Войти
Закрыть

Застосування досягнень молекулярної генетики, молекулярної біології та біохімії у біотехнології

11 Клас

Поки що не існує ефективних методів лікування спадкових захворювань сітківки (наприклад, пігментного ретиніту). Відбувається збій, через який фоторецептори починають гинути, що призводить до сліпоти. Для розв'язування цієї проблеми вчені намагаються створити біотехнологію доставки до цих клітин необхідних генів за допомогою вірусів або плазмід. Які біологічні науки можуть їм у цьому допомогти? Яке значення досягнень молекулярної генетики для біотехнології? МОЛЕКУЛЯРНА ГЕНЕТИКА - це галузь біології, що вивчає молекулярні основи спадковості й мінливості живих організмів і вірусів. Найголовнішими досягненнями молекулярної генетики, що застосовуються в біотехнології, є закономірності організації та збереження генетичного матеріалу (хімічна природа гена, штучний синтез гена, механізми реплікації й репарації ДНК). Молекулярна генетика стала теоретичною основою генної інженерії, метою якої є створення генетичних структур та організмів з новими комбінаціями спадкових ознак. До найважливіших методів молекулярної генетики, що їх використовують у генній інженерії, належать: метод гібридизації ДНК з використанням ДНК-зондів - визначення фрагментів ДНК або РНК з певною генетичною інформацією за допомогою одноланцюжкових комплементарних фрагментів ДНК (ДНК-зондів); методи секвенування генів - встановлення послідовності нуклеотидів у молекулах ДНК; метод полімеразної ланцюгової реакції - збільшення кількості фрагментів ДНК у біологічному матеріалі; метод генетичних маркерів - ідентифікація фрагментів ДНК за допомогою специфічних нуклеотидних послідовностей з відомою первинною структурою; методи перенесення генів за допомогою вірусних векторів або плазмід. Для отримання генів, їх поєднання з векторами (плазмідами або вірусами) в генетичній інженерії використовують ферменти: ревертази (ферменти, що каталізують синтез нитки ДНК на матриці іРНК), рестриктази (ферменти, що розрізають нуклеотидні послідовності в певних місцях), лігази (ферменти, що з'єднують нуклеотидні послідовності)....
0 Переглянути

Застосування результатів біологічних досліджень у біотехнології

11 Клас

Національна академія наук США оприлюднила доклад про те, що суспільство має готуватися до появи нових продуктів біотехнології у найближчі 5-10 років. Це бактерії, що діють як ліки, генетично модифіковані організми, м'ясо з пробірки, біолюмінесцентні організми, генний драйв для регуляції чисельності шкідників. А з якими напрямами біотехнології пов'язані ці продукти? Які основні завдання та напрями сучасної біотехнології? БІОТЕХНОЛОГІЯ - це комплекс наук, засобів, методів, спрямованих на одержання і використання процесів, клітин, продуктів життєдіяльності організмів у промисловому виробництві. Різні сучасні методи біотехнології використовують у промисловості (харчовій, легкій, хімічній, будівельній), сільському господарстві (рослинництві, тваринництві), медицині, міському господарстві, кібернетиці, природокористуванні тощо. Наукові дослідження сучасної біотехнології спрямовано на розробку методів і спеціальних виробничих технологій для різних галузей діяльності людини. Через те виокремлюють такі основні розділи, як харчова, промислова, ветеринарна, екологічна, медична біотехнологія. Основні завдання біотехнології пов'язують з розв'язуванням глобальних цілей сталого розвитку, якими є: подолання бідності й голоду, поліпшення стану охорони здоров'я і якості довкілля, сталий розвиток промисловості й сільського господарства (іл. 101). Сучасна екологічна біотехнологія передбачає пом'якшення наслідків зміни клімату, захист екосистем і морських ресурсів. Без цього неможливо подолати глобальну продовольчу, енергетичну, сировинну та екологічну проблеми, що постають перед людством. Основні напрями досліджень. Засоби генної інженерії та трансгенні організми можна використати для підвищення продуктивності сільського господарства, розроблення вакцин і ліків проти СНІДу, малярії, туберкульозу та інших захворювань. Клітинна інженерія та її методи конструювання клітин застосовують для розв'язування багатьох теоретичних проблем біології, у трансплантології, для охорони сексуального та репродуктивного здоров'я. Сфера діяльності біоінженерії простягається від створення штучних органів для компенсації знижених або втрачених фізіологічних функцій (біомедична інженерія) до молекулярного конструювання речовин із заданими властивостями (білкова інженерія, інженерна ензимологія). Для подолання бідності й забезпечення кожної людини достатнім харчуванням, чистою питною водою та засобами санітарії, утилізації токсичних відходів...
0 Переглянути

