Биотехнология и ее значение в жизни человека реферат

Обновлено: 03.07.2024

Биологические технологии (биотехнологии) обеспечивают управляемое получение полезных продуктов для различных сфер человеческой деятельности, базируясь на использовании каталитического потенциала биологических агентов и систем различной степени организации и сложности - микроорганизмов, вирусов, растительных и животных клеток и тканей, а также внеклеточных веществ и компонентов клеток.

Развитие и преобразование биотехнологии обусловлено глубокими переменами, происшедшими в биологии в течение последних 25-30 лет. Основу этих событий составили новые представления в области молекулярной биологии и молекулярной генетики. В то же время нельзя не отметить, что развитие и достижения биотехнологии теснейшим образом связаны с комплексом знаний не только наук биологического профиля, но также и многих других.

Расширение практической сферы биотехнологии обусловлено также социально-экономическими потребностями общества. Такие актуальные проблемы, стоящие перед человечеством на пороге ХХ1 в., как дефицит чистой воды и пищевых веществ (особенно белковых), загрязнение окружающей среды, недостаток сырьевых и энергетических ресурсов, необходимость получения новых, экологически чистых материалов, развития новых средств диагностики и лечения, не могут быть решены традиционными методами. Поэтому для жизнеобеспечения человека, повышения качества жизни и ее продолжительности становится все более необходимым освоение принципиально новых методов и технологий.

Развитие научно-технического прогресса, сопровождающееся повышением темпов материальных и энергетических ресурсов, к сожалению, приводит к нарушению баланса в биосферных процессах. Загрязняются водные и воздушные бассейны городов, сокращается воспроизводительная функция биосферы, вследствие накопления тупиковых продуктов техносферы нарушаются глобальные круговоротные циклы биосферы.

Автор задает вопрос: не окажется ли судьба человечества судьбой бегуна и не путь ли к гибели человечества столь стремительное развитие научно-технического прогресса?

Биотехнология - основа научно-технического прогресса и повышения качества жизни человека

Зеленая биотехнология охватывает область, значимую для сельского хозяйства. Это исследования и технологии, направленные на создание биотехнологических методов и препаратов для борьбы с вредителями и возбудителями болезней культурных растений и домашних животных, создание биоудобрений, повышение продуктивности растений, в том числе с использованием методов генетической инженерии.

Красная (медицинская) биотехнология - наиболее значимая область современной биотехнологии. Это производство биотехнологическими методами диагностикумов и лекарственных препаратов с использованием технологий клеточной и генетической инженерии (зеленые вакцины, генные диагностикумы, моноклональные антитела, конструкции и продукты тканевой инженерии и др.).

Серая биотехнология занимается разработкой технологий и препаратов для защиты окружающей среды; это рекультивация почв, очистка стоков и газовоздушных выбросов, утилизация промышленных отходов и деградация токсикантов с использованием биологических агентов и биологических процессов.

Синяя биотехнология в основном ориентирована на эффективное использование ресурсов Мирового океана. Прежде всего, это использование морской биоты для получения пищевых, технических, биологически активных и лекарственных веществ.

Современная биотехнология - это одно из приоритетных направлений национальной экономики всех развитых стран. Путь повышения конкурентности биотехнологических продуктов на рынках сбыта является одним из основных в общей стратегии развития биотехнологии промышленно развитых стран. Стимулирующим фактором выступают специально принимаемые правительственные программы по ускоренному развитию новых направлений биотехнологии.

Госпрограммы предусматривают выдачу инвесторам безвозмездных ссуд, долгосрочных кредитов, освобождение от уплаты налогов. В связи с тем что проведение фундаментальных и ориентированных работ становится все более дорогостоящим, многие страны стремятся вывести значительную часть исследований за пределы национальных границ.

Как известно, вероятность успеха осуществления проектов НИОКР в целом не превышает 12-20 %, около 60 % проектов достигают стадии технического завершения, 30 % - коммерческого освоения и только 12 % оказываются прибыльными.

Особенности развития исследований и коммерциализации биологических технологий в США, Японии, странах ЕС и России

США. Лидирующее положение в биотехнологии по промышленному производству биотехнологических продуктов, объемам продаж, внешнеторговому обороту, ассигнованиям и масштабам НИОКР занимают США, где уделяется огромное внимание развитию данного направления. В этом секторе к 2003 г. было занято свыше 198 300 чел.

Ассигнования в этот сектор науки и экономики в США значительны и составляют свыше 20 млрд дол. США ежегодно. Доходы биотехнологической индустрии США выросли с 8 млрд дол. в 1992 г. до 39 млрд дол. в 2003 г.

Эта отрасль находится под пристальным вниманием государства. Так, в период становления новейшей биотехнологии и возникновения ее направлений, связанных с манипулированием генетическим материалом, в середине 70-х гг. прошлого столетия конгресс США уделял большое внимание вопросам безопасности генетических исследований. Только в 1977 г. состоялось 25 специальных слушаний и было принято 16 законопроектов.

В начале 90-х гг. акцент сместился на разработку мер по поощрению практического использования биотехнологии для производства новых продуктов. С развитием биотехнологии в США связывают решение многих ключевых проблем: энергетической, сырьевой, продовольственной и экологической.

Среди биотехнологических направлений, близких к практической реализации или находящихся на стадии промышленного освоения, следующие:
- биоконверсия солнечной энергии;
- применение микроорганизмов для повышения выхода нефти и выщелачивания цветных и редких металлов;
- конструирование штаммов, способных заменить дорогостоящие неорганические катализаторы и изменить условия синтеза для получения принципиально новых соединений;
- применение бактериальных стимуляторов роста растений, изменение генотипа злаковых и их приспособление к созреванию в экстремальных условиях (без вспашки, полива и удобрений);
- направленный биосинтез эффективного получения целевых продуктов (аминокислот, ферментов, витаминов, антибиотиков, пищевых добавок, фармакологических препаратов;
- получение новых диагностических и лечебных препаратов на основе методов клеточной и генетической инженерии.

Роль лидера США обусловлена высокими ассигнованиями государства и частного капитала на фундаментальные и прикладные исследования. В финансировании биотехнологии ключевую роль играют Национальный научный фонд (ННФ), министерства здравоохранения и социального обеспечения, сельского хозяйства, энергетики, химической и пищевой промышленности, обороны, Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА), внутренних дел. Ассигнования выделяются по программно-целевому принципу, т.е. субсидируются и заключаются контракты на исследовательские проекты.

Ежегодные общие государственные расходы США на генно-инженерные и биотехнологические исследования составляют миллиарды долларов. Инвестиции частных компаний существенно превосходят эти показатели. Только на создание диагностических и противоопухолевых препаратов ежегодно выделяется несколько миллиардов долларов. В основном это следующие направления: методы рекомбинации ДНК, получение гибридов, получение и применение моноклональных антител, культуры тканей и клеток.

В США стало обычным, когда компании, не связанные ранее с биотехнологией, начинают приобретать пакеты акций действующих компаний и строить собственные биотехнологические предприятия (табл. 1.1). Это, например, практика таких химических гигантов, как Philips Petrolium, Monsanto, Dow Chemical. Около 250 химических компаний имеют в настоящее время интересы в области биотехнологии. Так, у гиганта химической индустрии США - компании De Pont есть несколько биотехнологических комплексов стоимостью 85-150 тыс. дол. со штатом 700-1 000 чел.

Подобные комплексы созданы в структуре Monsanto, более того, в настоящее время до 75 % бюджета (свыше 750 млн дол.) направляется в сферу биотехнологии. В сфере внимания этих компаний - производство генно-инженерного гормона роста, а также ряда генно-инженерных препаратов для ветеринарии и фармакологии. Кроме этого, фирмы совместно с университетскими исследовательскими центрами подписывают контракты на проведение совместных НИОКР.

Таблица 1.1. Крупнейшие концерны и фармацевтические фирмы США, производящие медицинские биотехнологические препараты

Существует мнение, что все необходимые условия для становления и развития биотехнологии в США подготовил венчурный бизнес. Для крупных фирм и компаний венчурный бизнес является хорошо отработанным приемом, позволяющим за более короткий срок получить новые разработки, привлекая для этого мелкие фирмы и небольшие коллективы, нежели заниматься этим собственными силами.

Например, в 80-е гг. General Electric с помощью мелких фирм стал осваивать производство биологически активных соединений, только в 1981 г. его рисковые ассигнования в биотехнологии составили 3 млн дол. Риск с участием мелких фирм обеспечивает крупным компаниям и корпорациям механизм отбора экономически оправданных нововведений с большими коммерческими перспективами.

Основная цель биотехнологии - промышленное использование биологических процессов и агентов на основе получения высокоэффективных форм микроорганизмов, культур клеток и тканей растений и животных с заданными свойствами. Биотехнология возникла на стыке биологических, химических и технических наук. Отрасли народного хозяйства, применяющие методы биотехнологии.

Работа содержит 1 файл

Роль биотехнологий в современной жизни.doc

Министерство образования Российской Федерации

Череповецкий государственный университет

Кафедра: ресурсосберегающих и химических технологий.

Специальность: энэрго- и ресурсосберегающие процессы в химической

технологии, нефтехимии и биотехнологии.

Тема: Роль биотехнологий в современной жизни

Выполнила: студентка 5ЭТЭ-110 Силина В.С.

Проверила: Кудрявцева Л. Ю.

Череповец 2011 г.

Существенное значение в рамках"biopolicy" последние десятилетия приобрела биотехнология, одна из составных частей так называемого шестого экономического уклада, включающего в себя также системы искусственного интеллекта, глобальные информационные сети и сверхскоростные транспортные средства. Шестой уклад характерен для постиндустриального общества, в которое ныне вступают развитые страны Запада. Биотехнология находится в сфере интересов как ряда биополитиков, так и бизнесменов, политических деятелей, ученых различных специальностей. Сенсации в биотехнологической области вызывают значительный общественный резонанс и широко обсуждаются в средствах массовой информации. Биотехнология официально признана ООН в качестве технологии XXI века.

Что такое биотехнология. Биотехнология может быть определена как промышленное использование биологических процессов и агентов на основе получения форм микроорганизмов, культур клеток и тканей растений и животных с заданными свойствами, т.е. как применение микробных, животных или растительных клеток или ферментов для производства, расщепления или преобразования материалов (Егоров и др., 1987)99. Однако приведенное определение и подобные ему не раскрывают в достаточной мере специфики именно современной биотехнологии. Клетки микроорганизмов фактически применялись человеком в хлебопечении, сыроделии, пивоварении, виноделии уже с глубокой древности (шумеры производили пиво около 6 тыс. лет тому назад).

Представляется, что суть сегодняшней биотехнологии трудно охватить компактным определением. Биотехнология включает в себя целый комплекс новых методов работы с живыми организмами (в первую очередь одноклеточными), новые области применения результатов этой работы, а также новые философско-методологические подходы к живому (часто говорят, что биотехнология создала новую "идеологию"). Следует отметить также необычную организационную структуру сообщества биотехнологов.

К числу наиболее существенных новаторских методов современной биотехнологии следует отнести:

Генетическую инженерию прицельное изменение генов организма путем манипуляций с его ДНК;
Инженерную энзимологию – зменение свойств ферментов с целью их применения

в пищевой, лекарственной или химической индустрии. Например, с помощью фермента глюкозизомеразы предполагается превращать в промышленном масштабе глюкозу во фруктозу (которую могут употреблять диабетики). Один из важнейших подходов - иммобилизация ферментов или содержащих их клеток -- закрепление на целлюлозе, коллагене, гелеобразующих материалах или иных носителях. В ряде случаев ферменты функционируют в иммобилизованном виде лучше, дольше, стаблиьнее или просто по-иному (давая измененные продукты), чем в свободном виде

Культивирование растительных или животных клеток вне соответствующих организмов - на питательных средах (так, как традиционно выращивают бактерии). Это необходимо для массового производства ценных продуктов (например, лекарственных гликозидов женьшеня в культиваторе с клетками этого растения). Из культивируемых растительных клеток можно получить целые растения, совершенно идентичные по наследственным признакам (клоны). Несколько курьезным примером служит заявленный несколько лет назад в США проект по выращиванию рождественских елочек на продажу из клонов, полученных в чашках Петри (стеклянной посуде для культивирования одноклеточных)
Промышленное производство биологических продуктов в крупных масштабах (например, бактериальных кормовых препаратов для животноводства) или, наоборот, в мизерных, но все равно насыщающих мировой рынок количествах (дорогостоящие лекарства, производимые в граммовых или даже миллиграммовых количествах); разработка биотехнологических индустриальных аппаратов (ферментеров, биореакторов) и производственных процессов * Выделение, очистка, химическая модификация и стабилизация биотехнологических продуктов с применением современных методов (ионообменная, аффинная и гель-хроматография, электрофорез, изоэлектрическая фокусировка, изотахофорез, иммуннохимические методы и др.)
Экосистемную биотехнологию (экоинженерию)

Методы биотехнологии применяют в следующих областях:

Речь идет о биотехнологических средствах защиты растений, заменяющих пестициды,

например, о применении естественных врагов насекомых -вредителей или сорняков; о выращивании устойчивых к патогенам или свободных от них (в частности, безвирусных) растений; о создании новых пород животных методами генетической инженерии о микробной биомассе и других кормовых добавках для животных; о новых средствах профилактики (например, генноинженерные вакцины) и лечения болезней сельскохозяйственных животных.

Биотехнология предлагает новые антибиотики, вакцины, лечебные сыворотки на базе моноклональных антител, гормоны и факторы крови, синтезируемые в микробных культурах с использованием методов генетической инженерии, а также многое другое.

заменители сахара, ароматические и вкусовые добавки, полученные не химическим синтезом, а с применением микроорганизмов или культивируемых растительных клеток; пищевые ферменты; стабилизаторы - вещества, продлевающие срок хранения продуктов.

Энергетика - производство возобновляемых видов топлива
Горнодобывающая промышленность (биогеотехнология)

Выщелачивание металлов из руд с помощью микроорганизмов; микробное разделение водно-нефтяных эмульсий; извлечение остаточной нефти из скважин путем закачивания в них вязких растворов микробных биополимеров.

Например, устранение биологическими средствами последствий

антропогенного воздействия на природу ( bioremediation); биодеградация

экологически опасных веществ

Поддержка развития биотехнологии, в том числе и политическими средствами, является задачей ряда влиятельных международных организаций, среди которых отметим Европейскую федерацию по биотехнологии (European Federation of Biotechnology). Она преследует следующие цели:

Развитие биотехнологии на благо всего населения;
Содействие распространению информации и кооперации во всех областях биотехнологии
Предоставление правительственным и наднациональным (международным) организациям информации по биотехнологии и экспертных оценок по этой тематике;
Проведение мероприятий по ознакомлению широкой общественности с проблемами биотехнологии.

Как уже отмечалось, биотехнология находится в сфере интересов биополитиков. Мы рассмотрим три основных "ипостаси", в которых биотехнология выступает на биополитической арене. Во-первых, биотехнология способствует охране биоса, преодолению энергетического кризиса и реализации других граней biopolicy. Во-вторых, биотехнология влияет на философско-этический базис биополитики. В-третьих, наконец, организационная структура международного сообщества биотехнологов такова, что в ней вполне уместно применять биополитически обоснованные социальные технологии типа социальных сетей.

