Экологическая биотехнология презентация. Презентация по биологии "биотехнология". Бактерии - наша последняя надежда на выживание

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Биотехнология, ее достижения и перспективы развития. Этические аспекты некоторых достижений в биотехнологии. Клонирование животных

БИОТЕХНОЛОГИЯ. химическая бионика. Бионика - это использование секретов живой природы с целью создания более совершенных технических устройств. В широком смысле биотехнология - это использование живых организмов и биологических процессов в производстве, т.е. производство необходимых для человека веществ с использованием достижений микробиологии, биохимии и технологии, в которых используются бактерии, микроорганизмы и клетки различных тканей.

Микроб, этот гадкий утенок первых лет эпидемиологии, благодаря успехам науки и техники, достижениям человеческого гения, превратился в прекрасного лебедя генетической инженерии современной биотехнологии и индустрии живых клеток. Б.Я. Нейман

Микроорганизмы характеризуются большой скоростью размножения, часто путем простого деления пополам. Например: бактериальная клетка в благоприятных условиях делится пополам через каждые 20-25 минут. 2. Разнообразны по физиологическим и биохимическим свойствам, некоторые живут в условиях, не пригодных для жизни других. Например: выдерживают высокий уровень радиации, высокие (75–105°С) и низкие (-80°С) температуры, концентрацию хлорида натрия до 30%, отсутствие кислорода (анаэробы).

3. Очень продуктивны. Например: 1 корова массой 500 кг вырабатывает в сутки 0,5 кг белка. 500 кг растений – 5 кг белка. 500 кг дрожжей – 50 т белка (а это масса 10 слонов!) ! При определенных условиях микробная клетка способна за равное время продуцировать в 100 000 раз больше белка, чем животная клетка. При этом использует дешевые вещества (крахмальные растворы, сточные воды). 4. Чрезвычайная приспособляемость, т.е. их можно быстро и легко селекционировать

Например: чтобы получить новый сорт хлебного злака, необходимы десятилетия или даже столетия, а у кистевидной плесени всего за 30 лет удалось в 1000 раз повысить продуктивность. 5. Микроорганизмы повсеместно распространены в природе, играют важную роль в круговороте веществ (благодаря большому разнообразию микроорганизмы бывают автотрофами, хемоавтотрофами и гетеротрофами, в трофических цепях часто являются редуцентами).

Использование микроорганизмов. Пищевая промышленность. Химическая промышленность. Металлургия. Сельское хозяйство. Охрана природы Хлебопечение, Виноделие,

Сыроварение, получение молочно-кислых продуктов, уксуса, кормовых белков. Производство антибиотиков, витаминов, гормонов, аминокислот, синтетических вакцин, получение метана как топлива. Выщелачивание некоторых металлов из бедных руд (медь, уран, золото, серебро). Производство силоса и азотфиксаторов, биологическая защита растений. Очистка сточных вод. Ликвидация разлива нефти.

Биотехнология – производство необходимых человеку продуктов и материалов с помощью биологических объектов и процессов. (Появление термина “биотехнология” в 1970-х гг. связано с успехами молекулярной генетики.)

Методы биотехнологии: 1) Клеточная инженери я – метод получения новых клеток и тканей на искусственной питательной среде. В основе метода лежит высокая способность живых культур к регенерации. 1-ый метод – Культивирование. Метод основан на способности клеток растений и животных делиться при помещении их в питательную среду, где содержатся все необходимые для жизнедеятельности вещества.. Например: Культура клеток женьшеня нарабатывает ценные для человека вещества, выращенные клетки кожи используют для лечения ожогов.

2-ой метод – Реконструкция (метод “ in vitro ”– в пробирке). Помещая клетки растений в определенные питательные среды, размножают редкие и ценные виды. Это позволяет создавать безвирусные культуры редких растений. 3-ий метод – Клонирование. Метод пересадки ядер соматических клеток в яйцеклетки позволяет получать генетической копии одного организма.

2) Хромосомная инженерия 1-ый метод– Метод гаплоидов. Метод основан на выращивании гаплоидных растений с последующим удвоением хромосом. Всего за 2–3 года получают полностью гомозиготные растения вместо 6–8 лет инбридинга. 2-ой метод-Метод полиплоидов. Получение полиплоидных растений в результате кратного увеличения хромосом 3-ий метод -замена некоторых хромосом в геноме одного организма на сестринские из генома другого организма этого же или близкого вида.

