Роль биотехнологии в современном мире. Биоинженерия

Содержание

Биотехнология. Генная инженерия

Роль биотехнологии в современном мире. Биоинженерия

Комикс на конкурс «био/мол/текст»: Генная инженерия и биотехнология, будучи одними из главных направлений научно-технического прогресса, способствуют решению разнообразных задач.

За счет генной инженерии совершен огромный шаг навстречу новым технологиям.

В этой статье будет рассказано об истории открытия, становления и успехов биотехнологии, а также о тех вопросах, над которыми сейчас работают молекулярные биологи и биотехнологи.

Эта работа опубликована в номинации «Наглядно о ненаглядном» конкурса «био/мол/текст»-2018.

Генеральный спонсор конкурса — компания «Диаэм»: крупнейший поставщик оборудования, реагентов и расходных материалов для биологических исследований и производств.

Спонсором приза зрительских симпатий выступил медико-генетический центр Genotek.

«Книжный» спонсор конкурса — «Альпина нон-фикшн»

Генная инженерия и биотехнология, будучи одними из главных направлений научно-технического прогресса, хорошо способствуют решению разнообразных задач.

В настоящее время биотехнология способна решить множество проблем медицины и создания пищевых продуктов. Также особая роль биотехнологии отводится в сельском хозяйстве. Ученые занимаются созданием и дальнейшим культивированием трансгенных растений и синтезом средств их защиты.

За счет генной инженерии был совершен огромный шаг навстречу новым технологиям. Однако ее развитие породило множество споров, в том числе и о ГМО. Несмотря на все слухи, польза ГМО явно видна. ГМ-растениям не страшен холод, пестициды или засуха. Помимо этого, использование генномодифицированных организмов может улучшить качество жизни населения стран третьего мира.

Самая главная молекула. Открытие ДНК

Несомненно, молекула ДНК занимает особое место в биологической науке. Ведь ДНК является носителем всей наследственной информации, сохраняет ее и передает следующему поколению.

Именно с открытия знаменитой двойной спирали учеными Фрэнсисом Криком и Джеймсом Уотсоном (1953 г.

) начался новый виток в истории человеческой культуры — эпоха генетики, молекулярной биологии, биотехнологии и биомедицины.

Значение ДНК колоссально, поскольку во всех живых организмах генетическая информация существует в виде особой структуры — двойной спирали. Рассмотрим ДНК с химической точки зрения. Молекула представляет собой достаточно длинную цепь из строительных блоков — нуклеотидов. А каждый нуклеотид состоит из азотистого основания, дезоксирибозы (особого сахара) и фосфатной группы.

Язык науки. Генетический алфавит

Двухцепочечная молекула ДНК хранит генетическую информацию, а генетическим кодом называют систему записи последовательности кодируемого белка нуклеотидами в гене.

Между языком генетики и любым другим языком можно для наглядности провести параллель. Как самый обычный текст, написанный, к примеру, на русском или английском языках, описывающий последовательность действий, так и запись информации в гене о последовательности аминокислот белка состоит из логически упорядоченных букв.

То есть вся генетическая информация в молекуле записана набором из четырех букв — так называемым «алфавитом». Нуклеотиды обозначаются буквами А (аденин), Т (тимин), Ц (цитозин) и Г (гуанин). Они одинаковы у всех — от бактерий до человека.

Различной будет лишь последовательность этих букв.

Свойства генетического кода:

  • Триплетность. Генетический код состоит из трех букв — триплетов нуклеотидов ДНК. Они комбинируются в разной последовательности: ГЦА, АЦГ, ААТ и т.д. Каждый из триплетов кодирует конкретную аминокислоту, а это значит, что все 20 существующих аминокислот зашифрованы тремя определенными нуклеотидами.
  • Вырожденность. Триплетов, кодирующих аминокислоты, существует 61, а аминокислот только 20, поэтому каждая аминокислота может кодироваться несколькими триплетами.
  • Однозначность. Каждому триплету соответствует только одна аминокислота.

Кольцо и спираль. Разнообразие форм

После открытия структуры ДНК началось активное развитие молекулярной биологии. Тем не менее, понимая строение ДНК на уровне химической структуры, никто не мог представить, что эта молекула может быть кольцевой. Как теперь известно, кольцевую ДНК имеют бактерии. Но кольцевая молекула есть и у человека, она находится в митохондриях.

Кольцевое строение ДНК наиболее эффективно для ее удвоения, то есть репликации. Репликация кольцевого типа — относительно простой процесс удвоения молекулы.

Происходит разделение цепочек исходной молекулы и наращивание по принципу комплементарности новых цепочек по существующим. В результате получаются дочерние ДНК, которые окажутся идентичными копиями исходной.

При кольцевом строении молекулы процесс удвоения протекает более точно.

Переход биологии на молекулярный уровень дал начало развитию биотехнологии. Ее суть состоит в использовании методов генной инженерии для рыночного производства значимых биологических продуктов: новейших лекарств, реагентов для научных исследований и продуктов питания.

Для создания всего вышеперечисленного используют рекомбинантные белки. Это такие искусственно созданные и обладающие новыми свойствами белки, синтез которых контролируют новые гены, внедренные в клетки.

Рекомбинантные ДНК

ДНК — главный материал, с которым работает генный инженер. Но проверять результаты работы и производить рекомбинантный продукт придется с помощью живых организмов. Так, при создании рекомбинантных ДНК нельзя обойтись без кишечной палочки, которая подходит для производства некоторых биотехнологических продуктов.

А при работе с эукариотическими генами и белками часто используют пекарские дрожжи. особенность дрожжей — отличная способность к гомологичной рекомбинации.

