Розділ 2. Закономірності спадковості та мінливості

Тема 2.4. Селекція організмів. Біотехнологія

Опорні конспекти

За програмою ЗНО/НМТ з біології

Зміст

Заняття №1. Селекція організмів

Заняття №2. Біотехнологія

Заняття №1. Селекція організмів 1. Селекція як наука. Завдання і методи селекції

1)    Селекція – це наука про створення нових та поліпшення вже існуючих сортів рослин, порід тварин і штамів мікроорганізмів

2)    Наукові основи селекції заклав видатний англійський біолог Чарльз Дарвін у своїх працях «Походження видів шляхом природного добору або збереження обраних рас у боротьбі за життя» (1859 р.) та «Зміна свійських тварин і культурних рослин» (1868 р.)

3)    Микола Іванович Вавилов – російський вчений-генетик, автор закону гомологічних рядів спадкової мінливості; вивчав центри походження культурних рослин. Значний внесок у становлення селекції зробили й українські вчені: Василь Ремесло, Михайло Іванов, Левко Симиренко (видатний помолог та плодівник), Іван Мічурін (розробляв методи

селекції плодово-ягідних рослин), Микола Гришко

(видатний ботанік і селекціонер) та інші       Чарльз Дарвін (1809-1882)

 

Сучасна селекція
Розділи	Об’єкти досліджень	Теоретична основа
•    Селекція рослин •    Селекція тварин •    Селекція мікроорганізмів	•     Сорти рослин •     Породи тварин •     Штами мікроорганізмів	•     Генетика •     Молекулярна генетика •     Молекулярна біологія •     Біохімія •     Мікробіологія •     Ботаніка та зоологія •     Еволюційна біологія •     Екологія
Завдання		Предмет
•    Покращення якості продукції •    Задоволення потреб промисловості •    Виведення сортів рослин та порід тварин із високою продуктивністю і стійкістю до дії несприятливих умов середовища та певних захворювань		Вивчення закономірностей формування сортів рослин, порід тварин та штамів мікроорганізмів у створених людиною умовах

4)    Основні методи селекції:

Штучний добір – це процес відбору та збереження особин з певними, цінними для людини ознаками і сприяння їхньому розмноженню

Особливості штучного добору:

•    Масовий добір не застосовується у селекції тварин

•    Масовий добір застосовується для селекції перехреснозапильних рослин, індивідуальний – для селекції самозапальних рослин з отриманням чистих ліній

•    Індивідуальний добір є ефективнішим, ніж масовий

Гібридизація – це поєднання генетичного матеріалу різних клітин чи організмів

Гібридизація
Внутрішньовидова		Міжвидова (віддалена)
Споріднена (інбридинг)	Неспоріднена (аутбридинг)	Схрещування особин, які належать до різних видів або родів з метою поєднання у гібридів їх цінних спадкових ознак. Зазвичай, гібриди є безплідними (стерильними)
Внутрішньовидове схрещування близькоспоріднених форм, яке призводить до підвищення гомозиготності нащадків та отримання чистих ліній. Часто у нащадків пригнічується життєдіяльність, оскільки більшість генів перебуває у гомозиготному стані	Внутрішньовидове схрещування ліній, сортів або порід, яке призводить до підвищення гетерозиготності нащадків і виникнення явища гетерозису

Виступаюча «щелепа Габсбургів» – результатом інбридингу

6800кг молока)

	Приклади віддалених гібридів
Розділ	Приклади
Селекція рослин	Трітікале (пшениця + жито), культурна слива (алича + терен), логанбері (малина + ожина), плуот (слива + абрикос), йошта (смородина + аґрус), неші (яблуня + груша)
Селекція тварин	Бістер (білуга + стерлядь), мул (кобила + осел), ішак (ослиця + кінь), сарлик (як + велика рогата худоба), лігр (лев + тигр)

                             Пшениця + жито = трітікале                           Кобила + осел = мул

Індукований мутагенез – це процес отримання індукованих мутацій шляхом впливу на організм мутагенних факторів. У контрольованих умовах, використовуючи індукований мутагенез можна отримати мутації, які майже або взагалі не зустрічаються у природних умовах

Поліплоїдизація – це процес отримання організмів, які мають кратне збільшення гаплоїдного набору хромосом (3n, 4n, 5n тощо). Поліплоїдизація застосовується у селекції рослин для підвищення їх врожайності та подолання стерильності (безплідності) гібридів

