Што такое біятэхналогія? Асноўныя накірункі і дасягненні

Ці ведаеце вы, што такое біятэхналогія? Напэўна вы сёе-тое пра яе чулі. Гэта важны раздзел сучаснай біялогіі. Яна стала, як і фізіка, адным з асноўных прыярытэтаў у сусветнай эканоміцы і навуцы ў канцы 20 стагоддзя. Яшчэ паўстагоддзя таму ніхто не ведаў, што такое біятэхналогія. Аднак асновы яе заклаў навуковец, які жыў яшчэ ў 19 стагоддзі. Біятэхналогія атрымала моцны штуршок для развіцця дзякуючы працам даследчыка з Францыі Луі Пастера (гады жыцця - 1822-1895). Ён з'яўляецца заснавальнікам сучаснай імуналогіі і мікрабіялогіі.

У 20 стагоддзі бурна развівалася генетыка і малекулярная біялогія з выкарыстаннем дасягненняў фізікі і хіміі. У гэты час найважнейшым напрамкам была распрацоўка метадаў, з дапамогай якіх можна было б культываваць клеткі жывёл і раслін.

ўсплёск даследаванняў

У 1980 гадах адбыўся ўсплёск даследаванняў у галіне біятэхналогіі. Да гэтага часу былі створаны новыя метадычныя і метадалагічныя падыходы, якія забяспечылі пераход да ўжывання біятэхналогій у навуцы і практыцы. З'явілася магчымасць атрымаць з гэтага вялікі эканамічны эфект. Паводле прагнозаў, біятэхналагічныя тавары павінны былі скласці ўжо ў пачатку новага стагоддзя чвэрць сусветнай прадукцыі.

Праца, ажыццёўленая ў нашай краіне

Актыўнае развіццё біятэхналогіі адбывалася ў гэты час і ў нашай краіне. У Расіі таксама было дасягнута значна пашырэнне работ у гэтай галіне і ўкараненне ў вытворчасць іх вынікаў ў 1980 гады. У нашай краіне ў гэты перыяд была распрацавана і ажыццяўлялася першая праграма па біятэхналогіі агульнанацыянальнага маштабу. Былі створаны спецыяльныя міжведамасныя цэнтры, падрыхтаваны спецыялісты-біятэхналогі, заснаваныя кафедры і сфармаваныя лабараторыі ў ВНУ і навукова-даследчых установах.

біятэхналогія сёння

Сёння мы настолькі прывыклі да гэтага слова, што мала хто задае сабе пытанне: "Што такое біятэхналогія?" А між тым пазнаёміцца з ёй падрабязней было б зусім не лішнім. Сучасныя працэсы ў гэтай галіне заснаваныя на метадах выкарыстання рэкамбінантныя ДНК і иммобилизованных ферментаў, клеткавых арганэл або клетак. Сучасная біятэхналогія з'яўляецца навукай аб клеткавых і генноинженерных тэхналогіі і метады стварэння і прымянення трансфармаваны генетычна біялагічных аб'ектаў з мэтай інтэнсіфікацыі вытворчасці або стварэння новых відаў прадуктаў. Вылучаюцца тры асноўныя кірункі, пра якія мы цяпер раскажам.

прамысловая біятэхналогія

У гэтым кірунку можна вылучыць як разнавіднасць чырвоную біятэхналогію (медыцыну). Яна лічыцца самай важнай сферай прымянення біятэхналогій. Усё большую ролю яны гуляюць пры распрацоўцы медыкаментаў (у прыватнасці, для лячэння рака). Вялікае значэнне біятэхналогіі маюць таксама ў дыягностыцы. Яны ўжываюцца, напрыклад, пры стварэнні биосенсоров, чыпаў ДНК. У Аўстрыі чырвоная біятэхналогія сёння карыстаецца заслужаным прызнаннем. Яна нават лічыцца рухавіком развіцця астатніх галін.

Пераходзім да наступнай разнавіднасці прамысловай біятэхналогіі. Гэта біятэхналогія зялёная. Яна выкарыстоўваецца, калі ажыццяўляецца селекцыя. Біятэхналогія гэтая прадастаўляе сёння асаблівыя метады, з дапамогай якіх распрацоўваюцца сродкі процідзеяння супраць гербіцыдаў, вірусаў, грыбкоў, насякомых. Усё гэта таксама вельмі важна, пагадзіцеся.

Для вобласці зялёнай біятэхналогіі асаблівае значэнне мае генная інжынерыя. З дапамогай яе ствараюцца перадумовы для пераносу генаў аднаго віду раслін на іншыя, і такім чынам навукоўцы могуць уплываць на развіццё ўстойлівых характарыстык і ўласцівасцяў.

Шэрая біятэхналогія выкарыстоўваецца для аховы навакольнага асяроддзя. Яе метады прымяняюцца для ачысткі каналізацыйных сцёкаў, санацыі глебаў, ачысткі газаў і адпрацаванага паветра, для перапрацоўкі адходаў.

Але і гэта яшчэ не ўсё. Існуе і белая біятэхналогія, якая ахоплівае сферу выкарыстання ў хімічнай прамысловасці. Біятэхналагічныя метады ў дадзеным выпадку прымяняюцца для бяспечнага з экалагічнай пункту гледжання і эфектыўнага вытворчасці ферментаў, антыбіётыкаў, амінакіслот, вітамінаў, а таксама алкаголю.

