Навігація
Головна
ПОСЛУГИ
Авторизація/Реєстрація
Реклама на сайті
 
Головна arrow Природознавство arrow Біологія
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

Основні методи селекції тварин

  • 1. Добір: масовий – не використовується; індивідуальний – за нащадками визначають і здійснюють жорсткий відбір цінних ознак, особливо у самців.
  • 2. Гібридизація: неспоріднена – для отримання гетерозиготних груп; споріднена – для отримання гомозиготних ліній шляхом близькоспорідненого схрещування (брати і сестри, батьки і потомство); міжвидова – для виведення нових порід (наприклад, архаромеринос)
  • 3. Метод підбору плідників за потомством: для визначення спадкових якостей самців за ознаками, які безпосередньо в них не проявляються.
  • 4. Метод штучного запліднення, який за допомогою штучного осіменіння дозволяє отримати потрібну кількість потомків.

Особливості селекції мікроорганізмів

Генетичні основи селекції мікроорганізмів

Генетичні основи

Основні методі селекції мікроорганізмів

У багатьох прокаріотів відсутні статеві процеси

Гібридизація не застосовується, використовують методи генетичної та клітинної інженерії

більшість мікроорганізмів має гаплоїдний набір хромосом або кільцеву молекулу ДНК

Застосовують штучний мутагенез

Високі темпи розмноження

Застосовують штучний добір

Легко здійснюється горизонтальний перенос генів (між різними видами)

Використовують штучне схрещування різних штамів за допомогою вірусів-бактеріофагів

Основні методи селекції мікроорганізмів

  • • Штучний добір для відбору вихідного матеріалу.
  • • Штучний мутагенез для збільшення різноманітності вихідного матеріалу.
  • • Штучне схрещування різних штамів за допомогою вірусів-бактеріофагів.
  • • Методи генетичної та клітинної інженерії для перенесення та видозміни спадкової інформації.

Біотехнологія

Біотехнологія – це сукупність промислових методів, які застосовують для виробництва різних речовин з використанням живих організмів, біологічних процесів чи явищ. З найдавніших часів людина використовувала біотехнологічні процеси при хлібопеченні, готуванні кисломолочних продуктів, у виноробстві тощо, але лише завдяки роботам Л. Пастера в середині XIX століття традиційна біотехнологія одержала наукову основу. У 40-50-ті роки XX ст., коли був здійснений біосинтез пеніцилінів методами ферментації, почалася ера антибіотиків, що дала поштовх розвитку мікробіологічного синтезу і створенню мікробіологічної промисловості. У 60-70-ті р. XX ст. почала бурхливо розвиватися клітинна інженерія. Зі створенням у 1972 році групою П. Берга в США першої гібридної молекули ДНК in vitro формально пов'язане народження генетичної інженерії, що відкрила шлях до свідомої зміни генетичної структури організмів. Біотехнологія нерозривно пов'язана з молекулярною і клітинною біологією, молекулярною генетикою, біохімією і біоорганічною хімією. З розвитком біотехнології пов'язують вирішення глобальних проблем людства – ліквідацію нестачі продовольства, енергії, мінеральних ресурсів, поліпшення стану охорони здоров'я і якості навколишнього середовища.

Основними напрямками біотехнології є генна інженерія, клітинна інженерія, ембріональна інженерія, промислова мікробіологія та ін. Сучасні біотехнології, які знайшли своє застосування в медицині, промисловості, сільському господарстві, можна поділити на такі основні групи, як:

цитотєхнології клітинні технології (наприклад, гібридомні технології, в основі яких лежить ефект гібридизації нормальних лімфоцитів білих мишей і лімфоцитів цих мишей, хворих мієломою для отримання моноклональних антитіл; використання клітин у культурі для вирощування вірусів з метою отримання інтерферонів; вирощування клітин рослин на поживних середовищах для отримання рослин із заданими властивостями);

гістотехнології – тканинні технології (вирощування шкіри, шматочків печінки, органів для трансплантаті);

• ембріотехнології – зародкові технології (штучне запліднення для подолання безпліддя в медицині; зберігання замороженої сперми та ембріонів високопродуктивних тварин; отримання тварин тварин з однаковим генотипом; трансплантація зародків, створення банків сперматозоонів, яйцеклітин, ембріонів; розведення зникаючих видів).

