйстве
Силосование — консервирование без доступа воздуха, заквашивание, - наиболее распространённый способ заготовки) измельчённой зелёной массы травянистых растений, пригодной для корма животных и птиц (используется: подсолнечник, кукуруза, неядовитые сорняки, ботвы овощных культур и так далее).
При производстве силоса

При очистке сточных вод.
Бактерии, способные накапливать уран, медь, кобальт, используют для извлечения металлов из сточных вод.

С помощью бактерий, получают биогаз (смесь метана и углекислого газа), используемый для обогрева помещений.

Использование микроорганизмов
Разработка новых методов переработки и хранения пищевых продуктов с использованием микроорганизмов
Производство кормовых белков Для домашних животных
Удаление серосодержащих соединений из угля

3. Особенности микроорганизмов
1. Имеют микроскопические размеры 2.Очень быстро размножаются 3. Обладают высокой скоростью роста Для сравнения: 500 кг. сои накапливает в сутки 5 кг. белка, а 500 кг. дрожжей - 50 тонн белка, что соответствует массе 10 слонов.

4. Повсеместное распространение 5. Высокая степень выживаемости в условиях, которые непригодны для жизни других организмов (t=70-105С, радиация,NaCl=25-30%, высушивание, отсутствие кислорода, t=(-), и др. 6. Способы питания: автотрофы (фото- и хемо-), гетеротрофы (разлагают все виды органических веществ, неприродные соединения, нитраты. Сероводород и другие токсичные вещества)

4. Обладают очень быстрой приспособляемостью Для сравнения: за 150 лет селекционной работы выведен сорт сахарной свеклы, который содержит в 3 раза больше сахара, а у плесневого гриба за 30 лет удалось повысить продуктивность выработки пенициллина в 1000 раз.

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
1 способ Основан на выделении нужного гена из генома одного организма и введение его в геном другого
2 способ: Синтез гена искусственным путем и введение в геном бактерий

1 метод: искусственный мутагенез
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.

2 метод: генная инженерия
Перестройка генотипов организмов: Создание действенных генов искусственным путем. Введение гена одного организма в генотип другого – получение трансгенных организмов.

Примеры:
Ген, отвечающий за выработку инсулина у человека, ввели в генотип кишечной палочки. Эта бактерия вводится людям, больным сахарным диабетом. В генотип растении петуньи был введен ген, нарушающий образование пигмента. Так была создана петуния с белыми цветками.

Схема создания гибридной молекулы ДНК

Перспективы применения методов генной инженерии
Ученые пытаются ввести в генотип злаков ген бактерий, усваивающих азот из воздуха. Тогда станет возможным не вносить в почву азотные удобрения.

3 метод: клеточная инженерия
Гибридизация соматических клеток и создание межвидовых гибридов. Выращивание клеток высших организмах на питательных средах. Выращивание безъядерных клеток. Пересадка ядер из одной клетки в другую. Выращивание из одной соматической клетки целого организма.

Примеры:
Из одной соматической клетки растения удается вырастить целый организм и таким образом размножить ценные сорта (например, женьшень). Получают клоны – генетические однородные клетки.

Получение ценных видов растений, занесенных в Красную книгу

Основные направления современной селекции микроорганизмов
Генная инженерия
Клеточная инженерия
Биотехнология