Список Інтернет-джерел. 1. Основні напрямки сучасної біотехнології

План

1. Основні напрямки сучасної біотехнології.

Література

1. Кучеренко М.Є. та інші. Загальна біологія: Підручник для учнів 11 класу

середніх загальноосвітніх навчальгих закладів. – Київ: Генеза, 2001,

с.101-103.

1. osvita.ua/school/news/8715/

2. www.edu.kh.ua/.../elektronni_pidruchniki_

3. http://www.mon.gov.ua

4.http://www.iitzo.gov.ua

Завдання: законспектувати запитання плану, перевірити засвоєні знання за

допомогою питань для самоконтролю або створити мультимедійну презентацію «Основні напрямкм сучасної біотехнології», «Досягнення генної та клітинної інженерії в Україні».

Питання для самоконтролю:

1. Що таке біотехнологія?

2. Яке її значення в житті людини?

3. Що таке генетична інженерія?

4. Які методики використовує генетична інженерія?

5. На яких рівнях організації живої матерії проводять дослідження в галузі генетичної інженерії?

6. Приведіть конкретні приклади досягнень сучасної біотехнології.

Форма поточного контролю: перевірка конспекту самостійної роботи або мультимедійної презентації.

Біотехнологія - це сукупність промислових методів, які застосовують для виробництва різних речовин із використанням живих організмів, біологічних процесів чи явищ. Біотехнологічні процеси, що грунтуються на життєдіяльності мікроорганізмів, людина розробила багато тисяч років тому для випікання хліба, виготовлення сиру та інших молочних продуктів, виноробства, пивоваріння тощо, однак сам термін «біотехнологія» (від грец. біос — життя, технос - мистецтво, майстерність та логос - слово, вчення) запровадили лише у 70-ті роки XX сторіччя.

У наш час у мікробіологічній промисловості різні види бактерій та мікроскопічних грибів використовують для виробництва антибіотиків (пеніциліну, стрептоміцину, еритроміцину тощо), вітамінів, гормонів, ферментів, кормових білків та ін. Удосконалюються біотехнологічні процеси і в харчовій промисловості, де застосування високопродуктивних штамів мікроорганізмів і вдосконалення технології уможливлює збільшення випуску харчових виробів (кисломолочних продуктів, сирів, пива тощо) і кормів (силос, кормові дріжджі та ін.) підвищеної якості.

Біотехнологічні процеси застосовують для очищення навколишнього середовища від побутових і промислових забруднень, зокрема стічних вод. Методи біологічного очищення грунтуються на здатності певних видів бактерій як в аеробних, так і в анаеробних умовах розкладати органічні сполуки, що потрапляють у водойми, грунт тощо. Для прискорення цих реакцій використовують високоактивні штами бактерій, виведені у результаті селекції. Вони розкладають такі органічні сполуки, які неспроможні мінералізувати природні бактерії. Для очищення стічних вод і водойм використовують також здатність ряду організмів накопичувати органічні чи неорганічні сполуки або певні хімічні елементи в своїх клітинах (деякі групи бактерій, водоростей, найпростіших).

Біотехнологічні процеси застосовують і під час розроблення біологічних методів боротьби зі шкідниками сільського та лісового господарств, кровосисними та паразитичними тваринами тощо. Зокрема, використовуючи штами певних видів мікроорганізмів (вірусів, бактерій, грибів), виготовляють препарати, які ефективно знижують чисельність шкідливих видів, не забруднюючи довкілля токсичними хімічними сполуками. Необхідною умовою використання біологічних препаратів (біопрепаратів) є їхня безпечність для нешкідливих видів організмів.

Останнім часом у розробці біотехнологічних процесів все ширше використовують методи генетичної та клітинної інженерії, що дає можливість одержувати різноманітні сполуки та препарати: захисні білки-інтерферони, гормони (інсулін, гормон росту та інші), вакцини проти вірусних захворювань (інфекційного гепатиту В, ящуру, аденовірусів та ін.) тощо.

