• Reparație
• Reparație 
• Design interior
• Despre tot
• Despre instalații sanitare

Ce este definiția pe scurt a biotehnologiei. Ce este biotehnologia? Principalele direcții și realizări

bionica chimică.

Bionica- este utilizarea secretelor naturii vii pentru a crea dispozitive tehnice mai avansate. Într-un sens larg biotehnologie – este utilizarea organismelor vii și a proceselor biologice în producție, adică producerea de substanțe necesare omului folosind realizările microbiologiei, biochimiei și tehnologiei.

Biotehnologia folosește bacterii, microorganisme și celule din diferite țesuturi În fabricile microbiologice, microorganismele sunt cultivate în cantități uriașe în mașini. fermentatoare» – cilindru, vas din inox. Fermentatorului este furnizat un mediu nutritiv steril, în care este introdusă o cultură de microorganisme (de exemplu, drojdie). Conținutul este amestecat intens, îi este furnizat oxigen și se menține temperatura optimă pentru creșterea celulelor. Senzorii speciali permit mașinilor să monitorizeze pH-ul mediului, conținutul de substanțe chimice, temperatura etc. După ce procesul de fermentație este complet, celulele sunt separate de lichid folosind echipamente și utilizate pentru a izola substanțele necesare.

În prezent, perioada de dezvoltare a biotehnologiei poate fi caracterizată prin următoarele caracteristici:

1) Din ce în ce mai mult se folosesc celule microbiene și enzime izolate din acestea.

De exemplu, o dizaharidă lactoză– zahărul din lapte este sănătos pentru majoritatea oamenilor, dar unii adulți nu pot bea lapte deloc din cauza faptului că lactoza pe care o conține nu este descompusă din cauza lipsei unei enzime b-galactozidaza.În Africa, triburi întregi suferă de această boală. Laptele fără lactoză poate fi produs folosind enzima lactază. Producția unui astfel de lapte a fost stabilită, de exemplu, în Italia.

2) Al doilea domeniu este extinderea activităților de biotehnologie.

În zilele noastre, metodele biotehnologice sunt folosite pentru a produce nu numai produse alimentare, ci și vitamine, antibiotice, hormoni, o serie de alte medicamente, precum și aminoacizi esențiali. Omul, de exemplu, nu poate exista fără triptofan, fenilalanina, lizina, treonina, valina, metionina, leucinaȘi izoleucina. Copiii au nevoie de și arginina

ÎN anul trecut a apărut o nouă sursă de hrană - albul unicelular, care se obține din microorganisme. Poate fi folosit ca hrana pentru animale in loc de hrana.

Biotehnologia a pătruns în producția de metale. Țara noastră a dezvoltat o metodă bacterio-tehnică pentru extragerea aurului și argintului din roci sărace în aceste metale. Biometalurgia este benefică din punct de vedere economic și elimină poluarea mediului.

Un domeniu special al biotehnologiei este medicina. De exemplu, un hormon de creștere secretat de hipofiza anterioară. Cu o lipsă de hormoni - nanism. Anterior, acest hormon era obținut din glanda pituitară a cadavrelor, dar acum se obține din E. coli și din punct de vedere al activității biologice acest hormon nu este inferior hormonului pituitar. Un medicament a fost obținut din ciuperci imperfecte ciclosporină, care este utilizat în transplantul de organe pentru a suprima reacțiile imune (respingerea țesuturilor).

3) Al treilea domeniu este ingineria genetică.

Tulpinile dorite de microorganisme sunt obținute nu numai prin selectarea mutațiilor care apar aleatoriu, ci și prin inserarea plasmidelor cu genele corespunzătoare. Biotehnologia a făcut posibilă obținerea de bacterii cu proprietăți fără precedent. Una dintre realizările ingineriei genetice este transferul de gene care codifică sinteza insulină la oameni, în celulele bacteriene. Anterior, acest hormon era obținut din pancreasul animalelor, cel mai adesea porcilor. În prezent, insulina a fost produsă folosind Escherichia coli - aceasta este prima proteină modificată genetic.

De asemenea, a fost posibil să se transfere gena în celulele bacteriene interferon, care se formează ca răspuns la o infecție virală. Este posibil ca drojdia să fie folosită în locul bacteriilor.

Începând cu anii 30, cercetătorii au început să izoleze substanțe naturale de bacterii și ciuperci cu proprietăți antibiotice, adică capabile fie să suprime creșterea, fie să omoare complet alți microbi. Cea mai bogată sursă de antibiotice sunt organismele care trăiesc în sol. Din bacterinomicete fungice pot fi obținute 1500 de antibiotice. Peste 50 este utilizat pe scară largă în practică. Acestea includ streptomicina, cloramfenicolȘi antibiotic tetraciclină. În medicină, se utilizează metoda de hibridizare celulară - îmbinarea diferitelor celule într-una singură. De exemplu, celule canceroase si limfocite. Hibridul este capabil să producă anticorpi și să se înmulțească rapid. Folosit ca ser în teste și tratament.

Inginerie genetică.

un set de metode care permit transferarea informației genetice de la un organism la altul in vitro. Transferul genelor face posibilă depășirea barierelor între specii și transferul caracteristicilor ereditare individuale ale unui organism la altul. OBIECTIV: obţinerea celulelor scara industriala produce unele proteine.

1.Plasmide.

Cea mai comună metodă de inginerie genetică este metoda de producere a plasmidelor recombinante (conținând o genă străină), care sunt molecule de ADN circulare, dublu catenar, formate din mai multe perechi de nucleotide. Fiecare bacterie, pe lângă molecula principală de ADN (5*106 perechi de nucleotide) care nu părăsește celula, poate conține mai multe plasmide diferite, pe care le schimbă cu alte bacterii. Plasmidele sunt elemente genetice autonome care se replic în celula bacteriană la un moment diferit față de molecula principală de ADN. Plasmidele poartă gene importante pentru bacterii, cum ar fi genele de rezistență la medicamente. Diferite plasmide conțin gene diferite pentru rezistența la medicamentele antibacteriene.

