Войти
Закрыть

Медична біотехнологія

11 Клас

Як уже зазначалося в попередньому параграфі, сучасні біотехнології застосовують у багатьох сферах людської діяльності, зокрема й у медицині. Галузь біотехнологій, що займається розробкою нових методів діагностики та лікування, а також створенням і виробництвом ліків має назву медична біотехнологія. Сучасна медична біотехнологія забезпечила медицину величезним арсеналом потужних і чутливих методів аналізу, що дозволяють виявити в пробі біомаркери захворювань. Імуноферментний аналіз заснований на взаємодії молекул у пробі (антигенів) зі штучно отриманими антитілами (рис. 45.1, А). Антигеном може бути білок оболонки бактерії або капсида вірусу, білок-маркер запального процесу або ракової пухлини тощо. До антитіла прикріплено фермент, що каталізує певну реакцію, за продуктами якої можна говорити про наявність антигенів у пробі. Наприклад, за наявності антитіла з ферментом може змінюватися забарвлення, з'являтися світіння. Імуноферментний аналіз часто виконують на спеціальних планшетах, які дозволяють досліджувати водночас значну кількість проб (рис. 45.1, Б). Домашні тести на вагітність (рис. 44.7, Б) використовують цей вид аналізу у своїй роботі. Метод полімеразної ланцюгової реакції (ПЛР), як ви вже знаєте, дозволяє багаторазово скопіювати певну ділянку ДНК в пробірці, використовуючи бактеріальні ферменти реплікації. Для того, щоб реплікація почалася, до проби додають короткі фрагменти одноланцюгової нуклеїнової кислоти — праймери. Якщо в ДНК проби є ділянки комплементарні праймерам, то реплікація буде відбуватися (рис. 45.2). ПЛР використовують для визначення наявності певної ділянки ДНК, синтезування великої кількості ДНК для подальшого аналізу. Як діагностичний метод ПЛР-аналіз дозволяє знаходити мутації під час пренатальної діагностики, визначати батьківство, виявляти наявність збудників захворювання в пробі....
0 Переглянути

Сучасна біотехнологія

11 Клас

Термін «біотехнологія» вперше було вжито в 1917 році інженером Карлом Ерекі для описання процесу великомасштабного вирощування свиней із використанням як корму цукрового буряка. Ерекі визначив біотехнологію як усі види робіт, під час яких із сировинних матеріалів за допомогою живих організмів виробляють продукти. Вочевидь, що під таке визначення потрапляло величезне різноманіття технологічних процесів, які вже існували на той час: виноробство й пивоваріння, виробництво силосу1 й оцту тощо. Але успіхи біологічної науки у XX ст. дозволили значно розширити межі застосування живих організмів у виробництві. Тому зараз біотехнологію визначають ширше — як будь-яке технологічне використання біологічних систем, живих організмів або їхніх похідних для виробництва та зміни продуктів і процесів із заздалегідь визначеною метою. Тобто будь-яка дія, під час якої свідомо використовують компоненти живої природи, буде біотехнологічною: чи то вирощування картоплі, чи то генна терапія людини. Нині біотехнологія перетворилася на самостійну галузь біології. У багатьох університетах усього світу біотехнологію викладають як окрему дисципліну. Проте варто пам'ятати, що вона є сукупністю методів і підходів, а не цілісною наукою, оскільки не створює нові фундаментальні теорії, що покликані пояснити природні явища. Завданням біотехнології є використання знання про функціонування живих організмів для отримання необхідних продуктів або зміни природних процесів. Фундаментом біотехнології є різні біологічні науки Біотехнологія заснована на успіху різноманітних біологічних дисциплін і тісно переплетена з ними. Вона широко використовує досягнення фундаментальних біологічних наук. Здобутки молекулярної біології слугують основою для створення генетично модифікованих організмів. Біосинтез нових ліків, промислове застосування ферментів ґрунтується на даних біохімії, а клітинна біологія необхідна для розвитку технологій трансплантації тканин і органів та репродуктивних технологій. Фізіологія людини використовується в медичній біотехнології, мікробіологія — під час роботи з мікроорганізмами, а ботаніка й зоологія — із макроорганізмами. Крім того, знання багатьох технічних наук і дисциплін знайшли своє застосування під час створення виробничих процесів і установок. Знання хімії важливі у фармацевтичній та інших галузях хімічної промисловості, де використовується біотехнологія, а багато аспектів медицини стали фундаментом розвитку медичної та...
0 Переглянути

