pripada biotehnologiji. Neki etički i pravni aspekti primjene biotehnoloških metoda

U tradicionalnom, klasičnom smislu, biotehnologija je nauka o metodama i tehnologijama za proizvodnju različitih vrijednih supstanci i proizvoda korištenjem prirodnih bioloških objekata (mikroorganizmi, biljne i životinjske ćelije), ćelijskih dijelova (ćelijske membrane, ribozoma, mitohondrija, hloroplasta) i procesi.

Korijeni biotehnologije sežu u daleku prošlost i vezuju se za pečenje, proizvodnju vina i druge metode kuhanja, poznato čovekučak i u antici. Na primjer, takva biografija tehnološki proces, kao fermentacija uz učešće mikroorganizama, bila je poznata i naširoko korišćena u starom Babilonu, o čemu svedoči opis pripreme piva, koji je do nas došao kao zapis na ploči otkrivenoj 1981. godine prilikom iskopavanja Babilona.

Biotehnologija je postala nauka zahvaljujući istraživanju i radu francuskog naučnika, osnivača moderne mikrobiologije i imunologije, Louisa Pasteura (1822-1895).

U 20. veku došlo je do naglog razvoja molekularne biologije i genetike koristeći dostignuća hemije i fizike. Najvažniji pravac istraživanja bio je razvoj metoda za uzgoj biljnih i životinjskih ćelija. I ako su se donedavno uzgajale samo bakterije i gljive u industrijske svrhe, sada je moguće ne samo uzgajati bilo koje stanice za proizvodnju biomase, već i kontrolirati njihov razvoj, posebno u biljkama. Tako su novi naučni i tehnološki pristupi utjelovljeni u razvoju biotehnoloških metoda koje omogućavaju direktnu manipulaciju genima, stvaranje novih proizvoda, organizama i promjenu svojstava postojećih. Osnovni cilj primjene ovih metoda je potpunije korištenje potencijala živih organizama u interesu ljudske ekonomske aktivnosti.
Sedamdesetih godina 20. stoljeća pojavila su se i aktivno razvijala tako važna područja biotehnologije kao što su genetski (ili genetski) i ćelijski inženjering, što je postavilo temelje za „novu“ biotehnologiju, za razliku od „stare“ biotehnologije zasnovane na tradicionalnim mikrobiološkim procesima. Dakle, uobičajena proizvodnja alkohola u procesu fermentacije je "stara" biotehnologija, ali je upotreba kvasca u ovom procesu, poboljšana genetskim inženjeringom za povećanje prinosa alkohola, "nova" biotehnologija.

Tehnologije sa prefiksom "bio"

Genetski i ćelijski inženjering
Genetski i ćelijski inženjering su najvažnije metode (alati) na kojima počiva moderna biotehnologija.
Metode ćelijskog inženjeringa imaju za cilj izgradnju nove vrste ćelija. Mogu se koristiti za rekreiranje održive ćelije od odvojenih fragmenata različitih ćelija, za kombinovanje celih ćelija koje pripadaju različitim vrstama da bi se formirala ćelija koja nosi genetski materijal i originalnih ćelija, i druge operacije.

Metode genetskog inženjeringa usmjerene su na konstruiranje novih kombinacija gena koje ne postoje u prirodi. Kao rezultat primjene metoda genetskog inženjeringa, moguće je dobiti rekombinantne (modificirane) RNA i DNK molekule, za koje se iz stanica organizma izoluju pojedinačni geni (kodirajući željeni proizvod). Nakon određenih manipulacija s tim genima, oni se unose u druge organizme (bakterije, kvasce i sisare), koji će, nakon što dobiju novi gen (geni), moći sintetizirati krajnje proizvode sa svojstvima promijenjenim u smjeru potrebnom za osobu. Drugim riječima, genetski inženjering omogućava dobivanje specificiranih (željenih) kvaliteta modificiranih ili genetski modificiranih organizama ili takozvanih "transgenih" biljaka i životinja.

Genetski inženjering je našao najveću primjenu u poljoprivredi i medicini.

Ljudi su oduvijek razmišljali o tome kako naučiti upravljati prirodom i tražili su načine da dobiju, na primjer, biljke poboljšanih kvaliteta: sa visokim prinosima, krupnijim i ukusnijim plodovima ili sa povećanom otpornošću na hladnoću. Od davnina, selekcija je bila glavna metoda koja se koristila u tu svrhu. Do sada se široko koristio i ima za cilj stvaranje novih i unapređenje postojećih sorti kultiviranih biljaka, rasa domaćih životinja i sojeva mikroorganizama sa osobinama i svojstvima vrijednim za čovjeka.

Oplemenjivanje se zasniva na odabiru biljaka (životinja) sa izraženim povoljnim osobinama i daljem ukrštanju takvih organizama, dok genetski inženjering omogućava direktno uplitanje u genetski aparat ćelije. Važno je napomenuti da je u tradicionalnom oplemenjivanju veoma teško dobiti hibride sa željenom kombinacijom korisnih osobina, jer se na potomstvo prenose veoma veliki fragmenti genoma svakog od roditelja, a metode genetskog inženjeringa čine moguće je raditi najčešće sa jednim ili više gena, a njihove modifikacije ne utiču na rad drugih gena. Kao rezultat, bez gubitka drugih korisna svojstva biljkama, moguće je dodati jedno ili više korisnih svojstava, što je vrlo dragocjeno za stvaranje novih sorti i novih oblika biljaka. U biljkama je postalo moguće promijeniti, na primjer, otpornost na klimu i stres, ili njihovu osjetljivost na insekte ili bolesti uobičajene u određenim regijama, na sušu itd. Naučnici se nadaju da će dobiti čak i takve vrste drveća koje bi bile otporne na požar. U toku su opsežna istraživanja kako bi se poboljšala nutritivna vrijednost različitih kultura kao što su kukuruz, soja, krompir, paradajz, grašak itd.

Istorijski gledano, postoje "tri talasa" u stvaranju genetski modifikovanih biljaka:

Drugi val - početak 2000-ih - stvaranje biljaka s novim potrošačkim svojstvima: uljarica s visokim sadržajem i modificiranim sastavom ulja, voće i povrće s visokim sadržajem vitamina, hranljivije žitarice itd.

Danas naučnici stvaraju postrojenja "trećeg talasa" koja će se pojaviti na tržištu u narednih 10 godina: postrojenja za vakcine, bioreaktorska postrojenja za proizvodnju industrijskih proizvoda (komponente za razne vrste plastika, boje, tehnička ulja itd.), postrojenja - fabrike lekova itd.

Rad genetskog inženjeringa u stočarstvu ima drugačiji zadatak. Potpuno ostvariv cilj sa trenutnim nivoom tehnologije je stvaranje transgenih životinja sa specifičnim ciljnim genom. Na primjer, gen za neki vrijedan životinjski hormon (na primjer, hormon rasta) se umjetno unosi u bakteriju, koja počinje da ga proizvodi u velikim količinama. Drugi primjer: transgene koze, kao rezultat uvođenja odgovarajućeg gena, mogu proizvesti specifičan protein, faktor VIII, koji sprječava krvarenje kod pacijenata sa hemofilijom, ili enzim, trombokinazu, koji potiče resorpciju krvnog ugruška u krvi. krvnih sudova, što je važno za prevenciju i liječenje tromboflebitisa kod ljudi. Transgene životinje proizvode ove proteine ​​mnogo brže, a sama metoda je mnogo jeftinija od tradicionalne.

Krajem 90-ih godina XX veka. Američki naučnici su se približili dobijanju domaćih životinja kloniranjem embrionalnih ćelija, iako je u tom pravcu još potrebno dalja ozbiljna istraživanja. Ali u ksenotransplantaciji - transplantaciji organa iz jedne vrste živog organizma u drugu - postignuti su nesumnjivi rezultati. Najveći uspjeh postignut je korištenjem svinja sa prenesenim ljudskim genima u genotip kao donora različitih organa. U ovom slučaju postoji minimalan rizik od odbacivanja organa.