                                                             Поліплоїдна суниця

Основні напрямки сучасних селекційних досліджень	Маркерна селекція – використання маркерів для визначення наявності і розташування генів, які відповідають за прояв селекційноцінної ознаки
	Геномна селекція – тестування геному за великою кількістю маркерів
	Адаптивна селекція – виведення сортів і порід з високим адаптивним потенціалом, тобто стійкістю до несприятливих умов зовнішнього середовища

Селекція зробила надзвичайно важливий внесок у забезпечення продовольчої безпеки, зокрема було

створено нові, стійкі проти вилягання й більш продуктивні сорти рису, пшениці і кукурудзи

Використовуючи метод маркерної селекції (2) селекціонер може відібрати рослин з потрібними ознаками до того, як вони виростуть і дадуть урожай. Це значно пришвидшує селекційний процес

2. Поняття про сорт рослин, породу тварин та штам мікроорганізмів

1)               Сорт рослин – це група культурних рослин, які в результаті селекції отримали певний набір характеристик (корисних або декоративних), що відрізняють їх від інших рослин того ж виду. Кожен сорт рослин має унікальне найменування та зберігає свої властивості за багаторазового вирощування

2)               Культурні рослини – це рослини, які вирощуються людиною для задоволення певних її потреб (отримання харчових продуктів, кормів в с/г, ліків, сировини тощо)

                           Голден Делішес                                      Чемпіон              Ренет Симиренко                                   Флоріна

Популярні в Україні сорти яблуні домашньої

2)               Порода тварин – це сукупність тварин одного виду, які завдяки селекції мають генетично обумовлені стабільні характеристики (властивості та ознаки), що відрізняють їх від інших особин цього виду і завжди передаються нащадкам. Наприклад, на сьогоднішній день відомо близько 350 порід собак

3)               Штам мікроорганізмів – це чиста культура певного виду мікроорганізмів, виділена з певного джерела (води, ґрунту, повітря, харчових продуктів, організму), у якої вивчені морфологічні та фізіологічні особливості. Один вид мікроорганізмів може мати велику кількість штамів, що відрізняються між собою, наприклад, за чутливістю до антибіотиків, здатністю утворювати токсини або ферменти

3. Особливості селекції рослин, тварин та мікроорганізмів 1) У селекції рослин використовують:

• Масовий добір (для перехреснозапильних рослин)

• Індивідуальний добір (для самозапильних рослин)

• Усі форми гібридизації

• Метод поліплоїдизації (дозволяє підвищити врожайність і подолати стерильність гібридів)

• Метод індукованого мутагенезу

• Метод суміші пилку (дозволяє подолати несхрещування рослин)

Використання цих методів пов’язано з великою кількістю нащадків, здатністю до статевого та нестатевого (в тому числі вегетативного) розмноження і запилення, відсутністю статевих хромосом

2)    У селекції тварин використовують:

• Індивідуальний добір • Метод підбору плідників за нащадками • Внутрішньовидову (споріднену і неспоріднену) гібридизацію • Майже не застосовують метод поліплоїдизації та віддалену гібридизацію • Метод штучного (екстракорпорального) запліднення (передбачає отримання яйцеклітин з організму самки, їх запліднення в штучних умовах та перенесення до порожнини матки)

Використання цих методів пов’язано з невеликою кількістю нащадків, здатністю лише до статевого розмноження, пізньою статевою зрілістю, наявністю статевих хромосом і, відповідно, статей, здатністю до внутрішнього запліднення

3)    У селекції мікроорганізмів використовують лише індивідуальний та масовий добір, метод індукованого мутагенезу і штучного схрещування різних штамів за допомогою бактеріофагів, методи генетичної інженерії

Це пов’язано з переважною відсутністю статевого розмноження, швидким розмноженням, горизонтальним перенесенням генів, наявністю гаплоїдного набору хромосом або кільцевої ДНК

Метод штучного схрещування різних штамів за допомогою бактеріофагів

4. Гетерозис («гібридна сила»)

1) Гетерозис, або «гібридна сила» – це явище, за якого перше покоління гібридів, одержаних у результаті неспорідненого схрещування, має підвищену життєздатність і продуктивність порівняно з вихідними батьківськими формами 2) Гіпотези, які пояснюють генетичні основи гетерозису:

