Биотехнологийн хэрэглээний талбарууд. Биотехнологийн хэрэглээний чиглэлүүд

Биотехнологи (Βιοτεχνολογία, грек хэлнээс Биос- амьдрал, технологи- урлаг, гар урлал ба лого- үг, сургаал) - амьд организм ба биологийн процессыг үйлдвэрлэлд ашиглах. Биотехнологи бол биологи, хими, техникийн шинжлэх ухааны уулзвар дээр үүссэн салбар дундын салбар юм. Биотехнологийн хөгжил нь хүн төрөлхтний дэлхийн асуудлыг шийдвэрлэхтэй холбоотой - хүнс, эрчим хүч, эрдэс баялгийн хомсдолыг арилгах, эрүүл мэндийн байдал, хүрээлэн буй орчны чанарыг сайжруулах.

Арга

Биологийн аргыг ашиглах эерэг хүчин зүйл бол байгаль орчинд ээлтэй байдал юм. Биологийн бодисыг хэрэглээний давтамжийг хязгаарлахгүйгээр ашиглаж болох бөгөөд харин химийн хортон шавьж устгах бодис бүхий ургамлын эмчилгээний тоог хатуу зохицуулдаг.

Биологийн ургамал хамгаалал нь ашигтай зүйлийн (энтомофаг, бичил биетний) байгалийн популяцийн үйл ажиллагааг хамгаалах, дэмжих, агробиоценоз дахь таримал ургамлыг өөрийгөө хамгаалах, агробиоценозыг ашигтай зүйлээр шинэчлэх гэсэн хоёр үндсэн чиглэлийг системчилсэн хандлага, нэгдсэн хэрэгжүүлэхэд суурилдаг. дутагдалтай эсвэл байхгүй байгаа. Ургамал хамгаалах биологийн аргын бусад аргуудаас үндсэн ялгаа нь улирлын чанартай колоничлол, зоофаг, бичил биетнийг нэвтрүүлэх, дасан зохицох аргыг ашиглан биологийн бэлдмэлийг ашиглан хийдэг эхний чиглэлийг ашиглах явдал юм. Ашигтай зүйлийн нөхөн үржихүй, үр ашгийг агробиотехникийн арга хэмжээ, хөрс боловсруулах зарим аргуудын тусламжтайгаар хөнгөвчлөхөд тусалдаг бөгөөд үүний тусламжтайгаар зоофагуудын амьдрах таатай нөхцлийг бүрдүүлэх боломжтой юм.

Таримал ургамлын хортон шавьжид тэсвэртэй сортуудыг тариалах нь бага нягтралтай хортон шавьжийн популяцийг бий болгоход хувь нэмэр оруулдаг.

Биологийн аргын үндсэн арга хэрэгсэл бүр (бичил биетээр ургамлыг хамгаалахад тустай зоофаг ашиглах) өөрийн гэсэн шинж чанартай бөгөөд зохих нөхцөлд үр дүнтэй байдаг. Эдгээр хэрэгслүүд нь үгүйсгэхгүй, харин бие биенээ нөхдөг. Өнөө үед хортон шавьжнаас ургамал хамгаалах нэгдсэн системд биологийн хамгаалалтыг бусад аргуудтай хослуулах арга замыг хайж олоход онцгой анхаарал хандуулж байна. Энэ аргын гол зорилго нь хортон шавьжийн байгалийн дайснуудын үр нөлөөг тодорхойлох нөхцлийг судлах, тэдгээрийн тоо толгой, хортон шавьжийн популяцитай харилцах харилцааг зохицуулах арга замыг боловсруулах явдал юм.

Танилцуулга, дасан зохицох ажлыг тус улсад хязгаарлагдмал тархалттай хорио цээрийн хортон шавьжийн эсрэг ашигладаг.

Байгалийн дайснууд нь төрөлх нутагтаа хортон шавьжийн нөхөн үржихүйг хязгаарлаж, газарзүйн шинэ бүсэд байдаггүй. Импортлох, дасан зохицох үр дүнтэй зоофагууд, бичил биетүүд хортон шавьжийн эх оронд олдож, шинэ газар нутаг руу нүүлгэн шилжүүлдэг. Нэг хортон шавьж, өвчин, хогийн ургамлаар амьдрахад дасан зохицсон өндөр мэргэшсэн төрөл зүйлийг импортлох замаар хамгийн сайн үр дүнд хүрдэг. Газар доторх нүүлгэн шилжүүлэлт нь хортон шавьжийн тоо буурч байгаа хуучин голомтоос үр дүнтэй, ихэвчлэн мэргэшсэн байгалийн дайснуудыг эдгээр дайснууд байхгүй, эсвэл хараахан хуримтлагдаагүй байгаа зүйлийн тархацын бусад хэсэгт шинээр нүүлгэн шилжүүлэх явдал юм.

Хортой зүйлүүдийг гэмтээж буй бичил биетүүдийг биологийн бэлдмэл хэлбэрээр ургамлыг хамгаалахад ашигладаг. Ихэнх биологийн нянгийн бэлдмэлүүд нь шавьжны гэдсэнд уусдаг спор, талст үүсгэгч Bacillus thuringiensis Berl бүлгийн талст уусдаг бактери дээр суурилж, хоол хүнсээр орж ирдэг.

Мөөгний бэлдмэл нь төгс бус хүмүүст хамаарах энтомопатоген мөөгөнцрийн спорыг агуулдаг.

Вирусын биологийн бэлдмэлүүд (Вериных) нь ихэвчлэн Lepidoptera-г халдварладаг полиэдроз ба гранулоза вирусын үндсэн дээр хийгддэг.

Байгууллагын бүх түвшний амьд системд мэдээлэл дамжуулах нийтлэг арга бол химийн холбоо юм. Сүүлийн үед биоценоз дахь амьд организмын хоорондын харилцаа холбоо, тэдгээрийн өсөлт хөгжилтийг хангадаг биологийн идэвхт бодисыг боловсруулж ашиглахад ихээхэн анхаарал хандуулж байна. Биологийн идэвхт бодисын үндсэн бүлэг нь феромонууд юм. Феромонууд нь шавьж үйлдвэрлэж, хүрээлэн буй орчинд гаргадаг химийн бодис юм. Эдгээр бодисууд нь зохих зан үйл эсвэл физиологийн урвал үүсгэдэг. Феромонуудын янз бүрийн бүлгүүд байдаг - хүйс, бөөгнөрөл, ул мөр гэх мэт. Эрэгтэйчүүдийг татахын тулд эмэгтэйчүүд ихэвчлэн гаргадаг бэлгийн феромонууд ургамал хамгааллын практикт хамгийн өргөн тархсан байдаг. Хамгийн их судлагдсан нь lepidoptera, coleoptera, bedbugs, lacewings, морин шоргоолжны феромонууд юм. Байгалийн шавжны феромонуудын бүтцийг тодорхойлоход үндэслэн тэдгээрийн синтетик аналогийг бий болгосон. Бэлгийн феромонууд нь хортон шавьжийн тархалтын бүсийг илрүүлэх, тодорхойлох, хамгаалах арга хэмжээ авах цагийг дохио өгөх, хортон шавьжийн популяцийн нягтралыг тодорхойлох, түүнчлэн үр тариаг эрчүүдийг олноор нь барих ("эрэгтэй вакуум") болон үр тариаг хамгаалахад ашигладаг. чиг баримжаа алдах, химийн ариутгалын үед эрчүүдийг татах.

Шавжны чиг баримжааг алдуулах арга нь нийлэг феромоны өндөр концентраци бүхий талбайг дүүргэж, эрэгтэй, эмэгтэй хүмүүсийн хоорондох феромон холбоог тасалдуулах явдал юм. Үүний үр дүнд нийлээгүй эмэгчин үржил шимгүй өндөглөдөг бөгөөд энэ нь тухайн зүйлийн популяци буурахад хүргэдэг. Шавжны хувирал, хайлах, үржих, үржих үйл явц нь гормоноор зохицуулагддаг болохыг тогтоожээ. Хамгийн их судлагдсан нь өсвөр насны (авгалдай), экдизон (авгалдай), тархи юм. Гормоныг химийн нэгдлүүд болгон нийлэгжүүлж, олж авсан бөгөөд бүтэц нь байгалийнхаас ялгаатай боловч биологийн идэвхийг дуурайдаг - шавьжны өсөлт, хөгжлийг зохицуулагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг. Хитин ба жувеноид синтезийн дарангуйлагчид ургамал хамгаалалд практик хэрэглээг олж авсан. Гормоны бэлдмэлүүд нь уламжлалт шавьж устгах бодисоос үйл ажиллагааны хувьд ихээхэн ялгаатай байдаг. Эдгээр нь хортой биш боловч үр хөврөлийн хөгжил, метаморфозын эмгэг, ариутгал үүсгэдэг. Хитин дарангуйлагчид нь хайлуулах явцад кутикул үүсэхийг саатуулдаг. Жувеноид нь авгалдай эсвэл хүүхэлдэй хөгжиж дууссаны дараа үхэлд хүргэдэг бөгөөд дараагийн Линчи үед хитиний нийлэгжилтийг саатуулдаг.

Хортон шавьжтай тэмцэх генетикийн аргыг A. S. Serebrovsky (1938, 1950) боловсруулж, санал болгосон. Энэ арга нь байгалийн хортон шавьжийн популяцийг ижил зүйлийн генетикийн хувьд доогуур хувь хүмүүсээр хангах явдал юм. Байгалийн популяцийн эмэгчин ийм хүмүүстэй нийлж амьдрах чадваргүй өндөглөдөг, үр удмаа гаргадаггүй, хортон шавьж нь өөрөө устгадаг. Генетикийн аргыг цацраг туяа, химийн ариутгал хийдэг. Цацрагийн ариутгал нь хортон шавьжийг бөөнөөр нь үржүүлэх, тэдгээрийг цацраг туяагаар (гамма туяа, рентген туяагаар) цацаж, дараа нь жимсний мод, үр тарианд цацах явдал юм. Хромосомын аппаратын гэмтэл нь цацраг туяанд өртсөн хүмүүст тохиолддог. Химийн ариутгалд ариутгагч бодисууд нь алкилийн нэгдлүүд, антиметаболитууд, антибиотикуудтай химийн бодисуудыг ашигладаг. Эхнийх нь эмэгтэй, эрэгтэй хүмүүсийн бэлгийн үргүйдэл үүсгэдэг бол антиметаболит нь эмэгтэйчүүдэд үргүйдэл үүсгэдэг. Мал аж ахуйн үйлдвэрлэлд ихээхэн хохирол учруулдаг Кюрасао арал дээр 1954 онд саарал ялаатай тэмцэх ажлыг генетикийн хяналтыг хийжээ. Ариутгасан хүмүүсийг суллах ажил амжилттай болсон. Генетикийн хяналтын арга нь угаасаа сонгомол бөгөөд түүний хэрэглээ нь хүрээлэн буй орчинд сөрөг нөлөө үзүүлэхгүй бөгөөд ариутгалын хүчин зүйлүүдэд тэсвэртэй болоход хувь нэмэр оруулдаггүй.

Биотехнологийн түүх

Эрт дээр үеэс хүмүүс жигнэх, исгэсэн сүүн бүтээгдэхүүн бэлтгэх, дарс үйлдвэрлэх гэх мэт биотехнологийн процессыг ашиглаж ирсэн боловч зөвхөн 19-р зууны дунд үед Луис Пастерийн ажлын ачаар исгэх үйл явц ба бичил биетний үйл ажиллагааны хоорондын холбоог нотолсон. , уламжлалт биотехнологи нь шинжлэх ухааны үндэслэлтэй болсон.

20-р зууны 40-50-аад онд пенициллиний биосинтезийг исгэх аргыг ашиглан хийж байх үед антибиотикийн эрин үе эхэлсэн нь микробиологийн синтезийг хөгжүүлэх, микробиологийн үйлдвэрлэлийг бий болгоход түлхэц өгсөн.

20-р зууны 60-70-аад онд эсийн инженерчлэл эрчимтэй хөгжиж эхэлсэн.

1972 онд АНУ-д П.Бэргийн бүлэг анхны эрлийз ДНХ молекулыг in vitro хэлбэрээр бүтээсэн нь генийн инженерчлэл үүссэнтэй албан ёсоор холбоотой байсан бөгөөд энэ нь организмын генетикийн бүтцийг ухамсартайгаар өөрчлөх боломжийг нээж өгсөн юм. хүнд шаардлагатай бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэж, шаардлагатай процессуудыг явуулдаг. Энэ хоёр чиглэл нь хүний ​​олон мянган жилийн турш хэрэглэж ирсэн эртний биотехнологитой бараг ижил төстэй шинэ биотехнологийн дүр төрхийг тодорхойлсон. 1970-аад онд энэ нэр томъёо өөрөө өргөн тархсан нь чухал юм биотехнологи.Тэр цагаас хойш биотехнологи нь молекул ба эсийн биологи, молекул генетик, биохими, биоорганик химитэй салшгүй холбоотой. Орчин үеийн биотехнологи хөгжлийнхөө богино хугацаанд (25-30 жил) ихээхэн амжилтанд хүрсэн төдийгүй үйлдвэрлэл, үндэсний эдийн засгийн янз бүрийн салбарт организм, биологийн процессыг ашиглах хязгааргүй боломжийг харуулсан.

Биотехнологийг шинжлэх ухаан болгон

Биотехнологи нь бичил биетэн, амьтан, ургамлын эсүүд, тэдгээрийн бодисын солилцооны бүтээгдэхүүн: фермент, амин хүчил, витамин, антибиотик гэх мэтийг олж авах, ашиглахад чиглэсэн суурь болон хэрэглээний шинжлэх ухаан, техникийн хэрэгслийн цогц юм.

Үйлдвэрлэлийн микробиологийг багтаасан биотехнологи нь биохими, микробиологи, генетик, химийн технологийн мэдлэг, аргуудыг ашиглахад үндэслэсэн бөгөөд технологийн процесст бичил биетний шинж чанар, эсийн өсгөвөрийн үр шимийг хүртэх боломжийг олгодог. Орчин үеийн биотехнологийн процессууд нь ДНХ-ийн рекомбинант аргууд, түүнчлэн хөдөлгөөнгүй фермент, эс, эсийн органеллуудыг ашиглахад суурилдаг.

Судалгааны үндсэн чиглэлүүд:

• Молекул биологи, генетик, эсийн инженерчлэлийн аргыг ашиглан шинэ биотехнологийг бий болгох шинжлэх ухааны үндэслэлийг боловсруулах.
• Микробын биомасс, микробиологийн синтезийн бүтээгдэхүүнийг үйлдвэрлэх, ашиглах.
• Биотехнологийн үйл явцын физик-химийн болон биохимийн үндсийг судлах.
• Шинэ биотехнологийг бий болгохын тулд вирусыг ашиглах.

Өргөдөл

Биотехнологийг бидний эргэн тойронд өмсдөг хувцаснаас эхлээд хэрэглэдэг бяслаг хүртэл өдөр тутмын олон зүйлд ашигладаг. Олон зууны турш тариачид, талх нарийн боовчид, шар айраг үйлдвэрлэгчид ургамал, хоол хүнсийг өөрчлөх, өөрчлөх уламжлалт арга техникийг ашигладаг бөгөөд улаан буудай нь хамгийн эртний жишээ, нектарин нь хамгийн сүүлийн үеийн нэг юм. Өнөөдөр биотехнологи нь орчин үеийн шинжлэх ухааны аргуудыг ашигладаг бөгөөд энэ нь ургамал, амьтан, бичил биетнийг илүү нарийвчлалтай, урьдчилан таамаглахуйц сайжруулах, өөрчлөх боломжийг олгодог.

Хэрэглэгчид илүү өргөн хүрээний аюулгүй бүтээгдэхүүнтэй байх ёстой. Биотехнологи нь зөвхөн хөдөө аж ахуйд төдийгүй анагаах ухаан, түлшний нөөцөд эдгээр сонголтыг хэрэглэгчдэд олгож чадна.

Биотехнологийн ашиг тус

Биотехнологи нь асар их боломжит ашиг тусыг өгдөг. Хөгжингүй орнууд болон хөгжиж буй орнууд биотехнологийн чадавхийг бүрэн дүүрэн хэрэгжүүлэх боломжийг олгох цаашдын судалгааг дэмжих шууд сонирхолтой байх ёстой.

Биотехнологи нь хүрээлэн буй орчинд тусалдаг. Тариаланчдад пестицид, гербицидийн хэрэглээг багасгах боломжийг олгосноор биотехнологийн нэгдүгээр үеийн бүтээгдэхүүнүүд нь хөдөө аж ахуйн практикт хэрэглэхийг багасгахад хүргэсэн бөгөөд ирээдүйн биотехнологийн бүтээгдэхүүнүүд илүү их ашиг тусаа өгөх төлөвтэй байна. Пестицид, гербицидийн ачааллыг бууруулснаар хөрс, гүний усыг хорт бодисоор бохирдуулах эрсдэл багасна гэсэн үг. Нэмж дурдахад генийн өөрчлөлттэй ургамалтай хослуулан хэрэглэдэг гербицид нь өмнөх үеийн гербицидээс илүү байгаль орчинд аюулгүй байдаг. Био-инженерийн үр тариа нь хөгцгүй хөрс боловсруулах аргыг өргөнөөр ашиглахад хувь нэмэр оруулдаг бөгөөд энэ нь хөрсний үржил шимийн алдагдлыг бууруулахад хүргэдэг.

Биотехнологи нь өлсгөлөнтэй тэмцэх асар их нөөцтэй. Биотехнологийн хөгжил нь дэлхий даяар тэрбум гаруй хүн ядууралд нэрвэгдэж, архаг өлсгөлөнд нэрвэгдсэн хөгжиж буй орнуудад ихээхэн ашиг тусыг өгч байна. Биотехнологи нь ургацыг нэмэгдүүлж, өвчин, ган гачигт тэсвэртэй ургацыг хөгжүүлснээр 2025 он гэхэд 800,000,000 гаруй хүн болох дэлхийн хүн амын хүнсний хомсдолыг бууруулж, өнөөдрөөс 30%-иар нэмэгдэнэ. Эрдэмтэд ган гачиг, үерийн хүнд хэцүү нөхцөлд амьдрахад нь туслах шинэ шинж чанартай үр тариа бүтээж байна.

