Реферат: Биотехнология

РЕФЕРАТ

Текст наукової роботи – 23 ст., 8 джерел.

Об’єктомдослідження у даній роботі є провідні напрямки біотехнології, їхній розвиток таперспективи розвитку у майбутньому.

Мета: Розглянувши різнінапрямки біотехнології – їхню історію, а також найсучасніші дослідження, з’ясувати які з них є найбільш перспективними.Дослідити роль біотехнології в житті суспільства.

У ході дослідження реалізовані такі завдання:

— систематизовано напрямки біотехнології;

— з’ясованоперспективні галузі біотехнології;

— визначена роль біотехнології в житті суспільства.

Методи дослідження:систематизація та аналіз.

Практичне значення: дана роботаможе бути використана як додатковий матеріал при вивченні у школах на урокахбіології тем присвячених біотехнології.

Зміст вміщує в собі – вступ, 2 розділи, висновки, списоквикористаної літератури.

1 ВСТУП

 

Біотехнологія – це сукупність промислових методів, якізастосовують для виробництва різних речовин із використанням живих організмів,біологічних процесів чи явищ. Сам термін “біотехнологія” з’явився в 70-их роках XXст. (біос – життя, технос – мистецтво, майстерність, логос– слово, вчення) хоча біотехнологічні принципи людина розробила уже давно –використання життєдіяльності мікроорганізмів для випікання хліба, виготовленнясиру та інших молочних продуктів, виноробства, пивоварення.

Зараз технологія біологічних процесів набирає в сучасномусвіті винятково велике значення. Взаємодія молекулярної біології, генетики,генної інженерії, біохімії і мікробіології, хімії і хімічної технології вобласті проблем біотехнології веде до створення нових біологічних агентів,вдосконалення керування біосинтезу тощо.

Біотехнологію умовно поділяють на два розділи :

1)   традиційна (куди входить технологічнамікробіологія, а також технічна, біохімічна та інженерна ензимологія);

2) нова (куди входять генетична та клітиннаінженерія).

 

 

2 ПЕРСПЕКТИВНІ НАПРЯМКИ ТРАДИЦІЙНОЇ БІОТЕХНОЛОГІЇ

2.1 Ферментація в біотехнології

Традиційна біотехнологія заснована наферментації. За останні 30 років виник ряд нових виробництв, що базуються навикористанні різних міцеліальних грибів, дріжджів, бактерій, рідше водоростей.За допомогою мікроорганізмів отримують такі лікарські препарати як кортизон,гідрокортизон і деякі інші, які відносяться до групи стероїдів.

Мікроорганізми використовують дляотримання деяких нуклеотидів і цитохромів. Вони є продуцентами вітамінів В2і В12, які використовують для синтезу бета-каротину. Широковикористовують полісахариди, отримані в значній кількості завдяки рядумікроорганізмів. Їх застосовують в медицині, наприклад, як замінник плазмикрові – декстран, в харчовій, текстильній, парфумерній промисловості і длязбільшення добутку нафти. Розширюється можливість масового виробництва назастосуванні вірусних та бактеріальних препаратів для профілактики захворюваньсільськогосподарських тварин.

Також мікроорганізми використовують вхлібопеченні, для отримання оцту, молочнокислих продуктів, етанолу, гліцерину,ацетону, бутанолу та ряду органічних кислот.

Одним з найбільш перспективнихнапрямків традиційної біотехнології є використання мікроорганізмів як один ззасобів захисту рослин від шкідників.

2.2 Засоби захисту рослин

Розвиток цього напрямку зумовлюєтьсябагатьма вадами пестицидів та інших засобів захисту рослин.

По-перше, абсолютна більшістьпестицидів є сильними біологічними активними речовинами і негативно впливаютьна рослини. Це може виразитись в погіршенні росту, розвитку і загального станурослини.

По-друге, дуже часте використанняпестицидів може знищити всю мікрофлору, в першу корисну, так як вона є дужечутливою до пестицидів. Цим порушуються нормальні мікробіологічні процеси вгрунті, в тому числі симбіотичні і асоціативні, що часто призводить до зниженнясупротивлення рослин шкідникам, хворобам, бур’янам. Це може проявитись і вперіод зберігання врожаю, коли відбувається зміна мікрофлори поля на мікрофлорусховища. Приклад – збільшення псування картоплі збуджувачами м’якої гнилі,внаслідок багаторазових опрацювань пестицидами проти колорадського жука іфіофтори, особливо на фоні надлишку органічних і азотних добрив.

