Studopediya

КАТЕГОРИЯ:


Астрономия- (809) Биология- (7483) Биотехнологии- (1457) Военное дело- (14632) Высокие технологии- (1363) География- (913) Геология- (1438) Государство- (451) Демография- (1065) Дом- (47672) Журналистика и СМИ- (912) Изобретательство- (14524) Иностранные языки- (4268) Информатика- (17799) Искусство- (1338) История- (13644) Компьютеры- (11121) Косметика- (55) Кулинария- (373) Культура- (8427) Лингвистика- (374) Литература- (1642) Маркетинг- (23702) Математика- (16968) Машиностроение- (1700) Медицина- (12668) Менеджмент- (24684) Механика- (15423) Науковедение- (506) Образование- (11852) Охрана труда- (3308) Педагогика- (5571) Полиграфия- (1312) Политика- (7869) Право- (5454) Приборостроение- (1369) Программирование- (2801) Производство- (97182) Промышленность- (8706) Психология- (18388) Религия- (3217) Связь- (10668) Сельское хозяйство- (299) Социология- (6455) Спорт- (42831) Строительство- (4793) Торговля- (5050) Транспорт- (2929) Туризм- (1568) Физика- (3942) Философия- (17015) Финансы- (26596) Химия- (22929) Экология- (12095) Экономика- (9961) Электроника- (8441) Электротехника- (4623) Энергетика- (12629) Юриспруденция- (1492) Ядерная техника- (1748) Arhitektura- (3434) Astronomiya- (809) Biologiya- (7483) Biotehnologii- (1457) Военни бизнесмен (14632) Висока technologies- (1363) Geografiya- (913) Geologiya- (1438) на държавата (451) Demografiya- ( 1065) Къща- (47672) журналистика и смирен (912) Izobretatelstvo- (14524) външен >(4268) Informatika- (17799) Iskusstvo- (1338) историята е (13644) Компютри- (11,121) Kosmetika- (55) Kulinariya- (373) културата е (8427) Lingvistika- (374) Literatura- (1642) маркетинг-(23702) математиците на (16968) Механична инженерно (1700) медицина-(12668) Management- (24684) Mehanika- (15423) Naukovedenie- (506) образователна (11852) truda- сигурност (3308) Pedagogika- (5571) Poligrafiya- (1312) Politika- (7869) Лево- (5454) Priborostroenie- (1369) Programmirovanie- (2801) производствено (97 182 ) индустрия- (8706) Psihologiya- (18388) Religiya- (3217) Svyaz (10668) Agriculture- (299) Sotsiologiya- (6455) на (42831) спортист строително (4793) Torgovlya- (5050) транспорт ( 2929) Turizm- (1568) физик (3942) Filosofiya- (17015) Finansy- (26596) химия (22929) Ekologiya- (12095) Ekonomika- (9961) Electronics- (8441) Elektrotehnika- (4623) Мощност инженерно ( 12629) Yurisprudentsiya- (1492) ядрена technics- (1748)

Biotechnology - нова бързо развиваща се област на биологията. Етапи на развитието на биотехнологиите. Тенденции в биотехнологиите. Цел: Да се ​​запознаят студентите с биотехнологиите като интердисциплинарна област на научно-техническия прогрес и практическа част




Лекция 1

Цел: Да се запознаят студентите с биотехнологиите като интердисциплинарна област на научно-техническия прогрес и практически познания в тази секция. Разширяване на основните фактори, които са довели до развитието на съвременните биотехнологии, както и връзката на биотехнологии и биологични, химични, инженерни и други науки.

План на лекцията:

1.Biotehnologiya като междусекторна площ на научно-техническия прогрес, и част от практическите знания

2. интердисциплинарен характер на биотехнологиите

3. Основните фактори, които са довели до развитието на съвременната биотехнология

4. Основните направления на биотехнологиите

5. Практически задачи биотехнологиите

1 Biotechnology - нов клон на науката и производството, базирани на използването на биологични процеси и съоръжения за производство на икономически важни вещества и създаването на високопродуктивни сортове растения, породи животни и щамове на микроорганизми. Буквално биотехнологиите - на "биология + технология", което означава, че прилагането на фундаментална биологична знания в практически дейности, насочени към производството на фармацевтични продукти, ензими, протеини, оцветители, аромати, витамини и разнообразие от биологично активни съединения. В допълнение, ние говорим за използването на биотехнологични методи в селекцията и дизайна на радикално нови организми, които преди това не са съществували в природата.

