2020-04-12
64
Биотехнология, ее объекты и основные направления
Биотехнология(от греч. bios – жизнь, techne – искусство, мастерство и logos)– учение - это производство необходимых человеку продуктов и биологически активных соединений с помощью живых организмов, культивируемых клеток и биологических процессов.
Объектами биотехнологиислужат вирусы, бактерии, протисты, дрожжи, а также растения, животные или изолированные клетки и субклеточные структуры (органеллы).
Основными направлениями биотехнологииявляются:
1) производство с помощью микроорганизмов и культивируемых эукариотических клеток биологически активных соединений (ферментов, витаминов, гормонов), лекарственных препаратов (антибиотиков, вакцин, сывороток, высокоспецифичных антител и др.), а также ценных соединений (кормовых добавок, например незаменимых аминокислот, кормовых белков;
2) использование биологических методов борьбы с загрязнением окружающей среды (биологическая очистка сточных вод, загрязнений почвы) и защита растений от вредителей и болезней;
3) создание новых полезных штаммов микроорганизмов, сортов растений, пород животных и т.п.
Клеточная инженерия
Клеточная инженерия— метод, позволяющий конструировать клетки нового типа. Метод заключается в культивировании изолированных клеток и тканей на искусственной питательной среде в регулируемых условиях, что стало возможным благодаря способности растительных клеток в результате регенерации формировать целое растение из единичной клетки. Условия регенерации разработаны для многих культурных растений, таких как картофель, пшеница, ячмень, кукуруза, томат и др.
Соматическая гибридизация— это слияние двух различных клеток в культуре тканей. Пересадка ядер соматических клеток в яйцеклетки, это метод клонирования, который позволяет получать клонированные организмы- генетические копии. В 1997 г. в Англии были проведены успешные эксперименты по генетическому клонированию овцы. В зародыши клеток животных научились вводить новые гены и получать животных с новыми наследуемыми свойствами. Казалось, стало возможным воспроизведение многочисленных генетических копий выдающихся по продуктивности животных-рекордистов. Но после наблюдений за овечкой Долли установили, что по достижению размеров взрослой овцы, ее физиологическое состояние было как у старой особи. Это поставило под сомнение целесообразность клонирования животных.
Важное направление клеточной инженерии связано с ранними стадиями эмбриогенеза. Например, оплодотворение яйцеклеток в пробирке уже сейчас позволяет преодолевать некоторые распространенные формы бесплодия у человека.
Генная инженерия
Генная инженерия— направленное изменение наследственных свойств животных и растений путем создания действующих генов искусственным путем или извлечения генов из одних организмов и введения их в клетки других. Генная инженерия занимается расшифровкой структуры генов, их синтезом и клонированием, вставкой выделенных из клеток живых организмов или вновь синтезированных генов в клетки растений и животных с целью направленного изменения их наследственных свойств.
Для осуществления переноса генов (или трансгенеза) от одного вида организмов в другой, часто очень далекий по своему происхождению, необходимо выполнить несколько сложных операций:
· выделение генов (отдельных фрагментов ДНК) из клеток бактерий, растений или животных. В отдельных случаях эту операцию заменяют искусственным синтезом нужных генов;
· соединение (сшивание) отдельных фрагментов ДНК любого происхождения в единую молекулу в составе плазмиды;
· введение гибридной плазмидной ДНК, содержащей нужный ген, в клетки хозяина;
· копирование (клонирование) этого гена в новом хозяине с обеспечением его работы
Клонированный ген путем микроинъекции вводят в яйцеклетку млекопитающего или протопласт растения (изолированная клетка, лишенная клеточной стенки) и выращивают из них целое животное или растение. Растения и животные, геном которых изменен путем генно-инженерных операций, получили название трансгенных растений и трансгенных животных. Уже получены трансгенные мыши, кролики, свиньи, овцы, в геноме которых работают чужеродные гены различного происхождения, в том числе гены бактерий, дрожжей, млекопитающих, человека, а также трансгенные растения с генами других, неродственных видов.
