Презентация на тему "Биотехнология. Селекция микроорганизмов"

Содержание

• 
  Слайд 1
  

  Тема урока. Биотехнология. Селекция микроорганизмов.

  Учитель биологии МОУ «Средняя общеобразовательная школа №5» Супрун Зинаида Михайловна.

• 
  Слайд 2

  Цели и задачи урока.

  1. Обобщить, материал и проконтролировать знания учащихся по теме “Методы селекции растений и животных"

  2. Систематизировать знания учащихся о селекции организмов.

  3. Познакомить учащихся с основными направлениями биотехнологии, о значении биотехнологии в развитии сельского хозяйства.

  4. Сформировать у учащихся представление об основных методах селекционной работы с микроорганизмами.

  5. Научить школьников обосновывать значение метода генной инженерии для процесса выведения новых штаммов микроорганизмов.

  6. Значение биотехнологии в практической деятельности, нацеленных на оптимальное решение народнохозяйственных проблем и задач.

  7. Продолжить развитие познавательного интереса у старшеклассников к изучению проблем современной селекции.

• 
  Слайд 3

  Ход урока.

  • Организационный момент.
  • Повторение изученного материала (тесты).
  • Систематизация знаний о селекции растений и животных.
  • Изучение нового материала.
  • Закрепление знаний.
  • Домашнее задание.
• 
  Слайд 4

  Достижения селекции.

  Достижения Мичурина: учёный вывел около 30 новых сортов роз, а также луковицы лилии фиалковой (цветок выглядит как лилия, а пахнет, как фиалка), 48 сортов яблонь, 15 сортов груш и 33 сорта вишни и черешни, несколько сортов слив. Иван Владимирович также вывел приспособленные к условиям центральной России сорта винограда, абрикосов, ежевики, смородины. Всего более 300 сортов различных растений!

• 
  Слайд 5
  
• 
  Слайд 6
  

  Что значит воспитание гибридов методом прививки?

• 
  Слайд 7
  

  • Василий Степанович ПУСТОВОЙТ
  • Карпеченко Георгий Дмитриевич.
  • Николай Васильевич Цицин
• 
  Слайд 8
  

  Федор Григорьевич Кириченко.

  – Озимая твердая пшеница обладает лучший в мире по морозо- и зимоустойчивости.

  Впервые была обнаружена на границе Ирана и Туркмении.

  Кириченко взял для скрещивания озимую мягкую и яровую твердую пшеницу.

• 
  Слайд 9
  

  • Сосна густоцветковая
  • Ель гималайская
• 
  Слайд 10
  

  можжевельник твердый

  Ель колючая форма Кастера

• 
  Слайд 11
  

  • Образование побегов из каллусной ткани на питательной среде.
  • Проращивание семян трансгенных растений Т1 на содержащей фосфинотрицин питательной среде.
  • Регенеранты на стадии укоренения.
  • Tрансгенные растения капусты белокочанной в гидропонной установке «Минивит 2».

  Назовите использование данного метода?

• 
  Слайд 12
  

  • Назовите особенности указанных животных?
  • В чём их преимущества и недостатки?
  • Почему прекращена работа по выведению хонориков?
• 
  Слайд 13
  

  Бестер - рыба (семейство осетровые), гибрид, полученный искусственным скрещиванием белуги со стерлядью.

  • Белуга
  • Стерлядь

  Х

• 
  Слайд 14
  

  • Мул результат скрещивания осла и кобылы. Отличаются большей, чем лошаки, долговечностью (живут до 40 лет), меньшей восприимчивостью к заболеваниям, нетребовательностью к корму и уходу. Муловодство развито в странах Азии, Африки, юга Европы, Северной и Южной Америки.
  • Лошак -помесь жеребца и ослицы. Лошаков выводят в странах Средиземноморья и в Азии. Однако, так как они уступают мулам по работоспособности и выносливости, встречаются гораздо реже, чем мулы.