Дрожжи также удобно использовать при производстве рекомбинантных белков, так как они умеют редактировать матричную РНК, их продукты лишены токсичности, а у некоторых видов достаточно высокий выход продукта.

Вышеуказанные микроорганизмы стали моделями для изучения молекулярной организации и отработки генетических техник у прокариот и эукариот. Для обеспечения техники безопасности и удобства работы с рекомбинантными ДНК были созданы различные мутанты кишечной палочки. К примеру, следующие:

  • неспособные передавать плазмиды другим клеткам;
  • устойчивые к бактериофагам;
  • содержащие мутации для выявление клеток с рекомбинантными ДНК.

Для генных инженеров эта бактерия особо значима, так как:

  • для работы с ней не требуется дорогое и сложное оборудование;
  • она чувствительна к большинству стандартных антибиотиков (это существенно облегчает подбор маркеров для клонирования);
  • ее геном и биохимия хорошо изучены, разработано огромное множество инструментов для работы с ней.

Однако у кишечной палочки есть и ряд недостатков:

  • продукты, полученные при работе, могут обладать токсическими свойствами, поэтому необходимы постоянный контроль и очистка;
  • она не умеет самостоятельно сворачивать и модифицировать синтезируемые белки;
  • иногда снижается выход целевого продукта из-за формирования неполноценных белков.

Постепенно увеличивалось влияние биологии на быт и жизнь человека в целом. Это привлекло к ней всеобщее внимание. Рост возможностей современной биотехнологии породило множество споров, в том числе и о ГМО.

Человечество тысячи лет вмешивается в эволюционные процессы, проводя искусственный отбор организмов с полезными, значимыми для человека спонтанно возникшими мутациями — селекцию.

К примеру, когда-то всем известной кукурузы (в современном понимании) и вовсе не существовало. Древние люди занимались скрещиваниями дикого родственника нынешней кукурузы — теосинте.

И как выяснилось в результате исследований, геномы теосинте и кукурузы оказались уж очень схожими. Разницу между двумя видами определили несколько десятков генетических мутаций.

Многих пугает даже сама аббревиатура «ГМО», ведь каждый вкладывает в нее какой-то свой смысл, а у многих она ассоциируется с чем-то злым, опасным и даже смертоносным. Вероятнее всего, ГМО нагоняет страх на людей из-за непонимания, что же это такое.

ГМО — это организмы, геном которых был изменен при помощи генетической инженерии.

Тем не менее факт остается фактом: за счет эволюционных процессов гены изменяются сами по себе у всех живых организмов.

Отличие лишь одно: в процессе эволюции мы не можем контролировать процесс изменения генома, а в лаборатории, используя современные знания и технологии, способны изменять и улучшать гены.

Кстати говоря, у ученых-генетиков нет ни стимулов, ни целей создавать что-либо угрожающее здоровью всего человечества. Специалисты стремятся продвигать научный прогресс и производить те продукты, которые будут нужны людям.

На данный момент перед учеными стоит ряд технологических задач. Можно изменить биологические организмы с помощью генноинженерных и клеточных методов для удовлетворения потребностей человека.

К примеру, улучшить качество продуктов, получить новые виды растений и животных, придать различным живым организмам улучшенные свойства и создать необходимые лекарственные препараты за счет методов генетической инженерии.

Несомненно, в биотехнологии важное место занимает генная инженерия, позволяющая «кроить и шить» геномы подопытных организмов.

Роль биотехнологии очень велика, поскольку ее способами производят генноинженерные белки (интерфероны, вакцины против серьезных заболеваний), вещества для фармакологии (лекарства, антибиотики, гормоны, антитела).

А различные ферментные препараты применяют в производстве стиральных порошков, спирта. Особая роль биотехнологии — синтез средств для защиты растений и создание трансгенных растений

Трансгенные растения: вред или польза?

Люди могли изменять ДНК растений на протяжении многих лет. Скрещивая друг с другом растения с самыми лучшими свойствами, специалисты замечали, что эти свойства будут сохранены в потомстве. Так зародилась селекция.

Работа специалистов-селекционеров упростилась, когда в науке стали применять генетические законы Грегора Менделя. Позже было обнаружено, что возможно улучшить необходимые свойства растений при помощи мутаций.

Число этих мутаций можно увеличивать за счет химикатов и рентгеновских лучей. В результате таких экспериментов было получено огромное количество разнообразных сортов растений.

Важно знать, что такой метод может дать непредсказуемые результаты, поскольку, как известно, мутации спонтанны.

Конечно, из различных источников информации можно узнать о предполагаемом вреде трансгенных растений. И на второй план уходит одна из главных задач трансгенных организмов — спасение от нехватки важных питательных веществ и голода населения Земли. Существуют такие трансгенные растения, за счет которых удалось спасти человеческие жизни. Хорошим примером послужит золотой рис.

Золотой рис — генетически модифицированный сорт посевного риса, в зернах которого содержится огромное количество бета-каротина. Эти зерна имеют золотисто-желтый цвет. Считается, что это первая сельскохозяйственная культура, которая целенаправленно генетически модифицирована для улучшения пищевой ценности.

Вообще, при обширном выращивании, золотой рис может в несколько раз улучшить качество питания во многих странах (в том числе и в ряде стран третьего мира), где наблюдается нехватка витамина A.

В организме человека витамин A производится из бета-каротина, который поступает преимущественно с растительной пищей.

Для модификации риса использовали два гена: ген цветка нарцисса и ген бактерии Erwinia uredovora.

Разумеется, сегодня человечество нуждается в развитии новых технологий, а также ресурсов для жизни, удовлетворяющих потребности организма. Инновации вызывают опасения: сейчас некоторые люди не доверяют современным достижениям генетической инженерии.