Генетична (генна) інженерія - це прикладна галузь молекулярної генетики та біохімії, яка розробляє методи перебудови геномів організмів вилученням або введенням окремих генів чи їхніх груп: синтез генів поза організмом; виділення з клітин та перебудову окремих генів або їхніх частин; копіювання та розмноження виділених або синтезованих генів; введення генів чи їхніх груп у геном інших організмів; експериментальне поєднання різних геномів в одній клітині.

Об'єктами досліджень цієї галузі є переважно прокаріоти, хоча вчені працюють і з генами еукаріот. Так, тривають експерименти із перенесенням генів еукаріот у клітини бактерій. У геном бактерій було введено гени, які кодують інсулін пацюка та людини, гени рРНК дрозофіли та жаби тощо. Вбудовані гени нормально зчитуються в клітині бактерії, завдяки чому вона синтезує відповідні сполуки (гормон інсулін, рРНК). Подібні методи застосовують у біотехнології. Наприклад, у клітинах бактерії - кишкової палички - синтезовано інсулін людини, необхідний у лікуванні цукрового діабету. Методами генетичної інженерії одержано білки-інтерферони, які захищають організм людини і тварин від вірусних захворювань (припиняють розмноження вірусів), гормон росту, що дає можливість лікувати деякі форми карликовості. Перелік медичних препаратів, вироблених за допомогою методів генетичної інженерії, щорічно зростає.

Синтез генів поза організмом уперше здійснив у 1969 році в США індійський учений Г.Хорана (ген аланінової тРНК дріжджів, який складається з 77 пар нуклеотидів). Згодом дослідникові вдалося синтезувати функціонально активні гени бактеріофагів. Але штучний синтез генів - досить складний процес, особливо якщо вони складаються з великої кількості нуклеотидів. Тому гени простіше виділяти з геному організмів. Наприклад, у 1969 році вперше вдалося за допомогою бактеріофагів виділити в чистому вигляді гени кишкової палички.

Як переносників синтезованих або виділених генів, крім вірусів, використовують плазміди (отримані головним чином з бактерій). Плазміди - позахромосомні фактори спадковості, генетичні елементи, здатні існувати у клітині в стані, не пов'язаному з хромосомами. Вони (наприклад, генетичний апарат мітохондрій, хлоропластів) найчастіше являють собою кільцеві дволанцюгові молекули ДНК.

Перед генетичною інженерією, незважаючи на її відносну молодість, відкриваються значні перспективи. Крім вирішення практичних питань (підвищення продуктивності штамів мікроорганізмів, перенесення в клітини прокаріот генів еукаріот, які відповідають за синтез важливих сполук - вітамінів, гормонів, ферментів тощо), у майбутньому генетична інженерія буде здатна вирішувати більш глобальні завдання. Серед них: видалення дефектних генів на найранішіх етапах онтогенезу і заміна їх нормальними алелями; поєднання в одному геномі генів різних організмів тощо. Наприклад, перспективним є напрям, пов'язаний із перенесенням генів, які визначають здатність до фіксування атмосферного азоту, з клітин бульбочкових бактерій у клітини вищих рослин. Розв'язання цієї проблеми сприяло б економії коштів, які витрачаються на виробництво і внесення азотних добрив.

Результати досліджень генетичної інженерії мають винятково важливе значення і для теоретичної біології. Завдяки їм зроблено важливі відкриття щодо тонкої будови генів, їхнього функціонування, структури геномів різноманітних організмів. Для подальшого розвитку генетичної інженерії необхідним є створення банків генів — колекцій генів різноманітних організмів — об'єктів генетичних досліджень, які вбудовані в плазміди та інші переносники і зберігаються при низьких температурах.

Робота з геномами вищих організмів, крім технічних труднощів, пов'язана також із проблемами етичного плану. Втручання в генотип хребетних тварин, особливо людини, навіть з кращими намірами, може призвести до непередбачених наслідків.

Тема 4.2. Біосфера. (6 год).

Мета: розглянути позитивний та негативний вплив антропогенного

фактора на стан біосфери, раціональне використання природних

ресурсів, охарактеризувати практичні дії людства по збереженню

довкілля, в справі охорони природи.

Дата добавления: 2015-04-25