mozok.click

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).

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?

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?

Это материал учебника Биология 9 класс Соболь