Все же важно понимать, что новое — не обязательно плохое, всего лишь нужно попытаться разглядеть и положительные стороны, узнать больше о новых достижениях, открытиях, сделать последующие выводы исключительно на основе достоверных фактов. Именно тогда человечество может отграничиться от ряда споров, заблуждений, встать на путь новейших биологических открытий, сделать огромный рывок вперед.

Источник: https://biomolecula.ru/articles/biotekhnologiia-gennaia-inzheneriia

�������� �������������

Роль биотехнологии в современном мире. Биоинженерия

������� / �������� ������ / �������� �������������

������������� ������� ����������� ������� �������. ��� �����, ��� ������� ��������� ���������������� ���������, � ������ ������� ����� ������������ ������������� ���������������, ������������ ������������� ������. ��� �� ������ ������������ ��� �������� �����, �� � �����������, �������������� ���, � ����� ��������� ����������� ���������������� ���������.

������� �������� �������������

������� � ��������� ������������� ����������� ������������ �����: ������� �����, ������������ ����, �����������, ����������� ������ ��� ����� – ��� ��� ��������� ������������������ ��������, �� �������� ������ ������ ������������ ����������.

��������� �� ������ ���������, �������������, ��� ����������� ��� �����, ������ ����������� ������ ���� � �������� �������� ��������.

�������� ����� � ������� �������� �������������

������� �������� ������������� ������� ������� �� ��� ���������������� �����. ������ – ��� �������� ������������� � ������� ������������� �������.

��� ��������� ������� ��������� � �����������, � ������, � ����� ������ ���� ���������� ������� ������� � ����� ������� � ���������.

��������, ��� ��� ������ ����� ������ ����, ������ ����������� ��� ��� �������� ����� (����� �������� ��������� ������). �� ���������� ������� ������ � ������� ������� ���� ������� ������� ��������� � ������������ ����.

����������� � ������� �������, ���� ������� ���������� � �������� ���������������� ������ � ��������.

� ����� �������������� ���� �������� ������������� �������� �� ������ ����, ��� ������ �����������, ��� �����. ��������� ������ ������ ��������, ������������ � ����������.

� ������ �������� ���� ���� ������� ��������� ��������� �� ������������ ������. ������ ��������������������� ������������ ������������ � ������������� ��� � ������������ ���������.

� �������� ���������� ���� ������ ����������� �����������, ��� ���������, ��������� �����������, ������� � ������� ��������������� �� ������ ������������ � ��������, �� � ������������ �������, � ����� ��������.

� ����� ���������� ���� ��������� ������ � ��������� ���������, ��� ������������ ������ ���� �������� �������������. ����������� «���� ��������» ����� ���� ����������� ����� ������� 1972-�� ���, ����� �������� ������ ��������� ���, � ������� �������� ���������� ����.

����, �������������, ��� ��������� � ��������� ������������� �����, ���������� ��������� ������� ��������. ������ �� ��� – ����� 19-�� � ������ ���������� ����. ��� ���� ����� ������ ������� ���������, �����, ��� �������� ��������� ������ ��� ���������� ������� ��� �������� �������� ��������� ����������.

�� ������ ������� ������������� ��������������, ��� ������-����������� �������, ��� ������������ ���������. �������, � ������� ������� ������ ����������� ������ � ��������� ���������.

�������� ����������� �������� �������������

������ ������������� – ��� ������������ (���������) ��������� � ��������. �������� ��������� ��������� ��������� �� ������ ������ ����� �� ����� ������������� �����������.

������ �������� ��������������� ������ ���������������, �������� � ��������, �������������� ����� �����������, ��� ������� ������ ���� ��������� ����������.

��������� ������������� �������� ������������� ���������:

  • �������� ����� ����� ��������� ������� � �������� ������, ������������ ��;
  • ��������� ����� ������� �������� ���������������;
  • �������� ����� ����� ��������;
  • ��������� ����� ������ ��������;
  • �������� � ���������� ���������� �� ������ �������� �� �������� � ����������;
  • ���������� ����� ������������������ ������� �� ������ ���������� �����.

����� �����, ������� ����������� ����������� ������������ �������� ���������� � ������� ��������������� � �������������� ��������������� ������. ���� ������ ��������, ��������, � ����� ������� � �����������.

�������� �������� ��� �������������

������������� ��� ����� �� ����������� ����� �������� �������� �������� �������� � ���������� � ������ ����������. ��������, �� ������ ������ ������� �������� ������������ � ������� ������������� �������������, �� ����� ������� ���� �������� � �������� ������������� – �������� ����� ������� ������������ ��������� �������.

���� � ���, ��� ����� ����� ���������� �� ������������ ������� ��������� �������� �� ������������� ���������.

������� �������� �������� ������ ������� � ����� ������ – ���������� ������ ��� �������� �������������. ��� ����� ������� �������� �� ������ ��� �������������� � ��������������� ��� ����������� ������������ �������� ��������������������� �����, �� � ��� ��������, � ����� ��������.

��������� � ����������� �������� ������������� � ����������� ����

����������� ������������� ���������� �������� ���������� �� ������ � ����� ������, �� � �� ���� ����. �������� � ��������� ������������, ��� ������������� ������ ����� ��������� ������������� � ����� ���������� �������� ���������, XXI ����.

�������� ������� ����������� ����� �������, ��� ����������� ������������� ������ ������ ���������� ��������, ������������� � ���������������� ��������, � ����� ��������������� �������������. ������� ������� ������ �� �������� ����� ������������, � ������� ��� ����� �������� ���� ���������� ���� ����������.

