Biotecnologia. Tema: Biotecnologie: risultati e prospettive di sviluppo. Presentazione sullo sviluppo delle biotecnologie

Cos’è la biotecnologia animale? La biotecnologia svolge attualmente un ruolo sempre più importante nell’aumento della redditività dell’allevamento. L'introduzione dei risultati della ricerca biotecnologica nell'allevamento del bestiame avviene principalmente nelle seguenti aree di attività: 1. Miglioramento della salute degli animali con l'aiuto della biotecnologia; 2. Nuovi progressi nel trattamento degli esseri umani utilizzando la ricerca biotecnologica sugli animali; 3. Migliorare la qualità dei prodotti animali utilizzando la biotecnologia; 4. Risultati della biotecnologia nella protezione dell'ambiente e nella conservazione della diversità biologica. La biotecnologia animale implica il lavoro con una varietà di animali (bestiame, pollame, pesci, insetti, animali domestici e animali da laboratorio) e tecniche di ricerca: genomica, ingegneria genetica e clonazione.genomica e clonazione

Biotecnologie per migliorare la salute degli animali Oggi, secondo gli esperti, il mercato dei prodotti veterinari biotecnologici vale 2,8 miliardi di dollari. Si prevede che questa cifra salirà a 5,1 miliardi nel 2005. Nel luglio 2003 sono stati registrati sul mercato farmacologico 111 prodotti veterinari biotecnologici, compresi i vaccini batterici e virali uccisi. L’industria veterinaria investe più di 400 milioni di dollari all’anno nella ricerca e nello sviluppo di nuovi farmaci.

Esempi di diagnosi e cura degli animali - la biotecnologia consente agli allevatori di diagnosticare immediatamente, mediante tipizzazione del DNA e test anticorpali, le seguenti malattie infettive: brucellosi, pseudorabbia, diarrea, afta epizootica, leucemia aviaria, morbo della mucca pazza e trichinosi; – I veterinari avranno presto a disposizione agenti biotecnologici per il trattamento di varie malattie, tra cui l’afta epizootica, la peste suina e la mucca pazza; – nuovi vaccini biologici vengono utilizzati per proteggere gli animali da un’ampia gamma di malattie, tra cui l’afta epizootica, la diarrea, la brucellosi, le infezioni polmonari dei suini (pleuropolmonite, pasteurellosi polmonare, polmonite enzootica), la setticemia emorragica, il colera aviario, la pseudopeste del pollame, rabbia e malattie infettive degli animali d'allevamento condizioni dei pesci; il morbo della mucca pazza

Esempi di diagnosi e cura degli animali: è in corso un lavoro attivo per creare un vaccino contro una malattia africana del bestiame, chiamata febbre della costa orientale. In caso di successo, questo vaccino sarà il primo farmaco contro i protozoi e allo stesso tempo il primo passo verso lo sviluppo di un vaccino antimalarico; – i metodi molecolari per l'identificazione degli agenti patogeni, come il rilevamento delle impronte genomiche, consentono di monitorare la diffusione della malattia all'interno di un allevamento e da una popolazione all'altra e di identificare la fonte dell'infezione; – l'analisi genetica della patogenesi delle malattie animali porta a una migliore comprensione dei fattori che causano malattie non solo negli animali, ma anche negli esseri umani e agli approcci per controllarli;

Esempi di diagnostica e trattamento degli animali: le varietà di piante foraggere migliorate con l'aiuto della biotecnologia forniscono un aumento del valore nutritivo dei mangimi grazie al contenuto aggiuntivo di aminoacidi e ormoni in essi contenuti, portando ad una crescita accelerata degli animali e ad una maggiore produttività. Le tecniche biotecnologiche possono aumentare la digeribilità dei foraggi grossolani. Gli scienziati stanno lavorando su nuove varietà vegetali per creare vaccini commestibili per gli animali da fattoria. Nel prossimo futuro, gli agricoltori avranno l'opportunità di nutrire i maiali con erba medica geneticamente modificata, che stimola l'immunità specifica contro una pericolosa infezione intestinale. – nuovi test del DNA consentono di identificare i suini affetti dalla sindrome da stress suino geneticamente determinata, caratterizzata da tremori e morte degli animali quando esposti a fattori di stress; – I tratti sfavorevoli ereditari del bestiame possono essere identificati utilizzando i test del DNA attualmente utilizzati nei programmi di allevamento nazionali in Giappone. Possono aiutare a identificare un difetto di adesione leucocitaria caratterizzato da infezioni batteriche ricorrenti, ritardo della crescita e morte durante il primo anno di vita; carenza del fattore XIII della coagulazione; forme ereditarie di anemia e ritardo della crescita nei bovini.

