Послідовний конспект до НМТ за поняттями з 22 тренувальних завдань: методи селекції, гібридизація, поліплоїдія, клітинна та генна інженерія.
Тема 15. Селекція організмів. Біотехнологія
1. Селекція та її завдання
Селекція створює й поліпшує сорти рослин, породи тварин і штами мікроорганізмів. Її наукова основа — генетика, а вихідний матеріал дає спадкова мінливість. Головні етапи: отримання різноманіття, добір потрібних форм, розмноження і перевірка стійкості ознак.
2. Штучний добір
За масового добору виділяють багато особин із бажаним фенотипом, але їхні генотипи можуть відрізнятися. Індивідуальний добір оцінює окрему особину та її потомство, тому точніше закріплює спадкові властивості. У самозапильних рослин отримують генетично однорідні чисті лінії.
3. Інбридинг і аутбридинг
Інбридинг — схрещування близькоспоріднених організмів; він підвищує гомозиготність і допомагає створити чисті лінії, але може проявити шкідливі рецесивні алелі. Аутбридинг — схрещування неспоріднених форм одного виду; він збільшує гетерозиготність і нерідко життєздатність потомства.
4. Гетерозис
Гетерозис, або гібридна сила, — перевага гібридів першого покоління за ростом, продуктивністю чи стійкістю. Зазвичай найвиразніший у F₁ і слабшає в наступних поколіннях через розщеплення поєднань алелів.
5. Віддалена гібридизація
Віддалена гібридизація об’єднує організми різних видів або родів. Так отримано мула, лігра і тритикале. Міжвидові гібриди часто стерильні через несхожість хромосом і порушення мейозу; у рослин плодючість іноді відновлюють подвоєнням набору.
6. Штучний мутагенез і поліплоїдія
Фізичними або хімічними мутагенами створюють різноманіття для подальшого добору. Колхіцин руйнує веретено поділу, тому хромосоми не розходяться й виникає поліплоїдія. Рослини переносять її краще за тварин; поліплоїдні сорти часто мають великі органи й високу продуктивність.
7. Центри походження культурних рослин
М. І. Вавилов пов’язав різноманіття культур із географічними центрами їх походження. Середземноморський центр пов’язаний, зокрема, з буряком, маслиною й капустою; Південноамериканський — із картоплею, томатом та ананасом. У центрах походження шукають цінний вихідний матеріал.
8. Біотехнологія
Біотехнологія використовує організми, клітини, ферменти й біологічні процеси для виробництва корисних продуктів. Традиційні приклади — хліб, кисломолочні продукти та бродіння; сучасні — антибіотики, вакцини, ферменти, гормони, біопаливо й очищення середовища.
9. Мікробіологічний синтез
Мікроорганізми швидко розмножуються й вирощуються в контрольованих умовах. У біореакторах вони виробляють антибіотики, вітаміни, амінокислоти та ферменти. Генетично змінені бактерії можуть синтезувати людський інсулін, гормон росту й інтерферони.
10. Клітинна інженерія
Клітинна інженерія працює з ізольованими клітинами й тканинами. Культура тканин рослин дає змогу швидко отримати багато генетично подібних, оздоровлених рослин. Злиття клітин створює гібридні клітини; гібридоми виробляють моноклональні антитіла.
11. Клонування
Клон — генетично подібні клітини або організми, що виникли від одного предка нестатевим способом. Під час перенесення ядра соматичної клітини в яйцеклітину без власного ядра донорське ядро спрямовує розвиток організму. Дослід Джона Гердона показав, що зріла клітина зберігає повний набір генетичної інформації.
12. Генна інженерія
Генна інженерія виділяє, змінює й переносить гени. Рестриктази розрізають ДНК, часто утворюючи липкі кінці; комплементарні кінці з’єднує ДНК-лігаза. Вектор — зазвичай плазміда або вірус — доставляє рекомбінантну ДНК у клітину.
13. ПЛР і секвенування
ПЛР багаторазово копіює обрану ділянку ДНК за допомогою праймерів і термостабільної полімерази; її застосовують для виявлення інфекцій і генетичних варіантів. Секвенування визначає порядок нуклеотидів, а каріотипування досліджує число й будову хромосом.
14. ГМО, користь і безпека
Генетично модифікований організм містить спадкові зміни, отримані методами генної інженерії. Це може надати стійкість до шкідників або здатність синтезувати потрібну речовину. Оцінювати слід конкретний організм і продукт; мінеральна сіль не містить ДНК і не може бути ГМО.
15. Алгоритм для завдань НМТ
Визначте рівень втручання: схрещування й добір — селекція; клітини й тканини — клітинна інженерія; перенесення ядра — клонування; виділення та перенесення генів — генна інженерія; копіювання ділянки ДНК — ПЛР. Для гібридів розрізняйте споріднене, неспоріднене й міжвидове схрещування.