Naučnici također sugeriraju da će prijenos gena pomoći u smanjenju alergije osobe na kravlje mlijeko. Ciljane promjene u DNK krava trebale bi dovesti i do smanjenja sadržaja zasićenih masnih kiselina i kolesterola u mlijeku, što će ga učiniti još korisnijim za zdravlje.
Potencijalna opasnost od upotrebe genetski modificiranih organizama izražena je u dva aspekta: bezbjednost hrane po zdravlje ljudi i posljedice po životnu sredinu. Stoga bi najvažniji korak u stvaranju genetski modificiranog proizvoda trebao biti njegovo sveobuhvatno ispitivanje kako bi se izbjegao rizik da proizvod sadrži proteine ​​koji izazivaju alergije, toksične tvari ili neke nove opasne komponente.

Vrijednost biotehnologije za medicinu.
Pored široke primene u poljoprivredi, na osnovu genetskog inženjeringa nastala je čitava grana farmaceutske industrije pod nazivom „DNK industrija“ i jedna je od savremenih grana biotehnologije. Više od četvrtine svih lijekova koji se trenutno koriste u svijetu sadrže sastojke iz biljaka. Genetski modificirane biljke su jeftin i siguran izvor za dobivanje potpuno funkcionalnih medicinskih proteina (antitijela, vakcine, enzimi, itd.) kako za ljude tako i za životinje. Primjeri primjene genetskog inženjeringa u medicini su i proizvodnja humanog inzulina korištenjem genetski modificiranih bakterija, proizvodnja eritropoetina (hormona koji stimulira stvaranje crvenih krvnih stanica u koštanoj srži. Fiziološka uloga ovog hormona je da reguliraju proizvodnju crvenih krvnih zrnaca ovisno o potrebi tijela za kisikom) u ćelijskoj kulturi (tj. izvan ljudskog tijela) ili novim vrstama eksperimentalnih miševa za naučna istraživanja.

Razvoj metoda genetskog inženjeringa zasnovanih na stvaranju rekombinantne DNK doveo je do "biotehnološkog buma" kojem svjedočimo. Zahvaljujući dostignućima nauke u ovoj oblasti, postalo je moguće ne samo stvaranje "bioloških reaktora", transgenih životinja, genetski modifikovanih biljaka, već i sprovođenje genetske sertifikacije (kompletna studija i analiza ljudskog genotipa, koja se obično sprovodi odmah nakon rođenja, radi utvrđivanja predispozicije za razne bolesti, moguće neadekvatne (alergijske) reakcije na određene lijekove, kao i sklonosti određenim aktivnostima). Genetska sertifikacija omogućava predviđanje i smanjenje rizika od kardiovaskularnih i onkoloških bolesti, istraživanje i prevenciju neurodegenerativnih bolesti i procesa starenja, analizu neurofizioloških karakteristika osobe na molekularnom nivou), dijagnostikovanje genetskih bolesti, kreiranje DNK vakcina, gen. terapija razne bolesti itd.

U 20. stoljeću, u većini zemalja svijeta, glavni napori medicine bili su usmjereni na suzbijanje zaraznih bolesti, smanjenje smrtnosti novorođenčadi i povećanje srednjeg trajanjaživot. Zemlje sa razvijenijim zdravstvenim sistemima bile su toliko uspješne u tom pravcu da su pronašle mogućim da fokus pomjere na liječenje hroničnih bolesti, bolesti kardiovaskularnog sistema i onkoloških bolesti, jer su to grupe bolesti koje su davale najveći procenat povećanje mortaliteta.

Istovremeno su se tražile nove metode i pristupi. Značajno je da je nauka dokazala značajnu ulogu nasledne predispozicije u nastanku tako rasprostranjenih bolesti kao što su koronarna bolest srca, hipertenzija, peptički čir na želucu i dvanaestopalačnom crevu, psorijaza, bronhijalna astma itd. Postalo je očigledno da je za efikasno lečenje i Za prevenciju ovih oboljenja koja se susreću u praksi lekara svih specijalnosti, neophodno je poznavati mehanizme interakcije između faktora sredine i naslednih faktora u njihovom nastanku i razvoju, te je, shodno tome, dalji napredak u zdravstvu nemoguć bez razvoja biotehnoloških metoda. u medicini. Posljednjih godina upravo se ove oblasti smatraju prioritetnim i ubrzano se razvijaju.

Očigledna je i relevantnost provođenja pouzdanih genetskih istraživanja zasnovanih na biotehnološkim pristupima jer je do danas poznato više od 4.000 nasljednih bolesti. Oko 5-5,5% djece rađa se s nasljednim ili urođenim bolestima. Najmanje 30% smrtnosti novorođenčadi tokom trudnoće i u postpartalni period zbog urođenih malformacija i nasljednih bolesti. Nakon 20-30 godina počinju se pojavljivati ​​mnoge bolesti, na koje je osoba imala samo nasljednu predispoziciju. To se dešava pod uticajem različitih faktora okoline: uslova života, loših navika, komplikacija nakon bolesti itd.

Trenutno su se već pojavile praktične mogućnosti za značajno smanjenje ili korekciju negativnog uticaja naslednih faktora. Medicinska genetika je objasnila da je uzrok mnogih genskih mutacija interakcija sa nepovoljnim uslovima okoline, a samim tim i odlučivanje ekološki problemi može smanjiti učestalost raka, alergija, kardiovaskularnih bolesti, dijabetesa, mentalnih bolesti, pa čak i nekih zaraznih bolesti. Istovremeno, naučnici su uspjeli identificirati gene koji su odgovorni za pojavu različitih patologija i doprinose povećanju životnog vijeka. Korištenjem metoda medicinske genetike postignuti su dobri rezultati u liječenju 15% bolesti, u odnosu na skoro 50% bolesti uočava se značajno poboljšanje.

Dakle, značajna dostignuća u genetici omogućila su ne samo dostizanje molekularnog nivoa proučavanja genetskih struktura tijela, već i otkrivanje suštine mnogih ozbiljnih ljudskih bolesti, približavanje genskoj terapiji.

Osim toga, na osnovu medicinskog genetičkog znanja, otvorile su se mogućnosti za ranu dijagnostiku nasljednih bolesti i pravovremenu prevenciju nasljedne patologije.

Najvažnije područje medicinske genetike trenutno je razvoj novih dijagnostičkih metoda. nasljedne bolesti, uključujući bolesti s nasljednom predispozicijom. Danas nikog ne iznenađuje preimplantaciona dijagnostika - metoda za dijagnosticiranje embrija u ranoj fazi intrauterinog razvoja, kada genetičar, izvlačeći samo jednu ćeliju budućeg djeteta uz minimalnu prijetnju njegovom životu, postavlja tačnu dijagnozu. ili upozorava na nasljednu predispoziciju za određenu bolest.

Kao teorijska i klinička disciplina, medicinska genetika nastavlja da se ubrzano razvija u različitim pravcima: proučavanje ljudskog genoma, citogenetika, molekularna i biohemijska genetika, imunogenetika, razvojna genetika, populacijska genetika i klinička genetika.
Zahvaljujući sve većoj upotrebi biotehnoloških metoda u farmaciji i medicini, pojavio se novi koncept „personalizovane medicine“ kada se lečenje pacijenta sprovodi na osnovu njegove individualnosti, uključujući genetske karakteristike, pa čak i lijekovi koji se koriste u procesu liječenja izrađuju se individualno za svakog pojedinačnog pacijenta, uzimajući u obzir njegovo stanje. Pojava takvih lijekova postala je moguća, posebno zbog upotrebe takve biotehnološke metode kao što je hibridizacija (umjetna fuzija) stanica. Procesi stanične hibridizacije i proizvodnje hibrida još nisu u potpunosti proučeni i razvijeni, ali je važno da je uz njihovu pomoć postalo moguće proizvesti monoklonska antitijela. Monoklonska antitijela su posebni "zaštitni" proteini koje proizvode stanice imunološki sistem osoba kao odgovor na pojavu u krvi bilo kakvih stranih agenasa (zvanih antigeni): bakterija, virusa, otrova itd. Monoklonska antitijela imaju izvanrednu, jedinstvenu specifičnost, a svako antitijelo prepoznaje samo svoj antigen, vezuje se za njega i čini ga sigurnim za ljude. U modernoj medicini monoklonska antitijela se široko koriste u dijagnostičke svrhe. Trenutno se koriste i kao visoko efikasni lijekovi za individualni tretman pacijenata koji boluju od tako teških bolesti kao što su rak, AIDS, itd.

