Обобщение темы 9. Биология как основа биотехнологии и медицины
- 10-11-2021, 22:06
- 418
| ... |
Клеточная инженерия
- 10-11-2021, 22:06
- 416
| Выращивание костей из стволовых клеток - результат исследовательской работы врачей и биологов Донецкого института неотложной и восстановительной хирургии им. В. К. Гусака. Сегодня команда специалистов работает в Киеве, ставя на ноги раненных бойцов. Методику, основанную на клеточной инженерии, разработал В. Оксимец совместно с Д. Зубовым и Г. Васильевым. Что же такое клеточная инженерия? СОДЕРЖАНИЕ Чем занимается клеточная инженерия? КЛЕТОЧНАЯ ИНЖЕНЕРИЯ - это отрасль науки, задачей которой является создание новых клеток и получение тканей, органов и организмов из клеточного материала. «Клеточная», так как манипуляции осуществляются с отдельными клетками, а «инженерия» - конструируются новые клетки на основе их гибридизации, реконструкции и культивирования. Преимущества клеточной инженерии: она позволяет экспериментировать с клетками, а не с целыми организмами, а также получать из клеток ткани и организмы с заданными свойствами. Так, в вышеупомянутом примере костную ткань и кости выращивают из стволовых клеток, выделенных из костного мозга или жировой ткани. Начало стремительного развития клеточной инженерии относят к 1960-м годам, когда были созданы первые гибридные клетки (Б. Эфрусси, Г. Харрис, П. Карлсон) и первые методы конструирования клеток нового типа. Основные методы современной клеточной инженерии: • метод гибридизации соматических клеток - сочетание соматических клеток различных тканей или организмов для получения новых комбинаций признаков; • метод культуры клеток (тканей) - выделение и перенос клеток из организма на питательные среды для получения культуры клеток. Клеточные культуры - это генетически однородные популяции клеток, растущих в постоянных условиях среды. Метод используется для определения мутагенного действия факторов окружающей среды, диагностики заболеваний, картирования хромосом, выращивания стволовых клеток, получения каллюсных культур;... |
Генетически модифицированные организмы (ГМО)
- 10-11-2021, 22:04
- 361
| В одном из законопроектов Верховной Рады Украины предлагается установить, что субъекты хозяйствования, которые вводят в оборот пищевые продукты с ГМО, должны отражать на этикетке продукта информацию о наличии в них ГМО, если их доля превышает 0,9%. Согласно действующим нормам все пищевые продукты должны маркироваться надписью «С ГМО» или «Без ГМО». Что это за маркировка и для чего её используют? СОДЕРЖАНИЕ Как получают генетически модифицированные организмы? Генетически модифицированные организмы стали реальностью с конца 1970 г., когда появились первые бактерии со встроенными генами инсулина. Это была первая попытка использования ГМО с целью терапии человека белками-продуктами. Для этого в геном кишечной палочки встроили ген человеческого инсулина. В результате неприхотливые и дешёвые в содержании бактерии синтезируют человеческий инсулин. Генетическая модификация отличается от естественного и искусственного мутагенеза направленностью изменений генотипа. При этом генетический материал переносят из одного организма в другой, применяя технологию рекомбинантных ДНК. Создание рекДНК происходит благодаря методам молекулярного клонирования - получению многих копий молекулы ДНК in vivo. При использовании этих уже классических методов рядом со встроенным геном, как правило, вставляется маркер (например, гены флуоресцентных белков, свечение которых заметно в ультрафиолетовом излучении). Генетически модифицированные организмы по подавляющему большинству признаков не отличаются от исходных форм, не имеют отклонений, способны к полноценному размножению и, что важно для человека, передают встроенные в них наследственные характеристики следующим поколениям.... |
Основы генетической инженерии
- 10-11-2021, 22:03
- 408
