Біотехнологія

РЕФЕРАТ.

Текст наукової роботи — 23 ст., 8 джерел.

Об'єктом дослідження у даній роботі є провідні напрями біотехнології, їхній розвиток та перспективи розвитку у майбутньому.

Мета: Розглянувши різні напрями біотехнології - їхню історію, а також найсучасніші дослідження, з’ясувати котрі із них є найбільш перспективними. Дослідити роль біотехнології в житті суспільства.

У ході дослідження реалізовані такі завдання:

. систематизовано напрями біотехнології;

. з’ясовано перспективні галузі біотехнології;

. визначена роль біотехнології в житті суспільства.

Методи дослідження: систематизація та аналіз.

Практичне значення: дана робота може бути використана як додатковий матеріал при вивченні у школах під час уроків біології тим присвячених біотехнології.

Зміст вміщує в собі - вступ, 2 розділи, висновки, список використаної літератури.

1 ВСТУП.

Біотехнологія — це сукупність промислових методів, котрі застосовують для виробництва різних речовин з використанням живих організмів, біологічних процесів чи явищ. Сам термін «біотехнологія» з’явився в 70-их роках XX ст. (біос — життя, технос — мистецтво, майстерність, логос — слово, вчення) хоча біотехнологічні принципи людина розробила віддавна — використання життєдіяльності мікроорганізмів для випікання хліба, виготовлення сиру та інших молочних продуктів, виноробства, пивоварення.

Зараз технологія біологічних процесів набирає в сучасному світі винятково велике значення. Взаємодія молекулярної біології, генетики, генної інженерії, біохімії й мікробіології, хімії й хімічної технології в області проблем біотехнології Веде до створення нових біологічних агентів, вдосконалення керування біосинтезу тощо.

Біотехнологію умовно поділяють на два розділи :

1) традиційна (куди входити технологічна мікробіологія, а також технічна, біохімічна та інженерна ензимологія);

2) нова (куди входять генетична та клітинна інженерія).

2 ПЕРСПЕКТИВНІ НАПРЯМКИ ТРАДИЦІЙНОЇ БІОТЕХНОЛОГІЇ.

2.1 Ферментація в біотехнології.

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

Мікроорганізми використовують для отримання деяких нуклеотидів й цитохромів. Вони є продуцентами вітамінів В2 й В12, котрі використовують для синтезу бета-каротину. Широко використовують полісахариди, отримані в значній кількості завдяки ряду мікроорганізмів. Їх застосовують в медицині, наприклад, як замінник плазми крові - декстран, в харчовій, текстильній, парфумерній промисловості й для збільшення добутку нафти. Розширюється можливість масового виробництва на застосуванні вірусних та бактеріальних препаратів для профілактики захворювань сільськогосподарських тварин.

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

Одним із найбільш перспективних напрямків традиційної біотехнології є використання мікроорганізмів як один із засобів захисту рослин від шкідників.

2.2 Засоби захисту рослин.

Розвиток цого напрямі зумовлюється багатьма вадами пестицидів та інших засобів захисту рослин.

По-перше, абсолютна більшість пестицидів є сильними біологічними активними речовинами й негативно впливають на рослини. Це може виразитись в погіршенні зростанню, розвитку й загального стану рослини.

По-друге, дуже часте використання пестицидів може знищити всю мікрофлору, в першу корисну, так как она є дуже чутливою до пестицидів. Цим порушуються нормальні мікробіологічні процеси в грунті, до того числі симбіотичні й асоціативні, що часто призводить до зниження супротивлення рослин шкідникам, хворобам, бур’янам. Це може проявитись й в період зберігання врожаю, коли відбувається зміну мікрофлори поля на мікрофлору сховища. Приклад — збільшення псування картоплі збуджувачами м’якої гнилі, внаслідок багаторазових опрацювань пестицидами проти колорадського жука й фіофтори, особливо на фоні надлишку органічних й азотних добрив.