Растителните биотехнологии е самодисциплина, въпреки че нейните теоретични и методологични принципи могат да се разглеждат като част от цялостната биотехнологиите. Специфика на растителните биотехнологии предварително определен биологични характеристики на растения като специална област на живия свят.

В исторически план човечеството винаги е използван растения за жизненоважни продукти. В този смисъл, да се включат биотехнологиите и традиционните култури и други селскостопански технологии. Въпреки това, съществуват фундаментални различия между биотехнологията и селскостопански технологии. Както е известно, агро-технологични сделки с цели растения и техните популации, а биотехнологиите се основава на клетъчни култури и техните популации.

Следователно, основният предмет на растителните биотехнологии са индивидуални клетки, органи, изолирани от цялото тяло растение се отглежда и на изкуствена хранителна среда при асептични условия.


Такова ин витро култивирани клетки, тъкани, органи, наречени културални клетки, тъкани, органи - в зависимост от това дали е изолиран от растителен и култивирани. Въпреки това, всички тези методи за отглеждане в последните години започнаха да се наричат ​​с едно понятие "култура на растителни клетки," защото в крайна сметка отглежда единица клетка.



Клетъчните култури всяка година все повече се използват в различни области на биологията, медицината и селското стопанство. Те се използват при решаването на биологични проблеми като изясняване на механизмите на диференциация и пролиферация, клетъчни взаимодействия с околната среда, адаптация, стареене, мобилността на биологична, злокачествена трансформация, както и много други. Най-важната роля на клетъчни култури в областта на биотехнологиите в производството на ваксини, и биоактивни вещества. Те са суровината за създаването на производители клетки се използват, за да се подобри ефективността на земеделски животни и животни за разплод нови сортове растения. Клетъчните култури, използвани за диагностика и лечение на наследствени заболявания, като тестови обекти, когато се изпитват нови фармакологични вещества, както и за запазване на генетичния фонд на застрашени видове животни и растения.

Biotechnology - се контролира за приемане на националната икономика, а също и за медицински продукти с използване на целенасочени биологични агенти: микроорганизми, вируси, животински и растителни клетки, а също и чрез извънклетъчни вещества и клетъчни компоненти. Biotechnology има дълбоки исторически корени, и в последните 10-15 години на бързо развитие се обособява като отделен клон на науката и промишлеността.

Основните компоненти на биотехнологичен процес са: биологичен агент, който е субстрат, целевия продукт, оборудване и набор от методи за контрол на процесите.

Индустрията на биотехнологиите е един от най-бързо развиващите се и е важен критерий за оценка на нивото на изследователски капацитет на една цивилизована страна. Една ясна индикация, че в основата на следващата вълна на икономическото развитие ще бъде различните сектори на биотехнологиите (селско стопанство, хранително-вкусовата промишленост, медицински), - динамика на акциите на съответните дружества. Доскоро малко биотехнологична бизнес се откроява от групата на хай-тек, но нестабилността на компютърни магнати и редица големи корпорации, търгуващи с природните ресурси се е променила становището на икономическите анализатори.

Цитирането на акциите на биотехнологични компании са склонни да падне Мене, като продукти, получени на основата на клетъчните технологии и нова перспектива. Инвестициите в сектора на биологичното производство са довели до безпрецедентна технологичен скок. мащабни полеви изпитания на генетично модифицирани сортове царевица, започнати в Германия и Франция. Японски Биотехнология получени генетично модифицирана царевица, устойчиви на насекоми вредители. Някои компании са изложени на риск от създаване на революционна лекарство за различни видове рак, особено левкемия. Преди три години, една американска компания, много пари в биотехнологичната лаборатория в Калифорния и сега според компанията, те са по-близо до създаването на средства за извличане на редица сериозни заболявания, като болестта на Алцхаймер са били инвестирани.

2 Терминът биотехнологиите The произлиза от гръцките думи "BIOS" и "Техно". "Bios" - живот, "техно" - обрат предене, прави нещо с ръцете си. Следователно, биотехнологии - е производството с помощта на живи същества, множество промишлени методи, използващи живи организми и биологични процеси за производство на различни продукти.

Biotechnology - интегрирана употреба на биохимия, микробиология, и инженерство, за да се постигне индустриални приложения способности на микроорганизми, култури на тъканни клетки и техните части. Биотехнологични предметите - микроби (гъбички, бактерии, вируси, протозои), или клетки от други организми (растения и животни), биологично активни агенти за специални цели (имобилизирани ензими, които катализират синтеза или разлагане).

