Реферат по химии на тему: “Биотехнологии биоинженерии. Технологии 21 века”
Для начала расскажу, что такое биотехнологии и её видах:
Биотехнология – (от гр. βίος — «жизнь», τέχνη — «искусство,
мастерство, способность», λόγος — «слово, смысл, мысль, понятие») —
дисциплина, изучающая возможности использования живых организмов, их систем или продуктов их
жизнедеятельности для решения технологических задач, а также возможности
создания живых организмов с необходимыми свойствами методом генной
инженерии.
Биотехнология,
как наука, зарекомендовала себя в конце ХХ века, а именно в начале 70-х годов.
Все началось с генетической инженерия, когда ученые смогли перенести
генетический материал из одного организма к другому без осуществления половых процессов.
Для этого была использовано рекомбинантная ДНК или рДНК. Такой метод
применяется для изменения или улучшения определенного организма.
История биотехнологии.
Корни биотехнологии уходят в далёкое прошлое и
связаны с хлебопечением, виноделием и другими способами приготовления пищи,
известными человеку еще в древности. Например, такой биотехнологический
процесс, как брожение с участием микроорганизмов, был известен и широко
применялся еще в древнем Вавилоне, о чем свидетельствует описание приготовления
пива, дошедшее до нас виде записи на дощечке, обнаруженной в 1981 г. при
раскопках Вавилона. Наукой биотехнология стала благодаря исследованиям и
работам французского ученого, основоположника современной микробиологии и
иммунологии Луи Пастера (1822-1895). Впервые термин «биотехнология» применил
венгерский инженер Карл Эреки в 1917 году.
Всплеск исследований по биотехнологии в мировой
науке произошёл в 80-х годах, когда новые методологические и методические
подходы обеспечили переход к эффективному их использованию в науке и практике и
возникла реальная возможность извлечь из этого максимальный экономический
эффект. По прогнозам, уже в начале 21 века биотехнологические товары будут
составлять четверть всей мировой продукции.
Так, в 1814 году петербургский академик
К. С. Кирхгоф (биография) открыл явление биологического катализа и
пытался биокаталитическим путём получить сахар из доступного отечественного
сырья (до середины XIX века сахар получали только из сахарного тростника).
Ещё одним очень важным открытием стал Первый
антибиотик — пенициллин — удалось выделить и очистить до
приемлемого уровня в 1940 году, что дало новые задачи: поиск и налаживание
промышленного производства лекарственных веществ, продуцируемых
микроорганизмами, работа над удешевлением и повышением уровня биобезопасности
новых лекарственных.препаратов.
А теперь о видах биотехнологии:
Биоинженерия (или биомедицинская инженерия) — это
дисциплина, направленная на углубление знаний в области инженерии, биологии и
медицины и укрепление здоровья человечества за счёт междисциплинарных
разработок, которые объединяют в себе инженерные подходы с достижениями
биомедицинской науки и клинической практики. Биоинженерия/биомедицинская
инженерия — это применение технических подходов для решения медицинских
проблем в целях улучшения охраны здоровья. Эта инженерная дисциплина направлена
на использование знаний и опыта для нахождения и решения проблем биологии и
медицины. Биоинженеры работают на благо человечества, имеют дело с живыми
системами и применяют передовые технологии для решения медицинских проблем.
Специалисты по биомедицинской инженерии могут участвовать в создании приборов и
оборудования, в разработке новых процедур на основе междисциплинарных знаний, в
исследованиях, направленных на получение новой информации для решения новых
задач. Среди важных достижений биоинженерии можно упомянуть разработку
искусственных суставов, магнитно-резонансной томографии, артроскопии,
ангиопластики, биоинженерных протезов кожи, почечного диализа, аппаратов
искусственного кровообращения. Также одним из основных направлений
биоинженерных исследований является применение методов компьютерного
моделирования для создания белков с новыми свойствами, а также моделирования
взаимодействия различных соединений с клеточными рецепторами в целях разработки
новых фармацевтических препаратов («drug design»).
Сфера деятельности биоинженерии простирается от
создания искусственных органов с помощью технических средств или поиска способов выращивание
органов и тканей методами регенеративной
медицины для компенсации
пониженных либо утраченных физиологических функций (биомедицинская инженерия) и
до разработки генетически модифицированных организмов, например, сельскохозяйственных
растений и животных (генетическая инженерия), а также молекулярного конструирования соединений с
заданными свойствами (белковая инженерия, инженерная энзимология). В
немедицинских аспектах биоинженерия тесно соприкасается с биотехнологией.
Отрасли биоинженерии:
Медицинская инженерия. Медицинская
инженерия касается применения инженерных принципов к медицинским проблемам,
включая замену поврежденных органов, приборов и систем здравоохранения, включая
диагностические приложения компьютеров.
Сельскохозяйственное
машиностроение. Это включает применение
инженерных принципов к проблемам биологического производства и к внешним
операциям и окружающей среде, которые влияют на это производство.
Бионика. Бионика–это
изучение живых систем, чтобы полученные знания можно было применить к
проектированию физических систем.
Биохимическая
инженерия. Биохимическая инженерия
включает в себя ферментационную инженерию, применение инженерных принципов к
микроскопическим биологическим системам, которые используются для создания
новых продуктов путем синтеза, включая производство белка из
подходящего сырья.
Инженерия человеческого
фактора. Это касается применения инженерии, физиологии и
психологии для оптимизации взаимоотношений человека и машины.
Инженерия охраны
окружающей среды. Также называемая биоэкологической
инженерией, эта область касается применения инженерных принципов для управления
окружающей средой в интересах здоровья, комфорта и безопасности людей. Она
включает в себя область систем жизнеобеспечения для исследования космического
пространства и океана.
Генная инженерия
– это технология манипуляций с
веществом наследственности - ДНК. А также, это сумма методов, позволяющих
переносить гены из одного организма в другой, или это технология направленного
конструирования новых биологических объектов.
Генная инженерия не является наукой – это только набор инструментов,
использующий современные достижения клеточной и молекулярной биологии,
генетики, микробиологии и вирусологии.
Методы генной инженерии:
1. Гибридологический
анализ - основной метод генетики. Он основан на использовании системы
скрещивания в ряде поколений для определения характера наследования признаков и
свойств.
2. Генеалогический
метод заключается в использовании родословных. Для изучения закономерностей
наследования признаков, в том числе наследственных болезней. Этот метод в
первую очередь принимается при изучении наследственности человека и медленно
плодящихся животных.
3. Цитогенетический
метод служит для изучения строения хромосом, их репликации и функционирования,
хромосомных перестроек и изменчивости числа хромосом. С помощью цитогенетики
выявляют разные болезни и аномалии, связанные с нарушением в строении хромосом
и изменение их числа.
4. Популяционно
- статический метод применяется при обработке результатов скрещиваний, изучения
связи между признаками, анализе генетической структуры популяций и т.д.
5. Иммуногенетический
метод включают серологические методы, иммуноэлектрофорез и др., кот используют
для изучения групп крови, белков и ферментов сыворотки крови тканей. С его
помощью можно установить иммунологическую несовместимость, выявить
иммунодефициты и т.д.
6. Онтогенетический
метод используют для анализа действия и проявление генов в онтогенезе при различных
условиях среды. Для изучения явлений наследственности и изменчивости используют
биохимический, физиологический и другие методы.
Сейчас, в 21
веке биоинженерия является незаменимой отраслью биологии и химии. При помощи
этой сферы деятельности люди могут создавать, как обычные средства для
упрощения бытовой жизни, так и очень важные для человечества лекарства от
тяжелых болезней.
И так, мы
подошли к задачам и возможностям нынешних технологий, познакомимся с ними
поближе.
В Комплексной программе научно-технического прогресса стран-членов СЭВ
создание и широкое экономическое развитие определены в качестве приоритетных
задач биотехнологии:
Новые биологически
активные вещества и лекарственные препараты для медицины (интерфероны, инсулин,
гормоны роста человека, моноклональные антитела и др.), которые позволяют
проводить раннюю диагностику и лечение серьезных заболеваний,
сердечно-сосудистых, злокачественных, наследственных, инфекционных, в
здравоохранении в том числе вирусный.
Микробиологические
средства защиты растений от болезней и вредителей, бактериальные удобрения и
регуляторы роста растений; новые высокопродуктивные и устойчивые к
неблагоприятным факторам окружающей среды сорта и гибриды сельскохозяйственных
растений, полученные с помощью генной и клеточной инженерии.
Ценные кормовые добавки и
биологически активные вещества (кормовой белок, аминокислоты, ферменты,
витамины, ветеринарные препараты и др.) для повышения продуктивности
животноводства; новые биоинженерные методы для эффективной профилактики,
диагностики и лечения основных заболеваний сельскохозяйственных животных.
Новые технологии
получения экономически ценных продуктов для использования в пищевой,
химической, микробиологической и других отраслях промышленности.
Технологии глубокой и
эффективной переработки отходов сельского, промышленного и бытового назначения,
использование сточных вод и газовоздушных выбросов для получения биогаза и
высококачественных удобрений.
Я рассказал о плюсах
биотехнологий.
Возникает вопрос: «Есть
ли минусы?» Сразу отвечу, да, есть, и они не
менее существенные.
Проблема
биотехнологий - лишь часть проблемы научных технологий, которая коренится в
ориентации европейского человека на преобразование мира, покорение природы,
начавшееся в эпоху Нового времени. Биотехнологии, стремительно развивающиеся в
последние десятилетия, на первый взгляд приближают человека к реализации давней
мечты о преодолении болезней, устранению физических проблем, достижению земного
бессмертия посредством человеческого опыта. Но, с другой стороны, они порождают
совершенно новые и неожиданные проблемы, которые не сводятся только к
последствиям долговременного употребления генетически измененных продуктов,
ухудшению человеческого генофонда в связи с появлением на свет массы людей,
рожденных лишь благодаря вмешательству врачей и новейших технологий. В
перспективе встает проблема трансформации социальных структур, воскресает
призрак «медицинского фашизма» и евгеники, осужденных на Нюрнбергском процессе.
Вывод:
В настоящие время,
биотехнологии и биоинженерия воплотили в жизнь самые немыслимые проекты ученых.
Очевидно, что за такими
технологиями, а также технологиями в области физики и программирования будущие.
Сейчас всё больше и больше профессионалов, готовых изобретать всё новые шедевры
в области науки.
Скорее всего в
ближайшие десятилетия человечество сделает несколько шагов вперед, что может,
как радовать, так и пугать, ведь никто не знает, что произойдет, если
безостановочно развиваться. Но это уже совсем другая история!