Остановимся на вкладе биотехнологии в ликвидацию накапливающихся в почвах и водоемах пестицидов. В последние десятилетия в распоряжении биотехнологов есть штаммы микроорганизмов, способные их обезвреживать. Еще в 80-е годы методами генетической инженерии создан штамм Pseudomonas ceparia, разрушающий пестицид 2,4,5-трихлорфеноксиацетат. Выше кратко отмечено, что биотехнология предлагает и разработки, позволяющие в ряде случаев обойтись без пестицидов и других продуктов химической индустрии или по крайней мере снизить их необходимое количество.

Во-первых, применение ядохимикатов становится излишним, если на полях растут устойчивые к насекомым, нематодам, другим патогенам растения - продукты генноинженерных разработок. Такие растения, например, хлопок, которому не страшны насекомые-вредители, занимают все большие посевные площади в мире. Широко используются в сельском хозяйстве, правда, и растения, устойчивые к самим пестицидам, в частности, такими свойствами обладают более 40% рапса, выращиваемого в Канаде. Понятно, что пестицид-устойчивые растения скорее ухудшают, чем улучшают экологическую обстановку, ибо подстегивают земледельцев безнаказанно (с точки зрения возделываемой ими культуры) увеличивать вносимые в почву количества ядохимикатов. Так мы сталкиваемся с биотехнологической разработкой, чье биополитическое значение может оказаться негативным. Распространение генноинженерных растений вызывает также ряд биополитических вопросов, адресованных генетической инженерии в целом

Во-вторых, средства защиты растений, а также удобрения, могут быть получены не химическим синтезом, а биотехнологическим путем. Так, многие виды насекомых восприимчивы к заболеванию, вызываемому грибом Beauveria bussiana. Препарат боверин из высушенных конидий гриба способен вызывать болезнь в течение года после обработки почвы или растений. К биотехнологическим средствам защиты растений относят и естественные информационные вещества насекомых, например, антиовипозитанты, воспринимаемые насекомыми как категорический приказ: "Здесь откладывать яйца нельзя!". Нарастает перечень биотехнологических препаратов, которые могут использоваться для защиты растений от патогенных микроорганизмов. Помимо готовых биотехнологических препаратов, речь в последние годы идет также о методе смешанного культивирования нескольких видов растений. Один из видов выделяет вещества, подавляющие развитие вредителей, к которым был бы беззащитен другой вид культурных растений. Так, перец вырабатывает защитное вещество (фитоалексин), помогающее предохранить картофель и другие виды сельскохозяйственных культур от заражения грибом фитофтора (Остроумов, 1986).

На стыке чисто практических разработок (в рамках biopolicy) и философски-ценностных идей находится разработанная в биотехнологии концепция интегральных систем экологической защиты. В противоположность распространенному мнению, что насекомых, сорняки и др. следует "уничтожать без жалости", данная концепция планирует отказ от тактики тотального уничтожения вредителей пестицидами в пользу балансировки и ограничения их численности мягкими биотехнологическими методами (включая, в случае насекомых, упомянутые анитовипозитанты и иные молекулы-сигналы). Концепция интегральных систем экологической защиты предполагает осознание того, что и в масштабах локальной экосистемы, и в рамках планетарного биоса "вредные" с человеческой точки зрения организмы, тем не менее являются неотъемлемой частью био-разнообразия, представляют абсолютную ценность, как и предполагает философская биоцентрическая установка Мы еще вернемся к философским граням биотехнологии.

К сожалению, биотехнология не всегда помогает решать проблемы biopolicy. В некоторых случаях она сама создает их. Выброшенные в атмосферу клетки микроорганизмов угрожают вспышкой бронхиальной астмы и других аллергических заболеваний. В 80-е годы ХХ века вызвало политический резонанс загрязнение атмосферы дрожжевой биомассой в виде аэрозоля на биотехнологическом предприятии в г. Кириши (СССР), пока на нем и на ряде других предприятий по производству кормового белка одноклеточных организмов не установили эффективные пылеуловители и, более того, не добились внедрения бессточной технологии (замкнутого цикла с рециркуляцией отходов, см. ниже об экосистемной биотехнологии)102.

Возникновение биотехнологии на стыке биологических, химических и технических наук. История появления генной инженерии, направления ее исследований. Вклад биотехнологии в развитие здравоохранения, сельскохозяйственного производства, пищевой промышленности.

Рубрика	Биология и естествознание
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	20.03.2011
Размер файла	15,9 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Биотехнология (от греч. Bios - жизнь, techne - искусство, мастерство и logos - слово, учение) - использование живых организмов и биологических процессов в производстве. Биотехнология - междисциплинарная область, возникшая на стыке биологических, химических и технических наук. С развитием биотехнологии связывают решение глобальных проблем человечества - ликвидацию нехватки продовольствия, энергии, минеральных ресурсов, улучшение состояния здравоохранения и качества окружающей среды.