Majoritatea acestor medicamente (antibiotice) sunt folosite ca medicamente pentru tratarea bolilor la oameni și animale domestice. O bacterie care are plasmide diferite devine rezistentă la antibiotice și la sărurile de metale grele. Când celulele bacteriene sunt expuse la un anumit antibiotic, plasmidele care îi conferă rezistență se răspândesc rapid printre bacterii, menținându-le în viață.

Un element puternic al ingineriei genetice sunt enzimele descoperite în 1974 - endonucleazele de restricție sau enzimele de restricție (restricție). Celulele bacteriene produc enzime de restricție pentru a distruge ADN-ul străin (fagic), care este necesar pentru a limita infecția virală. Enzimele de restricție recunosc anumite secvențe de nucleotide (loturi - situsuri de recunoaștere) și introduc rupturi simetrice, situate oblic în catenele de ADN la distanțe egale de centrul situsului. Ca urmare, se formează „cozi” scurte monocatenar la capetele fiecărui fragment de ADN restricționat, care sunt numite capete lipicioase.

2.Metode de inginerie genetică.

Pentru a obține o plasmidă recombinată, ADN-ul uneia dintre plasmide este scindat cu o enzimă de restricție selectată. Gena care trebuie introdusă în celula bacteriană este scindată din ADN-ul cromozomilor umani folosind o enzimă de restricție, astfel încât capetele sale „lipicioase” sunt complementare cu secvențele de nucleotide de la capetele plasmidelor bucăți de ADN împreună, rezultând o plasmidă circulară recombinantă, care este introdusă în bacteria E. coli Toți descendenții acestei bacterii (clone) conțin o genă străină în plasmide. Întregul proces se numește clonare.

Termenul „biotehnologie” a fost folosit pentru prima dată de inginerul maghiar Karl Ereky în 1917. Anumite elemente ale biotehnologiei au apărut cu destul de mult timp în urmă. În esență, acestea au fost încercări de a folosi celule individuale (microorganisme) și unele enzime în producția industrială pentru a facilita apariția unui număr de procese chimice.

Astfel, în 1814, academicianul din Sankt Petersburg K. S. Kirchhoff a descoperit fenomenul catalizei biologice și a încercat să obțină zahăr din materii prime interne disponibile folosind o metodă biocatalitică (până la mijlocul secolului al XIX-lea, zahărul era obținut doar din trestie de zahăr). În 1891, în SUA, biochimistul japonez Dz. Takamine a primit primul brevet pentru utilizarea preparatelor enzimatice în scopuri industriale: omul de știință a propus utilizarea diastazei pentru zaharificarea deșeurilor vegetale.

La începutul secolului al XX-lea s-au dezvoltat activ industriile de fermentație și microbiologice. În aceiași ani s-au făcut primele încercări de utilizare a enzimelor în industria textilă.

În 1916–1917, biochimistul rus A. M. Kolenev a încercat să dezvolte o metodă care să facă posibilă controlul acțiunii enzimelor din materiile prime naturale în timpul producției de tutun.

O contribuție uriașă la utilizarea practică a realizărilor biochimiei a fost adusă de academicianul A. N. Bakh, care a creat o zonă aplicată importantă a biochimiei - biochimia tehnică. A. N. Bach și studenții săi au elaborat multe recomandări pentru îmbunătățirea tehnologiilor de prelucrare a unei game largi de materii prime biochimice, îmbunătățirea tehnologiilor de coacere, fabricare a berii, vinificație, producție de ceai și tutun etc., precum și recomandări pentru creșterea randamentelor. plante cultivate prin controlul proceselor biochimice care au loc în ele.

Toate aceste studii, precum și progresul industriilor chimice și microbiologice și crearea de noi producții biochimice industriale (ceai, tutun etc.) au fost cele mai importante premise pentru apariția biotehnologiei moderne.

În termeni de producție, industria microbiologică a devenit baza biotehnologiei în procesul de formare a acesteia. În anii postbelici, industria microbiologică a dobândit trăsături fundamental noi: microorganismele au început să fie folosite nu numai ca mijloc de creștere a intensității proceselor biochimice, ci și ca fabrici sintetice în miniatură capabile să sintetizeze în interior cei mai valoroși și mai complexi compuși chimici. celulele lor. Momentul de cotitură a fost asociat cu descoperirea și începerea producției de antibiotice.

Primul antibiotic, penicilina, a fost izolat în 1940. În urma penicilinei, au fost descoperite și alte antibiotice (această lucrare continuă și astăzi). Odată cu descoperirea antibioticelor, imediat au apărut noi sarcini: stabilirea producției de substanțe medicinale produse de microorganisme, lucrul la reducerea costurilor și creșterea disponibilității de noi medicamente și obținerea acestora în cantități foarte mari necesare medicinei.

Sinteza chimică a antibioticelor a fost foarte costisitoare sau chiar incredibil de dificilă, aproape imposibilă (nu degeaba sinteza chimică a tetraciclinei de către academicianul sovietic M. M. Shemyakin este considerată una dintre cele mai mari realizări sinteza organica). Și apoi s-au hotărât pentru producția industrială medicamente folosiți microorganisme care sintetizează penicilina și alte antibiotice. Așa a apărut cel mai important domeniu al biotehnologiei, bazat pe utilizarea proceselor de sinteză microbiologică.