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

У ситуації, що склалась в сільському господарстві одним із виходів є заміна пестицидів на мікроорганізми (бактерії, актиноміцети, гриби), живі організми (хижаки й паразити шкідників й збуджувачів хвороб), чи продукти їхньої життєдіяльності.

Для цієї заміни зроблено чимало.

Вже тепер отримані препарати мікроорганізмів, відібрані комахихижаки, кліщі та нематоди, паразитичні організми різного рівню організації. Опрацьовані методи вирощування таких тварин й мікроорганізмів й їхні застосування в полі й закритому грунті. Препарати для боротьби із фітофагами надходять в продажів із інструкцією по використанню.

Набагато важче склались справ із біозахистом рослин від хвороб. Не дивлячись на багаточисленні розробки біопрепаратів для захисту рослин від хвороб поки лише деякі із них рекомендовані для використання.

Це перш на антибіотики, котрі мають деякі переваги в порівнянні із фунгіцидами: смердоті в основному добро розчиняються в воді, досить стійкі до навколишнього середовища, досить легко проникають в тканини рослини. Ці їхні ознаки дозволяють використовувати їхні для придушення збуджувачів хвороби. Майже усі антибіотики спроможні придушувати широке коло патогенів: гриби, бактерії й мікоплазми. Проводяться пошуки й антивірусних антибіотиків. У деяких країнах дозволено використовувати антибіотики медицинського призначення чи синтезовані для захисту рослин в чистому вигляді чи в суміші із фунгицидами.

Деякі зарубіжні фірми уже випускають препарати антибіотиків спеціально для захисту рослин: бластоцидин, касугиміцин, поліоксин, валідаміцин та інші. У нашій стране найбільш поширенішими антибіотиками є трихотецин, фітобактеріоміцин й фітолавін-100.

Антибіотики є продуктами біотехнології, але й все-таки їхнього важко визнати засобами біометоду захисту рослин. Принципово смердоті не відрізняються від звичайних фунгицидів й бактеріоцидів хімічної природи, крім того що смердоті є продуктами життєдіяльності мікроорганізмів. Це звичайні органічні з'єднання, але й синтезовані над хімічному реакторі, а живою клітиною. Антибіотики володіють всіма перевагами та вадами хімічних пестицидів:

1. Антибіотики активні не лише проти патогенів, але й і проти всієї мікрофлори рослини.

2. Антибіотики токсичні для теплокровних тварин, до того числі і для людини й зле впливають на рослину. Виняток складають, наприклад, антибіотики пеницилінового ряду, котрі порушують синтез клітинної стінки бактерій.

3. Застосування антибіотиків призводить до відбору мікроорганізмів, в тому числі і патогенів, стійких до їхнього дії. Цей чинник робить нереальним застосування більшості антибіотиків в сільському господарстві.

4. Вартість препаратів, виготовлених на основі антибіотиків, вищий вартості препаратів хімічної природи.

Зважаючи на ці фактори, можна сказати, що застосування антибіотиків для захисту рослин від хвороб не має перспективи, якщо лише не будуть знайдені високоспецифічні сполуки, котрі б вибірково знищували патогени, при цьому не завдаючи шкоди рослинам, тваринам й корисним мікроорганізмам.

Щоб уникнути негативних наслідків застосування антибіотиків були зроблені спроби використовувати мікроорганізми продуценти антибіотиків. Антагонізм характерний для більшості мікроорганізмів, що знаходяться на всіх частинах рослин й всередині тканин рослин. Особливо сильний антагонізм проявляється серед грунтових мікроорганізмів, де мікрофлора дуже різноманітна й густота мікробного населення дуже висока. Властивість антагонізму привернула увагу мікробіологів, що працюють в області медицини фітопатології рослин, харчової промисловості. За останні 40 років дослідниками-мікробіологами зроблена величезна робота по виявленню антагоністів, вивченню їхньої біології, взаємовідносин із патогенами та іншими мікроорганізмами, відношенню до рослин й тварин. У результаті серед грибів, бактерій й більшості актиноміцетів виявлені антагоністи практично до всіх патогенних грибів, бактерій, актиноміцетів й навіть мікоплазма. Знайдені віруси фітопатогенних бактерій й актиноміцетів, виявлені паразити паразитів на різних рівнях організації живого. Таким чином, створений арсенал для розвитку класичного методу біологічного захисту рослин, який передбачає використання живих організмів для контролю числа небажаних (в тому числі патогенних) організмів в агроценозі.