I gestori del bestiame sono direttamente interessati ad aumentare la produttività degli animali da allevamento. Il loro obiettivo finale è aumentare la quantità di produzione (latte, uova, carne, lana) senza aumentare i costi di mantenimento del bestiame. Aumentare la massa muscolare riducendo al contempo la quantità di grasso corporeo negli animali da carne è l'obiettivo degli allevatori da tempo immemorabile. Aumento della produttività del bestiame Fu con ciò che iniziò la selezione e la progressiva riduzione dei suini.

Un modo per migliorare la produttività del bestiame La biotecnologia aiuta a migliorare la produttività del bestiame attraverso varie opzioni di allevamento selettivo. Innanzitutto vengono selezionati gli individui con le caratteristiche desiderate, dopodiché, invece del tradizionale incrocio, vengono raccolti spermatozoi e ovuli e viene eseguita la successiva fecondazione in vitro. Dopo alcuni giorni, l'embrione in via di sviluppo viene impiantato nell'utero di una madre surrogata della specie appropriata, ma non necessariamente della stessa razza.

2 modi per aumentare la produttività del bestiame Nel 2003 è stato ufficialmente registrato il primo genoma di bovini da carne testato utilizzando il metodo del polimorfismo a singolo nucleotide (SNP). Il metodo SNP viene utilizzato per identificare i cluster di geni responsabili della formazione di un tratto particolare, ad esempio la magrezza di un animale. Successivamente, utilizzando metodi di allevamento tradizionali, si sviluppano razze, in questo caso caratterizzate da una maggiore muscolosità. In tutto il mondo è in corso un lavoro attivo per sequenziare i genomi di vari animali e insetti. Nell'ottobre 2004 è stato annunciato il completamento con successo del progetto di sequenziamento del genoma bovino. Nel dicembre 2004 è stato completato con successo anche il sequenziamento del genoma del pollo. genoma del pollo

3 modi per aumentare la produttività del bestiame Per aumentare la produttività degli animali è necessario un mangime completo. L'industria microbiologica produce proteine ​​per mangimi a base di vari microrganismi: batteri, funghi, lieviti e alghe. La biomassa ricca di proteine ​​degli organismi unicellulari viene assorbita con alta efficienza dagli animali da allevamento. Pertanto, 1 tonnellata di lievito per mangimi consente di ottenere 0,4-0,6 tonnellate di carne di maiale, fino a 1,5 tonnellate di carne di pollame, 2530 mila uova e di risparmiare 57 tonnellate di grano (R. S. Rychkov, 1982). Ciò è di grande importanza economica, poiché l'80% dei terreni agricoli mondiali sono destinati alla produzione di mangimi per bestiame e pollame. La produzione di proteine ​​alimentari a base di organismi unicellulari è un processo che non richiede superficie coltivata e non dipende dalle condizioni climatiche e meteorologiche. Può essere effettuato in modo continuo e automatizzato.

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La biotecnologia è una disciplina che studia le possibilità di utilizzare organismi viventi, i loro sistemi o prodotti della loro attività vitale per risolvere problemi tecnologici, nonché la possibilità di creare organismi viventi con le proprietà necessarie utilizzando l'ingegneria genetica.

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Gli oggetti della biotecnologia sono numerosi rappresentanti di gruppi di organismi viventi: microrganismi (virus, batteri, protisti, lieviti, ecc.), Piante, animali, nonché cellule e strutture subcellulari da essi isolate (organelli). La biotecnologia si basa su processi fisiologici e biochimici che si verificano nei sistemi viventi, che determinano il rilascio di energia, la sintesi e la scomposizione dei prodotti metabolici e la formazione di componenti chimici e strutturali della cellula.

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Principali direzioni Produzione di enzimi, vitamine Antibiotici, vaccini Proteine ​​e aminoacidi negli additivi Purificazione biologica del suolo e dell'acqua Protezione delle piante dalla selezione dei parassiti

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bioingegneria La bioingegneria o ingegneria biomedica è una disciplina volta a far avanzare la conoscenza dell'ingegneria, della biologia e della medicina e a promuovere la salute umana attraverso sviluppi interdisciplinari che combinano approcci ingegneristici con progressi nella scienza biomedica e nella pratica clinica.

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biomedicina Una branca della medicina che studia da una prospettiva teorica il corpo umano, la sua struttura e funzione in condizioni normali e patologiche, condizioni patologiche, metodi di diagnosi, correzione e trattamento. La biomedicina comprende l'informazione e la ricerca accumulate, in misura maggiore o minore, nella medicina generale, nella medicina veterinaria, nell'odontoiatria e nelle scienze biologiche fondamentali, come la chimica, la chimica biologica, la biologia, l'istologia, la genetica, l'embriologia, l'anatomia, la fisiologia, la patologia, l'ingegneria biomedica, zoologia, botanica e microbiologia.