Генна інженерія людини

11 Клас

Із часу свого зародження медицина здійснила значний прорив у лікуванні захворювань. Люди більше не вмирають від застуди, а апендицит, який у Середньовіччі призводив до 100 % летального наслідку, тепер може бути прооперований у будь-якій районній лікарні. Проте досі існують захворювання, вилікувати які медицина не здатна. Насамперед це генетичні хвороби, зумовлені вродженими порушеннями ДНК. Для деяких із них можлива терапія, спрямована на усунення або полегшення симптомів. Так, наприклад, при фенілкетонурії в організмі порушується процес метаболізму амінокислоти фенілаланіну. Це спричиняє накопичення в тканинах токсичних проміжних продуктів її розкладу, які негативно впливають на роботу головного мозку, спричиняючи розвиток ідіотії. Полегшити перебіг захворювання й усунути його симптоми дозволяє дієта з пониженим умістом фенілаланіну. Але звичайна медицина не здатна лікувати першоджерело захворювань — власне генетичні дефекти. Надії на їх лікування покладають на нову галузь медицини, спрямовану на виправлення генетичних дефектів на рівні молекул ДНК — генну (генетичну) терапію. Генна терапія може здійснюватися як у організмі, так і поза ним Існує два основних способи генної терапії: in vivo та ex vivo1 (рис. 43.1). У першому випадку лікувальний фрагмент ДНК доставляють безпосередньо до клітин і модифікація відбувається в організмі, у другому ж — клітини виділяють із тіла, модифікують їх геном поза організмом і повертають оновлені назад. Найчастіше для доставки ДНК до клітин організму людини використовують видозмінені віруси. Такий спосіб доставки зручний тим, що віруси мають еволюційно досконалі механізми проникнення в клітину. При цьому віруси-носії не здатні розмножуватися й спричиняти хвороби в тілі людини....
0 Переглянути

Генна й клітинна інженерія

11 Клас

Традиційну селекцію можна розглядати як певну генетичну маніпуляцію — дії селекціонера/селекціонерки призводять до спрямованих змін генофонду популяції. Але такий вплив на генотипи є опосередкованим. Нині знання базових генетичних механізмів відкриває шлях до безпосередніх маніпуляцій із генетичним матеріалом — ДНК організму. Сукупність методів зміни спадкового матеріалу організмів із метою отримання в них або їх нащадків заданих властивостей називають генною (генетичною) інженерією. Організм, чий геном було змінено, уважають генетично модифікованим організмом (ГМО). У генній інженерії можливі два основних підходи. Перший — редагування генома з метою покращення властивостей. Цей підхід дозволяє позбутися небажаних ознак або посилити необхідні. Другий підхід — перенесення гену із генома одного організму до генома іншого. Метою цього підходу є отримання одним організмом бажаної ознаки, що характерна іншому — донорові гена. Такий організм, у геномі якого є чужорідний ген, отримав назву трансгенний. Важливо розуміти, що ГМО є ширшим поняттям, ніж трансгенний організм, але будь-який трансгенний організм в будь-якому разі є ГМО. Завдяки генетичній рекомбінації формуються нові молекули ДНК Ключовим етапом отримання генетично модифікованого організму є об'єднання різних молекул ДНК для подальшої генної модифікації. Процес об'єднання декількох молекул ДНК в одну називають генетичною рекомбінацією. Здійснюють цей процес так: обидві молекули ДНК обробляють спеціальними ферментами — рестриктазами, які розрізають дволанцюгову ДНК у певних місцях. При цьому утворюються «липкі кінці» — ділянки одноланцюгової ДНК, що мають властивість формувати дволанцюгову структуру разом із комплементарною ділянкою іншої ДНК — іншим «липким кінцем». Під час змішування різних молекул ДНК, які мають липкі кінці, відбувається їх об'єднання в єдину рекомбінантну молекулу ДНК. Далі обидва однониткові розриви зшивають за допомогою ферменту ДНК-лігази (рис. 42.1)....
0 Переглянути