Американські мікробіологи Каліфорнійського університету в місті Берклі звернули увагу тих, що в умовах Каліфорнії більшість цитрусових пошкоджується слабкими заморозками (0оС) за рахунок утворення кристаликів льоду в тканинах рослин. Більш того пошкоджуються не усі рослини підряд, а вибірково, стійкість до заморозків залежить від сорту та виду рослин. Зацікавившись цим явищем, група дослідників под керівництвом Ліндов виявила, що за це явище відповідальні бактерії, що існують на аркушах й в тканинах рослин. Це бактерії Pseudomonas syringae, котрі відносяться до великої групи бактерій, що викликають хвороби листків й пагонів рослин, й Erwinia herbicola — бактерії кишечної групи, котрі викликають ураження коренів рослини. Обидва види бактерій заселяють тканини цитрусових без помітних ознак їхні пошкодження, але й у тій годину не можуть існувати за межами рослини й швидко гинуть в грунті, воді та інших можливих середовищах. У випадку утворення кристалів льоду неважко виділити мутантні клітини, що втратили цю здатність, але й не змінили здатність заселяти тканини рослин. При обробці молодих рослин кукурудзи, томатів чи полуниці суспензією клітин бактерій Pseudomonas syringae, що втратили здатність утворювати кристали льоду, рослини нормально заселяються бактеріями й не пошкоджуються заморозками. Отже, можна захистити рослини, якщо замінити «нормальну» мікрофлору такою самою, але й мутантною, котра втратила здатність до синтезу чиннику утворення льоду. Важливим є ті, що такі мікроорганізми тісно зв’язані із рослиною й не допускають заселення родинними організмами. Дійсно, рослини, заселені мутантними бактеріями, над змозі заселятися такими самими клітинами дикого типу, котрі утворюють кристали. Алі якщо рослина уже заселена клітинами бактерій дикого типу, то ми не може заселятись мутантними. Таким чином, для успішного захисту рослини цим способом необхідно зробити її хоча б частково стерильною чи по крайній мірі зменшити кількість клітин дикого типу. Цього можна добитись, наприклад, попереднім опрацюванням хімічними речовинами, чи, як запропонували американські вчені, препаратом вірусів бактерій (бактеріофагів), до якого чутливі клітини дикого типу, але й стійкі мутантні.

Зараз США та в деяких інших країнах розроблені препарати для захисту рослин від заморозків й проводитися їхнього ретельна перевірка в контролюючих умовах на можливу патогенність до широкого кола господарів, токсичність й віддалені наслідки для людини й екологічну нешкідливість. Існує побоювання, що витіснення із природи бактерій, що утворюють кристали льоду, може порушити процеси утворення дощу та снігу.

Алі поки проходять досліди, створені й відпрацьовуються комплекси препаратів найрізноманітніших напрямків. Наприклад, із допомогою сучасних методів отримані бактерії псевдомонад, котрі володіють антагонізмом до ряду збуджувачів хвороб, котрі здатні заселяти аркуші рослин чи корені й синтезувати токсини проти комах. Отже, отриманий препарат, що здатний статі прообразом майбутніх біопрепаратів комплексної дії для захисту рослин від шкідників й хвороб. Необхідна тривала й ретельна перевірка цого препарату в контролюючих умовах, але й уже тепер він знайшов собі застосування як біоінсектицид. Вбиті клітини цих бактерій удвічі рази довше утримують токсин на аркушах рослини, ніж клітини бацил.

