Биотехнологии

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ

ФИЛИАЛ ГОУ ВПО 

«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ»

В г. ЗАВОДОУКОВСКЕ

 

 

 

 

 

 

 

 

Доклад

по дисциплине: «К.С.Е.»

на тему: «Биотехнологии »

 

 

 

 

                                                                                       Выполнил:

                                                                                 студент 1 курса

                                                                        направления «Экономика»

                                                                        группы № 201

                                                                        А.А. Скорнякова

                                                                                  Проверил:

                                                                                   к.б.н. М.И. Гаврилов

                                                                                                                                              

 

 

 

 

Заводоуковск, 2011

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………...3

1. Клонирование………………………………………………………………….4

2. Генная инженерия……………………………………………………………...5

Заключение………………………………………………………………………..7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Биотехнология в узком смысле — это совокупность методов и приемов получения полезных для человека продуктов и явлений с помощью биологических агентов. В состав биотехнологии входят генная, клеточная и экологическая инженерии.

Биотехнология, или технология биопроцессов - это производственное использование биологических структур для получения пищевых и промышленных продуктов и для осуществления целевых превращений. Биологические структуры в данном случае - это микроорганизмы, растительные и животные клетки, клеточные компоненты: мембраны клеток, рибосомы, митохондрии, хлоропласты, а также биологические макромолекулы (ДНК, РНК, белки - чаще всего ферменты). Биотехнология использует также вирусную ДНК или РНК для переноса чужеродных генов в клетки…..

Практически все разработки в области биотехнологий так или иначе связаны со здоровьем человека или окружающей среды

На самом деле, если рассматривать  биотехнологии как отрасль знаний, то она действительно представляет собой уникальное сочетание научных  исследований, разработок и производства - а также, что немаловажно, большой  бизнес. Наверное, это вообще единственная отрасль с такими характеристиками. С другой стороны, биотехнологии  представляют собой наиболее актуальное направление с точки зрения обеспечения  физической выживаемости человечества в обозримой перспективе.

Ведь экологическая ситуация постоянно ухудшается, и человек  просто не успевает к этому приспосабливаться. Поэтому от того, что мы едим, чем  дышим, как защищаем растения и животных, напрямую зависит наше будущее как  биологического вида. С этой точки  зрения определенным противопоставлением  для биотехнологии является химия. Она, в принципе, может решать многие схожие задачи в ряде областей.

 

 

1. КЛОНИРОВАНИЕ

Клонирование - “получение идентичных потомков при помощи бесполого  размножения” По-другому определение  клонирования звучит так “Клонирование - это процесс изготовления генетически  идентичных копий отдельной клетки или организма”. То есть эти организмы  похожи не только внешне, но и генетический код, заложенный в них, одинаков.

Возможности клонирования открывают  новые перспективы для садоводов-огородников, фермеров-животноводов, а также для  его медицинского применения. “Одной из главных задач в данной области  является создание коров, в молоке которых  будет содержаться сыворотка  человеческого алгаомина. Эта сыворотка используется для лечения ожогов и иных травм, и мировая потребность в ней составляет от 500 до 600 тон в год”. Это одно направление.

Второе - создание органов  животных, которые можно будет  использовать для трансплантации человеку. “Во всех странах существует серьезный  недостаток донорских органов - почек, сердец, поджелудочных желез, печени. Поэтому идея, что можно создать  практически конвейерное производство трансгенетических свиней, по графику поставляющих такие органы для пациентов, специально подготовленных для приема этих органов, вместо того, чтобы отчаянно пытаться найти подходящую ткань у донора-человека - такая идея является волнующей перспективой”.

Путём клонирования можно  получать животных с высокой продуктивностью  яиц, молока, шерсти или таких животных, которые выделяют нужные человеку ферменты (инсулин, интерферон, химозин). “Человеческие  ферменты можно получать и более  простым способом: взяв нужную клетку крови человека, клонировать её и  вырастить клеточную культуру, которая  в лабораторных условиях будет производить  нужный фермент. Комбинируя методы генной инженерии с клонированием, можно  вывести транс генные сельскохозяйственные растения, которые смогут сами себя защищать от вредителей или будут устойчивы к определённым болезням.”