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nanomedicina Tracciamento, correzione, progettazione e controllo dei sistemi biologici umani a livello molecolare utilizzando nanodispositivi e nanostrutture Nel mondo sono già state create numerose tecnologie per l'industria della nanomedicina. Questi includono la somministrazione mirata di farmaci alle cellule malate, laboratori su chip e nuovi agenti battericidi.

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biofarmacologia Ramo della farmacologia che studia gli effetti fisiologici prodotti da sostanze di origine biologica e biotecnologica. In effetti, la biofarmacologia è il frutto della convergenza di due scienze tradizionali: la biotecnologia, vale a dire quella branca chiamata “rossa”, la biotecnologia medica, e la farmacologia, precedentemente interessata solo alle piccole sostanze chimiche molecolari, a causa del reciproco interesse .

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Bioinformatica Un insieme di metodi e approcci, tra cui: metodi matematici di analisi computerizzata nella genomica comparativa (bioinformatica genomica). sviluppo di algoritmi e programmi per la previsione della struttura spaziale delle proteine ​​(bioinformatica strutturale). ricerca su strategie, metodologie computazionali appropriate e gestione generale della complessità informativa dei sistemi biologici. La bioinformatica utilizza metodi di matematica applicata, statistica e informatica. La bioinformatica è utilizzata in biochimica, biofisica, ecologia e altri campi.

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bionica Scienza applicata sull'applicazione in dispositivi e sistemi tecnici dei principi di organizzazione, proprietà, funzioni e strutture della natura vivente, cioè le forme degli esseri viventi in natura e i loro analoghi industriali. In poche parole, la bionica è una combinazione di biologia e tecnologia. La bionica guarda alla biologia e alla tecnologia da una prospettiva completamente nuova, spiegando quali somiglianze e differenze esistono nella natura e nella tecnologia.

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Biorisanamento Un insieme di metodi per purificare l'acqua, il suolo e l'atmosfera utilizzando il potenziale metabolico di oggetti biologici: piante, funghi, insetti, vermi e altri organismi.

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Clonazione L'aspetto naturale o la produzione di più organismi geneticamente identici attraverso la riproduzione asessuata (compresa quella vegetativa). Il termine “clonazione” nello stesso senso viene spesso utilizzato in relazione alle cellule di organismi multicellulari. La clonazione viene anche chiamata acquisizione di più copie identiche di molecole ereditarie (clonazione molecolare). Infine, con la clonazione si fa spesso riferimento anche ai metodi biotecnologici utilizzati per produrre artificialmente cloni di organismi, cellule o molecole. Un gruppo di organismi o cellule geneticamente identici è un clone.

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La biotecnologia è una disciplina che studia le possibilità di utilizzare organismi viventi, i loro sistemi o prodotti della loro attività vitale per risolvere problemi tecnologici, nonché la possibilità di creare organismi viventi con le proprietà necessarie utilizzando l'ingegneria genetica.

Le possibilità della biotecnologia sono insolitamente grandi perché i suoi metodi sono più redditizi di quelli convenzionali: vengono utilizzati in condizioni ottimali (temperatura e pressione), sono più produttivi, rispettosi dell'ambiente e non richiedono reagenti chimici che avvelenano l'ambiente, ecc.

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Il termine “biotecnologia” fu usato per la prima volta dall’ingegnere ungherese Karl Ereky nel 1917.

La biotecnologia si riferisce spesso all'applicazione dell'ingegneria genetica nel XX e XXI secolo, ma il termine si riferisce anche a un insieme più ampio di processi per modificare gli organismi biologici per soddisfare i bisogni umani, a partire dalla modifica delle piante e degli animali domestici attraverso la selezione artificiale e l'ibridazione. . Con l'aiuto di metodi moderni, la produzione biotecnologica tradizionale ha l'opportunità di migliorare la qualità dei prodotti alimentari e aumentare la produttività degli organismi viventi.

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La biotecnologia si basa sulla genetica, sulla biologia molecolare, sulla biochimica, sull'embriologia e sulla biologia cellulare, nonché sulle discipline applicate: tecnologie chimiche e informatiche e robotica.

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Gli oggetti della biotecnologia sono numerosi rappresentanti di gruppi di organismi viventi: microrganismi (virus, batteri, protisti, lieviti, ecc.), Piante, animali, nonché cellule e strutture subcellulari (organelli) isolate da essi. La biotecnologia si basa su processi fisiologici e biochimici che si verificano nei sistemi viventi, che determinano il rilascio di energia, la sintesi e la scomposizione dei prodotti metabolici e la formazione di componenti chimici e strutturali della cellula.