Інтенсивне вивчення взаємовідносин між мікрота макроорганізмами в біогеоценозах на всіх можливих рівнях (популяційному, організмовому, клітинному й молекулярному) дає право надіятись, що уже в найближчий годину будуть встановлені нові закономірності, на основі які будуть розроблені методи біологічного контролю складу агроценозів. Одним зі способів здійснення такого контролю може бути застосування препаратів різних типів та властивостей на основі живих мікроорганізмів.

2.3 Традиційна біотехнологія у сфері життя.

Також життєдіяльність мікроорганізмів використовується ще в деяких галузях людського буття. Так, наприклад в кондитерській промисловості широко використовують лимонну кислоту, якої дістають в результаті життєдіяльності спеціально виведених мікроорганізмів. Зараз в світі виробляється близько 400 тис. тонн цого продукту. Такої кількості лимонної кислоти не забезпечили б жодні цитрусові плантації.

Усі ширше стає асортимент ферментів — протеази, нуклеази, амілази, глюкоамілази, каталази — котрі продукують мікроорганізми; деякі із них, наприклад, нуклеази, використовують в генній інженерії.

Крім того, мікроорганізми використовують для отримання вакцин.

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

3 ПЕРСПЕКТИВНІ НАПРЯМКИ НОВОЇ БІОТЕХНОЛОГІЇ.

Колі кажуть про нову біотехнологію, то, на увазі генетичну й клітинну інженерію, котрі створили можливість переробки спадкового апарату організмів.

3.1 Клітинна інженерія.

Рослини мають ряд переваг перед тваринами, бо майже у всіх рослин можна одержати із однієї соматичної клітини цілу рослину, Яка має здатність до запліднення й утворення насіння. На цьому етапі діє клітинна інженерія, розвиток якої пов’язаний із технікою культивування клітин й тканин вищих організмів, котра уже пробила собі шлях у промисловість.

Під годину культивування клітини вищих рослин можуть розглядатись як типовий мікрооб'єкт, що дозволяє застосовувати перед тим не лише технологію й апаратуру, але й й логіку експериментів, котрі прийняті в мікробіології. Культивовані клітини в ряді випадків зберігають тотипотентність, тобто здатність перейти до виконання програми розвитку, в результаті якого з культивованої соматичної клітини виникне ціла рослина, котра здатна до нормального розвитку й розмноження.

Крім того, потрібно підкреслити, що техніка культури соматичної клітини тепер стає винятково важливим інструментом в генетичній інженерії й біотехнології.

Для культивування можуть використовуватись клітини пухлинних тканин, клітини різноманітних органів, лімфоцити, фібропласти, ембріони й т.д. Дуже часто використовуються для наукових цілей перевиваїмі лінії, котрі можна культивувати як завгодно довго. Це клітини нирок людини й тварин, ракові клітини людини (Hela) т.ін.

Клітини тварин й людини вирощують в спеціальних середовищах в вигляді монослою на склі. Для вирощування суспензійних культур використовують найрізноманітніші судини-хемостати, ферментери, флакони.

Щоб клітини гарно росли, необхідне їхнє постійне переміщення. Для цого розроблені способи культивування клітин за принципом безперервної зміни середовища (хемостати). Культивування клітин проводять при визначеній температурі (37оС) й РН середовища (6,8…7,5). Основними компонентами середовищ для культури є: мінеральні солі, амінокислоти, вітаміни, антибіотики. Зараз технологія культивування деяких типів клітин тварин настільки гарно відпрацьована, що може широко використовуватись в виробничих умовах для отримання різних продуктів.

Застосування культури клітин людини й тварин для практичних цілей почалось вперше із робіт, в які був продемонстрована можливість вирощування вірусів в культивуючих клітинах. Для цого були (1949 р.) використані клітини нирок людського зародку, нирок дорослих мавп, клітини кур’ячого ембріону, а також клітини перевиваїмих ліній — Hela, BHK-21 (клітини нирки ембріонів хом’яка) т. ін. Застосування методу клітинних культур дозволило налагодити нарощування вірусів в необхідній кількості й в досить чистому вигляді, що сприяло розвитку діагностики вірусних захворювань й отриманню необходимых для медицини вакцин.