����������� ����� ������� ������������ � ��������� � ������������, ��� ��� ��� ���������� � ����� ����������� ����� �� ����������, �� ��������� ��� ���� ���������� ������������.

��������������� ����������� ����� ���� ����������� ��������� ������������������ �� ������ ��������, �� � ��������, ��������� ����� ��������� � ����� ����������.

��� ����������� ������ �������� �������������

����������� ������������� ������� ������� ���� � ������������ ��������� ����� ��������, �������� �������������� ����� �����. ����������� ������������� �������� ����� �������� ��� �����������, �������, �������� �������, ���������.

������������� �������� � ���������� ����������� ���� �������� �������, ��� ����� ��� ���������, �������� �� �������� ���� ����������� ��������� ����� �������.

� ��������� �������, ��� ������������ ������ �������� �� ������������ ���������, ������������� � ��������� ������� ��������� �� � ������ �������� ��� � ������������� ���� �������. ������������� ��� ������ ��������� ���� ���������� ������, ��� ������� ������ � ������� ����� �����, ������� ������ �������� �������� ������������ ������������.

�������� ������������� � ������

����� ������� � �������� ������������� � ������, ���������� ��������� ���������� ������ ������ � ���������� ������� ����������.

������, ����� ���������� ��� ������������ �����, ���������� ������������� ������������ �� ������� ����� � ���������� 0,1%, � � 1885 ���� ���� ���� ���� 5% �� ����� ���������, ��������� � ��������������.

��� ����������� ���������, ��������, ������������ ���������, ������ ����� ���������������, ������������ � ������� �������������, �������������������� ������������ � ������� ���������� ����� �� ������� �������.

��������� ������ ������ �������� � ������������ �������, �������� ���������� ��������� � ����� �������������. ��� ���, �������-���������� �����������, ���������� �� ��������� ����� ��� ������������� ���������� ���������� ������������� �������.

� ������ ��� ������ ���, ���� ��������� ������������, �������������� ��������� �������� «�������� �������». ������ ������ ���� ��� ������� – ��������, ���������� ���������������, ������������.

��� ��� ������� �������� �������: ������� ���� � ����� �� ����������� �����. ������ ���� � ������� � ������ ������ �������� ����������� ������ ��������������, ��� � 70-80 ����, ��������� �� �������������� ����������.

��� ������ ����������� �������� ������� ���������� �� ������������ �� ������ � ������ ��������������. ������ ����������� ������ �� ���� ��������������� – ���� �������� ������ � ��������� ���� ������� �������� ���� � ������!

������������ �������� ��������� �� ����� �� ���� ���������� �� �����, �� ������ �� ������ ������������� ����������!

� 2012 ���� ���������� ������������� ����������� ��������� ��������������� �������������� ������� ������������ � ���� �������.

���������, ��� ��� �������� �������������� �� ������������ �������������. � ����� �������� ��������� ������������ ���������� ��������� � �� ������ ����������� – ������ ������������� ������������ �� �������, ���������� ���������, ������ �����. ��� ���� ��������� � ������ � � ����.

��������� ������� �������� �������������

����������� �������� ������������� �������� �����������, � � ���� ������� �������� ����� � � �����.

�� ������ ��� ��� ���� ������������ ������������ ����������� ���������, � ���������� ������ ���������, ������������ ���������� ��� ������������ ������������� ������ ������������ ��������� ��������� ��� ������ � ���� �����������. �������� ������������ ��������� ������ ������������� ���������� ���.

����� �������� ������ ������ ������ ���������. ���� ��������� ��������� ���������, ���������������, ���������� �������, ��������� ����� ���������� ����� �� ������������� � ������� �����. �������������� ������������ � ������ �������������� ��������������� �������.

���� � ������ ������������ ����������: ����������� ���������������� ��������� �� �������, ������������ �������� � ��� � ����������������� ������ ����� ������� �������. � ���������� � ������ � ������ ��������� ����������� � ������������� ���.

�������� ������������� � ������ ��������� � ����������� �����

������������� � ������ ���������, ����� ��� ��� ���������, ������� � ���������������� �������� ��������������.

�������� ���������� � «��������� �����������», ������� ����������� ������������� ��������, ������������ �������� ����� ��� ���������, ��������� � �������� «������������� �����», �������� �� ����������������� – ��� ��� ����������� ��������� � ������������� �������������, ������� ������������ � ����������������������� ������������.

�� ����� ���������� � �������� ������� ���� ��� ������� � ����������� ����������� ������ – �������� ����� ��������. ��� ��� ������� ����, � ������� ����������� ����� ����������� � ������ ������� ����.

����� �� ��������� ���� ������������ ����� ��������� ���������� ������������� �������� �� ���, ��������� ���������� � ������� (������������ ���������). �� �� ��������� ������ ������ ������� ��������.

����������, ������������� � ���, ������� � �� ��������, ����������� ��� �������, ��� ��������� ������������.

����� ������������� � �������� ��������

����� �� «�������� �������» ��������� ����������� ����������� �� ��� ����������� ������������������� ��������. � ����� �������, ��� ����������� ������������ �������� �� ����������, �� ����� ���������� ���� �� ���� �����������, � �������� ������������� �������.

������ «������������������» �������� ��������� ������ �� ����������. � ������ �������� ������� ����� ��� ������������ �������������� ���� ��������, �� ������� ��� ������ ����� �������. ���� ���������������� ����� �� �������, ��� � ������������ ������������������� � ��� ��� ���� ������������.