Селекція мікроорганізмів

11 Клас

Коли йде мова про використання живих організмів людиною для господарських потреб, насамперед, наводять приклади використання рослин і тварин. Проте людина з найдавніших часів навчилася застосовувати мікроорганізми: бактерії, одноклітинні еукаріоти, а також мікроскопічні гриби й водорості. Отримання кисломолочних продуктів, пива, вина, сиру, квашених овочів неможливе без роботи мікроорганізмів-бродильників (табл. 41.1). Найімовірніше, першим продуктом, отриманим із використанням мікроорганізмів, є пиво. Найдавніші пивні дріжджі було знайдено ще в єгипетських гробницях. Спочатку дикі дріжджі випадково потрапляли до замоченого зерна, що призводило до початку бродіння. Потім люди під час виготовлення пивних напоїв почали додавати до нового сусла закваску від попередньої, що вже містила дріжджі1. Отже, людина, сама того не усвідомлюючи, почала культивувати дріжджі. Пізніше виявилося, що закваски відрізняються: із деяких виходить пиво кращої якості, ніж з інших. Так почався процес штучного добору. Подібний добір працював і під час отримання інших продуктів. Унаслідок цього було виведено нові штами дріжджів, бактерій і грибків, продуктивніших або зручніших у застосуванні. Кожен із цих штамів адаптований до спеціальних умов, що використовуються в технології отримання того чи того продукту. Цікаво, але про роль дріжджів у бродінні людство дізналося лише в середині XIX ст., завдяки роботам великого французького мікробіолога Луї Пастера. Також мікроорганізми застосовуються для виробництва антибіотиків. Найвідомішими виробниками антибіотиків є плісняві гриби пеніцили, а також бактерії стрептоміцети й актиноміцети2. Шляхом штучного добору було отримано штами цих мікроорганізмів, які виробляють антибіотики в значно більшій кількості, ніж їхні природні предки. 1 Більша частина штамів дріжджів, які використовуються людиною у випіканні хліба, виноробстві й пивоварінні, отримана з пекарських дріжджів Saccharomyces cerevisiae, але є і штами, отримані від інших видів. 2 Виділення антибіотиків є способом конкуренції за відмерлі органічні рештки: пригнічення чи смерть конкурентів підвищує кількість поживного субстрату, доступного продуцентам антибіотиків. Окрім продуктів харчування й антибіотиків, організми мікроскопічного розміру культивують для отримання білків, вітамінів, спиртів і карбонових кислот, амінокислот, ферментів, пігментів та інших біологічно активних речовин. Селекція мікроорганізмів...
0 Переглянути

Селекція рослин і тварин

11 Клас

Штучний добір наприкінці XIX ст. значно змінив характер своєї дії. Якщо до цього він відбувався переважно шляхом несвідомого добору рослин і тварин, для отримання потомства, то із розвитком уявлень про успадкування ознак набув цілеспрямованого характеру. Штучний добір буває двох видів: масовий та індивідуальний. Під час масового добору селекціонери й селекціонерки виділяють із початкової популяції групу особин із бажаними ознаками й використовують їх для отримання потомства. Найчастіше такий добір застосовують до перехреснозапильних рослин. Проблема масового добору в тому, що організми, відібрані для розмноження, можуть мати різні генетичні причини прояву вигідної ознаки. Тому, унаслідок схрещування їх між собою, прояв ознаки може послаблюватися (розмиватися), а не посилюватися. Проте численні повтори актів масового добору все-таки призведуть до бажаного результату. Індивідуальний добір ґрунтується на виокремленні особин із бажаними ознаками з метою отримання потомства лише від них. Для цього оцінюють не тільки фенотип (прояв ознаки), але й генотип (його першопричину) шляхом проведення аналізувального схрещування або дослідження родоводу. Такий вид добору найчастіше застосовують до самозапильних рослин і до більшості видів тварин. Існують різні способи використання гібридизації в селекції Інший важливий метод селекції — гібридизація (схрещування). Гібридизація дозволяє створювати нові комбінації ознак у потомства. Залежно від того, чи належать організми, що схрещуються, до одного виду, розрізняють внутрішньовидову й міжвидову гібридизацію. Під час внутрішньовидової гібридизації схрещують організми одного виду. Вирізняють два підвиди внутрішньовидової гібридизації: споріднену (інбридинг) і неспоріднену. У першій із них для схрещування використовують організми, що є родичами й належать до одного сорту чи породи. За такого схрещування цінна ознака в нащадків зберігається й посилюється, оскільки гени, що її визначають, переходять до гомозиготного стану1. У самозапильних рослин, зрештою, формуються групи особин, що при схрещуванні між собою не дають розщеплення ознак, оскільки є гомозиготними — чисті лінії. Однак у інбридингу є й другий бік медалі — до гомозиготного стану переходять також гени, що пригнічують життєдіяльність. Унаслідок цього у нащадків проявляються різноманітні порушення, що роблять їх менш плодовитими й життєздатними....
0 Переглянути