  Самцы лошака всегда бесплодны, самки в большинстве случаев.

• 
  Слайд 15
  

  Хонорик - это гибрид между хорьком и европейской норкой. Хонорик («хо» - хорек, «нор» - норка) был выведен в 1978 году Д. Терновским и произошел от скрещивания гибридного хорька-самца, родителями которого были черный и светлый хорьки, и самки европейской норки.

• 
  Слайд 16
  

  • Зеброид - гибрид зебры с ослом
  • Зеброид появился на свет в заповеднике в США.
• 
  Слайд 17
  

  • Можно ли по внешнему виду определить направление разведения животных?

  Казахская белоголовая порода мясного направления.

  Ярославская порода крупного рогатого скота, молочного направления.

• 
  Слайд 18
  

  Появившись на Свет из клетки вымени другой овцы от отца - Рослинского института, Долли пережила всех своих 276 братьев-зародышей, полученных в ходе эксперимента.

  Но опухоль легких, ставшая причиной смерти, могла быть и не вызвана процессом клонирования, за два года до кончины Долли умерла от той же болезни ее соседка по камере.

  Овечки-клоны Долли и Полли, фото с сайта knowledgenews.net

  Тихая овечка Долли - звезда современного клонирования - дожила всего до семи не полных лет: 05.07.1996 - 14.02.2003 г.г.

• 
  Слайд 19
  

  Какой метод использовали учёные при клонировании животного?

• 
  Слайд 20

  Подводим итог.

  Почему Н.И. Вавилов трактовал селекцию, как эволюцию, направленную волей человека?

  Что же использует человек в процессе селекционной работе?

  • Растения
  • Животных
  • Микроорганизмы

  Получают в процессе селекции:

  • сорт
  • породу
  • штаммы
• 
  Слайд 21

  Биотехнология.

  • 1919г. Впервые использован термин «биотехнология» венгерским инженером Карлом Эреки.
  • До 1971 года термин «биотехнология» использовался, большей частью, в пищевой промышленности и сельском хозяйстве.
  • С 1970 года учёные используют термин в применении к лабораторным методам, таким, как использование рекомбинантной ДНК и культур клеток.
• 
  Слайд 22
  

  • Биотехнология основана на генетике,
  • молекулярной биологии,
  • биохимии,
  • эмбриологии и клеточной биологии,
  • прикладных дисциплинах — химической и информационной технологиях и робототехнике.
• 
  Слайд 23
  
• 
  Слайд 24
  
• 
  Слайд 25
  

  Человечеству необходимо научиться эффективно изменять наследственную природу живых

  организмов, чтобы обеспечить себя доброкачественной пищей и сырьем и при этом не привести планету к экологической катастрофе.

  С увеличением роста населения.

• 
  Слайд 26
  

  Количество людей с сахарным диабетом, по данным государственного регистра РФ, на 1 января 2009 года составляло около 3 млн. человек.

  За период с 2000 по 2008 г. Численность больных сахарным диабетом увеличилась на 800 000 человек

• 
  Слайд 27
  

  • В 1979 г. из 60 млн. больных сахарным диабетом во всем мире лишь 4 млн. получали препарат инсулина — гормона поджелудочной железы, регулирующего уровень сахара в крови и клетках.
  • Инсулин выделяли из поджелудочных желез забиваемых коров и свиней, что сложно и дорого.
  • С 1982 г. этот гормон получают в промышленных масштабах из бактерий Е. соli, содержащих ген человеческого инсулина.
• 
  Слайд 28
  

  Соматотропин представляет собой полипептидную цепь, состоящую из 191 аминокислоты. Он вырабатывается в гипофизе и контролирует рост человеческого тела; его недостаток приводит к карликовости.

  До развития генной инженерии его выделяли из гипофизов от трупов.

• 
  Слайд 29
  

  Так, с 1980 г. гормон роста человека — соматотропин получают из бактерии Е. соli (кишечной палочки).

