Селекция микроорганизмов

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, медикаменты, продукты питания.

Описание

Селекция одноклеточных организмов происходит несколько иначе, чем селекция многоклеточных растений и животных. Главная цель – добиться высокой производительности от одной клетки. Микроорганизмы синтезируют аминокислоты, белки, липиды, витамины, нуклеиновые кислоты, ферменты, пигменты, специфические органические вещества и т.д. «Дикие» штаммы, как правило, менее активны и производительны, поэтому человечество научилось стимулировать жизнедеятельность одноклеточных организмов.

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.

Человечество научилось из 100 тысяч известных использовать несколько сотен видов микроорганизмов. Число «полезных» одноклеточных растёт с каждым годом.

Колония бактерий в чашке Петри

Рис. 1. Колония бактерий в чашке Петри.

Методы

Основные методы селекции микроорганизмов представлены в таблице.

Метод

Особенности

Примеры

Искусственный отбор

Выборка наиболее производительных и неприхотливых образцов микроорганизмов и культивирование их в искусственной среде

Производство антибиотиков

Искусственный мутагенез

Внешнее воздействие на жизнедеятельность микроорганизмов. Применение ультрафиолета, радиации, химических веществ для получения необходимой мутации

Получение пекарских дрожжей

Генная инженерия

Выделение необходимых генов и внедрение их в другие организмы, преобразование, «редактирование» ДНК и РНК, создание генетически модифицированных организмов

Производство инсулина, ферментов

Генная инженерия является методом быстро развивающейся биотехнологии. Эта дисциплина изучает и практикует возможности использования живых организмов для получения необходимых человеку продуктов.

Искусственный мутагенез

Рис. 2. Искусственный мутагенез.

Значение

Человечество начало активно «приручать» микроорганизмы в начале ХХ века, когда стали появляться первые вакцины и антибиотики. Однако ещё в древние времена люди умели готовить пиво, вино, сыр, несознательно используя микроорганизмы. Современные технологии помогают извлекать из маленьких существ максимально большую пользу.

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.

Антибиотики

Рис. 3. Антибиотики.

Что мы узнали?

Из доклада для 9 класса узнали о способах и значении селекции микроорганизмов. Работать с микроорганизмами намного проще, чем с многоклеточными организмами, т.к. достаточно небольшого количества начального материала, чтобы получить миллионы клеток. Селекция одноклеточных организмов не требует больших затрат на пищу и обширных территорий. Селекцию проводят искусственным отбором и мутагенезом, а также с применением генной инженерии. «Культурные» одноклеточные организмы производят в большом количестве необходимые человечеству вещества – гормоны, ферменты, аминокислоты.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.6. Всего получено оценок: 75.

Предметы