Kloniranje

Kloniranje je jedna od metoda koje se koriste u biotehnologiji za proizvodnju identičnog potomstva aseksualnom reprodukcijom. Inače, kloniranje se može definirati kao proces pravljenja genetski identičnih kopija jedne ćelije ili organizma. Odnosno, organizmi dobiveni kao rezultat kloniranja nisu samo slični po izgledu, već su i genetske informacije ugrađene u njih apsolutno iste.

Izraz "kloniranje" dolazi od engleske riječi clone, kloniranje (grančica, izdanak, potomstvo), koja se odnosi na grupu biljaka (na primjer, voćke) dobijenih od jedne biljke proizvođača na vegetativan (ne sjemenski) način. Kasnije se naziv "kloniranje" prenio na razvijenu tehnologiju za dobijanje identičnih organizama, nazvanu i "zamjena ćelijskog jezgra". Organizmi dobijeni ovom tehnologijom postali su poznati kao klonovi. Krajem 1990-ih postala je očigledna mogućnost korištenja ove tehnologije za dobivanje genetski identičnih ljudskih individua, odnosno kloniranje ljudi postalo je stvarnost.

U prirodi je kloniranje široko rasprostranjeno raznih organizama. U biljkama se prirodno kloniranje događa različitim metodama vegetativne reprodukcije, kod životinja - partenogenezom i raznim oblicima poliembriona (poliembrion: od "poli-" i grčki embrion - "embrion" - formiranje kod životinja nekoliko embrija (blizanaca) od jedan zigot kao rezultat njegove pogrešne podjele zbog utjecaja slučajnih faktora). Kod ljudi, primjer poliembrionije je rođenje identičnih blizanaca, koji su prirodni klonovi. Klonska reprodukcija je široko rasprostranjena među rakovima i insektima.

Ovca Dolly postala je prvi umjetno klonirani višećelijski organizam 1997. Godine 2007. jedna od kreatora klonirane ovce, Elizabeta II, dodijelila je vitešku titulu za ovo naučno dostignuće.

Suština tehnike "nuklearnog transfera" koja se koristi u kloniranju je zamjena vlastitog ćelijskog jezgra oplođenog jajeta nukleusom ekstrahovanim iz tjelesne ćelije, čija se tačna genetska kopija planira dobiti. Do danas su razvijene ne samo metode za reprodukciju organizma iz kojeg je uzeta stanica, već i onog iz kojeg je uzet genetski materijal. Postojala je potencijalna prilika za reprodukciju mrtvog organizma, čak iu slučaju kada su od njega ostali minimalni dijelovi - potrebno je samo da se iz njih izoluje genetski materijal (DNK).

Kloniranje organizama može biti potpuno ili djelomično. Punim kloniranjem rekreira se cijeli organizam, a djelimičnim kloniranjem samo određena tkiva tijela.

Tehnologija rekreacije cijelog organizma izuzetno je obećavajuća ako je potrebno očuvati rijetke vrste životinja ili obnoviti izumrle vrste.

Djelomično kloniranje – može postati najvažniji pravac u medicini, jer klonirana tkiva mogu nadoknaditi nedostatak i defekte vlastitih tkiva ljudskog tijela i, što je najvažnije, ne odbacuju se prilikom transplantacije. Takvo terapeutsko kloniranje u početku ne uključuje dobivanje cijelog organizma. Namjerno se zaustavlja njen razvoj ranim fazama, a nastale stanice, koje se nazivaju embrionalne matične stanice (embrionalne ili germinalne matične stanice - najprimitivnije stanice koje nastaju u ranim fazama embrionalnog razvoja, sposobne da se razviju u sve stanice odraslog organizma), koriste se za proizvodnju neophodna tkiva ili druge biološke proizvode. Eksperimentalno je dokazano da se terapijsko kloniranje može uspješno koristiti i za liječenje nekih ljudskih bolesti koje se još uvijek smatraju neizlječivim (Alchajmerova bolest, Parkinsonova bolest, srčani udar, moždani udar, dijabetes, rak, leukemija itd.), izbjeći će rađanje djeca sa Daunovim sindromom i drugim genetskim bolestima. Naučnici vide priliku da uspješno koriste tehnike kloniranja u borbi protiv starenja i produženju životnog vijeka. Najvažnija primena ove tehnologije je oblast reprodukcije – kod neplodnosti, kako kod žena, tako i kod muškaraca.

Otvaraju se i novi izgledi za primjenu kloniranja u poljoprivredi i stočarstvu. Kloniranjem je moguće dobiti životinje sa visokom produktivnošću jaja, mlijeka, vune ili takve životinje koje luče enzime neophodne čovjeku (inzulin, interferon itd.). Kombinacijom tehnika genetskog inženjeringa sa kloniranjem moguće je razviti transgene poljoprivredne biljke koje se mogu braniti od štetočina ili su otporne na određene bolesti.

Evo samo nekoliko mogućnosti koje se otvaraju zahvaljujući upotrebi ove najnovije tehnologije. Međutim, sa svim svojim prednostima i perspektivama, koje su toliko važne za rješavanje mnogih problema čovječanstva, kloniranje je jedno od područja nauke i medicinske prakse o kojima se najviše raspravlja. To je zbog neriješenog čitavog kompleksa moralnih, etičkih i pravnih aspekata vezanih za manipulacije spolnim i matičnim ćelijama, sudbinu embrija i kloniranje ljudi.

Neki etički i pravni aspekti primjene biotehnoloških metoda

Etika je doktrina morala, prema kojoj je glavna vrlina sposobnost pronalaženja sredine između dvije krajnosti. Ovu nauku je utemeljio Aristotel.

Bioetika je dio etike koji proučava moralnu stranu ljudske djelatnosti u medicini i biologiji. Termin je predložio V.R. Lončar 1969
U užem smislu, bioetika se odnosi na niz etičkih problema u oblasti medicine. U širem smislu, bioetika se odnosi na proučavanje društvenih, ekoloških, medicinskih i socio-pravnih problema koji se odnose ne samo na ljude, već i na sve žive organizme uključene u ekosisteme. Odnosno, ima filozofsku orijentaciju, ocjenjuje rezultate razvoja novih tehnologija i ideja u medicini, biotehnologiji i biologiji općenito.

Moderne biotehnološke metode imaju toliko moćan i nedovoljno istražen potencijal da je njihova široka upotreba moguća samo uz strogo pridržavanje etičkih standarda. Moralni principi koji postoje u društvu obavezuju da se traži kompromis između interesa društva i pojedinca. Štaviše, interesi pojedinca su trenutno iznad interesa društva. Stoga, poštovanje i dalji razvoj etičkih normi u ovoj oblasti treba da bude usmjeren, prije svega, na punu zaštitu ljudskih interesa.

Masovno uvođenje u medicinsku praksu i komercijalizacija fundamentalno novih tehnologija u oblasti genetskog inženjeringa i kloniranja dovela je i do potrebe stvaranja odgovarajućeg zakonskog okvira koji reguliše sve pravne aspekte djelovanja u ovim oblastima.

Najnovije biotehnologije stvaraju ogromne mogućnosti za uplitanje u život živih organizama i neminovno postavljaju čovjeka pred moralno pitanje: u kojoj mjeri je dopušteno uplitati se u prirodne procese? Bilo koja rasprava o biotehnološkim pitanjima nije ograničena na naučnu stranu stvari. U ovim raspravama često se iznose dijametralno suprotna gledišta u pogledu primjene i daljeg razvoja specifičnih biotehnoloških metoda, prvenstveno kao što su:
- Genetski inženjering,
- transplantacija organa i ćelija u terapeutske svrhe;
- kloniranje - vještačko stvaranje živog organizma;
- upotreba lijekova koji utiču na fiziologiju nervni sistem, modificirati ponašanje, emocionalnu percepciju svijeta, itd.