Домінатні алелі гена блокують      Перевагу гетерозисним гібридам надають дію рецесивних, які зумовлюють       унікальні комбінації алелей: гетерозигота

                                                           несприятливий стан ознаки   дає більший ефект, ніж гомозигота

3)               Ефект гетерозису: найкращий прояв спостерігається в першому поколінні, потім відбувається згасання

4)               У рослинництві гетерозис широко використовують для вирощування соняшника, кукурудзи, рису, цукрового буряка та сорго, у тваринництві – для розведення свиней і бройлерних порід курей

5)               Проблема закріплення гетерозису у рослин розв’язується шляхом вегетативного розмноження гібридів, використання методів поліплоїдизації та генетичної інженерії

5. Центри походження культурних рослин

1)               Походження культурних рослин вивчав видатний ботанік Микола Іванович Вавилов. У своїй науковій праці «Вчення про походження культурних рослин після Дарвіна» (1939 р.) науковець визначив 7 основних географічних центрів походження культурних рослин

Центри походження культурних рослин (за М. І. Вавиловим)

1. Південноазійський тропічний (33%): огірок, лимон, кокос, чай, апельсин

2. Східноазійський (20%): рис, просо, яблуня, груша, персик, соя, грецький горіх, хурма

3. Південно-Західноазійський (4%): м’які пшениці, ячмінь, жито, фінік, горох, диня

4. Середземноморський (11%): капуста, буряк, морква, олива, виноград

5. Аббісінський, або Ефіопський (4%): тверді пшениці, кавове дерево, бавовник, кунжут

6. Центральноамериканський (10%): кукурудза, квасоля, гарбуз, какао

7. Південноамериканський, або Андійський (8%): картопля, помідор, хінне дерево, ананас, арахіс

2)               Сьогодні, Індію та Індокитай з Індонезією розглядають як два самостійних центри, а Південно-Західноазійський центр поділений на Середньоазійський та Передньоазійський. Крім того, виділено нові центри: Австралійський,

Північноамериканський, Європейсько-Сибірський

6. Розв’язування додаткових завдань на модифікаційну мінливість

Біологія. Довідник, тестові завдання. Повний повторювальний курс. Соболь В. І.

1. Завдання на розпізнавання. На рисунку зображено центри різноманітності та походження культурних рослин. Розгляньте рисунок і дайте відповіді на завдання 1-2

1) Морква, буряк, маслини походять з одного із чотирьох центрів, позначених літерами. Якою літерою позначено центр, з якого походять зазначені рослини?

А) Середземноморський

2) Картопля, томат, ананас походять з одного з чотирьох центрів, позначених літерами. Якою літерою позначено центр, з якого походять зазначені рослини?

Г) Південноамериканський

2. Завдання на зіставлення. Установіть відповідність між назвою процесу (1-4) та його характеристикою (А-Д)

1)    гібридизація       А) схрещування особин, які мають спільних предків

2)    інбридинг  Б) схрещування особин, які не мають спільних предків

3)    аутбридинг          В) підвищена життєздатність особин першого

4)    гетерозис   покоління порівняно з батьківськими

Г) об’єднання генетичного матеріалу різних організмів або клітин Д) схрещування особин, які належать до різних видів

1)    Г

2)    А

3)    Б

4)    В

7. Розв’язування тестів у форматі ЗНО/НМТ. Закріплення знань

Біологія. Довідник, тестові завдання. Повний повторювальний курс. Соболь В. І.

1. Назвіть чинник, що є рушійною силою селекційного процесу

А) мутації

Б) рекомбінації

В) штучний добір

Г) гібридизація

2.    Як називається наука про створення нових порід, сортів і штамів?

А) еволюційна біологія

Б) диверсикологія

В) філогенетика Г) селекція

3.    Хто є автором вчення про центри походження культурних рослин?

