Biotechnológiai eredmények és kilátások

Tankönyv megfelel a alapszintű szövetségi eleme az állami szabvány az általános oktatás biológia és az ajánlott Minisztérium Oktatási és Tudományos az Orosz Föderáció.

Könyv: Biológia. Általános biológia. Alapszinten. Tankönyv évfolyamon 10-11

3.19. Biotechnológia: eredményeiről és kilátásairól

Mi a biotechnológia?

Mi a jelentősége az ipar és a mezőgazdaság területén mikroorganizmusok kiválasztásához?

Biotechnológia - a használata szervezetek biológiai rendszerek vagy biológiai folyamatok az ipari termelés. A „biotechnológia” széles körben használják közepe óta 70-es. XX században. bár emberemlékezet óta az emberiség használt mikroorganizmusok kenyér és a bor, a sör- és sajtgyártás. Bármely termelés, amelynek alapja egy biológiai folyamat, lehet tekinteni, mint a biotechnológia. Gene, kromoszóma és a sejt mérnöki, klónozás mezőgazdasági növények és állatok - ezek különböző aspektusait biotechnológia.

Biotechnology nemcsak fogadni fontos az emberi termékek, mint az antibiotikumok és a növekedési hormon, etil-alkohol és a joghurt, hanem hozzon létre organizmusok, előre meghatározott tulajdonságokkal sokkal gyorsabb, mint a hagyományos nemesítési módszerekkel. Ott a biotechnológiai eljárásokat szennyvízkezelés, hulladékkezelés, ártalmatlanítás olajfoltok víztestek, megszerzése üzemanyag. Ezek a technológiák alapján a sajátosságait az élet bizonyos mikroorganizmusok.

Géntechnológia. Kényelmes tárgyak biotechnológia mikroorganizmusok viszonylag egyszerű genom szervezett, rövid élettartamú, és amelynek sokféle fiziológiai és biokémiai tulajdonságait.

Az egyik oka a diabetes a hiányosság inzulin - hasnyálmirigy hormon. Inzulin injekciót hasnyálmirigyéből kivont sertések és szarvasmarhák, milliók életét mentheti, de néhány betegnél vezethet az allergiás reakciókat. Az optimális megoldás az lenne, hogy a humán inzulin. Genetikailag humán inzulin gént beillesztettük a DNS E. coli. A baktérium már aktívan szintetizáló inzulin. 1982-ben a humán inzulin volt az első gyógyászati termék, amelyet a géntechnológiai módszerekkel.

Hasonló módon, hogy a jelenleg a növekedési hormonnal. A humán gén genomjába inszertáltuk a baktériumok, biztosítja hormon szintézis, injekciók, amelyeket használt a törpeség kezelésére és csökkentett növekedést mutattak a beteg gyerekek csaknem normális szintre.

Csakúgy, mint a baktériumok géntechnológiai módszerekkel lehet változtatni, és az örökítő anyagot eukarióta szervezetek. Ilyen organizmusok nevezzük genetikailag átrendeződött transzgenikus vagy genetikailag módosított szervezetek (GMO).

A természetben vannak baktériumok toxinokat termelnek, amelyek elpusztítják a sok káros rovarokat. A felelős gén szintézisére a toxin-t izoláltunk a genom a baktérium és a genomjába inszertáltuk a termesztett növények. A mai napig, azt már létre kártevő-rezisztens fajta kukorica, rizs, burgonya és más növények. Termesztése transzgenikus növények, amelyek nem igénylik a növényvédő szerek használata, óriási előnye, mert egyrészt a peszticidek ölni nem csak káros, hanem a hasznos rovarokat, másrészt sok peszticid felhalmozódnak a környezetben és mutagén hatása nappali organizmusok (ábra. 92).

Ábra. 92. Az országok nőnek transzgénikus növények. Gyakorlatilag a teljes terület transzgenikus haszonnövények genetikailag módosított fajták foglalnak négy növény: szója (62%), a kukorica (24%), a gyapot (9%) és repcét (4%). Már létrehozott transzgenikus fajta burgonya, paradicsom, rizs, dohány, cukorrépa és más haszonnövények

Az egyik első sikeres kísérleteket létrehozására genetikailag módosított állatok egérben termelt, amelyben a gént inszertáltuk gén patkány növekedési hormon. Ennek eredményeként a transzgenikus egerek nőtt sokkal gyorsabban, és ennek eredményeként kétszer normális egerekben. Ha ez az élmény még csak elméleti jelentőségű, a kísérletek Kanadában már volt egyértelmű gyakorlati alkalmazása. Kanadai kutatók léptek az örökítő anyagot lazac többi hal gént, amely aktiválja a gént a növekedési hormon. Ez vezetett ahhoz, hogy a lazac növekszik 10-szer gyorsabb, és a hízás is többszöröse, mint a normális.

