Войти
Закрыть

Селекція мікроорганізмів

11 Клас

Мікроорганізми активно використовуються в різноманітних біотехнологічних виробництвах. Тому їх селекція спрямована на задоволення потреб промисловості. Також селекцію мікроорганізмів використовують в наукових дослідженнях для створення штамів із певними властивостями. Мікроорганізми розмножуються швидко, але потребують спеціального поживного середовища для розведення і захисту від потрапляння до колоній сторонніх мікроорганізмів. Методи селекції мікроорганізмів У мікроорганізмів, які розмножуються нестатевим шляхом, існують спеціальні механізми комбінативної мінливості. Це кон'югація, трансдукція і трансформація. Ці механізми широко використовуються в селекції цієї групи для отримання нових варіантів із наступним відбором вдалих форм. Кон'югація — це безпосередній контакт між двома бактеріальними клітинами за допомогою спеціальних порожнистих трубочок (F-пілі), під час якого генетичний матеріал з однієї клітини переноситься в іншу. Зазвичай кон'югація контролюється генами, які розташовані в плазміді. Трансформація — це перенесення ДНК, яка була ізольована, з одних бактеріальних клітин до інших. Найчастіше вона відбувається після загибелі цих клітин. Після того, як загиблі клітини руйнуються, окремі фрагменти їхньої ДНК можуть поглинатися іншими бактеріями. Потім бактерії вбудовують ці фрагменти у свою кільцеву молекулу ДНК. Трансдукція — це перенесення бактеріальних генів з однієї клітини в іншу за допомогою бактеріофага. Коли бактеріофаги розмножуються в клітині, то в деякі з вірусних часток потрапляє ДНК не вірусу, а бактерії. Вірусна частка переносить цю ДНК в іншу бактеріальну клітину, де вона вбудовується в бактеріальну хромосому....
0 Переглянути

Генетична і клітинна інженерія

11 Клас

Клітинна інженерія — це галузь біотехнології, яка розробляє й використовує технології культивування клітин і тканин поза організмом у штучних умовах. Крім того, у рамках клітинної інженерії розробляють і використовують технології гібридизації клітин. Культивування клітин широко використовується для наукових досліджень (мал. 75.1). Клітини, які вирощені на спеціальному середовищі, можна використовувати для дослідження процесів, які в них відбуваються. У таких культурах можна вирощувати віруси, що здатні розмножуватися тільки в живих клітинах, і досліджувати їх взаємодію з клітинами певних тканин. Також у культурах клітин досліджують дію нових фармакологічних препаратів на клітини. Це суттєво спрощує процедуру перевірки безпеки цих препаратів для людини. Використовують цю технологію і в медицині. Дуже перспективною вважається технологія роздруківки органів тіла на 3D-принтері, яку зараз розробляють. Соматичну гібридизацію клітин широко використовують у дослідженнях процесів регуляції роботи генів та визначення їхньої функції. Ця технологія дозволяє об'єднувати в межах однієї клітини геноми організмів, які не можна об'єднати інших способом: наприклад, миші і пацюка або людини і миші. Можлива навіть соматична гібридизація клітин тварин і рослин. Тривалий час такі гібриди зазвичай існувати не можуть, але для дослідження часу їх існування вистачає. Одним із напрямів клітинної інженерії є клонування тварин і рослин (мал. 75.2). Клонування рослин, приміром, дозволяє дуже швидко розмножувати найбільш цінні особини рослин, які характеризуються гарною врожайністю, підвищеною стійкістю до хвороб або іншими якостями. Особливо важливо це для вирощування дерев, бо значно підвищує швидкість їх розмноження....
0 Переглянути

Генетично модифіковані організми

11 Клас

Генетично модифіковані організми (ГМО) — це організми, генотип яких було змінено за допомогою методів генетичної інженерії з використанням технології рекомбінантних ДНК. Інша назва генетично модифікованих організмів — трансгенні організми. Трансгенні організми можуть мати велике значення для підвищення ефективності сільського господарства та під час досліджень у галузі молекулярної біології. Перші генетично модифіковані організми, одержані за допомогою методів молекулярної біології, з'явилися у світі лише у 80-х роках ХХ ст. Як створюють генетично модифіковані організми Створення генетично модифікованих організмів складається з кількох етапів. Спочатку отримують потрібний ген, вилучаючи його з відповідного організму. Наступним етапом є введення гена до складу вектора. Як ви вже знаєте (докладніше див. § 74), вектор — це молекула ДНК, зазвичай створена на основі одного з вірусів або бактеріальної плазміди, яка містить ген, потрібний для введення в організм. Після введення у вектор ген може використовуватися одразу, а може тривалий час зберігатися в геномній бібліотеці. Геномна бібліотека є колекцією мікроорганізмів, до складу яких уведено генетичні вектори. Під час кожного поділу ці мікроорганізми відтворюють уведений у них вектор. Таким чином вони можуть зберігати його протягом тривалого часу. Для використання вектор потрібно перенести в організм, який потрібно модифікувати. Це можна зробити кількома різними способами (мал. 76.1). ДНК можна просто ввести в ядро клітини шляхом ін'єкції. Його проникнення можна забезпечити, застосувавши електричні розряди, які підвищують проникність клітинної мембрани. Також використовують транспортування векторів у клітину всередині ліпосом (мікрокульок, стінки яких побудовані з ліпідів). А ще можна напряму бомбардувати клітину мікрочастинками золота або ванадію, на поверхню яких нанесено вектори....
0 Переглянути

Біотехнологія

11 Клас

Біотехнологія — це сукупність промислових методів, які застосовують для виробництва різних речовин із використанням живих організмів, біологічних процесів чи явищ. Сам термін «біотехнологія» з'явився в 70-ті роки XX ст. Але насправді біотехнологічні принципи людина розробила вже давно. Низка продуктів харчування вироблялися за допомогою мікроорганізмів ще в Давньому Єгипті. Сучасна біотехнологія широко використовується у виробництві різноманітних продуктів. Також біотехнологію використовують для захисту навколишнього середовища і в межах концепції раціонального природокористування. Її досягнення, такі як уже знайомі вам клітинна та генетична інженерія, часто використовують у наукових дослідженнях. Велике значення біотехнологічні методи мають у сучасній медицині. Завдяки їм було досягнуто великих успіхів у репродуктивній медицині та трансплантології. Традиційні напрями сучасної біотехнології Традиційні галузі застосування мікроорганізмів наразі розширюються. За допомогою мікроорганізмів отримують низку лікарських препаратів. Уся лимонна кислота, яка продається в наших магазинах, вироблена мікроорганізмами. Таким самим способом одержують і натрій глутамат, який є підсилювачем смаку й широко застосовується як харчова добавка. Живі організми використовують і як засоби боротьби зі шкідниками та хворобами рослин. Використання природних збудників захворювань шкідників є набагато безпечнішим, ніж обробка отрутохімікатами. Хоча цей метод має свої недоліки — повільну дію, наприклад. І ще одна новітня галузь — виробництво ферментів для побутової хімії. Щоразу, коли ви купуєте, скажімо, пральний порошок із ферментами, ви користуєтеся продуктами біотехнології. Ще один напрям біотехнології — вирішення екологічних проблем. У багатьох випадках проблему забруднення навколишнього середовища можна вирішити завдяки діяльності живих організмів. Бактерії та гриби є чудовими біодеструкторами, які мають потужні ферментні системи, здатні руйнувати різноманітні продукти людської діяльності. Їх застосування має значні перспективи, наприклад, в очищенні ґрунтів і води від нафтопродуктів. А на сьогодні одним із ключових елементів очищення побутових стоків є їх обробка за допомогою мікроорганізмів (так зване біоочищення). Крім мікроорганізмів, значну роль у процесах очищення стоків та відновлення порушених ґрунтів відіграють рослини. Вони здатні розкладати або вилучати з води та ґрунтів багато різних забруднюючих речовин. Подібні...
0 Переглянути

Основні положення теми «Селекція та біотехнологія»

11 Клас

  Гетерозис — це явище, за якого перше покоління гібридів, одержаних у результаті неспорідненого схрещування, має цілу низку цінних показників, за якими воно значно перевершує обох своїх батьків. Клітинна інженерія — це галузь біотехнології, яка розробляє й використовує технології культивування клітин і тканин поза організмом у штучних умовах. Генетична (генна) інженерія — це галузь біотехнології, яка розробляє й використовує технології виділення генів з організмів і окремих клітин, їх видозмінення й уведення в інші клітини або організми. Генетично модифіковані організми (ГМО) — це організми, генотип яких було змінено за допомогою методів генетичної інженерії з використанням технології рекомбінантних ДНК....
0 Переглянути

Предмет і завдання екології

11 Клас

Екологія — наука про взаємодію живих організмів та їхніх угруповань одне з одним і з навколишнім середовищем. Об'єктами вивчення екології є біологічні системи надорганізмового рівня — популяції, екосистеми й біосфера в цілому. Предметом вивчення екології є взаємодія організмів один з одним і з навколишнім середовищем. На популяційному рівні екологія вивчає характеристики популяцій (наприклад, просторову структуру) і характер взаємозв'язків між особинами (наприклад, внутрішньовидову конкуренцію). На рівні екосистем велике значення мають міжвидові трофічні зв'язки (трофічні ланцюги), за допомогою яких відбувається перенесення поживних речовин та енергії в екосистемі. На рівні біосфери вивчають процеси планетарного масштабу, такі як колообіг речовин, асиміляція сонячної енергії, продукція органічної речовини. На сьогодні екологія вийшла за межі біології й перетворилася на міждисциплінарну науку, що присвячена взаємодіям людини з навколишнім середовищем, та охоплює питання охорони природного середовища. Основними завданнями екології є: вивчення взаємодії організмів із факторами навколишнього середовища та їх впливу на середовище проживання; вивчення організації та функціонування біологічних угруповань (популяцій, екосистем, біосфери); розробка основ раціонального природокористування. Етапи розвитку екології Перший етап — зародження екології. До середини XIX ст. відбувалося поступове накопичення даних про взаємозв'язки живих організмів із середовищем їх проживання. Ще відомий природознавець К. Лінней (1707-1778) підкреслював провідне значення кліматичних чинників. Термін «біосфера» увів австрійський геолог Е. Зюсс (1875). Значний вплив на розвиток екологічної науки здійснив усесвітньо відомий науковець-зоолог Ж. Б. Ламарк (1744-1829), який вважав, що найважливішою причиною пристосувальних змін організмів є вплив умов навколишнього середовища. І, звісно ж, чималий внесок у становлення екології мала теорія природного добору визначного вченого Ч. Дарвіна (1859). Засновником екології ж вважається німецький біолог Е. Геккель, який 1866 року вперше вжив термін «екологія». На другому етапі (середина XIX — середина XX ст.) відбулося виокремлення екології в самостійну галузь знань. Засновником популяційної екології вважається англійський вчений Ч. Елтон. Він у своїй монографії вперше використав поняття екологічної ніші, обґрунтував правило екологічних пірамід, сформулював принципи популяційної екології (1927)....
0 Переглянути

Методи екологічних досліджень

11 Клас

В основу екології покладено тісний зв'язок із природничими науками — біологією, географією, геологією, ґрунтознавством. Наприклад, взаємодію організмів із хімічними компонентами середовища вивчають фізіологія та біохімія. Ефект впливу середовища на організми оцінюється за конкретними біологічними ознаками, визначити які можна за допомогою анатомії, ембріології, гістології, цитології. В екологічному моніторингу можуть використовуватися об'єкти зоології, ботаніки, мікробіології. Разом із тим, в екології широко застосовуються методи математики, фізики й хімії — для моделювання екологічних процесів, дослідження динаміки популяцій, вивчення колообігу речовин, моніторингу стану навколишнього середовища. Знання, здобуті шляхом екологічних досліджень, застосовують в охороні природи (відновлення чисельності видів, регуляція промислу, очищення промислових відходів), медицині (розробка нормативів граничного вмісту шкідливих речовин), економіці (раціональне природокористування, ресурсозбереження, зміна технологій, відмова від особливо небезпечних виробництв). Методологія екологічних досліджень В екології використовуються стандартні методи наукового дослідження: спостереження, експеримент і моделювання. Власні методи екології можна поділити на дві групи: польові й лабораторні. Польові методи дозволяють вивчати живі організми в природному середовищі. Так можна з'ясувати тип взаємодії видів із середовищем, зрозуміти взаємозв'язки між організмами, вивчити дію зовнішніх факторів. Як лабораторними зазвичай користуються методами хімії, фізіології, анатомії, біохімії. Особливо популярні хімічні методи. Їх застосування дає змогу визначити якісний стан навколишнього середовища — води, ґрунту, повітря. Польові спостереження У польових спостереженнях екологи передусім з'ясовують наявність об'єкта спостереження (мал. 79.1). Наприклад, присутність тих чи інших видів, їхніх екологічних підгруп, чинників середовища. Складають карти поширення й інвентаризаційні списки досліджуваних об'єктів. Проте основою екологічних досліджень є кількісна оцінка об'єктів і процесів. Відбувається облік чисельності організмів на досліджуваній території, оцінюються плідність, захворюваність, забруднення середовища та інші показники. За зміною цих показників можна зробити висновок про стабільність об'єкта або ж виявити швидкість і напрямок змін....
0 Переглянути

Екологічні фактори

11 Клас

Екологічні фактори — це умови середовища проживання, які впливають на живі організми. Екологічними факторами можуть бути, наприклад, освітленість, температура, доступність кисню, наявність сполук певних елементів і води. За природою екологічні фактори поділяють на абіотичні, біотичні й антропогенні. Абіотичні фактори — це чинники неживої природи, які прямо або опосередковано впливають на живі організми. Біотичні фактори — це вплив на організм інших живих організмів. Антропогенні фактори — діяльність людини, що прямо впливає на живі організми або змінює їхнє середовище проживання. Екологічні фактори поділяють також на ресурси й умови. Ресурси — це елементи середовища проживання, які організм споживає (їжа, вода, кисень, вуглекислий газ). Їх кількість у результаті взаємодії з організмом може зменшуватися. Умови — це елементи середовища проживання, які організм не споживає (температура, освітленість, атмосферний тиск)....
0 Переглянути