А) Ч. Дарвін

Б) М. Вавилов

В) І. Мічурін

Г) Ю. Лібіх

4. Наведіть приклад одомашнених тварин

А) гепард, кіт лісовий

Б) видра річкова, ондатра

В) антилопа гну, жирафа

Г) бджола медоносна, пес

5. Наведіть приклад культурних рослин

А) шипшина собача

Б) гикавка сіра

В) петрів хрест

Г) горох посівний

6. Назвіть приклад сортів яблук

А) Чемпіон

Б) Ніжинський

В) Ротвейлер

Г) Де-барао золотий

7. Вкажіть центр походження картоплі

А) Південно-азійський

Б) Середземноморський

В) Аббісінський

Г) Андійський

8. Виберіть рослину, яка походить із Середземноморського центру

А) томати

Б) капуста

В) какао

Г) огірки

9. Доберман-пінчер – це

А) порода коней

Б) сорт яблук

В) штам бактерій

Г) порода собак

10. Назвіть сорт томатів

А) Ренет Симиренка

Б) Де-барао золотий

В) Флоріна

Г) Голден Делішес

11. Порівнянням нуклеотидної послідовності гомологічних генів у різних видів учені з’ясовують ступінь їхньої спорідненості. Ідеться про дослідження в галузі

А) генетичної інженерії

Б) біоінформатики

В) біотехнології Г) біоніки

12. Вибір підщепи дикої черешні для щеплення стеблового живця сортової черешні – це добір А) свідомий

Б) несвідомий

В) рушійний

Г) масовий

13. Перевірка генів яйценосності у півня за аналізом нащадків – це добір

А) масовий

Б) рушійний

В) стабілізуючий

Г) індивідуальний

14. Неспоріднена внутрішньовидова гібридизація – це

А) інбридинг

Б) гетерозис

В) аутбридинг

Г) поліплоїдія

15. Культурна слива є гібридом

А) дерену й абрикоса

Б) аличі й терену

В) малини й ожини

Г) пшениці й жита

16. Метод поліплоїдизації застосовують переважно в селекції рослин, оскільки у більшості рослинних організмів відсутні

А) гомологічні хромосоми

Б) аутосоми

В) статеві хромосоми

Г) хромосоми взагалі

17. Метод підбору плідників за нащадками є методом

А) селекції рослин

Б) селекції мікроорганізмів

В) селекції тварин

Г) біотехнології

19. Установіть відповідність між групами культурних рослин (1-4) та їх представниками (А-Д)

1.    зернові        А) соняшник, кукурудза, олива

2.    олійні  Б) буряк, тростина

3.    тонізуючі    В) жито, ячмінь, просо

4.    цукрові        Г) яблуня, вишня, черешня

Д) кава, чай, какао

1 – В 2 – А

3    – Д

4    – Б

20. Зіставте центри походження культурних рослин (1-4) із представниками (А-Д)

1.    Південноазійський    А) морква, виноград, олива

2.    Східноазійський          Б) огірок, апельсин

3.    Середземноморський       В) рис, соя, персик

4.    Аббісінський       Г) картопля, хінне дерево

Д) кава, кавуни, бавовник

1    – Б         3 – А

2    – В         4 – Д

21. Установіть відповідність між термінами (1-4) та їх визначенням (А-Д)

1.    гетерозис    А) споріднена гібридизація

2.    поліплоїдія Б) явище «гібридної сили»

3.    інбредна депресія     В) чиста культура виду мікроорганізмів

4.    штам   Г) пригнічення життєдіяльності споріднених гібридів

Д) геномна мутація

1    – Б

2    – Д

3    – Г

4    – В

22. Зіставте міжвидові гібриди (1-4) із вихідними формами організмів (А-Д)

1.    трітікале      А) смородина й аґрус

2.    культурна слива Б) терену і алича

3.    бістер В) пшениця та жито 4. логанбері Г) білуга і стерлядь

Д) малина та ожина

1    – В         3 – Г

2    – Б         4 – Д

23. Виберіть ознаки, що характеризують кавун звичайний

Культура: 1 – тонізуюча, 2 – цукрова, 3 – баштанна

Центр походження: 1 – Андійський, 2 – Аббісінський, 3 – Середземноморський

Назва плоду: 1 – ягода, 2 – кістянка, 3 – гарбузина

3, 2, 3

24. Виберіть ознаки, що характеризують капусту городню

Плід: 1 – гарбузина, 2 – стручок, 3 – ягода

Рослина: 1 – однорічна, 2 – дворічна, 3 – багаторічна

Центр походження: 1 – Середземноморський,

2 – Аббісінський, 3 – Південноамериканський

2, 2, 1

Заняття №2. Біотехнологія 1. Біотехнологія як наука

1)               Біотехнологія – це галузь біології, яка досліджує можливість застосування живих організмів і продуктів їх життєдіяльності передусім у харчовій, легкій та хімічній промисловості, медицині, сільському господарстві, екології. Термін «біотехнологія» у науку ввів угорський інженер Карл Ерек у 1917 році

