Меню

Урок 13
Понятие о биотехнологии

Технологии растениеводства и животноводства
§30. Понятие о биотехнологии

Биотехнология в широком смысле — научная дисциплина и сфера практики, пограничная между биологией и техникой, которая использует технологические процессы в работе с биологическими объектами или, наоборот, применяет их в технологических процессах. Биотехнология изучает пути и методы изменения окружающей человека природной среды в соответствии с его потребностями с помощью биологических объектов, включённых в технологические процессы.

В состав биотехнологии входят генная, клеточная и экологическая инженерии.

Археологические раскопки показывают, что биотехнологические процессы зародились в древности. История появления биотехнологии тесно связана с сельским хозяйством, переработкой растениеводческой и животноводческой продукции. На территории древнейших очагов культуры сохранились остатки пекарен, пивоваренных заводов, сооружённых 4—6 тысячелетий назад. В Древней Греции и Древнем Риме широкое распространение получили виноделие и изготовление сыра. В основе пивоварения и виноделия лежит деятельность дрожжевых грибов, сыроделия — молочнокислых бактерий, сычужного фермента. Получение льняного волокна происходит вследствие разрушения пектиновых веществ микроскопическими грибами и бактериями. И в настоящее время производство хлеба, кисломолочных продуктов, сыра (рис. 109), вина и пива происходит с использованием этих биотехнологий.

На рубеже XIX и XX вв. началось бурное развитие биологических наук: генетики, микробиологии, вирусологии, цитологии, физиологии, эмбриологии. В ряде стран были созданы первые биогазовые установки, в которых отходы животноводства и растениеводства под действием микроорганизмов превращались в биогаз (метан) и удобрение. В конце 40-х гг. XX в. начинает развиваться микробиологическая промышленность, связанная с производством антибиотиков, которые нашли широкое применение не только в медицине, по и в сельском хозяйстве для лечения животных и растений, в качестве биодобавок в корма. Возникли предприятия, на которых при помощи микроорганизмов производились аминокислоты, витамины, органические кислоты, ферменты.

C середины 70-х гг. XX в. биотехнологии развиваются в различных направлениях с помощью методов генной и клеточной инженерии. Формальной датой рождения современной биотехнологии считается 1972 г., когда была создана первая рекомбинативная (гибридная) ДНК путём встраивания в неё чужеродных генов. До этого использовались главным образом физические и химические мутагены в целях создания форм микроорганизмов, синтезирующих ценные для человека вещества в 5—10 раз интенсивнее, чем исходные штаммы (штамм — чистая культура микроорганизмов).

Основные направления биотехнологии

1. Производство при помощи микроорганизмов и культивируемых эукариотических клеток (клеток, обладающих оформленным клеточным ядром) лекарственных препаратов — антибиотиков, вакцин, сывороток, антител и др., биологически активных соединений — ферментов, витаминов, гормональных препаратов, а также белков, аминокислот, используемых в качестве кормовых добавок.

2. Применение биологических методов борьбы с загрязнением окружающей среды (биологическая очистка сточных вод, загрязнений почвы и т. д.) и для защиты растений от вредителей и болезней.

3. Создание новых полезных штаммов микроорганизмов, сортов растений, пород животных и т. п.

Объектами биотехнологии служат многочисленные представители групп живых организмов:
• микроорганизмы — вирусы, бактерии, простейшие, дрожжи и др.;
• клетки растений, животных, человека;
• свободные и иммобилизованные ферменты (иммобилизация — прикрепление ферментов (веществ белковой природы) или клеток микроорганизмов к нерастворимым носителям);
• иммобилизованные клетки.

Практическая работа № 23

Изучение объекта биотехнологии (дрожжевых грибов)

Вам потребуются: прессованные дрожжи, сахар, фильтровальная бумага, стакан, пипетка, термостат (термос), микроскоп.

1. Растворите в стакане тёплой воды одну столовую ложку сахара.

2. Добавьте в раствор небольшое количество дрожжей.

3. Закройте стакан фильтровальной бумагой и поместите в тёплое место с температурой 25—30 °C (лучше в термостат).

4. Дайте раствору постоять 1,5—2 ч, до тех пор, когда он начнёт бродить.

5. Возьмите пипеткой каплю бродящей жидкости, поместите её на предметное стекло и накройте покровным.

6. Рассмотрите под микроскопом одиночные и почкующиеся клетки.

7. Зарисуйте клетки в рабочей тетради. Сделайте вывод.

Проверяем свои знания

1. Какое значение в природе и в жизни человека имеют культурные и дикие виды дрожжей?

2. При каких условиях размножаются дрожжи?

3. Есть ли у вас опыт применения грибов и бактерий в домашнем хозяйстве?