Биотехнологи нь өвчинтэй тэмцэхэд тусалдаг. Анагаах ухааныг хөгжүүлж, сайжруулснаар тэдэнтэй тэмцэх шинэ арга хэрэгслийг бий болгодог. Биотехнологи нь зүрхний өвчин, склероз, гемофили, гепатит, ДОХ-ын эмчилгээний эмчилгээ хийдэг. Одоо манай гаригийн хүн амын нэн ядуу хэсэгт амин чухал амин дэм, вакциныг хямд, хүртээмжтэй болгох биотехнологийн хүнсний бүтээгдэхүүнийг бий болгож байна.

Хэрэглэх анхааруулга

Биосферээс био бүтээгдэхүүнийг зайлуулах хэмжээ 70% -д хүрч, биосферийн бүтээгдэхүүний 15% -иас илүүгүй тохиолдолд амьд бодис хамгийн оновчтой түвшинд ажиллаж байна. Экосистем болон биосфер бүхэлдээ өөрийгөө зохицуулах, өөрийгөө дэмжих чадвараа улам бүр алдаж байна. Эцсийн эцэст энэ нь дэлхийн бөмбөрцөг дээрх бодисын эргэлтэд чанарын хувьд шинэ бөгөөд урьдчилан таамаглах аргагүй шинж чанарыг өгдөг. Биосферийн үйл ажиллагааны тогтвортой байдалд аюул заналхийлж байв. Бохирдол, доройтол нь дэлхийн бүх геосферийг хамардаг. Агаар, ус, хөрс нь байгалийн үндсэн шинж чанараа алдаж эхлэв.

Эрүүл мэндийн салбарт биотехнологи

Биотехнологи нь эрүүл мэндийн салбарт ихээхэн ашиг тус авчирдаг. Хүнсний тэжээллэг чанарыг нэмэгдүүлснээр биотехнологийг ашиглан шим тэжээлийн чанарыг сайжруулах боломжтой. Тухайлбал, уургийн агууламж өндөртэй будаа, эрдэнэ шишийн сортуудыг одоо бий болгож байна. Цаашид хэрэглэгчид генийн өөрчлөлттэй эрдэнэ шиш, шар буурцаг, рапсаас гаргаж авсан өөхний агууламж багатай тосыг хэрэглэх боломжтой болно. Нэмж дурдахад генийн инженерчлэлийг ашиглан А аминдэмийн агууламж өндөртэй хоол хүнс үйлдвэрлэх боломжтой бөгөөд энэ нь хөгжиж буй орнуудын хараагүй байдлын асуудлыг шийдвэрлэхэд тусална. Генетикийн инженерчлэл нь эрүүл мэндийн бусад ашиг тусыг санал болгодог бөгөөд одоо байгаа техник нь хоол хүнснээс зарим харшил үүсгэгч уургийг зайлуулах эсвэл түүнийг эрт муудахаас сэргийлдэг.

Анагаах ухаан дахь биотехнологи

Анагаах ухаанд биотехнологийн техник, аргууд нь янз бүрийн өвчнийг эрт оношлох, эмчлэх зориулалттай шинэ биологийн идэвхт бодис, эмийг бий болгоход чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Антибиотикууд нь микробиологийн синтезээр олж авсан эмийн нэгдлүүдийн хамгийн их ангилал юм. Генетикийн аргаар боловсруулсан гэдэсний савханцар, мөөгөнцөр, өсгөвөрлөсөн хөхтөн амьтан, шавьжны эсүүд бий болж, өсөлтийн даавар, инсулин, хүний ​​интерферон, төрөл бүрийн фермент, вирусын эсрэг вакцин үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Харгалзах уургийг кодлодог ген дэх нуклеотидын дарааллыг өөрчилснөөр фермент, гормон, эсрэгтөрөгчийн бүтцийг оновчтой болгодог (гэж нэрлэдэг). уургийн инженерчлэл).Хамгийн чухал нээлт бол 1975 онд Г.Кёлер, С.Милштейн нар эрлийзийг ашиглан хүссэн өвөрмөц онцлогтой моноклональ эсрэгбиемүүдийг гаргаж авах арга техник юм. Моноклональ эсрэгбие нь янз бүрийн өвчнийг оношлох, эмчлэх өвөрмөц урвалж болгон ашигладаг.

Хөдөө аж ахуй дахь биотехнологи

Хөдөө аж ахуй дахь биотехнологи нь ургамал, малын үржүүлгийн уламжлалт аргуудыг хөнгөвчлөх, хөдөө аж ахуйн үр ашгийг дээшлүүлэх шинэ технологи боловсруулдаг. Олон оронд генийн болон эсийн инженерчлэлийн аргыг ашиглан хортон шавьж, өвчин, гербицидэд тэсвэртэй, өндөр үр өгөөжтэй хөдөө аж ахуйн ургамлын сортуудыг бий болгосон. Ургамлыг хуримтлагдсан халдвараас эдгээх боловсруулсан арга бөгөөд энэ нь вегетатив аргаар үрждэг (төмс гэх мэт) үр тарианы хувьд онцгой ач холбогдолтой юм. Дэлхий даяар биотехнологийн хамгийн чухал асуудлын нэг бол азотын бэхэлгээний үйл явцыг хянах, ашигтай ургамлын геномд азотын генийг нэвтрүүлэх боломжийг судлах, түүнчлэн фотосинтезийн үйл явцыг судлах явдал юм. Ургамлын уургийн амин хүчлийн найрлага сайжирч байгааг судалж байна. Ургамлын өсөлтийг зохицуулагч, өвчин, хортон шавьжаас ургамлыг хамгаалах микробиологийн хэрэгсэл, бактерийн бордоог шинээр боловсруулж байна. Мал аж ахуйн гол өвчнөөс урьдчилан сэргийлэх, оношлох, эмчлэхэд генийн инженерчлэлийн аргаар боловсруулсан вакцин, ийлдэс, моноклональ эсрэгбиемүүдийг ашигладаг. Үр дүнтэй үржлийн технологийг бий болгохын тулд генетикийн аргаар боловсруулсан өсөлтийн даавар, түүнчлэн малын үр хөврөл дээр шилжүүлэн суулгах, микроманипуляцийн аргыг ашигладаг. Малын бүтээмжийг нэмэгдүүлэхийн тулд микробиологийн синтезээр олж авсан тэжээлийн уураг ашигладаг.

Үйлдвэрлэл дэх биотехнологи

Орчин үеийн техникийн түвшинд бичил биетэн, ферментийг ашиглан биотехнологийн процессыг хүнсний үйлдвэрлэлд өргөнөөр ашиглаж байна. Бичил биетэн, ургамал, амьтны эсийг аж үйлдвэрийн тариалалтаар олон үнэ цэнэтэй нэгдлүүдийг олж авахад ашигладаг - фермент, гормон, амин хүчил, витамин, антибиотик, метанол, органик хүчил (цууны, нимбэг, сүүн хүчлүүд) Бичил биетний тусламжтайгаар биотрансформаци үүсдэг. Зарим органик нэгдлүүдийг бусад руу шилжүүлдэг (жишээлбэл, сорбитолоос фруктоз хүртэл). Хөдөлгөөнгүй ферментийг янз бүрийн үйлдвэрүүдэд өргөнөөр ашигладаг. Моноклональ эсрэгбие нь биологийн идэвхт бодисыг нарийн төвөгтэй хольцоос тусгаарлахад хэрэглэгддэг. 1985-1988 онд А.С.Спирин эсийн оронд шаардлагатай цэвэршүүлсэн эсийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг агуулсан тусгай биореакторуудыг ашиглах үед эсгүй уургийн нийлэгжилтийн зарчмуудыг боловсруулсан. Энэ арга нь янз бүрийн төрлийн уураг үүсгэдэг бөгөөд үйлдвэрлэлд үр дүнтэй байж болно. Аж үйлдвэрийн олон технологиудыг фермент, бичил биетэн ашигладаг технологиор сольж байна. Хөдөө аж ахуй, үйлдвэр, ахуйн хог хаягдлыг боловсруулах, бохир усыг цэвэршүүлэх, био хий, бордоо үйлдвэрлэх ийм биотехнологийн аргууд. Хэд хэдэн оронд этилийн спиртийг бичил биетний тусламжтайгаар үйлдвэрлэж, автомашины түлш болгон ашигладаг (түлшний спиртийг өргөн хэрэглэдэг Бразилд чихрийн нишингийн болон бусад ургамлаас гаргаж авдаг). Бага агуулгатай хүдэр эсвэл бохир уснаас олон металлыг гаргаж авах нь янз бүрийн бактерийн металлыг уусдаг нэгдэл болгон шилжүүлэх эсвэл тэдгээрийг хуримтлуулах чадварт суурилдаг.

Бионанотехнологи

Наноматериал эсвэл нанотехнологийг ашигладаг биологийн материал, тусгай процессыг боловсруулах. Үүнд молекул мотор, биоматериал, нэг молекулыг удирдах технологи, биочип технологи орно.

Биотехнологийн түүх

"Биотехнологи" гэсэн нэр томъёог анх 1917 онд Унгарын инженер Карл Эреки хэрэглэж байжээ.

Биотехнологийн зарим элементүүд нэлээд эрт гарч ирсэн. Үндсэндээ эдгээр нь хэд хэдэн химийн процессыг хөнгөвчлөхийн тулд бие даасан эсүүд (бичил биетүүд) болон зарим ферментүүдийг үйлдвэрлэлийн үйлдвэрлэлд ашиглах оролдлого байв.

Биохимийн ололт амжилтыг практикт ашиглахад асар их хувь нэмэр оруулсан академич А.Н.Бах биохимийн чухал хэрэглээний салбар болох техникийн биохимийг бий болгосон. Бах болон түүний шавь нар олон төрлийн биохимийн түүхий эдийг боловсруулах технологийг боловсронгуй болгох, жигнэх, шар айраг исгэх, дарс хийх, цай, тамхи үйлдвэрлэх технологийг боловсронгуй болгох, түүнчлэн таримал ургамлын ургацыг нэмэгдүүлэх талаар олон зөвлөмж боловсруулсан. тэдгээрийг биохимийн процессоор зохицуулах.

Эдгээр бүх судалгаа, түүнчлэн химийн болон микробиологийн үйлдвэрлэлийн дэвшил, шинэ үйлдвэрлэлийн биохимийн үйлдвэрлэл (цай, тамхи гэх мэт) бий болсон нь орчин үеийн биотехнологи үүсэх хамгийн чухал урьдчилсан нөхцөл байв.

Үйлдвэрлэлийн хувьд микробиологийн салбар нь үүсэх явцад биотехнологийн үндэс суурь болсон. Дайны дараах жилүүдэд микробиологийн үйлдвэрлэл цоо шинэ шинж чанарыг олж авав: бичил биетүүдийг биохимийн процессын эрчмийг нэмэгдүүлэх хэрэгсэл төдийгүй дотооддоо хамгийн үнэ цэнэтэй, нарийн төвөгтэй химийн нэгдлүүдийг нэгтгэх чадвартай бяцхан синтетик үйлдвэр болгон ашиглаж эхэлсэн. тэдний эсүүд. Эргэлтийн цэг нь антибиотикийг нээж, үйлдвэрлэж эхэлсэнтэй холбоотой байв.

Ферментүүд - биологийн катализаторыг ашиглах нь маш сонирхолтой зүйл юм. Эцсийн эцэст, тэдгээрийн олон шинж чанар, ялангуяа үйл ажиллагааны идэвх, сонгомол чанар (өвөрмөц байдал) нь химийн катализатороос хамаагүй давуу юм. Ферментүүд нь өндөр температур, даралтгүйгээр химийн урвалын хэрэгжилтийг хангаж, тэдгээрийг сая, тэрбум удаа хурдасгадаг. Түүнээс гадна фермент бүр зөвхөн нэг тодорхой урвалыг катализатор болгодог.

Ферментийг хоол хүнс, нарийн боовны үйлдвэрт удаан хугацааны туршид ашиглаж ирсэн: зууны эхэн үеэс хойшхи анхны патентуудын ихэнх нь эдгээр зорилгоор тусгайлан фермент үйлдвэрлэхтэй холбоотой байв. Гэсэн хэдий ч тэр үед эдгээр эмэнд тавигдах шаардлага тийм ч өндөр биш байсан - үндсэндээ үйлдвэрлэлд цэвэр фермент биш, харин мөөгөнцрийн эсвэл доод мөөгөнцрийн янз бүрийн ханд эсвэл муудсан, хатаасан эсийг ашигладаг байсан. Нэхмэлийн үйлдвэрт утас, хөвөн утсыг цайруулах, боловсруулахад ферментийг (эсвэл тэдгээрийг агуулсан бэлдмэл) ашигладаг байсан.

Замагт масс өсгөвөрлөх боломжит аргууд.

Биологийн катализаторыг амьд организмаас гаргаж авахгүйгээр, жишээлбэл, бактерийн эсэд шууд ашиглаж болно. Энэ арга нь үнэн хэрэгтээ аливаа микробиологийн үйлдвэрлэлийн үндэс бөгөөд удаан хугацааны туршид ашиглагдаж ирсэн.

Цэвэр ферментийн бэлдмэлийг хэрэглэх нь илүү сонирхолтой бөгөөд ингэснээр бичил биетний амин чухал үйл ажиллагааг дагалддаг гаж нөлөөнөөс ангижрах болно. Биологийн катализаторыг цэвэр хэлбэрээр нь урвалж болгон ашигладаг үйлдвэрлэлийг бий болгох нь маш их ашиг тусыг амлаж байна - үйлдвэрлэх чадвар нэмэгдэж, бүтээмж, процессын цэвэр байдал олон мянган дахин нэмэгддэг. Гэхдээ энд үндсэн бэрхшээл гарч ирдэг: олон ферментийг эсээс зайлуулсны дараа маш хурдан идэвхгүйжүүлж, устгадаг. Дахин дахин ашиглах тухай яриа байж болохгүй.

Эрдэмтэд асуудлын шийдлийг олжээ. Ферментүүдийг тогтворжуулах, эсвэл тэдний хэлснээр, тэдгээрийг тогтвортой, удаан хугацааны үйлдвэрлэлийн зориулалтаар ашиглахад тохиромжтой болгохын тулд ферментийг уусдаггүй эсвэл уусдаг зөөвөрлөгчид - ион солилцооны полимер, полиорганосилоксан, сүвэрхэг бодисуудтай хүчтэй химийн холбоогоор холбодог. шил, полисахарид гэх мэт. Үүний үр дүнд ферментүүд тогтвортой болж, дахин дахин хэрэглэж болно. (Энэ санааг дараа нь микробиологи руу шилжүүлсэн - амьд эсийг хөдөлгөөнгүй болгох санаа гарч ирсэн. Заримдаа микробиологийн нийлэгжилтийн явцад тэд хүрээлэн буй орчныг бохирдуулахгүй байх, тэдгээрийн нийлэгжүүлсэн бүтээгдэхүүнтэй холилдохгүй байх, ерөнхийдөө илүү их байдаг нь маш чухал юм. химийн урвалжууд шиг Ийм хөдөлгөөнгүй эсүүд бий болсон бөгөөд тэдгээрийг жишээлбэл, стероид гормонуудын нийлэгжилтэнд амжилттай ашигладаг - үнэ цэнэтэй эм).

Ферментийн тогтвортой байдлыг нэмэгдүүлэх аргыг боловсруулах нь тэдгээрийг ашиглах боломжийг ихээхэн өргөжүүлдэг. Ферментийн тусламжтайгаар жишээлбэл, ургамлын хаягдлаас элсэн чихэр авах боломжтой бөгөөд энэ үйл явц нь эдийн засгийн хувьд ашигтай байх болно. Эслэгээс элсэн чихэр тасралтгүй үйлдвэрлэх туршилтын үйлдвэр аль хэдийн бий болсон.

Хөдөлгөөнгүй ферментийг анагаах ухаанд бас ашигладаг. Тиймээс манай улсад зүрх судасны өвчнийг эмчлэхэд зориулагдсан хөдөлгөөнгүй стрептокиназын эмийг (эмийг "стрептодеказа" гэж нэрлэдэг) бүтээжээ. Энэ эмийг судсанд тарьж, судсанд үүссэн цусны өтгөрөлтийг уусгаж болно. Усанд уусдаг полисахаридын матриц (мэдэгдэж байгаагаар полисахаридын ангилалд цардуул ба целлюлоз багтдаг бөгөөд сонгосон полимер тээвэрлэгч нь бүтэц нь тэдгээртэй ойролцоо байдаг), стрептокиназа нь химийн хувьд "хавсарсан" бөгөөд ферментийн тогтвортой байдлыг ихээхэн нэмэгдүүлдэг. түүний хоруу чанар, харшлын үр нөлөөг бууруулж, ферментийн үйл ажиллагаа, цусны өтгөрөлтийг уусгах чадварт нөлөөлдөггүй.

Янз бүрийн ангиллын бичил биетний нэг эсийн уураг авах субстрат.

Инженерийн энзимологи гэж нэрлэгддэг хөдөлгөөнгүй ферментийг бий болгох нь биотехнологийн шинэ чиглэлүүдийн нэг юм. Зөвхөн эхний амжилтанд хүрсэн. Гэвч тэд хэрэглээний микробиологи, техникийн биохими, ферментийн үйлдвэрлэлийг эрс өөрчилсөн. Нэгдүгээрт, микробиологийн салбарт янз бүрийн шинж чанар, шинж чанартай ферментийн үйлдвэрлэлийн хөгжил одоо хамааралтай болсон. Хоёрдугаарт, хөдөлгөөнгүй ферментийн үйлдвэрлэлтэй холбоотой үйлдвэрлэлийн шинэ чиглэлүүд бий болсон. Гуравдугаарт, ферментийн шинэ бэлдмэлүүдийг бий болгосноор биологийн катализатор ашиглан шаардлагатай бодисыг олж авах хэд хэдэн шинэ үйлдвэрүүдийг зохион байгуулах боломжийг нээж өгсөн.

Плазмидууд

Бактерийн генетикийн аппаратыг өөрчлөх чиглэлээр хамгийн их амжилтанд хүрсэн. Тэд жижиг дугуй хэлбэртэй ДНХ молекулууд буюу бактерийн эсэд байдаг плазмидуудыг ашиглан бактерийн геномд шинэ генийг нэвтрүүлж сурсан. Шаардлагатай генийг плазмидуудад "наасан" бөгөөд дараа нь ийм эрлийз плазмидуудыг бактерийн өсгөвөрт, жишээлбэл, Escherichia coli-д нэмдэг. Эдгээр бактерийн зарим нь ийм плазмидуудыг бүхэлд нь хэрэглэдэг. Үүний дараа плазмид нь шинэ уургийн нийлэгжилтийг хангадаг E. coli эсэд өөрийн хэдэн арван хуулбарыг үржүүлж, эсэд үржиж эхэлдэг.