Біоетичні проблеми сучасної медицини

11 Клас

Наприкінці XX ст. людство усвідомило, що досягти істинного прогресу без високої моралі, моральних норм і правил неможливо. Вони конче потрібні для того, щоб захистити хворого або здорового, дитину або людину похилого віку, рослини і тварин, популяції й види, екосистеми й біосферу. Так виникла біоетика. БІОЕТИКА (або етика життя) (від грец. етикос - звичай) - розділ науки, що вивчає проблеми моралі насамперед стосовно людини та всього живого, визначає, які дії щодо живого з морального погляду є припустимими, а які - неприпустимими. Вперше ідею про те, що людина відповідає за свою діяльність не лише перед іншими людьми, а й перед всіма іншими живими істотами, була сформульована видатним німецьким гуманістом, лауреатом Нобелівської премії з фізіології і медицини 1952 р. Альбертом Швейцером (1875-1965). Засновником біоетики є американський учений Ван Р. Поттер (1911-2001). Його концепція, викладена у праці «Біоетика - міст у майбутнє» (1969), сформувалася під впливом ідей американського еколога Олдо Леопольда (1887-1948), який став відомим у світі як засновник екологічної етики. Виникненню біоетики передував тисячолітній досвід розвитку медичної етики. У формулюванні основних етичних норм, правил, принципів сучасної медицини важливу роль відіграли Гіппократ, К. Гален, Авіценна (Ібн-Сіна), Парацельс, А. Везалій та багато інших видатних лікарів минулого. Метою біоетики є збереження та розвиток життя за допомогою моральних норм і принципів. Об'єктом дослідження постає життя в цілісності та багатоманітності його проявів, а предметом досліджень - моральні ціннісно-нормативні механізми збереження та розвитку життя. Основним завдання є обґрунтування базових принципів, на котрих може бути побудована несуперечлива, цілісна наука про моральні стосунки людини з живою природою. Отже, біоетика є галуззю знання та людської практики про збереження й розвиток життя за допомогою етичних механізмів і принципів. У чому суть основних принципів біоетики? Основоположними принципами біоетики є такі. 1. Принцип неспричинення шкоди (принцип «не нашкодь») - найстаріший у медичній етиці. Він пов'язаний не стільки з правами пацієнтів, скільки з професійними обов'язками лікаря і фармацевта виконувати свою роботу якісно і сумлінно. 2. Принцип автономії - індивід має право розпоряджатися своїм здоров'ям і благополуччям, навіть відмовлятись від лікування за умови, що це буде вартувати йому життя. 3. Принцип інформованої згоди...
0 Переглянути

Генна інженерія в медицині. Досягнення регенеративної медицини та онкології

11 Клас

У боротьбі зі СНІДом медицина досягла значних результатів, але ліків проти ВІЛ до цих пір не створено. Можливо, допоможе генна інженерія. Спеціалісти Каліфорнійського університету за допомогою методів генної інженерії «озброїли» стовбурові клітини рецептором вірусного антигена, щоб вони могли відшукати і знищити заражені вірусом людські клітини. Унікальність таких клітин полягає ще й у тому, що вони живуть в організмі протягом майже 2 років і формують імунітет до ВІЛ. Які досягнення генної інженерії у медицині? Генна інженерія, як ви уже знаєте, є напрямом молекулярної біології та генетики, що розробляє лабораторні методи цілеспрямованого утворення організмів з новими комбінаціями спадкових властивостей. Генна інженерія виявилася дуже перспективною для медицини передусім у створенні нових методів біотехнології: отримання ліків (інсулін, соматостатин, інтерферони, соматотропін), створення й застосування рекомбінантних вакцин (наприклад, проти гепатиту В і папіломи людини), генетичного тестування (наприклад, для визначення спадкової схильності новонароджених до певних хвороб). Найпоширенішими є методи генотерапії. Генотерапія - це лікування захворювань шляхом заміни дефектних генів нормальними. Основою генотерапії є методи внесення змін у генетичний апарат клітин пацієнтів з метою спрямованої зміни генних дефектів або надання клітинам нових функцій. Залежно від способу введення ДНК у геном пацієнта генотерапія може відбуватися в культурі клітин (ex vivo) або безпосередньо в організмі (in vivo) (іл. 99). У генотерапії вирізняють такі види, як: а) фетальна генотерапія - чужорідну ДНК вводять у зиготу (ембріон) на ранній стадії розвитку; б) соматична генотерапія - введення генів у соматичні клітини пацієнта; в) позаорганізмова генотерапія - введення генів у культивовані клітини і пересадка цих клітин пацієнтам; г) активація власних генів організму з метою подолання дії мутантного гена. Нині у світі вже близько 400 проектів перебувають на стадії клінічних випробувань, серед яких лікування муковісцидозу, гемофілії, імунодефіцитів, серпоподібно-клітинної анемії тощо. Одним із основних інструментів для сучасних генотерапевтичних проектів є технологія редагування ДНК - CRISPR/Cas9. За допомогою цієї системи розроблено технології для видалення ВІЛ із клітин живого організму, лікування хвороби Паркінсона, амаврозу Лебера, пухлин мозку, раку крові та ін....
1 Переглянути

