Генные технологии в сельском хозяйстве, медицине, пищевой промышленности и др. Современная биотехнология занимает ведущее положение в системе биологических, медицинских, ветеринарных и зоотехнических исследований, представляет собой новую форму промышленной технологии, основу которой составляют биологические объекты – животные, растения и микроорганизмы.
Основная цель и задачи биотехнологии направлены на разработку методов и приемов, позволяющих получать биологически активные соединения (ферменты, гормоны, вакцины), а также конструировать молекулы новых веществ и создавать новые формы организмов, отсутствующие в природе (химерные молекулы, животные).
В животноводстве широко используют различные биотехнологические методы (генная и клеточная инженерия), с помощью которых можно ускорить селекционный процесс по созданию новых высокопродуктивных пород с.-х. животных.
Биотехнология предлагает новые подходы к разработке и производству лекарственных, профилактических и диагностических медицинских препаратов, а также позволяет производить в достаточных количествах широкий спектр лекарственных средств, которые ранее были малодоступны. С помощью биотехнологии в настоящее время получают десятки дорогостоящих биологически активных веществ, среди них гормоны, ферменты, витамины, антибиотики, некоторые лекарства, такие как инсулин, интерферон и другие. Для справки: инсулин – белок регулирующий содержание сахара в крови; интерферон – белок, защищающий еще непораженные клетки от вирусов (гриппа). Однако до появления методов генной инженерии интерферон мог быть получен лишь в ничтожных количествах из лейкоцитов (белых кровяных клеток). Ранее для получения 1 грамма интерферона нужно было переработать кровь от 90 тыс. доноров. Процесс синтеза интерферона химическим способом из крови животных сложен и продолжителен. Поэтому использовали микроорганизмы (E. сoli), полученные методом генной инженерии, способные продуцировать интерфероны человека, которые активизируют процессы, влияющие на противовирусную устойчивость.
Среди лекарственных средств особое место занимают ферменты. Так, известно применение протеолитических ферментов при лечении заболеваний пищеварительных органов. Эти же ферменты используют при лечении ожоговых поражений и различных ран для удаления некротических тканей. При лечении патологий обмена веществ применяют также липазы. Протеиназы с фибринолитичесим действием используют для растворения тромбов. С помощью таких препаратов, как урокиназа и стрептокиназа, лечат тромбоз коронарных сосудов сердца, легких, конечностей.
Разработаны биотехнологии производства иммуномодуляторов, кровезаменителей, инсулина, интерферона, биоразлагаемых полимеров для хирургических швов, различных диагностических средств. Число новых препаратов постоянно увеличивается. Среди примерно 50 новых видов лекарств, вакцин и диагностикумов, появляющихся на рынке ежегодно, 10-15 получены с помощью биотехнологических методов.
Методами генной инженерии в промышленных условиях были получены инсулин, гормон роста человека, интерферон. Находятся в разработке способы синтеза альбумина, разных вакцин, некоторых ферментов, гормона роста с.-х. животных.
Биотехнологические разработки интенсивно используются при создании безотходных процессов производства при переработке сырья, очистке воды от нефти, канализационных стоков, в борьбе с вредителями с.-х. культур, получения кормового и пищевого белка, биогаза и др. Так, с помощью микробов из 1 тонны нефти получается около 1 тонны дрожжей, содержащих 600 кг белка.
Таким образом, наиболее перспективными направлениями в биотехнологии являются производства связанные с нетрадиционным получением на биофабриках, в необходимых количествах белка, незаменимых аминокислот, лекарственных препаратов, биогаза и преобразованием солнечной энергии.
Проблема искусственной репродукции растений и животных: массовый и индивидуальный отборы, метод гибридизации (скрещивание организмов с различной наследственностью), инбридинг (близкородственное скрещивание). Генодиагностика и генотерапия болезней – совокупность генноинженерных (биотехнологических) и медицинских методов, направленных на внесение изменений в генетический аппарат соматических клеток человека в целях лечения заболеваний. Трансгенез – процесс введения чужеродного гена, называемого трансгеном, в живой организм, когда организм получает свойства, которые он может передавать потомству. Его использование при получении фармакологических и биотехнологических препаратов.
Генная инженерия бактерий, высших растений, животных и области их применения Клеточная инженерия как метод конструирования клеток нового типа на основе их культивирования, гибридизации и реконструкции, в том числе с использованием индивидуального переноса хромосом. Генная инжене́рия – как совокупность приемов, методов и технологий получения рекомбинантных РНК и ДНК, выделения и переноса генов путем трансгенеза. Генетическая инженерия – в качестве инструмента биотехнологии, использующего методы таких биологических наук, как молекулярная и клеточная биология, цитология, генетика и др. Применяется как для целенаправленного изменения желаемых качеств, так и создания генетически модифицированных организмов. В отличие от традиционной селекции, в ходе которой генотип подвергается изменениям лишь косвенно, генная инженерия позволяет напрямую вмешиваться в генетический аппарат с помощью техники молекулярного клонирования. Привести примеры использования методов клеточной и генной инженерии в различных отраслях экономики, обсудить возникающие при этом этические проблемы. Характеристики соматического эмбриогенеза, андрогенеза и гиногенеза, а также гаплоидной технологии в биологии.
Вопросы для контроля:
Охарактеризуйте основные цели и задачи генной инженерии
Проанализируйте развитие селекционного направления в сельском хозяйстве с достижениями генной инженерии
Проанализируйте успехи в производстве биологически активных веществ, лекарств и т.п. с развитием генной инженерии
Современные «биофабрики» - что это такое?
Опишите, с чем связана проблема искусственной репродукции растений и животных
Дайте определения следующим терминам: «генодиагностика», «генотерапия болезней», «трансгенез»
