Конспект по биологии 11 класс кратко параграф 9 + Тест с ответами. Краткое содержание и пересказ § 9. Основные методы селекции растений, животных и микроорганизмов. Биотехнология — УМК Пасечник. Код материалов: Биология Конспект №9.
Конспект по §9. Основные методы селекции растений, животных и микроорганизмов. Биотехнология
§ 9 кратко (малый конспект)
Селекция — наука о создании и улучшении сортов, пород и штаммов, основанная на генетике. Её классические методы включают гибридизацию (близкородственную и отдалённую) и искусственный отбор, а также полиплоидию у растений. С середины XX века активно развиваются методы мутагенеза, клеточной и генной инженерии, позволяющие целенаправленно изменять организмы. Биотехнология как прикладное направление использует живые организмы для решения задач в сельском хозяйстве (создание устойчивых сортов, биоудобрений), медицине (производство инсулина, антибиотиков) и энергетике (биотопливо). Важными вехами стали открытие Н.И. Вавиловым закона гомологических рядов наследственной изменчивости и центров происхождения культурных растений, клонирование овцы Долли, а также развитие современных технологий, таких как биопринтинг для создания органов. Развитие биотехнологии сопровождается необходимостью обеспечения биобезопасности и правового регулирования.
Большой конспект параграфа 9
Основные методы селекции растений, животных и микроорганизмов.
Человек начал заниматься селекцией с каменного века, одомашнивая животных (собака — около 36 тыс. лет назад, коза и овца — 10–9 тыс. лет назад в Передней Азии) и окультуривая растения (около 10 тыс. лет назад). Селекция — наука о создании и улучшении сортов, пород и штаммов. Её теоретическая база — генетика.
Основные классические методы — гибридизация и искусственный отбор. Используют отдалённую гибридизацию (например, тритикале — гибрид пшеницы и ржи) и близкородственное скрещивание (инбридинг), которое, однако, может приводить к инбредной депрессии. У растений также применяют полиплоидию.
С второй половины XX в. стали использовать мутагенез (воздействие мутагенами для увеличения изменчивости), клеточную инженерию (культивирование клеток и тканей, создание гибридом, как у Георга Кёлера и Сесара Мильштейна в 1975 г.) и генную инженерию (целенаправленный перенос генов, например, генов бактерии Bacillus thuringiensis в растения для защиты от вредителей). Первый синтетический организм (Mycoplasma laboratorium, или «Синтия») создан в 2010 г. группой под руководством Крэйга Вентера.
Биотехнология — прикладное направление, использующее живые организмы (особенно микроорганизмы) для решения технологических задач. Её основы заложил Луи Пастер.
Перспективы развития биотехнологии.
Развитие биотехнологии направлено на решение глобальных проблем человечества. Ключевое направление — преодоление нехватки продовольствия через повышение эффективности сельского хозяйства. Учёные создают высокоурожайные и устойчивые сорта растений, разрабатывают биологические средства защиты на основе естественных врагов вредителей и бактериальных токсинов. Важную роль играют биоудобрения (например, азотобактерин и фосфобактерин), обогащающие почву, и биогумус. Широко внедряется метод вегетативного размножения культурой тканей для получения здорового посадочного материала.
В медицине биотехнология революционизировала производство лекарств. Раньше гормоны (например, инсулин) добывали из органов животных, что было дорого и малоэффективно. Сейчас с помощью генной инженерии ген человеческого инсулина встроен в бактериальную клетку, что позволяет наладить его промышленный биосинтез. Также биотехнологическими методами получают антибиотики, ферменты, аминокислоты.
Ещё одна сфера — энергетика и добыча полезных ископаемых. Биотехнология предлагает пути получения альтернативного биотоплива из отходов промышленности и сельского хозяйства, а также методы биологической переработки полезных ископаемых.
Биобезопасность.
Достижения биотехнологии широко применяются, но требуют осторожности во избежание создания опасных организмов. Во многих странах, включая Россию, ведется законотворческая работа для регулирования генной инженерии, использования трансгенных организмов и исследований по клонированию человека. Цель — направлять разработки на благо человечества.
Обсуждаем
Биотехнологи освоили метод клонирования — воспроизведения многоклеточного организма из соматических клеток. В 1997 г. в Шотландии был проведён успешный эксперимент по клонированию овцы. Учёные (английские исследователи) использовали ядро клетки молочной железы взрослой овцы, поместили его в лишённую ядра яйцеклетку, стимулировали деление и имплантировали эмбрион овце-реципиенту. Через 148 дней родилась овечка Долли. Эксперимент доказал, что соматические клетки взрослых млекопитающих несут полную генетическую информацию для развития особи, что открывает перспективы копирования высокопродуктивных животных. Однако у Долли обнаружилось быстрое старение, показавшее ограничения метода: из клетки старого животного нельзя получить молодой организм.
Это интересно
Развитие земледелия привело к формированию крупных первичных очагов — центров происхождения культурных растений. Эти центры были установлены отечественным генетиком Николаем Ивановичем Вавиловым, а позднее дополнены другими учёными. В таблице и на рисунке перечислены восемь основных центров с их ключевыми культурами: Индийский (Южно-азиатский), Южно-китайский (Восточно-азиатский), Средне-азиатский, Передне-азиатский (Западно-азиатский), Средиземноморский, Абиссинский, Центрально-американский и Южно-американский. За время существования человечества окультурено свыше 2,5 тыс. видов растений (около 10% от общего количества). Большинство из них возделываются с глубокой древности (несколько тысячелетий), а выведение новых пород продолжается и сегодня с использованием не только традиционной селекции, но и методов клеточной и генной инженерии.