Досягнення трансплантології, репродуктивної медицини та донорства

11 Клас

У репродуктивній медицині використовуються знання біологічних (генетики, кріобіології, цитології, молекулярної біології) та медичних (гінекології, репродуктології) наук. За останні десятиліття у репродуктивній медицині розроблено новітні методики, що спрямовано на реалізацію репродуктивної функції подружніх пар, які не можуть зачати дитину природним шляхом: а) сурогатне материнство; б) заморожування ембріонів; в) банк донорської сперми; г) методика стимульованих циклів; д) пронуклеарне перенесення ядер (у донорську яйцеклітину, позбавлену ядра, переносять ядро з іншої яйцеклітини). Ці та інші методики стали основою допоміжних репродуктивних технологій, що їх використовують для лікування безпліддя, за якого деякі етапи відбуваються поза межами організму людини. До таких технологій належать: внутрішньоматкове осіменіння (введення попередньо обробленої сперми чоловіка або донора в порожнину матки жінки), Донорство яйцеклітин, ін'єкція сперматозоона в цитоплазму ооцита (іл. 97). Основною технологією сучасної репродуктивної медицини є екстракорпоральне запліднення (ЕКЗ, штучне запліднення in vitro, «запліднення в пробірці»). Це методика, згідно з якою яйцеклітини жінки запліднюється поза її організмом і через кілька діб вводяться в порожнину матки з метою створення вагітності. Екстракорпоральне запліднення вперше в історії людства було проведено в 1978 р. Розвивається репродуктивний туризм - це діяльність, пов'язана з тимчасовим виїздом до іншої країни для репродуктивного лікування. Його можна розглядати як напрям медичного туризму, що дає змогу поєднати медичне обслуговування з відпочинком в оздоровчих, SPA- і Wellness-центрах. Найпопулярнішими країнами для репродуктивного туризму в Європі стають Австрія, Південна Корея, а також Україна. Головними напрямами цього виду туризму в нашій державі є донорство й сурогатне материнство....
0 Переглянути

Застосування результатів біологічних досліджень у медицині

11 Клас

Українські учені продовжують дивувати світ неймовірними розробками. Українські науковці за останні роки створили мамограф та унікальний титановий протез. Крім того, українські винахідники винайшли фазаграф, комп'ютерний фонендоскоп, що може передбачати інфаркт, засіб «Кровоспас», що зупиняє кровотечу в разі важких поранень, антибіотик батумін проти всіх видів стафілококів та ін. Які розділи та основні завдання сучасної медицини? Медицина (віл лат. medicina - наука лікувати) - система наукових знань і практичної діяльності, спрямованої на збереження здоров'я й лікування захворювань. Основні розділи медицини - теоретична та практична медицина. Теоретична медицина є медичною теорією, що об'єднує різні медичні науки (наприклад, остеологія, нейрологія, міологія, дентологія). Практична медицина (медична практика) - це галузь медицини, що застосовує на практиці надбання медичної теорії. Практична медицина поділяється на напрями (наприклад, стоматологія - лікування захворювань зубів, урологія - лікування органів сечовидільної системи). За спрямованістю діяльності розрізняють такі розділи медицини, як клінічна, профілактична, спортивна, військова, медицина мандрівок, космічна, судова, вікова та ін. Згідно з Цілями сталого розвитку на період 2016-2030 рр. зусилля сучасної медицини мають бути спрямовані на розв'язування завдань, об'єднаних в одну із 17 глобальних цілей - «Ціль 3. Забезпечення здорового способу життя та сприяння благополуччю для всіх у будь-якому віці» (глобальне визначення)....
0 Переглянути