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Storia della biotecnologia Alcuni processi biotecnologici utilizzati nell'attività umana quotidiana sono conosciuti fin dall'antichità. Questi includono, ad esempio, la cottura del pane, la vinificazione e la preparazione di prodotti a base di latte fermentato. Tuttavia, l'essenza biologica di questi processi fu chiarita solo nel XIX secolo.

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Nel 1814, l'accademico K.S. Kirchhoff scoprì il fenomeno della catalisi biologica e tentò di ottenere zucchero biocataliticamente da materie prime nazionali disponibili (fino alla metà del XIX secolo lo zucchero veniva ottenuto solo dalla canna da zucchero).

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E nel 1891 negli Stati Uniti, il biochimico giapponese Dz. Takamine ha ricevuto il primo brevetto per l'uso di preparati enzimatici per scopi industriali. Lo scienziato ha proposto di utilizzare la diastasi per saccarificare i rifiuti vegetali. Così già all'inizio del XX secolo si verificò uno sviluppo attivo dell'industria della fermentazione e dell'industria microbiologica. Negli stessi anni furono fatti i primi tentativi di utilizzare gli enzimi nell'industria tessile. Takamine

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Nel 1916-1917, il biochimico russo A. M. Kolenev ha cercato di sviluppare un metodo che consentisse di controllare l'azione degli enzimi nelle materie prime naturali durante la produzione del tabacco. Un certo contributo allo sviluppo della biochimica pratica appartiene all'accademico A.N. Bach, che creò un'importante area applicata della biochimica: la biochimica tecnica.

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UN. Bach e i suoi studenti hanno sviluppato molte raccomandazioni per migliorare le tecnologie per la lavorazione di un'ampia varietà di materie prime biochimiche, migliorando le tecnologie per la panificazione, la produzione della birra, la vinificazione, la produzione di tè e tabacco, nonché raccomandazioni per aumentare la resa delle piante coltivate controllando i processi biochimici che si verificano in essi. Tutti questi studi, così come il progresso delle industrie chimiche e microbiologiche e la creazione di una nuova produzione biochimica industriale, divennero i principali prerequisiti per l'emergere della moderna biotecnologia. In termini di produzione, l'industria microbiologica divenne la base della biotecnologia della sua formazione.

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Il primo antibiotico, la penicillina, fu isolato nel 1940. Dopo la penicillina furono scoperti altri antibiotici (questo lavoro continua ancora oggi). Con la scoperta degli antibiotici apparvero subito nuovi compiti: stabilire la produzione di sostanze medicinali prodotte dai microrganismi, lavorare per ridurre i costi e aumentare la disponibilità di nuovi farmaci e ottenerli in grandissime quantità necessarie alla medicina.

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Si possono distinguere le seguenti fasi principali nello sviluppo della biotecnologia: 1) Sviluppo della tecnologia empirica - l'uso inconscio di processi microbiologici (cottura, vinificazione) a partire dal VI millennio a.C. circa.

2) L'origine delle scienze biologiche fondamentali nei secoli XV-XVIII.

5) L'emergere della biotecnologia stessa come nuova branca scientifica e tecnica (metà del XX secolo), associata alla produzione redditizia di massa di farmaci; organizzazione della produzione su larga scala di proteine ​​da idrocarburi. 6) L'emergere delle più recenti biotecnologie associate all'applicazione pratica dell'ingegneria genetica e cellulare, dell'ingegneria enzimologica e della biotecnologia immunitaria. produzione microbiologica - produzione di una cultura molto elevata. La sua tecnologia è molto complessa e specifica; la manutenzione delle apparecchiature richiede la padronanza di competenze speciali. Attualmente, con l'aiuto della sintesi microbiologica, vengono prodotti antibiotici, enzimi, amminoacidi, intermedi per l'ulteriore sintesi di varie sostanze, feromoni (sostanze con cui è possibile controllare il comportamento degli insetti), acidi organici, proteine ​​​​del mangime e altro. La tecnologia per la produzione di queste sostanze è ben consolidata; ottenerle microbiologicamente è economicamente vantaggioso.

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Le principali direzioni della biotecnologia sono: 1) produzione, utilizzando microrganismi e cellule eucariotiche in coltura, di composti biologicamente attivi (enzimi, vitamine, farmaci ormonali), farmaci (antibiotici, vaccini, sieri, anticorpi altamente specifici, ecc.), nonché proteine, amminoacidi, utilizzati come additivi per mangimi; 2) l'uso di metodi biologici per combattere l'inquinamento ambientale (trattamento biologico delle acque reflue, inquinamento del suolo, ecc.) e per proteggere le piante da parassiti e malattie; 3) creazione di nuovi ceppi utili di microrganismi, varietà vegetali, razze animali, ecc.

