Өсімдіктердің биотехнологиясы

Пән: Биология
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 7 бет
Таңдаулыға:

Өсімдіктердің биотехнологиясы.
Жануарлар биртехнологиясы.
Қазігі заман биотехнологиясы.

1 . Биотехнология терминін алғаш рет 1917 жылы венгер инженері Карл Эреки ергізді. К. Эрекидің пікірінше, "биотехнология - бұл тірі организмдер көмегімен белгілі бір өнімдерді өндіру жөніндегі барлық бағыттардағы жұмыстар" болып табылады.

Қазіргі кезде бұл терминге төмендегідей анықтама береді: биотехнология - биологиялық процестер мен объектілерді пайдалануға негізделген экономикалық жағынан тиімді, маңызды заттарды өндіру мен жоғарғы өнімді микроорганизмдердің штаммдарын алу, өсімдіктердің сорттары мен формаларын, жануарлардың асыл тұқымдарын шығарумен айналысатын ғылым мен өндірістің жаңа бағыты. Биотехнологияда істелетін жұмыстар қоректік ортада өскен клеткаларды пайдалануға негізделген.

2. Өсімдіктердің биотехнологиясы. Биотехнологияның негізгі объектілері - тұтас организмнен оқшауландырып алынған жасанды қоректік ортада, асептикалық (залалсыздандырылған) жағдайда өсірілетін жеке клеткалар, ұлпалар. Мұндай жасанды жағдайда клеткаларды, ұлпаларды және мүшелерді өсіруді клеткаларды өсіру деп атайды. Қандай болса да организм клеткалары жасанды жағдайда қайтадан эмбриондық күйге айналып, тұтас организмге бастама бола алады. Олардың бір қалыпты өсуге, ұрпақ беруге қабілеті бар. Қоректік ортада өскен клеткалардың осындай қасиетін тотипотенттілік деп атайды. Бұл құбылыс соматикалық клеткалардың өсуге деген қабілеттілігінің толық көрсете алуына, яғни ядродағы генетикалық информация негізінде организм түзу мүмкіндігін іске асыру қабілеттілігіне негізделген. Осы қасиетті қазіргі кезде биотехнологияда селекция жұмыстарын тездету мен жеңілдету және өсімдіктерді көбейту үшін табысты түрде қолдануда. Клеткаларды жасанды ортада өсіру әдісі генетикалық жағынан өзгертілген организмді тез алуға мүмкіндік жасайды. Клеткаларды жасанды ортада өсіру әдістері негізінен генетикалық базисті кеңейту арқылы селекцияның тиімділігін арттырады. Бұған селекция процестерінде кең көлемде мәдени түрлердің жабайы туыстарын қатыстыру арқасында қол жеткізуге болады. Мысалы, пробиркада ұрықтандырып, одан кейін ұрықты жасанды ортада өсіру әріден будандастыру кезіндегі сәйкессіздікті жойып, тіршілікке қабілетті түраралық және туысаралық будандар алуға мүмкіндік жасайды.

Тірі организмдердің жаңа формаларын толық жасанды жолмен алуға болады. Қысқаша айтқанда, биотехнология клеткалар мен олардың ішінде өтетін поцестерді пайдалануға негізделген.

Жасанды жағдайда өсірілген клетка табиғи өсімдікке тән биосинтездік қасиетін сақтайды, сондықтан оларды экономикалық маңызы бар заттарды өндіру үшін пайдалануға болады. Маңызды заттарды синтездеумен қатар оларды биотрансформацияға, яғни арзан заттарды бағалы заттарға айналдыру үшін пайдаланады.

Клеткалардың тотипотенттілігі клондық микрокөбейту әдісінің де негізі болып табылады. Бұл технология сирек кездесетін немесе жоғалып бара жатқан өсімдіктер түрлерін, бағалы селекциялық объектілерді және вирустан таза залалсыздандырылған өсімдіктерді көбейту үшін нәтижелі қолданылады. Осы технология арқасында қазіргі кезде бағалы картоп пен жүзім сорттарын және өзге де көкөніс пен жеміс-жидектің, әсемдік ағаштардың, ағаш тұқымдастарының көшеттерін мол шығаратын рентабельді технологиялар жасалды. Бұл технологиялар сауықтырылған өсімдік шаруашылығының негізін қалады.

Жаңа сорттарда шығару төрт әдісті қолдануға негізделген: будандастыру, рекомбинация, мутация және сұрыптау.

Бұл әдістердің барлығын жасанды жағдайда жемісті іске асыруға болады. Клеткаларды жасанды жағдайда өсіру әдісі генетикалық базисті кеңейтуге, селекция процесін жеңілдетуге және тездетуге, генетикалық алуан түрлілікті байытуға және табиғатта бұрын-соңды болмаған жаңа формаларды жасауға мүмкіндік ашады:

Бұл әдістің бір артықшылығы - клетка өсіру әдісі арқылы генетика тұрғысынан өзгертілген организмді дағдылы селекцияның әдістеріне қарағанда едәуір тезірек алуға болады.

Екінші бір артықшылығы пробиркада өткізілген ұрықтандыру және ұрықты өсіру әдістері арқасында тектері алыс түрлерді будандастыру әріден будандастыру кезіндегі сәйкессіздікті жеңіп, өміршең түраралық және туысаралық буданды алуға болады. Жасанды ортада ұрық өсіру әдісі будандаспаушылықты жеңетін таптырмайтын әдіске айналып тоыр.