Praksa koja postoji u modernim demokratskim društvima pokazuje da su te rasprave apsolutno neophodne ne samo za potpunije razumijevanje svih "pluseva" i "minusa" korištenja metoda koje zadiru u čovjekovu privatnost već na nivou genetike. Oni također omogućavaju raspravu o moralnim i etičkim aspektima i utvrđivanje dugoročnih posljedica korištenja biotehnologija, što zauzvrat pomaže zakonodavcima da stvore adekvatan pravni okvir koji regulira ovu oblast djelovanja u interesu zaštite prava pojedinca.

Zadržimo se na onim područjima u biotehnološkim istraživanjima koja su direktno povezana sa visokim rizikom od kršenja individualnih prava i izazivaju najžešće raspravu o njihovoj širokoj primeni: transplantacija organa i ćelija u terapeutske svrhe i kloniranje.
Posljednjih godina došlo je do naglog porasta interesa za proučavanje i primjenu u biomedicini ljudskih embrionalnih matičnih stanica i tehnika kloniranja za njihovo dobivanje. Kao što znate, embrionalne matične ćelije su u stanju da se transformišu u različite tipove ćelija i tkiva (hematopoetske, reproduktivne, mišićne, nervne, itd.). Pokazalo se da su perspektivni za upotrebu u genskoj terapiji, transplantologiji, hematologiji, veterini, farmakotoksikologiji, ispitivanju lijekova itd.

Izolacija ovih ćelija se vrši iz ljudskih embriona i fetusa 5-8 nedelja razvoja dobijenih tokom medicinskog prekida trudnoće (kao posledica pobačaja), što otvara brojna pitanja u vezi etičke i pravne legitimnosti sprovođenja istraživanja na ljudskim embrionima, uključujući sljedeće:
- Koliko su potrebna i opravdana naučna istraživanja ljudskih embrionalnih matičnih ćelija?
- da li je dozvoljeno uništavati ljudski život zarad napretka medicine i koliko je to moralno?
- da li je pravni okvir za korištenje ovih tehnologija dovoljno razrađen?

Sva ova pitanja bi se mnogo lakše rješavala kada bi postojalo univerzalno razumijevanje šta je „početak života“, od kog trenutka se može govoriti o „osobi kojoj je potrebna zaštita prava“ i šta podliježe zaštiti: ljudska klica ćelije, embrion od trenutka oplodnje, fetus iz određene faze intrauterinog razvoja ili osoba od trenutka njegovog rođenja? Svaka od opcija ima svoje pristalice i protivnike, a pitanje statusa zametnih ćelija i embriona još nije našlo svoje konačno rješenje ni u jednoj zemlji na svijetu.

U nizu zemalja zabranjeno je svako istraživanje na embrionima (na primjer, u Austriji, Njemačkoj). U Francuskoj su prava embrija zaštićena od trenutka začeća. U Velikoj Britaniji, Kanadi i Australiji, iako stvaranje embriona u istraživačke svrhe nije zabranjeno, razvijen je sistem zakonodavnih akata koji regulišu i kontrolišu takva istraživanja. U Rusiji je situacija u ovoj oblasti više nego neizvjesna: aktivnosti na proučavanju i korištenju matičnih ćelija nisu dovoljno regulirane, postoje značajne praznine u zakonodavstvu koje koče razvoj ove oblasti. Što se tiče kloniranja, saveznim zakonom je 2002. godine uvedena privremena (na 5 godina) zabrana kloniranja ljudi, ali je rok važenja istekao 2007. godine, a pitanje ostaje otvoreno.

Naučnici pokušavaju jasno razlikovati "reproduktivno" kloniranje, čija je svrha stvaranje klona, ​​odnosno cijelog živog organizma identičnog genotipu drugom organizmu, i "terapijskog" kloniranja, koje se koristi za uzgoj kolonije. matičnih ćelija.

U slučaju matičnih ćelija, pitanja embrionalnog statusa i kloniranja poprimaju novu dimenziju. Razlog tome je motivacija ove vrste naučnih istraživanja, odnosno njihovo korištenje za pronalaženje novih, efikasnijih načina liječenja teških, pa čak i neizlječivih bolesti. Stoga u nekim zemljama (kao što su SAD, Kanada, Engleska), gdje se donedavno smatralo neprihvatljivim korištenje embrija i tehnologija kloniranja u terapeutske svrhe, dolazi do promjene stava društva i države prema dopuštenosti njihovog korištenja. upotreba u liječenju bolesti kao što su multipla skleroza, Alchajmerova i Parkinsonova bolest, post infarkt miokarda, nedovoljna regeneracija koštanog ili hrskavičnog tkiva, kraniofacijalne povrede, dijabetes, miodistrofija itd.

Istovremeno, terapijsko kloniranje mnogi vide kao prvi korak ka reproduktivnom kloniranju, koje nailazi na izrazito negativne stavove širom svijeta i univerzalno je zabranjeno.

Kloniranje ljudi trenutno se nigdje službeno ne provodi. Opasnost njegove upotrebe u reproduktivne svrhe vidi se u tome što tehnika kloniranja isključuje prirodno i slobodno spajanje genetskog materijala oca i majke, što se doživljava kao izazov ljudskom dostojanstvu. Često se govori o problemima samoidentifikacije klona: koga da smatra svojim roditeljima, zašto je genetska kopija nekog drugog? Osim toga, kloniranje se suočava s nekim tehničkim preprekama koje ugrožavaju zdravlje i dobrobit klona. Postoje činjenice koje svjedoče o brzom starenju klonova, pojavi brojnih mutacija u njima. U skladu sa tehnikom kloniranja, iz odrasle osobe izrasta klon – ne spol, već somatska stanica, u čijoj su genetskoj strukturi godinama dolazile takozvane somatske mutacije. Ako se pri prirodnoj oplodnji mutirani geni jednog roditelja kompenziraju normalnim analozima drugog roditelja, tada do takve kompenzacije ne dolazi prilikom kloniranja, što značajno povećava rizik od bolesti uzrokovanih somatskim mutacijama i mnogim ozbiljnim bolestima (rak, artritis , imunodeficijencije) za klon. Između ostalog, neki ljudi imaju strah od klonirane osobe, od njegove moguće superiornosti u fizičkom, moralnom i duhovnom razvoju (ruski psihijatar V. Yarovoy smatra da je taj strah u prirodi mentalnog poremećaja (fobije) i čak ga je prisvojio 2008. godine naziv "bionalizam").

Ovdje su razmotreni samo neki od brojnih problema koji se javljaju u vezi s brzim razvojem biotehnologije i njihovim prodorom u ljudski život. Naravno, napredak nauke se ne može zaustaviti, a pitanja koja ona postavlja nastaju brže nego što društvo na njih može pronaći odgovore. Jedini način da se nosite s ovim stanjem stvari je da shvatite koliko je važno naširoko raspravljati o etičkim i pravni problemi koji se pojavljuju kako se biotehnologije razvijaju i provode u praksi. Postojanje kolosalnih ideoloških razlika po ovim pitanjima izaziva uočenu potrebu za ozbiljnim državna regulativa u ovoj domeni.

Od "biotehnologije" do "bioekonomije"

Na osnovu navedenog, možemo zaključiti da napredne biotehnologije mogu igrati značajnu ulogu u poboljšanju kvaliteta života i zdravlja ljudi, osiguravajući ekonomski i društveni rast država (posebno u zemljama u razvoju).

Uz pomoć biotehnologije mogu se dobiti nova dijagnostika, vakcine i lijekovi. Biotehnologija može pomoći u povećanju produktivnosti glavnih žitarica, što je posebno važno u vezi sa rastom svjetske populacije. U mnogim zemljama u kojima se velike količine biomase ne koriste ili se nedovoljno koriste, biotehnologija bi mogla ponuditi načine za njihovo pretvaranje u vrijedne proizvode, kao i njihovu preradu biotehnološkim metodama za proizvodnju različitih vrsta biogoriva. Osim toga, uz pravilno planiranje i upravljanje, biotehnologija se može koristiti u malim regijama kao alat za industrijalizaciju ruralnih područja za stvaranje malih industrija, što će osigurati aktivniji razvoj slobodnih teritorija i riješiti problem zapošljavanja.

