АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Біотехнологія. Її прикладне значення. Використання еукаріотичних та прокаріотичних організмів у біотехнологічних дослідженнях.

Біотехнологія — це напрям біології, який вивчає застосування біологічних об’єктів та хіміко-біологічних процесів з метою отримання різноманітної продукції для вирішення народ-ногосподарських проблем.

До хіміко-біологічних процесів належать ті з них, в якихвикористовують біологічні об’єкти різної природи (мікробної,рослинної або тваринної), наприклад, при виробництві продукції різноманітного призначення — антибіотиків, вакцин, ферментів, кормового і харчового білка, гормонів, амінокислот, біогазу, органічних добрив тощо. Об’єкти біотехнології дуже різноманітні й діапазон їх розповсюджується від організованих частин (вірусів) до людини

Біооб’єкти характеризуються такими показниками, як рівень структурної організації, здатність до розмноження (або репродукції), наявність або відсутність власного метаболізму при культивуванні у належних умовах.

Що стосується характеру біооб’єктів, то під цим слід розуміти їх структурну організацію. В такому випадку біооб’єкти можуть бути молекулами (ферменти, імуномодулятори, нуклеозиди, оліго- і поліпептиди тощо),організованими частинами (віруси, фаги), одноклітинними(бактерії, дріжджі) і багатоклітинними особинами (нитчастівищі гриби, рослинні тканини, одношарові культури клітин), цілими організмами рослин і тварин. Але навіть привикористанні біомолекули як об’єкта біотехнології її початковий біосинтез здійснюється у більшості випадків відповідними клітинами. Отже, можна стверджувати, що об’єкти біотехнології належать або до мікробів, або до рослинних чи тваринних організмів.

Нині більшість об’єктів біотехнології становлять мікроби, світ яких дуже великий і різноманітний. До них належать усі прокаріоти — бактерії, актиноміцети, рикетсії, синьо-зелені водорості й частина еукаріот — дріжджі, нитчасті гриби, найпростіші й

водорості. Мікробами серед рослин є мікроскопічні водорості, а серед тварин — мікроскопічні найпростіші.

Основою сучасного біотехнологічного виробництва є мікробіологічний синтез, тобто синтез різноманітних речовин за допомогою мікроорганізмів. Об’єкти рослинного і тваринногопоходження ще не знайшли широкого розповсюдження через їх високу вимогливість до умов культивування, що значно здорожчує виробництво. Для реалізації біотехнологічних процесів важливими параметрами біооб’єктів є: чистота, швидкість розмноження клітин і репродукції вірусних частин, активність і стабільність біомоле

кул або біосистем. При використанні ферментів (в ізольованому або іммобілізованому стані) як біокаталізаторів виникає необхідність охорони їх від деструкції банальною сапрофітною мікрофлорою, яка може проникати у сферу біотехнологічного процесу ззовні внаслідок нестерильності системи, наприклад, через негерметичність обладнання.

Біотезнологія широко використовується у різних галузях промисловості, зокрема у харчовій промисловості. та сільського господарства, а також у медицині.

Біотехнологія з давніх-давен використовувалася у харчовій промисловості, хоча спочатку її використання було не зовсім «свідомим», процеси бродіння при виготовлені вина, молочно-кислин продуктів та заквасок для випікання хлібо-булочних виробів. На сьогоднішній день біотехнологічні методи дають змогу вирішити багато проблем, що пов'язані із харчуванням, які постають перед людством. Так наприклад проблему недостатньої кількості продуктів харчування на нашій планеті можна вирішити створивши сорти сільськогосподарських рослин із пролонгованим вегетаційним періодом та здатністю давати більшу кількість плодів, це моглоб забезпечити вищий рівень постачання продуктів харчування у країни Африки. Слід пам'ятати, що разом із їжею ми одержуємо енергією, ліпіди, вуглеводи відносно легко замінити, що ж стосується білків, то вони є практично не замінними при різному типі гарчування. Таким чином головною причиною голодування населення у країнах третього світу є недостатнє забезпечення жителів продуктами білкової природи.

Установлено, що щорічний дефіцит білка у світі, за самими скромними підрахунками, оцінюється в 15 млн. т. Найбільшу популярність як джерела білка набули насіння олійних культур – сої, насіння соняшника, арахісу й інших, які містять до 30 відсотків високоякісного білка. За вмістом деяких незамінних амінокислот він наближається до білка риби й курячих яєць і перекриває білок пшениці. Білок із сої широко вже використовується в США, Англії й інших країн як коштовний харчовий матеріал.

Ефективним джерелом білка можуть служити водорості. Збільшити кількість харчового білка можна й за рахунок мікробіологічного синтезу, що в останні роки притягує до себе особливу увагу. Мікроорганізми надзвичайно багаті білком – він становить 70 – 80 відсотків їхньої маси. Швидкість його синтезу величезна. Мікроорганізми приблизно в 10 – 100 тисяч разів швидше синтезують білок, ніж тварини. Тут доречно привести класичний приклад: 400-кілограмова корова дає у день 400 грамів білка, а 400 кілограмів бактерій – 40 тисяч тонн. Природно, на одержання 1 кг білка мікробіологічним синтезом при відповідній промисловій технології буде потрібно засобів менше, ніж на одержання 1 кг білка тварини. Та й до того ж технологічний процес куди менш трудомісткий, ніж сільськогосподарське виробництво, не говорячи вже про виключення сезонних впливів погоди – заморозків, дощів, суховіїв, посух, освітленості, сонячної радіації й т.д.