Селекція

11 Клас

Ще 10 тисяч років тому на Близькому Сході наші предки займалися полюванням і збиральництвом. Але маленькі групи мисливців поступово почали осідати навколо плодючих територій, де рослин і тварин було достатньо, утворюючи невеликі поселення. Із часом їхні мешканці й мешканки почали не лише збирати, але й доглядати, а згодом і висаджувати деякі дикі рослини на спеціально підготовлених ділянках. Інакше кажучи, вони почали займатися сільським господарством. Такий перехід від привласнювальної економіки до виробничої отримав назву неолітична революція. Подібні процеси відбувалися не лише на Близькому Сході, але й у інших регіонах (рис. 39.1). Згодом носії нового способу добування харчу розселялися іншими регіонами й приносили туди навички вирощування культурних рослин і розведення тварин. Говорячи про причини переходу до сільськогосподарської діяльності, наукова спільнота не є одностайною. Найбільш розповсюджена версія — кліматичні зміни. Річ у тім, що близько 11-12 тис. р. до н. е. завершився льодовиковий період, клімат стабілізувався й ріст злакових рослин активізувався. Крім того, унаслідок тривалого зледеніння кількість великих тварин зменшилася й прогодувати себе і свою родину стало важче. Зі збільшенням розміру й чисельності осіб у поселеннях поряд із людиною почали з'являтися нові екологічні ніші. У них проникали рослини і тварини, що могли співіснувати з людиною. Серед них були й ті, що могли приносити певну користь, наприклад, слугували джерелом їжі. Отже, окультурення рослин і одомашнення тварин від початку не було свідомим і цілеспрямованим процесом. Воно відбувалося спонтанно, коли тварини й рослини, які мали певний набір ознак, заселяли нову екологічну нішу, що сформувалася унаслідок людської діяльності. Рослини були окультурені в різних регіонах Для переходу до сільськогосподарської діяльності потрібні були рослини і тварини, придатні до вирощування й розведення людиною. Завдяки численним експедиціям видатного біолога Миколи Вавілова та його послідовників і послідовниць вдалося з'ясувати, що культурні рослини походять із різних регіонів, у яких росте чи ріс їхній предок, і кількість різновидів певної рослини у таких місцях є набагато більшою, ніж у інших. Ці регіони отримали назву центри різноманіття й походження культурних рослин (рис. 39.2). У таблиці 39.1 наведено приклади рослин, які були вперше окультурено в кожному з них....
0 Переглянути

Імунна система

11 Клас

Інколи всі заходи попередження захворювань не спрацьовують, і людина починає хворіти. Тоді до справи береться імунна система — сукупність біологічних структур організму, що беруть участь у його захисті шляхом пошуку й знищення небезпечних агентів: неклітинних, одно- і багатоклітинних паразитів, чужорідних тіл, отруйних речовин і перероджених клітин власного тіла. Основними «бійцями» цієї системи є різноманітні види лейкоцитів: лімфоцити, фагоцити й інші допоміжні клітини (рис. 38.1, А). Вони утворюються в червоному кістковому мозку, а дозрівають і розмножуються в решті органів лімфатичної системи1: тимусі (загрудинній залозі), лімфатичних вузлах і фолікулах (їх багато в мигдаликах і апендиксі), селезінці (рис. 38.1, Б). Компоненти вродженого імунітету забезпечують неспеціалізований захист Захист організму має три «лінії оборони»: захисні покриви2, вроджений (неспецифічний) імунітет і набутий (специфічний) імунітет. Захисна функція покривів реалізується завдяки наявності механічного бар'єру між організмом і навколишнім середовищем. У людини таким бар'єром є шкіра, а також слиз, сльози й сеча, що захоплюють мікроорганізми та часточки пилу на поверхні травної, дихальної, сечостатевої системи і виводять їх із організму. Понад те, хімічні речовини також беруть участь у захисті на рівні покривів: так, до складу сліз і слини входить фермент лізоцим, що здатний руйнувати клітинну стінку бактерій, а в шлунку міститься соляна кислота й протеази, які ефективно знищують мікробів, що потрапили всередину. 1 Іноді лімфатичну й імунну системи вважають однією й тією ж, оскільки органи й клітини обох систем є спільними. Тим не менш, лімфатична система виконує й інші функції, окрім захисної (наприклад, транспортує жири). 2 Захисні покриви (з точки зору наявності від народження) можуть розглядатися як елемент уродженого імунітету, хоча вони й не є частиною імунної системи. Уроджений імунітет, подібно до захисних покривів, працює проти всіх чужорідних агентів, тобто є неспецифічним. Також, на відміну від набутого імунітету, він спрацьовує одразу після потрапляння збудника до організму. До його складу входять як гуморальні (розчинені в рідинах тіла речовини), так і клітинні компоненти (табл. 38.1). Завдяки вродженому імунітету відбувається первинне знищення небезпечних агентів та активація набутого імунітету....
0 Переглянути

