Генетическая инженерия и биотехнологии. Их роль в выживании человечества

 

     Федеральное агентство по образованию

     Рязанский Государственный Университет им. С.А. Есенина

     Дисциплина: «Концепции современного естествознания» 
 
 
 
 

     Тема: «Генетическая инженерия и биотехнологии. Их роль в выживании человечества»

     Реферат 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                    Выполнила: студентка 2 курса

                                                отд. журналистики

                                                             Люхина Дарья Сергеевна

                                                                Проверил: к.б.н., доцент Золотов Г.В. 
 
 
 

     Рязань 2009

     СОДЕРЖАНИЕ: 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 

     В своей работе я раскрываю тему достижений генной инженерии и биотехнологии. Возможности, открываемые генетической инженерией перед человечеством  как в области фундаментальной науки, так и  во многих других областях, весьма велики и нередко даже революционны.

     Так, она позволяет осуществлять индустриальное массовое производство нужных белков, значительно облегчает технологические  процессы для получения продуктов ферментации - энзимов и аминокислот, в будущем может применяться для улучшения растений и животных, а также для лечения наследственных болезней человека.

     Таким образом, генная инженерия и биотехнология, будучи одними из магистральных направлений научно-технического прогресса, активно способствуют ускорению решения многих задач, таких, как продовольственная, сельскохозяйственная, энергетическая, экологическая.

     Но  особенно большие возможности генная инженерия открывает перед медициной и фармацевтикой, поскольку применение генной инженерии может привести к коренным преобразованиям медицины.

     Многие  болезни, для которых в настоящее  время не существует адекватных методов  диагностики и лечения (раковые, сердечнососудистые, вирусные и паразитные инфекции, нервные и умственные расстройства), с помощью генной инженерии и биотехнологии станут доступны и диагностике, и лечению.

     Под влиянием биотехнологии медицина может  превратиться в дисциплину с ясным  пониманием происходящих в организме  молекулярных и генетических процессов.  
 
 
 
 

     Биотехнология 

     Возникновение биотехнологии 

     Биотехнология - это производственное использование  биологических агентов или их систем для получения ценных продуктов  и осуществления целевых превращений.

     Биологические агенты в данном случае - микроорганизмы, растительные или животные клетки, клеточные компоненты (мембраны клеток, рибосомы, митохондрии, хлоропласты), а также биологические макромолекулы (ДНК, РНК, белки - чаще всего ферменты). Биотехнология использует также вирусную ДНК или РНК для переноса чужеродных генов в клетки.

     Человек использовал биотехнологию многие тысячи лет: люди пекли хлеб, варили пиво, делали сыр, используя различные  микроорганизмы, при этом, даже не подозревая об их существовании.

     Собственно  сам термин появился в нашем языке не так давно, вместо него употреблялись слова «промышленная микробиология», «техническая биохимия» и др.

     Вероятно, древнейшим биотехнологическим процессом  было сбраживание с помощью микроорганизмов. В пользу этого свидетельствует  описание процесса приготовления пива, обнаруженное в 1981г. при раскопках Вавилона на дощечке, которая датируется примерно 6-м тысячелетием до н. э.

     В 3-м тысячелетии до н. э. шумеры изготовляли  до двух десятков видов пива. Не менее  древними биотехнологическими процессами являются виноделие, хлебопечение, и получение молочнокислых продуктов.

     В традиционном, классическом, понимании  биотехнология - это наука о методах  и технологиях производства различных  веществ и продуктов с использованием природных биологических объектов и процессов. 

     Термин  «новая» биотехнология в противоположность  «старой» биотехнологии применяют  для разделения биопроцессов, использующих методы генной инженерии и более  традиционные формы биопроцессов.

     Так, обычное производство спирта в процессе брожения – «старая» биотехнология, но использование в этом процессе дрожжей, улучшенных методами генной инженерии с целью увеличения выхода спирта – «новая» биотехнология.

     Биотехнология как наука является важнейшим  разделом современной биологии, которая, как и физика, стала в конце XX в. одним из ведущих приоритетов в мировой науке и экономике.

     Всплеск исследований по биотехнологии в  мировой науке произошел в 80-х  годах, но, несмотря на столь короткий срок своего существования, биотехнология  привлекла пристальное внимание, как ученых, так и широкой общественности.