2)               Ключовим завданням сучасної біотехнології є вирішення глобальних цілей сталого розвитку – подолання бідності та голоду, розвиток медицини, промисловості і сільського господарства, покращення екологічної ситуації на планеті, подолання енергетичних і сировинних проблем

 

Біотехнологія
Теоретична основа	Галузі застосування
•     Молекулярна генетика •     Молекулярна біологія •     Біохімія •     Мікробіологія •     Екологія •     Фізіологія •     Ботаніка і зоологія •     Біологія людини •     Селекція •     Хімія і фізика •     Географія •     Математика •     Технічні науки	Промисловість (виробництво біоцементу за допомогою бактерій, які перетворюють вуглекислий газ, удосконалення хімічної, харчової і легкої промисловості) Сільське господарство (створення безпечних засобів захисту рослин від шкідників, бактеріальних добрив, цінних кормових добавок, розвиток ветеринарної медицини) Медицина і фармація (розробка вакцин, ліків від СНІДу, малярії, туберкульозу, вірусного гепатиту, гемофілії, розвиток трансплантології та онкології) Екологія (очистка стічних вод, переробка відходів)

 

Основні напрямки біотехнології

• Генетична інженерія

• Клітинна інженерія

• Біоінженерія (займається вирішенням проблем біології                                                               і медицини, використовуючи інженерні принципи)

• Біомедицина (вивчає будову та процеси життєдіяльності                                                              живих організмів в нормі і при певних відхиленнях)

• Інженерна ензимологія (займається використанням ферментів у промисловості)

• Екологічна інженерія (розглядає шляхи покращення екологічної ситуації на                         планеті, займається створенням технологій очищення води, ґрунтів і повітря)

• Мікробіологічний синтез (використовує мікроорганізми для отримання амінокислот, антибіотиків, вітамінів, ферментів, гормонів, ліпідів, органічних кислот, полісахаридів

• Біоніка (вивчає застосовування живих організмів у вирішенні інженерних проблем)

Біотехнології
Традиційні (класичні)	Сучасні
Передбачають використання ферментів мікроорганізмів у виробничих процесах (явище ферментації)	Нанотехнології (розроблення наносистем доставки ліків, які дозволяють швидко і безпечно доставити медичний препарат до необхідного органа) Цитотехнології – маніпуляції з клітинами (отримання білків-інтерферонів, інсуліну, моноклональних антитіл, дріжджів для лікування цукрового діабету)
Виробництво хліба, пива, вина, кисломолочних продуктів (кефіру, сиру, ряжанки, йогуртів), оцту; деяких лікарських засобів, побутової хімії (пральних порошків)	Гістотехнології – маніпуляції з тканинами (вирощування шкіри, тканин та органів для їх подальшої трансплантації) Ембріотехнології – маніпуляції зі статевими клітинами і зародками (пересаджування ембріональних стовбурових клітин, отриманих з пуповинної крові, для лікування променевої хвороби; екстракорпоральне запліднення)

2. Молекулярна генетика. Методи молекулярної генетики як основа сучасних біотехнологій

1)    Молекулярна генетика – це галузь біології, яка займається вивченням спадковості та мінливості живих організмів на молекулярному рівні

2)    Найголовнішими досягненнями молекулярної генетики є з’ясування хімічної природи гена, механізмів експресії генів (транскрипції і трансляції), реплікації та репарації ДНК, кросинговеру; здійснення синтезу генів. Біотехнологія і молекулярна генетика є тісно взаємопов’язаними науками

3)    Молекулярна генетика є теоретичною основою генетичної (генної) інженерії. Це сучасний напрям біотехнології, який займається створенням генетичних структур та організмів з новими, необхідними людині, комбінаціями спадкових ознак

4)    Методи генетичної інженерії:

Суть генетичної інженерії полягає в штучному створенні генів з потрібними властивостями і введення їх у відповідну клітину

1. Для синтезу генів та їх поєднання з векторами використовують ферменти:

