Классификации биотехнологий по цветам(конспект).
Идея классификации биотехнологий по цветам зародилась в 2003 г. на американо-европейской встрече по биотехнологиям (US-EC Biotech meeting) и была предложена ученым Ритой Колвел (Dr. R. Colwell), директором Национального американского фонда (Director, US National Foundation).
Было предложено обозначать биотехнологию цветами. Первая классификация состояла всего из трех цветов:
1) красная для медицины,
2) зеленая для сельского хозяйства,
3) белая для промышленности.
Поэтому флаг Италии стал считаться также флагом биотехнологий.
Постепенно количество цветов увеличилось.
"красная" биотехнология – биотехнология, связанная с обеспечением здоровья человека и потенциальной коррекцией его генома, а также с производством биофармацевтических препаратов (протеинов, ферментов, антител);
"зеленая" биотехнология - направлена на разработку и создание генетически модифицированных (ГМ) растений, устойчивых к биотическим и абиотическим стрессам, определяет современные методы ведения сельского и лесного хозяйства;
"белая" - промышленная биотехнология, объединяющая производство биотоплива, биотехнологии в пищевой, химической и нефтеперерабатывающей промышленности;
"серая"- связана с природоохранной деятельностью, биоремедиацией;
"синяя" биотехнология – связана с использованием морских организмов и сырьевых ресурсов.
Самая широкая типология биотехнологий, представленная в большом количестве англоязычных научных работ, содержит десять отраслей, где к традиционным отраслям добавляются следующие:
|
|
|
черная (или темная, dark) биотехнология, связанная с военными целями и терроризмом;
фиолетовая биотехнология, связанная с патентованием биотехнологических открытий и разработок, а именно со всеми вопросами интеллектуальной собственности;
золотая биотехнология, посвященная вопросам биоинформатики и нанобиотехнологиям;
коричневая биотехнология, связанная с биотехнологическим решением проблем пустынных и аридных территорий (пространственная и геомикробиология).
7. Современные направления развития и использования биотехнологии.
В связи с бурным развитием биологических наук (особенно молекулярной биологиии генетики) в последние десятилетия появились и уже успешно используются на практике новые методы создания усовершенствованных форм растений, животных и микроорганизмов.
К этим современных методам селекции и биотехнологии относятся в первую очередь генная инженерия и клеточная инженерия.
В результате применения методов генной инженерии получены многие бактерии-сверхпродуценты. Они обеспечивают очень высокий уровень синтеза нужного человеку продукта.
|
|
|
В бактериальной клетке содержится множество белков, каждый из которых составляет в среднем 0,04 % от их общей массы. У микроорганизмов-сверхпродуцентов доля нужного человеку белка может достигать 20 % от их общей массы.
Бактерии-сверхпродуценты используются в настоящее время в промышленности при производстве многих биологически активных веществ (аминокислот, витаминов, антибиотиков), ферментов, биополимеров
Развиваются такие направления как медицина, в том числе молекулярная медицина, сельское хозяйство, охраны окружающей среды, генная инженерия и т.д.
| Медицина | Ветеринария и сельское хозяйство | Пищевая промышлен-ность | Химическая промышлен-ность и энергетика |
| Антибиотики | Кормовой белок | Аминокислоты | Ацетон |
| Витамины | Кормовые антибиотики | Пищевой белок | Бутанол |
| Аминокислоты | Витамины | Ферменты | Этилен |
| Гормоны | Гормоны | Этанол | Биогаз |
| Компоненты крови | Инсектициды | Спирты | |
| Диагностические препараты | Биологические средства защиты растений | ||
| Нуклеиновые кислоты | |||
| Противоопухоле-вые препараты |
- Охрана окружающей среды
В последнее время человечество столкнулось с двумя фундаментальными проблемами: переработкой отходов, постоянно образующихся в большом количестве, и разрушением токсичных соединений, десятилетиями накапливающихся на свалках, в почве и воде.
|
|
|
Правительства разных стран пытались решить эти проблемы законодательным путем, однако к успеху это не привело. В настоящее время проходит проверку целый ряд технологических, в том числе и биотехнологических подходов, с помощью которых, возможно, удастся решить эти проблемы. В середине 1960-х годов были обнаружены почвенные микроорганизмы (как правило, бактерии), способные разрушать (деградировать) некоторые синтетические химические вещества: гербициды, пестициды, нефть. Такие микроорганизмы стали использоваться в биотехнологической очистке окружающей среды от загрязнений. Так как деградация органических загрязнений с помощью природных микроорганизмов происходит, довольно медленно, в настоящее время с помощью методов генной инженерии создаются микроорганизмы, у которых в геноме совмещены свойства нескольких бактерий. Такие генетически модифицированные микроорганизмы обладают более широкими возможностями по деградации органических загрязнений. Например, созданы бактерии, эффективно расщепляющие бензол, камфару, нафталин, нефтяные загрязнения. В биотехнологии используются микроорганизмы, перерабатывающие растительные отходы, остающиеся после сбора урожая (солома, лигнин), и бытовые отходы (использованная бумага, картон). С помощью генной инженерии созданы микроорганизмы, которые более эффективно разлагают целлюлозу.
|
|
|
В последнее время достигнуты большие успехи в получении генетически модифицированных клеток растений и животных.