Застосовуючи звичайні технологічні лінії по виробництву синтетичних волокон, можна одержувати зі штучних білків довгі нитки, які після просочення їх формоутворюючими речовинами, додання їм відповідного смаку, кольору й запаху можуть імітувати будь-який білковий продукт. Таким способом уже отримане штучне м'ясо (яловичина, свинина, різні види птахів), молоко, сири й інші продукти. Вони вже пройшли широку біологічну апробацію на тваринах і людях і вийшли з лабораторій на прилавки магазинів США, Англії, Індії, країн Азії й Африки. Тільки в одній Англії їхнє виробництво досягає приблизно 1500 тонн у рік. Цікаво, що білкову частину шкільних обідів у США вже дозволене на 30 відсотків заміняти штучним м'ясом, створеним на основі соєвого білка.

Штучне м'ясо, яке використовували при харчуванні хворих Ричмондского госпіталю (США) одержало високу оцінку головного дієтолога. Правда, коли хворим давали антрекот зі штучного м'яса, вони скаржилися на його тістуватість, хоча й не знали й навіть не догадувалися про те, що одержували не природний продукт. А коли м'ясо подавалося у вигляді дрібно нарізаних шматочків, дорікань не було. Обслуговуючий персонал також уживав штучне м'ясо, не догадуючись про підробку. Вони сприймали його як натуральну яловичину. Лікарі госпіталю відзначали також позитивний вплив раціону на здоров'я пацієнтів й особливо хворих атеросклерозом. До складу такого м'яса обов'язково включають спеціально оброблений штучний білок, невелика кількість яєчного альбуміну, жири, вітаміни, мінеральні солі, природні барвники, ароматизатори та інше, що дає можливість «ліпити» виріб із заданими властивостями, з огляду при цьому на фізіологічні особливості організму, для якого продукт призначений. Це особливо важливо в дієті дітей і людей літнього віку, хворих і видужуючих, коли необхідно лімітувати харчування по цілому ряді харчових компонентів, що досить важко зробити, використовуючи традиційні продукти. Таке м'ясо можна різати, заморожувати, консервувати, сушити або прямо використовувати для готування різних страв.

Біотехнологія та медицина. У медицині біотехнологічні прийоми і методи грають головну роль при створенні нових біологічно активних речовин і лікарських препаратів, призначених для ранньої діагностики і лікування різноманітних захворювань. Антибіотики - найбільший клас фармацевтичних сполук, одержання яких здійснюється за допомогою мікробіологічного синтезу. Створено геноиіженерні штами кишкової палички, дріжджей, що культивуються клітин ссавців та комах, використовувані для одержання зрістового гормону, інсуліну й інтерферону людини, різноманітних ферментів і противірусних вакцин. Змінюючи нуклеотидну послідовність у генах, що кодирують відповідні білки, оптимизуюютт структуру ферментів, гормонів і антигенів (так наз. білкова інженерія). Найважливішим відкриттям стала розроблена в 1975 Р. Келером і С. Мільштейном техніка використання гібридом для одержання моноклональних антитіл бажаної специфічності. Моноклональні антитіла використовують як унікальні реагенти, для діагностики і лікування різноманітних захворювань.

На сьогоднішній день біотехнологія дає можливість вилікувати велику кількість складних захворювань, наприклад таких, як діабет. Японські учені провели експеримент: у ембріон миші спочатку відключали гнеи, які відповідають за формування клітин підшлункової залози, потім у даний ембріон вводили стовбурові клітини щурів (тобто такі клітини, які у процесі розвитку живого організму можуть перетворитися на будь-який тип тканин та входити до складу будь-якої системи органів, слід зазначити що цей тип клітин існує лише на ембріональному етапі онтогенезу, та не здатен змінювати своєї спеціалізації), які перетворювалися на здорову підшлункову залозу і тварина не хворіла на цукровий діабет. У випадку вдалих досліджень із людськими клітинами можна буде вирощувати різнотипні внутрішні органи для трансплантації хворим людям і таким чином врятувати не одне життя.

На сьогоднішній день проведено аналогічні дослідження із трансплантації органів свині людині, зокрема здійснено успішну пересадку серцевих клапанів. Слід зазначити, що перед такою трансплантацією серцеві клапати ретельно обробляються з допомогою хімічних препаратів та ультрафіолетового опромінення, для того щоб пригнітити діяльність антигенів, та знизити до мінімуму імунологічну відторгнення людським організмом трансплантованої частинки. Проте слід зазначити що говорит про пересадку цілісних органів вирощених у організмі свині ще зарано, оскільки необхідно розробити методологію інактивації антигенів тваринного походження та врегулювати імунну реакцію.

Біотехнологія та важка промисловість - самостійно.

Біотехнологія та екологія – самостійно.

Дата добавления: 2016-03-26 | Просмотры: 431 | Нарушение авторских прав