•    Ревертази, або зворотні транскриптази – забезпечують процес зворотної транскрипції,      в ході якого відбувається синтез ДНК на мРНК

•    Рестриктази, або ендонуклеази рестрикції – «розрізають» нуклеотидну послідовність ДНК     у потрібному місці

•    ДНК-лігази – з’єднують нуклеотидні послідовності у дволанцюгову молекулу ДНК

	Синтез генів
Хімічний (штучний)	Ферментативний
Необхідно мати повністю розшифровану нуклеотидну послідовність гена. Можна синтезувати невеликі за розміром гени	Здійснюється шляхом зворотної транскрипції, використовується фермент резевертаза (мРНК + ревертаза = кДНК без інтронів – некодуючих ділянок). Є легшим і тому дозволяє синтезувати великі за розміром гени

Принцип ферментативного синтеза гена

Липкі кінці – це комплементарні одноланцюгові ділянки ДНК, які виступають із кінців дволанцюгової ДНК. Їх використовують для створення гібридних (рекомбінантних) молекул ДНК

Секвенування ДНК – це встановлення послідовності нуклеотидів в молекулах ДНК

Секвенування геному людини тривало 17 років, завершилося у 2003 році і коштувало 2,7 млрд. доларів

Полімеразна ланцюгова реакція (ПЛР) – це швидке та значне збільшення кількості фрагментів ДНК в біологічному матеріалі 

Принцип полімеразної ланцюгової реакції

5. Перенесення гена здійснює вектор (рекомбінантна ДНК)

Вектор – це молекула ДНК, яка містить у собі фрагмент чужорідної ДНК та здатна вбудуватися в геном іншого організму і реплікуватися в ньому. В якості векторів використовують деякі віруси (здебільшого бактеріофаги λ) та плазміди бактерій

                                                                     Плазміда бактерії                                   Бактеріофаг

3. Клітинна інженерія

1)               Клітинна інженерія – це сучасний напрям біотехнології, який займається створенням нових клітин та отриманням тканин, органів і організмів з клітинного матеріалу у штучних умовах

Основні методи клітинної інженерії

1. Соматична гібридизація – злиття двох і більше соматичних клітин в одну єдину, в результаті чого отримується нова комбінація спадкових ознак

2. Культура клітин – виділення й перенесення клітин з організму на поживні середовища для отримання культури клітин – генетично однорідної популяції клітин, що ростуть у постійних умовах середовища

3. Злиття ембріонів на ранніх стадіях розвитку – для створення химерних організмів

4. Клонування організмів

2)               Найбільш вагомим досягненням клітинної інженерії є технології вирощування моноклональних антитіл – вони передбачать поєднання пухлинних клітин з лімфоцитами. В результаті отримують гібридомів, які мають властивості обох батьківських клітинних ліній і тому можуть необмежений час ділитися (що властиво раковим клітинам) і синтезувати моноклональні антитіла певної специфічності (що властиво лімфоцитам)

В медицині моноклональні антитіла застосовують для діагностики гематологічних захворювань, терапії ревматологічних, онкологічних та неврологічних хвороб. Більше того їх використовують у трансплантології задля запобігання реакції відторгнення трансплантату

3)               Сьогодні активно використовують технології відновлення кровоносних судин, вирощування шкіри, кісткової і хрящової тканини на основі стовбурових клітин пуповинної крові

4)               Химерний організм (химера) – це організм, який складається з генетично різнорідних тканин. У природі химери зазвичай виникають унаслідок індукованих соматичних мутацій або порушень мітозу. Штучних химер отримують під час тканинної трансплантації (у тварин), щеплення (у рослин) або індукованого мутагенезу

Прикладом химерних клітин є гібридні клітини миші і курки, миші і людини

4. Клонування організмів

1)    Клонування організмів – це процес отримання повністю ідентичних генетично однакових клітин або організмів. Клонування є частково природним процесом, оскільки притаманне організмам, які розмножуються нестатевим шляхом

2)    Клонування одноклітинних організмів є достатньо простим

3)    Клонування багатоклітинних організмів є дуже складним процесом. Воно базується на явищі тотипотентності, яке передбачає, що з однієї клітини багатоклітинного організму може розвинутися новий організм шляхом її поділу

