Войти
Закрыть

Сучасна селекція

11 Клас

Селекція — це наука про методи створення нових і вдосконалення старих сортів рослин, порід тварин і штамів мікроорганізмів. Завдяки селекції вдалося отримати велику різноманітність форм одомашнених живих організмів. Селекція виникла давно, ще в період, коли людина тільки почала опановувати землеробство та тваринництво. На перших етапах селекції наукові методи не застосовувалися, але це компенсувалося багатим практичним досвідом людей, які займалися цим усе життя, і великою тривалістю селекційного процесу. Поступово виробилися певні правила та прийоми селекції. Так, уже за часів Давньої Фінікії (1200 р. до н. е. — початок нашої ери) застосовувалися методи штучного запилення фінікових пальм (мал. 68.1). До ХІХ ст. в практику селекції вже ввійшло складання родоводів у тварин цінних порід та планування пар для схрещування. Інтенсивність роботи селекціонерів суттєво зросла після того, як було встановлено закони спадковості. Саме тоді селекція отримала теоретичне підґрунтя для своєї роботи. Було встановлено характер успадкування багатьох ознак у культурних рослин і домашніх тварин. У практику роботи ввійшло використання індукованого мутагенезу. А після встановлення структури ДНК розпочалася ера молекулярно-біологічних методів у селекції. Завдання селекції Основні завдання селекції спрямовані на забезпечення виконання головного завдання всього сільського господарства — забезпечення максимально можливого виробництва високоякісної сільськогосподарської продукції. Крім виробництва харчових продуктів, селекція забезпечує потреби виробництва технічних культур....
0 Переглянути

Штучний добір

11 Клас

Штучний добір використовує схожі з природним добором механізми, але все ж таки від нього відрізняється. Під дією природного добору відбувається адаптація до конкретних умов існування певного виду. Штучний добір здійснює адаптацію не до умов існування, а до вимог, які висуває людина в ході селекційної роботи. Ресурси організму не є нескінченними. Тому, якщо їх значна частина буде спрямована на реалізацію вимог людини, організм буде вимушений перерозподіляти їх, зважаючи на інші свої потреби. Таким чином, його адаптація до умов середовища, на жаль, погіршиться. Але для існування виду це не критично, бо середовище існування, наявність їжі, захист від хижаків тощо забезпечує людина. Вона створює йому більш сприятливі умови існування, ніж у дикій природі. І це цілком компенсує погіршення пристосування до умов середовища. Наприклад, вівці коротконогої породи (мал. 69.1) у природних умовах не вижили б, тому що вони набагато гірше пристосовані до умов існування, ніж інші. Їх легко можуть наздоганяти хижаки, а пересування в зимових умовах по глибокому снігу для них було б великою проблемою. Але в умовах штучного вирощування ці недоліки не є суттєвими. Людина і захищає овець від хижаків, і забезпечує їм нормальні умови життя взимку. А вівці з такими ногами не можуть перестрибувати через огорожі, що полегшує випасання і нагляд за ними. Тому така мутація була підтримана штучним добором і активно використовувалась у процесі селекції овець. Прикладом, який ще Ч. Дарвін використовував для ілюстрації обмеженості ресурсів організму і компенсаційної мінливості, є виведення корів молочних та м'ясних порід (мал. 69.2). Якщо корова належить до м'ясної породи, у неї добре розвинені м'язи і невелике вим'я. Молока вона виробляє мало. Основна частина ресурсів організму спрямовується на формування м'язової тканини. У корови молочної породи вим'я велике, і молока вона виробляє багато. А м'язової тканини в неї набагато менше. У цьому випадку ресурси організму спрямовані на вироблення молока. Схожа ситуація спостерігається і в селекції рослин. Дикий предок кукурудзи чудово розмножувався сам і був типовим представником злаків (мал. 69.3). Але здатність злаків розсипати своє насіння не влаштовувала людину. Так було важко збирати врожай. Тому селекційна робота здійснювалась у напрямку одержання рослин із мінімальною можливістю самостійного поширення насіння. Наслідком цього є те, що сучасна кукурудза взагалі не може поширювати своє...
0 Переглянути

