Биотехнология: перспективы развития

Биотехнологии

• Термин «биотехнология» получил распространение в 70 гг. 20 века, хотя известен еще с незапамятных времен Что стоит отнести к биотехнологии?
• Хлебопечение
• Изготовление валенок
• Шелководство
• Виноделие
• Сыроварение

• Сегодня биотехнологии человек широко применяет :
• так созданы бактерии, которые используют при очистке сточных вод;
• бактерии, которые разлагают нефть при нефтяных разливах; биотехнологии широко применяют в медицине :
• созданы и создаются антибиотики различного спектра действия;
• синтезируются различные гормоны: например гормон роста соматропин; инсулин.

Из истории

• 1940-е – новые штаммы, продуктивность выше в 10 тыс раз (радиационный мутагенез)
• Производство кормового белка

1 аппарат за год – 4-5 тыс т белка (18 тыс га гороха)

• Производство АК (профилактика заболеваний)
• Производство витаминов В2, В12, С, D
• Утилизация тяжёлых металлов: бактерии – 17% меди, 5% свинца, 8% кадмия, 1,5% цинка (по отношению к биомассе)

• Процесс искусственного выращивания клеток

(митоз – клон)

• Женьшень: масса корня несколько граммов в год – за год 250 кг корней.
• Клеточная технология – 5 тонн

Генная инженерия

• Генная инженерия - это искусственный перенос нужных генов от одного вида живых организмов (бактерий, животных, растений) в другой вид, для создания организма с необходимыми свойствами. Удобными объектами генной инженерии чаще всего являются микроорганизмы (бактерии).

• Ген человеческого инсулина был встроен в молекулу ДНК кишечной палочки. Бактерия начала активно синтезировать инсулин человека. Так в 1982 г. инсулин человека стал первым фармацевтическим препаратом, полученный с помощью методов генной инженерии.

• Генетически

перестроенные

организмы, называют трансгенными или ГМО генетически модифицированными организмами

Введение в ДНК мыши гена роста крысы

• В генотип растения петуньи был введен ген, нарушающий образование и выработку пигмента. Так была создано растение с белыми цветками

• Аргументы «за» ГМО :

• Решение продовольственной проблемы.
• Развитие ГМ-технологий востребовано медициной, где их достижения давно и успешно применяются.

3.Риски от потребления пищевых продуктов из ГМО минимальны (чужеродный белок разлагается как обычный)

4.Появление у сельскохозяйственных растений свойств, обеспечивающих защиту от порчи и вредителей, снижает потребность в применении сельхозхимии, вред которой доказан.

5.ГМ-технологии по своим результатам не отличаются от мутаций, постоянно происходящих в живой природе, а от технологии классической селекции – и по своей структуре, но являются более щадящими для усовершенствуемого растения.

6. ГМО позволяют создавать биотопливо, что приводит к энергосбережению .

• Аргументы «против» ГМО :

• Угроза организму человека – аллергические заболевания, нарушения обмена веществ, появление желудочной микрофлоры, стойкой к антибиотикам, канцерогенный и мутагенный эффекты.
• Угроза окружающей среде – появление вегетирующих сорняков, загрязнение исследовательских участков и др.
• Глобальные риски – активизация критических вирусов, экономическая безопасность .

Клонирование

• Клонирование – создание многочисленных генетических копий одного индивида с помощью бесполого размножения.
• Впервые успешный эксперимент по клонированию был осуществлен в конце 60-х гг. 20 века в Оксфордском университете Гёрдоном на лягушке, ученый доказал, что информации, содержащейся в ядре любой клетки достаточно для развития полноценного организма.
• В 1996 г. В Шотландии клонировали овцу Долли из клетки эпителия молочной железы.

• Существуют этические аспекты развития биотехнологии!
• Активное внедрение биотехнологий в медицину и генетику человека привело к появлению специальной науки-биоэтики.
• Биоэтика- наука об этичном отношении ко всему живому, в том числе и к человеку.
• В 1996 г. Совет Европы принял Конвенцию о правах человека при использовании геномных технологий в медицине. Всякое изменение генома человека может производиться только лишь на соматических клетках.

Клеточная инженерия

• Гибридизация соматических клеток и создание межвидовых гибридов.
• Гибридизация соматических клеток и создание межвидовых гибридов.

Удается получить гибридные клетки организмов, неродственных между собой:

• Человека и мыши; Растений и животных; Раковых клеток, способных к неограниченному росту, и клеток крови – лимфоцитов. Возможно получение лекарства, повышающего устойчивость человека к инфекциям.
• Человека и мыши;
• Растений и животных;
• Раковых клеток, способных к неограниченному росту, и клеток крови – лимфоцитов. Возможно получение лекарства, повышающего устойчивость человека к инфекциям.

• Благодаря методу гибридизации получили гибриды различных сортов картофеля, капусты, томатов.
• Из одной соматической клетки растения удается вырастить целый организм и таким образом размножить ценные сорта (например, женьшень). Получают клоны – генетические однородные клетки.
• Получение химерных организмов.

Химера овца - коза

Перспективы будущего

• известны примеры вживления в организм человека микрочипов,
• клонирование человеческих органов находится в стадии разработки,
• кроме того существуют специальные костюмы которые помогают парализованным людям передвигаться, но пока они находятся на стадии тестирования.
• Помимо технологий для человеческого тела, специалисты биотехнологий разрабатывают возможности увеличения количества белка в растениях, что позволит в будущем отказаться от мяса.

• В медицине разрабатываются вакцины против известных болезней,
• кроме того исследуется область омоложения клеточного уровня человека, что позволит замедлить старение.
• В промышленном секторе биотехнологии используются для получения биотоплива и биогаза, что снизит загрязнение окружающей среды и сократит размеры использования природных ресурсов