Отдаленная гибридизация страница 1

Восстановление плодови­тости капустно-­редечного гибрида: 1 — капуста; 2 — редька; 3, 4 — капустно-­редечный гибрид.

Отдаленная гибридизация — это скрещивание растений, относящихся к разным видам. Отдаленные гибриды обычно стерильны, так как у них нарушается мейоз (два гаплоидных набора хромосом разных видов не могут конъюгировать) и, следовательно не образуются гаметы.

Методика преодоления бесплодия у отдаленных гибридов была разработана в 1924 году советским ученым Г.Д. Карпеченко. Он поступил следующим образом. Вначале скрестил редьку (2n = 18) и капусту (2n = 18). Диплоидный набор гибрида был равен 18 хромосомам, из которых 9 хромосом были «редечными» и 9 — «капустными». Полученный капустно-редечный гибрид был стерильным, поскольку во время мейоза «редечные» и «капустные» хромосомы не конъюгировали.

Далее с помощью колхицина Г.Д. Карпеченко удвоил хромосомный набор гибрида, полиплоид стал иметь 36 хромосом, при мейозе «редечные» (9 + 9) хромосомы конъюгировали с «редечными», «капустные» (9 + 9) с «капустными». Плодовитость была восстановлена. Таким способом были получены пшенично-ржаные гибриды (тритикале), пшенично-пырейные гибриды и др. Виды, у которых произошло объединение разных геномов в одном организме, а затем их кратное увеличение, называются аллополиплоидами.

http://poznayka.org/s2900t1.html

Отдаленная гибридизация

Межвидовое скрещивание известно с древних времен. Чаще всего межвидовые гибриды стерильны (нарушение мейоза и, как следствие, отсутствие гаметогенеза). С глубокой древности человек использует гибрид кобылицы с ослом — мула, который отличается выносливостью и долгожительством. Но иногда гаметогенез у отдаленных гибридов протекает нормально, что позволило получить новые ценные породы животных. Примером являются архаромериносы, которые, как и архары, могут пастись высоко в горах, а как мериносы, дают хорошую шерсть. Получены плодовитые гибриды от скрещивания местного крупного рогатого скота с яками и зебу. При скрещивании белуги и стерляди получен плодовитый гибрид — бестер, хорька и норки — хонорик, продуктивен гибрид между карпом и карасем.

Лекция №25. Селекция микроорганизмов. Биотехнология

Традиционная селекция микроорганизмов (в основном бактерий и грибов) основана на экспериментальном мутагенезе и отборе наиболее продуктивных штаммов. Но и здесь есть свои особенности. Геном бактерий гаплоидный, любые мутации проявляются уже в первом поколении. Хотя вероятность естественного возникновения мутации у микроорганизмов такая же, как и у всех других организмов (1 мутация на 1 млн. особей по каждому гену), очень высокая интенсивность размножения дает возможность найти полезную мутацию по интересующему исследователя гену.

В результате искусственного мутагенеза и отбора была повышена продуктивность штаммов гриба пеницилла более чем в 1000 раз. Продукты микробиологической промышленности используются в хлебопечении, пивоварении, виноделии, приготовлении многих молочных продуктов. С помощью микробиологической промышленности получают антибиотики, аминокислоты, белки, гормоны, различные ферменты, витамины и многое другое.

Микроорганизмы используют для биологической очистки сточных вод, улучшений качеств почвы. В настоящее время разработаны методы получения марганца, меди, хрома при разработке отвалов старых рудников с помощью бактерий, где обычные методы добычи экономически невыгодны.

Биотехнология — использование живых организмов и их биологических процессов в производстве необходимых человеку веществ. Объектами биотехнологии являются бактерии, грибы, клетки растительных и животных тканей. Их выращивают на питательных средах в специальных биореакторах.

Новейшими методами селекции микроорганизмов, растений и животных являются клеточная, хромосомная и генная инженерия.

Генная инженерия

Генная инженерия — совокупность методик, позволяющих выделять нужный ген из генома одного организма и вводить его в геном другого организма. Растения и животные, в геном которых внедрены «чужие» гены, называются трансгенными, бактерии и грибы — трансформированными. Традиционным объектом генной инженерии является кишечная палочка, бактерия, живущая в кишечнике человека. Именно с ее помощью получают гормон роста — соматотропин, гормон инсулин, который раньше получали из поджелудочных желез коров и свиней, белок интерферон, помогающий справиться с вирусной инфекцией.

Процесс создания трансформированных бактерий включает в себя следующие этапы.

1. Рестрикция — «вырезание» нужных генов. Проводится с помощью специальных «генетических ножниц», ферментов — рестриктаз.

2. Создание вектора — специальной генетической конструкции, в составе которой намеченный ген будет внедрен в геном другой клетки. Основой для создания вектора являются плазмиды. Ген вшивают в плазмиду с помощью другой группы ферментов — лигаз. Вектор должен содержать все необходимое для управления работой этого гена — промотор, терминатор, ген-оператор и ген-регулятор, а также маркерные гены, которые придают клетке-реципиенту новые свойства, позволяющие отличить эту клетку от исходных клеток.

