Биология

Цели селекции микроорганизмов

Микроорганизмы играют важную роль в жизни человека. Многие из них создают вещества, используемые в разных областях медицины и промышленности. Такие отрасли пищевой промышленности, как хлебопечение, производство спирта, некоторых органических кислот, виноделие и многие другие, основаны на деятельности микроорганизмов. Ведь от качества дрожжей, кисломолочных бактерий зависит качество хлебобулочных изделий и кисломолочных продуктов, что ведет к необходимости селекции этих организмов. В промышленности микроорганизмы применяются для выщелачивания металлов из бедных руд – меди и урана, для очистки сточных вод, образования метана, для дальнейшего использования в качестве горючего газа (Рис. 1).

Рис. 1. Цех бактериального выщелачивания золотосодержащих концентратов, бактериальная очистка сточных вод, установка для получения метана из биомассы

С помощью микробиологической промышленности получают антибиотики, аминокислоты, белки, гормоны, различные ферменты, витамины и многое другое. Микроорганизмы используют и в пивоварении – солод, получаемый из зерновых культур, заменили ферментами микроорганизмов, добившись экономической выгоды, сохранив качество.

Основные направления селекции микроорганизмов

Традиционная селекция микроорганизмов основана на двух видах селекции.

1. Отбор.

2. Искусственный мутагенез.

Любые мутации проявляются уже в первом поколении, геном бактерий гаплоидный. Очень высокая интенсивность размножения дает возможность найти полезную мутацию по интересующему исследователя гену. В результате искусственного мутагенеза и отбора была повышена продуктивность штаммов гриба пенициллина более чем в 1000 раз.

Кроме традиционных методов, используется метод, используемый в науке биотехнологии. Биотехнология – использование живых организмов и их биологических процессов в производстве необходимых человеку веществ. Объектами биотехнологии являются бактерии, грибы, клетки растительных и животных тканей. Их выращивают на питательных средах в специальных биореакторах. Одним из методов биотехнологии является генная инженерия – совокупностьприемов, методов и технологий получения рекомбинантных РНК и ДНК, выделения генов из организма (клеток), осуществления манипуляций с генами и введения их в другие организмы. Данный метод осуществляется путем вырезания у одного организма специальными «генетическими ножницами», ферментов – рестриктаз, интересующий человека ген, далее этот ген подшивается к специальному вектору – плазмида – с помощью другой группы ферментов – лигаз, и эта измененная плазмида внедряется в геном другого организма, который и интересует селекционеров (Рис. 2).

Рис. 2. Генная инженерия (Источник)

Организм тем самым приобретает новые, не свойственные ему признаки. С помощью генной инженерии ученые научили бактерии синтезировать интерферон – лекарство, которое защищает нас от вирусных заболеваний, синтезировать гормон роста соматотропин, синтезировать очень важное лекарство – инсулин (Рис. 3). Заводом по производству необходимых лекарств является кишечная палочка –крохотная бактерия, живущая в кишечнике человека.

Рис. 3. Модель молекулы интерферона; модель молекулы инсулина; модель молекулы соматотропного гормона

Заключение

Селекция микроорганизмов для человечества не менее важна, чем селекция растений и селекция животных. Другие методы биотехнологии мы рассмотрим в дальнейшем.

 

Список литературы

1. Мамонтов С.Г., Захаров В.Б., Агафонова И.Б., Сонин Н.И. Биология. Общие закономерности. – Дрофа, 2009.
2. Пономарева И.Н., Корнилова О.А., Чернова Н.М. Основы общей биологии. 9 класс: Учебник для учащихся 9 класса общеобразовательных учреждений/Под ред. проф. И.Н. Пономаревой. – 2-е изд., перераб. – М.: Вентана-Граф, 2005.
3. Пасечник В.В., Каменский А.А., Криксунов Е.А. Биология. Введение в общую биологию и экологию: Учебник для 9 класса, 3-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2002.

 

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Referat.yabotanik.ru (Источник)
2. Sbio.info (Источник)

 

Домашнее задание

1. Какие существуют виды традиционной селекции?
2. Дайте определение биотехнологии.
3. Что такое генная инженерия?