Генетикийн инженерчлэл

Одоо прокариотуудын (үүссэн цөм, хромосомын аппаратгүй организм) эсэд генийг нэвтрүүлэх илүү ухаалаг аргуудыг бүтээж, бүтээж байна. Дараагийн ээлжинд эукариот эсүүд, ялангуяа дээд ургамал, амьтны организмд шинэ генийг нэвтрүүлэх аргыг боловсруулах явдал юм.

Гэхдээ аль хэдийн хүрсэн зүйл нь үндэсний эдийн засгийн практикт маш их зүйлийг хийх боломжийг бидэнд олгодог. Микробиологийн үйлдвэрлэлийн хүчин чадал ихээхэн өргөжсөн. Генийн инженерчлэлийн ачаар төрөл бүрийн биологийн идэвхт нэгдлүүд, нийлэгжүүлэх завсрын бүтээгдэхүүн, тэжээлийн уураг, нэмэлт болон бусад бодисуудын микробиологийн синтезийн салбар нь хамгийн ашигтай шинжлэх ухааны нэг болсон: ирээдүйтэй биотехнологийн судалгаанд хөрөнгө оруулах нь эдийн засгийн өндөр үр нөлөөг амлаж байна.

Үржлийн ажилд мутагенез эсвэл "ДНХ-ийн үйлдвэрлэл" -ийг ашиглан хийсэн эсэхээс үл хамааран эрдэмтэд бичил биетний олон тооны цуглуулгатай байх ёстой. Харин одоо шинжлэх ухаанд урьд өмнө нь мэдэгдээгүй байсан байгалийн бичил биетний шинэ омгийг тусгаарлах нь дэлхийн "бактерийн соёлын зах зээл" дээр ойролцоогоор 100 долларын үнэтэй байдаг. Уламжлалт үржлийн аргыг ашиглан үйлдвэрлэлийн сайн омог олж авахын тулд заримдаа сая саяыг зарцуулах шаардлагатай болдог.

Одоо эдгээр үйл явцыг хурдасгах, зардлыг бууруулах арга замууд бий. Жишээлбэл, Главмикробиопромын Бүх холбоотны генетик, бичил биетний сонголтын судалгааны хүрээлэнгээс фермийн амьтдын тэжээлд хангалтгүй хэмжээгээр агуулагддаг треонин хэмээх чухал амин хүчлийг нийлэгжүүлдэг бичил биетний үйлдвэрлэлийн супер үйлдвэрлэгч омгийг олж авсан. Тэжээлд треонин нэмснээр малын жин килограммаар нэмэгддэг бөгөөд энэ нь улсын хэмжээнд олон сая рублийн ашиг, хамгийн чухал нь малын махны үйлдвэрлэлийг нэмэгдүүлдэг.

Тус хүрээлэнгийн захирал В.Г.Дебабоваар ахлуулсан эрдэмтдийн баг үйлдвэрлэлийн омог авахын тулд хаа сайгүй байдаг энгийн гэдэсний савханцарыг ашигласан. Нэгдүгээрт, орчин дахь илүүдэл треониныг хуримтлуулах чадвартай мутант эсүүдийг олж авсан. Дараа нь эсэд генетикийн өөрчлөлтүүд үүссэн бөгөөд энэ нь амин хүчлүүдийн биосинтезийг нэмэгдүүлэхэд хүргэсэн. Энэ аргаар треонин үүсгэдэг омог гаргаж авах боломжтой байсан ч үйлдвэрлэлийн ашигт ажиллагааны шалтгаанаар шаардагдах хэмжээнээс 10 дахин бага байна. Дараа нь генийн инженерчлэлийн аргуудыг нэвтрүүлсэн. Тэдний тусламжтайгаар бактерийн ДНХ молекул дахь "треонины генийн тунг" нэмэгдүүлсэн. Түүгээр ч зогсохгүй эсийн ДНХ молекул дахь треонины нийлэгжилтийг тодорхойлдог генийн тоо хэд дахин нэмэгдсэн: ДНХ-ийн молекулд ижил генүүд ар араасаа наалдсан мэт харагдаж байв. Мэдээжийн хэрэг, треонины биосинтез пропорциональ нэмэгдэж, үйлдвэрлэлийн үйлдвэрлэлд хангалттай түвшинд хүрсэн.

Үнэн, үүний дараа омог улам боловсронгуй болгож, генетикийн хувьд дахин сайжруулах шаардлагатай болсон. Нэгдүгээрт, өсгөвөр тараах явцад "треонин ген" бүхий плазмидууд алга болсон эсүүдээс бактерийн өсгөвөрийг цэвэршүүлэхийн тулд. Үүнийг хийхийн тулд хуваагдсаны дараа "треонины ген" бүхий плазмид байхгүй эсийг "амиа хорлох" кодлогдсон дохио агуулсан генийг эсүүдэд "оёдог". Ийм байдлаар эсийн өсгөвөр нь тогтворжуулагч бичил биетнээс өөрийгөө цэвэршүүлсэн. Дараа нь генийг эсүүдэд нэвтрүүлсэн бөгөөд үүний ачаар сахароз (өмнөх шиг үнэтэй глюкоз, фруктоз биш) дээр хөгжиж, дээд хэмжээний треонин үйлдвэрлэх боломжтой байв.

Үндсэндээ үүссэн бичил биетэн нь Escherichia coli байхаа больсон: түүний генетикийн аппараттай хийсэн заль мэх нь нэлээд ухамсартай, зорилготойгоор зохион бүтээсэн цоо шинэ организм үүсэхэд хүргэсэн. Практикийн асар их ач холбогдолтой олон үе шаттай энэхүү цогц ажлыг генийн инженерчлэлийн шинэ анхны аргуудыг ашиглан маш богино хугацаанд буюу ердөө гурван жилийн дотор хийжээ.

1981 он гэхэд тус улсын хэд хэдэн хүрээлэн, тэр дундаа Биорганик химийн хүрээлэнгийн нэрэмжит хүрээлэнд. Академич Ю.А.Овчиниковын удирдлаган дор ЗХУ-ын Шинжлэх Ухааны Академийн М.М.Шемякин бүр ч гайхалтай ажил хийжээ. Эдгээр судалгаанууд нь одоо тодорхой урт хугацааны хөтөлбөр хэлбэрээр хийгдсэн бөгөөд үүний дагуу хэд хэдэн эрдэм шинжилгээний болон үйлдвэрлэлийн хүрээлэнгүүд цаашид боловсруулдаг. Эдгээр судалгаанууд нь жинхэнэ гайхамшиг болох хүний ​​биеэс тусгаарлагдсан генийг бактерийн эсэд нэвтрүүлэх зорилготой байв.

Уг ажлыг нэгэн зэрэг хэд хэдэн гентэй хийсэн: гормоны инсулины нийлэгжилтийг хариуцдаг ген, интерферон үүсэхийг баталгаажуулдаг ген, өсөлтийн дааврын нийлэгжилтийг хянадаг ген.

Юуны өмнө эрдэмтэд хамгийн үнэ цэнэтэй эм болох инсулин гормоныг нийлэгжүүлэх бактерийг "заах" зорилт тавьжээ. Чихрийн шижин өвчнийг эмчлэхэд инсулин шаардлагатай байдаг. Энэ дааврыг өвчтөнд байнга өгч байх ёстой бөгөөд уламжлалт аргаар (нядалгааны үхрийн нойр булчирхайгаас) үйлдвэрлэх нь хэцүү бөгөөд үнэтэй байдаг. Нэмж дурдахад гахайн эсвэл үхрийн инсулины молекулууд нь хүний ​​инсулины молекулуудаас ялгаатай бөгөөд хүний ​​​​биед тэдний үйл ажиллагаа нь хүний ​​​​инсулины үйл ажиллагаанаас доогуур байдаг. Үүнээс гадна, инсулин нь жижиг хэмжээтэй ч гэсэн уураг хэвээр байгаа бөгөөд түүний эсрэгбие нь хүний ​​биед цаг хугацааны явцад хуримтлагддаг: бие нь гадны уургийн эсрэг тэмцэж, тэдгээрийг үгүйсгэдэг. Тиймээс тарьсан үхэр эсвэл гахайн инсулин нь эдгээр эсрэгбиемүүдээр эргэлт буцалтгүй идэвхгүй болж, саармагжиж эхэлдэг бөгөөд үүний үр дүнд эмчилгээний үр нөлөө үзүүлэхээс өмнө алга болж болно. Үүнээс урьдчилан сэргийлэхийн тулд энэ үйл явцаас урьдчилан сэргийлэх бодисыг бие махбодид нэвтрүүлэх шаардлагатай боловч тэд өөрсдөө бие махбодид хайхрамжгүй ханддаггүй.

Хүний инсулиныг химийн синтезээр гаргаж авах боломжтой. Гэхдээ энэ синтез нь маш нарийн төвөгтэй бөгөөд үнэтэй тул зөвхөн туршилтын зорилгоор хийгдсэн бөгөөд олж авсан инсулины хэмжээ нэг тарилга хийхэд ч хангалтгүй байв. Энэ нь химич нар туршилтын хоолойд жинхэнэ уураг нийлэгжүүлж чаддаг гэдгийн бэлгэдлийн нийлэгжил байсан юм.

Энэ бүхнийг харгалзан эрдэмтэд хүний ​​инсулины биохимийн үйлдвэрлэлийг бий болгох ийм нарийн төвөгтэй бөгөөд маш чухал зорилтыг өөртөө тавьжээ. Инсулины синтезийг хангадаг генийг олж авсан. Генийн инженерчлэлийн аргыг ашиглан энэ генийг бактерийн эсэд нэвтрүүлсэн бөгөөд үр дүнд нь хүний ​​гормоныг нэгтгэх чадварыг олж авсан.

Генетикийн инженерчлэлийн аргыг ашиглан хүний ​​интерфероны нийлэгжилтийг хариуцдаг генийг бактерийн эсэд нэвтрүүлэх талаар ижил хүрээлэнд хийсэн ажил нь ихээхэн сонирхол татсан бөгөөд багагүй (магадгүй илүү) ач холбогдолтой байв. (Интерферон нь бие махбодийг вируст халдварын эсрэг тэмцэхэд онцгой чухал үүрэг гүйцэтгэдэг уураг юм.) Мөн интерферон генийг E. coli эсэд нэвтрүүлсэн. Үүсгэсэн омгууд нь вирусын эсрэг хүчтэй нөлөөтэй интерфероны өндөр гарцаар ялгагдана. Хүний интерфероны анхны үйлдвэрлэлийн багцыг одоо олж авлаа. Интерферон нь хавдрын эсрэг үйл ажиллагаатай гэж үздэг тул интерфероны үйлдвэрлэлийн үйлдвэрлэл нь маш чухал амжилт юм.

ЗХУ-ын Шинжлэх Ухааны Академийн Хүрээлэнд хүний ​​өсөлтийн гормон болох соматотропин үүсгэдэг бактерийн эсийг бий болгох ажлыг хийжээ. Энэ дааврын генийг гипофиз булчирхайгаас тусгаарлаж, генийн инженерчлэлийн аргыг ашиглан илүү нарийн төвөгтэй ДНХ молекулд нэгтгэж, улмаар нянгийн генетикийн аппаратанд нэвтрүүлсэн. Үүний үр дүнд нян хүний ​​гормоныг нэгтгэх чадварыг олж авсан. Энэхүү бактерийн өсгөвөр, түүнчлэн нэвтрүүлсэн инсулин гентэй бактерийн өсгөвөрийг микробиологийн үйлдвэрлэлд хүний ​​дааврын үйлдвэрлэлийн үйлдвэрлэлд туршиж байна.

Эдгээр нь дээд организмын генийг бактерийн эсэд нэвтрүүлэх ажлын хэдхэн жишээ юм. Үүнтэй адил сонирхолтой, ирээдүйтэй бүтээлүүд олон бий.

Өөр нэг жишээ энд байна. Английн биохимичид Африкийн бут сөөгний жимснээс нэлээд том уураг (ойролцоогоор 200 амин хүчлийн үлдэгдэл) - тавматиныг ялгаж авчээ. Энэ уураг сахарозоос 100 мянга дахин чихэрлэг болсон. Одоо дэлхий даяар тэд элсэн чихэр орлуулагчийг бий болгох талаар бодож байгаа бөгөөд үүнийг их хэмжээгээр хэрэглэвэл биед хор хөнөөлгүй байдаг. Тиймээс тусгай хор судлалын шинжилгээ шаарддаггүй байгалийн гаралтай бүтээгдэхүүн болох тауматин нь олны анхаарлыг татсан: эцсийн эцэст түүний чихэрлэг бүтээгдэхүүнд өчүүхэн төдий нэмсэн нь элсэн чихрийн хэрэглээг зүгээр л арилгаж чаддаг. Эрдэмтэд таутиныг байгалийн эх үүсвэрээс бус харин генийг нэвтрүүлсэн бактерийг ашиглан микробиологийн синтезээр авах нь илүү хялбар бөгөөд ашигтай гэж шийджээ. Мөн энэ генийг ижил E. coli-д нэвтрүүлэх замаар энэ ажлыг хийсэн. Одоогоор элсэн чихэр орлуулагч тауматиныг (талин гэж нэрлэдэг) байгалийн эх үүсвэрээс гаргаж авдаг боловч микробиологийн үйлдвэрлэл нь тийм ч хол биш юм.

Одоогоор бид бактерийн эсэд генийг нэвтрүүлэх талаар ярьж байна. Гэхдээ энэ нь хиймэл генийг дээд организм болох ургамал, амьтанд нэвтрүүлэх ажил хийгдээгүй гэсэн үг биш юм. Цөөн биш, гэхдээ илүү сонирхолтой санаанууд энд байна. Тэдгээрийн заримыг бодитоор хэрэгжүүлэх нь хүн төрөлхтний хувьд онцгой ач холбогдолтой байх болно. Тиймээс өндөр ургамлууд агаар мандлын азотыг шингээж чаддаггүй нь мэдэгдэж байна: тэд үүнийг хөрсөөс органик бус давс хэлбэрээр эсвэл зангилааны бактеритай симбиозын үр дүнд олж авдаг. Эдгээр бактерийн генийг ургамалд нэвтрүүлэх санааг хэрэгжүүлэх нь хөдөө аж ахуйд эрс хувьсгалт өөрчлөлтийг авчрах болно.

Эукариотуудын генетикийн аппаратанд генийг нэвтрүүлэх нөхцөл байдал ямар байна вэ? Энд байгаа гол бэрхшээл бол олон эсийн организмын бүх эсийн генотипийг өөрчлөх боломжгүй юм. Тиймээс ургамлын эсийн өсгөвөр болон нэг эст ургамалтай ажиллахад зориулагдсан генийн инженерчлэлийн аргуудыг бий болгох итгэл найдвар төрж байна.

Хиймэл таримал эсэд синтетик генийг нэвтрүүлэх нь өөрчлөгдсөн ургамал үйлдвэрлэхэд хүргэдэг: тодорхой нөхцөлд тусгаарлагдсан эсүүд бүхэл бүтэн ургамал болж хувирдаг. Ийм ургамалд анхны эсэд зохиомлоор нэвтрүүлсэн генүүд ажиллаж, удамшдаг байх ёстой.

Энд генийн инженерчлэлийн аргыг амжилттай ашиглах хэтийн төлөвөөс гадна биотехнологийн өөр нэг давуу тал гарч ирж байна - эсийн биотехнологийн аргыг ашиглан үрийг ашиглахтай адил хэдэн арван биш харин нэг ургамлаас сая сая ижил ургамлыг авах боломжтой. Үүрэн холбооны технологи нь том талбай шаарддаггүй, цаг агаарын нөхцөл байдлаас хамаардаггүй бөгөөд асар их бүтээмжтэй байдаг.

Зөвлөлтийн эрдэмтэд одоо ургамлын эсэд генийг нэвтрүүлэх өөр нэг аргыг судалж байна - фотосинтез ба азотыг бэхлэх чадвартай цианобактерийг ургамлын протопласт (тэд целлюлозын мембран дутагдалтай) нэвтрүүлэхийг оролдож байгаа симбиотик нийгэмлэгийг бий болгож байна.

Амьтадтай ажиллахад генийн инженерчлэлийн аргыг ашиглах чиглэлээр тодорхой хэтийн төлөв байдаг бөгөөд ямар ч тохиолдолд генетикийн материалыг амьтны эсэд шилжүүлэх үндсэн боломж бий. Энэ нь ялангуяа эрлийзүүд дээр үнэмшилтэй харагдаж байна. Гибридома нь эсрэгбие болон хязгааргүй нөхөн үржих чадвартай хавдрын эсийг үүсгэдэг лимфоцитоос үүссэн эс бөгөөд эдгээр хоёр шинж чанарыг хослуулсан байдаг. Гибридомыг ашиглан өндөр өвөрмөц эсрэгбиемүүдийг олж авах боломжтой. Гибридома арга нь үнэ цэнэтэй уураг олж авах биотехнологийн өөр нэг арга юм.