| Генетическая инженерия - это очень молодое направление науки на рубеже молекулярной биологии, генетики и биотехнологии, целью которого является создание организмов с новыми комбинациями наследственных признаков. Зародилось это направление исследований в 1972 г., когда Пол Берг впервые соединил в пробирке ДНК вируса SV40 (вызывает появление опухолей у обезьян) с ДНК бактериофага лямбда (паразитирует в клетках кишечной палочки). Так была получена первая рекомбинантная ДНК (рекДНК) - молекула ДНК, сочетающая в себе генетический материал, выделенный из различных биологических источников. Это стало началом разработки биотехнологии получения рекДНК, что является основой генетической инженерии. В своём интервью на сайте Нобелевского комитета Пол Берг говорил: «Не совсем корректно называть меня отцом генной инженерии. Мы сделали лишь первый шаг на пути к ней». Потом были открыты ферменты, разрезающие и сшивающие цепи ДНК, методы определения последовательности нуклеотидов ДНК (метод секвенирования), методов клонирования генов и др. В чём же преимущества генетической инженерии перед селекцией? При создании новых пород, сортов или штаммов селекция сталкивается с такими проблемами, как нескрещиваемость видов, неуправляемость извне процессами рекомбинации ДНК, непредсказуемость комбинаций признаков в потомстве и др. Селекция в своих исследованиях опирается на отбор признаков и внутривидовую гибридизацию. На всё уходит много времени, используются различные мутагены для искусственного мутагенеза, и не всегда результаты соответствуют ожиданиям. Преимущество генетической инженерии - быстрое, целенаправленное и контролируемое изменение признаков с использованием генетического материала не только организмов одного вида, но и различных неродственных видов. Так, генетические структуры бактерий могут переноситься в клетки растений, а гены человека - в клетки бактерий. Методы генетической инженерии позволяют значительно ускорить селекционные процессы: срок получения новых форм организмов сократился до 3-4 лет вместо 10-12 лет, необходимых с применением методов селекции. И ещё одно преимущество: генетическая инженерия исследует процессы рекомбинации и получения новых генетических структур вне организма, поскольку молекулярная биология доказала, что естественные механизмы сохранения стабильности генома изменить невозможно и опасно (ил. 176).... |
Биотехнология
- 10-11-2021, 22:01
- 378
| 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).... |
Методы селекции
- 10-11-2021, 21:59
- 386
| В наше время существует около 400 пород собак, которые совсем не похожи друг на друга, но всё это породы одного вида. Сопоставьте названия служебных пород пса с иллюстрациями: А - доберман-пинчер; Б - боксёр; В - ротвейлер; Г - мастиф; Д - ризеншнауцер; Е - сенбернар. Что такое породы? Какими методами вывели эти породы? СОДЕРЖАНИЕ Чем отличаются породы, сорта и штаммы от диких видов? Объектами и конечным результатом селекционного процесса являются породы, сорта и штаммы как искусственно созданные человеком популяции организмов. Порода животных - это совокупность особей определённого вида животных, имеющая наследственные особенности. В породе должно быть достаточное количество животных, иначе ограничивается возможность применения отбора, что быстро приводит к вырождению породы. Животных, подобных по особенностям, живой массе, производительности, плодовитости и другим признакам, принято объединять в определённые группы (классы). Так, все породы собак сегодня делятся на служебные, охотничьи, спортивные и декоративные (ил. 170).... |
Понятие о селекции
- 10-11-2021, 21:57
- 428
| Для одомашнивания необходимо, чтобы помещённое в неволю животное принесло потомство. Только тогда можно заняться отбором и, сохраняя особи с ценными для человека свойствами, через много веков получить уже не просто приручённое, а настоящее домашнее животное. Какая наука занимается изучением возможностей одомашнивания животных и введением в культуру растений? СОДЕРЖАНИЕ Почему селекция является наукой? СЕЛЕКЦИЯ (от лат. selectio - отбор) - наука о создании новых и улучшении уже существующих сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов. Научные основы селекции заложены Ч. Дарвином в работах «Происхождение видов» (1859) и «Изменение домашних животных и культурных растений» (1868), в которых обоснованы основы селекционного создания новых форм. Важным этапом дальнейшего развития селекции стало открытие законов наследственности и изменчивости. Большой вклад в развитие селекции сделал Н. Вавилов, автор закона гомологических рядов и учения о центрах происхождения культурных растений. Важную роль в становлении селекции сыграли украинские селекционеры Л. Симиренко, В. Мичурин, В. Ремесло, М. Иванов, Н. Гришко и др. Почему селекция является наукой? Предмет селекции - изучение закономерностей формирования сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов в созданных человеком условиях. Селекция подчинена тем же законам, что и эволюция видов в природе, однако естественный отбор частично заменён искусственным. Теоретическая база селекции - генетика, эволюционное учение и экология.... |
Обобщение темы 8. Сверхорганизменные биологические системы