3) Генная инженерия – основана на выделении (или на искусственном синтезе) нужного вида из генома одного организма и введении его в геном другого организма, зачастую далекому по происхождению (впервые процесс был проведен в 1969 году). Например: Излюбленный объект генных инженеров – кишечная палочка. С помощью нее получают соматотропин (гормон роста), интерферон (белок, который культивирование помогает справиться со многими вирусными инфекциями), инсулин (гормон поджелудочной железы) Растения и животные, геном которых изменен с помощью подобных операций, называют трансгенными.

В 1983 в США, Бельгии и Германии впервые получены трансгенные растения. Сейчас – 17 стран выращивают трансгенные растения, которые имеют необходимые для человека сроки созревания, их плоды обладают способностью к длительному хранению и не теряют товарный вид при транспортировке.

Уже получены трансгенные свиньи, овцы и кролики в геном которых были введены гены различного происхождения – вирусов, микроорганизмов, грибов, человека; получены трансгенные растения с генами животных, микроорганизмов, вирусов и искусственно созданными генами. Большая часть трансгенных культур выращивается в США.

Например: Китай – табак, рис, соя, томаты, быстрорастущие сорта, которые могут расти на засоленных почвах. США – хлопчатник, кукуруза, картофель – устойчивы к вредителям, так как эти растения вырабатывают энтомоксин

Генетики работают над получением растений-вакцин, т.е. растений содержащих готовые антитела на различные заболевания или вещества, препятствующие развитию болезни. Например: картофель вырабатывает антитела холеры (Россия). Красный помидор содержит в 3,5 раза больше ликонина (красный пигмент). Ликонин, обладая окислительными свойствами, снижает вероятность раковых заболеваний (США).

IV. Этические аспекты развития некоторых исследований в биотехнологии. – Клонирование человека. – Создание генетически модифицированных штаммов вирусов и бактерий. Клони́рование челове́ка - прогнозируемая методология, заключающаяся в создании эмбриона и последующем выращивании из эмбриона людей, имеющих генотип того или иного индивида, ныне существующего или ранее существовавшего.

Выполнила: преподаватель химии, биологии ГБПОУ ЧТПрИС Дубровина Л.В.

ОТКРЫТИЯ В ОБЛАСТИ БИОЛОГИИ В ЭПОХУ НТР

Введение
Современное состояние биотехнологии
Биотехнология и её роль в практической деятельности человека
Биотехнологии в растениеводстве

Метод культуры тканей

Клонирование

Новые открытия в области медицины

Генная инженерия

Трансгенные продукты: за и против
Генно-модифицированные продукты

Последствия развития биотехнологии в эпоху НТР

Введение

Биотехнология – это промышленное использование биологических процессов и систем на основе выращивания высокоэффективных форм микроорганизмов, культур клеток и тканей растений и животных с необходимыми человеку свойствами. Отдельные биотехнологические процессы (хлебопечение, виноделие) известны с древних времен. Но наибольших успехов биотехнология достигла во второй половине XX века и приобретает всё большее значение для человеческой цивилизации.

Современное состояние биотехнологии

С древних времен известны отдельные биотехнологические процессы, используемые в сферах практической деятельности человека. К ним относятся хлебопечение, виноделие, пивоварение, приготовление кисломолочных продуктов и т. д. Наши предки не имели представления о сути процессов, лежащих в основе таких технологий, но в течение тысячелетий, используя метод проб и ошибок, совершенствовали их. Биологическая сущность этих процессов была выявлена лишь в XIX в. благодаря научным открытиям Л. Пастера. Его работы послужили основой для развития производств с использованием разнообразных видов микроорганизмов. В первой половине XX в. стали применять микробиологические процессы для промышленного получения ацетона и бутанола, антибиотиков, органических кислот, витаминов, кормового белка.
Успехи, достигнутые во второй половине XX в. в области цитологии, биохимии, молекулярной биологии и генетики, создали предпосылки для управления элементарными механизмами жизнедеятельности клетки, что способствовало бурному развитию биотехнологии. Благодаря селекции высокопродуктивных штаммов микроорганиз­мов, эффективность биотехнологических процессов увеличилась в десятки и сотни раз.