История биотехнологии

С древнейших времен человек использовал биотехнологические процессы при хлебопечении, приготовлении кисломолочных продуктов, в виноделии и т.д., но только благодаря работам Луи Пастера в середине 19 века, что доказали связь процессов брожения с деятельностью микроорганизмов, традиционная биотехнология получила научную основу. В 40-50-е годы 20 века, когда был осуществлен биосинтез пенициллинов методами ферментации, началась эра антибиотиков, дала толчок развитию микробиологического синтеза и созданию микробиологической промышленности. В 60-70-е г. 20 в. начала бурно развиваться клеточная инженерия. С созданием в 1972 группой П. Берга в США первой гибридной молекулы ДНК in vitro формально связано рождение генетической инженерии, открывшей путь к сознательной изменения генетической структуры организмов таким образом, чтобы эти организмы могли делать необходимые человеку продукты и осуществлять необходимые процессы. Эти два направления определили облик новой биотехнологии, имеющий мало общего с той примитивной биотехнологией, человек использовал в течение тысячелетий. Показательно, что в 1970-е гг. получил распространение и самый термин биотехнология. С этого времени биотехнология неразрывно связана с молекулярной и клеточной биологией, молекулярной генетикой, биохимией и биоорганической химией. За короткий период своего развития (25-30 лет) современная биотехнология не только добилась существенных успехов, но и продемонстрировала неограниченные возможности использования организмов и биологических процессов в различных отраслях производства и народного хозяйства.

Биотехнология как наука

Биотехнология - это комплекс фундаментальных и прикладных наук, технических средств, направленных на получение и использование клеток микроорганизмов, животных и растений, а также продуктов их жизнедеятельности: ферментов, аминокислот, витаминов, антибиотиков и др.

Биотехнология, которая включает промышленную микробиологию, базируется на использовании знаний и методов биохимии, микробиологии, генетики и химической технологии, позволяющей получать пользу в технологических процессах из свойств микроорганизмов и клеточных культур. Что касается более современных биотехнологических процессов, то они базируются на методах рекомбинантных ДНК, а также на использовании иммобилизованных ферментов, клеток и клеточных органелл.

Основные направления исследований: разработка научных основ создания новых биотехнологий с помощью методов молекулярной биологии, генетической и клеточной инженерии. Получение и использование биомассы микроорганизмов и продуктов микробиологического синтеза.

Использование вирусов для создания новых биотехнологий

Биотехнология вокруг нас во многих предметах повседневного обихода - от одежды, которую мы носим, к сыру, который мы потребляем. В течение веков фермеры, пекари и пивовары использовали традиционные технологии для изменения и модификации растений и продуктов питания - пшеница может служить древним примером, а нектарин - одним из последних примеров этого. Сегодня биотехнология использует современные научные методы, которые позволяют улучшить или модифицировать растения, животные, микроорганизмы с большей точностью и предсказуемостью. Потребители должны иметь возможность выбора из более широкого перечня безопасных продуктов. Биотехнология может предоставить потребителям возможность такого выбора - не только в сельском хозяйстве, но также в медицине и топливных ресурсах.

Преимущества биотехнологий

Биотехнология предлагает огромные потенциальные преимущества. Развитые страны и развивающиеся страны, должны быть прямо заинтересованы в поддержке дальнейших исследований, направленных на то, чтобы биотехнология могла полностью реализовать свой потенциал.

Биотехнология помогает окружающей среде. Позволяя фермерам сократить количество пестицидов и гербицидов, биотехнологические продукты первого поколения привели к уменьшению их использования в сельскохозяйственной практике, а будущие продукты биотехнологий должны принести еще больше преимуществ. Уменьшения пестицидной и гербицидного нагрузка означает меньший риск токсического загрязнения почвы и грунтовых вод. Кроме того, гербициды, применяемые в сочетании с генетически модифицированными растениями, часто являются более безопасными для окружающей среды, чем гербициды предыдущего поколения, на смену которым они приходят. Культуры, выведенные методами биоинженерии, также ведут к широкому применению безотвальной обработки почвы, в конечном счете приводит к уменьшению потерь плодородия почвы.

Огромный потенциал биотехнология имеет и в борьбе с голодом. Развитие биотехнологий предлагает значительные потенциальные преимущества для развивающихся стран, где более миллиарда жителей планеты живут в бедности и страдают от хронического голода. За роста урожайности и вывода культур, устойчивых к болезням и засухе, биотехнология может уменьшить нехватку пищи для населения планеты, которое по состоянию на 2025 год составит более 8 миллиардов человек, что на 30% больше чем сегодня. Ученые создают сельскохозяйственные культуры с новыми свойствами, которые помогают им выживать в неблагоприятных условиях засух и наводнений.

Биотехнология помогает бороться с болезнями. Развивая и улучшая медицину, она дает новые инструменты в борьбе с ними. Именно биотехнология дала нам медицинские методы лечения кардиологических болезней: склероза, гемофилии, гепатита, и СПИДа. Сегодня создаются биотехнологические продукты питания, которые сделают дешевыми и доступными для беднейшей части населения планеты жизненно необходимые витамины и вакцины. Предостережения относительно применения

Биотехнология в области здравоохранения

Блокировка торговли вполне безопасными сельскохозяйственными продуктами уменьшает возможность выбора для потребителя, заставляет его платить высокую цену за основные продукты и задерживает дальнейшие научные исследования, направленные на разработку биотехнологических продуктов, имеющих новые преимущества.