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Il compito degli allevatori del nostro tempo è diventato quello di risolvere il problema della creazione di nuove forme di piante, animali e microrganismi che si adattino bene ai metodi di produzione industriale, possano resistere a condizioni sfavorevoli, utilizzare efficacemente l'energia solare e, soprattutto, renderla possibile per ottenere prodotti biologicamente puri senza eccessivo inquinamento ambientale. Un approccio fondamentalmente nuovo per risolvere questo problema fondamentale è l’uso dell’ingegneria genetica e cellulare nell’allevamento. Obiettivi e metodi delle biotecnologie

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– per la produzione alimentare (cottura al forno, produzione di prodotti a base di acido lattico); – per la produzione di bevande alcoliche (produzione di birra, vinificazione); – per la produzione di beni industriali (lavorazione del cuoio, produzione tessile); – aumentare la fertilità del suolo (uso di fertilizzanti organici e verdi). Le biotecnologie tradizionali si sono sviluppate sulla base dell'esperienza empirica di molte generazioni di persone, sono caratterizzate da conservatorismo e efficienza relativamente bassa; Tuttavia, nel corso dei secoli XIX-XX, sulla base delle biotecnologie tradizionali, iniziarono ad emergere tecnologie di livello superiore: tecnologie per aumentare la fertilità del suolo, tecnologie per il trattamento biologico delle acque reflue, tecnologie per la produzione di biocarburanti. Le biotecnologie tradizionali, che esistono da migliaia di anni, utilizzano microrganismi esistenti in natura...

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Ingegneria genetica (una sezione della biotecnologia associata alla costruzione mirata di nuove combinazioni di geni inesistenti in natura introdotte in cellule viventi in grado di sintetizzare un determinato prodotto) Ingegneria cellulare (un metodo per costruire un nuovo tipo di cellula) Ingegneria biologica (metodi di utilizzo di microrganismi come bioreattori per produrre prodotti industriali)

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Combinazioni di geni progettate dagli ingegneri genetici funzionano nella cellula ricevente e sintetizzano la proteina necessaria. Di particolare interesse pratico è l'introduzione di vari costrutti genici nel genoma di animali e piante: sia sintetizzati che geni di altri animali, piante e esseri umani. Tali piante e animali sono chiamati geneticamente modificati e i loro prodotti trasformati sono chiamati prodotti transgenici. Il mais transgenico viene aggiunto ai dolciumi, ai prodotti da forno e alle bevande analcoliche; I semi di soia modificati sono inclusi negli oli raffinati, nelle margarine, nei grassi da forno, nelle salse per insalata, nella maionese, nella pasta, nelle salsicce bollite, nei prodotti dolciari, negli integratori proteici, nei mangimi per animali e persino negli alimenti per l'infanzia. Utilizzando i risultati dell'ingegneria genetica, gli scienziati hanno imparato a trapiantare i geni cellule ad altre. E poiché a questo scopo vengono utilizzate le cellule germinali degli organismi viventi, i geni vengono organizzati nell'apparato ereditario del nuovo ospite

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La coltura cellulare consente di mantenere la loro vitalità al di fuori del corpo in condizioni create artificialmente da un mezzo nutritivo liquido o solido. Tali cloni vengono utilizzati come fabbriche originali per la produzione di sostanze biologicamente attive, ad esempio l'ormone eritropoietina, che stimola la formazione dei globuli rossi. La pecora Dolly è il primo animale clonato al mondo. Le cellule staminali embrionali - l'informazione genetica contenuta nei loro nuclei - sono in uno stato di riposo. Possono accettare qualsiasi programma e svilupparsi in uno dei 150 possibili tipi di cellule germinali. Novartis alleva maiali per utilizzare i loro organi nei trapianti umani. Numerose aziende occidentali sono preoccupate per il problema dell'allevamento di animali transgenici speciali che, oltre al latte, alla carne e agli organi per i trapianti, possono anche “produrre” medicinali.

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Questa sezione della biotecnologia è particolarmente importante per la Russia, che purtroppo vive principalmente della vendita di risorse. Il rendimento medio dei nostri giacimenti petroliferi non supera il 50%. La società Tatneft, utilizzando una nuova tecnologia microbiologica unica per regolare la microflora dei giacimenti petroliferi, ha ricevuto un ulteriore mezzo milione di tonnellate di petrolio dal giacimento del Bashkortostan. Nella foto è raffigurato un bioreattore in una raffineria di petrolio in Indonesia.