На сегодняшний день методы генной инженерии позволили осуществить синтез в промышленных количествах таких гормонов, как инсулин, интерферон и соматотропин (гормон роста), которые необходимы для лечения генетических болезней человека — сахарного диабета, некоторых видов злокачественных опухолей и карликовости соответственно.
Домашнее задание:
Ответить на вопросы (письменно ) и выполнить тестирование:
1. Что такое биотехнология?
2. Каковы основные задачи и направления биотехнологии?
3. Расскажите о методах генной и клеточной инженерии. Какие результаты получены при их применении?
4. Какие перспективы открываются в селекции в связи с применением методов генной и клеточной инженерии?
Тестирование по теме: «Генетика и селекция»
Часть А. Задание: выбрать один правильный ответ.
А 1. При дигибридном скрещивании Г.Мендель изучал наследование признаков, за которые отвечают гены, расположенные:
а) в разных хромосомах; б) в одной хромосоме; в) в одной паре гомологичных хромосом
А 2. Укажите генотип человека, если по фенотипу он светловолосый и голубоглазый (рецессивные признаки). А. ААВВ Б. АаВв В. аавв Г. Аавв
А 3. При скрещивании черного кролика (Аа) с черным кроликом (Аа) в поколении F1 получатся крольчата:
А. 100% черные Б. 75% черные и 25% белые В. 50% черные и 50% белые Г. 25% черные и 75% бе лые
А 4. Цвет глаз у человека определяет аутосомный ген, а дальтонизм- рецессивный, сцепленный с полом ген. Определите генотип кареглазой женщины с нормальным цветовым зрением, отец которой дальтоник (кареглазость доминирует над голубоглазостью): А. ААХВХВ Б. АаХbХb В. АаХвХв Г. ааХвХb
А 5. У особи с генотипом АаВВ могут образовываться гаметы следующих типов:
а) АаВВ; АаВВ; б) АаВ; АаВ; в) Аа; Вв; г) АВ; аВ.
А 6. Болезнь Дауна связана с появлением лишней 21-й пары хромосом в генотипе человека, поэтому подобное изменение называют:
А. соматической мутацией Б. геномной мутацией В. полиплоидией Г. гетерозисом
А 7. Наркотические вещества относят к мутагенам, так как при их употреблении:
А. возникают изменения в хромосомах или генах Б. нарушается работа нервной системы
В. ухудшается самочувствие Г. возникает зависимость от наркотиков
А 8. Какие методы используют в селекции растений при выведении новых сортов?
А. выращивание растений на удобренных почвах
Б. вегетативное размножение отводками
В. скрещивание растений разных сортов с последующим отбором потомства с ценными признаками
Г. выращивание растений в теплицах
А 9. Чем можно объяснить снижение жизнеспособности перекрёстноопыляемых растений при их опылении с целью получения чистых линий?
А. переходом рецессивных мутаций в гомозиготное состояние
Б. образование гетерозиготных особей
В. увеличение числа доминантных мутаций
Г. появлением полиплоидного потомства
Часть В. К каждому понятию, подберите соответствующее определение.
| I. Полиплоидия II Чистая линия III Гибрид IV Искусственный мутагенез | 1. Потомство, гомозиготное по комплексу признаков 2. Использование ионизирующей радиации и некоторых химических веществ для стимулирования мутационного процесса 3. Организм, полученный в результате скрещивания разнородных в генетическом отношении родительских форм. 4. Наличие дополнительных наборов хромосом. |
Часть С. Решите задачу
Задача. У человека ген полидактилии (многопалости) доминирует над нормальным строением кисти. У жены кисть нормальная, муж гетерозиготен по гену полидактилии. Определите вероятность рождения в этой семье многопалого ребенка. Написать генотипы всех членов семьи.