������ ���� ���� �� � ���, ����� ������ �������� ���������� � ������� ��������, �� � ���, ��� ���� ����������� ���������� ��������� ������� ���. � ��� ���� �� ��������� – ���� ���������� ������������ ������ � ������������ ���������� ������������ ���������� ���� ���� �������.

������ ��������� ����� � ������ ��������, � ������������ ����������, �� ��������� �������� ������������ ��������� ������. �� �������� ��� – «����������», ��� ������ �������� ���������� ��������� ����������� ������� ��� ��������������.

�� ������������ � ���� ����������� ������������ �������� ��������, ������ ����� � ���. ������������ ��������� ��������: ����� ��������� ��������� ����������� ������ � �������� «��������� �������»?

�������, �� ���� ������ ����������� � �� ������� ����������� � ������������ ��������� �������� ��������� �����������, ���������� ����� ��������.

�������������� ������ �� ���������� ��������� ������ ��� ������� � ���������� – � �� ������������ � ��������������� �������; �������� ������������� �������� – � �� ������ ������, ������ ��������.

����� ������� ��-�������� �����������, �������� �� ������ � �� ��������, � ������� ������������� ������������� � �� ������ – ����������.

�������� ������������� �� 2020

����������� ������������� �� ��������� ������� ����� ��������� �� ��������� � ������ ������������. � ������ ������������������ �������� ���������, ��������, «�������� ���������» – �� ������� ��������� �� ����� ��� ��� � 2020 ����. ������ �������� �������, ��� ����� �������� ���� �����, ������� �� ������ �������…

����� ����������� �������� 3D �������, ��������� ��������� �������� �� ������� � ����������� ���������, � ����������� ������������� ������. ��� ���� ����������� ������ – ������� ������� ������ ����� ��������� �� ���������� ������� ��������� ������, ������� � ��������� ��� �������� ����� ����.

������������ ������ – �����������, ������� ����������� � ����� �����������, � � ���� ������������� ������� ������.

��������, ������������ ���������������

�������� � ������� ������������� �������� ���������������� ����� ���, �����, �����, ������.

������������� ������� ������������ �� ������:

  • ������� ������������� – ��������� � ��������� � «��������» ������������� ����, �� ����� ������������� �� ����������� ���� ����� 70%;
  • ������� – ������ ���������, ���������� ��� ��������� ���������;
  • ����� – ������������ �����������;
  • ����� – ������ ��������, ������ � ��������;
  • ����� – ������������� ������������� �������� ������.

������ «������� �������������» – ������������ ����� Genentech, Novartis, Merck&Co, Pfizer, Johnson & Johnson, Sanofi.

� ������� ���������� � ������������ ��� �������� ����������������� �������� Monsanto Company.

�����, �����, ����� ������������� ����������� ������� �� �������. �� �������� ������������ ���� �� ������� ������� ������������� ������, ������� � ������� ������� ��� �� ��������.

������� ������ ���� ������:

���������������� � ���������� � ������

����������
������� ��������� ����������

Источник: https://www.chemistry-expo.ru/ru/ui/17131/

Современные биотехнологии

Роль биотехнологии в современном мире. Биоинженерия

Определение 1

Биотехнологией называется наука, занимающаяся изучением возможности использования живых организмов либо продуктов их жизнедеятельности для решения технологических задач.

При помощи биотехнологий обеспечиваются определенные потребности, такие как разработка медицинских препаратов, создание новых видов животных и растений или их модификация, что позволяет увеличить качество пищевых продуктов.

В качестве науки биотехнология зародилась в начале 70-х годов ХХ века. Отправной точкой послужила генная инженерия, когда ученым удалось перенести генетический материал из одного организма к другому без половых процессов, с применением рекомбинантной ДНК или РНК. Этот метод используется для улучшения или изменения определенного организма.

Биотехнологии в современной медицине

Биотехнологии, применяемые в медицины, делятся на две группы:

  • диагностические, которые бывают химическими и физическими
  • лечебные

Производственные процессы, в которых создаются биообъекты или вещества медицинского назначения, также относятся к медицинским. Это могут быть витамины. Ферменты, антибиотики, полисахариды, аминокислоты.

  • Курсовая работа 440 руб.
  • Реферат 230 руб.
  • Контрольная работа 250 руб.

В медицине биотехнологии применяются для производства инсулина, для чего используются генно-модифицированные бактерии. Также биотехнологии в медицине применяются для создания эритропоэтина.

Замечание 1

Эритропоэтин – это гормон, который стимулирует образование эритроцитов в костном мозге.

Биотехнологии в современной науке

Применение биотехнологий в современной науке играет важнейшую роль и приносит огромную пользу. В результате открытия генной инженерии появились возможности выведения новых сортов растений и пород животных, которые станут очень полезными для сельского хозяйства.

Изучение биотехнологий не связано исключительно только с биологическими науками. Например, биотехнологии используются в микроэлектронике, где разработаны ион-селективные транзисторы на основе полевого эффекта.

Также биотехнологии применяются для увеличения нефтеотдачи нефтяных пластов. Особенно развитым направлением использования биотехнологий является их применение для очистки бытовых и сточных вод.

Кроме перечисленных, в развитие биотехнологий внесли свой вклад и другие научные дисциплины. Таким образом, биотехнологии относят к комплексной науке.

Дефицит социально-экономических потребностей является еще одной причиной активного изучения биотехнологий. По мнению ученых, биотехнологии смогут помочь в решение таких проблем, как:

  • дефицит в некоторых регионах пресной или очищенной воды
  • загрязнение окружающей среды химическими веществами
  • недостаток энергетических ресурсов
  • необходимость в новых экологически чистых материалах
  • повышение уровня медицины и т.д.