Сансрын биотехнологи Хуучин ЗСБНХУ-д нисгэгчтэй нислэгийн хөтөлбөрийг хэрэгжүүлэх явцад Росавиакосмос, Анагаах ухааны аж үйлдвэрийн яам, ОХУ-ын Шинжлэх ухааны академи, ОХУ-ын академи зэрэг байгууллагуудын оролцоотойгоор сансрын биотехнологийн чиглэлээр шинжлэх ухаан, техникийн чадавхийг боловсруулсан. тойрог замын нислэгийн нөхцөлд биотехнологийн туршилт явуулахад шаардлагатай техник хэрэгсэл, арга зүйн баазыг бүрдүүлсэн Анагаах ухааны шинжлэх ухааны докторын зэрэгтэй, 15 жилийн хугацаанд биотехнологийн хэд хэдэн туршилтын хөтөлбөрүүдийг хэрэгжүүлж, үр дүнг нь үйлдвэрлэлийн технологид нэвтрүүлсэн. янз бүрийн биологийн идэвхт бодисууд (антибиотик, иммуностимулятор гэх мэт). Сансрын биотехнологийн аргыг ашиглан эмчилгээ, оношлогооны хэд хэдэн шинэ эм бий болсон. Хуримтлагдсан туршлага нь сансрын биотехнологийн хөгжлийн хамгийн ирээдүйтэй чиглэлийг тодорхойлох боломжийг олгосон: · орон зайн бүтцийг тодорхойлохын тулд биологийн ач холбогдол бүхий бодисын өндөр чанарын талстыг олж авах, анагаах ухаан, фармакологи, мал эмнэлэг, бусад төрлийн шинэ эмүүдийг бий болгох. ардын аж ахуйн салбар, шинжлэх ухааны янз бүрийн салбарууд · анагаах ухаан, эм зүй, хөдөө аж ахуй, экологийн биологийн идэвхт бодис үйлдвэрлэгч бичил биетний бичил таталцлыг сайжруулсан, түүнчлэн рекомбинант үйлдвэрийн омгийг олж авах, сонгох; Биологийн бодисыг электрофорез аргаар ялгах, ялангуяа генийн инженерчлэлийн аргаар боловсруулсан вирусын уургийг нарийн өндөр үр дүнтэй цэвэршүүлэх, голчлон эмнэлгийн зориулалтаар ашиглах, түүнчлэн шаардлагатай шүүрлийн функцээр тодорхойлогддог тусгай эсийг тусгаарлах; · Сансрын нислэгийн хүчин зүйлийн нөлөөллийг судлах. Биологи, биотехнологийн чиглэлээр суурь мэдлэгийг өргөжүүлэх зорилгоор биотехнологийн үйл явцын биологийн объект, физик-химийн шинж чанарын талаар. 1989 онд RSC Energia нэрэмжит. С.П. Королев, РАО Биопрепарат нар сансрын үйл ажиллагааны ирээдүйтэй чиглэлүүдийн нэг дэх судалгаанд хүчээ нэгтгэж, сансрын биотехнологийн лаборатори байгуулжээ. Орбитын Мир станц болон олон улсын сансрын станцын Оросын сегмент дэх Оросын үндэсний хөтөлбөрийн хүрээнд биотехнологийн чиглэлээр шинжлэх ухааны менежментийг Росавиакосмос, КНТС-ийн Сансрын биотехнологийн хэсгийн дарга гүйцэтгэдэг. ОХУ-ын Шинжлэх ухааны академи, ОХУ-ын шинжлэх ухааны гавьяат зүтгэлтэн, профессор Юрий Тихонович Калинин. Ажлыг зохицуулах, биотехнологийн төслийг хэрэгжүүлэх явцад хөлөг дээрх шинжлэх ухааны тоног төхөөрөмж, биологийн материалыг бий болгох, нислэгийн өмнөх бэлтгэлийг хангах, түүнчлэн олж авсан үр дүнг боловсруулах, дүн шинжилгээ хийх ажлыг РАО Биопрепарат дахь сансрын биотехнологийн тусгай лабораториуд гүйцэтгэдэг. (ХК Биохиммаш дээр суурилсан) болон RSC Energia.тэдгээр. С.П. Хатан хаан. Орбитын станцууд дээр туршилтыг шууд хэрэгжүүлэхийн тулд тэдгээрийг зохион байгуулах, хэрэгжүүлэх бүх үе шатанд дэмжлэг, дэмжлэг үзүүлэх цогц арга хэмжээг боловсруулсан болно: · Шинжлэх ухааны туршилт, тоног төхөөрөмжийг бэлтгэх, Оросын Улсын Судалгаа, Туршилтын байгууллагатай хамтран багийнхныг сургах. нэрэмжит сансрын нисгэгчдийг бэлтгэх төв. Ю.А. Гагарин, · тойрог замын цогцолборт шинжлэх ухааны аппарат хүргэх; тойрог замын цогцолбор дээр туршилт хийх логистикийн дэмжлэг; Номлолын удирдлагын төвд туршилтыг төлөвлөх, бэлтгэх, дэмжих; туршилтын үр дүнг тойрог замаас буцааж, буух газраас лабораторид хүргэх. Дээр дурдсан сансрын биотехнологийн лабораториуд сансрын туршилтыг хэрэгжүүлэхэд шаардлагатай баримт бичгийн багцыг боловсруулж, нислэгийн өмнөх бэлтгэлийн арга барил, паспорт, гэрчилгээ, бусад зөвшөөрлийн бичиг баримтыг бүрдүүлсэн бөгөөд бид захиалагчийн сонголтоор шинжлэх ухааны шаардлагатай шаардлагатай мэдээллээр хангахад бэлэн байна. энэ чиглэлээр зөвлөгөө өгөх, мөн биологийн аливаа объекттой сансрын туршилт бэлтгэх, явуулах.. Биологийн бодисын өндөр чанарын талстыг бичил таталцлын нөхцөлд авах хэтийн төлөв нь тодорхой бөгөөд бид гадаадын компаниудтай арилжааны төслүүдээр удаа дараа баталж байсан. Эдгээр нь янз бүрийн биополимеруудын орон зайн бүтцийг өндөр нарийвчлалтай судалж, үр дүнг нь эмчилгээний, урьдчилан сэргийлэх, оношлох чанарын шинэ эмүүдийг бий болгох боломжийг олгосон.Газрын тос, нефтийн бүтээгдэхүүний био задралын микробиологийн өсгөвөр, түүнчлэн омогтой ажиллах бидний туршлага. Ургамлыг хамгаалах бүтээгдэхүүн, өндөр эсийн өсгөвөрт ашигласан нь сансар огторгуйд өртсөний дараа анхны омгуудаас хамаагүй илүү идэвхтэй үр тарианы хувилбаруудыг авах боломжтой болсон. Тойрог замын нислэгийн нөхцөлд бичил биетнийг дахин нэгтгэх туршилтууд нь алс холын төрөл зүйлийн хооронд генетикийн материалыг 100% шилжүүлэх бодит боломжийг харуулсан бөгөөд энэ нь шинэ тодорхойлсон шинж чанар бүхий өвөрмөц эрлийзүүдийг олж авах боломжийг олгож байна.Бичил таталцлын нөхцөлд электрофоретик цэвэршүүлэх туршилтын олон тооны үр дүн. уураг болон эсийн биологийн объектуудыг ялгах нь өндөр цэвэр, нэгэн төрлийн эдийн засгийн үнэ цэнэтэй биологийн идэвхт бодисын туршилтын болон туршилтын үйлдвэрлэлийн багцыг үйлдвэрлэхэд электрофорезийн аргыг ашиглах боломж, үр дүнтэй болохыг баталсан. Бид таны захиалгаар сансар огторгуй дахь биологийн объектыг талсжуулах, сайжруулсан болон рекомбинант омог авах, электрофорез болон бусад судалгааны чиглэлээр судалгаа хийх зорилгоор өөрийн болон бусад тоног төхөөрөмжийг ашиглан таны хүсэлтээр болон хамтран ажиллахад бэлэн байна. Бидний бодлоор энэ бол шинжлэх ухаан болон арилжааны хувьд маш ирээдүйтэй газар бөгөөд сансрын нислэгийн нөхцөлд талст уураг ургуулах, олж авах бүх нийтийн суурилуулалтыг бий болгох төсөл хэрэгжих боломжтой. Төслийн тайлбарыг хавсаргав. Мөн бид ямар ч тохиолдолд авч үзэх болно. Сансрын биотехнологийн туршилтыг бэлтгэх, явуулах талаар сонирхогч талуудын саналыг тусгаж, тэдгээрийн шалгалтыг хийж, санал болгож буй төслүүдийн хэрэгжилтийг арилжааны үндсэн дээр хангана. Сансрын нислэгийн нөхцөлд биотехнологийн шинжлэх ухааны дэвшилтэт тоног төхөөрөмжийг хөгжүүлэх, өрсөлдөх чадвартай био бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх сонирхолтой РАО Биопрепарат болон боломжит оролцогчид.Төслийн гол зорилго нь тойрог замын нислэгийн нөхцөлд биологийн бүтээгдэхүүнийг талстжуулах явдал юм.Олон улсын сансрын станцыг бий болгох, ажиллуулах явдал юм. Олон төрлийн биологийн объектуудын том, нэгэн төрлийн талстыг олж авах чадвартай шинэ үеийн биокристалжуулалтын төхөөрөмж (ОУСС) нь үйл явцын үндсэн параметрүүд, олж авсан үр дүнгийн талаархи видео болон телеметрийн мэдээллийг дэлхий дээр хурдан хүлээн авах боломжтой. Төслийн хүрээнд ажлыг зохион байгуулахдаа дараахь зорилтуудыг дэвшүүлж байна: · Зохион байгуулалт, арга зүй, техник, шинжлэх ухаан, эдийн засгийн асуудлаар төсөлд оролцогч талуудын харилцан үйлчлэлийн механизмыг боловсруулах · Оросын биокристаллизатор, гадаадын электрон болон видео тоног төхөөрөмжид тулгуурлан, үр ашиг, найдвартай байдлын хувьд дэлхийд танигдсан аналогиас давсан шинж чанар бүхий биокристалжуулах төхөөрөмжийн туршилтын загвар, нислэгийн дээжийг үйлдвэрлэх, · бүтээсэн төхөөрөмжийг ОУСС-д ажиллуулах; оролцогч талуудын бие даасан үндэсний хөтөлбөрүүд болон хамтарсан шинжлэх ухаан, арилжааны төслүүдийн хувьд төсөлд оролцогчдын харилцан ашиг сонирхолд тулгуурлан нислэгийн туршилтын явцад олж авсан шинжлэх ухааны үр дүнг хэрэгжүүлэх арга зам, арга замыг эрэлхийлэх. ТОНОГ ТӨХӨӨРӨМЖИЙН ТОВЧООН ТЕХНИКИЙН ОНЦЛОГ ОХУ-ын бүтээн байгуулалтад тулгуурлан бүтээгдсэн биологийн объектыг талстжуулах төхөөрөмжийн техникийн товч шинж чанаруудыг доор харуулав.. Универсал биокристаллизатор Функциональ хувьд уг төхөөрөмж нь уургийн бусад талстжилтыг зөвшөөрдөг бүх нийтийн талстжуулалтын кассетуудын иж бүрдэл юм. биологийн объектууд) янз бүрийн аргаар.Тоног төхөөрөмж нь: камеруудыг ажлын уусмалаар олон түвшний, өндөр найдвартай битүүмжлэх; талстжуулалтын кассет камерыг уураг (эсвэл бусад биополимер) болон тунадасны уусмалаар тусад нь дүүргэх үйл ажиллагааг хурдан гүйцэтгэх; хэд хэдэн ажлыг гүйцэтгэх нэг кассет дахь талстжуулалтын аргууд, бүх нийтийн кассетны янз бүрийн талстжих эсүүд дэх процессын өндөр давтагдах шинж чанар, биокристаллизаторын үндсэн функциональ элементүүдийн харилцан солилцооны өндөр түвшин; · Ариутгах, угсрах, гоожих сорилт, ажлын уусмалаар дүүргэх үйлдлүүдийг хялбар бөгөөд хурдан гүйцэтгэх · Үүссэн талстыг эвтэйхэн, үл эвдэх олборлолт · Өндөр найдвартай, тогтвортой байдал · Талсжих процессыг гараар болон автоматаар идэвхжүүлэх/идэвхгүй болгох; · Тээвэрлэлт, ашиглалтын бүх үе шатанд талсжих хуурцагны температурыг хэмжих, бүртгэх; тойрог замд оруулах, дэлхий рүү буцах үе шатанд даацын массыг ашиглах өндөр түвшин; тээвэрлэх, буцах тээврийн хэрэгсэлд бага шаардлага; барих, ашиглах уян хатан байдал; ОУСС-ын хамгийн бага нөөц бүхий шинжлэх ухааны хөтөлбөр; хэрэглэгчийн шаардлагаас хамааран талстжих эсийг модульчлан өргөтгөх боломж. ОУСС-ын хөлөгт хүргэж, бүх нийтийн биокристаллжуулагч кассетыг эх дэлхийдээ буцаах ажлыг бие даасан температур бүртгэгч бүхий дулаан тусгаарлах буцах саванд (TRC) хийж гүйцэтгэнэ ТОНОГ ТӨХӨӨРӨМЖИЙН БҮРДЭЛ Тоног төхөөрөмжийн иж бүрэн тохиргоо нь дараах найрлагатай байна: · бүх нийтийн биокристаллизаторын багц кассет - 12 ширхэг. (хуурцагны тохиргоог туршилтын захирал тодорхойлно); · Автономит температур бүртгэгч бүхий дулаан тусгаарлах буцах сав (TRC), · кассетыг гараар хөтлөх · · идэвхтэй термостат хийх биотехнологийн универсал термостат (TBU) Хагас автомат горимд байгаа хуурцаг; · TBU дахь кассетыг идэвхжүүлэх/идэвхгүй болгох цахилгаан хөтөч төхөөрөмж · цахилгаан хөтөчийн удирдлагын хэсэг · TBU дахь талстжилтын эсийн видео хяналтын систем · видео хяналтын системийн хяналт, удирдлагын хэсэг ба ОУСС телевизийн системтэй интерфейс (VIS) · холбох кабелийн багц. Бүх нийтийн талстжуулалтын кассет бүр нь бүтцийн хувьд моноблокоор хийгдсэн байдаг. Кассет нь 4 бие даасан талсжих эсийг агуулдаг. Талсжих эс бүр нь эргээд нэгээс гурван талсжих (уураг) камертай, тунадасны уусмалын нэг буюу хэд хэдэн камертай байдаг.

Биогдрометаллурги

Энэ чиглэлийг өмнө нь хүдрээс металлыг бичил биетээр уусгах гэж нэрлэдэг байсан. Тэдний хүдрээс бичил биетэн ашиглан металл гаргаж авах аргыг судалдаг. 50-60-аад онд хүдрийн эрдсийн металлыг уусмал болгон шилжүүлэх чадвартай бичил биетүүд байдаг нь тодорхой болсон. Ийм орчуулгын механизм нь өөр өөр байдаг. Жишээлбэл, зарим уусгагч бичил биетүүд пиритийг шууд исэлдүүлдэг. 4ФдС 2 + 15О 2 + 2Х 2 О = 2Фд 2 (СО 4) 3 + 2Х 2 СО 4

Мөн төмрийн ион нь халькоцинитээс зэсийг уусмал болгон шилжүүлэх чадвартай хүчтэй исэлдүүлэгч бодисоор үйлчилдэг. Cу 2 С + 2Фд 2 (СО 4) 3 = 2CуСО 4 + 4ФдСО 4 + С эсвэл уранитын уран: УО 2 + Фд 2 (СО 4) 3 = УО 2 СО 4 + 2ФдСО 4

Исэлдэлтийн урвал нь экзотермик шинж чанартай бөгөөд тэдгээр нь тохиолдоход бичил биетүүд амьдралынхаа туршид ашигладаг энерги ялгардаг.

Тэгвэл биотехнологийн бүтэц ямар байдаг вэ? Биотехнологи идэвхтэй хөгжиж байгаа бөгөөд бүтэц нь эцэслэн тогтоогдоогүй байгаа тул одоо байгаа биотехнологийн төрлүүдийн талаар л ярьж болно. Энэ бол эсийн биотехнологи - хэрэглээний микробиологи, ургамал, амьтны эсийн өсгөвөр (биднийг микробиологийн үйлдвэрлэл, эсийн өсгөвөрийн боломж, химийн мутагенезийн талаар ярихад энэ талаар ярилцсан). Эдгээр нь генетик биотехнологи ба молекул биотехнологи юм (тэдгээр нь "ДНХ-ийн үйлдвэрлэлийг" хангадаг). Эцэст нь хэлэхэд, энэ бол биологийн нарийн төвөгтэй процесс, систем, түүний дотор инженерийн энзимологийн загварчлал юм (бид хөдөлгөөнгүй ферментийн тухай ярихдаа энэ тухай ярьсан).

Биотехнологи асар их ирээдүйтэй гэдэг нь ойлгомжтой. Мөн түүний цаашдын хөгжил нь амьд организмыг зохион байгуулалтын янз бүрийн түвшинд судалдаг биологийн шинжлэх ухааны бүх чухал салбаруудыг нэгэн зэрэг хөгжүүлэхтэй нягт холбоотой юм. Эцсийн эцэст, биологи хэрхэн ялгаатай байсан ч, шинжлэх ухааны ямар ч шинэ чиглэл гарч ирэв, тэдний судалгааны объект нь физик, хими, биологийн нэгдмэл байдлыг бүрдүүлдэг материаллаг бүтэц, олон янзын үйл явцын цогц болох амьд организмууд байх болно. Энэ нь амьд биетийн мөн чанар нь амьд организмыг цогцоор нь судлах хэрэгцээг урьдчилан тодорхойлдог. Тиймээс биотехнологи нь физик, химийн биологийн цогц чиглэлийн дэвшлийн үр дүнд бий болж, энэ чиглэлтэй нэгэн зэрэг, зэрэгцээ хөгжиж байгаа нь жам ёсны бөгөөд зүй ёсны хэрэг юм.

Эс, эд эсийн инженерчлэлийн үндсэн практик ажлуудын нэг бол өсгөвөрлөх явдал байсаар ирсэн in vitroбие махбодийн гэмтсэн бүтэц, үйл ажиллагааг сэргээхэд орлуулах эмчилгээнд ашиглах зорилгоор эд, эрхтнүүдийн амьд эквивалент эсүүд. Энэ чиглэлд хамгийн их амжилтанд хүрсэн нь ургуулсан in vitroкератиноцитууд арьсны гэмтэл, юуны түрүүнд түлэгдэх шархыг эмчлэхэд зориулагдсан.

Эцэст нь биотехнологийг шинжлэх ухаан, үйлдвэрлэлийн бусад салбараас ялгаж буй өөр нэг чухал нөхцөл байдлыг тэмдэглэх нь зүйтэй. Энэ нь орчин үеийн хүн төрөлхтний сэтгэл түгшээж буй асуудлуудад анхаарлаа төвлөрүүлдэг: хүнсний үйлдвэрлэл (ялангуяа уураг), байгаль дахь эрчим хүчний тэнцвэрийг хадгалах (сэргээгдэх нөөцийг ашиглахын тулд нөхөж баршгүй нөөцийг ашиглахаас татгалзах), байгаль орчныг хамгаалах (биотехнологи - "цэвэр"). үйлдвэрлэл, гэхдээ энэ нь маш их ус шаарддаг).