По-третє, невміле використанняпестицидів може сприяти появі нових стійких форм організмів-шкідників.

В ситуації, що склалась в сільськомугосподарстві одним з виходів є заміна пестицидів на мікроорганізми (бактерії,актиноміцети, гриби), живі організми (хижаки і паразити шкідників і збуджувачівхвороб), або продукти їхньої життєдіяльності.

Для цієї заміни зроблено чимало.

Вже зараз отримані препаратимікроорганізмів, відібрані комахи-хижаки, кліщі та нематоди, паразитичніорганізми різного рівню організації. Опрацьовані методи вирощування такихтварин і мікроорганізмів і їх застосування в полі і закритому грунті. Препаратидля боротьби з фітофагами надходять в продаж з інструкцією по використанню.

Набагато важче склались справи збіозахистом рослин від хвороб. Не дивлячись на багаточисленні розробкибіопрепаратів для захисту рослин від хвороб поки тільки деякі з нихрекомендовані для використання.

Це перш за все антибіотики, які маютьдеякі переваги в порівнянні з фунгицидами: вони в основному добре розчиняютьсяв воді, досить стійкі до навколишнього середовища, досить легко проникають втканини рослини. Ці їхні ознаки дозволяють використовувати їх для придушеннязбуджувачів хвороби. Майже всі антибіотики спроможні придушувати широке колопатогенів: гриби, бактерії і мікоплазми. Проводяться пошуки і антивіруснихантибіотиків. В деяких країнах дозволено використовувати антибіотикимедицинського призначення або синтезовані для захисту рослин в чистому виглядіабо в суміші з фунгицидами.

Деякі зарубіжні фірми вже випускаютьпрепарати антибіотиків спеціально для захисту рослин: бластоцидин, касугиміцин,поліоксин, валідаміцин та інші. В нашій країні найбільш поширенішими антибіотикамиє трихотецин, фітобактеріоміцин і фітолавін-100.

Антибіотики є продуктамибіотехнології, але все-таки їх важко визнати засобами біометоду захисту рослин.Принципово вони не відрізняються від звичайних фунгицидів і бактеріоцидівхімічної природи, крім того що вони є продуктами життєдіяльностімікроорганізмів. Це звичайні органічні з’єднання, але синтезовані не в хімічному реакторі, а живою клітиною.Антибіотики володіють всіма перевагами та вадами хімічних пестицидів:

1. Антибіотики активні не тільки протипатогенів, але й проти всієї мікрофлори рослини.

2. Антибіотики токсичні длятеплокровних тварин, в тому числі й для людини і погано впливають на рослину.Виняток складають, наприклад, антибіотики пеницилінового ряду, які порушуютьсинтез клітинної стінки бактерій.

3. Застосування антибіотиківпризводить до відбору мікроорганізмів, в тому числі й патогенів, стійких до їхдії. Цей фактор робить нереальним застосування більшості антибіотиків всільському господарстві.

4. Вартість препаратів, виготовленихна основі антибіотиків, вища вартості препаратів хімічної природи.

Зважаючи на ці фактори, можна сказати,що застосування антибіотиків для захисту рослин від хвороб не має перспективи,якщо тільки не будуть знайдені високоспецифічні сполуки, які б вибірково знищувалипатогени, при цьому не завдаючи шкоди рослинам, тваринам і корисниммікроорганізмам.

Щоб уникнути негативних наслідківзастосування антибіотиків були зроблені спроби використовувати мікроорганізмипродуценти антибіотиків. Антагонізм характерний для більшості мікроорганізмів,що знаходяться на всіх частинах рослин і всередині тканин рослин. Особливосильний антагонізм проявляється серед грунтових мікроорганізмів, де мікрофлорадуже різноманітна і густота мікробного населення дуже висока. Властивістьантагонізму привернула увагу мікробіологів, що працюють в області медицинифітопатології рослин, харчової промисловості. За останні 40 роківдослідниками-мікробіологами зроблена величезна робота по виявленнюантагоністів, вивченню їхньої біології, взаємовідносин з патогенами та іншимимікроорганізмами, відношенню до рослин і тварин. В результаті серед грибів,бактерій і більшості актиноміцетів виявлені антагоністи практично до всіх патогеннихгрибів, бактерій, актиноміцетів і навіть мікоплазма. Знайдені вірусифітопатогенних бактерій і актиноміцетів, виявлені паразити паразитів на різнихрівнях організації живого. Таким чином, створений арсенал для розвиткукласичного методу біологічного захисту рослин, який передбачає використанняживих організмів для контролю числа небажаних (в тому числі патогенних)організмів в агроценозі.

Американські мікробіологиКаліфорнійського університету  в місті Берклі звернули увагу на те, що в умовахКаліфорнії більшість цитрусових пошкоджується слабкими заморозками (0оС)за рахунок утворення кристаликів льоду в тканинах рослин. Більш того пошкоджуютьсяне всі рослини підряд, а вибірково, стійкість до заморозків залежить від сортута виду рослин. Зацікавившись цим явищем, група дослідників під керівництвомЛіндов виявила, що за це явище відповідальні бактерії, що існують на листках ів тканинах рослин. Це бактерії Pseudomonas syringae, які відносяться до великої групи бактерій, що викликають хворобилистків і пагонів рослин, і Erwinia herbicola – бактерії кишечної групи, які викликають ураження коренів рослини. Обидвавиди бактерій заселяють тканини цитрусових без помітних ознак їх пошкодження,але в той же час не можуть існувати за межами рослини і швидко гинуть в грунті,воді та інших можливих середовищах. В випадку утворення кристалів льоду неважковиділити мутантні клітини, що втратили цю здатність, але не змінили здатністьзаселяти тканини рослин. При обробці молодих рослин кукурудзи, томатів абополуниці суспензією клітин бактерій Pseudomonassyringae, що втратили здатність утворювати кристали льоду,рослини нормально заселяються бактеріями і не пошкоджуються заморозками. Отже,можна захистити рослини, якщо замінити “нормальну” мікрофлору такою самою, алемутантною, яка втратила здатність до синтезу фактору утворення льоду. Важливимє те, що такі мікроорганізми тісно зв’язані з рослиною і не допускають заселення родинними організмами.Дійсно, рослини, заселені мутантними бактеріями, не в змозі заселяться такимисамими клітинами дикого типу, які утворюють кристали. Але якщо рослина вжезаселена клітинами бактерій дикого типу, то вона вже не може заселятисьмутантними. Таким чином, для успішного захисту рослини цим способом необхіднозробити її хоча б частково стерильною або по крайній мірі зменшити кількістьклітин дикого типу. Цього можна добитись, наприклад, попереднім опрацюваннямхімічними речовинами, або, як запропонували американські вчені, препаратомвірусів бактерій (бактеріофагів), до якого чутливі клітини дикого типу, алестійкі мутантні.

Зараз в США та в деяких інших країнахрозроблені препарати для захисту рослин від заморозків і проводиться їхретельна перевірка в контролюючих умовах на можливу патогенність до широкогокола господарів, токсичність і віддалені наслідки для людини і екологічнунешкідливість. Існує побоювання, що витіснення з природи бактерій, що утворюютькристали льоду, може порушити процеси утворення дощу та снігу.

Але поки проходять досліди, створені івідпрацьовуються комплекси препаратів найрізноманітніших напрямків. Наприклад,з допомогою сучасних методів отримані бактерії псевдомонад, які володіютьантагонізмом до ряду збуджувачів хвороб, які здатні заселяти листки рослин абокорені і синтезувати токсини проти комах. Отже, отриманий препарат, що здатнийстати прообразом майбутніх біопрепаратів комплексної дії для захисту рослин відшкідників і хвороб. Необхідна тривала і ретельна перевірка цього препарату вконтролюючих умовах, але вже зараз він знайшов собі застосування якбіоінсектицид. Вбиті клітини цих бактерій в два рази довше утримують токсин налистках рослини, ніж клітини бацил.

Інтенсивне вивчення взаємовідносин міжмікро- та макро- організмами в біогеоценозах на всіх можливих рівнях(популяційному, організмовому, клітинному і молекулярному) дає право надіятись,що вже в найближчий час будуть встановлені нові закономірності, на основі якихбудуть розроблені методи біологічного контролю складу агроценозів. Одним зіспособів здійснення такого контролю може бути застосування препаратів різнихтипів та властивостей на основі живих мікроорганізмів.

     

 

2.3 Традиційна біотехнологія в інших сферах життя

Також життєдіяльність мікроорганізмів використовується ще вдеяких галузях людського буття. Так, наприклад в кондитерській промисловостішироко використовують лимонну кислоту, яку дістають в результатіжиттєдіяльності спеціально виведених мікроорганізмів. Зараз в світівиробляється близько 400 тис. тонн цього продукту. Такої кількості лимонноїкислоти не забезпечили б жодні цитрусові плантації.

Все ширше стає асортимент ферментів — протеази, нуклеази,амілази, глюкоамілази, каталази – які продукують мікроорганізми; деякі з них,наприклад, нуклеази, використовують в генній інженерії.

Крім того, мікроорганізми використовують для отримання вакцин.

Перспективним є використання мікроорганізмів у гідрометалургіїдля вилужування металів із бідних руд з метою підвищення їхнього добутку.

3 ПЕРСПЕКТИВНІ НАПРЯМКИ НОВОЇ БІОТЕХНОЛОГІЇ

Коли кажуть про нову біотехнологію, томають на увазі генетичну і клітинну інженерію, які створили можливістьпереробки спадкового апарату організмів.

3.1 Клітинна інженерія

Рослини мають ряд переваг перед тваринами, бо майже у всіхрослин можна одержати з однієї соматичної клітини цілу рослину, яка маєздатність до запліднення і утворення насіння. На цьому етапі діє клітиннаінженерія, розвиток якої пов’язанийз технікою культивування клітин і тканин вищих організмів, яка вже пробила собідорогу в промисловість.

Під час культивування клітини вищих рослин можуть розглядатисьяк типовий мікрооб’єкт, щодозволяє застосовувати до них не лише технологію і апаратуру, але і логікуекспериментів, які прийняті в мікробіології. Культивовані клітини в рядівипадків зберігають тотипотентність, тобто здатність перейти до виконанняпрограми розвитку, в результаті якого із культивованої соматичної клітинивиникне ціла рослина, яка здатна до нормального розвитку і розмноження.

Крім того, потрібно підкреслити, щотехніка культури соматичної клітини зараз стає винятково важливим інструментомв генетичній інженерії і біотехнології.

Для культивування можуть використовуватись клітини пухлиннихтканин, клітини різноманітних органів, лімфоцити, фібропласти, ембріони і т.д.Дуже часто використовуються для наукових цілей перевиваїмі лінії, які можнакультивувати як завгодно довго. Це клітини нирок людини і тварин, раковіклітини людини (Hela) т.ін.

Клітини тварин і людини вирощують в спеціальних середовищахв вигляді монослою на склі. Для вирощування суспензійних культур використовуютьнайрізноманітніші судини-хемостати, ферментери, флакони.

Щоб клітини гарно росли, необхідне їхнє постійнепереміщення. Для цього розроблені способи культивування клітин за принципомбезперервної зміни середовища (хемостати). Культивування клітин проводять привизначеній температурі (37оС) і РН середовища (6,8…7,5). Основнимикомпонентами середовищ для культури є: мінеральні солі, амінокислоти, вітаміни,антибіотики. Зараз технологія культивування деяких типів клітин твариннастільки гарно відпрацьована, що може широко використовуватись в виробничихумовах для отримання різних продуктів.

Застосування культури клітин людини і тварин для практичнихцілей почалось вперше з робіт, в яких була продемонстрована можливістьвирощування вірусів в культивуючих клітинах. Для цього були (1949 р.)використані клітини нирок людського зародку, нирок дорослих мавп, клітини кур’ячого ембріону, а також клітини перевиваїмихліній – Hela, BHK-21 (клітининирки ембріонів хом’яка) т. ін.Застосування методу клітинних культур дозволило налагодити нарощування вірусівв необхідній кількості і в досить чистому вигляді, що сприяло розвиткудіагностики вірусних захворювань і отриманню необхідних для медицини вакцин.

Важливе значення для розвитку клітинної біотехнології малипраці по гібридизації соматичних клітин. В 1960 р. французький вченийЖ.Барський  вперше виявив, що соматичні клітини тварин здатні зливатись і об’єднувати генетичну інформацію двохбатьківських клітин. Але утворення гібридних клітин в звичайних умовахвідбувається дуже рідко.

Тому була розроблена техніка гібридизації соматичних клітинз використанням інактивованих вірусів парагрипу типу Сендай, здатного“склеювати” і зливати клітини між собою. При отриманні вірусу Сендай вдалосьдобути гібриди клітин абсолютно різних видів організмів. Відомі міжвидовігібридні клітини, наприклад людини і миші, курчатка і людини, москита і людини,корови та норки та інші. Виявилось можливим також гібридизувати клітини зрізних тканин, наприклад лімфоцити і фібропласти, нормальні та пухлинніклітини.

Метод гібридизації соматичних клітин тварин і людини зараззнайшов виключно важливе застосування для отримання моноклональних антитіл.

Відомо, що антитіла, що утворюються в організмі в відповідьна введення антигена (бактерії, вірусу і т. ін.), є білками, що називаютьсяімуноглобулінами і захищають організм від хвороб. Але будь-яке чужерідне тіло,яке вводиться в організм, це суміш різних антигенів, що будуть збуджуватипродукцію різних антитіл. До того ж в сиворотці крові імунизованих тваринантитіло завжди є сумішшю, що складається з антитіл, які продукуються різнимилімфоїдними клітинами. Та для практичних цілей необхідні антитіла одного типу,тобто моноспецифічні сиворотки з одним типом антитіл. Очистка одного типуантитіл від сумішей – справа дуже складна і трудомістка. І ось в 1975 р.Келером і Мільдштеймом був розроблений спосіб отримання гібридів між лімфоцитамимишей, імунизованих перед цим якимось антигеном і культивуюмими пухлиннимиклітинами кісткового мозку (мієломними клітинами).

Ці гібридні клітини отримали назву гібридоми. Вони об’єднали в собі здатність лімфоциту утворюватинеобхідні антитіла (одного типу) і здатність пухлинних безкінечно довгорозмножуватись на штучних середовищах. Культивуючи гібридоми, а потім імізуючиними тварин, можна отримати антитіла необхідного типу і в необмежених кількостях.Показано, наприклад, що з 50…100 мишей можна отримати грами моноклональнихантитіл. Моноклональні антитіла, отримані вказаним, зараз використовуються врізних областях медицини і біології.

Виробництво моноклональних антитіл займає зараз одне з провіднихмісць в біотехнології. Крім широкого використання в фундаментальнихдослідженнях вони застосовуються для отримання препаратів біологічно активнихречовин високої чистоти, широко використовуються як діагностичні реагенти,наприклад для визначення груп крові. Моноклональні антитіла виявилисьперспективними для лікування ряду захворювань, і в особливості для лікуванняхворих злоякісними пухлинами.

Можна назвати 3 напрямки створення нових технологій на основікультивування клітин і тканин рослин:

Перше – отриманняпромисловим шляхом цінних біологічно-активних речовин рослинного походження.Так отримані мутантні клітинні лінії раувольфії змінної – продуценту індольнихалкалоїдів, які містять в 10 разів більше цінного для медицини антиритмічногоалкалоїду – аймаліну; дискореї дельтовидної – продуценту диогеніну, якийвикористовується для синтезу гормональних препаратів; отриманий штам рутипахучої, який містить в 220 разів більше алкалоїду рутакридона, ніж в самійрослині; із суспензійної культури наперстянки шорсткої, яка містить серцевийглікозид – дигитоксин, отримали більш якісну форму – дигоксин – длявикористання в медицині; із суспензійної культури м’яти отримали ментол для трансформації пулегона і ментола.

Дослідження, які були проведені в наукових лабораторіяхсвіту, вже реалізуються в промисловому отриманні клітинних біомас (жень-шень –в СНД, воробейник – продуцент шиконігу, тютуну – продуцент убіхінола-10 – вЯпонії).