  Соматотропин, синтезированный в специально сконструированных клетках бактерий, имеет очевидные преимущества: он доступен в больших количествах, его препараты являются биохимически чистыми и свободны от вирусных загрязнений.

• 
  Слайд 30
  

  Согласно результатам новых исследований, опубликованным в журнале общества клинической эндокринологии и метаболизма (JCEM), лечение соматотропином (гормоном роста) может значительно увеличить рост детей с диагнозом карликовости, даже если ребенок не имеет дефицита соматотропина.

• 
  Слайд 31

  Селекция микроорганизмов

• 
  Слайд 32
  
• 
  Слайд 33
  
• 
  Слайд 34
  

  Эти особенности накладывают свой отпечаток на выбор методов селекции микроорганизмов.

  В случае использования методов генной инженерии можно заставить бактерии и другие микроорганизмы продуцировать те соединения, синтез которых в естественных природных условиях им никогда не был присущ (например, гормоны человека и животных, биологически активные соединения).

• 
  Слайд 35
  

  Интерферон – белок, синтезируемый организмом в ответ на вирусную инфекцию, изучают сейчас как возможное средство лечения рака и СПИДа. Понадобились бы тысячи литров крови человека, чтобы получить такое количество интерферона, какое дает всего один литр бактериальной культуры.

• 
  Слайд 36
  

  Механизм создания рекомбинантной ДНК

  1. Рестрикция — разрезание ДНК человека рестрикционной эндонуклеазой (рестриктазой) на множество различных фрагментов, но с одинаковыми «липкими» концами. Такие же концы получают при разрезании плазмидной ДНК той же рестриктазой.

• 
  Слайд 37
  

  2. Лигирование — включение фрагментов ДНК человека в плазмиды благодаря «сшиванию липких концов» ферментом лигазой.

  3. Трансформация — введение рекомбинантных плазмид в бактериальные клетки, обработанные специальным образом — так, чтобы они на короткое время стали проницаемыми для макромолекул.

  4. Скрининг — отбор среди клонов трансформированных бактерий тех, которые содержат плазмиды, несущие нужный ген человека.

• 
  Слайд 38
  
• 
  Слайд 39

  Использование микроорганизмов.

  Что мы знаем о применении микроорганизмов?

• 
  Слайд 40
  

  А. Г. Полотебнов (1838—1907)

  Работы А.Г. Полотебнова и В.А. Манассеина независимо от причин, их породивших, были первыми микробиологическими и клиническими наблюдениями, указавшими на возможность применения пенициллина в медицинской практике.

• 
  Слайд 41
  

  Пенициллин — первый антибиотик, то есть антимикробный препарат, полученный на основе продуктов жизнедеятельности микроорганизмов. Он был выделен в 1928 году Александром Флемингом из штамма гриба вида Penicillium notatum на основе случайного открытия: попадание в культуру бактерий плесневого гриба из внешней среды оказывает бактерицидное действие на культуру бактерий.

• 
  Слайд 42
  

  • Впервые использовали пенициллин для лечения бактериальных инфекций в 1941 году.
  • В 1945 году Флемингу, Флори и Чейну была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине «за открытие пенициллина и его целебного воздействия при различных инфекционных болезнях».
• 
  Слайд 43
  

  В СССР первые образцы пенициллина получили в 1942 году микробиологи З. В. Ермольева и Т. И. Балезина. Созданный ею препарат пенициллин-крустозин ВИ ЭМ был получен из штамма гриба вида Penicillium crustosum.

  Зинаида Виссарионовна Ермольева – руководитель лаборатории, в которой был впервые получен первый отечественный антибиотик.

• 
  Слайд 44
  

  • колония пеницилла
  • пенициллиум

  При стимуляции мутагенами выход пенициллина был увеличен в 10 раз.