Tipuri de biotehnologie

Bioinginerie

Bioingineria sau ingineria biomedicală este o disciplină care vizează avansarea cunoștințelor de inginerie, biologie și medicină și îmbunătățirea sănătății umane prin dezvoltări interdisciplinare care combină abordările ingineriei cu progresele în știința biomedicală și practica clinică. Bioingineria/ingineria biomedicală este aplicarea abordărilor de inginerie pentru a rezolva probleme medicale pentru a îmbunătăți îngrijirea sănătății. Această disciplină de inginerie se concentrează pe utilizarea cunoștințelor și experienței pentru a găsi și rezolva probleme în biologie și medicină.

Bioinginerii lucrează în beneficiul umanității, se ocupă de sistemele vii și aplică înaltă tehnologie pentru a rezolva probleme medicale. Specialiștii în inginerie biomedicală pot participa la crearea de dispozitive și echipamente, la dezvoltarea de noi proceduri bazate pe cunoștințe interdisciplinare și la cercetări care vizează obținerea de noi informații pentru a rezolva noi probleme.

Printre realizările importante ale bioingineriei se numără dezvoltarea articulațiilor artificiale, imagistica prin rezonanță magnetică, stimulatoare cardiace, artroscopie, angioplastie, proteze cutanate bioinginerești, dializă renală și aparate inimă-plămân. De asemenea, unul dintre principalele domenii de cercetare în bioinginerie este utilizarea metodelor de modelare computerizată pentru a crea proteine ​​cu noi proprietăți, precum și modelarea interacțiunii diferiților compuși cu receptorii celulari în scopul dezvoltării de noi produse farmaceutice („design de medicamente”).

Biomedicina

O ramură a medicinei care studiază corpul uman, structura și funcția acestuia în condiții normale și patologice dintr-o perspectivă teoretică, stări patologice, metode de diagnosticare, corectare și tratament a acestora. Biomedicina include informații și cercetări acumulate, într-o măsură mai mare sau mai mică, medicină generală, medicină veterinară, stomatologie și științe biologice fundamentale, cum ar fi chimia, chimia biologică, biologia, histologia, genetica, embriologia, anatomia, fiziologia, patologia, ingineria biomedicală, zoologie, botanică și microbiologie.

Monitorizarea, corectarea, proiectarea și controlul sistemelor biologice umane la nivel molecular folosind nanodispozitive și nanostructuri. O serie de tehnologii pentru industria nanomedicinei au fost deja create în lume. Acestea includ livrarea direcționată a medicamentelor către celulele bolnave, laboratoare pe un cip și noi agenți bactericizi.

Biofarmacologie

Ramura a farmacologiei care studiaza efecte fiziologice, produs de substanțe de origine biologică și biotehnologică. De fapt, biofarmacologia este rodul convergenței a două științe tradiționale - biotehnologia, și anume, acea ramură a acesteia, care se numește „roșu”, biotehnologie medicală și farmacologia, care anterior era interesată doar de medicamentele cu greutate moleculară mică. chimicale, ca urmare a interesului reciproc.

Obiectele cercetării biofarmacologice sunt studiul produselor biofarmaceutice, planificarea producției lor, organizarea producției. Agenții terapeutici biofarmacologici și mijloacele de prevenire a bolilor se obțin folosind sisteme biologice vii, țesuturi ale organismelor și derivații acestora, folosind biotehnologie, adică substanțe medicinale de origine biologică și biotehnologică.

Bioinformatica

Un set de metode și abordări, inclusiv:

1. metode matematice de analiză computerizată în genomica comparativă (bioinformatica genomică);
2. dezvoltarea de algoritmi si programe de predictie a structurii spatiale a proteinelor (bioinformatica structurala);
3. cercetarea strategiilor, metodologiilor de calcul adecvate și managementul general al complexității informaționale a sistemelor biologice.

Bioinformatica folosește metode de matematică aplicată, statistică și informatică. Bioinformatica este folosită în biochimie, biofizică, ecologie și în alte domenii.

Bionica

Știința aplicată a aplicării în dispozitive tehniceși sisteme de principii de organizare, proprietăți, funcții și structuri ale naturii vii, adică formele viețuitoarelor din natură și analogii lor industriali. Mai simplu spus, bionica este o combinație de biologie și tehnologie. Bionica privește biologia și tehnologia dintr-o perspectivă complet nouă, explicând ce anume aspecte comuneși ce diferențe există în natură și tehnologie.

Distinge:

• bionica biologică, care studiază procesele care au loc în sistemele biologice;
• bionica teoretică, care construiește modele matematice ale acestor procese;
• bionica tehnică, care aplică modele de bionică teoretică pentru a rezolva probleme de inginerie.

Bionica este strâns legată de biologie, fizică, chimie, cibernetică și științe inginerești: electronică, navigație, comunicații, științe maritime și altele.

Bioremediere

Un set de metode pentru purificarea apei, a solului și a atmosferei folosind potențialul metabolic al obiectelor biologice - plante, ciuperci, insecte, viermi și alte organisme.

Clonarea

Apariția în mod natural sau producerea mai multor organisme identice genetic prin reproducere asexuată (inclusiv vegetativă). Termenul „clonare” în același sens este adesea folosit în legătură cu celulele organismelor multicelulare. Clonarea se mai numește și obținerea mai multor copii identice ale moleculelor ereditare (clonarea moleculară). În cele din urmă, clonarea este adesea denumită și metode biotehnologice utilizate pentru a produce artificial clone de organisme, celule sau molecule. Un grup de organisme sau celule identice genetic este o clonă.

Inginerie genetică

Esența ingineriei genetice este crearea artificială de gene cu proprietățile necesareşi introducerea lor în celula corespunzătoare. Transferul genelor se realizează printr-un vector (ADN recombinant) - o moleculă specială de ADN construită din ADN-ul virusurilor sau plasmidelor, care conține gena dorită, o transportă în celulă și asigură integrarea acesteia în aparatul genetic al celulei.

