Главная    Почта    Новости    Каталог    Одноклассники    Погода    Работа    Игры     Рефераты     Карты
  
по Казнету new!
по каталогу
в рефератах

Биотехнология. Вклад в решение глобальных проблем человечества



 Другие рефераты
Биохимический контроль в спорте Биохимическая Эволюция Биотехнология Биотехнология

Биотехнологии
Удивительными открытиями в науке и  грандиозным  научно-техническим
прогрессом  ознаменовался   XX   век,  однако    научно-технический
прогресс в настоящем  виде  имеет  негативные  стороны:  исчерпание
ископаемых  ресурсов  загрязнение  окружающей  среды,  исчезновение
многих видов растений и  животных,  глобальное  изменение  климата,
появление озоновых дыр над полюсами Земли и т.д.  Ясно,  что  такой
путь  ведёт  в  тупик.  Нужно  принципиальное   изменение   вектора
развития. Биотехнология  может  внести  решающий  вклад  в  решение
глобальных проблем человечества.
Биотехнология  -  это  использование  живых  организмов   (или   их
составных частей) в практических целях. Когда говорят о современной
биотехнологии, то подобное определение дополняют словами:  на  базе
достижений  молекулярной  биологии.  Если  не   сделать   подобного
добавления,  то  под   определение    "биотехнология"   попадут   и
традиционное  с/х,  животноводство   и   многие   отрасли   пищевой
промышленности, использующие микроорганизмы. Далее  мы  остановимся
на одном из видов биотехнологии,  а  именно  на  генной  инженерии,
которая  открывает  совершенно  новые  пути  в  медицине  химии,  в
производстве Энергии, новых материалов, в охране окружающей  среды.
Генная  инженерия  -  это  технология   манипуляций   с   веществом
наследственности - ДНК.
Сегодня  учёные  могут  в  пробирке  разрезать   молекулу   ДНК   в
желательном месте, изолировать и очищать  отдельные  её  фрагменты,
синтезировать их  из  двух  дезоксирибонуклеотидов,  могут  сшивать
такие   фрагменты.   Результатом   таких    манипуляций    являются
"гибридные", или рекомбинантные молекулы ДНК, которых до  этого  не
было в природе.
Годом  рождения  генной  инженерии  считается  1972  год,  когда  в
лаборатории Пола Берга  в  США  была  получена  в  пробирке  первая
рекомбинантная  реплицироваться,  т.е.  размножаться,  в   бактерии
кишечной палочки E.сoli.  Само  появление  генной  инженерии  стало
возможным  благодаря  фундаментальным  открытиям   в   молекулярной
биологии.
 В 60-е годы ученые расшифровали генетический код, т.е. установили,
что каждая аминокислота в белке кодируется триплетом нуклеотидов  в
ДНК. Особенно важно, что генетический  код  универсален  для  всего
живого мира. Это означает, что весь мир  "разговаривает"  на  одном
языке. Если передать в какую- либо  клетку  "чужеродную"   ДНК,  то
информация,  в  ней  закодированная,  будет  правильно   воспринята
клеткой реципиентом.
Далее    было    установлено,    что     существуют     специальные
последовательности   ДНК,   определяющие   начало    и    окончание
транскрипции, трансляции , репликации. Практически все эти системы,
в  первом  приближении,  безразличны   к  последовательностям  ДНК,
расположенным между  данными  сигналами.  Надо  сказать,  что  сами
сигналы  различаются  в  разных  организмах.  Из  всего  сказанного
следует, что если взять некий структурный ген(например человека)  и
in  vitro  снабдить   его   сигналами,    характерными   для   гена
бактериальной   клетки,   то   такая   структура,   помещённая    в
бактериальную клетку, будет способна к синтезу человеческого белка.
   Принципиальная  особенность  генной  -   способность   создавать
структуры ДНК, которые  никогда  не  образуются  в  живой  природе.
Генная инженерия преодолела барьер, существующий в живом мире,  где
генетический обмен осуществляется только в пределах одного вида или
близкородственных видов организмов. Она  позволяет переносить  гены
из одного живого  организма  в  любой  другой.  Эта  новая  техника
открыла безграничные перспективы создания микроорганизмов, растений
и животных с новыми полезными свойствами.
Конечно,   нарушение   барьеров   живой    природы   может    таить
потенциальную опасность. Вот почему во всех развитых  странах  мира
правила работы, законы, регулирующие генно-инженерную деятельность.
Закон о "генно-инженерной деятельности" принят и парламентом  РФ  в
июле 1996 г.
Невозможно рассказать о всех  аспектах  применения  техники  генной
инженерии в биотехнологии или научных исследованиях. Приведём  лишь
несколько примеров, иллюстрирующих возможности этого метода.
Одно из наиболее важных направлений генной инженерии - производство
лекарств  нового  поколения,   представляющих  собой   биологически
активные белки  человека.  Следует  напомнить,  что  в  большинстве
случаев белки человека (как и других животных) видоспецифичны, т.е.
для лечения человека  можно  использовать  только  белки  человека.
Вследствие этого возникает проблема получения человеческих белков в
нужных количествах.
В связи со сказанным  интересна история получения  интерферонов.  В
1957 г. английские ученые  Иссаакс  и  Линдельман  обнаружили,  что
мыши, болевшие  гриппом,  не  подвержены  инфекции  другими,  более
опасными вирусами.  Исследование  наблюдаемого  явления  привело  к
выводу, клетки животных и человека в  ответ  на  вирусную  инфекцию
выделяют какое-то  вещество,  которое  делает  окружающие  здоровые
клетки устойчивыми к вирусной инфекции. Это вещество (или вещества)
получило название интерферона.
В течение последующих 20 лет велись интенсивные исследования.  Было
установлено, что интерфероны  -  группы  белков,  относящиеся  к  3
классам - alpha, betta и gamma. Лейкоциты крови выделяют интерферон
типа alpha , фибробласты типа betta  и  T-  лейкоциты  типа  gamma.
Интерфероны  выделили,  очистили   и   показали   их   эффект   как
противовирусных  лекарств.  Кроме   того,   эти   белки   оказались
эффективными при лечении рассеянного  склероза  и  некоторых  видов
рака. Единственным препятствием к использованию  интерферонов  была
их  малая  доступность.   Они   синтезировались   в   очень   малых
количествах: источником их получения была или донорская кровь,  или
культура клеток человека. К сожалению, эти источники  не  позволяли
получать интерфероны в количестве, нужных медицине.
 В 1980 - 1985 гг. в нескольких лабораториях мира, в том числе и  в
СССР,   были   выделены   гены   человека,   определяющие    синтез
интерферонов, и введены в бактерии. Такие бактерии  стали  способны
синтезировать человеческий интерферон. Очень важно, что они  быстро
растут, используют дешёвую питательную среду и синтезируют  большое
количество белка. Из 1  л  бактериальной  культуры  можно  выделить
столько человеческого интерферона alpha,  сколько  из  10  тыс.  л.
донорской крови. Полученный белок абсолютно идентичен  интерферону,
синтезируемому  в  организме  человека.  Конечно,  пришлось  решать
сложную задачу очистки  интерферона,  полученного  способом  генной
инженерии, до гомогенного состояния.
Ещё 4 - 6 лет заняли доклинические и клинические испытания. Наконец
в  1989  -1990  гг.  появилось  новое  лекарство   -   человеческий
интерферон   alpha;  в  России   он   выпускается   под   названием
"реаферон". За эту работу группа ученых удостоена Ленинской премии.
Сегодня это почти единственный препарат, который эффективен  против
вирусных гепатитов как в острой, так и в хронических формах, против
герпеса, простудных заболеваний. Интерферон применяется и в терапии
некоторых видов рака. За рубежом с 1994  г.  выпускаются  препараты
betta и gamma - интерферонов человека.
Из других препаратов  рекомбинантных  белков  человека,  получивших
широкое медицинское применение,  следует  назвать  инсулин,  гормон
роста, эритропоэтин. Свиной  инсулин  отличается  от  человеческого
всего одной аминокислотой. Применяется с 1926 г. для лечения  людей
при  инсулинзависимом  сахарном  диабете.  Для  гормона   роста   и
эритропоэтина отмечается, как и для интерферонов, видоспецифичность
белков. Генная инженерия открыла  новую  возможность  использования
этих белков в медицине. Гормон  роста  применяется  не  только  для
борьбы с карликовостью, но и широко используется как стимулятор для
заживления ран, сращивания костей. Гормоны  роста  животных  начали
использовать в с/х (увеличение на 15% удоя коров,  ускорение  роста
рыб). Эритропоэтин - стимулятор кроветворения  и  используется  при
лечении различного рода анемий.
  В настоящее время в мире получили разрешение на применение  более
30 препаратов, созданных методами генной инженерии,   и  более  200
находятся на разных стадиях клинических исследований. Сейчас  более
20% фармацевтического рынка  лекарств  составляют  лекарства  новой
биотехнологии.
Использование рекомбинантных белков человека - принципиально  новая
терапия. В  не вводится ничего чужого. Действительно, если в нём не
хватает инсулина или гормона роста,  их  добавляют  (заместительная
терапия).  С вирусами организм сам борется с помощью интерферонов -
человек просто помогает ему.