4)    Соматичне клонування дозволяє виростити і отримати клонований організм шляхом пересаджування ядра соматичної клітини в яйцеклітину, з якої власне ядро було вилучене. У 1996 році генетикам з Рослінгського інституту (Шотландія), вдалося створити першу в світі клоновану тварину – легендарну вівцю Доллі. Для цього вчені використали клітини її молочної залози

5)    В клітинній інженерії застосовують ще ембріональне клонування. Великий науковий інтерес становлять дослідження з утворенням химерних ембріонів шляхом поєднання бластомерів, взятих із зародків різних організмів. У 2017 році вчені змогли виростити ембріони-химери, що складаються з клітин людини і свині. Ці ембріони можуть допомогти створити технологію вирощування людських органів в організмі тварин!

Порівняння генетичної та клітинної інженерії
Генетична інженерія – маніпуляції з генами	Клітинна інженерія – маніпуляції з клітинами

Бластомер – це клітина ембріона на етапі дроблення зиготи

5. Генетично модифіковані організми (ГМО)

1)               Генетично модифіковані організми (ГМО), або трансгенні організми – це організми, які мають у складі свого геному чужорідні гени інших організмів. Розробкою ГМО займається генетична інженерія

2)               На початку 1980 років було створено бактерії із вбудованим геном інсуліну. Тоді в геном кишкових паличок вбудували ген людського інсуліну. Вони почали синтезувати людський інсулін. Сьогодні це один із методів лікування цукрового діабету

3)               У 1974 році було створено трансгенну мишу. Вона стала першим генетично модифікованим багатоклітинним організмом. У 1983 році було створено першу трансгенну рослину – тютюн, що містив ген стійкості до антибіотика. 1994 року на ринку з’явився перший генетично модифікований продукт харчування – томат сорту Flavr Savr, плід якого довше зберігається та повільніше псується ГМО за переважною більшістю ознак не відрізняються від вихідних форм, не мають відхилень, здатні до повноцінного розмноження і передачі наступним поколінням вбудованих спадкових ознак

Трансгенних мікроорганізмів використовують у різних галузях господарської діяльності людини:

•    Створено штами метанобактерій, які здатні            розщеплювати нафту після техногенних катастроф

•    За участю штамів кишкової палички                                     отримують кормові білки, інсулін, інтерферони

•    Пеніциліум і стрептоміцети використовуються                                для отримання антибіотиків

•    Штами молочнокислих бактерій продукують                         закваски для виготовлення кефірів і йогуртів

Трансгенних рослин використовують:

•    У сільському господарстві – створено генетично модифіковані сільськогосподарські культури, стійкі до негативного впливу зовнішнього середовища і шкідників (сої, кукурудзи, бавовни, ріпаку, картоплі, цукрової тростини)

•    Для забезпечення продовольчої безпеки – у 2000 році було розроблено так званий золотий рис, що містить, на відміну від звичайного рису, в значній кількості                        β-каротин, попередник вітаміну А. Цей продукт особливо важливий для                          бідних верств населення Африки та Азії

•    В медицині – з деяких генетично модифікованих рослин отримують лікарські засоби

•    У декоративному рослинництві – для покращення декоративних рослин

Трансгенних тварин використовують:

•    У наукових дослідженнях

•    В медицині – деяких трансгенних тварин використовують для виробництва                  медичних препаратів – антитіл, факторів зсідання крові

•    У промисловості – особини європейського лосося із вбудованим в геном гормоном росту значно більші за звичайних і удвічі швидше досягають товарної ваги

6. Розв’язування тестів у форматі ЗНО/НМТ. Закріплення знань

Біологія. Довідник, тестові завдання. Повний повторювальний курс. Соболь В. І.

1. Який із процесів живого в основі отримання молочнокислих продуктів харчування? А) бродіння

Б) фагоцитоз

В) фотосинтез

Г) хемосинтез

2. Вирощування рослинних культур на поживних середовищах є прикладом

А) нанобіотехнологій

Б) цитотехнологій

В) гістотехнологій

Г) ембріотехнологій

3. Як називаються клітинні гібриди лімфоцитів і пухлинних клітин?