Біотехнологія – це комплекс фундаментальних і прикладних наук, технічних засобів, спрямованих на одержання і використання клітин мікроорганізмів, тварин і рослин, а також продуктів їх життєдіяльності: ферментів, амінокислот, вітамінів, антибіотиків та ін. За короткий період свого розвитку сучасна біотехнологія не тільки домоглася істотних успіхів, а й продемонструвала необмежені можливості використання організмів і біологічних процесів у різноманітних галузях виробництва та народного господарства. За допомогою сучасних біотехнологій здійснюється:

■ отримання продуктів харчування (виготовлення хліба, сироваріння, виноробство);

■ отримання антибіотиків (пеніцилін, стрептоміцин), вітамінів (К, В), ферментів (біодобавки в пральних порошках);

■ створення нових порід, сортів і штамів (трансгенні та безвірусні сорти рослин);

■ розроблення безвідходних технологій (використання анаеробних метанобактерій для розкладу побутових відходів, бактерій для розкладу полімерних матеріалів);

■ отримання кормового білка (дріжджові гриби синтезують із парафінів нафти);

■ створення мікробіологічних засобів захисту рослин від шкідників (введення гена ендотоксину);

■ отримання замінників цукру (аспартам, який у 200 разів солодший за цукор) та ін.

■ розробка покладів руд та отримання рідкісних і кольорових металів тощо.

Генна інженерія

Генна інженеріяце галузь молекулярної біологи, яка розробляє методи перебудови геномів організмів вилученням або введенням генів чи їхніх груп. Генна інженерія є біотехнологічним прийомом спрямованого конструювання рекомбінантних молекул ДНК на основі ДНК, взятої з різних джерел. Генна інженерія ґрунтується на молекулярній біології, яка дає можливість вносити зміни в молекулярну взаємодію основних біологічних молекул у клітині та поза нею. Біологи оволоділи методами, які дають можливість маніпулювати біологічними молекулами, досліджувати і змінювати їх структуру. За рахунок змін в основних біологічних молекулах ДНК є можливість створювати варіанти живих систем, які не виникають у результаті природної еволюції. Технології одержання рекомбінантних молекул ДНК і клонування (розмноження) генів передували методи, за допомогою яких молекулу ДНК розщеплюють на фрагменти, модифікують і знову реконструюють в одне ціле. При цьому мають багато копій цієї молекули. Потім, використовуючи цю рекомбінантну молекулу, можна синтезувати молекули РНК і одержати білок з певними якостями і властивостями. Для отримання генів, їх поєднань з векторними молекулами в генетичній інженерії використовують специфічні ферменти:

  • ревертази – ферменти, які каталізують синтез нитки ДНК на матриці іРНК;
  • рестриктази – ферменти, які розрізають нуклеотидні послідовності;
  • лігази – ферменти, які поєднують (зшивають) нуклеотидні послідовності.

Поняття "генетична" та "генна" інженерія часто вживаються як синоніми, хоч перший із них є ширшим і передбачає способи маніпуляцій не тільки з окремими генами, а й з більш значними фрагментами геному, включаючи цілі хромосоми.

Основні методи генетичної інженерії були розроблені у 60-70-х роках XX століття. Вони включають три основні етапи: отримання генетичного матеріалу, копіювання і розмноження генів, перенесення і включення генетичного матеріалу в геном.

І. Отримання генетичного матеріалу

  • Метод хімічного синтезу генів поза організмом (отримання невеликих генів на основі розшифрованої послідовності нуклеотидів).
  • Метод ферментативного синтезу генів поза організмом (синтез складних генів за допомогою процесу зворотньої транскрипції).
  • Метод виділення природних генів з геному організмів (отримання природних генів з метою створення рекомбінативних ДНК – рек ДНК).

іі. Копіювання і розмноження генів

  • Метод клонування генів (метод виділення та розмноження окремих генів у реципієнтних клітинах).
  • Метод молекулярного клонування в складі плазмідних векторів (розмноження молекул ДНК у складі плазмід).
  • Метод молекулярного клонування в складі вірусних векторів (розмноження фрагментів ДНК у складі молекул ДНК вірусів та бактеріофагів).