Odlika razvoja biotehnologije u 21. veku nije samo njen brzi razvoj kao primenjene nauke, ona se sve više uključuje u svakodnevni život čoveka, i što je još značajnije – pruža izuzetne mogućnosti za delotvorne (intenzivne, nije ekstenzivan) razvoj gotovo svih sektora privrede, postaje preduslov održivi razvoj društva, te tako ima transformativni utjecaj na paradigmu razvoja društva u cjelini.

Široki prodor biotehnologija u svjetsku ekonomiju ogleda se iu činjenici da su formirani čak i novi termini koji označavaju globalnu prirodu ovog procesa. Tako se upotreba biotehnoloških metoda u industrijskoj proizvodnji počela nazivati ​​"bijela biotehnologija", u farmaceutskoj proizvodnji i medicini - "crvena biotehnologija", u poljoprivrednoj proizvodnji i stočarstvu - "zelena biotehnologija", a za vještački uzgoj i daljnju preradu. vodenih organizama (akvakultura ili marikultura) - "plava biotehnologija". A ekonomija koja integriše sve ove inovativne oblasti nazvana je "bioekonomija". Zadatak tranzicije sa tradicionalne ekonomije na novi tip ekonomije - bioekonomiju zasnovanu na inovacijama i širokom korištenju mogućnosti biotehnologije u raznim industrijama, ali iu svakodnevnom životu, već je proglašen strateškim ciljem u mnogim zemljama svijeta. svijet.

Tatjana Gaeva, dr.

Društvo biotehnologa Rusije. Yu.A. Ovchinnikova

Ako je prošlo stoljeće ostavilo za sobom prostor imena, onda današnje vrijeme karakterizira brzi razvoj novih tehnologija, uvođenje izuma u svakodnevni život, koji su se ne tako davno smatrali izumima pisaca naučne fantastike. Dolazi era novih tehnologija. Mladi ljudi na pragu ozbiljnog izbora profesije sve više obraćaju pažnju na perspektivne specijalitete budućnosti. Ovo je specijalnost "biotehnologija". Šta tačno proučava ova nauka i šta će morati da radi specijalista koji je odabrao tako primamljivo zanimanje?

Istorijat

Naziv ove nauke sastoji se od dodavanja tri grčke reči: "bio" - život, "tekne" - umetnost, "logos" - nauka. Specijalnost "biotehnologija" je ujedno i novi perspektivni smjer, a ujedno se može nazvati i najstarijom granom industrijske proizvodnje.

U priručniku i rječnicima biotehnologija se definira kao nauka koja proučava mogućnost korištenja prirodnih hemijskih i bioloških procesa i predmeta u industrijskoj proizvodnji i svakodnevnoj ljudskoj djelatnosti. Procesi fermentacije koje su koristili drevni vinari, pekari, kuhari i iscjelitelji nisu ništa drugo do praktična primjena biotehnologije. Prvo naučno opravdanje za ove procese dao je u 19. veku Louis Pasteur. Termin "biotehnologija" prvi je upotrijebio 1917. godine inženjer iz Mađarske Carl Ereki.

Specijalnosti "biotehnologija" i "bioinženjering" ubrzano su se razvijale nakon brojnih otkrića u mikrobiologiji i farmakologiji. Puštanje u rad zatvorene opreme, bioreaktora dalo je poticaj stvaranju antimikrobnih i antivirusnih lijekova.

Povezanost nauka

Savremena hemijska tehnologija i biotehnologija (specijalnost) kombinuju biološke, hemijske i tehničke nauke. Mikrobiologija, genetika, hemija, biohemija, molekularna i ćelijska biologija, embriologija postaju osnova za nova istraživanja u ovoj oblasti. Značajnu ulogu igraju inženjerske oblasti: robotika, informacione tehnologije.

Specijalnost - biotehnologija: gdje raditi?

Pod opštim nazivima specijalnosti "biotehnologija" krije se više od dvadeset specijalizacija i smerova. Univerzitetski diplomci sa takvom profesijom mogu se sa sigurnošću nazvati generalistima. Tokom studija stiču znanja iz oblasti medicine, hemije, opšte biologije, ekologije i prehrambene tehnologije. Biotehnolozi se očekuju u parfimerijskoj i farmaceutskoj industriji, u proizvodnim preduzećima prehrambeni proizvodi i bioaditivi. Modernost čeka nova dostignuća naučnika u oblasti genetskog inženjeringa, bionike, hibridizacije. Mjesto rada inženjera-biologa može biti povezano sa preduzećima za zaštitu životne sredine, sa radom u oblasti astronautike i robotike. Inženjeri, biohemičari, biofizičari, ekolozi, farmaceuti, liječnici - sve ove profesije su objedinjene u specijalnosti "biotehnologija". Za koga će raditi, svaki diplomac odlučuje u skladu sa svojim mogućnostima i po pozivu svog srca. Dužnosti tehnologa - biologa zavise od karakteristika industrije u kojoj radi.

Industrijska biotehnologija

Ova industrija prakticira korištenje čestica mikroorganizama, biljaka i životinja za proizvodnju vrijednih proizvoda neophodnih za život ljudi. U ovu grupu spadaju specijaliteti „prehrambeni biotehnolozi“, „farmaceutika“ i parfimerijska industrija. Industrijske biotehnologije rade na stvaranju novih enzima, antibiotika, đubriva, vakcina itd. Osnovna djelatnost biotehnologa u takvim preduzećima je razvoj bioloških proizvoda i usklađenost sa tehnologijama za njihovu proizvodnju.

Molekularna biotehnologija

Specijalnost "molekularna biotehnologija" zahtijeva od profesionalca da ima dubinsko poznavanje kako općih bioloških tako i inženjerskih oblasti, savremenih kompjuterskih tehnologija. Specijalisti sa takvim specifičnostima postaju istraživači u oblasti nanotehnologije, ćelijskog inženjerstva i medicinske dijagnostike. Očekuju ih i poljoprivredna, farmaceutska, biotehnološka preduzeća i kontrolno-analitičke laboratorije, sertifikacioni centri.

Biotehnolozi - ekolozi i inženjeri energetike

Stanovništvo planete sve više brine činjenica da rezerve prirodnih energenata, nafte i plina, imaju svoje granice, obim njihove proizvodnje će se vremenom smanjivati. Pomoći čovječanstvu u rješavanju problema opskrbe energijom pomoći će ljudima čija je specijalnost biotehnologija. Ko raditi u ovoj industriji? Tehnolog za preradu otpada različitog porijekla, posebno uzgojene biomase u nosioce energije i tvari koje mogu zamijeniti sintetičke tvari u nafti i plinu. Biotehnolozi stvaraju nove metode prečišćavanja vode, projektuju postrojenja za tretman i bioreaktore, te rade u oblasti genetskog inženjeringa.

Izgledi za specijalnost

Ko je biotehnolog? Profesija biotehnologa je profesija budućnosti. Iza njega je sudbina čitavog čovečanstva. Ovo nije samo lijep slogan – to je cilj bioinženjeringa. Zadatak biologa-tehnologa je da stvore ono što sada izgleda kao bajka i fantastičan san. Neki naučnici čak nazivaju modernu eru erom biologije. Da, za zadnja sto Godinama su se biolozi od običnih istraživača pretvorili u kreatore. Otkrivanje molekularnih tajni organizama i prirode naslijeđa omogućilo je korištenje ovih procesa u praktične ekonomske svrhe. To je bio poticaj za razvoj novog smjera - biološkog inženjerstva.

Šta može iznenaditi genetičare u bliskoj budućnosti?