Практична робота. Розробка рекомендацій щодо профілактики захворювань

11 Клас

Мета: навчитися визначати причини розвитку неінфекційних хвороб і шляхи передачі інфекційних, узагальнити знання про заходи профілактики різних типів захворювань, розробити рекомендації щодо профілактики окремих типів хвороб. • 1. Схарактеризуйте дві неінфекційні хвороби чи порушення різних систем органів за наведеними критеріями. • 2. Запропонуйте рекомендації для профілактики кожної з досліджуваних неінфекційних хвороб чи порушень за кожним з основних чинників впливу (якщо можливо). • 3. Схарактеризуйте дві інфекційні хвороби за наведеними критеріями. • 4. Запропонуйте рекомендації для запобігання інфікуванню кожним зі збудників та загальні профілактичні заходи, спрямовані на посилення імунного захисту....
0 Переглянути

Профілактика захворювань людини

11 Клас

Виконання висловлених у попередніх параграфах рекомендацій спрямоване на підтримання здоров'я та запобігання появі порушень чи захворювань, тобто на профілактику хвороб. Кожна сьома людина з десяти у світі помирає від захворювань, що не передаються від людини до людини, — неінфекційних хвороб. Їхня поява визначається схарактеризованими раніше чинниками (табл. 37.1) нездоровим способом життя, шкідливими звичками, несприятливими соціальним і природним оточенням, спадковістю. Тому їхня профілактика й полягає у виконанні попередньо зазначених рекомендацій. Так можна знизити ризик появи захворювань серцево-судинної системи (ішемічної хвороби серця, інсультів), забезпечивши нормальний рівень фізичної активності, уникнути хвороб обміну речовин (цукрового діабету ІІ типу) — скоригувавши харчовий раціон, зменшити ймовірність розвитку раку легень — кинувши палити, запобігти психозам — уникнувши надмірного стресу. Варто розуміти, що лише одна дія, наприклад, припинення вживання алкоголю чи активний біг щовечора з огляду на профілактику неінфекційних хвороб, краще, ніж її відсутність. Але для максимального зменшення ймовірності розвитку цих хвороб треба намагатися дотримуватися всіх запропонованих рекомендацій водночас. Окрім здорової власної поведінки, потрібно максимально «оздоровити» своє довкілля якомога менше перебувати в забрудненому середовищі (наприклад, біля «брудних» промислових об'єктів, на магістральних вулицях міста), а частіше в парках чи за межами населеного пункту. Також регулярні медичні огляди в лікарів і лікарок різних спеціальностей, здавання аналізів і проведення діагностичних процедур (рис. 371) сприятимуть якомога швидшому виявленню порушення. Сучасна медицина володіє численними засобами корекції й лікування неінфекційних хвороб, тому навіть якщо вони з’явилися, не варто панікувати і втрачати віру в краще. Науково доведено, що позитивний настрій і віра в ефективність лікування сприяють одужанню1. Ба більше, медичній науці відомі шляхи підвищення ефективності профілактики деяких хвороб, варто лише проконсультуватися в якісного спеціаліста чи спеціалістки. Останнє особливо актуальне для людей, що з генетичних причин схильні до тих чи тих порушень. Їм потрібно заздалегідь дізнатися про таку схильність (часто це можна зробити за родоводом) і враховувати ці знання в повсякденному житті....
0 Переглянути
Вперед
1 ... 297 298 299 300 301 302 303 304 305 ... 343
Назад

Навігація