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I microrganismi sono stati a lungo utilizzati nella produzione di fertilizzanti organici (compost) mediante la lavorazione dei rifiuti biologici. Un gruppo speciale è costituito da microrganismi che fissano l'azoto: a vita libera e simbiotici. Ad esempio, colture di batteri simbiotici del genere Rhizobium sotto forma di fertilizzanti batterici (nitragina e rizotorfina) vengono introdotte nel terreno durante la semina di legumi (erba medica, trifoglio, lupino). Successivamente, i batteri presenti nei noduli assicurano la fissazione dell'azoto atmosferico e il suo accumulo nel terreno. I ceppi di microrganismi ingegnerizzati non sono competitivi con i loro parenti “selvatici”, quindi devono essere allevati in condizioni artificiali e aggiunti al terreno ogni anno. Utilizzo di microrganismi per migliorare la fertilità del suolo

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Dall'inizio del XX secolo. i microrganismi in combinazione con metodi chimici vengono utilizzati per il trattamento biologico delle acque reflue. La pulizia intensiva viene effettuata in contenitori speciali: serbatoi di aerazione, digestori. Esistono due tecnologie di mineralizzazione (depurazione dell'acqua da inquinanti organici): aerobica e anaerobica. Durante la mineralizzazione aerobica in vasche di aerazione vengono utilizzati fanghi attivi contenenti batteri ed eucarioti eterotrofi unicellulari. Come risultato di tale purificazione, si verifica la completa ossidazione delle sostanze organiche. Durante la mineralizzazione anaerobica nei digestori, le sostanze organiche vengono fatte fermentare per formare metano, che viene successivamente utilizzato come combustibile (biogas). Per decomporre le sostanze organiche sintetiche (ad esempio i detersivi), vengono utilizzati batteri ottenuti mediante mutagenesi artificiale. Alcuni microrganismi vengono utilizzati per l'accumulo selettivo di singoli elementi chimici: diatomee per l'accumulo di silicio, batteri ferrosi per l'accumulo di ferro, ecc. Gli stessi microrganismi vengono utilizzati per arricchire le materie prime metallurgiche. Trattamento biologico delle acque reflue

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I combustibili biologici comprendono idrocarburi e alcoli ottenuti dalla lavorazione di vari rifiuti organici con l'aiuto di microrganismi. Ad esempio, i rifiuti della produzione di amido e zucchero, delle industrie tessili e di lavorazione del legno servono come materie prime per la produzione di alcol e biogas, carburante a basso costo per motori di automobili e altre centrali elettriche. Tieni presente che gli alcoli e il biogas sono combustibili rispettosi dell'ambiente: quando vengono bruciati, si formano composti completamente ossidati. Produzione di biocarburanti

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Risultati dell'ingegneria cellulare 1. L'uso di colture cellulari consente di superare molti problemi di bioetica (etica biologica) associati all'uccisione di animali. Pertanto, le colture cellulari sono ampiamente utilizzate nella ricerca scientifica. 2. In coltura, cellule rigorosamente definite possono essere coltivate in quantità illimitate. Pertanto, le colture cellulari e tissutali isolate da materiali naturali sono ampiamente utilizzate nella produzione industriale di sostanze biologicamente attive. In particolare, a livello dei tessuti cellulari, vengono coltivate il ginseng, la Rhodiola rosea e altre piante officinali. 3. Dai meristemi apicali, mediante microclonazione, si ottiene materiale di piantagione di varietà vegetali pregiate, esente da molte malattie (ad esempio virus e micoplasmi), in particolare materiale di piantagione esente da virus di colture floreali e frutticole. Anche i tessuti callosi vengono propagati su un mezzo nutritivo, che vengono successivamente differenziati per formare piante intere.

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4. I problemi relativi all'ottenimento di ibridi vegetali distanti vengono risolti. Innanzitutto, attraverso l'ibridazione somatica è possibile incrociare piante che non possono essere incrociate nel modo consueto. In secondo luogo, gli ibridi distanti risultanti possono essere riprodotti, bypassando la propagazione dei semi e il filtro meiotico. 5. I vaccini vengono prodotti utilizzando colture cellulari, ad esempio, contro il morbillo e la poliomielite. Attualmente viene affrontata la questione della produzione su larga scala di anticorpi monoclonali basati su colture di ibridomi. 6. Conservando le colture cellulari è possibile preservare i genotipi dei singoli organismi e creare banche genetiche di singole varietà e persino di intere specie, ad esempio sotto forma di mericloni (colture di meristemi). 7. La manipolazione delle singole cellule e dei loro componenti viene utilizzata per clonare gli animali. Ad esempio, i nuclei delle cellule epiteliali intestinali del girino penetrano nelle uova di rana enucleate. Di conseguenza, da tali uova si sviluppano individui con nuclei geneticamente identici.