Pentru a marca anumite celule ale organismelor în studiile genetice moleculare, se folosește gena GFP izolată din meduze. Oferă sinteza proteinelor fluorescente, care strălucește în întuneric.

Ingineria genetică este utilizată pe scară largă atât în ​​cercetarea științifică, cât și cele mai recente metode selecţie.

Biotehnologia este o colecție metode industriale, care sunt folosite pentru a produce diverse substanțe folosind organisme vii, procese sau fenomene biologice. Biotehnologia tradițională se bazează pe fenomenul de fermentație - utilizarea enzimelor microbiene în procesele de producție. Ingineria celulară este o ramură a biotehnologiei care dezvoltă și utilizează tehnologii pentru cultivarea celulelor și țesuturilor în afara corpului în condiţii artificiale. Ingineria genetică este o ramură a biotehnologiei care dezvoltă și utilizează tehnologii pentru izolarea genelor din organisme și celule individuale, modificarea acestora și introducerea lor în alte celule sau organisme.

Câteva aspecte etice și juridice ale utilizării metodelor biotehnologice

Etica este doctrina moralei, conform căreia principala virtute este capacitatea de a găsi o cale de mijloc între două extreme. Această știință a fost fondată de Aristotel.

Bioetica este o parte a eticii care studiază latura morală a activității umane în medicină și biologie. Termenul a fost propus de V.R. Potter în 1969

Într-un sens restrâns, bioetica se referă la o serie de probleme etice din domeniul medicinei. Într-un sens larg, bioetica se referă la studiul problemelor sociale, de mediu, medicale și socio-juridice care afectează nu numai oamenii, ci și orice organisme vii incluse în ecosisteme. Adică are o orientare filozofică, evaluează rezultatele dezvoltării de noi tehnologii și idei în medicină, biotehnologie și biologie în general.

Metodele biotehnologice moderne au un potențial atât de puternic și nu pe deplin explorat, încât utilizarea lor pe scară largă este posibilă numai cu respectarea strictă a standardelor etice. Existenta in societate principii morale obliga sa caute un compromis intre interesele societatii si ale individului. Mai mult decât atât, interesele individului sunt în prezent plasate deasupra intereselor societății. Prin urmare, conformitatea și dezvoltare ulterioară standardele etice în acest domeniu ar trebui să vizeze, în primul rând, protecția deplină a intereselor umane.

Introducerea masivă în practica medicală și comercializarea unor tehnologii fundamental noi în domeniul ingineriei genetice și al clonării a condus, de asemenea, la necesitatea creării unui cadru legal adecvat care să reglementeze toate aspectele legale ale activităților din aceste domenii.

Să ne oprim asupra acelor domenii ale cercetării biotehnologice care sunt direct legate de un risc ridicat de încălcare a drepturilor individuale și provoacă cea mai aprinsă dezbatere despre acestea. aplicare largă: transplantul de organe și celule în scopuri terapeuticeși clonarea.

În ultimii ani, s-a înregistrat o creștere accentuată a interesului pentru studiul și utilizarea celulelor stem embrionare umane în biomedicină și tehnicile de clonare pentru obținerea acestora. După cum se știe, celulele stem embrionare sunt capabile să se transforme în tipuri diferite celule și țesuturi (hematopoietice, reproductive, musculare, nervoase etc.). S-au dovedit a fi promițătoare pentru utilizare în terapia genică, transplantologie, hematologie, medicină veterinară, farmacotoxicologie, testare a medicamentelor etc.

Aceste celule sunt izolate din embrioni și fetuși umani de 5-8 săptămâni de dezvoltare obținute în timpul întreruperii medicale a sarcinii (ca urmare a avortului), ceea ce ridică numeroase întrebări cu privire la legalitatea etică și legală a efectuării cercetărilor asupra embrionilor umani, inclusiv următoarele: :

• cât de necesar și justificat Cercetare științifică pe celulele stem embrionare umane?
• Este permis să distrugi viața umană de dragul progresului medical și cât de moral este acest lucru?
• Este cadrul legal suficient de dezvoltat pentru utilizarea acestor tehnologii?

Într-o serie de țări, orice cercetare asupra embrionilor este interzisă (de exemplu, în Austria, Germania). În Franța, drepturile embrionului sunt protejate încă din momentul concepției. În Marea Britanie, Canada și Australia, deși crearea de embrioni în scopuri de cercetare nu este interzisă, a fost dezvoltat un sistem de legislație pentru a reglementa și controla astfel de cercetări.

În Rusia, situația în acest domeniu este mai mult decât incertă: activitățile privind studiul și utilizarea celulelor stem nu sunt suficient reglementate, iar în legislație rămân lacune semnificative care împiedică dezvoltarea acestui domeniu. În ceea ce privește clonarea în 2002 lege federala A fost introdusă o interdicție temporară (5 ani) a clonării umane, dar a expirat în 2007, iar problema rămâne deschisă.

Piața biotehnologiei

IT are mult mai multe paralele cu biotehnologia modernă decât ar părea la prima vedere. Tehnologiile informaționale nu au apărut de la sine; înflorirea lor a fost precedată de descoperiri fundamentale în fizică, fizica materialelor, matematică computațională și cibernetică. Drept urmare, astăzi IT este zona „easy startup-urilor”, în care trece foarte puțin timp de la apariția unei idei până la obținerea de profit și puțini oameni se gândesc la munca depusă până în prezent.

