Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Біотехнологія



План:


Введення

Можливі способи застосування масової культури водоростей

Біотехнологія - дисципліна, що вивчає можливості використання живих організмів, їх систем чи продуктів їх життєдіяльності для вирішення технологічних задач, а також можливості створення живих організмів з необхідними властивостями методом генної інженерії.

Біотехнологією часто називають застосування генної інженерії в XX - XXI століттях, але термін відноситься і до більш широкого комплексу процесів модифікації біологічних організмів для забезпечення потреб людини, починаючи з модифікації рослин і одомашнених тварин шляхом штучного відбору і гібридизації. За допомогою сучасних методів традиційні біотехнологічні виробництва отримали можливість покращити якість харчових продуктів і збільшити продуктивність живих організмів.

До 1971 року термін "біотехнологія" використовувався, переважно, у харчовій промисловості та сільському господарстві. З 1970 року вчені використовують термін в застосуванні до лабораторних методів, таким, як використання рекомбінантної ДНК і культур клітин, вирощуваних in vitro.

Біотехнологія заснована на генетиці, молекулярній біології, біохімії, ембріології і клітинної біології, а також прикладних дисциплінах - хімічної та інформаційної технології і робототехніки.


1. Історія біотехнології

Вперше термін "біотехнологія" застосував угорський інженер Карл Ерек в 1917.

Використання в промисловому виробництві мікроорганізмів або їх ферментів, що забезпечують технологічний процес відомі здавна, проте систематизовані наукові дослідження дозволили істотно розширити арсенал методів і засобів біотехнології.

Так, в 1814 петербурзький академік К. С. Кирхгоф (біографія) відкрив явище біологічного каталізу і намагався биокаталитическим шляхом отримати цукор з доступного вітчизняної сировини (до середини XIX століття цукор отримували тільки з цукрового очерету). В 1891 в США японський біохімік Дз. Такаміне отримав перший патент на використання ферментних препаратів в промислових цілях: вчений запропонував застосувати діастазу для оцукрювання рослинних відходів.

На початку XX століття активно розвивалася бродильна та мікробіологічна промисловість. У ці ж роки були зроблені перші спроби налагодити виробництво антибіотиків, харчових концентратів, отриманих з дріжджів, здійснити контроль ферментації продуктів рослинного і тваринного походження.

Перший антибіотик - пеніцилін - вдалося виділити і очистити до прийнятного рівня в 1940, що дало нові завдання: пошук і налагодження промислового виробництва лікарських речовин, що продукуються мікроорганізмами, робота над здешевленням та підвищенням рівня біобезпеки нових лікарських препаратів.


2. Штучний добір

3. Клонування

4. Гібридизація

5. Генна інженерія

Субстрати для отримання білка одноклітинних для різних класів мікроорганізмів

Незважаючи на те, що перші успішні досліди по трансформації клітин екзогенної ДНК були поставлені ще в 1940-і роки Ейвері, Маклеодом і Маккарті, перший комерційний препарат людського рекомбінантного інсуліну був отриманий тільки в 1970-і роки. Введення чужих для генома бактеріальних клітин генів виробляють з використанням т. н. векторних ДНК, наприклад плазміди, присутні в бактеріальних клітинах, а також бактеріофаги та інші мобільні генетичні елементи можуть бути використані в якості векторів для перенесення екзогенної ДНК у клітину реципієнта.

Отримати новий ген можна:

  1. Вирізанням його з геномної ДНК хазяїна за допомогою рестріцірующей ендонуклеази, що каталізує розрив фосфодіефірних зв'язків між певними азотистими підставами в ДНК на ділянках з певною послідовністю нуклеотидів;
  2. Хіміко-ферментативним синтезом;
  3. Синтезом кДНК на основі виділеної з клітки матричної РНК за допомогою ферментів ревертази і ДНК-полімерази, при цьому ізолюється ген, який не містить незначущих послідовностей і здатний експресуватися за умови підбору підходящої промоторні послідовності в прокариотических системах без подальших модифікацій, що частіше за все необхідно при трансформації прокариотических систем еукаріотичних генами, що містять інтрони і екзонів.

