Самоконтроль знань 9. Біологія як основа біотехнології та медицини
- 14-11-2021, 23:39
- 893
| ... |
Клітинна інженерія
- 14-11-2021, 23:39
- 424
| Вирощення кісток із стовбурових клітин - результат дослідницької роботи лікарів і біологів Донецького інституту невідкладної і відновної хірургії ім. В. К. Гусака. На сьогодні команда спеціалістів працює в Києві, ставлячи на ноги поранених бійців. Методику, що ґрунтується на клітинний інженерії, розробив В. Оксимець спільно з Д. Зубовим та Р. Васильєвим. Що ж таке клітинна інженерія? ЗМІСТ Чим займається клітинна інженерія? КЛІТИННА ІНЖЕНЕРІЯ - це галузь науки, завданням якої є створення нових клітин та отримання тканин, органів й організмів з клітинного матеріалу. «Клітинна», тому що маніпуляції здійснюються з окремими клітинами, а «інженерія» - конструюються нові клітини на основі їхньої гібридизації, реконструкції та культивування. Перевагами клітинної інженерії є те, що вона дає змогу експериментувати з клітинами, а не з цілими організмами, і навіть отримувати з клітин тканини та організми із заданими властивостями. Так, у вищезгаданому прикладі кісткову тканину й кістки вирощують зі стовбурових клітин, виділених із кісткового мозку чи жирової тканини. До недавнього часу клітинну інженерію вважали лише методом біотехнології чи галуззю генетичної інженерії. Початок стрімкого розвитку клітинної інженерії відносять до 1960-х років, коли було створено перші гібридні клітини (Б. Ефруссі, Г. Харріс, П. Карлсон) та перші методи конструювання клітин нового типу. Основними методами сучасної клітинної інженерії є: • метод гібридизації соматичних клітин - поєднання соматичних клітин різних тканин або організмів для отримання нових комбінацій ознак; • метод культури клітин (тканин) - виділення й перенесення клітин з організму на поживні середовища для отримання культури клітин. Клітинні культури - це генетично однорідні популяції клітин, що ростуть у сталих умовах середовища. Метод використовується для визначення мутагенної дії чинників довкілля, діагностики захворювань, картування хромосом, вирощування стовбурових клітин, отримання калюсних культур;... |
Генетично модифіковані організми (ГМО)
- 14-11-2021, 23:37
- 376
| У одному із законопроектів Верховної Ради України пропонується встановити, що суб’єкти господарювання, які вводять в обіг харчові продукти з ГМО, повинні відображати на етикетці продукту інформацію про наявність у них ГМО, якщо їх частка перевищує 0,9 %. Згідно з чинними нормами усі харчові продукти мають маркуватися написом «З ГМО» або «Без ГМО». Що це за маркування і для чого його використовують? ЗМІСТ Як отримують генетично модифіковані організми? Генетично модифіковані організми стали реальністю з кінця 1970 рр., коли з’явилися перші бактерії із вбудованими генами інсуліну. Це була перша спроба використання ГМО з метою терапії людини білками-продуктами. Для цього в геном кишкової палички вбудували ген людського інсуліну. В результаті невибагливі й дешеві в утриманні бактерії синтезують людський інсулін, який для людини не є чужорідною речовиною. І ось вже майже 40 років препарати штучного інсуліну активно використовують в усьому світі. Генетична модифікація відрізняється від природного та штучного мутагенезу спрямованістю змін генотипу. При цьому генетичний матеріал переносять з одного організму в інший, застосовуючи технологію рекомбінантних ДНК. Створення рекДНК відбувається завдяки методам молекулярного клонування - отриманню багатьох копій молекули ДНК in vivo. Під час використання цих вже класичних методів поруч із вбудованим геном, як правило, вставляється маркер. Маркерамиможуть бути, наприклад, гени флуоресцентних білків, світіння яких помітне в ультрафіолетовому випромінюванні. Генетично модифіковані організми за переважною більшістю ознак не відрізняються від вихідних форм, не мають відхилень, здатні до повноцінного розмноження і, що є важливим для людини, передають вбудовані в них спадкові характеристики наступним поколінням.... |
Основи генетичної інженерії
- 14-11-2021, 23:36
- 545