І нарэшце, апошняя разнавіднасць. Сіняя біятэхналогія заснавана на тэхнічным ўжыванні розных арганізмаў, а таксама працэсаў марской біялогіі. У гэтым выпадку ў цэнтры даследаванняў - біялагічныя арганізмы, якія насяляюць Сусветны акіян.

Пераходзім да наступнага кірунку - клетачнай інжынерыі.

клеткавая інжынерыя

Яна займаецца атрыманнем гібрыдаў, кланаваннем, вывучэннем клеткавых механізмаў, "гібрыднымі" клеткамі, складаннем генетычных карт. Пачатак яе адносяць да 1960 гадах, калі з'явіўся метад гібрыдызацыі клетак саматычных. Ужо былі ўдасканалены да гэтага часу спосабы культывавання, паўсталі і спосабы вырошчвання тканін. Саматычную гібрыдызацыі, пры якой гібрыды ствараюцца без удзелу палавога працэсу, сёння праводзяць, культывуючы розныя клеткі ліній аднаго выгляду або выкарыстоўваючы клеткі розных відаў.

Гибридомы і іх значэнне

Гибридомы, то ёсць гібрыды паміж лімфацытамі (звычайнымі клеткамі імуннай сістэмы) і опухолевымі, валодаюць ўласцівасцямі клеткавых ліній бацькоў. Яны здольныя, падобна ракавым, дзяліцца неабмежавана доўга на пажыўных штучных асяроддзях (гэта значыць з'яўляюцца "несмяротнымі"), а таксама могуць, падобна лімфацытам, выпрацоўваць аднастайныя (моноклональные) антыцелы, якія валодаюць пэўнай спецыфічнасцю. Гэтыя антыцелы выкарыстоўваюцца ў дыягнастычных і лячэбных мэтах, як адчувальныя рэагенты на арганічныя рэчывы і інш.

Яшчэ адным напрамкам клетачнай інжынерыі з'яўляюцца маніпуляцыі з клеткамі, якія не маюць ядраў, з вольнымі ядрамі, а таксама з іншымі фрагментамі. Гэтыя маніпуляцыі зводзяцца да камбінаванне частак клеткі. Падобныя эксперыменты разам з микроинъекциями фарбавальнікаў або храмасом у клетку праводзяць, каб высветліць, як цытаплазма і ядро ўплываюць адзін на аднаго, якія фактары рэгулююць актыўнасць тых ці іншых генаў ды інш.

З дапамогай злучэння на ранніх стадыях развіцця клетак розных зародкаў вырошчваюць так званых мазаічных жывёл. Інакш іх называюць хімерамі. Яны складаюцца з 2-х відаў клетак, якія адрозніваюцца генатыпам. Шляхам дадзеных эксперыментаў высвятляюць, як у ходзе развіцця арганізма адбываецца дыферэнцоўка тканін і клетак.

кланаванне

Сучасныя біятэхналогіі неймаверныя без кланавання. Досведы, звязаныя з перасадкай ядраў розных саматычных клетак у энуклеированные (гэта значыць пазбаўленыя ядра) яйкаклеткі жывёл з далейшым вырошчваннем у дарослы арганізм атрыманага зародка вядуцца ўжо не адно дзесяцігоддзе. Аднак яны атрымалі вельмі шырокую вядомасць з канца 20 стагоддзя. Сёння мы называем такія досведы кланаваннем жывёл.

Мала каму не знаёмая сёння авечка Долі. У 1996 годзе каля Эдынбурга (Шатландыя) у Рослинском інстытуце было ажыццёўлена першае кланаванне сысуна, якое ажыццявілася з клеткі дарослага арганізма. Менавіта авечка Долі стала першым такім клонам.

генная інжынерыя

З'явіўшыся ў пачатку 1970 гадоў, генная інжынерыя сёння дамаглася значных поспехаў. Яе метады пераўтвораць клеткі млекакормячых, дрожджаў, бактэрый у сапраўдныя "фабрыкі" для вытворчасці любога бялку. Такое дасягненне навукі дае магчымасць дэталёва вывучыць функцыі і структуру бялкоў для таго, каб выкарыстоўваць іх як лекавыя сродкі.

Асновы біятэхналогіі сёння шырока ўжываюцца. Кішачная палачка, напрыклад, стала ў наш час пастаўшчыком важных гармонаў соматотропина і інсуліну. Прыкладная генная інжынерыя ставіць перад сабой мэту канструявання рэкамбінантныя малекул ДНК. Пры ўкараненні ў пэўны генетычны апарат яны могуць надаваць арганізму карысныя для чалавека ўласцівасці. Да прыкладу, можна атрымліваць "біялагічныя рэактары", гэта значыць жывёлы, расліны і мікраарганізмы, якія прадукаваць б рэчывы, фармакалагічна важныя для чалавека. Дасягненні біятэхналогіі прывялі да магчымасці вывядзення парод жывёл і гатункаў раслін з прыкметамі, каштоўнымі для людзей. З дапамогай метадаў геннай інжынерыі можна ажыццяўляць генетычную пашпартызацыю, ствараць ДНК-вакцыны, дыягнаставаць розныя генетычныя захворванні і інш.

заключэнне

Такім чынам, мы адказалі на пытанне: "Што такое біятэхналогія?" Вядома, у артыкуле прыведзены толькі асноўныя звесткі пра яе, коратка пералічаны напрамкі. Гэтая азнаямленчая інфармацыя дае агульнае ўяўленне аб тым, якія існуюць сучасныя біятэхналогіі і як яны выкарыстоўваюцца.