Situația cu biotehnologiile este asemănătoare, tocmai acum suntem într-o etapă anterioară, când instrumentele și programele sunt încă în curs de dezvoltare. Biotehnologiile așteaptă apariția „computerului lor personal”, doar că în cazul nostru nu va fi un dispozitiv de masă ușor de înțeles - vorbim mai mult despre un set de instrumente eficiente și ieftine.

Putem spune că situația de acum este similară cu ceea ce era în anii 1990 în IT. Tehnologiile sunt încă în curs de dezvoltare și sunt destul de scumpe. De exemplu, secvențierea completă a unei persoane costă 1000 USD. Acesta este mult mai ieftin decât prețul de 3,3 miliarde de dolari al Proiectului Genomului Uman, dar este încă incredibil de mare pentru o persoană obișnuită, iar aplicarea sa pentru diagnosticarea clinică la scară largă nu este încă posibilă. Pentru a face acest lucru, tehnologia trebuie să scadă prețul de 10 ori mai mult și să se îmbunătățească proprietăți tehnice astfel încât erorile de secvențiere să fie nivelate. Nu există proiecte atât de puternice în biotehnologie precum Facebook, dar Illumina, Oxford Nanopore, Roche sunt toate companii extrem de de succes, ale căror activități seamănă adesea cu Google, care cumpără startup-uri interesante. Nanopore, de exemplu, a devenit miliardari chiar înainte de a intra pe piață, datorită unei combinații între o idee inițială bună, management și succes în strângerea de fonduri.

Astăzi, biotehnologia este, de asemenea, o piață de date mari, iar aceasta continuă paralelele cu IT, care în acest caz, servește deja ca un fel de instrument pentru biotehnologia mai mare și mai complexă. Companii precum Editas Medicine (unul dintre creatorii aclamatei tehnologii de editare a genomului CRISPR/Cas9) și-au creat IP-ul pe baza rezultatelor secvențierii datelor genomice bacteriene din surse deschise. Au fost departe de a primi primii care au cules beneficiile informațiilor acumulate, nici măcar nu au fost primii care au descoperit principiul de funcționare al clusterului CRISPR, dar Editas Medicine a creat produsul biotehnologic. Astăzi este o companie care valorează mai mult de 1 miliard de dolari.

Și aceasta nu este singura afacere care va apărea din analiza datelor existente. Mai mult, nu se poate spune că există o coadă pentru astfel de date - există deja mult mai mult decât poate fi analizat și vor fi chiar mai multe, pentru că oamenii de știință nu se opresc din secvențiere. Din păcate, metodele de analiză sunt încă imperfecte, așa că nu toată lumea este capabilă să transforme datele într-un produs de mai multe miliarde de dolari. Dar dacă estimăm rata de dezvoltare a instrumentelor de analiză (indiciu: este foarte rapid), nu este greu de înțeles că în viitor vor fi mult mai multe companii care vor observa ceva interesant în datele genomice mari.

Poate Rusia să devină o țară biotehnologică?

Principala problemă a biotehnologiei în Rusia nu este interzicerea OMG-urilor, așa cum cred mulți oameni, ci un număr mare de diferite bariere birocratice. Acest fapt este remarcat și în guvern. Dar chiar și barierele pot fi adaptate. În ultimii 26 de ani, ne-am dezvoltat sub presiunea reformelor, a schimbărilor constante ale regulilor jocului, iar afacerile au nevoie de stabilitate și încredere că nu vor apărea șocuri.

Dacă biotehnologii rusești nu interferați, vor începe să se dezvolte. De asemenea, aș dori să remarc că o dorință necugetă de a ajuta, acele investiții ale statului foarte necugetate duc, de fapt, la rezultatul opus - subvențiile învață companiile că vor fi susținute constant de stat. După cum arată practica, companiile cu investiții de stat devin ineficiente. Pretutindeni este nevoie de concurență sănătoasă, așa că contribuțiile inițiale nu ar trebui să vină nici de la stat, ci de la afaceri, care ar trebui să se simtă încrezători în viitor, lucru cu care încă avem probleme.

Cel mai corect lucru pentru stat este să investească în crearea unui mediu optim pentru biotehnologie. Avem atât minți, cât și oameni cu energia și dorința de a crea - este important să nu lăsăm această dorință să se irosească.

Astăzi, biotehnologiile se află într-o fază de creștere intensivă, dar deja se poate imagina vectorul dezvoltării lor. La urma urmei, însuși sensul tehnologiei nu se va schimba, așa cum nu s-a schimbat după apariția computerului: ideea sa din 1951 nu era foarte diferită de cea din spate. calculatoare moderne. Doar funcționalitatea și performanța diferă semnificativ. Același lucru se va întâmpla cu biotehnologiile, iar motorul dezvoltării lor este și mai clar - aceasta este dorința eternă a oamenilor de a fi sănătoși și de a trăi mult, fără a respecta toate regulile complexe. imagine sănătoasă viaţă. Prin urmare, în viitorul foarte apropiat vom asista la creșterea biotehnologiei și, în cele din urmă, aceasta este o veste grozavă pentru întreaga umanitate.

Metode posibile de utilizare a culturii în masă a algelor

Structura ARN de transfer

Biotehnologie- o disciplină care studiază posibilitățile de utilizare a organismelor vii, a sistemelor acestora sau a produselor activității lor vitale pentru rezolvarea problemelor tehnologice, precum și posibilitatea creării de organisme vii cu proprietățile necesare folosind inginerie genetică.

Biotehnologia este adesea menționată ca aplicarea ingineriei genetice în secolul 21, dar termenul se referă și la un set mai larg de procese de modificare a organismelor biologice pentru a satisface nevoile umane, începând cu modificarea plantelor și animalelor prin selecție artificială și hibridizare. Prin utilizarea metode moderne producția biotehnologică tradițională are posibilitatea de a îmbunătăți calitatea Produse alimentareși crește productivitatea organismelor vii.