• 
  Слайд 45
  

  Из него получают лекарство циклоспорин, который применяют при пересадки органов. Он предупреждает отторжения аллотрансплантатов почек, печени, сердца, легкого, поджелудочной железы, колония аспергилла

  Гриб является продуцентом лимонной и щавелевой кислот. При скрещивании и отборе исходные штаммы увеличиваются вдвое.

• 
  Слайд 46
  

  Они вмешиваются в синтез холестерина, которые образуют холестериновые бляшки, а с ними связаны целый ряд сердечнососудистых заболеваний, заболеваний мозговых и прочих. Вот эти статины оказались хорошими лекарствами.

  Из аспергилла получают статины.

• 
  Слайд 47
  

  Препарат клубеньковых бактерий бобовых культур Ризобофит. При предпосевной обработки семян бобовых культур дает возможность улучшить условия азотного питания бобовых, благодаря фиксации атмосферного азота; повысить урожай зерна и зеленой массы; увеличить содержание белка в растениях. Применение РИЗОБОФИТА обеспечивает экономию (20-35%) минеральных удобрений.

• 
  Слайд 48
  

  В настоящее время идёт речь о создании симбиоза между злаками и азотфиксирующими клубеньковыми бактериями, а это решит проблему азотных удобрений. Имеются уже доказательства того, что свободноживущие азотфиксирующие бактерии способны ассоциировать с корнями злаков, давая возможность растению-хозяину получать некоторое количество азота в результате бактериальной азотфиксации.

• 
  Слайд 49
  

  АГРОБАКТЕРИИ

  Род грамотрицательных аэробных бактерий. 4 вида, обитают в почве, главным образом в ризосфере. Способны вызывать образование галлов (опухолей) у многих растений. Патогенность агробактерий обусловлена наличием в их клетках плазмид.

  На основе этих плазмид создают векторы, которые используются в генетической инженерии для введения чужеродных генов в клетки растений.

• 
  Слайд 50
  

  Получив такой подарок, клетки начинают бурно делиться, превращаясь в разрастание рыхлой ткани — корончатый галл, и вырабатывать ряд экзотических веществ, которыми и питаются трансформировавшие их бактерии.

  Корончатые галлы, образуемые на корнях

  Agrobacterium tumefaciens поражает стебли и листья некоторых растений, причем ее Ti-плазмиды умеют встраивать часть своей ДНК в хромосому растительной клетки.

• 
  Слайд 51
  

  Генетическая колонизация растения

  1- агробактерии существуют в ризосфере; 2 - строение A. tumefaciens;

  3 – встраивание Т-ДНК в геном;

  4 – образование опухоли

• 
  Слайд 52
  

  • Локализация корончатого галла на шейке корней растений.
  • Опины (необычное для растений соединение) синтезируются трансформированными растениями.
  • Не обнаруживаются в нетрансформированных растительных тканях.
• 
  Слайд 53
  

  Корневой рак плодовых культур.

• 
  Слайд 54
  
• 
  Слайд 55
  

  Наросты появляются:

  • В течении всей жизни растений;
  • Сильный их рост наблюдают в июне-июле.
  • Способствуют росту:
  • Высокие температуры (30-35° С).
  • Высокая влажность воздуха (95%).
  • Резкие колебания температуры во время зимнего покоя (вызывают трещины).
• 
  Слайд 56
  

  • Растения и животные, геном которых изменен путем генноинженерных операций, получили название трансгенных растений или трансгенных животных.
  • Получены «трансгенные» мыши, свиньи, овцы, коровы и рыбы.
• 
  Слайд 57

  Трансгенные растения, созданные при помощи агробактерий.

  Двудольные растения: картофель, бобовые, крестоцветные (капуста, редис, рапс), плодовые и т.д.

  Однодольные растения: злаки, лилейные, луковичные.

  Механизм пока получения пока не срабатывает.

