Применение Drosophila melanogaster в целях биотестирования - Биология и естествознание дипломная работа

Главная

Биология и естествознание
Применение Drosophila melanogaster в целях биотестирования

Сущность биотестирования и предъявляемые к его методам требования. Место биотестирования на молекулярно-генетическом уровне. Характеристика Drosophila melanogaster как модельного биологического объекта. Питательные среды для поддержания линий дрозофил.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Цель работы - разработать методы оптимизации использования Drosophila melanogaster в целях биотестирования.
Для того чтобы достигнуть поставленной цели были поставлены следующие задачи:
молекулярный генетический дрозофила биотестирование
Определение характера и степени токсичности тестируемой среды и является целью биотестирования.
Само биотестирование основано на регистрации биологически важных показателей, так называемых тест - функций, исследуемых тест - объектов. После регистрации этих показателей производиться оценка их состояния в соответствии с выбранным критерием токсичности. В свою очередь тест - функции бывают биологические и физиологические. К биологическим функциям относятся выживаемость, плодовитость, размножение и качество потомства, а к физиологическим - дыхание, показатели крови, активность питания, обмен веществ [Ляшенко, 2012].
Тест - объектами (или иначе тест - организмами) называют такие биологические объекты, которые используют для оценки токсичности химических веществ. Проявляющийся токсический эффект регистрируют и оценивают в эксперименте.
Для того чтобы быть пригодным для использования методы биотестирования должны соответствовать определенным требованиям. Эти требования мы рассмотрим ниже.
Чувствительность является одним из наиболее важных требований применяемых методов. В настоящее время возрастает потребность в таких методах, когда становится необходимым оценивать не только необратимые изменения в среде, но и первоначальные незначительные отклонения в системе, когда еще ее можно вернуть в прежнее нормальное состояние.
Так же методы должны быть универсальны как в отношении химического, биологического или физического оцениваемого воздействия, так и вида живых существ и экосистем, по отношению к которым проводится такая оценка. Также система должна быть относительно доступной и простой, пригодной для широкого использования. Существует много современных молекулярно - биологических тестов оценки качества среды, но в силу своей высокой стоимости и технологической сложности они оказываются недоступными.
Так же немало значимы и другие требования. Например, они должны характеризовать наиболее важные и общие параметры жизнедеятельности биоты. Применяться для оценки любых экологических изменений среды. Быть адекватными для любого вида живых существ и любого типа воздействия. Методы биотестирования должны быть приспособлены для использования исследований в природе и для лабораторного моделирования.
При техногенном воздействии на природные экосистемы происходит снижение численности популяций. В значительной мере на это влияет эмбриональная и личиночная смертность. Эмбрионы и личинки особо чувствительны к повреждающим факторам. Воздействие стрессора на организм приводит к несоответствию нормам строения разных морфологических признаков. Процессы воспроизведения организмов -- это сложная цепь взаимозаменяемых событий.
Процессы воспроизведения организмов -- это сложная цепь взаимозаменяемых событий. Любое из этих звеньев может нарушить воздействием токсичной среды. Чтобы диагностировать влияние воздействия загрязнений на морфологические характеристики используют методы оценки флуктуирующей асимметрии.
Симметрия как вид согласованности отдельных частей живых организмов имеет общебиологическое значение. В настоящее время для биологических объектов использует классификацию асимметрий по Л. Ван Валену [Захаров, 1987]. Согласно этой классификации асимметрия подразделяется на три типа: направленная асимметрия, антиасимметрия и флуктуирующая асимметрия. Речь идет о направленной асимметрии в том случае, когда структура на одной стороне развита больше, чем на другой (например, сердце млекопитающих). Если же развитие структуры идет больше на одно из сторон, то это антиасимметрия (например, правша и левша в популяции человека). А если отклонения незначительные ненаправленные от строгой билатеральной симметрии, то это уже флуктуирующая асимметрия.