Современные биотехнологии: применение на практике, этические проблемы

Биотехнологии являются не только наукой, но и сферой практической деятельности человека, которая занимается производством разного вида продукции при помощи живых клеток или организмов.

Генетика является теоретической основой биотехнологии. Практической основой биотехнологии является микробиологическая промышленность. Она, в свою очередь, получила активное развитие после открытия антибиотиков.

Объектами биотехнологий являются бактерии, вирусы, грибы, а также изолированные клетки и органоиды.

Основными сферами современных биотехнологий являются генетическая и клеточная инженерия в сочетании с биохимией.

Клеточная инженерия – это процесс выращивания клеток различных живых организмов в специально созданных условиях, а также исследования над ними.

Клеточная инженерия растений является самым успешным направлением, она дала возможность ускорения селекционных процессов, в результате чего время выведения нового сорта сократилось с 11 до 3 лет.

Определение 2

Генетическая инженерия – это область молекулярной биологии, которая изучает гены живых организмов, занимается выделением генов из клеток, а также проведением манипуляций над ними. Ферменты и векторы являются главными инструментами генной инженерии.

Клонированием называется процесс получения потомков, полностью идентичных прототипу. Первые опыты были проведены на растениях, клонирование происходило вегетативным путем.

Клонирование бактерий – это процесс искусственного размножения растений, которым управляет человек.

В конце ХХ ученые стали активно обсуждать возможность клонирования человека.

Генная инженерия проводит исследования микроорганизмов и человека. также она изучает заболевания, связанные с онкологией и иммунной системой.

Потенциал, открываемый биотехнологиями, огромен не только для науки, но и для других сфер деятельности. Использование биотехнологических методов предоставило возможность массового производства всех белков.

В будущем предполагается, что биотехнологии позволят улучшать растения и животных. При помощи генной инженерии будут бороться с наследственными заболеваниями.

Генная инженерия, являясь основным направлением в биотехнологии, ускоряет решение проблемы аграрного, энергетического, продовольственного кризиса.

Замечание 2

Самое большое влияние биотехнологии оказывают на медицину и фармацевтику. Ожидается, что в будущем станет возможным лечение неизлечимых заболеваний.

В современной биотехнологии активно развивается отрасль микробного синтеза веществ, ценных для человека. еще одним важным направлением современных биотехнологий является получение экологически чистой энергии.

https://www.youtube.com/watch?v=bMXcdw6SAaA

Однако существует ряд проблем, связанных с этической стороной исследования в области биотехнологий. После того, как информация о проведении опытов над эмбрионами человека и попытками клонирования стала достояние общественности, возникли бурные дискуссии на эту тему среди ученых и обычных людей.

Поэтому подобные исследования подвергаются строгому регламентированию. следования этому регламенту является обязательным для всех ученых и исследователей. Стоит ли клонировать человека – это сложный вопрос.

С одной стороны, это открывает новые возможности, а с другой – ни один ученый не может со стопроцентной уверенностью предсказать возможные последствия.

Источник: https://spravochnick.ru/koncepciya_sovremennogo_estestvoznaniya/sovremennye_biotehnologii/

Доклад по теме

Роль биотехнологии в современном мире. Биоинженерия

Доклад

по биологии

«Современные биотехнологии».

ученицы 9 класса

ГБОУ ООШ пос. Аверьяновский

Красновой Алисы

Руководитель: Величкина А.А.

Введение

Биоинженерия – одно из самых современных направлений науки, возникшее на стыке физико-химической биологии, биофизики, генной инженерии и компьютерных технологий. Среди задач биоинженерии – создание генетически модифицированных организмов, получение рекомбинантных белков, выполняющие заданные функции, и изучение их биохимических и биофизических свойств.

Традиционные биотехнологии, существующие уже тысячи лет, используют существующие в природе микроорганизмы:

для производства продуктов питания (хлебопечение, производство молочнокислых продуктов);

для производства алкогольных напитков (пивоварение, виноделие);

для производства промышленных товаров (кожевенное, текстильное производство);

для повышения плодородия почв (использование органических и зеленых удобрений).

Генная инженерия

Что такое биотехнология?, Это генная инженерия. Отчасти это правда, но инженерия лишь часть обширной дисциплины биотехнологий. Биоинженерия – это дисциплина, основная деятельность которой направлена на укрепление человеческого здоровья посредством объединения знаний из области инженерии, медицины, биологии и применения их на практике.

Полное название этой дисциплины – биомедицинская инженерия. ее специализация – решение медицинских проблем. Применение биотехнологий в медицине позволяет моделировать, разрабатывать и изучать новые субстанции, разрабатывать фармацевтические препараты и даже избавлять человека от врожденных заболеваний, что передаются по ДНК.

Специалисты в этой области могут создавать приборы и оборудование для проведения новых процедур. Благодаря применению биотехнологий в медицине были разработаны искусственные суставы, кардиостимуляторы, протезы кожи, аппараты искусственного кровообращения.

При помощи новых компьютерных технологий специалисты в области биоинженерии могут создавать белки с новыми свойствами при помощи компьютерного моделирования.

Биомедицина

Раздел медицины, изучающий с теоретических позиций организм человека, его строение и функцию в норме и патологии, патологические состояния, методы их диагностики, коррекции и лечения.

Биомедицина включает накопленные сведения и исследования, в большей или меньшей степени общие медицине, ветеринарии, стоматологии и фундаментальным биологическим наукам, таким, как химия, биологическая химия, биология, гистология, генетика, эмбриология, анатомия, физиология, патология, биомедицинский инжиниринг, зоология, ботаника и микробиология

 Биофармакология

Раздел фармакологии, который изучает физиологические эффекты, производимые веществами биологического и биотехнологического происхождения.

Фактически, биофармакология — это плод конвергенции двух традиционных наук — биотехнологии, а именно, той ее ветви, которую именуют «красной», медицинской биотехнологией, и фармакологии, ранее интересовавшейся лишь низкомолекулярными химическими веществами, в результате взаимного интереса.

Объекты биофармакологических исследований — изучение биофармацевтических препаратов, планирование их получения, организация производства.

Биофармакологические лечебных средств и средства для профилактики заболеваний получают с использованием живых биологических систем, тканей организмов и их производных, с использованием средств биотехнологии, то есть лекарственные вещества биологического и биотехнологического происхождения.

Клонирование

Под этим процессом понимают появление нескольких генетических идентичных организмов путем бесполого (в том числе вегетативного) размножения. На сегодняшний день были клонированы не только растения, но и несколько десятков видов животных (овцы, собаки, кошки, лошади).

О фактах клонирования человека пока нет данных, хотя, по мнению ученых, с технической стороны –  к процессу все готово. Именно эти разработки стали самыми противоречивыми и обсуждаемыми мировой общественностью.

Дело не только в вероятности получения неполноценных людей, но и в этической и религиозной стороне вопроса.

Пищевая биотехнология

Как уже было упомянуто, первоначально методы биотехнологических исследований стали применять в пищевом производстве. Йогурты, закваски, пиво, вино, хлебобулочные изделия – это продукты, полученные при помощи пищевой биотехнологии.

Этот сегмент исследования включает в себя процессы, направленные на изменение, улучшение или создание конкретных характеристик живых организмов, в частности бактерий. Специалисты этой области знаний занимаются разработкой новых методик по изготовлению различных продуктов питания.

Ищут и улучшают механизмы и методы их приготовления. Еда, которую человек ест каждый день, должна быть насыщена витаминами, минералами и аминокислотами. Однако по состоянию на сегодняшний день, согласно данным ООН, существует проблема обеспечения человека продуктами питания.

Почти половина населения не имеет должного количества пищи, 500 миллионов голодают, четверть населения планеты питаются недостаточно качественными продуктами.

Сфера применения

Принципы биотехнологических процессов внедряют в производство всех отраслей:

  • пищевая промышленность. Производство алкоголя, аминокислот, ферментов безвредным для окружающей среды способом, называется белой биотехнологией.
  • химическая или фармацевтическая. Это направление еще называют красной биотехнологией. Биотехнологи разрабатывают усовершенствованные лекарственные препараты, вакцины и сыворотки против болезней, которые ранее считались неизлечимыми. В западных странах и в частности в Австрии наука пользуется большой популярностью и активно используется для диагностики различных заболеваний (биосенсоры, чипы ДНК).
  • переработка и утилизация отходов (биоремедиация). Методы серой биотехнологии используются для санации почв, очистки канализационных стоков и отработанного воздуха.
  • сельское хозяйство. Зеленая биотехнология позволяет ученым создавать образцы культурных растений, которые способны противостоять болезням и грибкам, с высоким уровнем урожайности вне зависимости от климатических условий (во время засухи). Кроме того, ученые научились использовать определенные ферменты, которые превращают целлюлозные отходы сельского хозяйства в глюкозу, а после в топливо.

Источник: https://infourok.ru/doklad-po-teme-sovremennye-biotehnologii-4103626.html

Что такое биотехнологии? Биотехнологии в современном мире

Роль биотехнологии в современном мире. Биоинженерия

Государственное бюджетное учреждение

Высшего профессионального образования

“Самарский государственный медицинский университет Минздрава РФ”

Кафедра философии и культурологии

Реферат по философии

на тему: “Биотехнологии: за и против”

Выполнил: Студент второго курса

стоматологического факультета

263 группы

Богданенко Максим Владимирович

Проверил:

к.ф.н., доцент

Иливицкая Лариса Геннадьевна

Введение……………………………………………………………………….…3

Что такое биотехнологии? Биотехнологии в современном мире………….…4

Морально-этические проблемы применения биотехнологий. Специфика этой отрасли науки……………………………………………………………… 8

Возможность применения биотехнологий к человеку. Евгеника…………..13

Заключение………………………………………………………………..…….20

Список литературы……………………………………………………………22

Введение

Тема данного реферата очень актуальна для нынешнего века стремительно развивающихся технологий. На сегодняшний день темпы развития науки настолько высоки, что общество не справляется с решением проблем и вопросов, которые несут новые открытия.

А порой научное общество и государство не дают возможности свои согражданам принимать участие в решении данных вопросов.

Особое внимание стоит уделить развитию биотехнологий, так как само название говорит о том, что эта отрасль науки затрагивает основы всего живого мира.

Из истории мы видим, что человеческое общество не стоит на месте, идет процесс непрерывного его развития, как политического, социального так и технологического.

Человек на протяжение всего существования изменял свои условия жизни. На данном этапе развития мы достигли такого уровня прогресса, при котором способны перестроить природу, её флору и фауну, и себя самого в том числе.

В связи с этим перед человечеством возникает ряд биоэтических вопросов:

1. Насколько безопасно применение новых технологий, и какие последствия они влекут за собой?

2. Готово ли человечество к принятию данных технологий?

3. Пойдут ли такие изменения ему на пользу, или наоборот навредят?

Цель данной работы – рассмотреть этические аспекты развития биотехнологий с точки зрения влияния на человека, общество и окружающий мир, оценить потенциальные блага и последствия, которые влечет за собой внедрение биотехнологий.

Задачи:

1. Раскрыть понятие биотехнологий, их роль в науке и экономике;

2. Проанализировать возможные риски использования биотехнологий;

3. Ознакомиться с опытом попыток применения биотехнологий к человеку.