Типичните методи на биотехнологиите - отглеждането на голям мащаб на дълбоки биологични обекти в дадена партида или непрекъснат режим, расте клетка растителни и животински тъкани при специални обстоятелства.

биохимия MIKROBIOLOGIYAHIMICHESKAYA TECHNOLOGY ГЕНЕТИКА Механична технология БИОТЕХНОЛОГИИ Биохимични Механична технология ELECTRONICS технологии Technology ХРАНИТЕЛНИ ПРОДУКТИ други дисциплини Фигура 1 - Интердисциплинарният характер на биотехнологиите

3 Развитието на биотехнологиите до голяма степен се определя от изследванията в областта на микробиологията, биохимията, ензимология и генетика на организмите. Съвременната биотехнология като наука се появи в началото на четиридесетте години, и са придобили бързо развитие през 1953 г., след откриването на епохален на Джеймс Уотсън и Франсис Крик на химическата структура и пространствената организация на двойната спирала на ДНК молекулата. Новата стратегическа това направление - генното инженерство - е роден през 1972 г., когато в лабораторията на Пол Бърг е синтезиран за първи път от рекомбинантна ДНК молекула, която най-накрая обезпечени биотехнологиите и централната си елемент - биоинженерство (ядрена биология) - най-важно място в съвременната наука.

"Mezhpikovye" изключителна работа на биолози G. Бойер, С. Коен, J. Мора A.Baeva, A.Belozerskogo, О. Avery, Г. Гамов, F. Яков, Zh.Mono и др. Били добавя пореден номер на най-важните открития на идентифициране на гени и ензими, изолирането на ДНК от растителни, животински и микробни клетки, дешифрирането на генетичния код, както и механизми на генната експресия и синтеза на протеини в прокариоти и еукариоти.

В 50-те години в областта на биотехнологиите има и друга важна област - клетка инженерство. Негови основатели са P.F.Uayt (САЩ) и Р. Gautheret (Франция). През следващите години, на Института по физиология на СССР на растението, а след това на Руската академия на науките под ръководството на A.A.Kursanova, RG Butenko са разположени в областта на научните изследвания с участието на много млади учени на страната.

Генетични и клетъчно инженерство са дефинирани основните направления на съвременните методи за биотехнологии, които са широко развити през 80-те и се използват в много области на науката и индустрията в нашата страна и в чужбина.

Biotechnology като наука може да се разглежда в два време, и на основните размери: модерното и традиционното, класика.

Най-новият биотехнологиите (биоинженерство) - е наука за генното инженерство и клетъчни методи и технологии за създаване и използване на генетично трансформирани (модифицирани) растения, животни и микроорганизми, с оглед на засилването на производство и производството на нови видове продукти за различни цели.

В традиционната, класическия смисъл, биотехнологиите може да се определи като наука за методи и технологии на производство, транспортиране, съхранение и преработка на селскостопански и други продукти се използват конвенционални, не-трансгенни (естествен и развъждане) растения, животни и микроорганизми в естествени и изкуствени условия.

Върховният постигането на съвременните биотехнологии е генетична трансформация, прехвърлянето на чуждестранни (естествена или изкуствена) на донорски гени в клетките реципиенти на растения, животни и микроорганизми, производството на трансгенни организми с нови или подобрени свойства и характеристики. Според нейните цели и възможности в дългосрочен план тя е стратегическа посока. Това ни позволява да се реши напълно нови задачи, за да се създаде растения, животни и микроорганизми с повишена устойчивост на стресови фактори на околната среда, висока производителност и качество на продукта, за подобряване на околната среда в природата и всички индустрии.

За постигането на тези цели, за да се преодолеят някои трудности в повишаване на ефективността на генетична трансформация и, преди всичко, в идентифицирането и клониране на гени правят техните банки декодиране определяне механизми полигенни черти и биологични свойства, създаване на надеждни векторни системи и осигуряване на висока степен на стабилност на генната експресия. Дори и днес в много лаборатории по целия свят с помощта на генното инженерство, създадена принципно нова трансгенни растения, животни и микроорганизми, използвани за търговски цели.