Тиймээс биотехнологи бол хүн төрөлхтний хөгжлийн жам ёсны үр дүн, түүний хөгжлийн чухал, эргэлтийн цэг, үе шатанд хүрсэний шинж тэмдэг юм.

Биотехнологийн салбар

Биотехнологийн салбарыг заримдаа дөрвөн хэсэгт хуваадаг.

• "« Улаан "биотехнологи" - хүний ​​​​биологийн эм (уураг, фермент, эсрэгбие) үйлдвэрлэх, түүнчлэн генетикийн кодыг засах.
• "« Ногоон биотехнологи - генийн өөрчлөлттэй ургамлыг хөгжүүлэх, соёлд нэвтрүүлэх.
• "« Цагаан "биотехнологи" - янз бүрийн үйлдвэрүүдэд зориулсан био түлш, фермент, биоматериал үйлдвэрлэх.
• Эрдмийн болон засгийн газрын судалгаа - жишээлбэл, будааны геномыг тайлах.

"Микробиологийн үйлдвэр" үндэсний эдийн засагт нэн шаардлагатай 150 нэр төрлийн бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэдэг. Түүний бахархал бол мөөгөнцрийн тариалалтаар олж авсан тэжээлийн уураг юм. Жилд 1 сая гаруй тонныг үйлдвэрлэдэг. Өөр нэг чухал ололт бол тэжээлийн хамгийн үнэ цэнэтэй нэмэлт болох зайлшгүй шаардлагатай (өөрөөр хэлбэл амьтны биед үүсдэггүй) амин хүчлийн лизин ялгаруулсан явдал юм. Микробиологийн нийлэгжилтийн бүтээгдэхүүнд агуулагдах уургийн бодисын шингэц нь 1 тонн тэжээлийн уураг хэрэглэснээр 5-8 тонн үр тариа хэмнэдэг. Жишээлбэл, шувууны хоолонд 1 тонн мөөгөнцрийн биомасс нэмбэл 1.5-2 тонн мах буюу 25-35 мянган өндөг нэмж авах боломжтой бөгөөд гахайн аж ахуйд 5-7 тонн тэжээлийн үр тариа чөлөөлдөг. Мөөгөнцөр нь уургийн цорын ганц боломжит эх үүсвэр биш юм. Үүнийг бичил харуурын ногоон замаг, төрөл бүрийн эгэл биетэн болон бусад бичил биетүүдийг ургуулах замаар олж авч болно. Тэдгээрийг ашиглах технологи нь аль хэдийн боловсруулагдсан бөгөөд жилд 50-300 мянган тонн бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх хүчин чадалтай аварга аж ахуйн нэгжүүдийг боловсруулж, барьж байна. Тэдний үйл ажиллагаа нь үндэсний эдийн засгийн асуудлыг шийдвэрлэхэд чухал хувь нэмэр оруулах боломжтой болно.

Бие махбодид чухал ач холбогдолтой фермент эсвэл бусад бодисын нийлэгжилтийг хариуцдаг хүний ​​генийг бичил биетний эсүүдэд шилжүүлэн суулгавал зохих нөхцөлд бичил биетүүд нь үйлдвэрлэлийн хэмжээнд харийн нэгдэл үүсгэдэг. Эрдэмтэд олон вируст өвчнийг эмчлэхэд үр дүнтэй хүний ​​интерферон үйлдвэрлэх аргыг боловсруулж, үйлдвэрлэлд нэвтрүүлсэн. 1 литр өсгөвөрийн шингэнээс өмнө нь олон тонн донорын цуснаас авдаг байсантай ижил хэмжээний интерферон гаргаж авдаг. Шинэ аргыг нэвтрүүлснээр жилд 200 сая рубль хэмнэж байна.

Өөр нэг жишээ бол бичил биетэн ашиглан хүний ​​өсөлтийн даавар үйлдвэрлэх явдал юм. Молекул биологийн хүрээлэн, Молекул биологийн хүрээлэн, ОХУ-ын Биохими, бичил биетний физиологийн хүрээлэн, Оросын хүрээлэнгийн эрдэмтдийн хамтарсан бүтээн байгуулалтууд нь өмнө нь энэ эмийг миллиграммаар авдаг байсан бол граммаар гормон үйлдвэрлэх боломжтой болсон. Одоогоор эмийг туршиж байна. Гепатит В, үхэр шүлхий зэрэг аюултай халдварын эсрэг вакцин гарган авах боломжийг генетикийн инженерчлэлийн аргаар бий болгож, олон тооны удамшлын өвчин, төрөл бүрийн вируст халдварыг эрт оношлох аргачлалыг боловсруулж байна.

Генетикийн инженерчлэлзөвхөн анагаах ухаан төдийгүй үндэсний эдийн засгийн бусад салбарын хөгжилд идэвхтэй нөлөөлж эхэлдэг. Генийн инженерчлэлийн аргыг амжилттай хөгжүүлснээр хөдөө аж ахуйд тулгарч буй олон асуудлыг шийдвэрлэх өргөн боломж нээгдэж байна. Үүнд төрөл бүрийн өвчин, байгаль орчны сөрөг хүчин зүйлд тэсвэртэй хөдөө аж ахуйн ургамлын үнэ цэнэтэй шинэ сортуудыг бий болгох, өндөр ашиг шимт малын үүлдэр үржүүлэхэд селекцийн ажлыг хурдасгах, мал эмнэлгийн оношлогооны өндөр үр дүнтэй хэрэгсэл, вакцин бий болгох, мөн биологийн азотыг тогтоох аргуудыг боловсруулах. Эдгээр асуудлыг шийдвэрлэх нь хөдөө аж ахуйн шинжлэх ухаан, технологийн дэвшилд хувь нэмэр оруулах бөгөөд үүнд генетикийн аргууд, мөн эсийн инженерчлэл чухал үүрэг гүйцэтгэх болно.

Эсийн инженерчлэл - орчин үеийн биотехнологийн ер бусын ирээдүйтэй чиглэл. Эрдэмтэд амьтан, тэр байтугай хүний ​​ургамлын эсийг хиймэл нөхцөлд (таримал) ургуулах аргыг боловсруулсан. Эсийн тариалалт нь түүхий эдийн эх үүсвэргүйн улмаас өмнө нь маш хязгаарлагдмал хэмжээгээр олж авсан янз бүрийн үнэ цэнэтэй бүтээгдэхүүнийг олж авах боломжийг олгодог. Ургамлын эсийн инженерчлэл ялангуяа амжилттай хөгжиж байна. Генетикийн аргыг ашиглан ийм ургамлын эсийн шугамыг сонгох боломжтой - энгийн тэжээллэг орчинд ургах чадвартай, үүнтэй зэрэгцэн үнэ цэнэтэй бүтээгдэхүүнийг ургамлаас хэд дахин их хуримтлуулдаг практик чухал бодис үйлдвэрлэгч. Ургамлын эсийн массыг тариалах нь физиологийн идэвхтэй нэгдлүүдийг үйлдвэрлэхэд аль хэдийн үйлдвэрлэлийн хэмжээнд ашиглагдаж байна. Тухайлбал, сүрчиг, эмнэлгийн үйлдвэрийн хэрэгцээнд зориулж хүн орхоодойн биомасс үйлдвэрлэх ажлыг бий болгосон. Эмийн ургамлаас биомасс үйлдвэрлэх үндэс суурь тавигдаж байна - Диоскореа, Рауволфия. Үнэ цэнэтэй бодис (Rhodiola rosea гэх мэт) үүсгэдэг бусад ховор ургамлын эсийн массыг ургуулах аргыг боловсруулж байна. Эсийн инженерчлэлийн өөр нэг чухал чиглэл бол эд эсийн өсгөвөр дээр суурилсан ургамлын клон бичил үржүүлэх явдал юм. Энэ арга нь ургамлын гайхалтай шинж чанарт суурилдаг: нэг эс эсвэл эд эсээс тодорхой нөхцөлд бүхэл бүтэн ургамал ургаж, хэвийн өсөлт, нөхөн үржих чадвартай байдаг. Энэ аргыг хэрэглэснээр ургамлын жижиг хэсгээс жилд 1 сая хүртэл ургамал авах боломжтой. Ховор, эдийн засгийн хувьд үнэ цэнэтэй эсвэл шинээр бий болсон хөдөө аж ахуйн үр тарианы сортуудыг сайжруулах, хурдан үржүүлэхэд клональ бичил үржүүлгийг ашигладаг. Ийм байдлаар төмс, усан үзэм, чихрийн нишингэ, цэцэрлэгийн гүзээлзгэнэ, бөөрөлзгөнө болон бусад олон төрлийн үр тарианы эрүүл ургамлыг вирусын халдваргүй эсээс гаргаж авдаг. Одоогийн байдлаар илүү төвөгтэй объектууд болох модлог ургамал (алим, гацуур, нарс) -ийг бичил үржүүлэх аргыг боловсруулсан. Эдгээр аргууд дээр үндэслэн үнэ цэнэтэй модны төрөл зүйлийн анхны тарих материалыг үйлдвэрийн аргаар үйлдвэрлэх технологийг бий болгоно. Үүрэн инженерийн аргууд нь үр тариа болон бусад чухал хөдөө аж ахуйн ургацын шинэ сортуудыг боловсруулахад сонгон шалгаруулах үйл явцыг ихээхэн хурдасгах болно: тэдгээрийг олж авах хугацааг 3-4 жил болгон бууруулна (уламжлалт үржлийн аргыг ашиглахад 10-12 жил шаардагдахын оронд). Эрдэмтдийн боловсруулсан эсийг нэгтгэх цоо шинэ арга нь хөдөө аж ахуйн үнэ цэнэтэй үр тарианы шинэ сортуудыг бий болгох ирээдүйтэй арга юм. Энэ арга нь төрөл зүйл хоорондын үл нийцэх саад тотгорын улмаас ердийн огтлолцолоор үүсгэх боломжгүй эрлийзүүдийг олж авах боломжийг олгодог. Эсийн нэгдлийн аргыг ашиглан, жишээлбэл, төмс, улаан лооль, тамхины төрөл бүрийн эрлийзийг олж авсан; тамхи, төмс, рапс ба манжин, тамхи, белладонна. Вирус болон бусад өвчинд тэсвэртэй таримал болон зэрлэг төмсний эрлийзийг үндэслэн шинэ сортуудыг бий болгож байна. Улаан лооль болон бусад үр тарианы үнэ цэнэтэй үржүүлгийн материалыг ижил төстэй аргаар олж авдаг. Ирээдүйд генийн болон эсийн инженерчлэлийн аргыг хослуулан ашиглан урьдчилан тодорхойлсон шинж чанар бүхий ургамлын шинэ сортуудыг бий болгох, жишээлбэл, агаар мандлын азотыг тогтоох зориулалттай системтэй. Дархлаа судлалын салбарт эсийн инженерчлэлд томоохон ахиц дэвшил гарсан: бие даасан буюу моноклональ эсрэгбие үүсгэдэг тусгай эрлийз эсийг үйлдвэрлэх аргуудыг боловсруулсан. Энэ нь хүн, амьтан, ургамлын хэд хэдэн ноцтой өвчнийг оношлох өндөр мэдрэмжтэй багаж хэрэгслийг бий болгох боломжтой болсон. Орчин үеийн биотехнологи нь үндэсний эдийн засагт ихээхэн хохирол учруулж буй хөдөө аж ахуйн таримал ургамлын вируст өвчинтэй тэмцэх зэрэг чухал асуудлыг шийдвэрлэхэд чухал хувь нэмэр оруулж байна. Эрдэмтэд төрөл бүрийн үр тарианд өвчин үүсгэдэг 20 гаруй вирусыг илрүүлэх өндөр өвөрмөц ийлдэс бүтээжээ. Хөдөө аж ахуйн үйлдвэрлэлийн нөхцөлд вируст ургамлын өвчнийг бөөнөөр нь автоматаар оношлох багаж, төхөөрөмжийн системийг боловсруулж үйлдвэрлэсэн. Оношилгооны шинэ аргууд нь тариалалтанд зориулж вирусгүй анхны материалыг (үр, булцуу гэх мэт) сонгох боломжтой болж, ургацыг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэхэд хувь нэмэр оруулдаг. Инженерийн энзимологийн ажил нь практик ач холбогдолтой юм. Түүний анхны чухал амжилт бол ферментийг хөдөлгөөнгүй болгох явдал байв - синтетик полимер, полисахарид болон бусад матрицын тээвэрлэгч дээр хүчтэй химийн холбоог ашиглан ферментийн молекулуудыг бэхэлсэн. Тогтмол ферментүүд нь илүү тогтвортой бөгөөд дахин дахин хэрэглэж болно. Хөдөлгөөнгүй болгох нь катализаторын процессыг тасралтгүй явуулах, ферментээр бохирдоогүй бүтээгдэхүүнийг авах боломжийг олгодог (энэ нь хүнсний болон эмийн үйлдвэрлэлийн хэд хэдэн салбарт онцгой ач холбогдолтой) бөгөөд түүний өртөгийг мэдэгдэхүйц бууруулдаг. Энэ аргыг жишээлбэл, антибиотик авахын тулд хэрэглэдэг. Ийнхүү эрдэмтэд пенициллиний амидазын хөдөлгөөнгүй ферментийн үндсэн дээр антибиотик үйлдвэрлэх технологийг боловсруулж, үйлдвэрлэлийн үйлдвэрлэлд нэвтрүүлсэн. Энэхүү технологийг ашигласны үр дүнд түүхий эдийн хэрэглээ тав дахин буурч, эцсийн бүтээгдэхүүний өртөг бараг хоёр дахин буурч, үйлдвэрлэлийн хэмжээ долоо дахин нэмэгдэж, нийт эдийн засгийн үр нөлөө нь 100 сая рубль болсон. Инженерийн энзимологийн дараагийн алхам бол бичил биетний эсийг, дараа нь ургамал, амьтны эсийг хөдөлгөөнгүй болгох аргыг боловсруулах явдал байв. Хөдөлгөөнгүй эсүүд нь өндөр идэвхжил, тогтвортой байдал, хамгийн чухал нь тэдгээрийн хэрэглээ нь ферментийг тусгаарлах, цэвэршүүлэх зардлыг бүрэн арилгадаг тул хамгийн хэмнэлттэй биокатализатор юм. Одоогийн байдлаар хөдөлгөөнгүй эсүүд дээр үндэслэн органик хүчил, амин хүчил, антибиотик, стероид, спирт болон бусад үнэ цэнэтэй бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх аргыг боловсруулсан. Бичил биетний хөдөлгөөнгүй эсийг мөн бохир ус цэвэрлэх, хөдөө аж ахуй, үйлдвэрлэлийн хог хаягдлыг боловсруулахад ашигладаг. Биотехнологийг аж үйлдвэрийн үйлдвэрлэлийн олон салбарт улам бүр ашиглаж байна: хүдэр, үйлдвэрийн хаягдлаас өнгөт үнэт металл гаргаж авах, газрын тосны олборлолтыг нэмэгдүүлэх, нүүрсний уурхай дахь метантай тэмцэхэд бичил биетнийг ашиглах аргуудыг боловсруулсан. Тиймээс уурхайг метанаас чөлөөлөхийн тулд эрдэмтэд нүүрсний давхаргад худаг өрөмдөж, метан исэлдүүлэгч бактерийн суспензээр тэжээхийг санал болгов. Ийм байдлаар формацийг ашиглаж эхлэхээс өмнө метаны 60 орчим хувийг зайлуулах боломжтой. Саяхан тэд илүү энгийн бөгөөд үр дүнтэй аргыг олсон: хийн хамгийн эрчимтэй ялгардаг гахайн чулуулаг дээр бактерийн суспензийг цацдаг. Суспензийг шүрших ажлыг тулгуур дээр суурилуулсан тусгай хушуу ашиглан хийж болно. Донбассын уурхайд хийсэн туршилтууд нь бичил харуурын "ажилчид" аюултай хийн 50-80% -ийг хурдан устгадаг болохыг харуулж байна. Гэхдээ өөрсдөө метан ялгаруулдаг бусад бактерийн тусламжтайгаар газрын тосны нөөцлүүр дэх даралтыг нэмэгдүүлж, газрын тосны бүрэн олборлолтыг хангах боломжтой. Мөн биотехнологи эрчим хүчний асуудлыг шийдвэрлэхэд ихээхэн хувь нэмэр оруулах ёстой. Газрын тос, байгалийн хийн хязгаарлагдмал нөөц нь биднийг уламжлалт бус эрчим хүчний эх үүсвэрийг ашиглах арга замыг хайхад хүргэдэг. Эдгээр аргуудын нэг нь ургамлын гаралтай түүхий эдийг био хувиргах, өөрөөр хэлбэл целлюлоз агуулсан үйлдвэр, хөдөө аж ахуйн хог хаягдлыг ферментийн аргаар боловсруулах явдал юм. Био хувиргалтын үр дүнд глюкоз, үүнээс түлш болох архи авч болно. Бичил биетний тусламжтайгаар мал аж ахуй, үйлдвэр, хотын хог хаягдлыг боловсруулах замаар био хий (гол төлөв метан) үйлдвэрлэх судалгаа улам бүр хөгжиж байна. Үүний зэрэгцээ боловсруулалтын дараах үлдэгдэл нь өндөр үр дүнтэй органик бордоо юм. Тиймээс байгаль орчныг бохирдлоос хамгаалах, эрчим хүч олж авах, бордоо үйлдвэрлэх зэрэг хэд хэдэн асуудлыг шийдэж байна. Био хий үйлдвэрлэх үйлдвэрүүд аль хэдийн өөр өөр улс оронд ажиллаж байна. Биотехнологийн боломжууд бараг хязгааргүй юм. Энэ нь үндэсний эдийн засгийн янз бүрийн салбарт зоригтойгоор халддаг. Мөн ойрын ирээдүйд үржлийн, анагаах ухаан, эрчим хүч, байгаль орчныг бохирдлоос хамгаалах хамгийн чухал асуудлыг шийдвэрлэхэд биотехнологийн практик ач холбогдол улам бүр нэмэгдэх нь дамжиггүй.

Трансген ургамал

Трансген ургамлууд нь генийг шилжүүлэн суулгасан ургамал юм.