Bioinženjering već ima značajan uticaj na zaštitu životne sredine, medicinu, poljoprivredu, prehrambenu industriju, a biotehnolozi planiraju nove metode i tehnike u bliskoj budućnosti. Oni koji svoju sudbinu planiraju povezati sa specijalnošću "biotehnologija", gdje raditi, u kom smjeru, mogu naučiti iz informacija u nastavku:

• Prije svega, revolucionarne promjene se mogu dogoditi u poljoprivrednoj proizvodnji. Moguće je umjetno stvoriti nove biljke s većim sadržajem proteina, što će zauzvrat smanjiti potrošnju mesa.
• Biljke koje će same ispuštati otrove insekata i nitrate smanjit će zagađenje tla gnojivima i kemikalijama.
• Genetski inženjering vam omogućava kontrolu naslijeđa i borbu protiv nasljednih bolesti.
• Biolozi-dizajneri planiraju da veštački stvore organizme unapred određenih kvaliteta.

Pravci bioinženjeringa koji će dramatično promijeniti svijet

One su sljedeće:

• Energija i gorivo iz biljaka, gljiva, bakterija, kao i korištenje energije mora u ove svrhe.
• Genetski modificirani usjevi.
• Proizvodni krug bez otpada - prerada svih vrsta otpada.
• Upotreba biomaterijala za regenerativnu medicinu.
• Nove vrste bioloških lijekova i vakcina.
• Obnavljanje potencijala plodne zemlje i slatke vode.
• Studije ljudskog genoma i nasljednih bolesti.

Troškovi profesije

Govoreći o prednostima i perspektivama biotehnologije, ne može se ne spomenuti neke od mana nauke. Govorimo o moralnim aspektima povezanim s otkrićima genetskog inženjeringa. Mnogi svjetski poznati naučnici i vjerske ličnosti upozoravaju da je neophodno mudro i pod posebnom kontrolom koristiti mogućnosti nanotehnologije. Genetski modificirani prehrambeni proizvodi mogu dovesti do nepopravljivih promjena u ljudskom genskom fondu. Ljudsko kloniranje, pojava ljudi rođenih "u epruveti", dovodi do novih problema, a moguće i do ljudskih katastrofa.

Ko može postati biotehnolog?

Prije svega, ovo je osoba koja voli prirodu, biologiju, zanima se za tajne genetike. Osim toga, biotehnologu je potrebna sposobnost kreativnog razmišljanja, logika, zapažanje, strpljenje i radoznalost. Takve kvalitete kao što su svrhovitost, sposobnost analize i sistematizacije, tačnost i široka erudicija će dobro doći.

Budući da bioinženjering uključuje blizak odnos sa drugim naukama, budućem tehnologu je potrebno podjednako dobro poznavanje hemije, matematike i fizike.

Gdje se podučavaju zanimanja?

Karijerno vođenje je definisano, kandidat je izabrao zanimanje biotehnologa: gdje studirati? Karakteristike specijalnosti sugerišu relevantne fakultete, u zavisnosti od odabrane delatnosti Nacionalna ekonomija. Gotovo u svim postoje biotehnološki fakulteti javni univerziteti u našoj zemlji i inostranstvu. Biotehnologe školuju tehnički, poljoprivredni, prehrambeni, tehnološki fakulteti u različitim oblastima i specijalizacijama.

Biotehnološki fakulteti specijalnosti nude sljedeće:

• Industrijska biotehnologija.
• Ekobiotehnologija i bioenergetika.
• Biotehnologija i inženjering.
• Bioinformatika.
• Molekularna biotehnologija.
• Oprema za biotehnološke proizvodnje.
• Farmaceutska biotehnologija.
• Hemijske tehnologije prehrambenih aditiva i kozmetike.
• Hemijske tehnologije i inženjering.

Moguće primjene masovne kulture algi

Transfer RNK struktura

Biotehnologija- disciplina koja proučava mogućnosti korištenja živih organizama, njihovih sistema ili proizvoda njihove vitalne aktivnosti za rješavanje tehnoloških problema, kao i mogućnost stvaranja živih organizama sa potrebnim svojstvima genetskim inženjeringom.

Biotehnologija se često naziva primenom genetskog inženjeringa u 21. veku, ali se termin takođe odnosi na širi skup procesa modifikacije. biološki organizmi zadovoljiti ljudske potrebe, počevši od modifikacije biljaka i životinja kroz umjetnu selekciju i hibridizaciju. Korišćenjem savremenim metodama tradicionalne biotehnološke industrije su uspjele poboljšati kvalitetu prehrambenih proizvoda i povećati produktivnost živih organizama.

Do 1971. godine izraz "biotehnologija" se uglavnom koristio u prehrambenoj industriji i poljoprivredi. Od 1970-ih, znanstvenici koriste termin za označavanje laboratorijskih metoda kao što je korištenje rekombinantne DNK i uzgojenih ćelijskih kultura in vitro.

Biotehnologija se zasniva na genetici, molekularnoj biologiji, biohemiji, embriologiji i ćelijskoj biologiji, kao i primenjenim disciplinama - hemijskoj i informacionoj tehnologiji i robotici.

Istorija biotehnologije

Termin "biotehnologija" prvi je upotrebio mađarski inženjer Karl Ereki 1917. godine.

Upotreba mikroorganizama ili njihovih enzima u industrijskoj proizvodnji, koji obezbjeđuju tehnološki proces, poznata je od davnina, međutim, sistematska naučna istraživanja omogućila su značajno proširenje arsenala metoda i sredstava biotehnologije.

Nanomedicina

Kompjuterska slika insulina

Praćenje, fiksiranje, projektovanje i kontrola ljudskih bioloških sistema na molekularnom nivou pomoću nanouređaja i nanostruktura. U svijetu je već stvoren niz tehnologija za nanomedicinsku industriju. To uključuje ciljanu isporuku lijekova oboljelim stanicama, laboratorije na čipu i nova baktericidna sredstva.

Biofarmakologija

Bionika

veštačka selekcija

Obrazovna biotehnologija

Narandžasta biotehnologija ili obrazovna biotehnologija se primjenjuje na širenje biotehnologije i obuku u ovoj oblasti. Razvija interdisciplinarne materijale i obrazovne strategije vezane za biotehnologiju (npr. proizvodnja rekombinantnih proteina) dostupne cijelom društvu, uključujući osobe s posebnim potrebama, kao što su oštećenje sluha i/ili vida.

Hibridizacija

Proces formiranja ili proizvodnje hibrida, koji se zasniva na kombinaciji genetskog materijala različitih ćelija u jednoj ćeliji. Može se izvesti unutar iste vrste (intraspecifična hibridizacija) i između različitih sistematskih grupa (udaljena hibridizacija, u kojoj se kombinuju različiti genomi). Prvu generaciju hibrida često karakteriše heterozis, koji se izražava u boljoj prilagodljivosti, većoj plodnosti i vitalnosti organizama. Sa udaljenom hibridizacijom, hibridi su često sterilni.

Genetski inženjering

Supstrati za dobijanje jednoćelijskih proteina za različite klase mikroorganizama

Zelene svijetleće svinje su transgene svinje koje je uzgajala grupa istraživača sa Nacionalnog tajvanskog univerziteta uvodeći u DNK embriona gen za zeleni fluorescentni protein, pozajmljen od fluorescentne meduze. Aequorea victoria. Potom je embrion implantiran u matericu ženke svinje. Prasad svijetle zeleno u mraku i imaju zelenkastu nijansu kože i očiju na dnevnom svjetlu. Glavna svrha uzgoja ovakvih svinja, prema istraživačima, je mogućnost vizuelnog posmatranja razvoja tkiva tokom transplantacije matičnih ćelija.

Moralni aspekt

Mnoge moderne religijske ličnosti i neki naučnici upozoravaju naučnu zajednicu da ne bude pretjerano oduševljena takvim biotehnologijama (posebno biomedicinskim tehnologijama) kao što su genetski inženjering, kloniranje i razne metode umjetne reprodukcije (kao što je IVF).