4 Светът на растенията определя благосъстоянието на човечеството. Известно е, че 1,9 милиарда тона (- 99%) ядат твърди частици човечеството получава от растения. Растенията са широко използвани в различни области на производство: земеделие, получаване на храна, строителство, текстил, хартия и енергия. От особен интерес е приготвянето на различни химични съединения, биологично активни вещества (БАН), от които произвеждат лекарства (растителни), химически продукти за селското стопанство и така нататък.

Значително увеличение на добивите през 20-ти век се постигне чрез прилагане на химикали, механизация и напояване на селското стопанство, което е довело до замърсяване на околната среда, изчерпването на енергийните ресурси, увеличаването на разходите за единица продукт. В допълнение, допълнителен напредък в подобряването на култури в повечето случаи е достигнал своя лимит. Поради това е необходимо да се намери и да се прилагат нови подходи.

Сред новите подходи към този проблем най-обещаващите е използването на клетъчно инженерство (синоним: Клетъчна и тъканна Biotechnology). Cell инженерство (на клетките и тъканите на биотехнологиите) се основава на принципно нов метод - метода на изолираната култура, клетки на еукариотни организми (растения, животни). Култивиране на клетки и тъкани, изолирани от изкуствена среда (ин витро) при стерилни условия, методът е наречен изолиран тъканна култура.

Роля на културата на изолирани клетки в областта на биотехнологиите и на тъканите трябва да се разглежда в три направления (Shevelukha и сътр., 2003). Първият е свързан с възможностите на изолирани растителни клетки да произвеждат ценен за медицината, парфюми, козметика и други индустрии вещество вторичния синтез :. алкалоиди, стероиди, гликозиди, хормони, етерични масла и др Обикновено вторичния материал се получава от тъканта на мазол отглежда върху твърда ( агар) или течност (суспензия култура) среда. Въз основа на клетъчните технологии получават такива лекарства като например диосгенин от Dioscorea клетки, тонизиращо вещество от женшен клетки, използвани в медицината и парфюмерията. Производителността на култивираните клетки, в резултат на клетъчна селекция може значително да превишава производителността на цели растения. Предимството на този метод за синтез на вторични съединения също е възможно да се използват за тази цел, растението не расте в нашата естествена среда и да получите продукти през цялата година. Второто направление - е използването на една култура на изолирани клетки за размножаване и подобряване на посадъчен материал. Този метод, наречен клонова растение микроразмножаване, позволява да се получи от сто хиляди меристемата растения годишно.

Третото направление - използването на изолирани клетки в размножаването на растенията, което дава възможност да се получи бързо растящи растения, които са устойчиви на неблагоприятни фактори на околната среда: засушаване, соленост, ниски и високи температури, фитопатогени, тежки метали и др Въпреки това, тази област се предвижда създаването на нови растения от сливането. изолирани протопласти и произвеждащи nonsexual (соматични) хибриди.

Няма съмнение, че 21 век ще бъде векът на трансгенни растения. Тези растения са устойчиви на хербициди, насекоми, вируси бързо подмяна на стари сортове земеделски култури. Трансфер в изолирани протопласти на чужди гени чрез генно инженерство е обещаващ метод за производство на трансгенни растения.

5 Практически цели биотехнологични:

1. Производство на препарати за микробиологичен синтез.

2. Получаване на моноклонални антитела.

3. биотехнологични трансформация на биологично активни вещества.

4. Хранителна клетки и тъкани на растения за лекарство.

Нека разгледаме всяка от задачите. Традиционно за медицински биотехнологии е била и остава производството на ваксини, серуми, диагностика, хормони, витамини, антибиотици, аминокиселини, ензими, пробиотици и други статини. За лечение на чревна дисбиоза биотехнологичната индустрия в настоящото Тя произвежда серия от продукти: bifidumbakterin - препарат, съдържащ живия Bifidobacterium bifidum в изсушен вид; kolibakterin съдържащ M-17 на живо чревния коли напрежение; laktobakterin като живи лиофилизирани култури от млечнокисели бактерии (щамове на Lactobacillus fermenti и Lactobac.plantarum). Биотехнологични методи позволяват да се получат амино и органична киселина чрез използване на фиксирани в полиакриламид (страница) гелове са карагенан или микроорганизми. Въз основа на ензими, получени редица лекарства за лечение на рани и изгаряния.