Благодаря клонированию открываются новые возможности. Например, в сельском хозяйстве можно получить высоко продуктивных животных или животных с человеческими генами. А также клонирование органов и тканей - задача номер один в трансплантологии. Стоит другой вопрос: “Разрешить ли клонирование человека?” С одной стороны это возможность бездетных людей иметь своих собственных детей, а с другой - возможность получения новых Наполеонов и Гитлеров, а также получение клонов для последующего использования их в качестве доноров необходимых органов. Вопрос клонирования человека остаётся открытым!!

2. ГЕННАЯ ИНЖИНЕРИЯ

Что такое генетическая инженерия? Генетическая инженерия - это раздел молекулярной генетики, связанный с  целенаправленным созданием новых  комбинаций генетического материала. Основа прикладной генетической инженерии - теория гена. Созданный генетический материал способен размножаться в клетке-хозяине  и синтезировать конечные продукты обмена.

Из истории генетической инженерии. Генетическая инженерия  возникла в 1972 году, в Стэндфордском университете, в США. Тогда лаборатория П. Берга получила первую рекомбинантную (гибридную) ДНК или (рекДНК). Она соединяла в себе фрагменты ДНК фага лямбда, кишечной палочки и обезьяньего вируса SV40.

Генная инженерия - направление  исследований в молекулярной биологии и генетике, конечной целью которых  является получение с помощью  лабораторных приемов организмов с  новыми, в том числе и не встречающимися в природе, комбинациями наследственных свойств. В основе генной инженерии  лежит обусловленная последними достижениями молекулярной биологии и  генетики возможность целенаправленного  манипулирования с фрагментами  нуклеиновых кислот. К этим достижениям  следует отнести установление универсальности  генетического кода, то есть факта, что у всех живых организмов включение  одних и тех же аминокислот  в белковую молекулу кодируются одними и теми же последовательностями нуклеотидов  в цепи ДНК ; успехи генетической энзимологии, предоставившей в распоряжение исследователя набор ферментов, позволяющих получить в изолированном виде отдельные гены или фрагменты нуклеиновой кислоты. Таким образом, изменение наследственных свойств организма с помощью генной инженерии сводится к конструированию из различных фрагментов нового генетического материала, введение этого материала в реципиенты организма, создания условий для его функционирования и стабильного наследования.

Этапы генного синтеза - Гены, подлежащие клонированию, могут быть получены в составе фрагментов путем  механического или рестриктазного дробления тотальной ДНК. Но структурные гены, как правило, приходится либо синтезировать химико-биологическим путем, либо получать в виде ДНК-копии информационных РНК, соответствующих избранному гену. Структурные гены содержат только кодированную запись конечного продукта (белка, РНК), и полностью лишены регуляторных участков. И поэтому не способны функционировать в клетке-хозяине.

При получении рекДНК образуется чаще всего несколько структур, из которых только одна является нужной. Поэтому обязательный этап составляет селекция и молекулярное клонирование рекДНК, введенной путем трансформации в клетку-хозяина. Существует 3 пути селекции рекДНК: генетический, иммунохимический и гибризационный с мечеными ДНК и РНК.

Практические результаты генной инженерии - В результате интенсивного развития методов генетической инженерии  получены клоны множества генов  рибосомальной, транспортной и 5S РНК, гистонов, глобина мыши, кролика, человека, коллагена, овальбумина, инсулина человека и др. пептидных гормонов, интерферона человека и прочее. Это позволило создавать штаммы бактерий, производящих многие биологически активные вещества, используемые в медицине, сельском хозяйстве и микробиологической промышленности.

На основе генетической инженерии  возникла отрасль фармацевтической промышленности, названная “индустрией  ДНК”. Это одна из современных ветвей биотехнологии.