Čovjek suočen s najnovijim biomedicinskim tehnologijama, članak višeg istraživača V. N. Filyanova:

Problem biotehnologija samo je dio problema naučnih tehnologija, koji je ukorijenjen u orijentaciji evropskog čovjeka ka transformaciji svijeta, osvajanju prirode, započetoj u eri modernog doba. Biotehnologije, koje se ubrzano razvijaju posljednjih decenija, na prvi pogled približavaju čovjeka ostvarenju dugogodišnjeg sna o prevladavanju bolesti, otklanjanju fizičkih problema i postizanju zemaljske besmrtnosti kroz ljudsko iskustvo. No, s druge strane, oni stvaraju potpuno nove i neočekivane probleme koji se ne svode samo na posljedice dugotrajne upotrebe genetski modificiranih proizvoda, propadanje ljudskog genofonda uslijed rađanja mase rođenih ljudi. samo zahvaljujući intervenciji ljekara i najnovijim tehnologijama. U budućnosti se javlja problem transformacije društvenih struktura, oživljava bauk „medicinskog fašizma“ i eugenike, osuđene na Nirnberškom procesu.

Kao što znate, najzanimljivija otkrića nastaju na raskrsnici područja znanja.

Jedno od najperspektivnijih oblasti u prirodnim naukama danas je postala biotehnologija, čije su mogućnosti do sada prilično slabo proučavane. Ova važna grana biološke nauke mogla bi postati osnova za tehnološki proboj u bliskoj budućnosti, igrajući istu ulogu u 21. vijeku koju su hemija i elektronika igrale u 20. vijeku.

Biotehnologija - značenje riječi

Poslednjih decenija, reč "biotehnologija" sve češće u medijima, na televiziji i na internetu. Po prvi put se o biotehnologijama raspravljalo sredinom 70-ih godina dvadesetog stoljeća u vezi s novim metodama za proizvodnju ljekovitih supstanci - sirovina za lijekove koje proizvodi farmakološka industrija. Od tada je biotehnologija značajno proširila svoj opseg.

Danas, kada govorimo o biotehnologiji, mislimo na metode proizvodnje materijala i proizvoda koji su nam potrebni uz pomoć živih organizama, ćelija uzgojenih u vještačkom okruženju i raznih bioloških procesa. U ovom trenutku, mikroorganizmi, kao i pojedinačne ćelije životinja ili biljaka, najčešće postaju objekti biotehnologije.

Najjednostavniji primjer biotehnologije je proizvodnja fermentiranih mliječnih proizvoda - kefira, svježeg sira itd. - korištenjem kultura bakterija mliječne kiseline. Možete razmišljati i o pečenju hljeba s kvascem koristeći pekarski kvasac. Ove biotehnologije poznate su čovječanstvu vekovima, ali danas biolozi koriste mnogo sofisticiranije tehnike za organizaciju procesa koji su nam potrebni.

Čemu služi biotehnologija?

U bilo kojoj industriji možete postići željeni rezultat Različiti putevi, ali se često biotehnološko rješenje zadatka postavljenog naučnicima pokaže najefikasnijim, najekonomičnijim i sigurnijim. Na primjer, da bi uklesao natpis na mermeru, kvalifikovani klesar mora da radi nekoliko nedelja.

Međutim, u Ancient Greece za izradu natpisa korištena je jedna od vrsta puževa, čija sluz ima visoku kiselost. Kao što znate, mermer je kristalizovani krečnjak. Pužeći po površini kamena, puž je svojom sluzom zapalio udubljenje u njemu, a majstor je samo trebao usmjeriti mekušaca u pravom smjeru kako bi brzo i lako dobio željeni natpis.

Ovaj primjer najjednostavnije biotehnologije savršeno ilustrira sve prednosti bioloških metoda. Biohemijski procesi ne zahtevaju visoku temperaturu i pritisak, ne zagađuju okolinu i često su mnogo jeftiniji od tradicionalnih metoda. Stoga se biotehnologija danas aktivno koristi za obogaćivanje raznih ruda i ekstrakciju rijetkih metala. Funkciju obogaćivanja obavljaju mikroorganizmi koji apsorbiraju željeni metal i akumuliraju ga u svom tkivu, a zatim umiru, formirajući gusti talog iz kojeg više nije teško izvući potreban element.


Biotehnologija omogućava preradu čak i vrlo siromašnih ruda, izvlačeći iz njih potrebne metale sa visokom preciznošću i bez dodatnih troškova.

Isti procesi se koriste za efikasan tretman otpadnih voda. Ako koristite filtraciju, tada će objekti za tretman biti vrlo skupi. Sojevi posebno uzgojenih bakterija izvlače teške metale, prerađuju i čine naftne derivate sigurnima. Pročišćavanje otpadnih voda ne zahtijeva nikakve troškove: dovoljno je otpadnu vodu sipati u jamu i tamo pokrenuti potrebne vrste mikroorganizama, a zatim pričekati da se voda razbistri.

Ali najčešće se biotehnologija koristi za proizvodnju raznih lijekova. Uz njegovu pomoć proizvode se stotine ili čak hiljade naziva i grupa lijekova: antibiotici, serumi, razne vakcine itd. Posebna grupa lijekova su aditivi za hranu - aminokiseline, proteini itd.

Područja primjene biotehnologije

Trenutno, biotehnologije najaktivnije rade u sljedećim područjima:

- proizvodnja prehrambenih proizvoda na kvalitativno novoj osnovi;

– razvoj i proizvodnja lijekova koji povećavaju efikasnost poljoprivrede;

– razvoj i proizvodnja lijekova, vakcina, bioaditiva;

— biotehnologije za rudarsku industriju i domaću sferu;

— proizvodnju dijagnostičkih preparata i reagensa;

— biotehnologija za čišćenje životne sredine od antropogenog zagađenja.

Mnogo je više oblasti u kojima je upotreba biotehnologije moguća u bliskoj ili daljoj budućnosti.

Pravci biotehnologije

Koristeći žive organizme u vlastite svrhe, čovjek danas može izvlačiti potrebne tvari, prerađivati ​​otpad u korisna gnojiva, liječiti razne bolesti i još mnogo toga. Trenutno se najaktivnije razvijaju sljedeća područja biotehnologije.

— Mikrobiološka sinteza– proizvodnju potrebnih supstanci i supstanci pomoću mikroorganizama. Ova metoda se već danas koristi u proizvodnji alkohola, imobiliziranih enzima i niza drugih supstanci.

— Genetski inženjering- svojevrsna "konstrukcija" genoma živog bića kako bi se dobio organizam sa željenim svojstvima. Poslednjih decenija, metode genetskog inženjeringa su doslovno revolucionisale poljoprivredu, stvarajući nove kultivisane biljke koje su izuzetno otporne na štetne spoljašnje pojave.

— svemirska biotehnologija- pravac koji je trenutno u fazi početnog razvoja. Sprovode se istraživanja o primjeni biotehnologije u svemiru, istražuju se izgledi za dobijanje kristalnih proteina i drugih materijala.

— Biohidrometalurgija– vađenje metala iz rude uz pomoć mikroorganizama. Kao rezultat aktivnosti bakterija nastaju topljive soli metala koje prelaze u otopinu, a zatim se ekstrahiraju i obrađuju na uobičajen način.


U bliskoj budućnosti, biotehnološki procesi će moći zamijeniti mnoge prljave industrije, čineći svijet oko nas privlačnijim, sigurnijim i ugodnijim za život.