Важливе значення для розвитку клітинної біотехнології малі роботи по гібридизації соматичних клітин. У 1960 р. французький вчений Ж. Барський вперше виявив, що соматичні клітини тварин здатні зливатись й об'єднувати генетичну інформацію двох батьківських клітин. Алі утворення гібридних клітин в звичайних умовах відбувається дуже рідко.

Тому був розроблена техніка гібридизації соматичних клітин із використанням інактивованих вірусів парагрипу типу Сендай, здатного «склеювати» й зливати клітини між собою. При отриманні вірусу Сендай вдалось добути гібриди клітин абсолютно різних видів організмів. Відомі міжвидові гібридні клітини, наприклад людини й миші, курчатка й людини, москіта й людини, корови та норки та інші. Виявилось можливим також гібридизувати клітини із різних тканин, наприклад лімфоцити й фібропласти, нормальні та пухлинні клітини.

Метод гібридизації соматичних клітин тварин й людини тепер знайшов виключно важливе застосування для отримання моноклональних антитіл.

Відомо, що антитіла, що утворюються в організмі в відповідь на введення антигену (бактерії, вірусу й т. ін.), є білками, що називаються імуноглобулінами й захищають організм від хвороб. Алі будь-яке чужерідне тіло, яку вводитися в організм, це суміш різних антигенів, що будуть збуджувати продукцію різних антитіл. Доти ж в сиворотці крові імунизованих тварин антитіло завжди є сумішшю, що складається із антитіл, котрі продукуються різними лімфоїдними клітинами. Та для практичних цілей необхідні антитіла одного типу, тобто моноспецифічні сиворотки із одним типом антитіл. Очищення одного типу антитіл від сумішей — справа дуже складна й трудомістка. І вісь в 1975 р. Келером й Мільдштеймом був розроблений спосіб отримання гібридів між лімфоцитами мишей, імунизованих перед цим якимось антигеном й культивуюмими пухлинними клітинами кісткового мозку (мієломними клітинами).

Ці гібридні клітини отримали назву гібридоми. Вони об'єднали в собі здатність лімфоциту утворювати необхідні антитіла (одного типу) й здатність пухлинних безкінечно довго розмножуватись на штучних середовищах. Культивуючи гібридоми, а потім імізуючи ними тварин, можна отримати антитіла необхідного типу й в необмежених кількостях. Показано, наприклад, що із 50…100 мишей можна отримати грами моноклональних антитіл. Моноклональні антитіла, отримані вказаним, тепер використовуються в різних областях медицини й біології.

Виробництво моноклональних антитіл займає тепер одне із провідних місць в біотехнології. Крім широкого використання в фундаментальних дослідженнях смердоті застосовуються для отримання препаратів біологічно активних речовин високої чистоти, широко використовуються як діагностичні реагенти, наприклад для визначення груп крові. Моноклональні антитіла виявились перспективними для лікування ряду захворювань, й в особливості для лікування хворих злоякісними пухлинами.

Можна назвати 3 напрями створення нових технологій на основі культивування клітин й тканин рослин:

Перше — отримання промисловим шляхом цінних біологічно-активних речовин рослинного походження. Так отримані мутантні клітинні лінії раувольфії змінної - продуценту індольних алкалоїдів, котрі містять удесятеро разів понад цінного для медицини антиритмічного алкалоїду — аймаліну; дискореї дельтовидної - продуценту диогеніну, який використовується для синтезу гормональних препаратів; отриманий штам рути пахучої, який містить в 220 разів понад алкалоїду рутакридона, ніж в самій рослині; з суспензійної культури наперстянки шорсткої, котра містить серцевий глікозид — дигитоксин, отримали более якісну форму — дигоксин — для використання в медицині; з суспензійної культури м’яти отримали ментол для трансформації пулегона й ментола.

Дослідження, котрі були проведені в наукових лабораторіях світу, уже реалізуються в промисловому отриманні клітинних біомас (жень-шень — в СНР, воробейник — продуцент шиконігу, тютуну — продуцент убіхінола-10 — в Японії).