Până în 1971, termenul „biotehnologie” a fost folosit în primul rând în industria alimentară și a băuturilor. agricultură. Începând cu anii 1970, oamenii de știință au folosit termenul pentru a se referi la tehnici de laborator, cum ar fi utilizarea ADN-ului recombinant și a culturilor de celule cultivate. in vitro.

Biotehnologia se bazează pe genetică, biologie moleculară, biochimie, embriologie și biologie celulara, precum și discipline aplicate - chimie și tehnologii informaționale și robotică.

Istoria biotehnologiei

Termenul „biotehnologie” a fost folosit pentru prima dată de inginerul maghiar Karl Ereky în 1917.

Utilizarea în producția industrială a microorganismelor sau a enzimelor acestora care furnizează proces tehnologic, este cunoscut încă din cele mai vechi timpuri, dar cercetarea științifică sistematică a făcut posibilă extinderea semnificativă a arsenalului de metode și mijloace ale biotehnologiei.

Nanomedicina

Imaginea computerizată a insulinei

Monitorizarea, corectarea, proiectarea și controlul sistemelor biologice umane la nivel molecular folosind nanodispozitive și nanostructuri. O serie de tehnologii pentru industria nanomedicinei au fost deja create în lume. Acestea includ livrarea direcționată a medicamentelor către celulele bolnave, laboratoare pe un cip și noi agenți bactericizi.

Biofarmacologie

Bionica

Selecția artificială

Biotehnologie educațională

Biotehnologia portocalie sau biotehnologia educațională este utilizată pentru diseminarea biotehnologiei și formarea în acest domeniu. Ea dezvoltă materiale interdisciplinare și strategii educaționale legate de biotehnologie (de exemplu, producția de proteine ​​recombinate) accesibile întregii comunități, inclusiv persoanelor cu nevoi speciale, cum ar fi deficiențe de auz și/sau deficiențe de vedere.

Hibridizare

Procesul de formare sau producere a hibrizilor, care se bazează pe combinația de material genetic din diferite celule dintr-o celulă. Poate fi efectuată în cadrul unei singure specii (hibridare intraspecifică) și între diferite grupuri sistematice (hibridare la distanță, în care sunt combinați genomi diferiți). Prima generație de hibrizi este adesea caracterizată de heteroză, care se exprimă prin adaptabilitate mai bună, fertilitate mai mare și viabilitate a organismelor. Cu hibridizarea la distanță, hibrizii sunt adesea sterili.

Inginerie genetică

Substraturi pentru obținerea proteinei unicelulare pentru diferite clase de microorganisme

Porcii strălucitori verzi sunt porci transgenici crescuți de un grup de cercetători de la Universitatea Națională din Taiwan, prin introducerea în ADN-ul embrionului a unei gene de proteină verde fluorescentă împrumutată de la o meduză fluorescentă. Aequorea victoria. Embrionul a fost apoi implantat în uterul unei femele de porc. Purceii strălucesc în verde în întuneric și au o nuanță verzuie pe piele și pe ochi la lumina zilei. Scopul principal al reproducerii unor astfel de porci, conform cercetătorilor, este capacitatea de a monitoriza vizual dezvoltarea țesuturilor în timpul transplantului de celule stem.

Aspect moral

Mulți lideri religioși moderni și unii oameni de știință avertizează comunitatea științifică împotriva entuziasmului excesiv pentru astfel de biotehnologii (în special, tehnologii biomedicale) precum ingineria genetică, clonarea și diferite metode de reproducere artificială (cum ar fi FIV).

Omul în fața celor mai noi tehnologii biomedicale, articol al cercetătorului senior V. N. Filyanova:

Problema biotehnologiei este doar o parte a problemei tehnologiei științifice, care își are rădăcinile în orientare om european pentru transformarea lumii, cucerirea naturii, care a început în epoca modernă. Biotehnologii care se dezvoltă rapid în ultimele decenii, la prima vedere, aduce o persoană mai aproape de realizarea unui vis de lungă durată de a depăși bolile, de a elimina problemele fizice și de a atinge nemurirea pământească prin experiența umană. Dar, pe de altă parte, ele dau naștere la probleme complet noi și neașteptate, care nu se limitează la consecințele utilizării pe termen lung a produselor modificate genetic, la deteriorarea fondului genetic uman din cauza nașterii unei mase de oameni născuți numai graţie intervenţiei medicilor şi cele mai noi tehnologii. Pe viitor se pune problema transformării structurilor sociale, reînvie spectrul „fascismului medical” și eugeniei, condamnat la procesele de la Nürnberg.

Dacă secolul trecut și-a rezervat numele cosmic, atunci vremurile actuale sunt caracterizate de dezvoltarea rapidă a noilor tehnologii, introducerea în viata de zi cu zi invenții care nu cu mult timp în urmă erau considerate invenții ale scriitorilor de science fiction. Se apropie era noilor tehnologii. Tinerii aflati pe punctul de a face o alegere serioasă a profesiei acordă din ce în ce mai multă atenție profesiilor promițătoare ale viitorului. Specialitatea „biotehnologie” face parte din această categorie. Ce anume studiază această știință și ce trebuie să facă un specialist care a ales o ocupație atât de tentantă?

Referință istorică

Numele acestei științe constă în adăugarea a trei cuvinte grecești: „bio” - viață, „tekne” - artă, „logos” - știință. Specialitatea „biotehnologie” este în același timp nouă direcție promițătoare, și în același timp poate fi numită cea mai veche ramură a producției industriale.