По принцип, новото развитие в областта на ракови ваксини, произвеждащи имунотоксини, цитокинини и моноклонални антитела срещу неопластични тъкани. Схеми антинеопластично дендритни ваксина, както следва: кръвта на пациента се приема, изберете по моноцити, които впоследствие kultiviruyut.Poluchayut голям брой зрели дендритни клетки. Едновременно секретират туморната тъкан при пациент, е култивирани още къси пептиди, получени. След това, дендритни клетки бяха инкубирани с пептиди от туморна клетъчна суспензия и след това се прилага на пациента. В експериментални модели е показано, че антитуморни ваксини предизвикват дендритни protekativny terapevitichesky и туморен имунитет. В пилотен клинични проучвания показват, индуциране на анти-туморен имунен отговор и регресия на тумора при пациенти с лимфом и меланома. Въз immunnotoksinov създадена противоракови лекарства.

Развитието на биотехнологиите, са причинени от имунната практическата необходимост от голям брой Immunopreparat за профилактика, диагностика и лечение на двете заразни и незаразни болести. Най-често използваните лекарства са имунизирани ваксини и диагностични инструменти.

За разлика от микробно производство, получаване на биологично активни вещества от растителен клетъчна култура в настоящото Това не е широко използван. Въпреки това, напредъкът в тази област и най-уникалните растителни вещества доказват, перспективите за тази посока.

настоящето клетъчни култури получени голям брой растителни видове синтезират различни вещества, които могат вторичен метаболизъм: алкалоиди, терпеноиди, глюкозиди, полифеноли, етерични масла и др ...

Чрез промяна на условията на културата, използвайки индуцирана мутагенеза и различните методи за подбор, както и комбиниране на различни подходи може да се постигне осезаем напредък в тази посока. Тези технологии се използват в случаите, когато е налице достатъчна суровинна база, и химичен синтез е нерентабилно. Предимствата на такива технологии, алтернатива по отношение на класическата култура са:

- Възможността да се произвеждат всички клетъчни култури от всички растителни видове - редки застрашени, ендемични видове и др.;

- Получаване на култури, които надвишават нивото на натрупване на вторични метаболити и естественият прираст на растенията в размер на десетки и стотици пъти;

- Получаване на чиста биомаса до настройките в необходимите количества, независимо от климата, времето и други условия;

- Възможността за механизация и автоматизация на производството на растителни биомаса на принципите на микробиологичната промишленост. Удачны в этом отношении примеры японских фирм, получивших ткань воробейника, продуцирующую шиконин в 8 раз больше интактного растения, а также производящих убихинон- 10 из ткани табака в количествах в 12 раз превышающих синтез в растении. Получены каллусные и суспензионные штаммы раувольфии змеиной, накапливающие до 2 % от сухой массы противоаритмического алкалоида аймалина, мака прицветникового, накапливающие кодеин, сангвинарин, а также штаммы известных растений адаптогенов – женьшень, родиолы и др. Одним из наиболее перспективных направлений в изучении биосинтеза биологически активных веществ растительного происхождения является получение генетически модифицированных организмов. В н.в. достигнуты определенные успехи в увеличении биосинтетических способностей культивируемых объектов путем введения в геном растительных клеток чужеродных генов. Клеточная инженерия (клеточная и тканевая биотехнология) основана на использовании принципиально нового метода – метода изолированной культуры клеток эукариотических организмов (растений, животных). Выращивание изолированных

клеток и тканей на искусственных питательных средах (in vitro) в стерильных условиях получило название метода культуры изолированных тканей.

Таким образом, состояние дел в области направленного биосинтеза биологических веществ растительного происхождения позволяет говорить о том, что уже в настоящее время есть возможность для практического применения достижений биохимии, генетики и физиологии растений в фармакологической промышленности. Для этого необходимо дальнейшее детальное изучение биосинтетических путей биологически активных веществ.

Контролни въпроси:

1. Что изучает биотехнология?

2. Охарактеризуйте биотехнологию как межотраслевую область научно-технического прогресса.

3. Назовите основные факторы, обусловившие развитие современной биотехнологии.

4. Перечислите основные задачи биотехнологии.

5. Значение растительной биотехнологии для медицины.





; Дата: 04.01.2014; ; Прегледи: 594; Нарушаването на авторските права? ;


Ние ценим Вашето мнение! Беше ли полезна публикуван материал? Да | не



ТЪРСЕНЕ:


Вижте също:



zdes-stroika.ru - Studopediya (2013 - 2017) на година. Тя не е автор на материали, и дава на студентите с безплатно образование и използва! Най-новото допълнение , Al IP: 66.102.9.24
Page генерирана за: 0.054 сек.