     По  прогнозам, уже в начале 21 века биотехнологические товары будут составлять четверть всей мировой продукции.

     Что касается более современных биотехнологических процессов, то они основаны на методах рекомбинантных ДНК, а также на использовании иммобилизованных ферментов, клеток или клеточных органелл.

     Современная биотехнология - это наука о генно-инженерных и клеточных методах создания и использования генетически  трансформированных биологических объектов для улучшения производства или получения новых видов продуктов различного назначения. 

     Основные  направления биотехнологии 

     Условно можно выделить следующие основные направления биотехнологии:

• биотехнология пищевых продуктов;
• биотехнология препаратов для сельского хозяйства;
• биотехнология препаратов и продуктов для промышленного и бытового использования;
• биотехнология лекарственных препаратов;
• биотехнология средств диагностики и реактивов.

     Биотехнология также включает выщелачивание и  концентрирование металлов, защиту окружающей среды от загрязнения, деградацию токсических отходов и увеличение добычи нефти. 

     Биоэнергетика как раздел биотехнологии 

     Растительный  покров Земли составляет более 1800 млрд. т сухого вещества, что энергетически  эквивалентно известным запасам энергии полезных ископаемых.

     Леса  составляют около 68% биомассы суши, травяные экосистемы - примерно 16%, а возделываемые  земли - только 8%.

     Для сухого вещества простейший способ превращения  в энергию заключается в сгорании - оно обеспечивает тепло, которое в свою очередь превращается в механическую или электрическую энергию.

     Что же касается сырого вещества, то в этом случае древнейшим и наиболее эффективным  методом превращения биомассы в  энергию является получение биогаза (метана).

     Метановое «брожение», или биометаногенез, - давно  известный процесс превращения  биомассы в энергию. Он был открыт в 1776г. Вольтой, который установил  наличие метана в болотном газе.

     Отходы  пищевой промышленности и сельскохозяйственного  производства характеризуются высоким содержанием углерода (в случае перегонки свеклы на 1л отходов приходится до 50г углерода), поэтому они лучше всего подходят для метанового «брожения», тем более что некоторые из них получаются при температуре, наиболее благоприятной для этого процесса.

     Конференция ООН по науке и технике для  развивающихся стран (1979г.) и эксперты Экономической и социальной комиссии по странам Азии и Тихого океана подчеркнули достоинства сельскохозяйственных программ, использующих биогаз.

     Надо  отметить, что 38% от 95-миллионного поголовья крупного рогатого скота в мире, 72% остатков сахарного тростника и 95% отходов бананов, кофе и цитрусовых приходятся на долю стран Африки, Латинской Америки, Азии и Ближнего Востока.

     Не  удивительно, что в этих регионах сосредоточены огромные количества сырья для метанового «брожения».

     Следствием  этого явилась ориентация некоторых  стран сельскохозяйственно ориентированной  экономикой на биоэнергетику.

     Производство  биогаза путем метанового «брожения» отходов - одно из возможных решений энергетической проблемы в большинстве сельских районов развивающихся стран.

     Биотехнология в состоянии внести крупный вклад  в решение проблем энергетики также посредством производства достаточно дешевого биосинтетического  этанола, который, кроме того, является и важным сырьем для микробиологической промышленности при получении пищевых и кормовых белков, а также белково-липидных кормовых препаратов.  

     Практические  достижения биотехнологии 

     С помощью биотехнологии получено множество продуктов для здравоохранения, сельского хозяйства, продовольственной и химической промышленности.

     Причем  важно то, что многие из них не могли быть получены без применения биотехнологических способов.

     Особенно  большие надежды связываются  с попытками использования микроорганизмов и культур клеток для уменьшения загрязнения среды и производства энергии.

     В молекулярной биологии использование  биотехнологических методов позволяет  определить структуру генома, понять механизм экспрессии генов, смоделировать  клеточные мембраны с целью изучения их функций и т.д.

     Конструирование нужных генов методами генной и клеточной  инженерии позволяет управлять  наследственностью и жизнедеятельностью животных, растений и микроорганизмов  и создавать организмы с новыми полезными для человека свойствами, ранее не наблюдавшимися в природе.