§ 63. БИОТЕХНОЛОГИЯ

Основные понятия и ключевые термины: БИОТЕХНОЛОГИЯ.

Вспомните! Что такое генетика, молекулярная биология, микробиология?

Подумайте!

В мире изготавливают сотни сортов сыра, самыми известными из которых являются брынза, камамбер, рокфор, пармезан, чеддер, моцарелла и др. Их тип, консистенция и аромат зависят от молока, бактерий и плесневых грибов, обработки и т. п. Ароматизаторами могут служить травы, специи, древесный дым. Почему сыроварение является биотехнологией?

СОДЕРЖАНИЕ

Почему современная биотехнология является наукой?

Биотехнология возникла как совокупность способов использования живых существ и биологических процессов для промышленного производства. С древнейших времён человек использовал организмы для выпечки хлеба, приготовления кисломолочных продуктов, покраски одежды и др. Но только благодаря исследованиям Л. Пастера (18221895) биотехнология получила научную основу. Он изучал процессы брожения - основу виноделия и пивоварения, спас шелководство, обнаружив причину болезней шелкопряда, предложил метод предохранительных прививок для профилактики инфекционных заболеваний, метод пастеризации для хранения пищевых продуктов и др. В 40-50-е годы ХХ в., когда был осуществлен биосинтез пенициллинов, началась эра антибиотиков, давшая толчок развитию микробиологической промышленности. В 60-70-е гг.

XX века начала развиваться клеточная инженерия. С созданием в 1972 г. группой П. Берга в США первой гибридной молекулы ДНК in vitro формально связано рождение генетической инженерии. Обострение экологических проблем стало причиной появления экологической инженерии (ил. 173).

Ил. 173. Схема основных направлений современной биотехнологии

Современная биотехнология как наука неразрывно связана, в первую очередь, с биологией, химией, физикой, техникой и инженерией. Её объектами являются вирусы, бактерии, грибы, клетки растений, животных, человека и биомолекулы. Для исследований в биотехнологии применяют самые разнообразные методы, среди которых метод культивирования биообъектов в биореакторах (ферментаторах), метод выращивания клеточных или тканевых культур в особых условиях, методы генетической инженерии, методы микробиологического синтеза и др.

С помощью биотехнологии можно получить экологически чистую и дешёвую продукцию, и поэтому она будет вытеснять ограниченные ресурсами и экологически вредные современные химические технологии.

Итак, БИОТЕХНОЛОГИЯ - это комплекс наук, технических средств, методов, направленных на получение и использование клеток микроорганизмов, животных и растений, а также продуктов их жизнедеятельности в промышленности.

Какова современная биотехнология?

Современная биотехнология широко применяется в сельском хозяйстве, пищевой промышленности, медицине, фармакологии и охране природы. По уровню организации биотехнологию можно условно классифицировать по таким отраслям:

• нанобиотехнология - технология наночастиц, имеющих размеры от 1 до 100 нм (например, технология адресной доставки лекарств с помощью липосом - липидных двуслойных структур, содержание которых представляет собой водный раствор вещества для лечения болезней);

• цитотехнология - клеточная технология (например, выращивание гибридом - клеточных гибридов В-лимфоцитов и раковых клеток меланомы для получения моноклональных антител, получение противовирусных белков-интерферонов способом выращивания на искусственной среде лейкоцитов периферической крови человека, получение человеческого инсулина с помощью клеток кишечной палочки);

• гистотехнология - тканевая технология (например, выращивание кожи, органов для трансплантации, выращивание клеточных культур на питательных средах);

• ембриотехнология - зародышевая технология (например, пересадки эмбриональных стволовых клеток пуповинной крови для лечения лучевой болезни; искусственное оплодотворение; репродуктивная технология экстракорпорального оплодотворения);

• биотехнология культивирования организмов (например, биотехнология выращивания шампиньонов и вешенки, съедобных моллюсков на устричных фермах, клонального микроразмножения растений);

• биоинженерная технология с применением технического подхода (например, тестирование ДНК с использованием биочипов, создание искусственных суставов, кардиостимуляторов, аппаратов почечного диализа или сердечного кровообращения).

Итак, современная биотехнология демонстрирует почти неограниченные возможности использования организмов в различных областях деятельности человека.

Каково значение биотехнологии?

Ил. 174. Основные области применения биотехнологии

Современная биотехнология имеет огромные перспективы для решения экологических проблем, ликвидации дефицита пищи и борьбы с голодом, получения сырья и энергии для промышленности, сохранения здоровья человека и др. (ил. 174). С помощью биотехнологии осуществляются:

• получение пищевых продуктов (например, кефира, йогурта, сухого молока, хлеба, соков);

• получение сортов растений (например, выведение сортов пшеницы привело к «зелёной революции» в Мексике, создание сортов риса с вегетационным периодом 120 дней значительно повысило уровень жизни населения Азии);

• получение лекарственных препаратов (например, вакцин, антибиотиков, витаминов, ферментов с помощью грибов и бактерий);

• диагностика наследственных болезней человека (например, технологии культивирования лимфоцитов, диагностика эмбриона на ранней стадии внутриутробного развития, создание тест-систем для генной диагностики);

• разработка безотходных технологий для очистки среды (например, использование бактерий для разложения искусственных полимерных материалов или пестицидов);

• создание технологий получения энергии (например, использование метанобактерий для получения биогаза, создание топлива из сахарного тростника или кукурузы);

• получение кормов для улучшения условий выращивания сельскохозяйственных животных (например, дрожжевые грибы синтезируют кормовые белки из парафинов нефти);

• создание средств ухода и защиты растений (например, создание бактериальных удобрений и биогумуса);

• создание животных-биореакторов, производящих вещества для лечения болезней (например, коров или коз, которые будут давать с молоком белок для лечения инсультов).

Использование биотехнологии может иметь и негативные последствия. Это вредное воздействие на природу мутагенов, потеря биосистемами способности к саморегуляции, изменение геномов организмов и генофонда популяций и др. Последствиями неконтролируемого распространения генетически изменённых объектов в окружающей среде может быть увеличение количества устойчивых к антибиотикам микроорганизмов, повышение концентрации аллергенов в природе, нарушение равновесия природных экосистем, повышение уровня вредности микроорганизмов, мутационные изменения, заболевания и др.

Итак, современная биотехнология имеет огромные перспективы и преимущества, но существует и реальная опасность негативных последствий от вмешательства человека в природные системы.

ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ

Задание на применение знаний

Приведите примеры, подтверждающие значение биотехнологии в различных областях деятельности человека.

Биология + Латынь

В биологии достаточно часто используются латинские выражения, обозначающие особенности проведения исследований. Сопоставьте распространённые выражения с определением их сути и получите фамилию венгерского инженера, который в 1917 г. предложил термин биотехнология.

ОТНОШЕНИЕ

Биология + Медицина

Экстракорпоральное оплодотворение (от лат. extra - снаружи, corpus - тело) - репродуктивная технология, её используют в случаях бесплодия. Синонимами являются «оплодотворение in vitro», «искусственное оплодотворение». Авторы технологии - кембриджские исследователи Р. Эдвардс и П. Стептоу. В Украине бесплодие является серьёзной проблемой: почти каждая пятая пара - бесплодна, причем 70 % - это женское бесплодие, 20 % - мужское. Каково ваше отношение к этой и другим уже традиционным отраслям биотехнологии?

РЕЗУЛЬТАТ

скачать dle 11.0фильмы бесплатно

 

Даний матеріал відноситься до підручника "Биология 9 класс Соболь (новая программа)", створено завдяки МІНІСТЕРСТУ ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ (МОН)