| Американські науковці вилікували двох самців мавп виду саймірі звичайний (Saimiri sciureus) від вродженого дальтонізму. Вчені зробили це за допомогою штучних вірусів, перемістивши ген людського білка йодопсину в клітини мавп. Ці результати мають практичне значення, оскільки стало зрозуміло, що можна здійснювати лікування дальтонізму і в людини. А який напрям науки займається такими дослідженнями? ЗМІСТ Чим генетична інженерія відрізняється від класичної селекції? Генетична інженерія - це дуже молодий напрям науки на межі молекулярної біології, генетики й біотехнології, метою якого є створення організмів із новими комбінаціями спадкових ознак. Народився цей напрям досліджень в 1972 р., коли Пол Берг уперше поєднав у пробірці ДНК вірусу SV40 (спричиняє появу пухлин у мавп) з ДНК бактеріофага лямбда (паразитує в клітинах кишкової палички). Так було отримано першу рекомбінантну ДНК (рекДНК) - молекула ДНК, яка поєднує в собі генетичний матеріал, виділений з різних біологічних джерел. Це стало початком розробки біотехнології одержання рекДНК, що є основою генетичної інженерії. У своєму інтерв’ю на сайті Нобелівського комітету Пол Берг говорив: «Не зовсім коректно називати мене батьком генної інженерії. Ми зробили лише перший крок на шляху до неї». Далі відбулись відкриття ферментів, що розрізають і зшивають ланцюги ДНК, методів визначення послідовності нуклеотидів ДНК (метод секвенування), методів клонування генів та ін. Ці дослідження дають змогу конструювати генетичні структури й отримувати організми з потрібними ознаками.... |
Біотехнологія
- 14-11-2021, 23:34
- 664
| У світі виготовляють сотні сортів сиру, найвідомішими з яких є бринза, камамбер, рокфор, пармезан, чеддер, моцарела та ін. Їх тип, консистенція і аромат залежать від молока, бактерій і цвілевих грибів, обробки тощо. Ароматизаторами можуть слугувати трави, спеції, деревний дим. Чому сироваріння є біотехнологією? ЗМІСТ Чому сучасна біотехнологія є наукою? Біотехнологія виникла як сукупність способів використання живих істот і біологічних процесів для промислового виробництва. З найдавніших часів людина використовувала організми для випікання хліба, приготування кисломолочних продуктів, фарбування одягу тощо. Але лише завдяки дослідженням Л. Пастера (1822-1895) біотехнологія набула наукової основи. Цей французький науковець вивчав процеси бродіння, що є основою виноробства й пивоваріння, врятував шовківництво, виявивши причину хвороб шовкопряда, запропонував метод запобіжних щеплень для профілактики інфекційних захворювань, метод пастеризації для зберігання харчових продуктів тощо. У 40-50-ті роки ХХ ст., коли було здійснено біосинтез пеніцилінів, почалася ера антибіотиків, що дала поштовх розвитку мікробіологічної промисловості. У 60-70-ті рр. XX століття почала бурхливо розвиватися клітинна інженерія. Зі створенням у 1972 р. групою П. Берга в США першої гібридної молекули ДНК in vitro формально пов’язане народження генетичної інженерії. Загострення екологічних проблем стало причиною появи екологічної інженерії, спрямованої на отримання людиною чистої води, повітря, продуктів (іл. 174). Сучасна біотехнологія як наука нерозривно пов’язана, в першу чергу, з біологією, хімією, фізикою, технікою та інженерією. Її об’єктами є віруси, бактерії, гриби, клітини рослин, тварин, людини та біомолекули. Для досліджень у біотехнології застосовують найрізноманітніші методи, серед яких метод культивування біооб’єктів у біореакторах (ферментаторах), метод вирощування клітинних чи тканинних культур в особливих умовах, методи генетичної інженерії, методи мікробіологічного синтезу та ін.... |
Методи селекції
- 14-11-2021, 23:31
- 502
| Пес свійський (Canis familiaris) - культигенна тварина, тобто група, що не має відповідного організму в дикій природі. У наш час існують близько 400 порід собак, які зовсім не схожі одна на одну, але все це породи одного виду. Зіставте назви службових порід пса з ілюстраціями: А - доберман-пінчер; Б - боксер; В - ротвейлер; Г - мастиф; Д - різеншнауцер; Е - сенбернар. Що таке породи? Якими методами вивели ці породи? ЗМІСТ Чим відрізняються породи, сорти й штами від диких видів? Об’єктами і кінцевим результатом селекційного процесу є породи, сорти і штами як штучно створені людиною популяції організмів. Порода тварин - це сукупність особин певного виду тварин, яка має спадкові особливості. У породі має бути достатня кількість тварин, інакше обмежується можливість застосування добору, що швидко призводить до виродження породи. Тварин, подібних за особливостями, живою масою, продуктивністю, плодючістю та іншими ознаками, прийнято об’єднувати у певні групи (класи). Так, всі породи собак сьогодні поділяють на службові, мисливські, спортивні та декоративні (іл. 171). Сорт рослин - сукупність рослин певного виду, які різняться спадковими особливостями. Кожен сорт рослин має унікальне найменування та зберігає свої властивості під час багаторазового вирощування (іл. 172).... |