Друге – використаннятканинних і клітинних культур для швидкого клонального мікророзмноження таоздоровлення рослини. Можливість використання методів клонального розмноження встерильній культурі виявлена зараз для 440 видів рослин, які належать до 82 родин.В порівнянні з традиційними методами розмноження, які використовуються всільськогосподарській практиці, клональне розмноження в культурі дає рядпереваг:

1) коефіцієнт розмноження вище, ніж при звичайних методахрозмноження. Так, з однієї рослини гербери методом традиційної селекції за рікможна одержати 50-100 рослин, а при розмноженні через культуру – до 1 млн.; зоднієї верхівки яблуні за 8 місяців культури можна одержати 60 тисяч рослин;

2) можна підтримувати ріст цілий рік;

3) тисячі рослин можуть рости на невеликійлабораторній площі;

4) разом із розмноженням частовідбувається оздоровлення рослин від вірусів та патогенів;

5) цим методом можна отримувати рослини, які важко або зовсімне розмножуються вегетативно, наприклад, пальма.

Мікроклональне розмноження добре ведеться з картоплею, капустою,часником, томатами, цукровим буряком; серед ягідних культур – найбільші успіхидосягнуті у суниці; серед декоративних культур – у іриса, гіацинта, фрезії,гладіолуса, лілії, орхідних, гвоздики, нарцизів, тюльпанів, гербери.

В останній час широкого використання отримала безвірусна розсадаполуниці та картоплі. Фірма “Кева хакко” розробила технологію масовоговирощування розсади лілій культурою в ємкості. Ведуться дослідження отриманняштучного насіння, в особливості гібридів рису першого покоління. Так званубляшкову розсаду квітів і овочів вирощують методом культури клітин (тканини) ідоставляють фермерам в розсадних горщиках в лотках.

Техніку зливання клітин вже зараз застосовується врослинництві. Так, методом асиметричного зливання в Японії, наприклад, добутістійкі до нематодів кабачки.

Ще в 1988 р. фірма “Кірін біру” сумісно з американською фірмоюрозробила штучне насіння і техніку масового виробництва клонів салату латука ісельдереї. Ці ж фірми створили таку саму техніку масового використання зародківрису. Право застосовувати ці відкриття на праці отримала корпорація “Технологіярозсади”.

Біотехнологічні дослідження по рису найбільш активно проводятьяпонські фірми “Міцуї таацу когаку”, “Хокко кагако”, “Ніпон секію”.

Третю групу складаютьтехнології, які пов’язані згенетичними маніпуляціями на тканинах, клітинах, ізольованих протопластів. Мовапро ці технології піде в наступному розділі.

3.2 Генна інженерія

Суть генної інженерії полягає в штучному створенні(хімічний синтез, перекомбінації відомих структур) генів з конкретними необхіднимидля людини властивостями і введення його у відповідну клітину (на сьогодні цечастіше всього бактеріальні клітини, наприклад, кишкова паличка) – створення“штучної” бактерії – лабораторії по виготовленню необхідного для людинипродукту.

3.2.1 Генна інженерія в тваринництві

Багато спеціалістів, що працюють в області нових методів розведеннясільськогосподарських тварин, вважають, що вже в найближчий час геннаінженерія, пов’язана з пересадкоюгенів, стане наймогутнішим методом отримання тварин з необхіднимивластивостями. Так, ще в 1986 році австралійські вчені вперше в світі створилитрансгенну вівцю шляхом введення в ембріон гену, відповідального за синтезгормону росту овець. Були експерименти по передачі гену людського гормону ростув генетичний апарат (ДНК) свині. В 1999 році вчені з Гарвардського університету(США) виділили ген, присутній в кур’ячих ніжках і відповідальний за їхній ріст. Ген пересадили в крилакурчат, і через кілька місяців були створені перші в світі чотириногі кури.Вчені вважають, що ці тварини будуть мати велике значення в тваринництвімайбутнього.

Великі можливості відкриваються для біотехнології при використанніметоду клонування ссавців. Цей метод вже застосовується, наприклад, вембріології корів і овець. Ембріони, що складаються з     60-80 клітин, роздрібнюютьв спеціальних посудинах їх підрощують до утворення ембріонів, а потімтрансплантують самицям. Таким чином, в принципі, з одного ембріону можнаотримати кілька десятків тварин.

Найбільш розвинутий в наш час напрям в біотехнології тварин– це трансплантація ембріонів. Цей метод дозволяє перш за все пришвидшитирозведення тварин з високими спадковими якостями, а також зберегти ціннийгенофонд, так як отримані ембріони можна консервувати замороженням і зберігатискільки завгодно. З допомогою цього методу вже отримують до 80 нащадків зоднієї корови за два роки. В США таким способом було отримано ще 1980 році 23тисячі телят, а в Канаді – 7 тис.

3.2.2 Генна інженерія в рослинництві

Важливе значення для генетичноїінженерії і біотехнології має розроблений в останні 220-25 років методізольованих протопластів. Він дозволяє з допомогою ферментативного гідролізуруйнувати клітинні стінки і виділяти в великій кількості “гай” клітини,позбавлені клітинної оболонки і оточені тільки плазмалемою. Такі кулеподібні клітинніутворення були названі протопластами. Протопласти відрізняються від звичайнихклітин такими важливими властивостями, як  здатність зливатись одне з одним привизначених умовах, поглинати з навколишнього розчину різні молекули (білки,нуклеїнові кислоти) і різні органели та мікроорганізми. І особливо цінно, щопротопласти здатні на спеціальному середовищі ренегерувати (синтезувати знову)клітинну оболонку, ділитись, утворюючи калус, і ренегерувати цілу рослину.

До 1985 року вважалось, що вивести однодольнірослини з протопласту неможливо. Але в цьому році в деяких наукових інститутахЯпонії відтворили рис. Були подані заявки на реєстрацію мутантних сортів рису:короткостебельний міцуї байосаса №1 (вивела хімічна фірма “Міцуї тоацу кагаку”)і низькостебельний пізній хацуюме (вивів науково-дослідницький інститутфітоінженерії Японії). Це доводить практичну цінність селекції з використаннямпротопласту.

При праці з однодольними рослинамивикористовують плазмиди кишкової палички, для введення генів застосовуютьполіетиленгліколь або електроперфорацію. Але відомих корисних генів небагато:інсектицидні гени, гени стійкості до вірусів, гербицидів, гени забарвленнякольорів. Ця технологія набагато складніша зливання клітин. Саме відтворенняцієї методики потребує великих витрат. В зв’язку з цим актуальні різні форми міжнародного співробітництва, але прицьому виникає проблема права на інтелектуальну власність.

Прибутки, що можна отримувати,застосовуючи досягнення генної інженерії, дуже зацікавили фірми зовсім іншихгалузей промисловості. Так, фірма “Саппоро біру” (один з провідних виробниківпива в Японії) розробила технологію масового вирощування клональної розсадиорхідей. Хімічна фірма “Ніппон сьокубай кагаку” розробила систему вирощуваннядекоративних рослин для прикрашення службових приміщень.

Нові досягнення в генній інженеріїможуть мати дуже велике значення для сільського господарства. І вже зараз деякісорти виведених за новими технологіями рослин знаходять собі місце на посівнихплощах різних країн. Для прикладу можна взяти сорти картоплю, що містять ген Bt. Цей ген, що походить від значно поширеноїгрунтової бактерії Bacillus thuringiensis, виробляє інсектицидний кристалічний білок. Коли комаха-шкідник з’їдає бактерію або клітини рослини, які містятьцей білок, він викликає у комах розклади, що унеможливлює травлення. Бактерія(Bt) має багато видів. Кожен вид бактерії здатен чинити негативний вплив тількина один або декілька видів комах. Вид Bacillusthuringiensis вбиває тільки жуків тінебріонідів, до якихналежить колорадський жук, який знищує велику кількість урожаю в Україні.

Використовуючи тонку методику науковоїгенної інженерії, генетикам вдалось трансплантувати ген, який є носієм коду Bt-білка, з бактерії в організми кількох різнихвидів рослин (деякі сорти картоплі, кукурудзи, бавовника т. ін.). Агентство СШАз охорони навколишнього середовища, Агентство США з контролю за продуктами харчуваннята медичними препаратами, Міністерство сільського господарства в США та тисячівчених-професіоналів з усього світу встановили, що кристалічні Bt- білки та їхні гени-перемикачі не можутьзавдати жодної шкоди здоров’ю чижиттю людини.

