Основные методы селекции и биотехнологии. 11 класс

Селекция – наука о выведении новых и совершенствовании существующих сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов с необходимыми человеку свойствами.
Биотехнология (от греч. bios – жизнь, techne – искусство, logos – наука) – это наука об использовании живых организмов и биологических процессов в производстве.
Сорт, порода, штамм – популяция организмов, искусственно созданная человеком (генофонд, физические и морфологические признаки).

1. Отбор
2. Гибридизация
3. Мутагенез
4. Генная инженерия
5. Клеточная инженерия
Основные методы селекции
Методы, применяемые в биотехнологии
Методы in vivo
Методы in vitro
Селекция;
Мутагенез нативных организмов;
Рекомбинации (без разрушения ДНК);
Слияние протопластов клеток;
Клонирование клеток и организмов
Селекция генов и рек-ДНК;
Направленные мутации в генах;
Рекомбинации генов;
Манипуляции с ядрами клеток;
Клонирование генов

ОТБОР
1. Методический отбор (определённые признаки)
2. Массовый отбор (желаемые признаки)
3. Индивидуальный отбор (отдельные особи с ценными качествами)
Чистая линия – группа генетически однородных организмов.

1. Близкородственная (инбридинг) – повышается степень гомозиготности организмов
2. Неродственная (аутбридинг):
внутривидовая отдалённая –
гетерозиготные организмы.
Новые организмы превосходят родительские формы – эффект гетерозиса («Гибридная сила»)
ГИБРИДИЗАЦИЯ

САМЫЙ БОЛЬШОЙ КОТ ГЕРКУЛЕС — СМЕСЬ ЛЬВА И ТИГРИЦЫ.
ВЕС 418 КГ, ДЛИНА 3,3 М, РОСТ 1,8 М

БЕСТЕР – ПОМЕСЬ БЕЛУГИ И СТЕРЛЯДИ, КОТОРЫЙ ДАЕТ ОЧЕНЬ ВКУСНУЮ ЧЕРНУЮ ИКРУ

ОТДАЛЕННАЯ ГИБРИДИЗАЦИЯ У ЖИВОТНЫХ

ОТДАЛЕННАЯ ГИБРИДИЗАЦИЯ У РАСТЕНИЙ

У животных – крайне редко
У растений – используется повсеместно (колхцин - проростки)
ПОЛИПЛОИДИЯ
Б. Л. Астауров
Фертильный гибрид двух подвидов тутового шелкопряда

Карпеченко
Георгий Дмитриевич
(1899-1941)
1924 г.
Как генетик известен своими работами в области отдалённой гибридизации.
За счёт искусственно вызванной полиплоидии (обработка колхицином)
он впервые в мире смог получить плодовитые гибриды растений, относящихся к разным родам.
Таким же образом
в дальнейшем были получены гибриды тритикале, гибрид пшеницы и пырея и др.
Был расстрелян по сфабрикованному делу (лысенковщина).

Естественный (спонтанный) – УФ, радиация, хим. мутагены
Искусственный (индуцированный)
Направленный
Ненаправленный
МУТАГЕНЕЗ

Генная инженерия –
это целенаправленный перенос нужных генов от одного вида в другой
Направления:
Перестройка генотипов
Пересадка генов
Результат:
- трансгенные растения и животные
- трансформированные бактерии и грибы
Трансгенный лосось
Трансгенная мышь

ДОСТИЖЕНИЯ ГЕННОЙ ИНЖЕНЕРИИ

Пищевая промышленность
Фармакологическая промышленность
Микробиологическая промышленность
Сельское хозяйство
Опасности:
Нарушение отрегулированного генетического контроля нормальной клетки
Нельзя управлять местом встраивания гена
Возможно образование токсических веществ
Этика
ПРИМЕНЕНИЕ И ОПАСНОСТИ
ГЕННОЙ ИНЖЕНЕРИИ
Скорпионовая капуста
Экологичные свиньи (фосфор)
Светящиеся коты

ПРИМЕРЫ ГЕННОЙ ИНЖЕНЕРИИ
Козы с геном паутины
Яйца с лекарствами от рака, артрита и склероза
Плантация с улучшенной папайей, устойчивой к вирусу

КЛЕТОЧНАЯ ИНЖЕНЕРИЯ –
ЭТО КУЛЬТИВИРОВАНИЕ ОТДЕЛЬНЫХ ТКАНЕЙ И КЛЕТОК
НА ИСКУССТВЕННЫХ ПИТАТЕЛЬНЫХ СРЕДАХ
Культивирование и клонирование клеток на специально подобранных средах;
Гибридизацию клеток;
Пересадку клеточных ядер;
Микробиологический синтез;
Другие микрохирургические операции по «разборке» и «сборке» (реконструкции) жизнеспособных клеток из отдельных фрагментов

Питательная (селективная) среда:
Все мономеры
Все необходимые ионы
Гормоны, ферменты и
витамины
ВЫРАЩИВАНИЕ В КУЛЬТУРЕ КЛЕТОК И ТКАНЕЙ РАСТЕНИЙ – «IN VITRO»

СОМАТИЧЕСКАЯ ГИБРИДИЗАЦИЯ КЛЕТОК – ПОЛУЧЕНИЕ ГИБРИДОВ БЕЗ УЧАСТИЯ ПОЛОВОГО ПРОЦЕССА
1978 г., Мельхерс. Межродовой гибрид
1968 г., Гарднер
Метод получения химер

КЛОНИРОВАНИЕ ЖИВОТНЫХ –
ПЕРЕСАДКА ЯДЕР СОМАТИЧЕСКИХ КЛЕТОК В ЛИШЁННЫЕ ЯДРА (ЭНУКЛЕИРОВАННЫЕ) ЯЙЦЕКЛЕТКИ ЖИВОТНЫХ С ПОСЛЕДУЮЩИМ ВЫРАЩИВАНИЕМ ЗАРОДЫША ВО ВЗРОСЛЫЙ ОРГАНИЗМ

МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ
Получают:
Аминокислоты (L-формы)
Органические кислоты
Витамины
Антибиотики
Ферменты
Нуклеотиды
Энтомопатогенные препараты

Сельскохозяйственные животные размножаются только половым путем
Потомство, полученное от одной пары производителей, невелико
Высока селекционная ценность каждой особи
Особенности селекции животных

Одомашнивание
Отбор
Гибридизация
Основные методы селекции животных

Человек бессознательно/целенаправленно отбирает животных с определёнными качествами, важных для человека в конкретных природных и экономических условиях.
ОДОМАШНИВАНИЕ

1. Высокая продуктивность
2. Приспособленность к природным зонам
3. Повышение качественных показателей продуктивности (жирномолочность, мясо, мех и шерсть)
4. Снижение экономических затрат за счёт пород интенсивного типа
5. Повышение устойчивости к заболеваниям
ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ СЕЛЕКЦИИ ЖИВОТНЫХ

Массовый отбор
не применяется
из-за небольшого количества особей
ГИБРИДИЗАЦИЯ И ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ОТБОР

ИСКУССТВЕННОЕ ОСЕМЕНЕНИЕ
ПОЛИЭМБРИОННАЯ ГИБРИДИЗАЦИЯ — ИСКУССТВЕННОЕ ОБРАЗОВАНИЕ НЕСКОЛЬКИХ ЗАРОДЫШЕЙ ИЗ ОДНОЙ ЗИГОТЫ С ПОСЛЕДУЮЩИМ ИХ ВВЕДЕНИЕМ В МАТКУ БЕСПОРОДНЫХ ЖИВОТНЫХ