Вчення М. І. Вавилова про центри різноманітності та походження культурних рослин

11 Клас

«Кава - це щось більше, ніж просто рослина чи буденний напій. Кава - це настрій, присмак і спосіб життя. Кава - це окрема культура, оспівана і возвеличена багатьма митцями пера і слова... Кава - це стан душі.... Це щось незбагненно загадкове і далеке. А розгадку цієї таємничості слід шукати в двох зернятках вічнозеленого кавового куща» (Таємниця кавових зернят // Станіславський натураліст. 2007). А звідки походить найпоширеніший вид роду Кавове дерево - кава аравійська (Coffea arabica)? Це культурна чи дикоросла рослина? Майже всі сучасні культурні рослини окультурено за кілька тисячоліть до нашої ери. Найдавніші з них - кукурудза, банан, гарбуз, кокосова пальма, ячмінь, боби, цибуля, картопля, рис, горох, цукрова тростина. Культурним рослинам властиві особливі ознаки: 1) переважна більшість культурних рослин походить від вихідних дикорослих предкових видів; 2) поширені на різних континентах, незалежно від місця виникнення, але свого природного ареалу в них немає; 3) виникнення культурних рослин пов'язане із селекцією; 4) втратили пристосування для поширення, часто обмежені й їхні адаптаційні властивості, тому існують завдяки діяльності людини; 5) збільшені (або зменшені) розміри та знижена генетична мінливість. Культурні рослини класифікують на: зернові, бобові, плодові, овочеві, баштанні, цукрові, прядильні, декоративні, лікарські, технічні, тонізуючі культури (іл. 94). Раніше вважалося, що основні осередки давніх землеробських культур - широкі долини Тигру, Євфрату, Гангу, Нілу й інших великих річок. Завдяки дослідженням М. І. Вавилова встановлено, що майже всі культурні рослини з'явилися від дикорослих видів, що були поширені в гірських районах тропіків, субтропіків і помірного поясу. Так, батьківщина кави аравійської лежить у горах Ємену на Аравійському півострові, звідси і походить його назва. Основні географічні центри початкового введення в культуру більшості рослин пов'язані не тільки з видовим і генетичним різноманіттям, а й з найдавнішими цивілізаціями....
0 Переглянути

Сучасні методи селекції тварин, рослин і мікроорганізмів

11 Клас

  Соняшник однорічний (Helianthus annuus) є однією з основних культур України. Вітчизняні селекціонери працюють над створенням високоолійних, промислових і кондитерських сортів, стійких до паразитів (наприклад, вовчка соняшникового) й гербіцидів із застосуванням класичних і нових методів селекції. А якими є ці методи селекції? Які сучасні методи селекції тварин, рослин і мікроорганізмів? Основними методами селекції є добір, гібридизація, штучний мутагенез і поліплоїдизація. Добір - метод відбору й збереження особин з певними, цінними для людини ознаками і сприяння їхньому розмноженню. У селекції застосовують масовий (за фенотипом) та індивідуальний (за генотипом) форми добору. Гібридизація - це метод одержання нащадків внаслідок поєднання генетичного матеріалу різних клітин або організмів. Схрещування можливе як у межах одного виду (внутрішньовидова гібридизація, що буває спорідненою й неспорідненою), так і між особинами різних видів (міжвидова гібридизація). Індукований мутагенез - метод штучного одержання мутацій, зумовлений спрямованою дією різних мутагенів. У контрольованих умовах цим шляхом можна отримати мутації, що трапляються в природі зрідка або взагалі не виявляються. Поліплоїдизація - метод отримання організмів зі збільшеною кількістю хромосом, що кратна гаплоїдному набору. Метод застосовують у селекції рослин для підвищення врожайності, подолання стерильності гібридів та ін. А якими є нові пріоритети й методи в селекції? І. Розширення спектра генетичної мінливості. Однією з умов успішної селекційної роботи є різноманітність вихідного матеріалу. З цією метою в сучасній селекції застосовують методи генетичної інженерії (трансгенез, рекомбіногенез, цисгенез), створюють генетичні банки. Генетичні банки - це сховище насіння, меристем, статевих і соматичних клітин, придатних для відтворення представників видів, сортів і порід. Найбільший генетичний банк у світі - Свалбардський глобальний банк насіння рослин на о. Шпіцберген (Норвегія). В Україні існує Національний центр генетичних ресурсів рослин, в якому на тривале збереження закладено насіння 27 000 зразків 203 видів рослин. II. Підвищення ефективності відбору. Застосування результатів досліджень молекулярної біології, молекулярної генетики, біохімії дають змогу селекціонерам підвищувати ефективність основних методів селекції. Так, у селекції тварин науковці вже здійснюють індивідуальний добір одразу після народження, не очікуючи на...
0 Переглянути