3. Трансформация — внедрение вектора в бактерию.

4. Скрининг — отбор тех бактерий, в которых внедренные гены успешно работают.

5. Клонирование трансформированных бактерий.

Образование рекомбинантных плазмид: 1 — клетка с исходной плазмидой; 2 — выделенная плазмида; 3 — создание вектора; 4 — рекомбинантная плазмида (вектор); 5 — клетка с рекомбинантной плазмидой.

Эукариотические гены, в отличие от прокариотических, имеют мозаичное строение (экзоны, интроны). В бактериальных клетках отсутствует процессинг, а трансляция во времени и пространстве не отделена от транскрипции. В связи с этим для пересадки эффективнее использовать искусственно синтезированные гены. Матрицей для такого синтеза является иРНК. С помощью фермента обратная транскриптаза на этой иРНК сперва синтезируется цепь ДНК. Затем на ней с помощью ДНК-полимеразы достраивается вторая цепь.

http://poznayka.org/s2901t1.html

Клетка – сложная система, состоящая из трех структурно-функциональных подсистем поверхностного аппарата, цитоплазмы с органоидами и ядра.

Эукариоты (ядерные) – клетки, обладающие, в отличие от прокариот, оформленным клеточным ядром, ограниченным от цитоплазмы ядерной оболочкой.

К эукариотическим клеткам относят клетки животных, человека, растений и грибов.

Строение эукариотических клеток

Структура	Строение и состав	Функции структуры
Плазматическая мембрана	Представляет собой двойной слой липидных молекул – фосфолипидов, плотно расположенных друг к другу. Состоит из липидов, белков и сложных углеводов.	1.защищает цитоплазму от физических и химических повреждений 2.избирательно регулирует обмен веществ между клеткой и внешней средой 3.обеспечивает контакт с соседними клетками
Ядро	Двойная ядерная мембрана, окружающая кариоплазму (ядерный сок). Мембрана пронизана порами, через которые происходит обмен веществ между ядром и цитоплазмой	1.регулирует клеточную активность 2.содержит ДНК, хранящую информацию о специфической последовательности аминокислот в белке 3.мембрана ядра через ЭПС связана с наружной мембраной
Ядрышко	Округлое тельце диаметром около 1 мкм	Происходит сборка рибосомных субъединиц, синтез рРНК
Цитоплазма	Органоиды: эндоплазматическая сеть, рибосомы, митохондрии, пластиды, комплекс Гольджи, лизосомы и др.	1.объединяет все компоненты клетки в единую систему 2.осуществляются все процессы клеточного метаболизма, кроме синтеза нуклеиновых кислот 3.принимает участие в передаче информации (цитоплазматическая наследственность) 4.участвует в переносе веществ и перемещении органоидов внутри клетки 5.участвует в передвижении клетки (амебовидное движение)
Хромосомы	Две хроматиды, соединенные в области центромеры. Состоят из ДНК и белка	Хранят и распределяют генетическую информацию
Митохондрии	Внешняя мембрана, наружная мембрана, внутренняя мембрана, из которой образуются складки (кристы). Внутри находятся РНК, ДНК, рибосомы	1.образуется энергия (синтез АТФ) в результате окислительных процессов 2. осуществляют аэробное дыхание
Рибосомы	Немембранные компоненты клетки. Состоят из двух субъединиц (большой и малой)	Сборка белковых молекул
Эндоплазматический ретикулум (ЭПС)	Система уплощенных, удлиненных, трубчатых и пузыреобразных элементов	Обеспечивает синтез углеводов, липидов, белков и их перемещение внутри клетки
Аппарат Гольджи	Три основных элемента: стопка уплощенных мешочков (цистерн), пузырьки и вакуоли	Модификация, накопление, сортировка продуктов синтеза и распада веществ
Лизосомы	Одномембранные структуры, внешне напоминающие пузырьки.	1.внутриклеточное переваривание макромолекул пищи 2.уничтожение старых клеток (аутолиз или автолиз)
Клеточная стенка	Животные клетки – отсутствует	-
	Растительные – состоят из целлюлозы	1.опорная 2.защитная
Пластиды (хлоропласты, хромопласты, лейкопласты)	Мембранные органоиды, содержащие хлорофилл, ксантофилл, каротиноиды, ДНК Существуют только в растительных клетках.	1.фотосинтез 2.запас питательных веществ
В А К У О Л И	Растительные клетки – органоиды, ограниченные мембраной, содержащие клеточный сок.	1.создание и поддержание тургора тканей 2.запас необходимых веществ (особенно воды) 3.отложение вредных веществ 4.ферментативное расщепление органических соединений
	Животные клетки имеют пищеварительные вакуоли и автографические вакуоли. Относятся к группе вторичных лизосом. Содержат гидролитические ферменты.	1.пищеварение 2.выделение
	У одноклеточных животных есть сократительные вакуоли	1.осморегуляция 2.выделение
Микротрубочки и микрофиламенты	Белковые образования, цилиндрической формы	1.образование цитоскелета клетки, центриолей, базальных телец, жгутиков, ресничек 2.обеспечение внутриклеточного движения (митохондрий и др.)
Реснички, жгутики	Система микротрубочек, покрытых мембраной	1.перемещение клетки 2.формирование потоков жидкости у поверхности клеток
Клеточный центр	Немембранный органоид, в котором находятся  центриоли – система микротрубочек	1.участие в организации цитоскелета клетки 2.участвует в равномерном распределении генетического материала при клеточном делении 3.образует митотическое веретено