• 
  Слайд 58
  

  • Выделение генов (отдельных фрагментов ДНК) из клеток бактерий, растений или животных.
  • 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.
• 
  Слайд 59
  

  • Первый трансгенный продукт (томаты) поступил на рынок в 1994 г.
  • В 2004 г. человечество отметило своеобразный юбилей - десятилетие их присутствия на продовольственном рынке.
  • За это время в мире созданы и доведены до полевых испытаний ГМ-сорта сельскохозяйственных растений более чем 50 видов, а площади под ними в мире выросли в 67 раз и в прошлом году достигли 112 млн. гектаров.
• 
  Слайд 60
  

  Ученые пошли далее. Так как множество растений подвержены нападению и поеданию со стороны насекомых, то ученые генной инженерии провели эксперимент с давно известной бактерией Bacillus-Thiringiensis, которая продуцирует белок, оказалось она является очень токсичной для многих видов насекомых, но в то же время безопасна для млекопитающих.

• 
  Слайд 61

  Закрепление.

  А. Укажите основные направления биотехнологии:

  • Гибридизация
  • Мутагенез
  • Генная инженерия
  • Полиплоидия
  • Инбридинг
  • Клеточная инженерия
  • Аутбридинг
• 
  Слайд 62
  

  Б. Для создания новых штаммов микроорганизмов используется:

  • Искусственный мутагенез
  • Гибридизация
  • Гетерозис
  • Полиплоидия
• 
  Слайд 63
  

  В. Создание гибридной ДНК осуществляется:

  • Введение ДНК одного организма в клетки другого.
  • Гибридизация.
  • Введение белков одного организма в клетки другого.
  • Синтез ДНК по РНК.
• 
  Слайд 64
  

  Агробактерии - природные геномодификаторы

  • По мнению древних ученых-философов, ни один человек не способен придумать что-либо, чего в природе не существует. Людям отведена лишь роль первооткрывателей или (в худшем случае) исказителей идей и явлений самой природы.
  • В отношении ГМО эта теория оправдана на все сто процентов.
• 
  Слайд 65
  

  Прочитайте внимательно последующие текст.

  1. Что вы думаете о трансгенных растениях?

  2. За или против?

  3. Что вы можете сказать о геномодифицированных продуктах?

  Д/з подготовить высказывания на поставленные вопросы.

  §11.3; 11.4.

• 
  Слайд 66
  

  • Генетические изменённые растения с устойчивостью к различным классам гербицидов в настоящее время являются наиболее успешным биотехнологическим продуктом. Биотехнология позволила совершить такой прыжок, так как оказалось возможным генетически изменять устойчивость растений к тем или иным гербицидам:
  • путем введения генов, кодирующих белки, нечувствительные к данному классу гербицидов,
  • за счет введения генов, обеспечивающих ускоренный метаболизм гербицидов растений.
• 
  Слайд 67
  

  Основная литература:

  В.В. Захаров, С.Г.Мамонтов, И.И.Сонин Общая биология.10 класс. Изд. «Дрофа», Москва 2006г.

  А.А. Каменский, Е.А.Криксунов, В.В.Пасечник Общая биология 10-11 класс Изд. «Дрофа» 2006г.

  М.Е. Лобашов, К.В.Ватти, М.М. Тихомирова. Генетика с основами селекции. Изд. Москва «Просвещение» 1979г.

  Ресурсы Интернета. Единая коллекция образовательных ресурсов.

  Горленко М.В. Бактериальные болезни растений (ред. Соколов Н.А.). М.: Высшая школа, 1966. 291 с. (ресурсы Интернета).

  Исаева Е.В. Меры борьбы с корневым раком плодовых культур. / Всесоюзный симпозиум по бактериальным заболеваниям растений (тез. докл.) (ред. Бельтюкова К.И.). Киев: Наукова думка, 1966. С. 31-32. (ресурсы Интернета).

  Макрушина А.Т. Бактериальный рак на виноградных саженцах. Бактериальные болезни растений (ред. Горленко М.В.). М.: Колос, 1977. С 80-85. (ресурсы Интернета).