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

Бактерии

Вирусы

Простейшие

Сине-зеленые водоросли

Грибы

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.
• 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.
• 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.

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

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

4. Повсеместное распространение

5. 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.

6. Способы питания: автотрофы (фото- и хемо-), гетеротрофы (разлагают все виды органических веществ, неприродные соединения, нитраты. Сероводород и другие токсичные вещества)

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.
• 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

П ерспективы 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.
• 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.
• 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.

Основные направления современной селекции микроорганизмов

Генная инженерия

Клеточная

инженерия

Биотехнология