Методи селекції

11 Клас

Методи селекції рослин, тварин і мікроорганізмів достатньо різноманітні. Але використовуються вони з урахуванням особливостей біології кожної з груп. Тому технології селекційних досліджень для рослин, тварин і мікроорганізмів дещо різняться між собою. Методи селекції можна поділити на класичні методи і методи з використанням сучасних біотехнологій. Слід зазначити, що класичні методи в сучасній селекції і сьогодні продовжують широко використовувати. Методи з використанням сучасних біотехнологій Одним із найбільш перспективних сучасних методів селекції рослин є метод швидкого мікроклонального розмноження. Він полягає у вирощуванні культури клітин на поживних середовищах з метою отримання великої кількості посадкового матеріалу за короткий час. Головними перевагами методу є ріст протягом усього року (незалежно від зовнішніх умов), незначна площа для вирощування великої кількості рослин, можливість розмножувати рослини, які у природних умовах не здатні до вегетативного розмноження. Крім того, він дозволяє убезпечити цінні селекційні лінії від зараження вірусами, бо в разі розмноження іншими методами віруси передаються нащадкам. Ще один дуже перспективний метод, який активно використовується,— це отримання гібридом (клітин, які утворюються в результаті злиття клітин різних організмів). Він використовується в галузі біотехнології під час створення високоефективних ліній клітин для виробництва цінних лікарських препаратів. За допомогою гібридом можна отримати антитіла необхідного типу в необмежених кількостях. Вони створюються шляхом злиття лейкоцитів і ракових клітин. Гібридоми об'єднали в собі здатність лімфоциту утворювати необхідні антитіла (одного типу, так звані моноклональні антитіла) і здатність пухлинних клітин безкінечно довго розмножуватись на штучних середовищах....
0 Переглянути

Схрещування та розведення

11 Клас

Гібридологічний аналіз — це дослідження характеру успадкування ознак за допомогою системи схрещувань. Його основою є гібридизація, яка полягає у схрещуванні організмів, які різняться між собою за однією чи кількома спадковими ознаками. Наприклад, за забарвленням насінин, формою крил, довжиною ніг тощо. Нащадків, одержаних від такого схрещування, називають гібридами. Для здійснення дослідів із генетики й селекції здійснюють схрещування організмів і досліджують батьківські організми та організми першого, другого й наступних поколінь. Залежно від кількості генів, які аналізують, розрізняють моногібридне (один ген), дигібридне (два гени) і полігібридне (багато генів) схрещування. Під час вивчення успадкування, зчепленого зі статтю, часто використовують реципрокні схрещування. Це два одночасні схрещування (пряме та обернене), у яких ознаку, що вивчається, мають або тільки самці (у прямому схрещуванні), або тільки самки (в оберненому). Класичним випадком застосування реципрокних схрещувань є дослідження успадкування кольору очей у дрозофіли. Ген, який визначає в неї колір очей (зазвичай він червоний, це домінантна ознака), розташований у Х-хромосомі. Існує рецесивний алель цього гена, який визначає білий колір очей (мал. 71.1). Під час схрещування гомозиготних за цією ознакою самок із червоними і самців із білими очима всі їхні нащадки мали червоні очі. Адже самки нащадків отримали одну хромосому з домінантним алелем від матері, а в самців ця хромосома могла бути тільки материнською. У оберненому варіанті схрещування (самки з білими, а самці з червоними очима) результати були інші....
0 Переглянути