• 1. Колорадогийн төмсний цохыг хордуулдаг (хор нь цохын ходоодонд үүсдэг) ​​хөрсний Тюрингийн нянгийн эсийн ДНХ-ээс тусгаарлагдсан генийг нэвтрүүлэх замаар Колорадогийн төмсний цохыг тэсвэрлэх чадвартай төмсийг бий болгосон. , гэхдээ хүмүүст биш). Тэд зуучлагч - Escherichia coli эсийг ашигласан. Төмсний навчнаас цох хорхойд хортой уураг үйлдвэрлэж эхлэв.
• 2. Трансген шар буурцаг, эрдэнэ шиш, төмс, наранцэцгийн бүтээгдэхүүн хэрэглэдэг.
• 3. Америкт тэд хүйтэнд тэсвэртэй улаан лооль тарихаар шийдсэн. Тэд дулааны зохицуулалтыг хариуцдаг генийг авч, улаан лоолийн эсэд шилжүүлэн суулгажээ. Гэхдээ улаан лооль энэ мэдээллийг өөрийнхөөрөө ойлгосон бөгөөд хүйтэн жавараас айхаа больсон боловч хадгалах явцад муудахаа больжээ. Энэ нь зургаан сарын турш өрөөнд хэвтэж, ялзрахгүй байж болно.

Трансген амьтад

Трансген амьтад, Туршилтаар олж авсан амьтдын биеийн бүх эсүүдэд хромосомтой нэмэлт нэгтгэсэн, Менделийн хуулийн дагуу удамшдаг гадаад ДНХ (трансген) агуулагддаг.

Ховор тохиолдолд трансген нь хромосомоос гадуурх бие даасан хуулбарлах ДНХ-ийн фрагмент хэлбэрээр репликаци ба удамшдаг. "Трансгеноз" гэсэн нэр томъёог 1973 онд нэг организмаас бусад зүйлийн организмын эсүүдэд, тэр дундаа хувьслын хувьд алслагдсан организмын эсүүдэд шилжүүлэхийг санал болгосон. Трансген амьтдыг клонжуулсан генийг (ДНХ) бордсон өндөг (зигот) эсвэл үр хөврөлийн үүдэл (плюрипотент) эсийн цөмд шилжүүлэх замаар үүсдэг. Дараа нь өөрийн цөм нь үр хөврөлийн үүдэл эсийн өөрчлөгдсөн цөмөөр солигдсон өөрчлөгдсөн зигот эсвэл өндөг, эсвэл үр хөврөлийн үүдэл эсийн гадаад ДНХ агуулсан бластоцист (үр хөврөл) хүлээн авагч эмэгтэйн нөхөн үржихүйн эрхтэнд шилжүүлэн суулгана. Трансген амьтдыг бий болгохын тулд эр бэлгийн эсийг ашигласан тухай тусгаарлагдсан мэдээллүүд байдаг боловч энэ техник хараахан өргөн дэлгэрээгүй байна.

Анхны трансген амьтдыг 1974 онд Кембрижид (АНУ) Рудольф Жаениш сармагчин SV40 вирусын ДНХ-г хулганы үр хөврөлд тарьсны үр дүнд гаргаж авсан. 1980 онд Америкийн эрдэмтэн Жорж Гордон болон хамтран зохиогчид трансген амьтдыг бий болгохын тулд зиготын гол цөмд ДНХ-ийн бичил тарилга ашиглахыг санал болгов. Чухам энэ арга нь трансген амьтан үйлдвэрлэх технологийг өргөнөөр ашиглах үндэс суурийг тавьсан юм. Анхны трансген амьтад 1982 онд Орост гарч ирсэн. Зиготын пронуклейд бичил тарилга хийснээр 1985 онд АНУ-д анхны трансген фермийн амьтдыг (туулай, хонь, гахай) гаргаж авсан. Одоогийн байдлаар трансген амьтдыг бий болгохын тулд бичил тарилга хийхээс гадна бусад туршилтын аргуудыг ашиглаж байна: рекомбинант вирус бүхий эсийг халдварлах, электропораци хийх, гадаргуу дээр рекомбинант ДНХ-ээр бүрсэн металл тоосонцор бүхий эсийг "онилох".

Сүүлийн жилүүдэд амьтдыг хувилах технологи бий болсноор трансген амьтдыг бий болгох нэмэлт боломжийг бий болгож байна. Ялгаатай эсийн цөмд бичил тарилга хийх замаар олж авсан трансген амьтад аль хэдийн бий болсон.

Ген шилжүүлэх боломжтой бүх аргууд нь тийм ч үр дүнтэй биш байна. Нэг трансген амьтан авахын тулд дунджаар 40 хулганы зигот, ямааны 90 зигот, гахайн 100 зигот, хонины 110 зигот, 1600 үхрийн зиготад ДНХ-ийн бичил тарилга хийх шаардлагатай. Трансгенозын үед экзоген ДНХ-ийг нэгтгэх механизм эсвэл автономит репликон (хромосомоос бусад хуулбарлах нэгж) үүсэх механизм тодорхойгүй байна. Шинээр олж авсан трансген амьтан бүрт трансгенүүдийн нэгдэл нь хромосомын санамсаргүй хэсгүүдэд явагддаг бөгөөд трансгений нэг хуулбар эсвэл олон хувь нь ихэвчлэн нэг хромосомын нэг байршилд зэрэгцэн оршдог. Дүрмээр бол трансгенийг нэгтгэх газар (байршил) ба трансген өөрөө хоорондоо ижил төстэй байдаггүй. Үр хөврөлийн үүдэл эсийг трансгенозд ашиглах үед урьдчилсан сонголт хийх боломжтой бөгөөд энэ нь эзэн геномын тодорхой бүстэй гомолог рекомбинацын үр дүнд нэгтгэсэн трансген бүхий трансген амьтдыг авах боломжтой болгодог. Энэ аргыг ашиглан, ялангуяа тодорхой генийн илэрхийлэлийг зорилтот таслан зогсоох ажлыг гүйцэтгэдэг (үүнийг "генийн нокаут" гэж нэрлэдэг).

Трансген амьтан бий болгох технологи нь сүүлийн 10 жилд хамгийн хурдацтай хөгжиж буй биотехнологийн нэг юм. Трансген амьтдыг олон тооны онолын асуудлыг шийдвэрлэхэд болон биоанагаах ухаан, хөдөө аж ахуйд практик зорилгоор өргөн ашигладаг. Шинжлэх ухааны зарим асуудлыг трансген амьтдыг бүтээхгүйгээр шийдвэрлэх боломжгүй байв. Трансген лабораторийн амьтдын загварыг ашиглан төрөл бүрийн генийн үйл ажиллагаа, тэдгээрийн илэрхийллийн зохицуулалт, генийн фенотип илрэл, инсерцийн мутагенез гэх мэтийг судлах өргөн хүрээтэй судалгаа хийж байна. Трансген амьтад нь биоанагаахын төрөл бүрийн судалгаанд чухал ач холбогдолтой. Хүний төрөл бүрийн өвчин (хорт хавдар, судас хатуурал, таргалалт гэх мэт) загварчлагдсан олон трансген амьтад байдаг. Иймээс эрхтний татгалзлыг тодорхойлдог генийн илэрхийлэл өөрчлөгдсөн трансген гахайг гарган авах нь эдгээр амьтдыг ксенотрансплантацид (гахайн эрхтэнийг хүнд шилжүүлэн суулгах) ашиглах боломжтой болгоно. Практик зорилгоор трансген амьтдыг гадаадын янз бүрийн компаниуд янз бүрийн эмнэлгийн бүтээгдэхүүн (антибиотик, цусны бүлэгнэлтийн хүчин зүйл гэх мэт) үйлдвэрлэхийг баталгаажуулдаг арилжааны биореактор болгон ашигладаг. Нэмж дурдахад, шинэ генийг шилжүүлснээр үржил шим нэмэгдэх (жишээлбэл, хонины ноосны өсөлт, гахайн өөх тосны агууламж буурах, сүүний шинж чанар өөрчлөгдөх) эсвэл янз бүрийн өвчинд тэсвэртэй байх зэргээр тодорхойлогддог трансген амьтдыг олж авах боломжтой болгодог. вирус болон бусад эмгэг төрүүлэгчдийн улмаас үүсдэг. Одоогийн байдлаар хүн төрөлхтөн трансген амьтдын тусламжтайгаар олж авсан олон бүтээгдэхүүнийг аль хэдийн ашиглаж байна: эм, эд эрхтэн, хоол хүнс.

Энэ нэр томъёо нь өөр утгатай, Векторыг үзнэ үү. Улсын вирус судлал, биотехнологийн шинжлэх ухааны төв "Вектор" (SSC VB "Vector") Олон улсын нэр Англи. Вирус судлал, биотехнологийн улсын судалгааны төв ВЕКТОР ... Википедиа

"Вектор" вирус судлал, биотехнологийн улсын судалгааны төв нь Новосибирскээс хэдхэн километрийн зайд орших Новосибирск мужийн Кольцово хотод байрладаг Оросын хамгийн том шинжлэх ухааны вирус судлал, биотехнологийн төвүүдийн нэг юм. Төвийн бүтэн нэр нь Холбооны... ... Википедиа

- (IBBR) Хуучин нэрээр Физиологи, генетик, ургамлын биоинженерийн хүрээлэнгийн захирал Жамбакин, Кабыл Жапаровович Ажилтнууд 128 ... Wikipedia

- (MGAVMiB) Олон улсын нэр Москвагийн улсын мал эмнэлэг, биотехнологийн академи К.И. Скрябин Байгуулагдсан он 1919 Төрөл ... Википедиа

нэрэмжит Москвагийн Улсын Мал эмнэлэг, биотехнологийн академи. K. I. Скрябина (MGAVMiB) Олон улсын нэр Москвагийн улсын мал эмнэлэг, биотехнологийн академи К.И. Скрябин Үүсгэн байгуулагдсан он ... Википедиа

агаарын хавхлага (биотехнологийн чиглэлээр)- оролт (биотехнологид) - Биотехнологийн сэдвүүд Синонимууд оролт (биотехнологид) EN vent ...

цохих (биотехнологийн чиглэлээр)- Биотехнологид хувь хүний ​​генийн идэвхжил нь молекулын аргаар өөрчлөгддөг ген буюу организмыг хэлнэ.Биотехнологийн сэдвүүд EN цохих ... Техникийн орчуулагчийн гарын авлага

1995 онд Москвагийн мал эмнэлгийн академиас өөрчлөгдсөн. К.И.Скрябин (1919 онд байгуулагдсан). Мал эмнэлэг, мал аж ахуй, биологийн болон бусад мэргэжлээр сургана. 1998 онд 3 мянга гаруй оюутан байсан. * * * МОСКВА АКАДЕМИ... ... нэвтэрхий толь бичиг

Холбооны төсвийн шинжлэх ухааны байгууллага Улсын Хэрэглээний Микробиологи, Биотехнологийн Шинжлэх Ухааны Төв (FBUN SSC PMB) нь эпидемиологи, бактериологи, биотехнологи зэрэг чиглэлээр судалгаа хийдэг шинжлэх ухааны төв юм. ... ... Википедиа

БИОТЕХНОЛОГИ БИОТЕХНОЛОГИ

(био..., Грек хэлнээс techne - урлаг, ур чадвар ба...логи), амьд организмын хэрэглээ ба биол. үйлдвэрлэл дэх үйл явц. "Б" гэсэн нэр томъёо. дундаас өргөн тархсан. 70-аад он 20-р зуун хэдий ч бичил биетний хэрэглээнд суурилсан талх нарийн боов, дарс, шар айраг исгэх, бяслаг хийх зэрэг хөдөө аж ахуйн салбарууд эрт дээр үеэс мэдэгдэж байсан. Орчин үеийн B. нь биолын хэрэглээгээр тодорхойлогддог. хүрээлэн буй орчны бохирдолтой тэмцэх арга (биологийн бохир усыг цэвэрлэх гэх мэт), ургамлыг хортон шавьж, өвчнөөс хамгаалах, ардын аж ахуйд биологийн идэвхт бодис (антибиотик, фермент, дааврын эм гэх мэт) үйлдвэрлэх. Микробиол дээр үндэслэсэн. үйлдвэрлэлийн боловсруулсан синтез. тэжээлийн нэмэлт болгон ашигладаг уураг, амин хүчлийг олж авах арга. Генетикийн хөгжил эсийн инженерчлэл нь урьд өмнө хүрч чадаагүй эмийг (жишээлбэл, инсулин, интерферон, хүний ​​​​өсөлтийн даавар гэх мэт) зориудаар олж авах, бичил биетний шинэ ашигтай төрлүүд, ургамлын сорт, амьтны үүлдэр гэх мэтийг бий болгох боломжийг олгодог. Сүүлийн үеийн биологийн ололт амжилтууд орно. мөн хөдөлгөөнгүй ферментийн хэрэглээ, синтетик олж авах. вакцин, мал аж ахуйн фермд үржүүлгийн ажилд эсийн технологийг ашиглах гэх мэт. Гибридомууд ба тэдгээрийн үйлдвэрлэдэг моноклональ эсрэгбиемүүд (ижил өвөрмөц шинж чанартай) өвөрмөц урвалж, оношилгоо болгон ашигладаг. болон эмийн эм. Орчин үеийн B. биохими, микробиологийн ололт амжилтыг ашигладаг гэж тэд хэлэв. биологи ба генетик, дархлаа судлал, биоорганик. хими; ЗХУ, АНУ, Япон, Франц, Герман, Унгар болон бусад орнуудад эрчимтэй хөгжиж байна.

.(Эх сурвалж: "Биологийн нэвтэрхий толь бичиг." Ерөнхий редактор М. С. Гиляров; Редакцийн зөвлөл: А. А. Бабаев, Г. Г. Винберг, Г. А. Заварзин болон бусад - 2-р хэвлэл, зассан - М.: Сов. нэвтэрхий толь, 1986.)

биотехнологи

Төрөл бүрийн бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх, боловсруулахад амьд организм, биологийн процессыг ашиглах. Биотехнологийн аргуудыг нарийн боов, бяслаг хийх, дарс үйлдвэрлэх болон бичил биетэн (нян ба микроскоп мөөг)-тэй холбоотой бусад үйлдвэрүүдэд эртнээс хэрэглэж ирсэн. Серээс. 20-р зуун бичил биетнийг эхлээд антибиотик, дараа нь витамин, амин хүчил, фермент, тэжээлийн уураг, бактерийн бордоо гэх мэт үйлдвэрлэлийн үйлдвэрлэлд ашиглаж эхэлсэн. Микробиологийн үйлдвэр нь олон орны эдийн засгийн чухал салбар болжээ.
1970-аад онд гарч ирснээр. Биотехнологийн хөгжилд генетик ба эсийн инженерчлэл, эс, эдийг өсгөвөрлөх аргыг боловсронгуй болгох шинэ үе шат эхэлсэн. Энэ үед "биотехнологи" гэсэн нэр томьёо өөрөө гарч ирсэн бөгөөд ихэвчлэн молекул генетикийн хандлага, аргуудыг ашиглахад үндэслэсэн үйлдвэрлэлийн технологитой холбоотой байдаг.
Эхлэл рүү 21р зуун Биотехнологид хэд хэдэн чиг хандлага бий болсон. Харьцангуй "хуучин" - том хэмжээний микробиологийн синтез нь түүний үр ашгийг нэмэгдүүлэх шинэ аргуудаар (бүтээмжтэй мутантуудыг үйлдвэрлэх, сонгох, генийн инженерчлэлийн аргыг ашиглах гэх мэт) баяжуулсан. Жишээлбэл, чухал амин хүчлийн треонины үйлдвэрлэлийг үйлдвэрлэгч эсүүдэд нэмэгдүүлэх - коли- энэ амин хүчлийн нийлэгжилтийг хариуцдаг нэмэлт генүүдийг нэвтрүүлсэн.
Биотехнологийн бие даасан чиглэл нь хөдөлгөөнгүй ферментийн хэрэглээ болсон, жишээлбэл. аливаа хатуу зөөгч дээр бэхлэгдсэн ферментүүд. Үүний зэрэгцээ тэдгээрийн үр нөлөө, ашиглалтын хугацаа хэд дахин нэмэгддэг.
Генийн инженерчлэлийн аргуудыг хөгжүүлснээр генийн хүссэн хослолыг бий болгож, тэдгээрийг клончилж, энэхүү гадаад генетикийн материалыг эс болон бүхэл бүтэн организмд нэвтрүүлэх боломжтой болсон. Ийнхүү тодорхой уургийн нийлэгжилтийг хариуцдаг хүний ​​генийг бактерийн ДНХ-д оруулж, энэ уургийг нэгтгэх чадварыг олж авсан. Ийм байдлаар 1980-аад онд. Нүүрс усны солилцооны гормон болох хүний ​​инсулины бэлдмэлийг (E. coli-ийн тусламжтайгаар) гаргаж авсан. Гадны генийг ургамал, амьтны организмын геномд оруулж, хүний ​​хүссэн шинж чанар, шинж чанартай трансген ургамал, трансген амьтдыг бий болгодог. өндөр ургац, бүтээмж, өвчинд тэсвэртэй, өндөр ба бага температур, илүү их үйлдвэрлэх чадвар, малыг тэжээх, хураах ажлыг хялбарчлах.
Эсийн инженерчлэлэмэнд биологийн идэвхт бодис үйлдвэрлэдэг ургамлын эсийн өндөр бүтээмжтэй өсгөвөр авах боломжийг олгосон. Цусны лимфоцит ба хавдрын эсүүдийн хоорондох эсийн эрлийз (hybridomas) -ийг олж авахад ашигладаг. эсрэгбие(иммуноглобулин) нэг төрлийн (моноклональ эсрэгбие гэж нэрлэгддэг).
Хувилах, энэ нь эрт дээр үеэс ургамал тариалалтанд өргөн хэрэглэгдэж ирсэн бөгөөд эцсийн мөчөөс эхлэн вегетатив үржүүлэг гэж нэрлэгддэг. 20-р зуун газар тариалангийн тархалтад ашиглаж эхэлсэн. амьтад (Долли хонь, 1997 онд Их Британид авсан).
Биотехнологийн ач холбогдол асар их. Микробиологийн нийлэгжилтээр гаргаж авсан биологийн идэвхт бодис (антибиотик, витамин, фермент г.м) нь анагаах ухаан, хөдөө аж ахуй, хүнс, хөнгөн болон бусад үйлдвэрүүдэд өргөн хэрэглэгддэг. Бичил биетний тусламжтайгаар ургамлын хог хаягдлаас био хий (метан, нүүрстөрөгчийн давхар ислийн холимог) гаргаж авах, үйлдвэрлэлийн болон ахуйн хог хаягдлыг саармагжуулах, задлах, бохир усыг цэвэрлэх, чулуулаг, овоолгоос металл (алт, зэс) уусгах замаар тээвэрлэдэг. гарч. Ойрын ирээдүйд биотехнологи нь хүн төрөлхтний гол асуудлууд болох эрүүл мэнд, хүрээлэн буй орчныг хамгаалах, хоол хүнс, эрчим хүчний эх үүсвэрийг шийдвэрлэх боломжтой болно гэж үзэж байна.