Застосування результатів біологічних досліджень у селекції

11 Клас

СЕЛЕКЦІЯ (від лат. selectio - добір) - наука про створення нових і поліпшення вже існуючих сортів рослин, порід тварин і штамів мікроорганізмів. Сучасна селекція вирішує свої завдання у трьох аспектах діяльності: 1) поліпшення існуючих сортів культурних рослин й одомашнених тварин; 2) створення нових міжвидових гібридів, порід, сортів і штамів; 3) введення в культуру нових видів (наприклад, введення в культуру ламінарії, салатних рослин - руколи, спаржі, базиліку). Таким чином, селекція реалізовує можливості, що є нереальними для природної еволюції. Селекційні дослідження є актуальними й у такому аспекті, як інтродукція та реакліматизація видів. Прикладами успішної інтродукції є вселення ондатри болотяної, нутрії, лані європейської, фазана звичайного. Відсутність селекційного підходу може мати й негативні наслідки. Так, причиною загибелі зубрів Надвірнянської субпопуляції (Івано-Франківська область) стало неправильне формування стада, в якому виявилися найближчі родичі. Їх близькоспоріднене схрещування призвело до збільшення частоти зустрічальності різноманітних летальних генів і порушень ембріогенезу. Маркерна селекція (англ. marker assisted selection) - це використання маркерів для визначення наявності й розташування генів, що відповідають за селекційно-цінні ознаки. Нині найширше використовують молекулярні маркери з ДНК-чіпами. Поширена в селекції рослин і тварин для добору за генотипом та дослідження моногенних ознак й основних генів локусів полігенних (кількісних) ознак. Геномна селекція (англ. genomic selection) - це тестування геному одразу за великою кількістю маркерів. Сканування геному відбувається за участі ДНК-чіпів з десятками тисяч маркерів. Геномну селекцію застосовують у селекції рослин і тварин для добору організмів за генотипом та дослідження полігенних ознак. Адаптивна селекція (англ. adaptive selection) - виведення сортів і порід з високим адаптивним потенціалом, тобто стійкістю до несприятливих кліматичних змін і захворювань, до різних стресів. Створення адаптивних сортів і порід з високою й стійкою продуктивністю в різних умовах довкілля, стійких до екстремальних умов вирощування, основних захворювань - актуальна проблема сучасної селекції....
0 Переглянути

Узагальнення теми 8. Сталий розвиток та раціональне природокористування

11 Клас

СТАЛИЙ РОЗВИТОК ПРИРОДИ Й СУСПІЛЬСТВА (англ. sustainable development) - розвиток суспільства, за якого економічне зростання, матеріальне виробництво і споживання відбуваються в межах, що визначаються властивістю екосистем до самовідновлення. Сталий розвиток полягає в збалансованому розвитку економічного, соціального та екологічного компонентів. РАЦІОНАЛЬНЕ ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ - сфера діяльності й уся сукупність засобів, що застосовує суспільство задля вивчення, освоєння, використання, відновлення, поліпшення й охорони довкілля та природних ресурсів. Прикладними галузями знань, основою для розумного використання ресурсів довкілля, його охорони та забезпечення умов сталого розвитку суспільства є середовищезнавство (інвайронментологія) й охорона довкілля (інвайронменталістика)....
0 Переглянути
Вперед
1 ... 302 303 304 305 306 307 308 309 310 ... 343
Назад

Навігація