Если организм неспособен развиваться по точно определенному плану, то это можно говорить, что это результат, флуктуирующий асимметрии. Различия между сторонами не передаются на генетическом уровне и не обладают адаптационным значением. Флуктуирующая асимметрия характеризует состояние морфогенетического гомеостаза, выступая в качестве меры стабильности развития. Морфогенетический гомеостаз -- это способность организма к формированию генетически предопределенного фенотипа при его минимальном уровне индивидуальных нарушений. Отсюда следует, что флуктуирующая асимметрия один из наиболее обычных доступных для анализа проявлений случайной изменчивости развития.
Величина асимметрии реагирует на разные стрессоры антропогенного характера, поэтому она может служить мерой нарушения развития организма. Реальность использования асимметрии в биоиндикации была доказана многими авторами на примере разных растений и животных. Флуктуирующая асимметрия -- это один из общих онтогенетических показателей, которые характеризуют стабильность индивидуального развития, а также дают оценку состояния природных популяций и зависят от состояния среды. Таким образом, величину флуктуирующей асимметрии, а также ее зависимость от определенных факторов можно определить только на популяционном уровне. Кроме того, В. М. Захаров показал, что флуктуирующая асимметрия -- практически единственная форма фенотипической изменчивости с известной причиной обусловленности [Захаров, 1987].
Наиболее важная характеристика этого подхода - это энергетика физиологических процессов, которая очень чувствительна к стрессовому воздействию среды. Энергетический обмен может быть наиболее экономичным лишь в оптимальных для этого условиях. Интенсивность энергетического обмена аэробного организма можно определить, измерив, скорость потребления кислорода. Организм при оптимальных условиях находится на самом низком энергетическом уровне, а при ухудшении условий увеличивается потребность в кислороде.
Другая основная характеристика для оценки стрессовых воздействий, -- это темп и ритмика ростовых процессов.
Поведенческая активность живых организмов является важной характеристикой физиологических процессов. Свойства внешней среды проявляются в интенсивности воздействия на популяцию или организм отдельных факторов или их комбинаций.
Степень отклонения исследуемых от стандартных поведенческих реакций животных является одним из первичных и регистрируемых на визуальном уровне сигналов изменений в окружающей среде. Этот сигнал может быть отнесен к реакциям «первого ранга».
Наибольший интерес представляют типы поведения, которые относятся к эволюционно-универсальным реакциям и свойственны всем эукариотам, включая человека. К таким феноменам относятся спонтанная двигательная активность как врожденная форма поведения и память -- приобретенная форма поведения.
В целом поведение животных рассматривается как неустойчивое взаимодействие приобретенных и врожденных элементарных реакций. Эти реакции необходимы для быстрой и эффективной адаптации к условиям среды. Изучение поведения является сложным процессом, который требует очень тщательных наблюдений в природе, подкрепленных лабораторными экспериментами.
Закономерности поведения, которые возникли у простейших в ходе эволюции, так же сохраняются и у более развитых животных. Таким образом, поведение - эволюционно обусловленный показатель состояния физиологии животного. Таким образом, на основании изменений в поведении животных одного вида можно прогнозировать нарушения поведения животных другого вида. На выбор форм поведения для биотестирования влияет их чувствительностью к изменениям, которые происходят в окружающей среде [Мелехова, 2007].
Мутагенную активность среды характеризует наличие и степень проявления генетических изменений, а возможность сохранения этих генетических изменений в популяциях отражает эффективность функционирования иммунной системы организмов.
В норме клетка элиминирует и распознает многие генетические нарушения (например, посредством иммунной системы или за счет внутриклеточных систем происходит апоптоз клетки). Индикатором стресса является превышение спонтанного уровня таких нарушений. Генетические изменения выявляются на различных уровнях: генном, хромосомном и геномном. По этим уровням выделяют следующие типы мутаций: генные, хромосомные и геномные. Генные, или точковые, мутации делятся на две группы: вставки или выпадения нуклеотидов, которые приводят к сдвигу рамки считывания генетического кода и замена оснований в ДНК. Так же их подразделяют на прямые и обратные (реверсии). Мутации типа сдвига рамки считывания менее склонны к спонтанным реверсиям, чем мутации типа замен оснований. Хромосомные аберрации или перестройки - тип мутаций, при которых происходят различные нарушения структуры хромосом. А геномными называются такие мутации, при которых происходит изменение количества хромосом в ядре.