Что такое биотехнологии? Биотехнологии в современном мире.

Термин «биотехнологии» имеет несколько значений. В некоторых случаях он используется в самом широком смысле, включая любые формы преобразования и использования в качестве средства для достижения тех или иных целей предметов живой природы. Поэтому иногда к биотехнологиям причисляют все медицинские манипуляции или экологические, природоохранные мероприятия.

Однако более точное для этого термина подходит обозначение технологических систем, которые включают применение биохимических, молекулярно-биологических, клеточных и других процессов, естественно проходящих в живых организмах, в качестве искусственных инструментов для преобразования в полезном для человека направлении уже существующих или создания новых живых организмов. При этом наиболее существенное значение имеют технологии клеточной и генетической инженерии. Клеточной и генетической инженерией называются методы манипуляции с клеточными структурами (ядрами, хромосомами, митохондриями и т.д.) или структурами, образующими генетический аппарат живых организмов (прежде всего ДНК или РНК), для получения практически полезных эффектов.

К биотехнологиям в этом смысле относятся методы:

1) получения в промышленности, сельском хозяйстве или медицине ценных для человека продуктов .

2) создания новых видов сельскохозяйственных животных и растений.

3)создания животных, обладающих ценными в плане медицинского использования свойствами.

4) выращивания из стволовых клеток человека органов и тканей, способных заменить больные органы.

5) производство нового оружия.

Основными направлениями развития современных биотехнологий являются: медицинские биотехнологии, агробиотехнологии и экологические биотехнологии.

Большое значение биотехнологий имеет место в фармакологии. В последние два столетия широкое распространение получили синтетические химические препараты и антибиотики.

Биотехнология предлагает новые подходы к разработке и производству лекарственных, профилактических и диагностических медицинских препаратов, а также позволяет производить в достаточном количестве широкий спектр лекарственных средств, которые раньше были малодоступны.

Биотехнологическим способом в настоящее время производят генно-инженерные белки (интерфероны, инсулин, вакцины против гепатита и т.п.), ферменты для фармацевтической промышленности, диагностические средства для клинических исследований (тест-системы на наркотики, лекарства, гормоны и т.д.

), витамины, биоразлагаемые пластмассы, антибиотики, биосовместимые материалы. Ферментные препараты находят широкое применение в производстве пива, спирта, стиральных порошков, в текстильной и кожевенной промышленности.

Возникла новая, быстроразвивающаяся область биоиндустрии – производство пищевых добавок.

Особая роль принадлежит сельскохозяйственной биотехнологии, которая включает в себя микробиологический синтез средств защиты растений, изготовление кормов и ферментов для кормопроизводства.

В настоящее время основной задачей агробиотехнологий является преодоление отрицательных последствий «зеленой революции».

При этом упор делается на биологические методы восстановления плодородия почвы, биологические методы борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур, выведение новых высокопродуктивных и обладающих иными полезными свойствами сортов культурных растений.

Наиболее перспективным направлением биотехнологий в настоящее время является генная инженерия. Эта наукоёмкая отрасль возникла в 1972 г.

как раздел молекулярной биологии, связанный с целенаправленным созданием новых комбинаций генетического материала, способного размножаться (в клетке) и синтезировать конечные продукты.

Рождение генетической инженерии состоялось благодаря синтезу идей и методов общей, молекулярной генетики и физико-химической биологии. Всё это создало условия для мощного броска в изучении наследственности.

Необходимо отметить, что главным фактором в создании новых генетических структур является целеполагающая деятельность человека. Данная методика, в отличие от методов скрещивания, стирает межвидовые барьеры, позволяя создавать организмы с принципиально новыми комбинациями наследственных свойств.

Большой интерес для фундаментальных исследований представляют возможности манипулирования генами растений и животных. Естественно, учёные не могли не задумываться о возможностях прикладного аспекта результатов генно-инженерных исследований.

Сегодня с помощью генной инженерии получают множество новых сортов растений. Чужеродные гены обычно делают растения абсолютно устойчивыми к вредителям, болезням или гербицидам.

Вместе с тем существуют опасения, что изменения в геноме растений в будущем могут трансформировать генетическую программу животных и человека.

Последствия такого вмешательства могут оказаться непредсказуемыми, а потому полемика в отношении безопасности генетически модифицированных растений для окружающей среды и пищи из генетически модифицированных источников для здоровья человека принимает всё более острый характер.

Таким образом, сегодня генетическая инженерия вплотную приблизилась к конструированию организмов по заданным параметрам. Опыты по клонированию животных стали возможными благодаря совместным достижениям генетики, молекулярной биологии и экспериментальной эмбриологии.

Техника клонирования животных сулит большие перспективы для животноводства. Важной областью применения этой технологии может стать создание и размножение клонов трансгенных сельскохозяйственных животных, обладающих ценными продуктивными качествами.

Целью клонирования может также являться сохранение биоразнообразия животных и растений. Таким образом, ещё одна из потенциальных областей применения данной технологии – клонирование редких и исчезающих видов диких животных.

Существует и активно продвигается идея клонирования мамонта.

С помощью клонирования могут быть разработаны новые подходы к диагностике и лечению тяжёлых наследственных заболеваний человека.

Так, учёные пытаются получить плоды свиней и коров, чьи нервные клетки будут исследованы с целью их возможного дальнейшего применения в лечении болезни Паркинсона.

Использование технологии клонирования в научно-исследовательских работах может ускорить понимание таких проблем, как рак, формирование организма, проблема старения и др.

Источник: https://poisk-ru.ru/s8943t7.html

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.