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Risultati dell'ingegneria genetica 1. Sono state create banche genetiche, o librerie di cloni, che sono raccolte di cloni batterici. Ciascuno di questi cloni contiene frammenti di DNA di un organismo specifico (Drosophila, umana e altri). 2. Sulla base di ceppi trasformati di virus, batteri e lieviti, viene effettuata la produzione industriale di insulina, interferone e farmaci ormonali. La produzione di proteine ​​che aiutano a preservare la coagulazione del sangue nell'emofilia e altri farmaci sono in fase di sperimentazione. 3. Sono stati creati organismi superiori transgenici (alcuni pesci e mammiferi, molte piante) nelle cui cellule funzionano con successo i geni di organismi completamente diversi. Sono ampiamente conosciute le piante geneticamente modificate (GMP) resistenti a dosi elevate di alcuni erbicidi, nonché le piante modificate con Bt resistenti ai parassiti.

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Biotecnologia

Sintesi microbiologica Utilizzo di microrganismi per ottenere una serie di sostanze. Vengono creati ceppi di microrganismi che producono le sostanze necessarie in quantità che superano significativamente i bisogni dei microrganismi stessi di decine e centinaia di volte.

Esempi: i batteri capaci di accumulare uranio, rame e cobalto vengono utilizzati per estrarre metalli dalle acque reflue. Con l'aiuto dei batteri viene prodotto il biogas (una miscela di metano e anidride carbonica), che viene utilizzato per riscaldare gli ambienti. È stato possibile allevare microrganismi che sintetizzano l'amminoacido lisina, che non viene prodotto nel corpo umano.

Esempi: il lievito viene utilizzato per ottenere proteine ​​​​del mangime. Utilizzando 1 tonnellata di proteine ​​per l’alimentazione del bestiame si risparmiano 5-8 tonnellate di cereali. L'aggiunta di 1 tonnellata di biomassa di lievito alla dieta degli uccelli aiuta a ottenere ulteriori 1,5 - 2 tonnellate di carne o 25 - 35 mila uova.

Ingegneria cellulare Coltivazione di cellule di organismi superiori su mezzi nutritivi. Cellule anucleate in crescita. Trapianto di nuclei da una cellula all'altra. Crescere un intero organismo da una cellula somatica. Clonazione

Clonazione La clonazione animale si ottiene trasferendo il nucleo di una cellula differenziata in un uovo non fecondato a cui è stato rimosso il proprio nucleo.

Clonazione I primi esperimenti riusciti di clonazione di animali furono condotti a metà degli anni '70 dall'embriologo inglese J. Gordon in esperimenti sugli anfibi, quando la sostituzione del nucleo di un uovo con il nucleo di una cellula somatica di una rana adulta portò alla comparsa di un girino.

Clonazione Animale clonato – La pecora Dolly

Ingegneria cellulare Ibridazione di cellule somatiche e creazione di ibridi interspecifici. È possibile ottenere cellule ibride di organismi non imparentati tra loro: uomo e topo; Piante e animali; Cellule tumorali capaci di crescita illimitata e cellule del sangue: linfociti. È possibile ottenere un medicinale che aumenti la resistenza di una persona alle infezioni.

Esempi: Grazie al metodo dell'ibridazione sono stati ottenuti ibridi di diverse varietà di patate, cavoli e pomodori. Da una cellula somatica di una pianta è possibile far crescere un intero organismo e quindi propagare varietà pregiate (ad esempio il ginseng). Si ottengono cloni: cellule geneticamente omogenee. Produzione di organismi chimerici.

Topi chimerici

Pecora Chimera - capra

Ingegneria genetica Riarrangiamento dei genotipi degli organismi: creazione artificiale di geni efficaci. L'introduzione di un gene da un organismo nel genotipo di un altro è la produzione di organismi transgenici.

Introduzione del gene della crescita del ratto nel DNA del topo

Risultato

Esempi: il gene responsabile della produzione di insulina nell'uomo è stato introdotto nel genotipo dell'Escherichia coli. Questo batterio viene somministrato alle persone con diabete.

Nel genotipo della pianta petunia è stato introdotto un gene che interrompe la formazione e la produzione del pigmento. È così che è stata creata una pianta dai fiori bianchi

Esempi: gli scienziati stanno cercando di introdurre nel genotipo dei cereali il gene dei batteri che assorbono l'azoto dall'aria. Quindi sarà possibile non aggiungere fertilizzanti azotati al terreno.

Sul tema: sviluppi metodologici, presentazioni e appunti

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Obiettivi: sviluppo delle capacità linguistiche (dichiarazione di monologo); migliorare le capacità grammaticali di lettura e conversazione (passato indefinito, articolo determinativo) Obiettivi: insegnare...