Генетические тесты относительно просты, высокочувствительны и хорошо воспроизводимы. Они основываются на оценке изменения хромосом в соматических клетках, например, таких как изменения кариотипа, хромосомные аберрации, сестринские хроматидные обмены и другие.
Для того чтобы выявить канцерогены и мутагены на практике применяют краткосрочные генетические тесты.
В качестве канцерогенов идентифицированы относительно немногие химические вещества. Однако канцерогенная активность в основном определяется на основании способности вещества вызывать опухоль у лабораторных животных в результате воздействия их на протяжении жизни. Такие исследования могут занимать много времени (2 - 3 года), а также требуют высококвалифицированных специалистов и реактивы, которые находятся в дефиците. Это стало причиной поиска альтернативных путей выявления химических веществ, обладающих канцерогенными свойствами. В результате были разработаны сравнительно недорогие тесты, во многих из которых используют другие биологические системы вместо цельного организма млекопитающих. Такие тесты стали называть краткосрочными, так как на проведение таких тестов требуется меньше времени, чем для классических долгосрочных исследований на грызунах.
Известно, что причиной значительной доли заболеваний у человека являются генетические дефекты. Но еще неизвестно, в какой степени химические вещества, присутствующие в окружающей среде обусловливают генетические болезни. Это неудивительно, так как вероятность опасности для здоровья определяется только на протяжении жизни, по меньшей мере, одного поколения.
Почти все краткосрочные тесты позволяют получить результаты максимум в течение нескольких недель. Многие из них проводят на специальных экспериментальных биологических системах, не используя целостные живые организмы (то есть in vitro). Так же они демонстрируют на основе хромосомных нарушений, генных мутаций или повреждения ДНК, при этом многие из них являются тестами. В таких тестах применяется очень широкий спектр организмов от бактерий и дрожжей до насекомых, растений и культивируемых клеток млекопитающих.
Существуют также краткосрочные тесты, в которых лабораторные животные подвергаются воздействию изучаемого химического вещества на протяжении определенного времени: от нескольких часов до нескольких недель.
Хотя в литературе описано более ста тест - систем для исследования генотоксичности, на деле же регулярно применяются менее 20 из них, а некоторые вообще доступны только в специализированных лабораториях [Мелехова, 2007].
Биофизические методы контроля качества среды всегда основываются на инструментальном определении нарушений биохимических и биофизических процессов тестируемых организмов. Одни из таких процессов позволяют регистрировать способность к генерированию электрических потенциалов, другие же оценивают показатели электропроводности тканей, третьи -- изменения функций мембранных структур клеток и т.д.
Люминесцентные и флуориметрические методы получили наибольшее распространение для контроля состояния важнейших функциональных систем организмов. Благодаря этим методам можно проводить количественные измерения в режиме реального времени. Так же они обладают высокой чувствительностью, а в ряде случаев автоматизируют процесс измерения. С помощью этих методов можно быстро протестировать качество среды, провести детальный анализ (например, состояния фитопланктонного сообщества) и прогнозировать его развитие. В свою очередь в ходе экспедиционных работ можно анализировать получаемую информацию и вносить коррективы в планы исследования. Представленная методология и комплексное использование люменометрической и флуорометрической аппаратуры дают информацию о пространственно-временной изменчивости физиологических и биофизических процессов, которые определяют нормальное функционирование биосистем [Мелехова, 2007].
По результату биохимических реакций, уровню ферментативной активности и накоплению установленных продуктов обмена можно оценить критическое воздействие среды. В ответ на стрессовое воздействие нужную информацию могут дать некоторые показатели основных биохимических процессов (например, концентрации хлорофилла у фотосинтезирующих растений), структуры ДНК в результате биохимических реакций (например, при оксидантном стрессе) и изменения содержания в организме определенных биохимических соединений (например, терпеноидов) [Мелехова, 2007].
Цитогенетический подход характеризирует эффективность иммунной системы организма в отношении элиминации клеток с генетическими нарушениями. Для его дополнения используют развернутую оценку изменений иммунореактивности животного, а так же исследуют параметры иммунитета (например, состав крови и гемолимфы, наличие антител в жидкостях организма, концентрации белков плазмы).
