Сучасна біотехнологія та її основні напрями. Застосування методів генної інженерії у сучасній селекції.

Сучасна біотехнологія та її основні напрями. Застосування методів генної інженерії в сучасній селекції11 клас. Барановська Тетяна Іванівна,учитель біології Доброводівської ЗОШ І-ІІІ ступенів

Поняття біотехнологіїБіотехнологія – наука про використання біологічних обꞌєктів і хіміко-біологічних процесів у промисловості,медицині,сільському господарстві,енергетиці. У 1919 році угорський агроекономіст Карл Ерек уперше запропонував термін «біотехнологія»Біотехнологія грунтується на досягненні наук: генетиці,ембріології,біохімії,мікробіології,молекулярній біології,інформаційній технології,хімічній технології

Обꞌєкти біотехнологіїМолекули (ферменти,вітаміни,амінокислоти,білки)Віруси (неклітинні форми життя)Прокаріоти (бактерії)Гриби (дріжджі,цвілеві гриби)Еукаріоти

Досягнення традиційної біотехнологіїОтримання продуктів харчування (випікання хліба,сироваріння,виноробство)Отримання за допомогою мікроорганізмів та культур еукаріотичних клітин біологічно активних речовин та лікарських препаратів (антибіотиків (пеніцилін,стрептоміцин),вакцин,сироваток,гормонів,вітамінів (С,В),ферментів. Отримання замінників цукру(аспартам)Отримання кормових добавок та біологічноактивних речовин для підвищення продуктивності тваринництва:кормового білка, вітамінів, ветеринарних препаратів

Досягнення традиційної біотехнологіїРозроблення безвідходних технологій (використання бактерій для розкладання побутових відходів,полімерів)Створення мікробіологічних засобів захисту рослин від хвороб та шкідників,бактеріальних добрив та регуляторів росту рослин. Застосування мікроорганізмів для очищення стічних вод,природних водойм,грунту (певні види бактерій,водоростей,найпростіших накопичують у своїх клітинах органічні та неорганічні сполуки,хімічні елементи)Створення нових сортів рослин,порід тварин та штамів мікроорганізмів

Напрями сучасної біотехнологіїГенетична (генна) інженерія. Клітинна (тканинна) інженеріяІнженерна ензимологіяІмунологічна біотехнологія

Генетична(генна)інженерія-галузь молекулярної біології,яка здійснює Синтез генів поза організмом,виділення природних генів з геному організмів і перебудову окремих генів. Копіювання та розмноження виділених або синтезованих генів. Введення генів або їх структур у геном інших організмів. Поєднання різних геномів у одній клітині

Генетично модифіковані організми (ГМО) - організми,генотип яких було змінено за допомогою методів генної інженеріїОрганізми,в геном яких уведено «чужі гени»,називають трансгенними (рослини та тварини) або трансформованими (бактерії та гриби)

Мета створення трансгенних рослин. Збільшення урожайності (перші генетично модифіковані рослини,дозволені для вживання в їжу,були томати)Вироблення стійкості до гербіцидів (введення у генотип рослин гену стійкості до гербіциду гліфосату),у кукурудзи,ріпаку,цукрового буряку. Підвищення вмісту корисних сполук (створено так званий «золотий рис»,що містить попередник вітаміну А)Вироблення стійкості до хвороб ( у США вирощують картоплю,що не хворіє на фітофтороз)

Мета створення трансгенних рослин. Зміна забарвлення у декоративних культур (створено петунії з помаранчевим забарвленням квіток)Вироблення стійкості до комах-шкідників (внесення гену бактерії,що кодує токсичний для деяких комах білок, у генотип арахісу; у геном різних сортів рису,картоплі вмонтовано ген білка хітинази,який руйнує хітинові стінки комах)Продукуваня білків,антитіл у трансгенних рослинах

Мета створення трансгенних тварин. Збільшення продуктивності (лосось,якому замінили ген-регулятор гормон росту,виростає за 16-18 місяців,а не за три роки, також великі свині,кролики,вівці отримано шляхом введення бичачого гормону росту у яйцеклітину тварин )Отримання продуктів медичного значення ( молоко з лікувальними властивостями від трансгенних корів)Отримання інформації при плануванні генної терапії у людини (для вивчення мꞌязової дистрофії Дюшена виведено трансгенні миші,у геном яких введено ген,що продукує нормальний білок дистрофін,який відсутній у хворих)

Трансгенні бактерії використовують. Для бактеріального синтезу речовин (для виробництва амінокислоти фенілаланіну; для отримання інсуліну у геном бактерії кишкової палички введено гени пацюка і людини,що відповідають за синтез цього гормону)Для захисту вегетативних частин рослин від морозу(бактерії,що стимулюють утворення кришталиків льоду у рослин були змінені з холод-плюс на холод-мінус)Для захисту рослин від шкідників (у бактерії,що утворюють симбіоз з коренями кукурудзи,були введені гени від бактерій,які кодують токсин для шкідливих комах)Для захисту навколишнього середовища (створені бактерії,які поїдають нафту,що розлилася внаслідок техногенних катастроф)