Поняття про селекцію
- 14-11-2021, 23:30
- 537
| Кількість видів дійсно одомашнених тварин є дуже невеликою - не більш ніж 25. Для одомашнення необхідно, щоб поміщена в неволю тварина принесла потомство. Тільки тоді можна зайнятися добором і, зберігаючи особини з найціннішими для людини властивостями, через багато століть отримати вже не просто приручену, а справжню свійську тварину. Яка наука займається вивченням можливостей одомашнення тварин і введення в культуру рослин? ЗМІСТ Чому селекція є наукою? СЕЛЕКЦІЯ (від лат. selectio - добір) - наука про створення нових та поліпшення вже існуючих сортів рослин, порід тварин і штамів мікроорганізмів. Наукові основи селекції закладено Ч. Дарвіном у працях «Походження видів» (1859) та «Зміна домашніх тварин і культурних рослин» (1868), в яких обґрунтовано основи селекційного створення нових форм. Важливим етапом подальшого розвитку селекції стало відкриття законів спадковості й мінливості. Великий внесок у розвиток селекції зробив М. І. Вавилов, автор закону гомологічних рядів й вчення про центри походження культурних рослин. Важливу роль у становленні селекції зіграли українські селекціонери Л. П. Симиренко, І. В. Мічурін, В. М. Ремесло, М. Ф. Іванов, М. М. Гришко та ін. Чому селекція є наукою? Предметом селекції є вивчення закономірностей формування сортів рослин, порід тварин та штамів мікроорганізмів в створених людиною умовах. Селекція підпорядкована тим самим законам, що й еволюція видів у природі, однак природний добір частково замінений штучним. Теоретичною базою селекції є генетика, еволюційне вчення та екологія. Використовуючи еволюційну теорію, генетичні закони, вчення про чисті лінії й мутації, екологічні закономірності, вчені-селекціонери розробили різноманітні методи виведення сортів, порід і штамів. До основних методів селекції належать добір, гібридизація, методи поліплоїдізації та експериментального мутагенезу. Інтеграція селекції з молекулярною біологією, цитологією, кріобіологією, біохімією відкрили нові перспективи розвитку. Все ширше використовуються можливості й методи біотехнології, молекулярної біології, генетичної інженерії, що значно пришвидшує селекційний процес.... |
Узагальнення теми 8. Надорганізмові біологічні системи
- 14-11-2021, 23:28
- 1 050
| Надорганізмові біологічні системи - це угруповання живих організмів, які взаємопов'язані між собою та з навколишнім середовищем. Такими системами є популяції, види, екосистеми й біосфера. Закон піраміди енергій, правило екологічної піраміди, закон 10 % (закон Р. Ліндемана, 1942). З одного трофічного рівня екологічної піраміди переходить на інший її рівень в середньому не більш ніж 10 % енергії. Закон взаємодії екологічних чинників (закон О. Мітчерліха, 1909). У природі один екологічний чинник може впливати на інший, тому успіх виду в довкіллі залежить від взаємодії чинників. Закон мінімуму (закон лімітуючого чинника, закон Ю. Лібіха, 1840). Найбільшу лімітувальну дію на організм, популяцію або угруповання справляють ті життєво важливі чинники зовнішнього середовища, кількість (концентрація) яких близька до мінімального критичного рівня. Закон біогенної міграції атомів (В. І. Вернадський). Міграція хімічних елементів на земній поверхні й у біосфері в цілому здійснюється або за безпосередньої участі живої речовини (біогенна міграція), або відбувається в середовищі, геохімічні властивості якого зумовлені живою речовиною.... |
Біосфера та її збереження
- 14-11-2021, 23:26
- 487