Изучение изменений врожденного и приобретенного иммунитета у животных (позвоночных и беспозвоночных) во время оценки состояния окружающей среды является сутью иммунологического подхода. Для этого критерием состояния служат параметры иммунитета животных, их популяций и сообществ экосистем при техногенном воздействии и в нормальных условиях [Мелехова, 2007].
Метод индивидуальных линий парамеций
Метод оценки токсичности воды с использованием параметров хемилюминесценции
Метод предназначен для контроля качества окружающей среды, экспресс - оценки содержания токсических веществ в биологических жидкостях и выявления неблагоприятной экологической ситуации.
Метод оценки токсичности по изменению люминесценции светящихся бактерий
где БИ - остаточная относительная активность люминесценции,
«Норма» БИ = 0,8 - 1,2 отн. Ед. или 80 -120 % [Родичева, 2004].
Метод биотестирования с помощью Daphnia magna
Луковицы A. cepa помещаются в стаканчики на 25 мл с тестируемыми растворами. Так же параллельно с этими опытами закладывается контроль.
Методика биотестирования по гибели пресноводных аквариумных рыб Poecillia Reticulata Peters (гуппи)
Освещаются аквариумы верхним светом не менее 8 ч в сутки. В качестве источника света можно использовать обычные лампы дневного света.
Для получения мальков для тестирования, самок и самцов помещают в один аквариум. Гуппи относятся к рыбам с внутренним развитием икры, которые способны к нересту полностью оформившихся мальков.
По темному пятну перед анальным плавником самки можно определить ее готовность к нересту. При этом форма брюшка становиться похоже на прямоугольник и становится намного шире спины.
Биотестирование этих растворов проводят продолжительностью 24 часа в соответствии со следующими операциями:
1.Разбавленная проба воды или водной вытяжки, буровых растворов и растворы с различными концентрациями вещества (смеси веществ) готовят прибавлением определенного объема анализируемой пробы в дехлорированную питьевую воду.
3.В каждый из опытных и контрольных сосудов помещают по 10 экземпляров гуппи в возрасте от 24 до 48 ч.
4.Продолжительность биотестирования составляет 96 ч. Во время биотестирования рыб не кормят.
Для изучения путей, приводящих к повышению эффективности культивирования Drosophila melanogaster, использовали классический биологический эксперимент.
Для экспериментов мы использовали следующие оборудование: холодильник, морозильную камеру, чашки Петри, секундомер, уличный термометр.
Основными компонентами использованной среды для культивирования являются сахар, дрожжи, манная крупа, вода и агар-агар (табл. 1) [Медведев, 1968].
Таблица 1 -- Состав питательной среды для дрозофилы (в расчёте на определённое количество бутылок)
На технических весах взвешивали все составные части среды. К навеске агар-агара добавляли соответствующее количество холодной воды и дрожжи, периодически помешивая, доводили до кипения. Варили среду в стеклянной колбе, поскольку в эмалированной посуде она, как правило, пригорает.
По истечении 30-минутного кипения добавляли сахарный песок и манную крупу и постоянно помешивали, чтобы избежать образования сгустков манной крупы. Кипятили 15 минут.
После окончания варки среду охлаждали до 60-70єС и разливали в специальные баночки, которые заранее стерилизовали в жарочном шкафу. Разливали среду так, чтобы она не попадала на стенки. Баночки закрывали стерильными ватными пробками. Такая среда пригодна для использования в течение двух-трех дней при условии хранения её в холодильнике.
Глава 3. Характеристика Drosophila melanogaster как модельного биологического объекта
К 1913 году Т.Х. Морган выявил уже целый ряд различных мутаций дрозофилы, которые приводили к изменению морфологии крыла и окраски глаз. Эти мутации также были сцеплены с полом. Далее, продолжая свои исследования, Т.Х. Морган задумался о причинах того, что некоторые гены наследовались реже, чем того следовало ожидать. Он предположил, что хромосомы, которые собраны в пары, могут расщепляться и обмениваться своими участками, генами. Этот процесс был назван кроссинговером. В последствие на основе этого выдвинули, а затем подтвердили предположение о линейном расположении генов в хромосомном материале. А расстояние между генами было условлено измерять с помощью условных единиц, которые в последствие были именуемы от фамилии ученого - морганидами.