.(Эх сурвалж: "Биологи. Орчин үеийн зурагт нэвтэрхий толь." Ерөнхий редактор А.П. Горкин; М.: Росман, 2006.)

Бусад толь бичгүүдээс "БИОТЕХНОЛОГИ" гэж юу болохыг хараарай.

Биотехнологи… Зөв бичгийн дүрмийн толь бичиг-лавлах ном

Орчин үеийн нэвтэрхий толь бичиг

- (био..., Грек хэлнээс techne чадвар, чадвар,...логи) нь биологийн үндсэн процессуудыг (генетик, биохими, физиологийн) янз бүрийн технологи бүтээхэд ашиглах зорилгоор судалдаг шинжлэх ухааны цогц салбар юм. . Экологийн толь бичиг

Өргөн утгаараа хүний ​​эргэн тойрон дахь байгалийн орчныг тэдний хэрэгцээ шаардлагад нийцүүлэн өөрчлөх арга, аргыг судалдаг биологи, технологийн хооронд хиллэдэг шинжлэх ухааны салбар, практикийн салбар юм. Биотехнологи гэдэг нь явцуу утгаараа бүхэл бүтэн ...... Санхүүгийн толь бичиг

Биотехнологи- БИОТЕХНОЛОГИ, төрөл бүрийн бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх, боловсруулахад амьд организмыг ашиглах. Биотехнологийн зарим процессыг эрт дээр үеэс нарийн боов, дарс, шар айраг, цуу, бяслаг бэлтгэх, төрөл бүрийн ... ... Зурагт нэвтэрхий толь бичиг

БИОТЕХНОЛОГИ, биологийн процессыг эмнэлгийн, үйлдвэрлэлийн эсвэл үйлдвэрлэлийн зориулалтаар ашиглах. Хүмүүс мөөгөнцрийн тусламжтайгаар хоол хүнс, бактерийг исгэж бяслаг, айрагны ундаа үйлдвэрлэж ирсэн. ДАХЬ…… Шинжлэх ухаан, техникийн нэвтэрхий толь бичиг

Аж үйлдвэрийн нийт амьд организм (голчлон нэг эсийн) болон биол ашиглах арга. хоол хүнс, эм болон бусад ашигтай бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх үйл явц, түүнчлэн цэвэрлэгээтэй холбоотой байгаль орчны асуудлыг шийдвэрлэх ... ... Микробиологийн толь бичиг

Биотехнологи- (амьд системийн технологи) 1) технологийн асуудлыг шийдвэрлэхийн тулд амьд организм, тэдгээрийн систем эсвэл тэдгээрийн амин чухал үйл ажиллагааны бүтээгдэхүүнийг ашиглах боломж, түүнчлэн шаардлагатай шинж чанар бүхий амьд организмыг бий болгох боломжийг судалдаг шинжлэх ухаан ... Албан ёсны нэр томъёо

Аж үйлдвэрийн үйлдвэрлэлд амьд организм ба биологийн процессыг ашиглах. Фермент, витамин, амин хүчил, антибиотик зэрэг микробиологийн нийлэгжилт хөгжиж байна.Биологийн идэвхит бусад бодисыг үйлдвэрийн аргаар үйлдвэрлэх... ... Том нэвтэрхий толь бичиг

Нэр үг, ижил утгатай үгсийн тоо: 1 технологи (34) ASIS толь бичиг. В.Н. Тришин. 2013… Синоним толь бичиг

Номууд

• Биотехнологи. 2 хэсэгт. 2-р хэсэг. Бакалаврын зэрэг олгох сурах бичиг, семинар, Назаренко Л.В. Биотехнологи нь одоогоор шинжлэх ухааны тэргүүлэх чиглэлүүдийн нэг бөгөөд биотехнологийн салбарын дэвшил нь ирээдүйд хүн төрөлхтний сайн сайхан байдлыг нэмэгдүүлэхтэй холбоотой бөгөөд...

Технологийн асуудлыг шийдвэрлэхэд организмыг хэрхэн ашигладаг талаар судалдаг салбар бол биотехнологи гэж юу вэ. Энгийнээр хэлбэл, хүний ​​хэрэгцээг хангах шинэ арга замыг эрэлхийлж амьд организмыг судалдаг шинжлэх ухаан юм. Жишээлбэл, генетикийн инженерчлэл эсвэл клончлол нь организм болон хамгийн сүүлийн үеийн компьютерийн технологийг хоёуланг нь ижил идэвхтэй ашигладаг шинэ салбарууд юм.

Биотехнологи: товчхон

Ихэнхдээ "биотехнологи" гэсэн ойлголтыг 20-21-р зуунд үүссэн генетикийн инженерчлэлтэй андуурдаг боловч биотехнологи нь ажлын илүү өргөн хүрээг хамардаг. Биотехнологи нь хүний ​​хэрэгцээнд зориулан эрлийзжүүлэх, зохиомол сонголт хийх замаар ургамал, амьтныг өөрчлөх чиглэлээр мэргэшсэн.

Энэхүү сахилга бат нь хүн төрөлхтөнд хүнсний бүтээгдэхүүний чанарыг сайжруулах, амьд организмын дундаж наслалт, бүтээмжийг нэмэгдүүлэх боломжийг олгосон - энэ бол биотехнологи юм.

Өнгөрсөн зууны 70-аад он хүртэл энэ нэр томъёог зөвхөн хүнсний үйлдвэр, хөдөө аж ахуйд ашигладаг байсан. 1970-аад он хүртэл эрдэмтэд туршилтын хоолойд амьд организмыг өсгөх, рекомбинант ДНХ үүсгэх гэх мэт лабораторийн судалгаанд "биотехнологи" гэсэн нэр томъёог ашиглаж эхэлсэн. Энэхүү шинжлэх ухаан нь генетик, биологи, биохими, үр хөврөл судлал, түүнчлэн робот техник, хими, мэдээллийн технологи зэрэг шинжлэх ухаанд суурилдаг.

Шинжлэх ухаан, технологийн шинэ хандлагад үндэслэн биотехнологийн аргуудыг боловсруулсан бөгөөд эдгээр нь хоёр үндсэн байр сууринаас бүрддэг.

• Биологийн объектуудыг үе үе тасралтгүй горимд их хэмжээгээр, гүн гүнзгий тариалах.
• Онцгой нөхцөлд өсөн нэмэгдэж буй эс, эд.

Биотехнологийн шинэ аргууд нь генийг удирдах, шинэ организм үүсгэх эсвэл одоо байгаа амьд эсийн шинж чанарыг өөрчлөх боломжийг олгодог. Энэ нь организмын чадавхийг илүү өргөн хүрээнд ашиглах боломжийг олгож, хүний ​​эдийн засгийн үйл ажиллагааг хөнгөвчилдөг.

Биотехнологийн түүх

Хичнээн хачирхалтай сонсогдож байсан ч биотехнологи нь хүмүүс дарс хийх, жигнэх болон хоол хийх бусад аргуудыг дөнгөж хийж эхэлсэн алс холын үеэс эхтэй. Жишээлбэл, бичил биетүүд идэвхтэй оролцдог исгэх биотехнологийн процесс нь эртний Вавилонд мэдэгдэж байсан бөгөөд үүнийг өргөнөөр ашигладаг байжээ.

Биотехнологийг зөвхөн 20-р зууны эхэн үеэс шинжлэх ухаан гэж үзэж эхэлсэн. Үүнийг үүсгэн байгуулагч нь Францын эрдэмтэн, микробиологич Луи Пастер байсан бөгөөд энэ нэр томъёог өөрөө Унгарын инженер Карл Эрэки (1917) анх нэвтрүүлсэн. 20-р зуун нь хими, физикийн ололт амжилтыг идэвхтэй ашиглаж байсан молекул биологи, генетикийн хурдацтай хөгжиж байв. Судалгааны гол үе шатуудын нэг нь амьд эсийг өсгөвөрлөх аргыг боловсруулах явдал байв. Эхэндээ зөвхөн мөөгөнцөр, бактерийг үйлдвэрлэлийн зориулалтаар ургуулж эхэлсэн боловч хэдэн арван жилийн дараа эрдэмтэд тэдний хөгжлийг бүрэн хянаж, ямар ч эсийг бий болгож чадна.

20-р зууны эхэн үед исгэх, микробиологийн үйлдвэрүүд идэвхтэй хөгжиж байв. Энэ үед антибиотикийн үйлдвэрлэлийг бий болгох анхны оролдлого хийсэн. Хүнсний анхны баяжмалыг гаргаж, амьтан, ургамлын гаралтай бүтээгдэхүүн дэх ферментийн түвшинг хянаж байна. 1940 онд эрдэмтэд анхны антибиотик болох пенициллинийг олж авч чаджээ. Энэ нь эмийн үйлдвэрлэлийн үйлдвэрлэлийг хөгжүүлэхэд түлхэц болж, орчин үеийн биотехнологийн эсийн нэг болох эмийн үйлдвэрлэлийн бүхэл бүтэн салбар бий болсон.

Өнөөдөр биотехнологийг хүнсний үйлдвэрлэл, анагаах ухаан, хөдөө аж ахуй болон хүний ​​үйл ажиллагааны бусад олон салбарт ашиглаж байна. Үүний дагуу "био" гэсэн угтвар бүхий шинжлэх ухааны олон шинэ чиглэлүүд гарч ирэв.

Био инженерчлэл

Биотехнологи гэж юу вэ гэж асуухад хүн амын дийлэнх нь генийн инженерчлэлээс өөр зүйл биш гэж хариулах нь дамжиггүй. Энэ нь зарим талаараа үнэн боловч инженерчлэл нь биотехнологийн өргөн хүрээний салбаруудын зөвхөн нэг хэсэг юм.

Био инженерчлэл нь үндсэн үйл ажиллагаа нь инженерчлэл, анагаах ухаан, биологийн салбарын мэдлэгийг нэгтгэн практикт хэрэгжүүлэх замаар хүний ​​эрүүл мэндийг сайжруулахад чиглэгддэг салбар юм. Энэ салбарын бүтэн нэр нь биоанагаахын инженерчлэл юм. Түүний гол мэргэжил бол эмнэлгийн асуудлыг шийдвэрлэх явдал юм. Анагаах ухаанд биотехнологийг ашигласнаар шинэ бодисыг загварчлах, боловсруулах, судлах, эм боловсруулах, тэр ч байтугай ДНХ-ээр дамждаг төрөлхийн өвчнөөс хүнийг аврах боломжтой болдог. Энэ чиглэлээр мэргэшсэн мэргэжилтнүүд шинэ процедурыг хэрэгжүүлэх төхөөрөмж, төхөөрөмжийг бий болгож чадна. Анагаах ухаанд биотехнологийг ашигласны ачаар хиймэл үе, зүрхний аппарат, арьсны протез, зүрх уушигны аппарат бий болсон. Компьютерийн шинэ технологийн тусламжтайгаар биоинженерүүд компьютерийн симуляцийг ашиглан шинэ шинж чанартай уураг үүсгэж чадна.

Био анагаах ухаан ба фармакологи

Биотехнологийн хөгжил нь анагаах ухааныг шинэ талаас нь харах боломжтой болсон. Хүний биеийн тухай онолын үндэслэлийг боловсруулснаар энэ салбарын мэргэжилтнүүд биологийн системийг нано технологи ашиглан өөрчлөх боломжтой болж байна. Биоанагаах ухааны хөгжил нь нано-анагаах ухааныг бий болгоход түлхэц өгсөн бөгөөд түүний үндсэн үйл ажиллагаа нь амьд системийг молекулын түвшинд хянах, засах, зохион бүтээх явдал юм. Тухайлбал, эмийг зорилтот түвшинд хүргэх. Энэ нь эмийн сангаас таны гэрт шуудангаар хүргэх биш, харин эмийг биеийн өвчтэй эс рүү шууд шилжүүлэх явдал юм.

Биофармакологи ч хөгжиж байна. Биологийн болон биотехнологийн гаралтай бодисуудын биед үзүүлэх нөлөөг судалдаг. Мэдлэгийн энэ чиглэлийн судалгаа нь биофармацевтикийг судлах, тэдгээрийг бий болгох аргыг боловсруулахад чиглэгддэг. Биофармакологийн хувьд эмчилгээний бодисыг амьд биологийн систем эсвэл биеийн эд эсээс гаргаж авдаг.

Биоинформатик ба бионик

Гэхдээ биотехнологи бол амьд организмын эд, эсийн молекулуудыг судалдаг шинжлэх ухаан төдийгүй компьютерийн технологийн хэрэглээ юм. Тиймээс биоинформатик явагддаг. Үүнд дараахь аргууд орно.

• Геномын биоинформатик.Энэ нь харьцуулсан геномикт хэрэглэгддэг компьютерийн шинжилгээний аргууд юм.
• Бүтцийн биоинформатик.Уургийн орон зайн бүтцийг урьдчилан таамаглах компьютерийн программ боловсруулах.
• Тооцоолол.Биологийн системийг хянах боломжтой тооцооллын арга зүйг бий болгох.

Энэ чиглэлээр математик, статистикийн тооцоолол, компьютерийн шинжлэх ухааны аргуудыг биологийн аргуудтай хамт ашигладаг. Биологид компьютерийн шинжлэх ухаан, математикийн техникийг ашигладаг шиг өнөөдөр нарийн шинжлэх ухаанд амьд организмын зохион байгуулалтын сургаалыг ашиглаж болно. Бионик шиг. Энэ бол амьд байгалийн зарчим, бүтцийг техникийн төхөөрөмжид ашигладаг хэрэглээний шинжлэх ухаан юм. Энэ бол биологи, технологийн нэг төрлийн симбиоз гэж бид хэлж чадна. Бионикийн сахилга батын арга барил нь биологи, технологийн аль алиныг шинэ өнцгөөс хардаг. Бионик нь эдгээр салбаруудын ижил төстэй болон ялгаатай талуудыг авч үзсэн. Энэ хичээл нь биологийн, онолын, техникийн гэсэн гурван дэд төрөлтэй. Биологийн бионик нь биологийн системд тохиолддог үйл явцыг судалдаг. Онолын бионик нь биосистемийн математик загварыг бий болгодог. Техникийн бионик нь онолын бионикийн хөгжлийг янз бүрийн асуудлыг шийдвэрлэхэд ашигладаг.

Таны харж байгаагаар биотехнологийн ололт амжилт орчин үеийн анагаах ухаан, эрүүл мэндийн салбарт өргөн тархсан боловч энэ бол мөсөн уулын зөвхөн үзүүр юм. Өмнө дурьдсанчлан биотехнологи нь хүн өөрөө хоол хүнсээ бэлтгэж эхэлснээс хойш хөгжиж эхэлсэн бөгөөд үүний дараа хөдөө аж ахуйд шинэ үржлийн үр тариа тариалах, гэрийн тэжээвэр амьтдын шинэ үүлдэр үржүүлэхэд өргөн хэрэглэгддэг.

Эсийн инженерчлэл

Биотехнологийн хамгийн чухал аргуудын нэг бол шинэ эсийг бий болгоход чиглэсэн генетик ба эсийн инженерчлэл юм. Эдгээр хэрэгслүүдийн тусламжтайгаар хүн төрөлхтөн өөр өөр зүйлд хамаарах тэс өөр элементүүдээс амьдрах чадвартай эсийг бий болгож чадсан. Ийнхүү байгальд байхгүй генийн шинэ багц бий болдог. Генийн инженерчлэл нь хүн өөрчилсөн ургамал, амьтны эсээс хүссэн чанарыг олж авах боломжийг олгодог.

Хөдөө аж ахуй дахь генийн инженерчлэлийн ололт амжилтыг онцгой үнэлдэг. Энэ нь сонгомол зүйл гэж нэрлэгддэг сайжруулсан чанар бүхий ургамал (эсвэл амьтдыг) ургуулах боломжийг олгодог. Үржлийн үйл ажиллагаа нь тодорхой таатай шинж чанартай амьтан, ургамлыг сонгоход суурилдаг. Дараа нь эдгээр организмуудыг гаталж, шаардлагатай ашигтай шинж чанаруудыг хослуулсан эрлийзийг олж авдаг. Мэдээжийн хэрэг, бүх зүйл үгээр энгийн мэт санагддаг, гэхдээ хүссэн эрлийзийг олж авах нь нэлээд хэцүү байдаг. Бодит байдал дээр зөвхөн нэг буюу хэд хэдэн ашигтай гентэй организмыг олж авах боломжтой. Өөрөөр хэлбэл, эх материалд цөөн хэдэн нэмэлт чанарууд нэмэгдсэн боловч энэ нь хөдөө аж ахуйн хөгжилд асар том алхам хийх боломжтой болсон.

Селекц, биотехнологи нь тариаланчдад ургацыг нэмэгдүүлэх, жимс жимсгэнэ том, амттай, хамгийн чухал нь хүйтэнд тэсвэртэй болгох боломжийг олгосон. Сонгон шалгаруулалт нь мал аж ахуйн салбарыг тойрдоггүй. Жил бүр гэрийн тэжээвэр амьтдын шинэ үүлдэр гарч ирдэг бөгөөд энэ нь илүү олон мал, тэжээл өгөх боломжтой.

Амжилтууд

Эрдэмтэд үржлийн ургамал бий болгох гурван долгионыг ялгаж үздэг.