Настоящая наука остается лучшей базой для принятия решений по безопасности для человека и окружающей среды. При этом не должны игнорироваться законные опасения относительно возможных воздействий на окружающую среду, которая нас окружает. США открыты к диалогу, который основан на научных данных, и проходит с участием всех заинтересованных сторон. В то же время общественность не должна лишаться права на выбор новых продуктов в результате дезинформации, которая вызывает беспочвенные страхи.

Точная и достоверная информация о безопасности биотехнологических продуктов должна быть доступна всему населению. Прозрачность принятия решений является центральным для роста уровня доверия общества к науке. США верят в важность и необходимость реагирования на опасения определенной части общества относительно биотехнологий и призывают все страны к предоставлению точной и полной информации относительно безопасности этих продуктов. Болезни растений, включая грибковые и вирусные, могут уничтожить урожай и существенно снизить качество продукции. Чтобы уменьшить экономические потери от болезней, фермеры должны увеличивать площади для получения нужного урожая. Это увеличение посевной площади, горючего, воды и удобрения, влекут расходы, которые затем будут возмещать покупатели. К тому же, многие фермеры борются с вирусными болезнями путем уничтожения вредителей, таких как тля, распространяющей болезнь. Химические инсектициды способствуют повышению цен и ресурсов, необходимых для возмещения последствий заболеваний.

Не все фермеры имеют возможность позволить себе традиционные методы борьбы с болезней. А дорогие химические препараты недоступны во многих частях мира, а именно в Африку, где, например, есть определенный вирус, который часто уничтожает две трети урожая батата.

Биотехнология позволяет получать сорта, защищенные от определенных разновидностей вирусов. Путем переноса маленькой доли ДНК от вируса к генетической структуры растения, исследователи получают сорта, у которых есть иммунитет к определенным болезням. Защищены от болезней сорта оказывают сельскохозяйственные, экономические преимущества фермерам, и не загрязняют окружающую среду. Фермеры смогут бороться с насекомыми, распространяют вирусные болезни, и, таким образом, защитить свои урожаи. Фермеры имеют возможность выращивать высокие урожаи на той же площади, и уменьшать затраты ресурсов, таких как: рабочая сила, удобрения, пестициды, семена и оборудование. Эти преимущества позволяют фермерам обрабатывать дополнительные площади, либо увеличивать урожай на единицу площади и, как следствие, позволяет увеличить законсервированные площади.

Используя биотехнологию, исследователи сегодня работают, чтобы защитить люцерну, дыню мускусные, кукурузу, огурцы, виноград, картофель, сою, тыкву и томаты от вирусных болезней, а также перец и томаты от грибковых заболеваний.

Миллионы лет жизни развивается в различных структурах, формах и функциях. Около 300 000 различных видов растений и более миллиона видов животных известны сегодня, и не существует двух подобных. Однако доказано, что в середине таксономических семей есть похожие черты.

Мы воспринимаем как должное, что дети повторяют своих родителей и что живые существа проявляют сходство, которая переходит из поколения в поколение. Родственное сходство настолько явным и естественным явлением, что мы редко задумываемся над этим. Столетиями фермеры и селекционеры использовали семейную сходство для повышения продуктивности растений и животных. Например, с помощью селекции растений, были самыми крупными, сильными, наименее подверженными болезням, фермеры и селекционеры создавали улучшенные гибриды. Они об этом не догадывались, но то было практикой элементарных форм генной инженерии - основополагающего процесса, который используется в биотехнологии.

Законы, на которых базируется переноса генетических черт, были загадкой еще 150 лет назад, когда Грегор Мендель впервые начал изучать наследственность культурных растений. Исследуя тщательно подготовленные эксперименты и математические расчеты, Мендель пришел к выводу, что определенные невидимые частицы сохраняют наследственные черты, и что эти черты переходят из поколения в поколение. Ученый мир обнаружил несостоятельным осознать странность мендельского открытия еще некоторое время после смерти великого ученого, но его труды легли в основу биотехнологии.

В 1950-х гг. биологи получили больших успехов в изучении наследственности. Благодаря описанию структуры ДНК Дж. Уотсоном и Фрэнсисом Криком, ученые пришли к выводу, как генетическая информация хранится в живых клетках, как эта информация оставляет отпечаток и как она передается из поколения в поколение.

До 1980-х гг. ученые уже попробовали (и очень удачно) перемещать частицы генетической информации, которые получили название гены, от одного организма к другому. Эта возможность перемещать генетическую информацию известна как генная инженерия, единый процесс, который использовали в биотехнологии. Оставаясь все еще относительно молодой наукой, биотехнология подает большие надежды. Она дает исследователям возможность улучшать качественные и количественные показатели сельскохозяйственных культур, которые защищены естественным путем от болезней и насекомых. Биотехнология также обеспечивает новые пути лечения хронических заболеваний человека, производства химических веществ и переработки отходов.