III. Перенесення і включення генетичного матеріалу в геном

  • Методи трансформації (для перенесення плазмідних векторів).
  • Методи трансдукції (для перенесення вірусних векторів).
  • Методи трансфекції(для адресного перенесення і включення молекул ДНК в клітини за допомогою ліпосом).
  • Методи перенесення метафазних хромосом.

Способи введення генів у клітини

Організми

Способи

Прокаріотичні

За допомогою вірусів-бактеріофагів та плазмід-векторів

Еукаріотичні

За допомогою вірусів, бактерій, штучних хромосом, штучне введення фрагментів ДНК шляхом мікроін'єкцій, через пори в плазмалемії після ультразвукової обробки.

Успіхи генної інженерії на сучасному етапі

■ Отримують високопродуктивні штами мікроорганізмів, які синтезують інсулін, інтерферони, гормон росту, ферменти, вітаміни В2, B12 соматостатин, вакцини, антитіла та ін. Спектр мікроорганізмів, що використовуються як об'єкти для генноінженерних перетворень, постійно розширюється. Сьогодні як продуценти необхідних людині сполук використовуються штами кишкової палички (Escherichia coli), Bacillus subtilis, актиноміцети, псевдомонади, дріжджі та інші мікроорганізми. Bacillus thuringiensis продукує білок (дельта-ендотоксин), який є дуже отруйним для багатьох видів комах і безпечний для ссавців. Виявилося, що вбудовування гена цього білка в геном рослин дає можливість отримати трансгенні рослини, які не поїдаються комахами.

■ Існують сорти пшениць, стійких до листової іржі, борошнистої роси, які виведені завдяки тому, що деякі хромосоми у вихідних пшениць були замінені хромосомами диких видів пшениці, пирію, жита.

■ Створюються банки генів – колекції генів різних організмів, що є необхідним для подальших досліджень і розвитку генетичної інженери.

■ Розвивається генотерапія – лікування спадкових, онкологічних, деяких вірусних захворювань шляхом введення генів у клітини пацієнтів з метою спрямованої зміни генних дефектів або надання клітинам нових функцій. В генотерапії виділяють такі види: а) зародкова – введення генів у гамети або клітини зародка; б) соматична – введення генів у соматичні клітини пацієнта; в) позаорганізмова – введення генів у культивовані клітини і пересадка цих клітин пацієнтам.

Клітинна інженерія

Клітинна інженеріяце галузь біотехнології, у якій застосовують методи виділення клітин з організму і перенесення їх на поживні середовища, де вони продовжують жити та розмножуватися. Основними методами клітинної інженерії є:

  • метод культури клітин (тканин) – виділення соматичних клітин з організму, перенесення їх на поживні середовища;
  • метод гібридизації соматичних клітин поєднання соматичних клітин різних тканин або організмів для отримання нових комбінацій ознак;
  • метод клонування отримання культур (клонів), що складаються з генетично однорідних клітин (клонування ДНК, генів, клітин, організмів). Клон – це сукупність клітин або особин, які виникли від спільного предка нестатевим способом. При клонуванні з незаплідненої яйцеклітини видаляють ядро і пересаджують у неї ядро нестатевої клітини іншої особини. Таку штучну зиготу пересаджують у матку самки, де зародок і розвивається. Ця методика дає можливість одержати від цінних за своїми якостями плідників необмежену кількість нащадків, які є їх точною генетичною копією.

Виділяють декілька напрямків створення нових технологій на основі культивування клітин і тканин рослин:

  • 1) отримання промисловим шляхом цінних біологічно активних речовин рослинного походження (наприклад, отримано генетично змінений штам рути пахучої, який містить в декілька сот разів більше алкалоїду рутакридона, ніж сама рослина);
  • 2) використання тканинних і клітинних культур для швидкого клонального мікророзмноження та оздоровлення рослини (розсаду квітів і овочів вирощують методом культури клітин (тканини) і доставляють фермерам у розсадних горщиках).