- 9-11-2021, 23:42
- 409
| Надорганизменные биологические системы - это группировки живых организмов, взаимосвязанные между собой и с окружающей средой. Это популяции, виды, экосистемы и биосфера. Закон пирамиды энергии, правило экологической пирамиды, закон 10 % (закон Р. Линдемана, 1942). С одного трофического уровня экологической пирамиды переходит на другой её уровень в среднем не более 10 % энергии. Закон минимума (закон лимитирующего фактора, закон Ю. Либиха, 1840). Наибольшее лимитирующее действие на организм, популяцию или группировки оказывают те жизненно важные факторы внешней среды, количество (концентрация) которых близка к минимальному критическому уровню. Закон биогенной миграции атомов (В. И. Вернадский). Миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется или при непосредственном участии живого вещества (биогенная миграция), или происходит в среде, геохимические свойства которой обусловлены живым веществом.... |
Биосфера и её сохранение
- 9-11-2021, 23:39
- 405
| Большинство экологических закономерностей удачно обобщил в 1974 г. американский эколог Б. Коммонер (1917-2012). «Если мы хотим выжить, то должны понять причины приближающейся катастрофы», - говорил учёный. Законы экологии он сформулировал в виде четырёх афоризмов: 1) всё связано со всем; 2) всё должно куда-то деваться; 3) природа «знает» лучше; 4) ничто не даётся даром. Приведите примеры из повседневной жизни, иллюстрирующие каждый из законов Б. Коммонера. СОДЕРЖАНИЕ Как влияет человек на современную биосферу? На протяжении всей своей истории человечество постепенно усиливало влияние на природу, всё больше нарушая экологическое равновесие и создавая экологические проблемы. Экологические проблемы - это такие изменения состояния окружающей среды, которые могут ухудшить (прямо или косвенно) природные условия. Они могут иметь статус местных или региональных экологических проблем, но некоторые оказывают влияние на всю биосферу Земли и угрожают человечеству. В настоящее время учёные-экологи выделяют такие важнейшие глобальные проблемы, как: 1) загрязнение среды (отходами производства, нефтепродуктами, ядохимикатами, минеральными удобрениями, синтетическими материалами и т. п.); 2) потепление климата; 3) кислотные осадки; 4) разрушение озонового слоя; 5) опустынивание территорий; 6) уменьшение биоразнообразия. Сигналами неблагополучия биосферы и неразумной хозяйственной деятельности человека сегодня всё чаще становятся экологические катастрофы. Экологические катастрофы - быстрые и опасные изменения природных условий, при которых состояние окружающей среды скачкообразно изменяется в неблагоприятную сторону. Печальными примерами таких событий были Бхопальськая авария на химическом заводе в Индии (1984), Чернобыльская авария в Украине (1986), авария на атомной электростанции «Фукусима-1» в Японии (2011). К сожалению, число и частота крупных экологических катастроф в мире растут: за десятилетие с 1960 до 1970 гг. их случилось 14, а за десятилетие с 1980 по 1990 гг. зарегистрировано уже 70.... |
Биосфера как целостная система
- 9-11-2021, 23:37
- 437
| Владимир Иванович Вернадский (1863-1945) - гениальный украинский учёный, основатель биогеохимии, создатель учения о биосфере. Он писал: «На земной поверхности нет химической силы, мощнее по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом». Как вы думаете, почему? БИОСФЕРА - особая оболочка Земли, населённая живыми существами (ил. 164). Первые представления о биосфере как о «зоне жизни» дал Ж. Б. Ламарк, термин предложил австрийский учёный Э. Зюсс (1875), а целостное учение о биосфере создал наш выдающийся соотечественник В. И. Вернадский («Биосфера», 1926). Исследованиями биосферы занимается биосферология. Каковы же особенности биосферы как биологической системы высокого уровня организации живой материи? 1. Биосфера охватывает три геологические оболочки - литосферу, атмосферу и гидросферу. Пределы биосферы: нижние слои атмосферы до высоты около 11 км, вся гидросфера и верхний слой литосферы до глубины 3-11 км. 2. В структуре биосферы выделяют абиотический и биотический компоненты, связанные перемещением элементов. Живые организмы концентрируют, перераспределяют химические элементы, синтезируют из них и разлагают химические соединения. В науке эта закономерность называется законом Вернадского, или законом биогенной миграции химических элементов: миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется или при непосредственном участии живого вещества, или же в среде, особенности которой обусловлены живым веществом.... |