Также разработаны методы получения полноценных растительных и животных организмов – трансгенных растений и трансгенных животных.
Учёные разработали методы выращивания в искусственных условиях клеток растений, животных и даже человека. Особенно успешно развивается клеточная инженериярастений. Используя методы генетики и генной инженерии, получают клетки растений, которые накапливают в несколько раз больше ценных продуктов, чем само растение в естественных условиях. Выращивание массы клеток растений уже используется в промышленных масштабах для получения биологически-активных соединений. Например, производство биомассы женьшеня, родиолы розовой для нужд парфюмерной и медицинской промышленности
Важное направление клеточной инженерии – клональное размножение растений (клонирование растений). Метод основан на свойстве растений: из отдельной клетки или кусочка ткани в определённых условиях может вырасти целое растение, способное к нормальному росту и размножению. Этим методом из небольшой части растения можно получить до 1 миллиона растений в год. Клональное размножение используется для оздоровления и быстрого размножения редких, хозяйственно ценных или вновь созданных сортов сельскохозяйственных культур.
Таким путём получают здоровые растениякартофеля, винограда, сахарной свёклы, садовой земляники, малины и многих других культур. В настоящее время разработаны методы размножения древесных растений (яблони, ели, сосны). Важное направление клеточной инженерии – клональное размножение растений (клонирование растений). Метод основан на свойстве растений: из отдельной клетки или кусочка ткани в определённых условиях может вырасти целое растение, способное к нормальному росту и размножению. Этим методом из небольшой части растения можно получить до 1 миллиона растений в год. Клональное размножение используется для оздоровления и быстрого размножения редких, хозяйственно ценных или вновь созданных сортов сельскохозяйственных культур. Таким путём получают здоровые растениякартофеля, винограда, сахарной свёклы, садовой земляники, малины и многих других культур. В настоящее время разработаны методы размножения древесных растений (яблони, ели, сосны).
Методы клонального размножения успешно сочетаются с методами генетической инженерии. В настоящее время искусственно созданы растения, устойчивые к насекомым-вредителям, болезням и гербицидам.Получены растения томатов и дынь с замедленным созреванием плодов, что важно при их длительной транспортировке. Также получены трансгенные растения сои с повышенным содержанием аминокислоты лизин в семенах.
Перспективных способом выведения новых сортов ценных сельскохозяйственных культур является также разработанный учёными принципиально новый метод соматической гибридизации (метод слияния клеток), позволяющий получать гибриды, которые не могут быть созданы обычным путём скрещивания. Методом слияния клеток получены, например, гибриды различных видов картофеля, томатов, табака; табака и картофеля, рапса и турнепса, табака и белладонны. На основе гибрида культурного и дикого картофеля, который устойчив к вирусам и другим заболеваниям, создаются новые сорта.
Метод соматической гибридизации используется и для клеток животных. Сливаться могут разные виды клеток одного организма и клетки разных, иногда очень далеких видов, например, мыши и крысы, кошки и собаки, человека и мыши.
Примером практического применения метода соматической гибридизации является создание гибридом – клеток, способных производить высокоспецифичные антитела. Гибридому получают путем слияния клетки В-лимфоцита и опухолевой клетки. В результате гибридомы сочетают в себе свойство лимфоцита производить определенные антитела и свойство опухолевой клетки активно делиться.
В последние годы появились технологии получения трансгенных животных. Для этого нужный ген вводят в ядро оплодотворенной яйцеклетки, которую имплантируют (внедряют) в женскую особь (суррогатную мать) и добиваются успешного развития эмбриона. Трансгенные животные широко используются как для решения большого числа теоретических задач, так и в практических целях для медицины и сельского хозяйства. Существует множество трансгенных животных, моделирующих различные заболевания человека (рак, атеросклероз, ожирение). На этих моделях ученые успешно изучают эти заболевания и отрабатывают способы лечения. Перенос новых генов позволяет получать трансгенных животных, отличающихся повышенными продуктивными свойствами (например, усиление роста шерсти у овец, понижение содержания жировой ткани у свиней, изменение свойств молока). Получены животные с высокой устойчивостью к различным заболеваниям, вызываемым вирусами.Получены также некоторые трансгенные рыбы. Например, в яйцеклетки лосося был введен ген, отвечающий за синтез гормона роста. Полученный таким образом годовалый трансгенный лосось весил в 11 раз больше, чем нетрансгенный. Разработаны способы клонирования животных – создания генетически идентичных животных. Для этого из яйцеклетки одного животного удаляют ядро и заменяют его на ядро, полученное из соматической клетки другого животного. Такую яйцеклетку внедряют в суррогатную мать и добиваются успешного развития эмбриона. Поскольку генетическая информация содержится в ядре, вырастающее животное генетически идентично животному, из клеток которого получено ядро.
Перспективные направления сельскохозяйственной биотехнологии. Повышение производительности в отрасли. Повышение устойчивости растений к вирусным, грибным и бактериальным болезням, улучшение качества продукции. Уменьшение использования пестицидов и гербицидов. Сохранение и увеличение биоразнообразия. Микроклональное размножение, позволяющее получать здоровые растения, высаживать генетически идентичные экземпляры деревьев в промышленных масштабах. Использование молекулярного маркирования для интенсификации селекционных работ, паспортизация селекционных достижений.
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 7817; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!