Друга — використання тканинних й клітинних культур для швидкого клонального мікророзмноження та оздоровлення рослини. Можливість використання методів клонального розмноження в стерильній культурі виявлена тепер для 440 видів рослин, котрі належати до 82 батьківщин. У порівнянні із традиційними методами розмноження, котрі використовуються в сільськогосподарській практиці, клональне розмноження в культурі дає ряд переваг:

1) коефіцієнт розмноження вище, ніж при звичайних методах розмноження. Так, із однієї рослини гербери методом традиційної селекції за рік можна одержати 50−100 рослин, а при розмноженні через культуру — до 1 млн.; із однієї верхівки яблуні за 8 місяців культури можна одержати 60 тисяч рослин;

2) можна підгримувати ріст цілий рік;

3) тисячі рослин можуть рости на невеликій лабораторній площі;

4) разом з розмноженням часто відбувається оздоровлення рослин від вірусів та патогенів;

5) цим методом можна отримувати рослини, котрі важко чи зовсім не розмножуються вегетативно, наприклад, пальма.

Мікроклональне розмноження добро ведеться із картоплею, капустою, часником, томатами, цукровим буряком; серед ягідних культур — найбільші успіхи досягнуті у суниці; серед декоративних культур — у іриса, гіацинта, фрезії, гладіолуса, лілії, орхідних, гвоздики, нарцизів, тюльпанів, гербери.

У останній годину широкого використання отримала безвірусна розсада полуниці та картоплі. Фірма «Кева хакко» розробила технологію масового вирощування розсади лілій культурою в ємкості. Ведуться дослідження отримання штучного насіння, в особливості гібридів рису Першого покоління. Так звану бляшкову розсаду квітів й овочів вирощують методом культури клітин (тканини) й доставляють фермерам в розсадних горщиках в лотках.

Техніку зливання клітин уже тепер застосовується в рослинництві. Так, методом асиметричного зливання в Японії, наприклад, добуті стійкі до нематодів кабачки.

Ще вже 1988;го р. фірма «Кірін біру» сумісно із американською фірмою розробила штучне насіння й техніку масового виробництва клонів салату латуку й сельдереї. Ці ж фірми створили таку саму техніку масового використання зародків рису. Право застосовувати ці відкриття на роботи отримала корпорація «Технологія розсади».

Біотехнологічні дослідження по рису найбільш активно проводять японські фірми «Міцуї таацу когаку», «Хокко кагако», «Ніпон секію».

Третю групу складають технології, котрі пов’язані із генетичними маніпуляціями на тканинах, клітинах, ізольованих протопластів. Мова про ці технології піде в наступному розділі.

3.2 Генна інженерія.

Суть генної інженерії полягає в штучному створенні (хімічний синтез, перекомбінації відомих структур) генів із конкретними необхідними для людини властивостями й введення його у відповідну клітину (на сьогодні це частіше всього бактеріальні клітини, наприклад, кишкова паличка) — створення «штучної» бактерії - лабораторії по виготовленню необхідного для людини продукту.

3.2.1 Генна інженерія в тваринництві.

Багато спеціалістів, що працюють в області нових методів розведення сільськогосподарських тварин, вважають, що уже в найближчий годину генна інженерія, пов’язана із пересадкою генів, стані наймогутнішим методом отримання тварин із необхідними властивостями. Так, ще в 1986 році австралійські вчені вперше в світі створили трансгенну вівцю шляхом введення в ембріон гену, відповідального за синтез гормону зростанню овець. Були експерименти по передачі гену людського гормону зростанню в генетичний апарат (ДНК) свині. У 1999;му році вчені із Гарвардського університету (США) виділили ген, присутній в кур’ячих ніжках й відповідальний за їхній ріст. Ген пересадили в крила курчат, й через кілька місяців були створені Перші в світі чотириногі кури. Вчені вважають, що ці тварини будуть матір велике значення в тваринництві майбутнього.

