Презентация к уроку "Биотехнологии"

Тема урока:

«Биотехнология и её направления»

Биотехнология

Био- (βίος) – жизнь,

Техно- (τέχνη) – мастерство, Логос (λόγος) – наука.

Биотехнология – наука об использовании в промышленной деятельности человека культур клеток живых организмов, метаболизм и биосинтетические способности которых обеспечивают выработку специфических веществ.

История образования науки

•     1917 г - термин «биотехнология» впервые применил венгерский инженер Карл Эреки.

•     1867 г – Луи Пастер доказывает, что брожение – результат жизнедеятельности микроорганизмов.

•     1940 г – Александр Флеминг выделяет из плесневых грибов первый антибиотик – пенициллин.

•     1953 г – Джеймс Уотсон и Френсис Крик «расшифровывают» структуру ДНК

•     1997 г – клонирование овечки Долли.

•     С 2002 г – создание генетически модифицированных растений и животных.

Традиционная биотехнология

биотехнологии

Производство сырья для промышленности, в том числе биотоплива (биогаз, этиловый спирт).

биотехнологии

Биологические методы защиты  культурных растений и домашних животных  от болезней и вредителей.

биотехнологии

Производство кормов для животноводства.

биотехнологии

Использование микроорганизмов в металлургической промышленности.

биотехнологии

Производство биоматериалов: операционные нити, контактные линзы, заменители крови и т.д.

биотехнологии

Ферментативные датчики, синтез лекарств.

биотехнологии

Получение органических кислот и создание ферментативных моющих средств.

биотехнологии

Получение пищевых добавок.

биотехнологии

Использование биологических методов борьбы с загрязнением окружающей среды.

Современная биотехнология как система интеграции наук

Структура современной биотехнологии

Генная инженерия

Совокупность методов, позволяющих посредством операций in vitro ( в пробирке, вне организма), переносить генетическую информацию из одного организма в другой.

Генная инженерия

Формальной датой рождения генной инженерии считают 1972 год. В этот год группа американских биохимиков Стэнфордского университета во главе с Полом Бергом, сообщила о создании вне организма первой рекомбинантной ДНК.

Современная лаборатория  генной инженерии

Этапы создания трансформированных бактерий

•    Рестрикция

•    Лигирование (создание вектора)

•    Трансформация

•    Скрининг

•    Клонирование трансформированных бактерий.

Практическая работа на интерактивной доске

Генная инженерия: за и против

За:

Против:

«Генная инженерия – палка о двух концах. Точнее не палка, а остро заточенный нож. Оказавшись в умелых руках мудрого человека, он превращается в оружие созидания, добра и защиты. В руках же жадного, амбициозного и недалёкого господина – это оружие агрессии, разрушения и, если хотите, самовредительства. Очень хочется верить, что этот нож окажется у достойного представителя рода человеческого.»

РэймондКэлиндар

Хромосомная инженерия

Хромосомная инженерия — совокупность методик, позволяющих

осуществлять манипуляции с хромосомами. Получают дополненные и замещённые линии,  благодаря которым собираются признаки, приближающие растения к «идеальному сорту».

Метод гаплоидов

Основан на выращивании гаплоидных растений с последующим удвоением хромосом. Из зерен кукурузы выращивают гаплоидные растения, содержащие 10 хромосом, затем хромосомы удваивают и получают диплоидные, полностью гомозиготные растения всего за 2–3 года вместо 6–8-летнего инбридинга.

Микробиологический синтез

Это синтез структурных элементов или продуктов обмена веществ микроорганизмов, за счет присущих микробной клетке ферментных систем.

Продукты микробиологического синтеза: дрожжи, ферменты, микробный белок, витамины, аминокислоты и др.

Клеточная селекция

Процесс создания клеток нового типа на основе гибридизации, реконструкции и культивирования соматических клеток.

•    Впервые использованием культур клеток растений было осуществлено в 1896 году.

•    В 1903 году американским учёным Скугом впервые была получена пролифилирующая культура клеток табака.

Клеточная селекция

•    2004 г. – созданы полностью функциональные капиллярные сосуды

•    2005 г. – выращены полноценные клетки головного мозга и нервной системы

•    2006 г. – клапаны сердца и ткани печени; создан полноценный мочевой пузырь

•    2007 г. – получена роговица глаза

•    2008 г. – выращено новое сердце, трахея

•    Работы по выращиванию органов продолжаются по сей день.

Этапы введения ткани в культуру:

1.             Эксплантация.

2.             Получение дедифференцированной ткани с помощью фитогормонов.

3.             Размножение растений.

4.             Окоренение.

5.             Адаптация.

Использование клеток и тканей

•    Вторичный синтез алкалоидов,

•    морфинов,

•    БАВ,

•    препаратов женьшеня и элеутерококка.

Методы клеточной селекции

1. Искусственный отбор на клеточном уровне.

Это осуществление диагностики по отдельно взятой клетке с получением суспензионных культур.

Методы клеточной селекции

2. Гаплоидная селекция – получение  культуры ткани путём андрогенеза и гиногенеза.

Методы клеточной селекции

3. Соматическая гибридизация – получение межвидовых гибридов с помощью ферментов, разрушающих клеточные оболочки.

Значение клеточной селекции

•    Применение клеточных культур позволяет преодолевать многие проблемы биоэтики, связанные с умерщвлением животных.

•    В культуре можно выращивать клетки в неограниченном количестве. Поэтому культуры клеток и тканей, выделенные из природного материала, широко используются при промышленном производстве БАВ (выращивание  женьшеня, родиолы розовой, элеутерококка).

•    Из апикальных меристем путем микроклонирования получают оздоровленный посадочный материал ценных сортов растений.

Значение клеточной селекции

•     Решаются проблемы получения отдаленных гибридов растений, которые не скрещиваются обычным путем.

•     На культурах клеток получают вакцины, например, против кори и полиомиелита.

•     Сохраняя культуры клеток, можно сохранять генотипы отдельных организмов и создавать банки отдельных сортов и даже видов.

•     Клонирование животных.

Лицеисты в лаборатории клеточной селекции