Після цього обробляють векторну молекулу ДНК рестріктазой з метою утворення двуцепочечной розриву і в утворену "пролом" виробляється "вклеювання" гена в вектор використовуючи фермент ДНК-лігази, а потім такими рекомбінантними молекулами трансформують клітини реципієнта, наприклад клітини кишкової палички. При трансформації з використанням як вектора, наприклад, плазмідної ДНК необхідно, щоб клітини були компетентними для проникнення екзогенної ДНК у клітину, для чого наприклад використовують електропорації клітин реципієнта. Після успішного проникнення в клітину екзогенна ДНК починає реплікуватись і експресуватися в клітці.


5.1. Трансгенні рослини

Трансгенні рослини - це ті рослини, яким "пересаджені" гени інших організмів.

Картопля, стійкий до колорадського жука, був створений шляхом введення гена виділеного з генома грунтової Тюрінгської бацили Bacillus thuringiensis, що виробляє білок Cry, що представляє собою протоксін, в кишечнику комах цей білок розчиняється і активується до істинного токсину, згубно діє на личинок і імаго комах, у людини та інших теплокровних тварин подібна трансформація протоксін неможлива і відповідно цей білок для людини не токсичний і безпечний. Обприскування спорами Bacillus thuringiensis використовувалося для захисту рослин і до отримання першого трансгенного рослини, але з низькою ефективністю, продукція ендотоксину всередині тканин рослини істотно підвищило ефективність захисту, а також підвищило економічну ефективність з огляду на те, що рослина сам початок продукувати захисний білок. Шляхом трансформації рослини картоплі за допомогою Agrobacterium tumefaciens були отримані рослини, що синтезують цей білок у мезофилле листа та інших тканинах рослини і відповідно непоражающихся колорадським жуком. Даний підхід використовується і для створення інших сільськогосподарських рослин, резистентних до різних видів комах.


5.2. Трансгенні тварини

Як трансгенних тварин найчастіше використовуються свині. Наприклад, є свині з людськими генами - їх вивели в якості донорів людських органів.

Японські генні інженери ввели в геном свиней ген шпинату, який виробляє фермент FAD2, здатний перетворювати жирні насичені кислоти в лінолеву - ненасичених жирних кислот. У модифікованих свиней на 1/5 більше ненасичених жирних кислот, ніж у звичайних. [1]

Зелені світяться свині - трансгенні свині, виведені групою дослідників з Національного університету Тайваню шляхом введення в ДНК ембріона гена зеленого флуоресцентного білка, запозиченого у флуоресціюючої медузи Aequorea victoria. Потім ембріон був імплантований в матку самки свині. Поросята світяться зеленим кольором у темноті і мають зеленуватий відтінок шкіри і очей при денному світлі. Основна мета виведення таких свиней, за заявами дослідників, - можливість візуального спостереження за розвитком тканин при пересадці стволових клітин.


6. Біоінженерія

Біоінженерія або біомедична інженерія - це дисципліна, спрямована на поглиблення знань в галузі інженерії, біології та медицини і зміцнення здоров'я людства за рахунок міждисциплінарних розробок, які об'єднують в собі інженерні підходи з досягненнями біомедичної науки і клінічної практики. Біоінженерія / біомедична інженерія - це застосування технічних підходів для вирішення медичних проблем з метою поліпшення охорони здоров'я. Ця інженерна дисципліна спрямована на використання знань і досвіду для знаходження і вирішення проблем біології і медицини. Біоінженери працюють на благо людства, мають справу з живими системами і застосовують передові технології для вирішення медичних проблем. Фахівці з біомедичної інженерії можуть брати участь в створенні приладів і обладнання, в розробці нових процедур на основі міждисциплінарних знань, в дослідженнях, спрямованих на отримання нової інформації для вирішення нових завдань. Серед важливих досягнень біоінженерії можна згадати розробку штучних суглобів, магніторезонансної томографії, кардіостимуляторів, артроскопії, ангіопластики, біоінженерних протезів шкіри, ниркового діалізу, апаратів штучного кровообігу. Більш детальну інформацію про спеціальність "Біоінженерія" можна отримати на Web-сайті Sloan Career Cornerstone Center в розділі Bioengineering.


7. Біотехнологія у фантастиці


Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru