• Різне

    Сучасний стан і перспективи біотехнології Гіпермаркет знань

    20.02.2017

    Предмети

    Гіпермаркет знань >>Біологія >>Біологія 10 клас >> Сучасний стан і перспективи біотехнології

    Сучасний стан та перспективи біотехнології

    1. Що таке біотехнологія?

    2. Які біотехнологічні процеси і виробництва вам відомі?

    3. Де можуть бути використані методи клітинної і генної інженерії?

    Біотехнологія в практичній діяльності людини.

    З давніх часів відомі окремі біотехнологічні процеси, використовувані в сферах практичної діяльності людини. До них відносяться хлібопечення, виноробство, пивоваріння, готування кисломолочних продуктів і т. д. Наші предки не мали уявлення про суть процесів, що лежать в основі таких технологій . але протягом тисячоліть, використовуючи метод проб і помилок, удосконалювали їх. Біологічна сутність цих процесів була виявлена лише в XIX ст. завдяки науковим відкриттям Л. Пастера. Його роботи стали основою для розвитку виробництв з використанням різноманітних видів мікроорганізмів. У першій половині XX ст. стали застосовувати мікробіологічні процеси для промислового отримання ацетону і бутанолу, антибіотиків, органічних кислот, вітамінів . кормового білка.

    Успіхи, досягнуті у другій половині XX ст. в області цитології, біохімії, молекулярної біології і генетики, створили передумови для управління елементарними механізмами життєдіяльності клітини, що сприяло бурхливому розвитку біотехнології. Завдяки селекції високопродуктивних штамів мікроорганізмів, ефективність біотехнологічних процесів збільшилася в десятки і сотні разів.

    Особливістю біотехнології є те, що вона поєднує в собі передові досягнення науково-технічного прогресу з накопиченим досвідом минулого, зреалізований у використанні природних джерел для створення корисних для людини продуктів. Будь біотехнологічний процес включає ряд етапів:

    підготовку об’єкта, його культивування, виділення, очищення, модифікацію і використання одержаних продуктів. Багатоетапність і складність процесу обумовлює необхідність залучення до його здійснення самих різних фахівців: генетиків і молекулярних біологів, цитологов, біохіміків, вірусологів, мікробіологів і фізіологів, інженерів-технологів, конструкторів біотехнологічного устаткування та ін.

    Перспективи розвитку біотехнології.

    Подальший розвиток біотехнології як галузі сільськогосподарського виробництва дозволить вирішити багато важливих проблем людства.

    Найгострішою проблемою в цілому ряді слаборозвинених країн, що стоїть перед людством, є брак продовольства. У зв’язку з цим зусилля біотехнологів спрямовані на підвищення ефективності рослинництва і тваринництва.

    Культурні рослини страждають від бур’янів, комах-шкідників, фітопатогенних грибів, бактерій, вірусів і т, д. Перелічені шкідливі фактори поряд з несприятливими погодними умовами значно знижують урожайність сільськогосподарських рослин. Вчені не тільки створюють високоврожайні сорти рослин, стійкі до несприятливих факторів, а й розробляють біотехнологічні шляхи захисту рослин. На промислову основу поставлено випуск біологічних засобів боротьби з шкідниками на основі використання їхніх природних ворогів і паразитів, а також токсичних продуктів, утворених живими організмами .

    Важливе місце у підвищенні врожайності рослин відводиться біологічних добрив, що включає в себе різні бактерії. Так, азотобактерин збагачує грунт не тільки азотом, але і вітамінами, фітогормонами і биорегуляторами. Препарат фосфобактерин перетворює складні органічні сполуки фосфору в прості, які легко засвоюються рослинами.

    Усе більше поширення одержує використання біогумусу — високоефективного природного органічного добрива. Його отримують в процесі переробки органічних відходів дощовими черв’яками. В даний час для цієї цілі використовується виведений селекціонерами США червоний каліфорнійський черв’як, який забезпечує швидкий приріст біомаси і швидку утилізацію субстрату. Як показали дослідження, біогумус значно ефективніше інших добрив, істотно підвищує родючість грунти і її стійкість до водної та вітрової ерозії, швидко відновлює родючість низькородючих ділянок, поліпшує екологічну обстановку. Промислове одержання біогумусу освоєно у багатьох країнах. У нашій країні промисловим розведенням черв’яків на основі використання органічних відходів для виробництва біогумусу займаються з 80-х років XX століття.

    В останні роки підвищується інтерес до дощовим черв’якам як до джерела тваринного білка для збалансування кормових раціонів тварин. птахів, риб, хутрових звірів, а також білкової добавки, що володіють лікувально-профілактичними властивостями.

    Все ширше на промисловій основі застосовується метод вегетативного розмноження сільськогосподарських рослин культурою тканин. Він дозволяє не тільки швидко розмножити нові перспективні сорти рослин, але і отримати незаражений вірусами посадковий матеріал (рис. 103).

    Для підвищення продуктивності тварин потрібен повноцінний корм. Мікробіологічна промисловість випускає кормовий білок на базі різних мікроорганізмів — бактерій, грибів, дріжджів, водоростей. Як показали промислові випробування, багата білками біомаса одноклітинних організмів з високою ефективністю засвоюється сільськогосподарськими тваринами. Так, 1 т кормових дріжджів дозволяє заощадити 5-7 т зерна. Це має велике значення, оскільки 80% площ сільськогосподарських угідь у світі відводяться для виробництва кормів худобі та птиці.