Великі можливості відкриваються для біотехнології при використанні методу клонування ссавців. Цей метод уже застосовується, наприклад, в ембріології корів й овець. Ембріони, що складаються із 60−80 клітин, роздрібнюють в спеціальних посудинах їхнього підрощують до утворення ембріонів, а потім трансплантують самицям. Таким чином, в принципі, із одного ембріону можна отримати кілька десятків тварин.

Найбільш розвинутий у наше годину напрям в біотехнології тварин — це трансплантація ембріонів. Цей метод дозволяє перш на пришвидшити розведення тварин із високими спадковими якостями, а також зберегти цінний генофонд, так як отримані ембріони можна консервувати замороженням й зберігати стільки завгодно. З допомогою цого методу уже отримують до 80 нащадків із однієї корови протягом двох рокта. У у такий спосіб було б отримано ще 1980 році 23 тисячі телят, а Канаді - 7 тис.

3.2.2 Генна інженерія в рослинництві.

Важливе значення для генетичної інженерії й біотехнології має розроблений в останні 220−25 років метод ізольованих протопластів. Він дозволяє із допомогою ферментативного гідролізу руйнувати клітинні стінки й виділяти в великій кількості «гай» клітини, позбавлені клітинної оболонки й оточені лише плазмалемою. Такі кулеподібні клітинні утворення були названі протопластами. Протопласти відрізняються від звичайних клітин такими важливими властивостями, як здатність зливатись одне із одним при визначених умовах, поглинати із навколишнього розчину різні молекули (білки, нуклеїнові кислоти) й різні органели та мікроорганізми. І особливо цінно, що протопласти здатні на спеціальному середовищі ренегерувати (синтезувати знову) клітинну оболонку, ділитись, утворюючи калус, й ренегерувати цілу рослину.

До 1985 року вважалось, що вивести однодольні рослини із протопласту неможливо. Алі в цьому році в деяких наукових інститутах Японії відтворили рис. Були подані заявки на реєстрацію мутантних сортів рису: короткостебельний міцуї байосаса № 1 (вивела хімічна фірма «Міцуї тоацу кагаку») й низькостебельний пізній хацуюме (вивів науково-дослідницький інститут фітоінженерії Японії). Це доводити практичну цінність селекції із використанням протопласту.

При роботи із однодольними рослинами використовують плазмиди кишкової палички, для введення генів застосовують поліетиленгліколь чи електроперфорацію. Алі відомих корисних генів небагато: інсектицидні гени, гени стійкості до вірусів, гербицидів, гени забарвлення кольорів. Ця технологія набагато складніша зливання клітин. Саме відтворення цієї методики потребує великих витрат. У зв’язку із цим актуальні різні форми міжнародного співробітництва, але й при цьому виникає проблема права на інтелектуальну власність.

Прибутки, що можна отримувати, застосовуючи досягнення генної інженерії, дуже зацікавили фірми зовсім інших галузей промисловості. Так, фірма «Саппоро біру» (один із провідних виробників пива в Японії) розробила технологію масового вирощування клональної розсади орхідей. Хімічна фірма «Ніппон сьокубай кагаку» розробила систему вирощування декоративних рослин для прикрашення службових приміщень.

Нові досягнення в генній інженерії можуть матір дуже велике значення для сільського господарства. І уже тепер деякі сорті виведених за новими технологіями рослин знаходять собі місце на посівних площах різних країн. Для приклада можна взяти сорті картоплю, що містять ген Bt. Цей ген, що скидатися від значно поширеної грунтової бактерії Bacillus thuringiensis, виробляє інсектицидний кристалічний білок. Колі комаха-шкідник з'їдає бактерію чи клітини рослини, котрі містять цей білок, він викликає у комах розклади, що унеможливлює травлення. Бактерія (Bt) має багато видів. Кожен вид бактерії здатен чинити негативний вплив лише однією чи декілька видів комах. Вигляд Bacillus thuringiensis вбиває лише жуків тінебріонідів, до які належить колорадський жук, який знищує велику кількість врожаю в Україні.