Биотехнология в медицине

биотехнология генная инженерия

В медицине биотехнологические приемы и методы играют главную роль при создании новых биологически активных веществ и лекарственных препаратов, предназначенных для ранней диагностики и лечения различных заболеваний. Антибиотики - самый класс фармацевтических соединений, получение которых осуществляется с помощью микробиологического синтеза. Создано 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 называемая белковая инженерия). Важнейшим открытием стала разработанная в 1975 Г. Келером и С. Мильштейном техника использования гибридом для получения моноклональных антител желаемой специфичности. Моноклональные антитела используют как уникальные реагенты, для диагностики и лечения различных заболеваний.

Биотехнология в сельском хозяйстве

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. Разработанная техника оздоровления растений от накопленных инфекций, что особенно важно для вегетативно размножающихся культур (картофель и др.). Как одна из важнейших проблем биотехнологии во всем мире широко исследуется возможность управления процессом азотфиксации, в том числе возможность введения генов азотфиксации 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-инженерных вакцины, сыворотки, моноклональные антитела используют для профилактики, диагностики и терапии основных болезней сельскохозяйственных животных. В создании более эффективных технологий племенного дела применяют генно-инженерных гормон роста, а также технику трансплантации и микроманипуляций на эмбрионах домашних животных. Для повышения продуктивности животных используют кормовой белок, полученный микробиологическим синтезом.

Биотехнология в производстве

Биотехнологические процессы с использованием микроорганизмов и ферментов уже на современном техническом уровне широко применяются в пищевой промышленности. Промышленное выращивание микроорганизмов, растительных и животных клеток используют для получения многих ценных соединений - ферментов, гормонов, аминокислот, витаминов, антибиотиков, метанола, органических кислот (уксусной, лимонной, молочной) и т. д. С помощью микроорганизмов проводят биотрансформацию одних органических соединений в другие (например, сорбита во фруктозу). Широкое применение в различных производствах получили иммобилизованные ферменты. Для выделения биологически активных веществ из сложных смесей используют моноклональные антитела.

А.С. Спириным в 1985-1988 разработаны принципы бесклеточного синтеза белка, когда вместо клеток применяются специальные биореакторы, содержащие необходимый набор очищенных клеточных компонентов. Этот метод позволяет получать разные типы белков и может быть эффективным в производстве. Многие промышленных технологий заменяются технологиями, использующими ферменты и микроорганизмы. Такие биотехнологические методы переработки сельскохозяйственных, промышленных и бытовых отходов, очистки и использования сточных вод для получения биогаза и удобрений. В ряде стран с помощью микроорганизмов получают этиловый спирт, используют как горючее для автомобилей (в Бразилии, где топливный спирт широко применяется, его получают из сахарного тростника и других растений). На способности различных бактерий переводить металлы в растворимые соединения или накапливать их в себе основан извлечение многих металлов из бедных руд или сточных вод.

Подобные документы

Возникновение биотехнологии. Основные направления биотехнологии. Биоэнергетика как раздел биотехнологии. Практические достижения биотехнологии. История генетической инженерии. Цели, методы и ферменты генной инженерии. Достижения генетической инженерии.

реферат [32,4 K], добавлен 23.07.2008

Основные разделы биотехнологии и их характеристика. Клетка как объект биотехнологических исследований. Механизмы синтеза и распада веществ в живой клетке. Биополимеры и их производные. Классификация направлений пищевой биотехнологии по целевым продуктам.

курсовая работа [72,0 K], добавлен 15.12.2014

Промышленное использование биологических процессов на основе микроорганизмов, культуры клеток, тканей и их частей. История возникновения и этапы становления биотехнологии. Основные направления, задачи и методы: клонирование, генная и клеточная инженерия.

презентация [1,5 M], добавлен 22.10.2016

История развития Биотехнологии. Генетическая инженерия как важная составная часть биотехнологии. Осуществление манипуляций с генами и введение их в другие организмы. Основные задачи генной инженерии. Генная инженерия человека. Искусственная экспрессия.

презентация [604,9 K], добавлен 19.04.2011

Понятие и сущность биотехнологии, история ее возникновения. Основные направления и методы биотехнологии. Генная и клеточная инженерия. "Три волны" в создании генно-модифицированных растений. Трансгенные животные. Методы иммобилизации ферментов и клеток.

реферат [25,0 K], добавлен 11.01.2013

Особенности биотехнологии на службе пищевой промышленности. Жиры и углеводы как источники энергии, и проблема питания при их дефиците. Лизин, метионин - питательные добавки. Типы окислительных процессов бактерий. Биотехнологические процессы в пивоварении.

контрольная работа [27,3 K], добавлен 25.11.2010

Изучение биотехнологии - науки об использовании живых организмов, биологических процессов и систем в производстве, включая превращение различных видов сырья в продукты. Клонирование и биотехнология в животноводстве, перспективы генетической инженерии.