Основні закони факторіальної екології

11 Клас

Кожний живий організм зазнає дії великої кількості екологічних факторів. Відповідні реакції на ці фактори в різних біологічних видів відрізняються, але мають загальні закономірності, які називаються екологічними законами. Відповідно до закону мінімуму Лібіха, успіх життєдіяльності організму залежить від того екологічного фактора, який перебуває в мінімумі. Цей закон був сформульований німецьким хіміком Юстусом фон Лібіхом ще 1840 року. Американський зоолог Віктор Шелфорд 1913 року указав, що обмежувати життєздатність можуть фактори, представлені не тільки в мінімумі, але й у максимумі. Закон толерантності Шелфорда: будь-який живий організм має верхню й нижню межі витривалості (толерантності) до будь-якого екологічного фактора. Між мінімумом і максимумом існує діапазон значень фактора, у якому організм може існувати. Цей діапазон називається діапазоном толерантності (витривалості). Він описується законом оптимуму: будь-який екологічний фактор позитивно впливає на живі організми лише в певних межах. Графічно закон оптимуму зображують у вигляді кривої толерантності (мал. 81.1). Інтенсивність дії екологічного фактора, найбільш сприятлива для життєдіяльності організму, називається екологічним оптимумом. Інтенсивність екологічного фактора, за якої життєдіяльність організму суттєво пригнічується, називається песимумом. Мінімально й максимально можливі значення фактора називаються критичними точками; за їхніми межами існування організму неможливе. Лімітуючі фактори У природному середовищі проживання на організм одночасно діє безліч екологічних факторів. Навіть якщо лише один із цих факторів виходить за межі своїх критичних значень, то особинам загрожує смерть попри оптимальну комбінацію інших факторів. Наприклад, якщо не поливати кімнатні рослини, то вони загинуть, незважаючи на гарне освітлення й родючий ґрунт. Таким чином, найбільш значущим для виживання виявляється той екологічний фактор, який максимально відхиляється від свого оптимуму. Такий фактор називається лімітуючим, або обмежуючим. Для тварин лімітуючими факторами часто стають температура середовища й доступність їжі, для рослин — наявність світла, води й інших неорганічних сполук. Якщо рівень одного фактора виходить за межі толерантності, то звужується діапазон витривалості й до інших факторів. Наприклад, за умови низького вмісту Нітрогену в ґрунті знижується посухостійкість злаків; голодна тварина стає більш уразливою для хижаків і чутливою до...
0 Переглянути

Адаптація до впливу екологічних факторів

11 Клас

Існує декілька рівнів адаптації організмів до екологічних факторів, що діють на них. Пристосування виникають на рівні окремого організму, біологічного виду або ж цілої біосистеми. Адаптації на рівні організму виникають під час різкої зміни звичних умов середовища. Наприклад, під дією яскравих сонячних променів на шкірі з'являється засмага як захисна реакція від пошкодження жорстким ультрафіолетовим випромінюванням. У разі підвищення температури повітря посилюється транспірація в рослин. Під час зміни клімату відбувається звикання до нових умов — акліматизація. Адаптації такого типу належать до фізіологічних адаптацій. Це пристосування фізіолого-біохімічних особливостей організму до впливу зовнішніх факторів, які діють у процесі їх індивідуального розвитку — онтогенезу. Фізіологічні адаптації мають індивідуальний характер: реакції різних особин різняться між собою. Наприклад, засмага на сонці з'являється в усіх людей, однак хтось засмагає сильніше, а хтось злегка. Фізіологічні адаптації розвиваються швидко та є оборотними. Вони проявляються як модифікаційна мінливість і виникають на основі вже існуючих морфологічних, фізіологічних та біохімічних особливостей організму. Зміни під час фізіологічних адаптацій ніколи не виходять за межі норми реакції. Навіть найсильніша засмага в європейців не може зрівнятися з кольором шкіри корінних жителів Африки. Це відбувається тому, що відмінності в кольорі шкіри населення Європи та Африки є результатом не фізіологічної, а еволюційної адаптації. Еволюційні адаптації Еволюційні адаптації — це генетично закріплені морфологічні, фізіологічні й біохімічні особливості організмів, які виникають на рівні популяцій або біологічних видів у ході їхньої еволюції. Такі адаптації виникають під дією природного добору. Вони формуються довго, протягом низки поколінь. Під тиском зовнішніх факторів поступово відбувається добір особин із найбільш пристосованими генотипами, у результаті чого в генофондах популяцій або видів закріплюються набори генів, відповідальних за пристосувальні особливості....
0 Переглянути
Вперед
1 ... 41 42 43 44 45 46 47 48 49 ... 56
Назад

Навігація