Трансгенна картопля не вирішує всіхпроблем у сільському господарстві, проте вона, поза сумнівом, є кроком на шляхудо ефективного сільського господарства, яке значною мірою зменшить використаннятицидів, покращить сільськогосподарську технологію і, що найважливіше,збільшить виробництво картоплі шляхом боротьби зі шкідниками (вчені вважають,що продуктивність сільського господарства до 2010 р. в країнах, щорозвиваються, за рахунок використання біотехнології зросте на 25-30%).

3.2.3 Генна інженерія на користьлюдини

Успіхи генної інженерії можуть бутивикористані на користь самій людині – у боротьбі зі спадковими хворобами (ниніз’явилась можливість отримуватибілок таким шляхом, який визначає синтез трамбопластину – перший етап засіданнякрові); отримана сироватка проти однієї із форм гепатиту; ведуться дослідженняз вірусами грипу, створені продуценти біологічно активних речовин – інсулін(необхідний для лікування діабету), самотропний гормон (природний стимуляторросту), інтерферон (білкова речовина, яка сприяє активній боротьбі клітинорганізму з вірусами).

А в 1999 році група генетиків на чоліз Саймоном Мак-Квін Мезоном з університету Йорку (Великобританія) зумілаотримати унікальний природний клей. Він створений на основі білка, що виробляєтьсямідіями виду “Мутілус галопровінціаліс”. Білок володіє незвичайною клейкістю,еластичністю і одночасно з цим відштовхує воду. Хімічна структура дозволяє йомупроходити між молекулами двох різних речовин, об’єднуючи їх ще міцніше. Для отримання цього клею не потрібно вбиватитисячі молюсків. Вчені вже перемістили генетичний код білка в тютюнові рослини,і з листків цих рослин тепер клейка речовина буде добуватися промисловимшляхом. Дуже важливою особливістю клею стало те, що він не відштовхуєтьсялюдським організмом і може скріплювати живі тканини. Вчені вважають, що новийклей зробить революцію в медицині.

ВИСНОВОК

 

Працюючи над цією роботою, я дійшоввисновку, що найбільш економічно ефективними (при їхньому комплексномузастосуванні і створенні безвідходних виробництв, не порушуючих екологічної рівноваги)є біотехнології, засновані на досягненнях мікробіології та генної інженерії.Їхній розвиток дозволить замінити багато великих заводів хімічної промисловостіна екологічно чисті компактні виробництва.

Отже, біотехнологія спроможнадопомогти людству вирішити деякі питання його розвитку (проблеми здоров’я, харчування т. ін.).

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

 

1.  Беляев Д.К., Рувинский А.О. “Общая биология”, М.:”Просвещение”. 1992,270 ст.

2.  Вервес Ю.Г., Кучеренко М.Є., Балан П.Г. “Загальна біологія” – К.: Генеза,1998, 464 ст.

3.  Слюсарев А.О. “Біологія” – К.: Вища школа, 1995, 607 ст.

4.  “Промышленное освоениебиотехнологии” – Казаку кейдзай, 1989, №8, 164 ст.

5.  Химизация сельскогохозяйства, “Успехи биотехнологии в Японии”,Мельников А.Г., №3, 1990.

6.  Наука і суспільство, “Нові біопрепарати”, №11, 1990.

7.  Пропозиція,“Біотехнологія і розвиток агросфери”, СозіновО., №7, 1998.

8.  Новинизахисту рослин “Біотехнологія в Україні: проблема трансгенної картоплі”,Владимиров В., №8, 1999.

9.  Викладаннябіології “Біотехнологія: перспективи розвитку”, Маруненко І.М., №7, 1997.

    


ЗМІСТ

 

1 Вступ 3 2 Перспективи розвитку традиційної біотехнології 4 2.1 Ферментація в біотехнології 4 2.2 Засоби захисту рослин 4 2.3 Традиційна біотехнологія в інших сферах життя 10 3 Перспективні напрямки нової біотехнології 11 3.1 Клітинна інженерія 11 3.2 Генна інженерія 16 3.2.1 Генна інженерія в тваринництві 16 3.2.2 Генна інженерія в рослинництві 17 3.2.3 Генна інженерія на користь людині 20 4 Висновок 21 5 Список використаної літератури 22
еще рефераты
Еще работы по биологии