Значительные успехи  достигнуты  в  генной  инженерии  растений.  В
основе этой техники лежат методы культивирования  клеток  и  тканей
растений в пробирке и возможность регенерации  целого  растения  из
отдельных клеток.
В генной инженерии растений есть свои проблемы. Одна из них состоит
в том, что многие полезные свойства растений кодируются не одним, а
многими генами. Это делает трудным или  невозможным  прямое  генно-
инженерное совершенствование свойств. Другое  препятствие,  которое
постепенно   преодолевается,   -   трудности   культивирования    и
регенерации клеток в целое растение среди некоторых видов, например
злаков. Лучшие результаты получены  в  том  случае,  когда  перенос
одного  гена  может  привести  к  появлению  у  растения  полезного
свойства.
 Несмотря на ограничения, получены впечатляющие результаты: созданы
сорта хлопчатника, томатов, табака, риса, устойчивых к   насекомым-
вредителям,  вирусам,  грибковым  заболеваниям.  Пионер  в  области
применения генно-инженерных растений в с/х - США. Здесь в 1996 году
до 20% посевов хлопчатника произведено семенами,  модифицированными
методом ген
12
скачать работу


 Другие рефераты
Мұстафин, Ғабиден (1902-1985)
Русская и зарубежная литература Мольер, «Скупой». А.Н.Островский, «Гроза»
Медицинская служба русской армии в Отечественную войну 1812г.
Влияние женщин на становление дворянской культуры XIX века


 

Отправка СМС бесплатно

На правах рекламы


ZERO.kz
 
Модератор сайта RESURS.KZ