Використовуючи тонку методику наукової генної інженерії, генетикам вдалось трансплантувати ген, який є носієм коду Bt-білка, із бактерії в організми кількох різних видів рослин (деякі сорті картоплі, кукурудзи, бавовника т. ін.). Агентство США із охорони навколишнього середовища, Агентство США із контролю по продукти харчування та медичними препаратами, Міністерство сільського господарства США та тисячі вчених-професіоналів із усього світу встановили, що кристалічні Btбілки та їхні гени-перемикачі не можуть завдати жадної шкоди здоров’ю чи життю людини.

Трансгенна картопля не вирішує всіх проблем у сільському господарстві, проте вона, поза сумнівом, є кроком на шляху до ефективного сільського господарства, яку значною мірою зменшить використання тицидів, покращить сільськогосподарську технологію й, що найважливіше, збільшить виробництво картоплі шляхом боротьби зі шкідниками (вчені вважають, що продуктивність сільського господарства до 2010 р. в країнах, що розвиваються, за рахунок використання біотехнології зросте на 25−30%).

3.2.3 Генна інженерія на користь людини.

Успіхи генної інженерії можуть бути використані на користь самій людині - у боротьбі зі спадковими хворобами (нині з’явилась можливість отримувати білок таким шляхом, який визначає синтез трамбопластину — перший етап засідання крові); отримана сироватка проти однієї з форм гепатиту; ведуться дослідження із вірусами грипу, створені продуценти біологічно активних речовин — інсулін (необхідний для лікування діабету), самотропний гормон (природний стимулятор зростанню), інтерферон (білкова речовина, Яка сприяє активній боротьбі клітин організму із вірусами).

На 1999 році група генетиків на чолі із Саймоном Мак-Квін Мезоном із університету Йорку (Великобританія) зуміла отримати унікальний природний клей. Він створений на основі білка, що виробляється мідіями виду «Мутілус галопровінціаліс». Білок володіє незвичайною клейкістю, еластичністю й одночасно із цим відштовхує воду. Хімічна структура дозволяє йому проходити між молекулами двох різних речовин, об'єднуючи їхнього ще міцніше. Для отримання цого клею не потрібно вбивати тисячі молюсків. Вчені уже перемістили генетичний код білка в тютюнові рослини, й із листків цих рослин тепер клейкий речовина якщо добуватися промисловим шляхом. Дуже важливою особливістю клею стало ті, що він не відштовхується людським організмом й може скріплювати живі тканини. Вчені вважають, що новий клей зробить революцію в медицині.

ВИСНОВОК.

Працюючи над цією роботою, я дійшов висновку, що найбільш економічно ефективними (при їхньому комплексному застосуванні й створенні безвідходних виробництв, не порушуючих екологічної рівноваги) є біотехнології, засновані на досягненнях мікробіології та генної інженерії. Їхній розвиток дозволити замінити багато великих заводів хімічної промисловості на екологічно чисті компактні виробництва.

Отже, біотехнологія спроможна допомогти людству вирішити деякі запитання його розвитку (проблеми здоров’я, харчування т. ін.).

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ.

1. Бєляєв Д.К., Рувинский А. О. «Загальна біологія», М.:"Просвещение". 1992,.

270 ст. 2. Вервес Ю. Г., Кучеренко М.Є., Балан П. Г. «Загальна біологія» — К.:

Генезу, 1998, 464 ст. 3. Слюсарев А. О. «Біологія» — До.: Вища школа, 1995, 607 ст. 4. «Промислове освоєння біотехнології» — Козаку кейдзай, 1989, № 8, 164 ст. 5. Хімізація сільського господарства, «Успіхи біотехнології в Японии»,.

Мельников О.Г., № 3, 1990. 6. Наука й сус-пільство, «Нові біопрепарати», № 11, 1990. 7. Пропозиція, «Біотехнологія й розвиток агросфери», СозіновО., № 7, 1998. 8. новини захисту рослин «Біотехнологія в Україні: проблема трансгенної картоплі», Владимиров У., № 8, 1999. 9. Викладання біології «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 у сфері життя |10 | |3 |Перспективні напрями 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 |.