Презентация на тему "Современные методы селекции. Мутагенез"

Содержание

• 
  Слайд 1

  ОСНОВЫ БИОТЕХНОЛОГИИ

  СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ СЕЛЕКЦИИ. МУТАГЕНЕЗ

  Лекция 4

• 
  Слайд 2
  

  «Селекция – это эволюция, направляемая волей человека»

  Н.И. Вавилов

• 
  Слайд 3

  ТРАДИЦИОННЫЕ МЕТОДЫ

  СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ СЕЛЕКЦИИ. МУТАГЕНЕЗ Лекция 4

• 
  Слайд 4
  

  • Аутбридинг – скрещивание или система скрещиваний неродственных форм одного вида
  • Гибридизация– процесс получения гибридов, в основе которого лежит объединение генетического материала разных клеток в одной
  • Гибриды – потомство, полученное от скрещивания генетически различных родительских форм
  • Инбридинг – близкородственное скрещивание, скрещивание организмов, имеющих общих предков
  • Полиплоиды– кратное гаплоидному увеличение числа хромосом

  Словарь

• 
  Слайд 5
  

  • Подбор родительских пар
  • Традиционные методы селекции высших организмов
  • Гибридизация
  • Отбор
  • Получение полиплоидов
  • Испытание попотомству
  • аутбридинг
  • инбридинг
  • массовый
  • индивидуальный
• 
  Слайд 6
  

  Традиционные методы селекции высших организмов

• 
  Слайд 7
  

  Мулы – кросс между ослом и кобылицей http://zooclub.ru/horses/312.shtml

  Традиционные методы селекции высших организмов

• 
  Слайд 8
  

  Традиционные методы селекции высших организмов

• 
  Слайд 9
  

  Традиционные методы селекции высших организмов

• 
  Слайд 10
  

  Традиционные методы селекции высших организмов

• 
  Слайд 11
  

  Традиционные методы селекции высших организмов

• 
  Слайд 12
  

  Традиционные методы селекции высших организмов

• 
  Слайд 13
  

  Традиционные методы селекции микроорганизмов

  • Мутагенез
  • Отбор спонтанный

• 
  Слайд 14

  СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ

  СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ СЕЛЕКЦИИ. МУТАГЕНЕЗ. Лекция 4

• 
  Слайд 15
  

  • ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ МУТАГЕНЕЗ
  • ИНДУЦИРОВАННЫЙ
  • РЕКОМБИНОГЕНЕЗ

  искусственное изменение наследственного материала с целью получения мутаций

  Модификация признака.

  • Метод применим при условии наличия признака в геноме искусственное перемещение фрагментов генома или компонентов клеток
  • Внедрение нового признака
  • Метод позволяет вносить принципиально новые признаки
  • Современные методы селекции
• 
  Слайд 16

  МУТАГЕНЕЗ В СЕЛЕКЦИИ

  СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ СЕЛЕКЦИИ. МУТАГЕНЕЗ. Лекция 4

• 
  Слайд 17
  

  • Структурные (кодирующие) гены – несут информацию о белках и последовательности нуклеотидов в РНК
  • Регуляторные (функциональные) гены – регулируют и модулируют экспрессию структурных генов

  Словарь

• 
  Слайд 18
  

  Структурные гены

• 
  Слайд 19
  

  Транскриптоны

• 
  Слайд 20
  

  Структурные и регуляторные гены

• 
  Слайд 21
  

  Регуляторные гены

• 
  Слайд 22

  МУТАГЕНЕЗ В СЕЛЕКЦИИ микроорганизмов

  СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ СЕЛЕКЦИИ. МУТАГЕНЕЗ. Лекция 4

• 
  Слайд 23

  Требования к микроорганизмам-промышленным продуцентам

• 
  Слайд 24

  Мутации, приводящие к сверхсинтезу

  • Мутации в структурных и регуляторных генах
  • Изменяютскоростьпоглощения и утилизации субстрата клеткой
  • Изменяютуровеньсинтеза биосинтетических ферментов и активность регуляторных ферментов
  • Изменяютрегуляциюдальнейшего внутриклеточного превращения продукта или его деградации
  • Изменяютспособность к экскреции продукта из клетки
• 
  Слайд 25
  

  • 1-глюкокиназа, 2 - глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа
  • 3 - 6-фосфоглюконатдегидро-геназа
  • 4 - 2-кето-3-дезокси-6-фосфоглюконатальдолаза
  • 5 - дегидрогеназа 3-фосфо-глицеринового альдегида
  • 6 - фосфоглицераткиназа
  • 7- фосфоглицеромутаза 8 - енолаза, 9 - пируваткиназа,
  • 10 - фруктокиназа, 11 - фосфогексоизомераза
  • 12 - левансахараза, 13 - глюконокиназа,
  • 14 - глюкозофруктозотрансгидрогеназа

  Мутанты бактерий Zymomonasmobilis с нарушенной функцией фермента фруктокиназы не ассимилируют фруктозу.

  После расщепления сахарозы на глюкозу и фруктозу мутанты ассимилируют только глюкозу, а фруктоза пассивно накапливается в среде.

  Схема катаболизма у Zymomonas mobili

• 
  Слайд 26
  

  Стадии

  I.Подготовительнаястадия

  II. Стадия культивирования

  III. Стадия получения продукта

  Биотехнологический процесс

• 
  Слайд 27
  

  Основные этапы подготовительной стадии

• 
  Слайд 28
  

  Упрощенная схема селекции микроорганизмов

• 
  Слайд 29
  

  1. Выбор биообъекта (поиск исходных «диких» структур, отбор наиболее перспективного материала для селекции)

  Подготовительная стадия(объект селекции - микроорганизмы)

• 
  Слайд 30

  Выбор биообъекта для последующей селекции

  А) Поиск диких форм

  ИСТОЧНИКИ

  • музейные культуры
  • известные промышленные продуценты
  • природные субстраты
• 
  Слайд 31
  

  Выбор биообъекта для последующей селекции

  Б) Отбор наиболее перспективного материала

  ПРИНЦИПЫ

  • Знания (особенностей генетической организации и метаболизма)
  • Наблюдение (способность к избыточному синтезу )
  • Эксперимент (введение легко тестируемых мутаций)
• 
  Слайд 32
  

  Подготовительная стадия(объект селекции - микроорганизмы)

  2. Подготовка биообъекта к селекционной работе(получение генетически однородных форм для последующей селекции, стабилизация биообъектов по качественным и количественным характеристикам)

• 
  Слайд 33

  Подготовка биообъекта к селекционной работе

  А) Получение «чистых культур»

  Получение накопительных культур

  Внесение в элективные питательные среды

  Пересев на твердые питательные среды

  Получение «чистых культур»

  Р.Кох

• 
  Слайд 34
  

  Подготовка биообъекта к селекционной работе

  Б) Стабилизация биообъектов

  «Чистка культуры»- выявление типичной морфологической формы и отклонений от нее. Оценка продуктивности, как основной морфологической формы, так и ее вариантов.

  «Ступенчатое клонирование»- проверка стабильности выбранного клона по количественному признаку, то есть продуктивности.

• 
  Слайд 35
  

  3. Селекция биообъектов (выбор метода селекции: мутагенез или рекомбиногенез, селекция биообъектов, отбор и стабилизация биообъектов по приобретенным свойствам)

  Подготовительная стадия(объект селекции - микроорганизмы)

• 
  Слайд 36
  

  Микроорганизмы как объект селекции имеют ряд особенностей:

  «-» Высокие темпы мутирования. Генетическая однородность микробной колонии быстро нарушается (высокие темпы деления ↔ естественные мутации).

  «-»Гаплоидностьмикроорганизмов ограничивает комбинативную изменчивость – основу селекции высших организмов.

  «+»Быстрая смена поколений обеспечивает их перспективность при отборе положительных экземпляров и для быстрой оценки результатов селекционной работы.

• 
  Слайд 37
  

  А) Выбор метода селекции

  ОСНОВНОЙ ПРИНЦИП

  • организм несет признак
  • ДА
  • НЕТ
  • мутагенез
  • рекомбиногенез
• 
  Слайд 38
  

  СОВРЕМЕННЫЕ

  Мутагенез применяется для улучшения свойств, присущих данной живой системе, с применением прямых или непрямых мутагенов.

  • МУТАГЕНЕЗ
  • Спонтанный
  • Индуцированный
• 
  Слайд 39
  

  • Мутагенез – процесс внесения изменений в структуру генома под действием мутагенных факторов
  • Мутагены – факторы, вызывающие повреждение структуры ДНК
  • Мутации – перестройки генетического материала
  • Ауксотрофы– микроорганизмы, утратившие способность синтезировать одно из веществ, необходимых для их роста (аминокислоту, витамин или др.).

  Словарь

• 
  Слайд 40
  

  • Физические
  • Химические
  • Биологические
  • температура,
  • излучения
  • быстрые электроны, протоны, нейтроны,
  • α-частицы, рентгеновские, γ-лучи
  • ультразвук
  • ингибиторы синтеза
  • нуклеиновых кислот:
  • кофеин, азагуанидин, аминоурацил, аминопуринаналоги азотистых оснований:
  • 5-бромурацил, 5-хлорурацил
  • алкилирующие соединения:
  • формальдегид, фенол, диметилсульфат
  • супермутагены
  • производные нитрозосоединений
  • бактериофаги,
  • биотоксины грибов: афлатоксин В1
  • экзогенная ДНК вирусы
  • Мутагенные факторы
• 
  Слайд 41
  
• 
  Слайд 42
  

  1. Апуринизация

  • Механизмы индукции мутаций в ДНК
  • Мутаген - температура
  • Разрывается N-гликозидная связь между пуриновым основанием и дезоксирибозой.
• 
  Слайд 43
  

  2. Дезаминирование

  • Механизмы индукции мутаций в ДНК
  • Мутаген - излучения
  • Аденин превращается в гипоксантин, который может связываться с цитозином. Гуанин превращается в ксантин, который связывается с тимином.Из цитозина образуется урацил.
• 
  Слайд 44
  

  3. Тиминовые димеры

  • Механизмы индукции мутаций в ДНК ультрафиолет
  • Сшиваются соседние пиримидины.
  • Это блокирует репликацию.
• 
  Слайд 45
  

  • а - тиминовый димер циклобутанового типа
  • б - пиримидиновый димер
• 
  Слайд 46

  Для эффективной индукции мутаций необходимо учитывать:

• 
  Слайд 47

  Методы отбора мутантов

  Скрининг

  Отбор по фенотипу

  • Проводят количественную оценку нового признака/ свойства тотально у всех подвергнутых мутагенному воздействию организмов.
  • При отборе учитывают фенотипические особенности организма, возникающие под действием мутации: ауксотрофность, резистентность и др.