Klónozása. Létrehozása több genetikai másolatai egy egyedi segítségével ivartalan szaporodás nevű klónozás. A organizmusok számát, ez a folyamat természetesen előfordulnak, gondolni vegetatív szaporodás a növényekben és fragmentáció néhány állatban (§ 3.5). Ha csillag véletlenül jön le a gerenda darabot belőle kialakított egy új, teljes-test (ábra. 93). A gerincesek, ez a folyamat nem fordul elő a természetben.

Az első sikeres kísérlet az állatok klónozását úgy végeztük, kutatói John Gurdon végén a 60-as évek. XX században. Oxford University. Scientist átültetett nucleus venni a bélből hámsejtek albínó béka, a megtermékenyítetlen tojás normál béka, melynek magja már elpusztult, mielőtt. Ebből tojás tudós sikerült növekedni ebihal, majd békává, amely pontos mása az albínó béka. Így, először azt mutatja, hogy az információ a sejtmagban az egyes sejtek elegendő a teljes fejlődés a szervezet.

A klónozás ígéretes módszer az állattenyésztésben. Például, amikor tenyész használjuk a következő módszerrel. A korai fejlődési szakaszban, amikor az embrió még nem specializálódott sejtek, a csíra szét több részre. Mindegyik fragmentum helyezni a befogadó (helyettesítő) anya alakulhat teljes borjú. Ezen a módon lehet létrehozni több azonos példányban azonos állat amelyek értékes tulajdonságait.

Ábra. 93. Regeneration csillag egy egysugaras

Ábra. 94. A klónozása Dolly bárány

Speciális célokra is lehetséges klónozni egyes sejtek létrehozására szövettenyészetben, melyek alkalmasak a média képesek növekedni a végtelenségig. A klónozott sejtek helyett a laboratóriumi állatok, mivel azok hatásainak vizsgálata az élőlényekre a különböző vegyi anyagok, például gyógyszerek.

Amikor a klónozás egy növény egy egyedülálló tulajdonsága növényi sejtekben. A korai 60-es években. XX században. az első alkalom, kimutattuk, hogy a sejtek a növények, elérése után is az érettség és a specializáció, megfelelő körülmények között, adhat okot, hogy egy teljes növény (ábra. 95). Ezért a modern módszerek sejt mérnöki lehetővé teszi a kiválasztott növények a sejtek szintjén, azaz a. E. Nem kiválasztott felnőtt növények, amelyek bizonyos tulajdonságokkal, valamint olyan sejteket, majd a nő magas minőségű növényeket.

Ábra. 95. A lépések klónozás növények (például sárgarépa)

Biotechnológia etikai vonatkozásai. A modern biotechnológia felhasználásával jelent az emberiség sok komoly kérdés. Lehet gén ágyazva transzgenikus paradicsom növényekben eszik a gyümölcsöt, hogy elillannak és beépül a genomba, például az élő baktériumok az emberi bélrendszerben? Lehet transzgenikus terménynövények rezisztensek a herbicidekre, betegségek, a szárazság és egyéb stressz tényezők keresztbeporzás a rokon vad növények át ugyanezen tulajdonságai gyomok? Nem kap ez a „szuper gyom”, amely gyorsan gyarmatosítani termőföld? Ne essen véletlenül sütjük óriás lazac a nyílt tengeren, és nem törik, ha az a természetes egyensúly a népesség? -E a test a transzgenikus állatok képesek ellenállni a teher, ami felmerül működésével kapcsolatban az idegen gének? És, hogy egy személy a jogot, hogy az élő szervezetek a saját érdekükben?

Ezek és sok más kérdésre létrehozásával kapcsolatos genetikailag módosított szervezetek, széles körben megvitatott szakértők és a közvélemény szerte a világon. Alapítva minden országban külön szabályozó hatóságok és a Bizottság azzal érvel, hogy annak ellenére, hogy a félelmek káros hatása a GMO-k természet került rögzítésre.

Bevezetés az emberi sejtek idegen genetikai anyag negatív következményekkel járhat. Szabályozatlan inszerciós idegen DNS-nek bizonyos részei a genom vezethet zavar a gének. A kockázat a génterápiával, ha dolgozik csírasejtre sokkal magasabb, mint amikor a szomatikus sejtek. A bevezetendő genetikai konstrukciók a csíra sejtek lehetnek nemkívánatos változást genomjában jövő generációi számára. Ezért a nemzetközi eszközökben, az UNESCO, az Európa Tanács, az Egészségügyi Világszervezet (WHO) hangsúlyozta, hogy bármilyen változás az emberi genom lehet csak a szomatikus sejtek.

Kísérletek az állati klónozás beállította a tudományos közösség néhány komoly kérdést, amelynek megoldása attól függ, további fejlődését vagy a tudomány. Dolly bárány nem csak a kapott klónok skót kutatók. A klónokat több tucat, és túlélte csak Dolly. Az utóbbi években javulás a klónozási technika lehetővé tette, hogy minél több a túlélő klónok, de továbbra is igen magas. Azonban van egy probléma még súlyosabb egy tudományos szempontból. Annak ellenére, hogy megnyerte a születési Dolly, nem világos, a valós biológiai kor, a kapcsolódó egészségügyi problémák, és a viszonylag korai halála. A tudósok szerint a használata a sejt mag középkorú birka donor hat évvel befolyásolja a sorsa az egészség és a Dolly.