    Особливо широко успіхи біотехнології застосовуються в медицині. В даний час за допомогою біосинтезу отримують антибіотики, ферменти, амінокислоти, гормони.

    Наприклад, гормони раніше, як правило, отримували з органів і тканин тварин. Навіть для одержання невеликої кількості лікувального препарату потрібно багато вихідного матеріалу. Отже, важко було отримати необхідну кількість препарату, і він був дуже доріг.

    Так, інсулін, гормон підшлункової залози, — основний засіб лікування при цукровому діабеті. Цей гормон треба вводити хворим постійно. Виробництво його з підшлункової залози свині або великої рогатої худоби складно і дорого. До того ж молекули інсуліну тварин відрізняються від молекул інсуліну людини, що нерідко викликало алергічні реакції, особливо у дітей, В даний час налагоджено біохімічне виробництво людського інсуліну. Був отриманий ген, який здійснює синтез інсуліну. За допомогою генної інженерії цей ген був введений в бактеріальну клітину, яка в результаті придбала здатність синтезувати інсулін людини.

    Крім одержання лікувальних засобів, біотехнологія дозволяє проводити ранню діагностику інфекційних захворювань та злоякісних новоутворень на основі застосування препаратів антигенів, ДНК/РНК-проб.

    З допомогою нових вакцинних препаратів можливе попередження інфекційних хвороб.

    Загроза вичерпання традиційних джерел енергії спонукала людство до пошуку альтернативних шляхів її отримання. Біотехнологія дозволяє отримувати екологічно чисті види палива шляхом біопереробки відходів промислового і сільськогосподарського виробництв. Наприклад, створені установки, в яких використовуються бактерії для переробки гною та інших органічних відходів в біогаз. З 1 т гною отримують до 500 м3 біогазу, що еквівалентно 350 л бензину, при цьому якість гною як добрива поліпшується.

    Біотехнологічні розробки знаходять все більше застосування у видобутку і переробці корисних копалин.

    Безперечно, вже отримані і очікувані в майбутньому досягнення в галузі біотехнології будуть використовуватися практично у всіх сферах людської діяльності. У той же час сучасні дослідження вимагають ретельного аналізу всіх можливих небезпечних наслідків їх проведення.

    В даний час в багатьох країнах, в тому числі і в Росії, активно розробляються закони, спрямовані на те, щоб ввести в правові рамки роботи з генної інженерії, по практичному використанню трансгенних організмів, а також досліджень з клонування людини. Важливо, щоб нові наукові дослідження і розробки в біотехнології були направлені на благо людства.

    Біологічні добрива. Біогумус. Культура тканин. Екологічно чисті види палива.

    1. Чим пояснюється бурхливий розвиток біотехнології?

    2. Який внесок біотехнології в підвищення ефективності рослинництва і тваринництва?

    3. Чому вважають, що в медицині біотехнологи досягли найбільших успіхів?

    4. Чому багато вчені і громадські діячі висловлюють побоювання у зв’язку з розвитком біотехнологічних досліджень і виробництв?

    Обговоріть проблеми створення трансгенних організмів і клонування людини. Які перспективи відкривають ці дослідження? До яких негативних наслідків можуть призвести неконтрольовані дослідження в цій області?

    Короткий зміст глави

    Селекція — наука про виведення нових та удосконалення існуючих сортів рослин, порід тварин і штамів мікроорганізмів з потрібними людині властивостями. Сортом, породою і штамом називають популяцію рослин, тварин або мікроорганізмів штучно створених людиною, яка характеризується певним генофондом, спадково закріпленими морфологічними і фізіологічними ознаками.

    Теоретичною базою селекції є генетика. Вона також використовує досягнення теорії еволюції, молекулярної біології, біохімії та інших біологічних наук.

    Основні методи селекції включають відбір, гібридизацію, мутагенез. В основі селекції лежить розроблена Ч. Дарвіном концепція штучного добору На ранніх етапах соціальної еволюції людини штучний добір був несвідомим. По мірі розвитку цивілізації штучний відбір став методичним, при якому людина став систематично свідомо відбирати істоти з певними якостями. У другій половині XX ст. стали застосовуватися принципово нові методи — клітинна та генна інженерія. Ці напрямки лягли в основу нової галузі біології — біотехнології.

    Біотехнологія — це промислове використання біологічних процесів і систем на основі вирощування високоефективних форм мікроорганізмів, культур клітин і тканин рослин і тварин з потрібними людині властивостями.

    Вже отримані і очікувані в майбутньому досягнення в галузі біотехнології відкривають великі можливості у вирішенні багатьох проблем, що стоять перед людством. У той же час сучасні біотехнологічні дослідження вимагають ретельного аналізу всіх можливих небезпечних наслідків їх широкого використання,

    Кам’янський А. А. Криксунов Е. В. Пасічник Ст. Ст. Біологія 10 клас

    Надіслано читачами з інтернет-сайту

    Короткий опис статті: біотехнологія в медицині Гіпермаркет Знань — перший в світі!, Гіпермаркет Знань, Біологія, 10 клас, урок, на Тему, Сучасний стан, та перспективи біотехнології, рослини, селекції, тварин, організмів, ґрунт

    Джерело: Сучасний стан та перспективи біотехнології — Гіпермаркет знань

    Також ви можете прочитати