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В медицине биотехнологические приемы и методы играют ведущую роль при создании новых биологически активных веществ и лекарственных  препаратов, предназначенных для  ранней диагностики и лечения  различных заболеваний. Антибиотики - самый большой класс фармацевтических соединений, получение которых осуществляется с помощью микробиологического  синтеза. Созданы генно-инженерные штаммы кишечной палочки, дрожжей, культивируемых клеток млекопитающих и насекомых, используемые для получения ростового гормона, инсулина и интерферона человека, различных ферментов и противовирусных вакцин. Изменяя нуклеотидную последовательность в генах, кодирующих соответствующие белки, оптимизируют структуру ферментов, гормонов и антигенов (так наз. белковая инженерия). Важнейшим открытием явилась разработанная в 1975 Г. Келером и С. Мильштейном техника использования гибридом для получения моноклинальных антител желаемой специфичности. Моноклинальные антитела используют как уникальные реагенты, для диагностики и лечения различных заболеваний.

Вклад биотехнологии в  сельскохозяйственное производство заключается  в облегчении традиционных методов  селекции растений и животных и разработке новых технологий, позволяющих повысить эффективность сельского хозяйства. Во многих странах методами генетической и клеточной инженерии созданы  высокопродуктивные и устойчивые к  вредителям, болезням, гербицидам сорта  сельскохозяйственных растений. Разработана  техника оздоровления растений от накопленных  инфекций, что особенно важно для  вегетативно размножаемых культур (картофель и др.). Как одна из важнейших  проблем биотехнологии во всем мире широко исследуется возможность  управления процессом азот фиксации, в том числе возможность введения генов азот фиксации в геном полезных растений, а также процессом фотосинтеза. Ведутся исследования по улучшению аминокислотного состава растительных белков. Разрабатываются новые регуляторы роста растений, микробиологические средства защиты растений от болезней и вредителей, бактериальные удобрения. Генно-инженерные вакцины, сыворотки, моноклинальные антитела используют для профилактики, диагностики и терапии основных болезней сельскохозяйственных животных.

 

 

Перспективы развития биотехнологии

Центральная проблема биотехнологии - интенсификация биопроцессов как за счет повышения потенциала биологических агентов и их систем, так и за счет усовершенствования оборудования, применения биокатализаторов (иммобилизованных ферментов и клеток) в промышленности, аналитической химии, медицине.

В основе промышленного  использования достижений биологии лежит техника создания рекомбинантных молекул ДНК. Конструирование нужных генов позволяет управлять наследственностью  и жизнедеятельностью животных, растений и микроорганизмов и создавать  организмы с новыми свойствами. В  частности, возможно управление процессом  фиксации атмосферного азота и перенос  соответствующих генов из клеток микроорганизмов в геном растительной клетки.

В качестве источников сырья для биотехнологии все  большее значение будут приобретать  воспроизводимые ресурсы не пищевых  растительных материалов, отходов сельского  хозяйства, которые служат дополнительным источником как кормовых веществ, так и вторичного топлива (биогаза), органических удобрений.

Одной из бурно развивающихся  отраслей биотехнологии считается  технология микробного синтеза ценных для человека веществ. По прогнозам, дальнейшее развитие этой отрасли повлечет за собой перераспределение ролей растениеводства и животноводства с одной стороны, и микробного синтеза - с другой, в формировании продовольственной базы человечества.

Не менее важным аспектом современной микробиологической технологии является изучения участия  микроорганизмов в биосферных процессах  и направленная регуляция их жизнедеятельности  с целью решения проблемы охраны окружающей среды от техногенных, сельскохозяйственных и бытовых загрязнений.

С этой проблемой  тесно связаны исследования по выявлению  роли микроорганизмов в плодородии почв (гумусообразовании и пополнении запасов биологического азота), борьбе с вредителями и болезнями сельскохозяйственных культур, утилизации пестицидов и др. химических соединений в почве. Имеющиеся в этой области знания свидетельствуют о том, что изменение стратегии хозяйственной деятельности человека от химизации к биологизации земледелия оправдывается как с экономической, так и с экологической точек зрения. В данном направлении перед биотехнологией может быть поставлена цель регенерации ландшафтов.

Ведутся работы по созданию биополимеров, которые будут способны заменить современные пластмассы. Эти биополимеры имеют существенное преимущество перед традиционными материалами, так как нетоксичны и подвержены биодеградации, то есть легко разлагаются после их использования, не загрязняя окружающую среду.