Значение биотехнологии. Этические аспекты

Ключевые слова: значение биотехнологии, этические аспекты, клеточная теория. Раздел ЕГЭ: 3.9. … Роль клеточной теории в становлении и развитии биотехнологии. Значение биотехнологии для развития селекции, сельского хозяйства, микробиологической промышленности, сохранения генофонда планеты. Этические аспекты развития некоторых исследований в биотехнологии (клонирование человека, направленные изменения генома)

Роль клеточной теории в становлении и развитии биотехнологии

Значение биотехнологии для развития селекции, сельского хозяйства, микробиологической промышленности, сохранения генофонда планеты

Прогресс биотехнологии позволил совершить прорыв в таких отраслях человеческой деятельности, как селекция, сельское хозяйство, медицина, фармация и др., поскольку появились возможности не только для изменения свойств организмов, но и для ускорения процесса их создания. Так, введение в растения бактериальных генов устойчивости к поеданию насекомыми и поражению вирусами, а также способных расти на бедных или загрязненных почвах способствует решению продовольственной проблемы, особенно в странах с быстро растущим населением. В настоящее время значительная часть посевных площадей занята трансгенными культурами в США, Канаде и Китае.

Кроме того, культивирование клеток растений на фоне высоких концентраций солей и других соединений позволяет сократить сроки выведения новых сортов пшеницы, сои и других важнейших сельскохозяйственных культур до одного-двух лет.

Клонирование животных, особенно с генетически измененными признаками и свойствами, позволяет вывести более продуктивные породы и добиться их быстрого размножения, однако этот процесс пока еще слишком трудоемок и дорог, чтобы применяться в промышленном масштабе.

Трансформация бактерий позволила уже в начале 80-х годов ХХ века получать биологически активные вещества — инсулин, соматотропный гормон, интерферон, которые применяются в медицине, а также создать новые штаммы микроорганизмов, предназначенных для очистки сточных вод, ликвидации нефтяных разливов и т. д. Путем селекции выведены также и формы бактерий, с помощью которых получают антибиотики, извлекают цветные металлы, получают биогаз.

Этические аспекты развития некоторых исследований в биотехнологии (клонирование человека, направленные изменения генома)

Расширение сферы влияния биотехнологии, с одной стороны , преследует благородные цели, поскольку с ее помощью стало возможным преодоление бесплодия, лечение многих наследственных и приобретенных заболеваний, а также решение продовольственных и экологических проблем современности. С другой стороны , активное вторжение современных технологий в медицину не может не настораживать, поскольку это сопряжено с операциями с клетками и тканями человека. Например, не совсем ясно, почему по американским законам при искусственном оплодотворении берется две донорские яйцеклетки, но пересаживается только одна из них, тогда как вторая замораживается, помещается в специальный банк и не выдается родителям даже по специальному запросу.

Большинство стран законодательно ограничило эксперименты по клонированию человека в основном по этическим соображениям, поскольку они направлены не просто на воспроизведение человека, но и на последующее использование клеток, тканей и органов зародыша для экспериментов, а также в качестве их донора. В связи с этим во всем мире активно обсуждается вопрос о допустимости подобных действий.

Применение генных технологий в создании новых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов также вызывает некоторые опасения, поскольку их попадание в окружающую среду может вызвать неконтролируемое распространение , например, раковых генов , и привести к необратимым последствиям для жизни и здоровья человека. Так, опыление пыльцой трансгенных растений генетически немодифицированных сортов и видов может стимулировать появление сверхустойчивых к химическим и биологическим средствам борьбы сорняков.

Особую опасность представляет внесение новых генов в сбалансированный геном, откуда они могут быть исключены в любой момент, что может привести к появлению каких-либо вирусоподобных организмов .

Потребление продуктов, полученных с использованием генетически модифицированных организмов, по некоторым данным, приводит к существенным нарушениям в репродуктивной сфере человека , а в перспективе может угрожать и самой жизни, поскольку мутировавший лишь по одному нуклеотиду ген устойчивости картофеля к поеданию колорадским жуком кодирует белок, смертельно опасный уже и для человека. И хотя это является маловероятным, поскольку ДНК потребляемых нами продуктов должна расщепляться в кишечнике, все же такая вероятность существует, и сбрасывать ее со счетов не приходится.

Сравнительно слабая изученность проблем клонирования и применения генных технологий заставляет многие правительства принимать решения по ограничению сферы их применения и специальной маркировке продуктов питания, полученных таким способом, с целью информирования.

Официально в России разрешено использовать 17 видов генетически модифицированных серий с измененной структурой ДНК (то есть ГМО) пяти сортов сельскохозяйственных культур: это картофель, кукуруза, соя, сахарная свекла и рис. На первый взгляд немного, но если учесть что они могут добавляться в большое количество продуктов в виде отдельных компонентов, то получится, что порядка 30-40% продуктов содержат ГМО-компоненты. Такие компоненты можно найти в хлебобулочных, кондитерских изделиях, мясных и молочных продуктах.

Согласно письму Роспотребнадзора от 24.01.2006 № 0100/446-06-32, содержание в пищевых продуктах 0,9% и менее компонентов, полученных с применением ГМО, является случайной или технически неустранимой примесью. Такие пищевые продукты НЕ подлежат этикетированию.

Читайте также: