Основные направления современной биотехнологии

Биотехнология: история, направления, преимущества

История

С древнейших времен человек использовал биотехнологические процессы в хлебопечении, приготовлении кисломолочных продуктов, виноделии, но лишь благодаря работам Луи Пастера а середине ХІХ ст., которые доказали связь процессов брожения с деятельностью микроорганизмов, традиционная биотехнология получила научную основу.

В 40-50-х гг. ХХ ст., когда был открыт биосинтез пенициллина методами ферментации, началась эра антибиотиков, послужившая толчком к развитию микробиологического синтеза и образованию микробиологической промышленности. В 60-70-е гг. ХХ ст. началось бурное развитие клеточной инженерии. С созданием в 1972 г. Группой П. Берга в США первой гибридной молекулы ДНК in vitro (выращенной в пробирке) связано зарождение генной инженерии. Она открыла путь к сознательному изменению генетической структуры организмов таким образом, чтобы эти организмы могли вырабатывать необходимые человеку продукты и осуществлять необходимые процессы. Эти два направления определили новый образ биотехнологии.

Биотехнология как наука

Биотехнология – это наука о методах использования живых организмов, биологических процессов и явлений для создания новых видов производства.

Биотехнологию применяют во многих сферах ежедневного потребления – от одежды, которую мы носим, до сыра, который мы едим. На протяжении столетий фермеры, пекари и пивовары использовали традиционные технологии для изменения и модификации растений и продуктов питания.

Биотехнологические центры существуют и в Украине: в Киеве, Одессе и в Крыму (институт эфиромасличных и лекарственных растений в Симферополе и Никитский ботанический сад вблизи Ялты).

Основными направлениями биотехнологии являются следующие:

Б И О Т Е Х Н О Л О Г И Я:

Промышленная Инженерная Генная Клеточная

биотехнология энзимология инженерия инженерия

Преимущества биотехнологий

Биотехнология предлагает огромные потенциальные преимущества. Она помогает окружающей среде, позволяя фермерам уменьшить количество пестицидов и гербицидов. Это означает меньший риск токсического загрязнения почв и грунтовых вод. Кроме того, гербициды, применяемые совместно с генетически модифицированными растениями, более безопасны для среды, чем гербициды предыдущего поколения. Культуры, выведенные методами биоинженерии, приводят к широкому применению безотвальной обработки почвы, уменьшая потерю ее плодородия.

Биотехнология имеет огромный потенциал и в борьбе с голодом. Повышение урожайности и выведение культур, стойких к болезням и засухе, поможет уменьшить недостаток еды для населения планеты.

Биотехнология помогает бороться с болезнями. Именно она предлагает нам новые методы лечения кардиологических заболеваний: склероза, гемофилии, а также гепатита и СПИДа. Созданные генно-инженерные штаммы кишечной палочки, дрожжей, клеток млекопитающих и насекомых, используются для получения ростового гормона, инсулина и интерферона человека, разнообразных ферментов и противовирусных вакцин.

Дальнейший прогресс человечества во многом связан с развитием биотехнологий. Однако необходимо учитывать, что бесконтрольное распространение генно-инженерных живых организмов и продуктов может нарушить баланс в природе и создать угрозу здоровью человека.

ДНК-технологии. Евгеника

Евгеника: история и современность

Английский ученый Ф. Гальтон в 1869 г. Создал евгенику (от греч. хорошего рода) – теорию о наследственном здоровье человека и путях его улучшения. Он предложил изучать влияния, которые могу улучшить наследственные качества (здоровье, умственные способности, одаренность) будущих поколений.

Цель позитивной евгеники – увеличить воспроизведение индивидов с признаками, полезными для общества, такими как высокий интеллект и хорошее физическое развитие, или биологическая приспособленность.

Негативная евгеника стремится уменьшить воспроизведение тех, кого можно считать недоразвитыми умственно и физически или развитыми ниже среднего.

Адольф Гитлер говорил, что евгеника – это наука будущего … а залогом этого будет чистая раса.

Сегодня в ряде стран уже доступна пренатальная (дородовая) диагностика эмбриона, который развивался в результате искусственного оплодотворения. Для этого определяют (проверяют на) наличие маркеров около 6000 наследственных заболеваний, после чего решают вопрос о целесообразности имплантации эмбриона в матку. Это позволяет иметь ребенка парам с высоким риском наследственных заболеваний.

С другой стороны, некоторые специалисты считают, что практика вмешательства в естественное разнообразие генов несет в себе определенные спрятанные риски. Эти методы разработаны не для улучшения генофонда человека, а для помощи отельным парам в осуществлении их желания иметь ребенка.

Доказательства «за» евгенику

В развитых странах на практике возрастает генетическая нагрузка как результат сохранения маложизнеспособных особей за счет сокращения числа спонтанных абортов (беременностей с мутационными нарушениями), в том числе путем переведения беременных в режим «на сохранение».

Другой причиной возрастания генетической нагрузки является развитие медицины, позволяющей дойти до репродуктивного возраста особам, которые имеют значительные врожденные генетические аномалии или заболевания. В связи с эти концепция евгеники относительно людей сегодня более актуальна, чем 100 лет назад.

Евгенические принципы в наше время частично реализованы в рекомендациях относительно желанной и нежеланной беременности. Такое оценивание проводят на основе опроса или биотестирования небольшой категории особ, входящих в так называемую «группу риска».

Доказательства «против» евгеники

Научная репутация евгеники пошатнулась в 30-х гг. ХХ ст., когда ее начал использовать для обоснования своей расовой политики Третий Рейх. В послевоенный период научное сообщество и широкие массы ассоциировали евгенику с преступлениями нацисткой Германии.

Исследования в области генетики человека могут принести как спасение от недуга, так и несчастье – все зависит от того, кто ими пользуется.

Здесь лучше всего подходят слова одного из философов: «Тому, кто не постиг науку добра, всякая иная наука принесет только вред».

Биология 11 класс

Основные направления современной биотехнологии.

Достижения селекции растений и животных в Украине.

учитель: Удачкина Наталья Геннадиевна

Цели: углубить знания учащихся о гене, дать представления о биотехнологии как современном виде промышленности;

ознакомить с отдельными отраслями молекулярной генетики и биохимии, клеточной и генной инженерией;

закрепить и обогатить знания о проблеме использования генетически модифицированных организмов;

формировать эмоционально-ценностное отношение к природе, практическое применение знаний с целью охраны здоровья человека;

развивать познавательный интерес, умения сравнивать, обобщать, логически мыслить, делать выводы;

формировать научное мировоззрение.

Тип урока: комбинированный.

Методы: анализ литературы и интернет источников, электронных энциклопедий, создание мультимедийных презентаций, беседа, диспут.

Оборудование: компьютер, мультимедийные презентации, индивидуальный лист оценивания.

Ход урока:

І. Организационный момент.

ІІ. Целевая установка.

ІІІ. Подготовительный этап:

Учащиеся за несколько недель до проведения открытого урока готовят презентации на предложенные темы:

1. Биотехнология: история, направления, преимущества.

2. Генетически модифицированные организмы.

3. ДНК-технологии. Евгеника.

4. Клонирование.

5. Генная инженерия.

IV. Изучение нового материала:

Мобилизующий этап:

Вступительное слово учителя:

XXI век назван веком биологии. Биологические объекты представляют широкий простор для ученых. Живая природа имеет бесчисленные запасы позитивных качеств, которые можно использовать на благо человечества и самой природы. Экологически чистые продукты не загрязняют окружающую среду, биотехнологические средства образования энергии не отравляют мир, вторичная переработка сырья позволяет вычистить Землю от мусора. О чем идет речь? (о биотехнологиях)

Слайд 1.

Тема урока.

Слайд 2.

Цели урока:

• расширить представления о селекции организмов;

• рассмотреть отдельные отрасли современной биотехнологии;

• оценить перспективы развития биотехнологии как науки.

Изучение нового материала:

Слайд 3.

Древнеримский оратор Цицерон считал, что правильно построенная речь содержит ответы на семь вопросов: Что? Как? Когда? Почему? Где? Чем? Зачем?

Рассматривая данную тему, мы должны сегодня ответить на вопросы: «Что такое биотехнология?», «Как она появилась?» «Когда и почему?», «Где применяется?», «Чем осуществляется?», «Зачем используется?».

Слайд 4.

Определение понятия биотехнология, основоположник, цель применения.

Слайд 5.

Основная задача современной биотехнологии.

Слайд 6.

Основные преимущества современной биотехнологии над селекцией.

Слайд 7.

Классические методы селекции.

Слайд 8.

Новейшие методы в селекции.

Слайд 9.

Достижения украинских селекционеров. Селекция растений.

Слайд 10.

Селекция животных.

Слайд 11.

Таблица «Направления современной биотехнологии» (в индивидуальном листе оценивания)

- доклады учащихся на подготовленные темы с применением мультимедийных презентаций.

Слайд 12.

Как оценивать современную биотехнологию?..

Слайд 13.

Почему биотехнология сейчас так актуальна?

Слайд 14.

Этично ли проводить генетические эксперименты на человеке?

Слайд 15.

Этичны ли эксперименты над животными?

Слайд 16.

Нужно ли клонировать исчезающих животных?

А теперь давайте проверим, как вы усвоили материал сегодняшнего урока…

Слайд 17.

Тестирование

Слайд 18.

Проверяем тест

V. Подведение итогов семинара.

VI. Оценивание участников семинара:

Оценивание учащихся происходит на основе выведения общего балла за различные формы работы на уроке:

Индивидуальный лист оценивания

Ф.И. уч-ся ___________________________________________ Класс: _____

Тема урока: _______________________________________________________

__________________________________________________________________

1. Создание и защита презентации: _____________

2. Работа с таблицей:

Направление биотехнологии

В чем заключается?

Практическое применение

Генетически модифицированные организмы

ДНК-технологии

Клонирование

3. Тестирование: 1) ____ 2) ____ 3) _____ 4) _____ 5) _____

Общий балл: _____

VII. Оценивание.

VIII. Домашнее задание: § 16-20 повторить, творческое задание: написать о своем отношении к клонированию человека.

Спасибо за урок!

Индивидуальный лист контроля

Ф.И. уч-ся _____________________________________________________________________ Класс: _____

Тема урока: _________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________

1. Создание и защита презентации: _____________

2. Работа с таблицей:

Направление биотехнологии

В чем заключается?

Практическое применение

Генетически модифицированные организмы

ДНК-технологии

Клонирование

3. Тестирование: 1) ____ 2) ____ 3) _____ 4) _____ 5) _____

Общий балл: _____