Закон гомологических рядов наследственной изменчивости.
В 1920 г. Н.И. Вавилов открыл закон гомологических рядов наследственной изменчивости. Его суть: генетически близкие виды и роды обладают сходными рядами наследственной изменчивости. Зная спектр форм одного вида, можно предсказать наличие параллельных форм у родственных видов (например, сходная изменчивость остистости колоса у пшениц и ячменя).
Закон имел огромное практическое значение для селекции, позволив целенаправленно искать нужные признаки у культурных растений и домашних животных. Он также стал ключевым инструментом для определения центров происхождения растений: скопление сходных форм у родственных видов в одном регионе указывает на их общую прародину. Вавилов сравнивал роль своего закона в географии растений со значением Периодической системы Менделеева в химии.
Позднее, с развитием генетики, закон был переформулирован: родственные таксоны обладают гомологичными генами и сходным порядком их расположения в хромосомах, что и объясняет параллелизм в их изменчивости.
Биопринтинг, или биологическое конструирование.
Биопринтинг — биотехнология, появившаяся на стыке биологии и информатики в XX веке. Её основой стало открытие способности тканей к регенерации, сделанное немецким учёным Августом Борном в конце XIX в. Позже были изучены молекулярные механизмы: выяснилось, что делящиеся клетки образуют сфероиды, а специальные белки запускают их дифференцировку.
На этом принципе создан биопринтер — робот с трёхмерной системой позиционирования (механическая рука со шприцем). Процесс биопечати: на основе компьютерной 3D-модели органа принтер вводит в гидрогель сфероиды из клеток пациента и белки-регуляторы. Сфероиды срастаются в заданную структуру, клетки дифференцируются, образуя полноценный орган с сосудами и нервами. Это решает проблему иммунной несовместимости при трансплантации.
Достижения в области:
* В 2006 г. коллектив под руководством профессора Энтони Аталы (США) создал и пересадил пациентам семь мочевых пузырей.
* В 2010 г. профессор Лоуренс Боннасар (США) получил мышиное ухо.
* В 2013 г. компания «Organovo» представила фрагменты человеческой печени.
* В 2015 г. российские биоинженеры из 3D Bioprinting Solutions под руководством профессора Владимира Александровича Миронова напечатали мышиную щитовидную железу.
* К 2018 г. планировалось создание функционирующей человеческой почки.
Также рассматривается возможность создания с помощью биопринтинга живых существ с заданными адаптациями, например, для колонизации других планет.
Экспресс тест для проверки знаний
Вопрос №1: Что является теоретической базой селекции как науки?
А) Цитология
Б) Генетика
В) Эмбриология
Г) Экология
Вопрос №2: Какой классический метод селекции растений, не связанный напрямую со скрещиванием, упомянут в тексте?
А) Мутагенез
Б) Полиплоидия
В) Клонирование
Г) Биопринтинг
Вопрос №3: Какой метод, разработанный во второй половине XX века, позволяет целенаправленно переносить гены от одного организма к другому?
А) Искусственный отбор
Б) Отдалённая гибридизация
В) Клеточная инженерия
Г) Генная инженерия
Вопрос №4: В какой области биотехнологии используется промышленный биосинтез с помощью бактерий, имеющих встроенный человеческий ген?
А) Создание биоудобрений
Б) Производство лекарств (например, инсулина)
В) Получение биотоплива
Г) Биологическая переработка руд
Вопрос №5: Что доказал эксперимент по клонированию овцы Долли в 1997 году?
А) Возможность создания молодого организма из клеток старого животного без последствий
Б) Полную генетическую идентичность клона и донора ядра
В) Что соматические клетки взрослых млекопитающих несут полную генетическую информацию для развития целой особи
Г) Безопасность и простоту метода клонирования для массового применения
Вопрос №6: Кто является автором закона гомологических рядов наследственной изменчивости и учения о центрах происхождения культурных растений?
А) Луи Пастер
Б) Крэйг Вентер
В) Николай Иванович Вавилов
Г) Август Борн
Вопрос №7: В чём заключается суть закона гомологических рядов наследственной изменчивости Н.И. Вавилова?
А) Виды, обитающие в сходных условиях, приобретают сходные признаки
Б) Генетически близкие виды и роды обладают сходными рядами наследственной изменчивости
В) Все культурные растения происходят из восьми строго определённых регионов
Г) Изменчивость признаков подчиняется строгой математической закономерности
Вопрос №8: Что является основным «строительным материалом» при биопечати органов на биопринтере?
А) Полимерные пластики
Б) Синтетические стволовые клетки
В) Сфероиды из клеток пациента и белки-регуляторы
Г) Клетки эмбрионов животных
Вы смотрели: конспект по биологии к учебнику 11 класса §9. Основные методы селекции растений, животных и микроорганизмов. Биотехнология. Краткое содержание темы учебника + Тест с ответами. Несколько вариантов конспекта. Тест проверки знаний по изученной теме. Код материалов: Биология Конспект №9.