Селекція рослин

11 Клас

На початку ХХ ст. М. І. Вавилов досліджував мінливість ознак у кількох родів злаків. Він звернув увагу на те, що у представників різних родів мінливість ознак відбувається схожим чином. Якщо в одному роді є карликові форми або форми з довгою остю, то ці ж варіанти можна буде виявити і в інших родах. Таких ознак було багато, і вони утворювали цілі послідовності тотожних варіантів мінливості. Власне, саме це явище на той час було вже відомо. Його, наприклад, описував у своїй роботі ще Ч. Дарвін, посилаючись на більш ранні дослідження інших учених. Але М. І. Вавилов уперше сформулював його у вигляді окремого закону гомологічних рядів мінливості і дав генетичне пояснення цьому явищу. Формулювання закону є таким: «Генетично близькі роди і види мають схожі ряди спадкової мінливості. Знаючи, які існують форми в одного виду, можна передбачити існування таких самих форм у інших, споріднених із ним, видів і родів». Він уважав, що наявність таких рядів мінливості у споріднених родів є наслідком їхнього походження від спільного предка. Цей предок передав своїм нащадкам дуже схожі набори генів, кожний із яких може змінюватися тільки в певних межах. Тому мінливість у споріднених систематичних груп є схожою. І чим більше спорідненість, тим більше схожі ряди мінливості. Наявність такої закономірності М. І. Вавилов запропонував використовувати в практичній роботі селекціонерів. Знаючи, які варіанти трапляються у близьких родів, можна було цілеспрямовано шукати потрібні форми у виду, з яким здійснювали селекційну роботу. Знання цього закону йому вдалося використати для аналізу процесів одомашнення культурних рослин і встановлення центрів їхнього походження. Основні напрями селекції рослин Селекція рослин відбувається за багатьма напрямами залежно від того, як використовується та чи інша культура. Відповідно, напрями селекції для пшениці, картоплі або яблуні будуть різнитися. Але є й певні спільні риси селекційних робіт із різними рослинами. До основних напрямів селекції більшості культур можна віднести такі: підвищення врожайності; зміна тривалості вегетаційного періоду або його частин; стійкість до абіотичних факторів середовища; стійкість до захворювань і шкідників; якість продукції; технологічність. Підвищення врожайності весь час було одним із головних завдань селекції. Ви вже познайомилися з результатами цієї роботи для кількох культур (див. § 68). Зміна тривалості вегетаційного періоду або його частин є...
0 Переглянути

Селекція тварин

11 Клас

Якщо подивитися на те, де і які тварини одомашнювалися, то можна помітити дивні розбіжності. Так, 10 тисяч років тому в Євразії жило 72 види ссавців із масою тіла більш ніж 30 кг. Із них людина одомашнила 13 видів. В Африці в ці часи був 51 такий вид і не було одомашнено жодного. В Америці з 24 підходящих видів одомашнили одну-єдину ламу. В Австралії єдиним претендентом був один із видів кенгуру (усі інші були надто маленькими), який так і не став домашнім. Справа в тому, що для успішного одомашнення виду він має відповідати певним вимогам. Тварини повинні достатньо швидко рости, бути невибагливими до їжі, утворювати в природних умовах групи з певною соціальною структурою (стада або зграї), не проявляти до людини надмірної агресивності тощо. І якщо хоч одна з вимог не виконується, одомашнення виду виглядає вкрай сумнівним. Так, одомашнення зебр не відбулося саме через надмірну агресивність цих тварин. А одомашнення слонів було невигідним через надто тривалий період їх вирощування. Хоча приручення диких слонів не було вкрай складним й успішно здійснювалося як у давнину, так і в сучасному світі. Не дуже вдалі спроби одомашнення деяких тварин були і в Європі. До початку масового поширення кішок проблема боротьби з гризунами в приміщеннях була вкрай актуальною. Для її вирішення намагалися одомашнювати їжаків, вужів та багатьох інших тварин. Найбільш вдалими були спроби використати як «мисливців на мишей» представників родини Куницеві: горностая, ласки, тхора тощо. Одомашнений тхір навіть отримав власну назву — фретка. Їх і зараз тримають як домашніх тварин. Але в поширенні вони значно поступаються кішкам. Наявність анальних залоз, які виділяють речовину з різким неприємним запахом, суттєво заважає їх утриманню у приміщеннях. Намагалися одомашнювати і лося. Ця тварина має суттєві переваги перед конем у болотистих місцевостях. Тому на півночі Європи їх приручали і використовували як верхових тварин. А від лосиць можна було отримувати молоко. На жаль, самці лося є надто агресивними, особливо в період гону. Тому практика одомашнення цієї тварини поширення не отримала....
0 Переглянути

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
Вперед
1 ... 328 329 330 331 332 333 334 335 336 ... 343
Назад

Навігація