 

Функции эукариотических клеток
В одноклеточных организмах	В многоклеточных организмах
Осуществляют все функции, характерные для живых организмов: обмен веществ рост развитие размножение Способны к адаптации	Клетки различны (дифференцированы) по строению. Определенные клетки выполняют определенные функции. Специализированные клетки образуют эпителиальные, мышечные, нервные, соединительные ткани (в качестве примера см. инфо-урок – Ткани человека).

Сноски

Автолиз (аутолиз) – саморастворение живых клеток и тканей под действием их собственных гидролитических ферментов, разрушающих структурные молекулы. Происходит в организме при физиологических процессах: метаморфоз, автотомия, также после смерти.

Ксантофилл – растительный пигмент, придающий желтый и коричневый цвета частям растений (желтый цвет листьев, красный цвет моркови, помидор). Принадлежит к группе каротиноиды.

Каротиноиды – группа растительных пигментов – высокомолекулярные углеводороды.  Накапливаются в хлоропластах и, главным образом, в хромопластах. К этой группе относят каротины и ксантофиллы; из последних наиболее распространены зеаксантин, капксантин, ксантин, ликопин, лютеин. Участвуют в процессе фотосинтеза, поглощая энергию синей части солнечного спектра; окрашивают цветки, плоды, семена, корнеплоды, а осенью – и листья.

Тургор тканей – внутреннее гидростатическое давление в живой клетке, вызывающее напряжение клеточной оболочки.

Митотическое веретено (веретено деления) – структура, возникающая в клетках эукариот в процессе деления ядра (митоз). Получила своё название за отдалённое сходство формы с веретеном.

Цитоскелет – клеточный каркас или скелет, находящийся в цитоплазме живой клетки. Он присутствует во всех клетках как у эукариот, так и у прокариот. Образован из микротрубочек и микрофиламентов. Осуществляет поддержание формы и движение клетки.

Фагоцитоз – процесс, при котором клетки крови и тканей (фагоциты) захватывают и переваривают возбудителей инфекционных заболеваний и отмершие клетки.

Фагоциты – общее название клеток: в крови – зернистые лейкоциты (гранулоциты), в тканях – макрофаги. Процесс открыт И.И.Мечниковым в 1882 г.

Фагоцитоз – одна из защитных реакций организма.

Пиноцитоз – 1. захват клеточной поверхностью жидкости с содержащимися в ней веществами. 2. процесс поглощения и внутриклеточного разрушения макромолекул. Один из основных механизмов проникновения в клетку высокомолекулярных соединений, в частности белков и углеводно-белковых комплексов.

 

Используемая литература:

1.Биология: полный справочник для подготовки к ЕГЭ. / Г.И.Лернер. – М.: АСТ: Астрель; Владимир; ВКТ, 2009

2.Биология: учеб. для учащихся 11 класса общеобразоват. Учреждений: Базовый уровень / Под ред. проф. И.Н.Пономаревой. – 2-е изд., перераб. – М.: Вентана-Граф, 2008.

3.Биология для поступающих в вузы. Интенсивный курс / Г.Л.Билич, В.А.Крыжановский. – М.: Издательство Оникс, 2006.

4.Общая биология: учеб. для 11 кл. общеобразоват. учреждений / В.Б.Захаров, С.Г.Сонин. – 2-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2006.

5.Биология. Общая биология. 10-11 классы: учеб. для общеобразоват. учреждений: базовый уровень / Д.К.Беляев, П.М.Бородин, Н.Н.Воронцов и др. под ред. Д.К.Беляева, Г.М.Дымшица; Рос. акад. наук, Рос. акад. образования, изд-во «Просвещение». – 9-е изд. – М.: Просвещение, 2010.

6.Биология: учеб.-справ.пособие / А.Г.Лебедев. М.: АСТ: Астрель. 2009.

7.Биология. Полный курс общеобразовательной средней школы: учебное пособие для школьников и абитуриентов / М.А.Валовая, Н.А.Соколова, А.А. Каменский. – М.: Экзамен, 2002.

http://www.egeteka.ru/learning/intensive_work/biology/1280/