În cărțile și dicționarele de referință, biotehnologia este definită ca o știință care studiază posibilitatea utilizării proceselor și obiectelor chimice și biologice naturale în producția industrială și activitatea umană de zi cu zi. Procesele de fermentație folosite de vinificatorii antici, brutarii, bucătarii și vindecătorii nu sunt altceva decât aplicarea în practică a biotehnologiei. Prima bază științifică pentru aceste procese a fost dată în secolul al XIX-lea de Louis Pasteur. Termenul de „biotehnologie” a fost folosit pentru prima dată în 1917 de inginerul maghiar Karl Erecki.

Specialitățile „biotehnologie” și „bioinginerie” au accelerat în dezvoltare după o serie de descoperiri în microbiologie și farmacologie. Punerea în funcțiune a echipamentelor sigilate și a bioreactoarelor a dat impuls creării de medicamente antimicrobiene și antivirale.

Comunicarea Științelor

Modern Tehnologia chimică iar biotehnologia (specialitatea) combină științele biologice, chimice și tehnice. Baza pentru noi cercetări în acest domeniu este microbiologia, genetica, chimia, biochimia, biologia moleculară și celulară și embriologia. Domeniile de inginerie joacă un rol semnificativ: robotica, tehnologia informației.

Specialitate - biotehnologie: unde să lucrezi?

Sub nume comune Specialitatea „biotehnologie” ascunde peste douăzeci de specializări și domenii. Absolvenții universitari cu o astfel de profesie pot fi numiți în siguranță generaliști. În timpul studiilor, ei dobândesc cunoștințe în domeniul medicinei, chimiei, biologiei generale, ecologiei și tehnologiei alimentelor. Biotehnologii sunt bineveniți în industria parfumurilor și farmaceutice, în întreprinderile producătoare de produse alimentare și suplimente alimentare. Modernitatea așteaptă noi dezvoltări ale oamenilor de știință în domeniul ingineriei genetice, bionică și hibridizare. Locul de muncă al unui inginer-biolog poate fi asociat cu întreprinderi de protecție a mediului, cu activități în domeniul astronauticii și roboticii. Ingineri, biochimiști, biofizicieni, ecologisti, farmaciști, medici - toate aceste profesii sunt unite de specialitatea „biotehnologie”. Fiecare absolvent de universitate decide cine să lucreze în conformitate cu abilitățile sale și după inima lui. Responsabilitatile locului de munca a unui biolog tehnolog depind de caracteristicile industriei în care lucrează.

Biotehnologia industrială

Această industrie practică utilizarea particulelor de microorganisme, plante și animale pentru a produce produse valoroase, necesar vieții umane. Acest grup include specialități în biotehnologia alimentară, produse farmaceutice și industria parfumeriei. Biotehnologia industrială lucrează pentru a crea noi enzime, antibiotice, îngrășăminte, vaccinuri etc. Activitatea principală a unui biotehnolog la astfel de întreprinderi este dezvoltarea produselor biologice și respectarea tehnologiilor de producție ale acestora.

Biotehnologia moleculară

Specialitatea „biotehnologie moleculară” necesită ca un profesionist să aibă cunoștințe aprofundate atât despre biologia generală și inginerie, cât și despre tehnologiile computerizate moderne. Specialiștii cu această specificitate devin cercetători în domeniul nanotehnologiei, al ingineriei celulare și al diagnosticului medical. De asemenea, îi așteaptă întreprinderi agricole, farmaceutice, biotehnologice, laboratoare de control și analitică și centre de certificare.

Biotehnologi - ecologisti și lucrători energetici

Populația lumii este din ce în ce mai preocupată de faptul că rezervele naturale de energie, petrol și gaze, au limitele lor, iar amploarea producției lor va scădea în timp. Oamenii a căror specialitate este biotehnologia vor ajuta omenirea să rezolve problema aprovizionării cu energie. Cine să lucreze în această industrie? Tehnolog pentru prelucrarea deșeurilor de diverse origini, biomasă special cultivată în purtători de energie și substanțe care pot înlocui substanțele sintetice ale petrolului și gazelor. Biotehnologii creează noi metode de purificare a apei, proiectare statii de epurareși bioreactoare, lucrează în domeniul ingineriei genetice.

Perspective pentru specialitate

Cine este biotehnolog? Profesia de biotehnolog este profesia viitorului. Soarta întregii omeniri este în spatele lui. Acesta nu este doar un slogan frumos - este scopul bioingineriei. Sarcina biologilor-tehnologi este de a crea ceea ce acum pare a fi un basm și un vis fantastic. Unii oameni de știință chiar numesc epoca modernă epoca biologiei. Astfel, în ultima sută de ani, biologii s-au transformat din simpli cercetători în creatori. Descoperirea secretelor moleculare ale organismelor și a naturii eredității a făcut posibilă utilizarea acestor procese în scopuri economice practice. Acesta a devenit impulsul pentru dezvoltarea unei noi direcții - ingineria biologică.

Ce pot surprinde geneticienii în viitorul apropiat?

Deja acum, bioingineria are un impact semnificativ asupra protecției mediului, medicinei, agriculturii, industriei alimentare, iar în viitorul apropiat, biotehnologii vor include noi metode și tehnici. Cei care plănuiesc să-și conecteze destinul cu specialitatea „biotehnologie”, unde să lucreze, în ce direcție, pot afla din informațiile prezentate mai jos:

• În primul rând, pot apărea schimbări revoluționare în producția agricolă. Este posibil să se creeze artificial noi plante cu conținut crescut de proteine, care, la rândul lor, vor reduce consumul de carne.
• Plantele care vor secreta otrăvuri pentru insecte și nitrați vor reduce poluarea solului de la îngrășăminte și substanțe chimice.
• Ingineria genetică face posibilă controlul eredității și combaterea bolilor ereditare.
• Biologii de design plănuiesc să creeze artificial organisme cu calități predeterminate.