Oggi le persone utilizzano ampiamente la biotecnologia: è così che sono stati creati i batteri utilizzati nel trattamento delle acque reflue; batteri che decompongono il petrolio nelle fuoriuscite di petrolio; le biotecnologie sono ampiamente utilizzate in medicina: sono stati creati e vengono creati antibiotici con vari spettri d'azione; vengono sintetizzati vari ormoni: ad esempio l'ormone della crescita; insulina.

L'ingegneria genetica è il trasferimento artificiale dei geni necessari da un tipo di organismo vivente (batteri, animali, piante) a un'altra specie per creare un organismo con le proprietà necessarie. Oggetti convenienti dell'ingegneria genetica sono spesso microrganismi (batteri).

ELENCO DELLE AZIENDE CHE UTILIZZANO OGM NEI PRODOTTI Coca-Cola (Coca-Cola) Nestlé (Nestlé) - lo sanno tutti, ma soprattutto gli alimenti per l'infanzia!!! Kelloggs (Kelloggs) - colazioni pronte e cornflakes Heinz Foods (Hayents Foods) - salse, ketchup Unilever (Unilever) - alimenti per l'infanzia!!! Maionese, salse Hersheys (Hersheys) - cioccolato, bevande analcoliche McDonalds (McDonald's) PepsiCo (Pepsi-Cola) Danon (Danone) - prodotti a base di latte fermentato Cadbury (Cadbury) - cioccolato. Similac (Similac) - alimenti per l'infanzia Mars (Mars) - Mars, Snickers, Twix. Inoltre, se sull'etichetta vedi E101, 270, 320, 570 e altri, sappi che si tratta di OGM.

Argomenti a favore degli OGM: 1. Soluzione al problema alimentare. 2. Lo sviluppo delle tecnologie GM è richiesto in medicina, dove i loro risultati sono stati applicati con successo da molto tempo. 3. I rischi derivanti dal consumo di prodotti alimentari OGM sono minimi (le proteine ​​estranee si decompongono come le proteine ​​normali) 4. La comparsa nelle piante agricole di proprietà che forniscono protezione dal deterioramento e dai parassiti riduce la necessità dell’uso di prodotti chimici agricoli, il cui danno è stato dimostrato. 5. Le tecnologie GM nei loro risultati non differiscono dalle mutazioni che si verificano costantemente nella natura vivente e dalla tecnologia di selezione classica - e nella loro struttura, ma sono più delicate per la pianta da migliorare. 6. Gli OGM rendono possibile la creazione di biocarburanti, il che porta al risparmio energetico.

Argomenti contro gli OGM: minaccia per il corpo umano: malattie allergiche, disturbi metabolici, comparsa di microflora gastrica resistente agli antibiotici, effetti cancerogeni e mutageni. Minaccia per l'ambiente - comparsa di erbe infestanti, contaminazione dei siti di ricerca, ecc. Rischi globali - attivazione di virus critici, sicurezza economica.

La clonazione è la creazione di più copie genetiche di un individuo attraverso la riproduzione asessuata. Il primo esperimento di clonazione riuscito fu effettuato alla fine degli anni '60. Nel 20° secolo, presso l'Università di Oxford, Gurdon, utilizzando una rana, dimostrò che l'informazione contenuta nel nucleo di qualsiasi cellula è sufficiente per lo sviluppo di un organismo a tutti gli effetti. Nel 1996, la pecora Dolly è stata clonata da una cellula epiteliale mammaria in Scozia. (Fig. 94, pag. 187).

Ci sono aspetti etici nello sviluppo della biotecnologia! L'introduzione attiva della biotecnologia nella medicina e nella genetica umana ha portato all'emergere di una scienza speciale della bioetica. La bioetica è la scienza del trattamento etico di tutti gli esseri viventi, compreso l’uomo. Nel 1996, il Consiglio d’Europa ha adottato la Convenzione sui diritti umani nell’uso delle tecnologie genomiche in medicina. Qualsiasi cambiamento nel genoma umano può essere effettuato solo sulle cellule somatiche.

Prospettive future. Oggi sono già noti esempi di impianto di microchip nel corpo umano, la clonazione di organi umani è in fase di sviluppo, inoltre esistono tute speciali che aiutano le persone paralizzate a muoversi, ma sono ancora in fase di sperimentazione. Oltre alle tecnologie per il corpo umano, i biotecnologi stanno sviluppando modi per aumentare la quantità di proteine ​​nelle piante, il che consentirà in futuro di eliminare la carne. In medicina si stanno sviluppando vaccini contro malattie conosciute; inoltre si sta esplorando il campo del ringiovanimento cellulare umano, che rallenterà l’invecchiamento. Nel settore industriale, la biotecnologia viene utilizzata per produrre biocarburanti e biogas, che ridurranno l'inquinamento ambientale e ridurranno l'uso delle risorse naturali.