1. 80-аад оны сүүл.Тэр үед л эрдэмтэд вируст тэсвэртэй ургамлыг анх үржүүлж эхэлжээ. Үүнийг хийхийн тулд өвчинг тэсвэрлэх чадвартай зүйлээс нэг генийг авч, бусад ургамлын ДНХ-ийн бүтцэд “шилжүүлэн” “ажилладаг” болжээ.
2. 2000-аад оны эхэн үе.Энэ хугацаанд шинэ хэрэглээний шинж чанартай үйлдвэрүүд бий болж эхлэв. Жишээлбэл, тос, витамин гэх мэт өндөр агууламжтай.
3. Бидний өдрүүд.Эрдэмтэд ойрын 10 жилд хуванцар, будагч бодис гэх мэт эд анги үйлдвэрлэх вакцины ургамал, эмийн ургамал, био нөхөн сэргээх үйлдвэрүүдийг зах зээлд гаргахаар төлөвлөж байна.

Мал аж ахуйд ч гэсэн биотехнологийн амлалт сэтгэл хөдөлгөм. Трансген гентэй амьтад эрт дээр үеэс бий болсон, өөрөөр хэлбэл тэд ямар нэгэн функциональ даавар, тухайлбал өсөлтийн даавар агуулдаг. Гэхдээ эдгээр нь зөвхөн анхны туршилтууд байсан. Судалгааны үр дүнд трансген ямаа нь цусны бүлэгнэлт муутай өвчтөнүүдэд цус алдалтыг зогсоодог уураг үүсгэдэг.

Өнгөрсөн зууны 90-ээд оны сүүлээр Америкийн эрдэмтэд амьтны үр хөврөлийн эсийг хувилах чиглэлээр нягт хамтран ажиллаж эхэлсэн. Энэ нь туршилтын хоолойд мал өсгөх боломжтой болох боловч одоогоор энэ аргыг сайжруулах шаардлагатай хэвээр байна. Гэхдээ ксенотрансплантацид (нэг зүйлээс нөгөө зүйлд эрхтэн шилжүүлэн суулгах) хэрэглээний биотехнологийн салбарын эрдэмтэд ихээхэн ахиц дэвшилд хүрсэн. Жишээлбэл, хүний ​​геномтой гахайг донор болгон ашиглаж болох юм бол татгалзах эрсдэл бага байдаг.

Хүнсний биотехнологи

Өмнө дурьдсанчлан биотехнологийн судалгааны аргыг анх хүнсний үйлдвэрлэлд ашиглаж байсан. Тараг, исгэлэн, шар айраг, дарс, гурилан бүтээгдэхүүн нь хүнсний биотехнологийн аргаар гаргаж авсан бүтээгдэхүүн юм. Судалгааны энэ хэсэг нь амьд организм, ялангуяа бактерийн өвөрмөц шинж чанарыг өөрчлөх, сайжруулах, бий болгоход чиглэсэн үйл явцыг хамардаг. Энэхүү мэдлэгийн салбарын мэргэжилтнүүд хүнсний төрөл бүрийн бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх шинэ техникийг боловсруулж байна. Тэдгээрийг бэлтгэх механизм, аргыг хайж, сайжруулж байна.

Хүний өдөр тутам хэрэглэж буй хоол хүнс нь витамин, эрдэс бодис, амин хүчлээр баялаг байх ёстой. Гэтэл өнөөдрийн байдлаар НҮБ-аас мэдээлснээр иргэдийг хоол хүнсээр хангах асуудал байна. Хүн амын бараг тал хувь нь хангалттай хоол хүнсгүй, 500 сая нь өлсөж, дэлхийн хүн амын дөрөвний нэг нь хангалтгүй чанартай хоол иддэг.

Өнөөдөр манай гараг дээр 7.5 тэрбум хүн амьдарч байгаа бөгөөд хэрвээ хүнсний бүтээгдэхүүний чанар, тоо хэмжээг сайжруулах арга хэмжээ авахгүй бол үүнийг хийхгүй бол хөгжиж буй орнуудын хүмүүс гамшигт үр дагаварт хүргэх болно. Хэрэв липид, эрдэс бодис, витамин, антиоксидантыг хүнсний биотехнологийн бүтээгдэхүүнээр солих боломжтой бол уургийг орлуулах бараг боломжгүй юм. Жил бүр 14 сая гаруй тонн уураг нь хүн төрөлхтний хэрэгцээг хангахад хангалтгүй юм. Гэхдээ энд биотехнологи аврах ажилд ирдэг. Орчин үеийн уургийн үйлдвэрлэл нь уургийн утаснуудын зохиомол үүсэхэд суурилдаг. Тэд шаардлагатай бодисоор шингээсэн, өгөгдсөн хэлбэр, тохиромжтой өнгө, үнэртэй байдаг. Энэ арга нь бараг бүх уургийг орлуулах боломжтой болгодог. Мөн амт, гадаад төрх нь байгалийн бүтээгдэхүүнээс ялгаатай биш юм.

Хувилах

Орчин үеийн биотехнологийн мэдлэгийн чухал чиглэл бол клонжуулалт юм. Хэдэн арван жилийн турш эрдэмтэд бэлгийн нөхөн үржихүйн аргыг ашиглахгүйгээр ижил төстэй үр удмыг бий болгохыг хичээж байна. Клончлох үйл явц нь зөвхөн гадаад төрхөөрөө төдийгүй генетикийн мэдээллээр эцэг эхтэй ижил төстэй организмыг бий болгох ёстой.

Байгалийн хувьд клончлох үйл явц нь зарим амьд организмын дунд түгээмэл байдаг. Хэрэв хүн ижил ихэр төрүүлбэл тэдгээрийг байгалийн клон гэж үзэж болно.

Долли хонийг зохиомлоор бүтээсэн 1997 онд анх клончлох ажлыг хийж байжээ. Хорьдугаар зууны төгсгөлд эрдэмтэд хүн хувилах боломжийн талаар ярьж эхэлсэн. Үүнээс гадна хэсэгчилсэн клончлолын тухай ойлголтыг судалсан. Өөрөөр хэлбэл, бүхэл бүтэн организм биш, харин түүний бие даасан хэсэг, эд эсийг дахин бий болгох боломжтой. Хэрэв та энэ аргыг сайжруулбал "хамгийн тохиромжтой донор" болж чадна. Үүнээс гадна клончлох нь ховор амьтдын төрөл зүйлийг хадгалах эсвэл устаж үгүй ​​болсон популяцийг сэргээхэд тусална.

Ёс суртахууны тал

Хэдийгээр биотехнологийн үндэс суурь нь бүх хүн төрөлхтний хөгжилд шийдвэрлэх нөлөө үзүүлж чадах ч шинжлэх ухааны энэхүү хандлагыг олон нийт таагүй хүлээж авдаг. Орчин үеийн шашны удирдагчдын дийлэнх олонхи нь (мөн зарим эрдэмтэд) биотехнологичдыг судалгаандаа хэт автахаас сэрэмжлүүлэхийг хичээж байна. Энэ нь генийн инженерчлэл, клончлол, хиймэл нөхөн үржихүйн асуудалд онцгой анхаарал хандуулдаг.

Нэг талаараа биотехнологи бол шинэ ертөнцөд бодит байдал болох тод од, мөрөөдөл, итгэл найдвар мэт. Ирээдүйд энэ шинжлэх ухаан хүн төрөлхтөнд олон шинэ боломжийг олгоно. Энэ нь үхлийн аюултай өвчнийг даван туулах боломжтой болж, бие махбодийн асуудал арилж, хүн эрт орой хэзээ нэгэн цагт дэлхий дээрх үхэшгүй байдалд хүрэх боломжтой болно. Нөгөө талаар генийн санд генийн өөрчлөлттэй бүтээгдэхүүний байнгын хэрэглээ эсвэл зохиомлоор бий болсон хүмүүсийн гадаад төрх нөлөөлж болзошгүй. Нийгмийн бүтцийг өөрчлөх асуудал гарч ирэх бөгөөд бид эмнэлгийн фашизмын эмгэнэлтэй тулгарах магадлалтай.

Энэ бол биотехнологи юм. Эс, амьд организм, системийг бий болгох, өөрчлөх, сайжруулах замаар хүн төрөлхтөнд гайхалтай ирээдүйг авчрах шинжлэх ухаан. Тэр хүнд шинэ биеийг өгөх боломжтой бөгөөд мөнхийн амьдралын мөрөөдөл нь бодит байдал болно. Гэхдээ үүний тулд та маш их төлбөр төлөх шаардлагатай болно.

химийн бионик.

Бионик- илүү дэвшилтэт техникийн төхөөрөмжийг бий болгохын тулд амьд байгалийн нууцыг ашиглах явдал юм. Өргөн утгаараа биотехнологи – үйлдвэрлэлд амьд организм, биологийн процессыг ашиглах явдал юм. микробиологи, биохими, технологийн ололтыг ашиглан хүнд шаардлагатай бодисыг үйлдвэрлэх.

Биотехнологи нь бактери, бичил биетэн, янз бүрийн эд эсийн эсийг ашигладаг. Микробиологийн үйлдвэрүүдэд бичил биетүүдийг машинд асар их хэмжээгээр үржүүлдэг " исгэгчид» – цилиндр, зэвэрдэггүй ган сав. Бичил биетний өсгөвөр (жишээлбэл, мөөгөнцөр) нэвтрүүлсэн ариутгасан тэжээллэг орчинг исгэх төхөөрөмжид нийлүүлдэг. Агуулгыг эрчимтэй хольж, хүчилтөрөгчөөр хангаж, эсийн өсөлтийн оновчтой температурыг хадгална. Тусгай мэдрэгч нь машинд хүрээлэн буй орчны рН, химийн бодисын агууламж, температур гэх мэтийг хянах боломжийг олгодог. Исгэх үйл явц дууссаны дараа эсийг төхөөрөмж ашиглан шингэнээс салгаж, шаардлагатай бодисыг тусгаарлахад ашигладаг.

Одоогийн байдлаар биотехнологийн хөгжлийн үеийг дараахь шинж чанаруудаар тодорхойлж болно.

1) Микробын эсүүд болон тэдгээрээс тусгаарлагдсан ферментүүд улам бүр нэмэгдэж байна.

Жишээлбэл, дисахарид лактоз– Сүүний сахар ихэнх хүмүүст эрүүл байдаг ч зарим насанд хүрэгчид сүүнд агуулагдах лактоз нь ферментгүйн улмаас задардаггүй тул сүү огт ууж чаддаггүй. б- галактозидаза.Африкт бүх овог аймгууд энэ өвчнөөр өвчилдөг. Лактозгүй сүүг лактаза ферментийг ашиглан үйлдвэрлэж болно. Ийм сүүний үйлдвэрлэл, тухайлбал, Италид бий болсон.

2) Хоёр дахь чиглэл нь биотехнологийн үйл ажиллагааг өргөжүүлэх явдал юм.

Өнөө үед биотехнологийн аргыг зөвхөн хүнсний бүтээгдэхүүнээс гадна витамин, антибиотик, гормон, бусад олон эм, түүнчлэн зайлшгүй шаардлагатай амин хүчлийг үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Жишээлбэл, хүнгүйгээр оршин тогтнох боломжгүй триптофан, фенилаланин, лизин, треонин, валин, метионин, лейцинТэгээд изолейцин. Хүүхдэд хэрэгтэй ба аргинин

Сүүлийн жилүүдэд хүнсний шинэ эх үүсвэр гарч ирэв - бичил биетнээс гаргаж авсан уураг эстэй. Хүнсний оронд малын тэжээл болгон ашиглаж болно.

Биотехнологи нь металлын үйлдвэрлэлд нэвтэрсэн. Манай улс эдгээр металлын агууламж багатай чулуулгаас алт, мөнгө гаргаж авах бактери-техникийн аргыг боловсруулсан. Биометаллурги нь эдийн засгийн хувьд ашигтай, байгаль орчны бохирдлыг арилгадаг.

Биотехнологийн тусгай салбар бол анагаах ухаан юм. Жишээлбэл, өсөлтийн дааварурд талын өнчин тархины булчирхайгаар ялгардаг. Гормоны дутагдалтай - одой байдал. Өмнө нь энэ дааврыг цогцосны булчирхайгаас гаргаж авдаг байсан бол одоо гэдэсний савханцараас гаргаж авдаг бөгөөд биологийн идэвхийн хувьд энэ даавар нь гипофиз даавараас дутахгүй. Төгс бус мөөгөнцөрөөс эм гаргаж авсан циклоспорин, энэ нь эрхтэн шилжүүлэн суулгахад дархлааны урвалыг дарах зорилгоор ашигладаг (эдээс татгалзах).

3) Гурав дахь чиглэл бол генийн инженерчлэл юм.

Хүссэн бичил биетний омгийг зөвхөн санамсаргүй тохиолдсон мутацуудыг сонгоод зогсохгүй харгалзах гентэй плазмидуудыг оруулах замаар олж авдаг. Биотехнологи нь урьд өмнө байгаагүй шинж чанартай бактерийг олж авах боломжийг олгосон. Генийн инженерчлэлийн ололтуудын нэг бол синтезийг кодлодог генийг шилжүүлэх явдал юм инсулинхүний ​​биед бактерийн эсүүд рүү ордог. Өмнө нь энэ дааврыг амьтны нойр булчирхайгаас, ихэнхдээ гахайнаас авдаг байсан. Одоогийн байдлаар инсулиныг Escherichia coli ашиглан үйлдвэрлэсэн бөгөөд энэ нь генийн инженерчлэлийн анхны уураг юм.

Мөн генийг бактерийн эсүүдэд шилжүүлэх боломжтой байсан интерферон, энэ нь вирусын халдварын хариуд үүсдэг. Бактерийн оронд мөөгөнцөр хэрэглэж болох юм.

30-аад оноос хойш судлаачид антибиотик шинж чанартай, өөрөөр хэлбэл бусад микробын өсөлтийг дарах эсвэл бүрмөсөн устгах чадвартай бактери, мөөгөнцөрөөс байгалийн бодисыг тусгаарлаж эхэлсэн. Антибиотикийн хамгийн баялаг эх үүсвэр нь хөрсөнд амьдардаг организмууд юм. Мөөгөнцрийн бактериомицетээс 1500 антибиотик авч болно. 50 гаруй нь практикт өргөн хэрэглэгддэг. Үүнд: стрептомицин, хлорамфениколТэгээд тетрациклины антибиотик. Анагаах ухаанд эсийн эрлийзжүүлэх аргыг ашигладаг - өөр өөр эсийг нэг болгон нэгтгэдэг. Жишээлбэл, хорт хавдрын эсүүд, лимфоцитууд. Эрлийз нь эсрэгбие үүсгэж, хурдан үржих чадвартай. Шинжилгээ, эмчилгээнд ийлдэс болгон ашигладаг.

Генетикийн инженерчлэл.

in vitro удамшлын мэдээллийг нэг организмаас нөгөөд шилжүүлэх боломжийг олгодог аргуудын багц. Ген шилжүүлэх нь төрөл зүйл хоорондын саад тотгорыг даван туулах, нэг организмын бие даасан удамшлын шинж чанарыг нөгөөд шилжүүлэх боломжийг олгодог. ЗОРИЛГО: үйлдвэрлэлийн хэмжээнд зарим уураг үйлдвэрлэх эсийг олж авах.

1. Плазмидууд.

Генийн инженерчлэлийн хамгийн түгээмэл арга бол хэд хэдэн хос нуклеотидаас бүрдсэн дугуй хэлбэртэй, хоёр хэлхээтэй ДНХ молекулууд болох рекомбинант (гадны ген агуулсан) плазмидуудыг үйлдвэрлэх арга юм. Бактер бүр эсээс гардаггүй үндсэн ДНХ молекулаас (5*106 хос нуклеотид) гадна бусад бактеритай солилцдог хэд хэдэн өөр өөр плазмид агуулсан байж болно. Плазмидууд нь нянгийн эсэд ДНХ-ийн үндсэн молекулаас өөр хугацаанд үрждэг автономит генетик элементүүд юм. Плазмидууд нь эмэнд тэсвэртэй ген гэх мэт бактерийн хувьд чухал генийг агуулдаг. Төрөл бүрийн плазмидууд нь бактерийн эсрэг эмэнд тэсвэртэй өөр өөр генийг агуулдаг.

Эдгээр эмийн ихэнхийг (антибиотик) хүн, гэрийн тэжээвэр амьтдын өвчнийг эмчлэхэд ашигладаг. Өөр өөр плазмид агуулсан нян нь антибиотик болон хүнд металлын давсанд тэсвэртэй болдог. Бактерийн эсүүд тодорхой антибиотикт өртөхөд түүнд тэсвэртэй плазмидууд бактерийн дунд хурдан тархаж, тэднийг амьд байлгадаг.

Генийн инженерчлэлийн хүчирхэг элемент бол 1974 онд нээсэн ферментүүд - хязгаарлалтын эндонуклеазууд буюу хязгаарлах ферментүүд (хязгаарлалт). Бактерийн эсүүд вирусын халдварыг хязгаарлахад шаардлагатай гадны (фаг) ДНХ-г устгах хязгаарлах ферментийг үүсгэдэг. Хязгаарлалтын ферментүүд нь тодорхой нуклеотидын дарааллыг (сайтууд - таних газрууд) таньж, сайтын төвөөс ижил зайд ДНХ-ийн хэлхээнд тэгш хэмтэй, ташуу байрлалтай эвдрэлийг нэвтрүүлдэг. Үүний үр дүнд хязгаарлагдмал ДНХ-ийн фрагмент бүрийн төгсгөлд нэг судалтай богино "сүүл" үүсдэг бөгөөд тэдгээрийг наалдамхай төгсгөл гэж нэрлэдэг.

2.Генетикийн инженерчлэлийн аргууд.

Рекомбинант плазмидыг авахын тулд аль нэг плазмидын ДНХ-г сонгосон хязгаарлалтын ферментээр задалдаг. Бактерийн эсэд нэвтрүүлэх шаардлагатай ген нь хязгаарлалтын ферментийн тусламжтайгаар хүний ​​хромосомын ДНХ-ээс задардаг тул түүний "наалдамхай" төгсгөлүүд нь плазмидын төгсгөлд байрлах нуклеотидын дараалалд нэмэлт юм. ДНХ-ийн хэсгүүдийг нэгтгэж, үр дүнд нь рекомбинант дугуй плазмид үүсэж, E. coli бактерид нэвтэрдэг. Энэ бактерийн бүх үр удам (клон) нь плазмид дахь харийн генийг агуулдаг. Энэ бүх үйл явцыг клонжуулалт гэж нэрлэдэг.