Domenii de bioinginerie care vor schimba dramatic lumea

Acestea sunt după cum urmează:

• Energia și combustibilul din plante, ciuperci, bacterii, precum și utilizarea energiei marine în aceste scopuri.
• Culturi de cereale modificate genetic.
• Cercul de producție fără deșeuri - reciclarea tuturor tipurilor de deșeuri.
• Utilizarea biomaterialelor pentru medicina regenerativă.
• Noi tipuri de medicamente și vaccinuri biologice.
• Refacerea potențialului terenurilor fertile și a apei proaspete.
• Cercetarea genomului uman și a bolilor ereditare.

Costurile profesiei

Vorbind despre avantajele și perspectivele biotehnologiei, nu putem să nu menționăm unele dintre dezavantajele științei. Este despre despre aspectele morale asociate cu descoperirile ingineriei genetice. Mulți oameni de știință de renume mondial și personalități religioase avertizează că este necesar să se utilizeze capabilitățile nanotehnologiei cu înțelepciune și sub control special. Produsele alimentare modificate genetic pot duce la modificări ireparabile ale fondului genetic al umanității. Clonarea umană și apariția oamenilor născuți „in vitro” duc la noi probleme și, eventual, la dezastre umane.

Cine poate deveni biotehnolog?

În primul rând, aceasta este o persoană care iubește natura, biologia și este interesată de secretele geneticii. În plus, un biotehnolog are nevoie de capacitatea de a gândi creativ, logică, observație, răbdare și curiozitate. Vor fi utile calități precum determinarea, capacitatea de analiză și sistematizare, acuratețe și erudiție largă.

Deoarece bioingineria implică o legătură strânsă cu alte științe, viitorul tehnolog are nevoie de cunoștințe la fel de bune de chimie, matematică și fizică.

Unde predau meserii?

Orientarea în carieră a fost stabilită, solicitantul a ales profesia de biotehnolog: unde să studieze? Caracteristicile specialității necesită facultăți adecvate, în funcție de sectorul ales al economiei naționale. Există facultăți de biotehnologie în aproape toate universități de stat in tara noastra si in strainatate. Biotehnologii sunt instruiți în universități tehnice, agricole, alimentare și tehnologice în diverse domenii și specializări.

Facultățile de specialități biotehnologie oferă următoarele:

• Biotehnologia industrială.
• Ecobiotehnologie și bioenergie.
• Biotehnologie și inginerie.
• Bioinformatica.
• Biotehnologia moleculară.
• Echipamente pentru producția biotehnologică.
• Biotehnologie farmaceutică.
• Tehnologia chimică aditivi alimentari si cosmetice.
• Tehnologie și inginerie chimică.

Istoria relației dintre om și natură este istoria eternă a încercărilor omului de a schimba genomul plantelor și animalelor în direcția de care are nevoie. Chiar și atunci când o persoană nu avea nici cea mai mică idee despre existența factorilor ereditari, intuitiv, prin hibridizare și selecție a organismelor cu proprietățile dorite, a schimbat ereditatea animalelor domestice și a plantelor cultivate.

Toate soiurile de pomi fructiferi și culturi de fructe de pădure, legume și cereale au un genom modificat, adică nu mai au același genotip pe care l-au avut strămoșii lor sălbatici. Aproape toate plantele pe care oamenii le folosesc pentru hrana sunt poliploide. De câteva secole, oamenii folosesc hibrizi interspecifici, cum ar fi catârii, în agricultura lor.

Până la începutul secolului al XX-lea. crescătorii pur și simplu trebuiau să aștepte momentul în care o combinație aleatorie de gene ar produce organisme cu proprietăți benefice, selectați astfel de organisme și fixați aceste combinații de gene la descendenți. La mijlocul secolului al XX-lea. Au apărut metode care au făcut posibilă obținerea artificială a unui număr mare de mutații aleatorii, de exemplu, folosind iradierea radioactivă sau acțiunea unor mutageni chimici, pentru a selecta apoi dintre ele organisme cu proprietăți valoroase. Tehnologiile genetice moderne au mers chiar mai departe. Ele vă permit să obțineți mult mai rapid rezultatul dorit și, în același timp, evitați obținerea multor forme intermediare și inutile, deoarece stiinta modernași biotehnologia sunt capabile să schimbe intenționat genomul. Acest lucru este posibil datorită metodelor de inginerie genetică (Fig. 78), cu ajutorul cărora este posibil să se preia anumite gene structurale din genomul unei specii și să le introducă în aparatul genetic al altei specii, determinând astfel sinteza proteina dorită în noul organism.

Biotehnologie- o disciplină care studiază posibilitățile de utilizare a organismelor vii pentru a rezolva probleme tehnologice. Ea folosește metode și cunoștințe de genetică, biologie moleculară, biochimie, embriologie și biologie celulară, precum și discipline aplicate - chimie, fizice și tehnologii informaționale, robotică.

Termenul de biotehnologie a fost propus în 1917 de inginerul maghiar K. Ereki, când a descris procesul de producere a cărnii de porc folosind sfecla de zahăr ca hrană pentru porci.

Biotehnologie este o metodologie de utilizare a obiectelor biologice pentru rezolvarea problemelor tehnologice.Material de pe site

Biotehnologia modernă face posibilă intervenția în aparatul genetic și construirea de noi combinații de gene. Așa se obțin organisme modificate genetic și transgenice.

Modificări genetice create pentru a adăuga proprietăți benefice organismelor.

Organisme transgenice utilizat în farmacologie, agricultură și industrie.

Una dintre metode Inginerie genetică este terapia genică, care vă permite să tratați patologii ale aparatului genetic prin plantarea de gene mai sănătoase.