А) інтерферони

Б) ліпосоми

В) гібридоми

Г) вектори

4. Назвіть гриби, які вирощують у промислових масштабах

А) лисички

Б) маслюки

В) печериці

Г) підберезовики

5. Створення штучних суглобів, кардіостимуляторів є досягненням

А) клітинної інженерії

Б) біоінженерії

В) генної інженерії

Г) ембріональної інженерії

6. Виберіть напрямок сучасної біотехнології

А) клітинна інженерія

Б) мікроскопія

В) еволюційна екологія

Г) герудотерапія

7. Для розкладу штучних полімерів чи пестицидів створені біотехнології з використанням А) бактерій

Б) водоростей

В) тварин

Г) вірусів

8. Яке відкриття започаткувало генетичну інженерію?

А) структура ДНК

Б) закони спадковості

В) рекомбінація ДНК Г) репарація ДНК

9. Як називаються ферменти, що розрізають і поєднують нуклеотидні послідовності ДНК А) оксиредуктази

Б) рестриктази і лігази

В) гідролази

Г) трансферази

10. Молекула ДНК, що поєдную генетичний матеріал з різних біологічних джерел – це А) комбінантна ДНК

Б) кільцева ДНК

В) рекомбінантна ДНК

Г) плазміда

11. Що слугує векторами для перенесення генів в клітини?

А) нижчі гриби

Б) віруси і плазміди

В) вищі рослини

Г) твариноподібні організми

12. Напрям науки, метою якого є створення генетичних структур та організмів з новими комбінаціями ознак – це

А) клітинна інженерія

Б) мікробіологія

В) генетична інженерія

Г) екологія

13. Як називається лікування хвороб з допомогою внесення змін у генетичний апарат? А) генотерапія

Б) герудотерапія

В) апітерапія

Г) гіпотерапія

14. Назвіть організм, за допомогою якого отримують штучний людський інсулін

А) дрозофіла чорночерева

Б) нейроспора густа

В) кишкова паличка

Г) горох посівний

15. Чим генетична модифікація відрізняється від мутагенезу?

А) спрямованістю змін генотипу

Б) змінами лише фенотипу

В) індивідуальністю змін

Г) неспрямованістю змін генотипу

16. Наведіть приклад генетично модифікованих організмів, які продукують закваски для виготовлення кефірів

А) пеніциліуми

Б) біфідобактерії і лактобактерії

В) хлорела й хламідомонада

Г) планарія молочна

17. Назвіть можливі ризики генетично модифікованих продуктів харчування

А) спричинюють зміну відчуття смаку

Б) алергенність

В) токсичність і патогенність

Г) неперетравлюваність

18. Учені змінюють спадковий матеріал бактеріальних клітин та використовують їх для отримання гормону росту, білків-інтерферонів, вакцин проти збудників гепатиту В. Це стало можливим внаслідок сучасних досліджень у галузі

А) екології та біохімії

Б) анатомії та біоніки

В) екології та кібернетики

Г) молекулярної біології і генетики

20. Установіть відповідність між термінами (1-4) та їхніми визначеннями (А-Д)

1.    вакцини       А) гормон росту, що утворюється гіпофізом

2.    соматотропін      Б) препарати для формування штучного імунітету

3.    антитіла       В) гормони щитоподібної залози

4.    вектори       Г) білки, що є основою гуморального імунітету

Д) молекули для доставки генетичного матеріалу

1    – Б         3 – Г

2    – А         4 – Д

21. Установіть відповідність між термінами (1-4) та їхніми визначеннями (А-Д)

1.    рестриктази        А) ферменти, що розрізають молекулу ДНК

2.    інтерферон Б) гормон росту, що утворюється гіпофізом

3.    плазміди     В) противірусні клітинні білки

4.    інсулін Г) гормон підшлункової залози

Д) кільцеподібні молекули ДНК

1 – А 3 – Д 2 – В 4 – Г

23. Виберіть ознаки, що характеризують культурну рослину

Назва: 1 – баклажани, 2 – помідори, 3 – картопля Культура: 1 – технічна, 2 – овочева, 3 – зернова

Родина: 1 – Капустяні, 2 – Айстрові, 3 – Пасльонові

3, 2, 3

24. Виберіть ознаки, що характеризують біотехнологію

Група: 1 – нанотехнології, 2 – гістотехнології, 3 – ембріотехнології

Галузь застосування: 1 – медицина, 2 – фармацевтика, 3 – охорона природи

Зображена клітина: 1 – сперматоцит, 2 – гепатоцит, 3 – овоцит

3, 1, 3