BIOTEHNOLOGIJA BIOTEHNOLOGIJA

(od bio..., grčki techne - umjetnost, vještina i...logija), upotreba živih organizama i biol. procesa u proizvodnji. Izraz "B." od tada je postao široko rasprostranjen 70s 20. vijeka, iako su grane pekarstva kao što su hljeb, vinarstvo, pivarstvo i sirarstvo, zasnovane na upotrebi mikroorganizama, bile poznate od pamtivijeka. Moderna B. karakteriše upotreba biol. metode za suzbijanje zagađenja životne sredine (biološki tretman otpadnih voda i dr.), za zaštitu biljaka od štetočina i bolesti, za proizvodnju vrijednih biološki aktivnih supstanci (antibiotici, enzimi, hormonski preparati i dr.) za nacionalnu privredu. Na mikrobiološkoj osnovi. sinteza koju je razvio prom. metode za dobijanje proteina, aminokiselina koje se koriste kao dodaci stočnoj hrani. Razvoj genetike a stanični inženjering omogućava namjerno dobivanje ranije nedostupnih lijekova (na primjer, inzulin, interferon, ljudski hormon rasta, itd.), stvaranje novih korisne vrste mikroorganizmi, biljne sorte, pasmine životinja itd. Najnovija dostignuća B. uključuju upotrebu imobiliziranih enzima, dobijanje sintet. vakcine, upotreba ćelijske tehnologije u uzgoju u stočarskim kompleksima, itd. Široko se koriste hibridomi i monoklonska (jednostruka specifičnost) antitijela koja se od njih proizvode, a koja se koriste kao jedinstveni reagensi. i lekovitih preparata. Moderna B. koristi dostignuća biohemije, mikrobiologije, kažu. biologija i genetika, imunologija, bioorganska. hemija; intenzivno se razvijao u SSSR-u, SAD-u, Japanu, Francuskoj, Njemačkoj, Mađarskoj i drugim zemljama.

.(Izvor: Biološki enciklopedijski rječnik." Ch. ed. M. S. Gilyarov; Uredništvo: A. A. Babaev, G. G. Vinberg, G. A. Zavarzin i drugi - 2. izd., ispravljeno. - M.: Sov. Enciklopedija, 1986.)

Upotreba živih organizama i bioloških procesa za dobivanje i preradu različitih proizvoda. Biotehnološke metode se dugo koriste u pekarstvu, proizvodnji sira, vinarstvu i drugim industrijama koje uključuju mikroorganizme (bakterije i mikroskopske gljive). Od Ser. 20ti vijek Mikroorganizmi su se počeli koristiti za industrijsku proizvodnju najprije antibiotika, zatim vitamina, aminokiselina, enzima, proteina za životinje, bakterijskih gnojiva itd. Mikrobiološka industrija je postala važan sektor privrede u mnogim zemljama.
Sa pojavom 1970-ih. genetskog i ćelijskog inženjeringa, počelo je unapređenje metoda kultivacije ćelija i tkiva u razvoju biotehnologije nova faza. U to vrijeme se pojavio i sam pojam "biotehnologija", koji se obično koristio samo u odnosu na industrijske tehnologije zasnovane na korištenju molekularno genetskih pristupa i metoda.
Na pocetak 21. vek Postoji nekoliko trendova u biotehnologiji. Relativno "stara" - mikrobiološka sinteza velikih razmjera - obogaćena je novim metodama koje povećavaju njenu efikasnost (dobijanje i selekcija produktivnih mutanata, korištenje metoda genetskog inženjeringa itd.). Na primjer, za povećanje proizvodnje esencijalne aminokiseline treonina u stanicama proizvođača - coli- uvesti dodatne gene odgovorne za sintezu ove aminokiseline.
Upotreba imobiliziranih enzima, odnosno, postala je samostalan trend u biotehnologiji. enzimi vezani za čvrsti nosač. Istovremeno, njihova efikasnost i trajanje upotrebe se višestruko povećavaju.
Razvoj metoda genetskog inženjeringa omogućio je stvaranje željene kombinacije gena, njihovo kloniranje i uvođenje ovog stranog genetskog materijala u ćelije i čitave organizme. Tako su ljudski geni odgovorni za sintezu određenih proteina ubačeni u DNK bakterija, koje su stekle sposobnost da sintetišu ovaj protein. Na taj način, 1980-ih dobijen je (uz pomoć Escherichia coli) preparat hormona metabolizma ugljikohidrata – humani inzulin. Vanzemaljski geni se ubacuju u genome biljnih i životinjskih organizama, proizvodeći transgene biljke i transgene životinje sa svojstvima i osobinama koje su ljudima potrebne, na primjer. visok prinos i produktivnost, otpornost na bolesti, visoka i niske temperature, veća proizvodnost, pojednostavljenje održavanja životinja i žetve.
Cell engineering pružila mogućnost dobijanja visokoproduktivnih kultura biljnih ćelija koje proizvode biološki aktivne supstance za medicinu. Hibridi ćelija između krvnih limfocita i tumorskih ćelija (hibridoma) koriste se za dobijanje antitela(imunoglobulini) jedan određene vrste(tzv. monoklonska antitijela).
Kloniranje, dugo se široko koristi u biljnoj proizvodnji i poznat je kao vegetativno razmnožavanje, sa kon. 20ti vijek počeo se koristiti i za reprodukciju stranice - x. životinje (ovca Dolly, nabavljena u UK 1997.).
Vrijednost biotehnologije je velika. Biološki aktivne supstance (antibiotici, vitamini, enzimi itd.) dobijene mikrobiološkom sintezom imaju široku primenu u medicini, poljoprivredi, prehrambenoj, lakoj i drugim industrijama. Uz pomoć mikroorganizama iz biljnog otpada se dobija biogas (mješavina metana i ugljičnog dioksida), neutralizacijom i razgradnjom industrijskih i kućni otpad, prečišćavanje otpadnih voda, ispiranje metala (zlata, bakra) iz stena i deponija. Vjeruje se da u bliskoj budućnosti biotehnologija može riješiti glavne probleme čovječanstva - zaštitu zdravlja i okoliša, nabavku hrane i izvora energije.

.(Izvor: "Biologija. Moderna ilustrovana enciklopedija." Glavni urednik A.P. Gorkin; M.: Rosmen, 2006.)

Pogledajte šta je "BIOTEHNOLOGIJA" u drugim rječnicima:

Biotehnologija… Pravopisni rječnik

Moderna enciklopedija

- (od bio..., grčki techne vještina, vještina i...logija), složena naučna disciplina koja proučava fundamentalne biološke procese (genetičke, biohemijske, fiziološke) sa ciljem da se pomoću njih kreiraju različite tehnologije... Ekološki rječnik

U širem smislu, naučna disciplina i polje prakse koje je granično između biologije i tehnologije i proučava načine i metode promjene ljudsko okruženje prirodno okruženje prema njegovim potrebama. Biotehnologija u užem smislu sveukupnosti ... ... Finansijski vokabular

Biotehnologija- BIOTEHNOLOGIJA, upotreba živih organizama u proizvodnji i preradi raznih proizvoda. Neki biotehnološki procesi se od davnina koriste u pečenju kruha, u pripremi vina i piva, sirćeta, sira, za razne ... ... Ilustrovani enciklopedijski rječnik

BIOTEHNOLOGIJA, upotreba bioloških procesa u medicinske, industrijske ili proizvodne svrhe. Ljudi su dugo koristili kvasac za fermentaciju hrane i bakterije za proizvodnju sireva i napitaka od kiselog mlijeka. NA… … Naučno-tehnički enciklopedijski rečnik

Ukupnost mature. metode koje koriste žive organizme (uglavnom jednoćelijske) i biol. procesi za proizvodnju hrane, lijekova i drugih korisnih proizvoda, kao i za rješavanje ekoloških problema vezanih za čišćenje ... ... Mikrobiološki rječnik

Biotehnologija- (tehnologija živih sistema) 1) disciplina koja proučava mogućnosti korišćenja živih organizama, njihovih sistema ili proizvoda njihove životne aktivnosti za rešavanje tehnoloških problema, kao i mogućnost stvaranja živih organizama sa potrebnim svojstvima... Zvanična terminologija

Upotreba živih organizama i bioloških procesa u industrijskoj proizvodnji. Razvija se mikrobiološka sinteza enzima, vitamina, aminokiselina, antibiotika itd. Perspektiva je industrijska proizvodnja drugih biološki aktivnih ... ... Veliki enciklopedijski rječnik

Postoji, broj sinonima: 1 tehnologija (34) ASIS rečnik sinonima. V.N. Trishin. 2013 ... Rečnik sinonima

Knjige

• Biotehnologija. U 2 dijela. Dio 2. Udžbenik i radionica za akademsku maturu, Nazarenko L.V. Biotehnologija je trenutno jedna od prioritetnih naučnih oblasti, dostignuća u oblasti biotehnologije povezana su sa unapređenjem dobrobiti čovječanstva u budućnosti i ...