| Більшість екологічних закономірностей вдало узагальнив у 1974 р. американський еколог Б. Коммонер (1917-2012). «Якщо ми хочемо вижити, то маємо зрозуміти причини катастрофи, що наближається», - говорив науковець. Закони екології він сформулював у вигляді чотирьох афоризмів: 1) усе пов’язано з усім; 2) усе має кудись подітися; 3) природа «знає» краще; 4) ніщо не дається задарма. Наведіть приклади з повсякденного життя, що ілюструють кожний із законів Б. Коммонера. ЗМІСТ Як впливає людина на сучасну біосферу? Протягом усієї своєї історії людство поступово посилювало вплив на природу, усе більше порушуючи екологічну рівновагу й створюючи екологічні проблеми. Екологічні проблеми - це такі зміни стану довкілля, які можуть погіршити (прямо або опосередковано) природні умови. Вони можуть мати статус місцевих чи регіональних екологічних проблем, але деякі спричиняють вплив на всю біосферу Землі й загрожують людству. В наш час науковці-екологи виокремлюють такі найважливіші глобальні проблеми, як: 1) забруднення середовища (відходами виробництва, нафтопродуктами, отрутохімікатами, мінеральними добривами, синтетичними матеріалами тощо); 2) потепління клімату; 3) кислотні опади; 4) руйнування озонового шару; 5) спустелення територій; 6) зменшення біорізноманіття. Сигналами неблагополуччя біосфери і нерозумної господарської діяльності людини в наш час все частіше стають екологічні катастрофи. Екологічні катастрофи - швидкі й небезпечні зміни природних умов, за яких стан довкілля стрибкоподібно змінюється в несприятливий бік. Сумними прикладами таких подій були Бхопальська аварія на хімічному заводі в Індії (1984), Чорнобильська аварія в Україні (1986), аварія на ядерній електростанції «Фукусіма-1» в Японії (2011). На жаль, число та частота великих екологічних катастроф у світі зростають: за десятиріччя з 1960 до 1970 рр. їх трапилося 14, а за десятиріччя з 1980 до 1990 рр. зареєстровано вже 70. Наприкінці XX ст. людство почало відчувати наближення глобальної екологічної кризи, яка, на відміну від попередніх криз, охопила всю планету та зумовлена техногенними причинами. Екологічна криза - глибоке порушення природної екологічної рівноваги та напружений стан взаємин між людиною і природою. До розвитку глобальної сучасної екологічної кризи призвели два чинники - демографічний та промислово-енергетичний. Кількість населення Землі зростає (1830 р. - 1 млрд, 1994 р. - 5,5 млрд, а на 1 квітня 2017 р.... |
Біосфера як цілісна система
- 14-11-2021, 23:24
- 574
| Володимир Іванович Вернадський (1863-1945) - геніальний український науковець, засновник біогеохімії, творець вчення про біосферу. Він писав: «На земній поверхні немає хімічної сили, могутнішої за своїми кінцевими наслідками, ніж живі організми, взяті загалом». На вашу думку, чому? ЗМІСТ Які особливості біосфери? БІОСФЕРА - особлива оболонка Землі, населена живими істотами (іл. 165). Перші уявлення про біосферу як «зону життя» дав Ж. Б. Ламарк, термін запропонував австрійський вчений Е. Зюсс (1875), а цілісне вчення про біосферу створив наш видатний співвітчизник В. І. Вернадський («Біосфера», 1926). Дослідженнями біосфери займається біосферологія. 2. У структурі біосфери виокремлюють абіотичний та біотичний компоненти, що пов’язані переміщенням елементів. Живі організми концентрують, перерозподіляють хімічні елементи, синтезують з них й розкладають хімічні сполуки. У науці ця закономірність називається законом Вернадського, або законом біогенної міграції хімічних елементів: міграція хімічних елементів на земній поверхні та в біосфері в цілому здійснюється або за безпосередньої участі живої речовини, або ж в середовищі, особливості якого зумовлені живою речовиною. 3. Структурними елементами біосфери є 7 типів речовини: 1) жива (сукупність усіх організмів на Землі); 2) біогенна (речовина, утворена й перероблювана організмами: вугілля, нафта, кисень атмосфери тощо); 3) косна (абіотична речовина, утворена без участі живого - лава, попіл вулканів; 4) біокосна (біогенно-абіотична речовина, продукти розкладу і переробки косної речовини організмами - ґрунт); 5) радіоактивна; 6) космічна; 7) розсіяні атоми. 4. Елементарними одиницями біосфери є екосистеми в усій своїй різноманітності, об’єднані біологічним колообігом речовин й перетворенням енергії. Через те біосферу розглядають як єдину глобальну складну екосистему планети Земля. 5. Біосфера існує з часу появи життя на Землі й на сучасному етапі свого розвитку поступово переходить у ноосферу - стан біосфери, за якого визначальними чинниками стає розумова діяльність й праця людини, а характерною рисою - екологізація всіх сфер життя.... |