Химерні га трансгенні організми

Химерні організми (химери) – організми, у яких тканини складаються зі спадково неоднакових клітин або клітинних систем. У природі химерні організми зазвичай виникають унаслідок спонтанного мутагенезу, порушення закономірностей мітозу та соматичної редукції кількості хромосом (природні химери). Штучні химери отримують при тканинній трансплантації або щепленні (наприклад, при щепленні живців пасльону на помідор, появляються химерні пагони, які схожі на щось середнє між пасльоном і помідором). Великий науковий інтерес мають дослідження з утворенням химерних ембріонів тварин шляхом поєднання бластомерів, узятих з ембріонів різних організмів (класичним прикладом є створення алофенних (чорно-білих) мишей від чорних і білих мишей). Отримання та аналіз химер використовують у процесі дослідження онтогенезу, імунології, онкогенетики та в інших випадках.

Трансгенні організми (генетично модифіковані організми) – організми, які мають у складі свого геному чужорідні гени інших організмів. Трансгенні організми стали реальністю ще з кінця 70-х років XX ст., коли з'явилися перші бактерії з вбудованими генами інсуліну, інтерферону, соматотропіну. Це була перша спроба використання трансгенних організмів з метою терапії людини білками-продуктами. На сучасному етапі розвитку біотехнології трансгенні організми знаходять дедалі ширше використання.

У різних галузях господарської діяльності людини використовуються трансгенні бактерії.

  • • створено бактерії, які переробляють нафту після техногенних катастроф;
  • • реконструйовано бактерії для бактеріального синтезу речовин (для виробництва амінокислоти фенілаланіну);
  • • використовуються бактерії для захисту рослин від морозів (бактерії, що живуть у рослинах, реконструйовано для запобігання утворенню кришталиків льоду).

Розробляються трансгенні рослини, які б;

■ мали задані властивості – високу пристосованість до умов зовнішнього середовища; вміст більшої кількості необхідних для людини поживних речовин; здатність тривалий час зберігатися без псування (вченими США ген ендотоксину введений у рослини картоплі, що дало можливість отримати трансгенні рослини, які не поїдаються колорадським жуком);

■ здатні продукувати в інтересах людини хімічні речовини й ліки (реконструйовано картоплю для продукування альбуміну людини).

Швидкими темпами розвивається біоінженерія створення трансгенних тварин, які б:

  • • виробляли продукти медичного значення (трансгенні корови для отримання молока із вмістом певних лікувальних речовин);
  • • давали важливу інформацію при плануванні генної терапії у людини (трансгенні миші при вивченні пухлинних хвороб) та ін.

Нині в Україні випробовуються трансгенні сорти кукурудзи, цукрових буряків і ріпаку, стійкі роди гербіцидів; кукурудзи, стійкої проти кукурудзяного метелика, а також картоплі, стійкої проти колорадського жука. Створено систему органів, які із залученням спеціалістів (генетиків, селекціонерів, генних інженерів, екологів, медиків, токсикологів) оцінюють трансгенні сорти для визначення потенційного впливу на людину, тварин і навколишнє середовище. Лише після таких експертиз сорт допускається до випробування з дотриманням усіх відповідних вимог, прийнятих у Європейському Союзі.

Від трансгенних (трансформованих, генетично модифікованих) рослин, тварин, бактерій нині отримують генетично модифіковані продукти (ГМП). Гарантією проти небажаних наслідків генетичної модифікації рослин є законодавче регулювання поширення генетично модифікованих продуктів та розроблення пов'язаних з цим методів оцінки екологічного ризику. Крім того, значна уваги приділяється достатній інформованості агрономів, селекціонерів, насіннєводів, потенційних покупців щодо особливостей продуктів із генетично модифікованих рослин. В Україні та ряді інших країн прийняті закони, які попереджують несанкціоноване розповсюдження трансгенного насіннєвого матеріалу, що забезпечує моніторинг у посівах, а також маркування харчових товарів, виготовлених із ГМП або з їх додаванням.

 
Якщо Ви помітили помилку в тексті позначте слово та натисніть Shift + Enter
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >
 
Дисципліни
Агропромисловість
Банківська справа
БЖД
Бухоблік та Аудит
Географія
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика та Естетика
Журналістика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логіка
Логістика
Маркетинг
Медицина
Менеджмент
Нерухомість
Педагогіка
Політологія
Політекономія
Право
Природознавство
Психологія
Релігієзнавство
Риторика
РПС
Соціологія
Статистика
Страхова справа
Техніка
Товарознавство
Туризм
Філософія
Фінанси
Інші