Жынысты жолмен будандаспайтын түрлерден соматикалық будандастыру арқылы будан алуға болады. Протопластар - қабырғасы жоқ клеткалар, олар белгілі жағдайда бірімен бірі құйылысып будан клеткасын түзеді. Осы клеткадан жаңа будан организм пайда болады. Бұл жаңа формаларды шығаратын толық жасанды әдістерді клеткалық инженерия деп атайды. бұл әдісті пайдаланып түпкі тектері алыс түрлерді будандастырып, ассиметриялық будандар және цитоплазмалық жағынан гетерозиготалы формаларды алуға болады.

Тікелей ДНК-ның деңгейінде өткізілетін жасанды өзгерістер арқылы тұқымдық қасиеттері өзгерген өсімдікті, тіпті мүлде жаңа формаларды шығаруға болады. Мұндай тәжірибелерді гендік инженерия өткізеді.

Өсірілген клеткаларда мутацияларды қоздырып, оларды сұрыптап алып, кейін регенерат организм шығару генетикалық базисті кеңейтудің тағы бір жолы. Бұл клеткалық деңгейде өткізілетін селекция. Практика үшін ең маңыздысы - жоғарғы және төмен температураға, тұздарға, гербицидтерге, патотоксиндерге төзімді мутантты клеткаларды сұрыптап алу.

Тозаңқаптарды өсіре отырып, гаплоидті өсімдіктерді шығарып изогендік (гомозиготалық) линияларды 1-2 жылға алуға болады, ал дағдылы селекцияда бұл жұмысқа 6-7 жыл жұмсалады. Жасанды жағдайда гаплоидтарды (ұлпалар) жаппай алудың әдісі дағдылығы селекцияның тиімділігін арттырады.

Эндосперм клеткаларын өсіріп, олардан өсімдік шығаруға болды. Эндосперм клеткалары триплоидтық келеді, сондықтан олардан триплоидтық және полиплоидтық өсімдіктерді шығаруға болады. Жүгері, күріш және т. б. өсімдіктердің эндоспермінен түзілген каллустан триплоидтық өсімдік өсіп шығатындығы дәлелденген.

Сонымен, қорыта айтқанда, селекция процесінің тиімділігін арттыру үшін биотехнологияның мүмкіндікшіліктері зор. Бірақ бұл технологиялар генетикалық және селекциялық жұмыстардың дағдылы әдістерімен үйлестірілгенде ғана тиімді бола алады. Өйткені, организмдердің жаңа сорттарын тек қана биотехникалық әдіспен шығару мүмкін емес. Селекция процесінде әр түрлі биотехникалық әдістер үйлестірілуі қажет. Мысалы, жеке бірегей бағалы бар регенерат организмді микроклондық көбейту әдісімен тиімді көбейтуге болады:

Сирек кездесетін және жоғалып бара жатқан түрлерінің генофондын сақтап қалу мақсатымен және селекцияға бағалы объектілер мен қосымша заттарды бөліп шығаратын микроорганизмдердің штаммдарын сақтау үшін гендер банкісін жасау әдістері жете зерттелінуде. Гендер банкісінің мәні - түрлер клеткаларын сұйық азотта ұзақ сақтау. Қазірдің өзінде бұл әдіспен өсімдіктер мен жануарлардың ұрық бере алатын клеткалары осылайша сақталады.

Клеткаларды жасанды жағдайда өсіру әдісін қолданатын халық шаруашылығының салаларын келесі сызбанұсқада көрсетілген:

3. Жануарлар биотехнологиясы. Сүтқоректі жануарлардың келесі биологиялық ерекшеліктері биотехнология әдістерін мал шаруашылығына енгізудің алғышарттары болды:

Жануарлардағы биологиялық гаметалар банкі. Жануарлардың биологиялық гаметалар банкі олардың гонадаларында (жыныс бездерінде) орналасқан. Жануарлардың жыныс бездері үлкен морфогенетикалық потенциалға ие. Орташа есеппен сүтқоректілердің аналық безінде 100 мыңға жуық ооциттер, ал аталық безінде 300 трилн сперматозоидтар түзіледі. Осындай үлкен қордан жыныстық процеске бір ұрпақ беретін жануарларда гаметалардың 5 жұбы, ал көп ұрпақ беретін жануарларда гаметалардың 40 жұбы ғана қатысады.
Жануарлар ұрықтарының имплантацияға дейінгі дамуы. Ұрықтанудан кейін ұрық зигота сатысынан бастап гаструла сатысына дейін сүтқоректілер аналығының жыныстық мүшелерінде бос күйде болады. Ұрықтану процесі жүрген жерден имплантация болатын жерге дейін ұрық орташа есеппен 5 күнде жетеді. Осының арқасында жануарлардың ұрықтарымен әр түрлі макро- және микроманипуляциялар жасауға мүмкін болды.
Мал шаруашылығында асыл тұқымды мал табынын шығару мен жетілдіру. Ауыл шаруашылығында малды бағу және өсіру кезінде асыл тұқымды мал табынын және пайдалануға арналған мал табынын бөледі. Малды асыл тұқымды табынына жатқызу үшін ол келесі талаптарға сай болу керек: физиологиялық жағынан сау болу, жоғары өсімталдық қасиетке ие болу, бағалы генотиптің болуы және берген ұрпақ сапасының тексерістен өтуі. Биотехнологиялық зерттеулерде малдың бұл табынына донорларды және тұқым малды жатқызады. Донордеп генетикалық жағынан бағалы ооциттер мен ұрықтарды беретін жануардың аналығын айтады. Тұқымдық малдеп донор-аналықты ұрықтандыратын жануар аталығын айтады. Демек, жануарлардың осы категориясы табынның өсіп, көбеюіне белсенді қатысады.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.