Стійкість до голодування, здатність вижити в екстремальних умовах нестачі корму як характеристика пристосованості. Активність алкогольдегідрогенази у плодової мушки Drosophila melanogaster. Матеріали та методи, результати досліджень та їх обговорення. курсовая работа [63,0 K], добавлен 25.09.2009
Хромосомна теорія спадковості. Кросинговер та конверсія генів. Хромосомні типи визначення статі. Експериментальне дослідження особливостей успадкування мутацій "white" та "cut" (відповідно "білі очі" та "зрізані крила") у Drosophila melanogaster. дипломная работа [1,3 M], добавлен 30.11.2014
Основные закономерности наследования генов, отвечающих за цвет глаз мух. Доказательство доминантности гена, определяющего окраску глаз у дикой линии мух с Х-хромосомой. Характеристика о особенности разведения мухи дрозофиллы (Drosophila melanogaster). практическая работа [529,2 K], добавлен 16.02.2010
Изучение регуляции экспрессии генов как одна из актуальных проблем современной генетики. Строение генома Drosophila melanogaster. Характеристика перекрывающихся генов leg-arista-wing complex и TBP-related factor 2. Подбор рациональной системы экспрессии. дипломная работа [2,0 M], добавлен 02.02.2018
Белковые факторы транскрипции. ДНК-связывающие домены, важнейшие семейства. Домен цинковых пальцев, строение и функции. Получение линий для визуализации нервной системы в организме D. melanogaster. Анализ нервной системы у "нулевых" по гену tth эмбрионов. дипломная работа [2,7 M], добавлен 23.01.2018
Явление и значение атрофии гонад как признака гибридного дисгенеза. Экспериментальное установление изменчивости экспрессивности признака cubitus interruptus Dominant Drosophila melanogaster при индукции синдрома дисгенеза. Тест на атрофию гонад. курсовая работа [3,2 M], добавлен 01.11.2014
Ареалы распространение палеарктических видов-двойников Drosophila группы virilis, обитающих в природных популяциях. Электрофоретический ключ для типировки взрослых особей. Ферменты, количество локусов, использованные для анализа видов-двойников Drosophila курсовая работа [4,5 M], добавлен 18.02.2010
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Применение Drosophila melanogaster в целях биотестирования дипломная работа. Биология и естествознание.
Курсовая работа по теме Работодатель как субъект трудового права
Изложение: Горький: Старуха Изергиль
Этапы Развития Социологической Мысли Реферат
Курсовая работа по теме Товароведная оценка кисломолочных продуктов (йогурт)
Курсовая работа по теме Социальная работа с семьями, имеющими детей-инвалидов
Курсовая работа по теме Правовое регулирование расторжения трудового договора в связи с сокращением штата или численности работников
Дипломная работа по теме Учёт ремонта и износа основных средств
Реферат по теме Оподаткування прибутку підприємства
Реферат: Особенности развития бытовой химии лакокрасочной промышленности Красноярского края. Скачать бесплатно и без регистрации
Сочинение По Комедии Недоросль Говорящие Фамилии
Эссе Осенняя Рязань
Курсовая На Тему Система Национальных Счетов Белстат
Факторы Определяющие Структуру Рынка Реферат
Дипломная работа по теме Web-сайт сибирского медицинского журнала
Отчет По Пищевой Практике
Дипломная работа по теме Развитие строительного бизнеса современной России
Сочинение По Обществознанию На 6 Баллов
Реферат: Проблема твердых бытовых отходов: история, пути решения, правовые аспекты
Статья: Иван Алексеевич Бунин (1870-1953)
Реферат: Технология решения задач линейного программирования с помощью надстройки
Изучение биосинтеза аминокислот штаммом Вrevibacterium methylicum при росте на средах, содержащих тяжелую воду и дейтеро-метанол - Биология и естествознание статья
Геометрическая морфометрия морской свиньи Phocoena phocoena relicta северо-восточной части Черного моря - Биология и естествознание дипломная работа
Использование метода люминесцентной микроскопии в исследовании микроводорослей - Биология и естествознание курсовая работа