Szükséges, hogy jelentősen javítja a életképességét klónozott szervezetek kitalálni e a bizonyos technikák a várható élettartam, az egészség és a termékenység az állatok. Fontos, hogy minimalizálja a kockázatot hibás fejlődése a rekonstruált tojást.

Aktív a biotechnológia az orvostudományban és az emberi genetika vezetett, hogy kialakult egy különleges tudomány - a bioetika. Bioetikai - a tudomány etikai tisztelet minden élőlény, beleértve az embert is. Etikai normák előadott most előtérbe. Azok erkölcsi elvek emberiség élvez században sajnos nem nyújtanak új funkciókat hozza az élet a modern tudomány. Ezért az emberek meg kell beszélnünk, és elfogadja az új törvényeket, amelyek figyelembe veszik az új valóság az élet.

Ellenőrző kérdések és feladatok

1. Mi a biotechnológia?

2. Milyen problémákat megoldani, géntechnológia? Melyek a nehézségekkel járó kutatásokat ezen a területen?

3. Mit gondolsz, miért a kiválasztott mikroorganizmusokkal válik most mindennél fontosabb?

4. Adjon példákat az ipari termelés és felhasználása metabolikus termékek mikroorganizmusok.

5. Mi az úgynevezett transzgenikus szervezetek?

6. Milyen előnyei vannak a klónozás, mint a hagyományos növénynemesítési módszerekkel?

Kérdések a vita

„A test - egy egységet alkot. A különböző mikroorganizmusok "

1. Mit gondolsz, miért eddig a tudomány nem tudja a pontos számát a faj élő szervezetek a Földön?

2. A sejtek egyes szervezetek léteznek sejtszervecskék speciális? Melyek a funkciót töltenek be?

„Anyagcsere és energiaátalakító”

1. Hogy a fotoszintézis és a probléma az élelmiszer-biztonság a világ népességének?

2. Magyarázd meg, miért a fogyasztás túlzott mennyiségű étel vezet az elhízás.

3. Miért van az energia csere nélkül nem létezhet a műanyag anyagcsere?

4. Lehet, hogy feltételezhető, hogy a fotoszintézis során egyszerre két folyamat - az asszimiláció és disszimiláció?

5. Adjon példát a funkciókat használni az anyagcsere az élő szervezetek az orvostudományban, a mezőgazdaságban és más iparágakban.

1. Mit gondol, mi az előnye kettős megtermékenyítés zárvatermők képest megtermékenyítés nyitvatermők?

2. Miért van a vegetatív nem mutat hasító attribútumok utódaiban hibridek?

4. A testület kifejlesztett egy megtermékenyítetlen tojást. Az ő öröklődő tulajdonságok pontos másolata a szülő aláírja a test?

5. Mit gondol, milyen formában a szaporodás biztosítja a jobb alkalmazkodóképesség a változó környezethez?

„Az egyéni fejlesztési (egyedfejlődés)”

1. Miért egyenértékű elején fejlődésének csírasejtek képeznek különböző szövetekben és szervekben eltérő tulajdonságokkal?

2. Mi az értéke feltételekhez igazodva az élet a fejlődés egy átalakulás?

3. Mi a jelentősége az emberi evolúció volt nyúlás prereproductive időszakban?

4. Egyes szervezetek a „sejtciklus” és „egyedfejlődés” mérkőzés?

„Az öröklődés és változékonyság”

1. Mi a diploid előny a haploid állapot?

2. Állítsa be és problémák megoldása monohybrid és két-hibrid kereszt.

4. Magyarázza el a pozícióját a genetika, miért a férfiak több színvak, mint a nőstények.

5. Mit gondol, hogy a környezeti tényezők befolyásolják a fejlődés a szervezet hordozó halálos mutációt?

6. Mit javasolna egy kísérletet annak bizonyítására, genetikailag meghatározott viselkedési válaszokat?

7. Mit gondol, mi az a veszélye, hogy szorosan összefügg a házasságok?

9. Miért van az ember gazdasági aktivitás növeli a mutagén hatást a közeg?

10. Lehet kombinatív variabilitás a hiányuk esetén az ivaros szaporodás?

„Alapjai a kiválasztás. biotechnológia "

1. Milyen hasonlóságokat és a különbségeket a módszerek növénytermesztési és állat?

2. Miért minden régiónak szüksége a különböző növények és az állatok?

3. A sokféle állatfajok, hogy él a földön, az ember kiválasztott háziasítása viszonylag kevés faj. Mit gondol, mi a magyarázat?

előző ◈ a következő