Меню

Технология. 8 класс. Авторский коллектив: Е. С. Глозман, Е. Н. Кулакова, Ю. Л. Хотунцев, О. А. Кожина, И. В. Воронин, В. В. Воронина, А. Е. Глозман

§ 3. Биотехнологии и современные медицинские технологии

Биотехнология — технология использования живых организмов, систем этих организмов и продуктов их жизнедеятельности, а также создание в интересах человека новых живых организмов с необходимыми свойствами.

Этот термин относится к широкому комплексу процессов модификации (изменения) биологических организмов для обеспечения потребностей человека, начиная с модификации растений и животных путём естественного отбора и гибридизации (создания гибридов двух организмов).

Важнейшими задачами, стоящими перед биотехнологией, являются:

• повышение продуктивности сельскохозяйственных растительных культур и животных, т. е. обеспечение качественным продовольствием населения земного шара;

• создание новых пород культивируемых в сельском хозяйстве видов;

• защита окружающей среды и утилизация отходов;

• создание новых экологически чистых процессов преобразования энергии и получения минеральных ресурсов;

• предотвращение разрушения среды обитания, глобального изменения климата;

• принципиальное улучшение современных медицинских технологий.

Биотехнологии основаны и связаны с различными современными научными дисциплинами и научными направлениями: научными основами получения пищевых продуктов, технологиями пищевой промышленности, бионикой, генной инженерией, биоинженерией, нейротехнологиями и др.

Охарактеризуем несколько направлений.

Бионика — наука о применении в технических устройствах и системах принципов организации, свойств, функций и структуры живой природы. Например, способность некоторых насекомых светиться определила дизайнерскую идею разработки одежды и обуви со встроенным автономным освещением, строение тела скорпиона вдохновило на создание компьютерного кресла «Скорпион» (рис. 1.7).

Основное назначение биотехнологии в пищевой промышленности — участие в традиционных методах приготовления хлеба, сыра, вина, уксуса и т. д. Современная пищевая биотехнология непосредственно влияет на создание новых видов продуктов, снижение их себестоимости, повышение качества и питательной ценности продуктов животного происхождения и сельскохозяйственных культур. Введение в состав пищевых продуктов аминокислот, витаминов, белков, пищевой клетчатки крайне необходимо человеческому организму для нормальной жизнедеятельности. Одновременно это позволяет увеличить сроки хранения продуктов и повысить их питательную ценность.

Генная инженерия — совокупность приёмов, методов и технологий создания новых генетических структур, входящих в состав каждой клетки живого организма, выделения генов из организма (клеток), осуществления манипуляций с генами и введения их в другие организмы.

Генная инженерия является инструментом биотехнологии. Учёные — биохимики и молекулярные биологи научились изменять гены или создавать совершенно новые, комбинируя гены различных организмов. Стало возможным синтезировать гены точно по заданным схемам, вводить искусственные гены в живые организмы и заставлять их работать. Изменение генетической структуры клетки позволяет живому организму избавиться от нежелательных наследуемых признаков.

Генная инженерия играет важную роль в сельском хозяйстве, позволяя создавать генетически модифицированные продукты. Трансгенные растения — это растения, в которые пересажены гены других организмов. Методы генной инженерии были успешно применены к более чем 50 видам сельскохозяйственных растений, включая картофель, помидоры, кукурузу, яблоню, сливу, виноград, капусту, баклажаны, огурцы, пшеницу, сою, рис, рожь и многие другие.

Так, картофель, устойчивый к колорадскому жуку, был создан путём введения в ген картофеля гена почвенной тюрингской бациллы, вырабатывающей особый белок, губительно действующий на колорадского жука и безвредный для человека. Удалось получить трансгенные томаты, легко переносящие заморозки, кукурузу, устойчивую к воздействию пестицидов.

Применение генной инженерии позволило сократить использование химических средств борьбы с болезнями растений, сорняками, вредителями на 40—60%, однако привело к другим проблемам, связанным, в частности, с наследованием приобретённых признаков и влиянием генетически модифицированных организмов на традиционные, немодифицированные организмы.

Современные медицинские технологии напрямую связаны с развитием биотехнологий, информационных, лазерных технологий и нанотехнологий. Внедрение передовых медицинских технологий повысило качество медицинских услуг, что положительно влияет на здоровье и продолжительность жизни человека.

Например, развитие информационных технологий и современных телекоммуникаций, появление в клиниках большого количества компьютеризированной аппаратуры для диагностики и лечения, автоматизированных медицинских приборов, следящих систем привело к качественному индивидуальному обслуживанию населения страны.

Лазерные технологии получили применение при операциях на органах брюшной полости, лёгкие; в желудочно-кишечной хирургии при проведении хирургических операций без разрезов с помощью проколов (малоинвазивных операций); в зубоврачебной практике; при удалении опухолей, особенно головного и спинного мозга; при проведении операций на глазах.

Нанотехнологии планируется использовать для транспортировки лекарств к поражённым клеткам человека, возможно, с помощью нанороботов. В настоящее время во многих странах мира идёт разработка таких нанороботов. Их функции будут заключаться в слежении, исправлении и контроле за биологическими системами человека на молекулярном уровне.

Наряду с лечебными препаратами (лекарствами) разрабатываются тестирующие препараты, позволяющие определять состояние человеческого организма, в том числе наличие в организме наркотиков, алкоголя и др.

Большое значение в современных медицинских технологиях отводится развитию биоинженерии, объединяющей технические, инженерные подходы к решению медицинских проблем с достижениями биомедицинской науки и клинической практики. Среди важных достижений биоинженерии — разработка искусственных суставов, кровеносных сосудов, аппаратов искусственного кровообращения, магниторезонансной томографии. К биоинженерии следует отнести развитие нейротехнологий (технологий, предназначенных для улучшения и исправления функций мозга) благодаря появлению компьютерных нейроинтерфейсов. связанных с центральной нервной системой человека (например, возможность включать телевизор усилием мысли). Ожидается, что в 30-х гг. XXl в. произойдёт нейротехнологическая революция: появится реальный гибридный человеко-машинный мозг. Реализуется нейропротезирование органов чувств и конечностей человека; искусственные органы, такие как ухо, глаз или нога, будут управляться центральной нервной системой. В области биоинженерии трудятся специалисты различных профессий, например инженеры-биотехнологи, биоинформатики.

Вопросы и задания:

1. Каковы основные задачи, стоящие перед биотехнологией в настоящее время?

2. Какова роль информационных технологий в развитии современных медицинских технологий?

3. Каковы функции и назначение инженерной биотехнологии?

4. Найдите в Интернете информацию о достоинствах и недостатках генно-модифицированных продуктов.

Задание

1. Используя Интернет, личные наблюдения и ассоциации, заполните в рабочей тетради таблицу «Что влияет на продолжительность жизни человека».

Знаком «+» отметьте положительные факторы, знаком «-» — отрицательные.

2. В конце таблицы сделайте вывод.

Таблица 1.3

Что влияет на продолжительность жизни человека