Биотехнология и её роль в практической деятельности человека

Особенностью биотехнологии является то, что она сочетает в себе самые передовые достижения научно-технического прогресса с накопленным опытом прошлого, выражающимся в использовании природных источников для создания полезных для человека продуктов. Любой биотехнологический процесс включает ряд этапов: подготовку объекта, его культивирование, выделение, очистку, модификацию и использование полученных продуктов. Многоэтапность и сложность процесса обусловливает необходимость привлечения к его осуществлению самых разных специалистов: генетиков и молекулярных биологов, цитологов, биохимиков, вирусологов, микробиологов и физиологов, инженеров-технологов, конструкторов биотехнологического оборудования.

Биотехнология в растениеводстве

Метод культура тканей

Всё шире на промышленной основе применяется метод вегетативного размножения сельскохозяйственных растений культурой тканей. Он позволяет не только быстро размножать новые перспективные сорта растений, но и получить незараженный вирусами посадочный материал.

Биотехнологии в животноводстве

В последние годы повышается интерес к дождевым червям как к источнику животного белка для сбалансирования кормовых рационом животных, птиц, рыб, пушных зверей, а также белковой добавки, обладающей лечебно-профилактическими свойствами.
Для повышения продуктивности животных нужен полноценный корм. Микробиологическая промышленность выпускает кормовой белок на базе различных микроорганизмов - бактерий, грибов, дрожжей, водорослей. Как показали промышленные испытания, богатая белками биомасса одноклеточных организмов с высокой эффективностью усваивается сельскохозяйственными животными. Так, 1 т кормовых дрожжей позволяет сэкономить 5-7 т зерна. Это имеет большое значение, поскольку 80% площадей сельскохо­зяйственных угодий в мире отводятся для производства корма скоту и птице.

Клонирование

Клонирование овцы Долли в 1996 году Яном Вильмутом и его коллегами в Рослинском институте в Эдинбурге вызвало бурную реакцию во всем мире. Долли была зачата из клетки молочной железы овцы, которой уже давно не было в живых, а ее клетки хранились в жидком азоте. Методика, с помощью которой была создана Долли, известна под названием «перенос ядра», то есть из неоплодотворенной яйцеклетки было удалено ядро, а вместо него помещено ядро из соматической клетки. Из 277 яйцеклеток с пересаженным ядром лишь одна развивалась в относительно здоровое животное. Этот метод размножения является «асексуальным», так как он не требует наличия представителя каждого пола, чтобы создать ребенка. Успех Вильмута стал международной сенсацией.
В декабре 1998 года стало известно об удачных закончившихся попытках клонирования крупного рогатого скота, когда японцам И. Като, Т. Тани и сотр. удалось получить 8 здоровых телят после переноса 10 реконструированных эмбрионов в матку коров-реципиентов.

Слайд №10

Новые открытия
в области медициныОсобенно широко успехи биотехнологии применяются в медицине. В настоящее время с помощью биосинтеза получают антибиотики, ферменты, аминокислоты, гормоны.
Например, гормоны раньше, как правило, получали из органов и тканей животных. Даже для получения небольшого количества ле­чебного препарата требовалось много исходного материала. Следовательно, трудно было получить необходимое количество препарата, и он был очень дорог.
Так, инсулин, гормон поджелудочной железы, - основное средство лечения при сахарном диабете. Этот гормон надо вводить больным постоянно. Производство его из поджелудочной железы свиньи или крупного рогатого скота сложно и дорого. К тому же молекулы инсулина животных отличаются от молекул инсулина человека, что нередко вызывало аллергические реакции, особенно у детей. В настоящее время налажено биохимическое производство человеческого инсулина. Был получен ген, осуществляющий синтез инсулина. С помощью генной инженерии этот ген был введен в бактериальную клетку, которая в результате приобрела способность синтезировать инсулин человека.
Помимо получения лечебных средств, биотехнология позволяет проводить раннюю диагностику инфекционных заболеваний и злокачественных новообразований на основе применения препаратов антигенов, ДНК/РНК -проб.
С помощью новых вакцинных препаратов возможно предупреждение инфекционных болезней.

Слайд №11

Метод стволовых клеток: лечит или калечит?

Японские ученые под руководством профессора Синья Яманака из Университета Киото впервые выделили стволовые клетки из человеческой кожи, предварительно внедрив в них набор определенных генов. По их мнению, это может послужить альтернативой клонированию и позволит создать препараты, сравнимые с теми, что получаются при клонировании человеческих эмбрионов. Американские ученые практически одновременно получили аналогичные результаты. Но это не означает, что через несколько месяцев можно будет полностью уйти от клонирования эмбрионов и восстанавливать работоспособность организма при помощи стволовых клеток, полученных из кожи пациента.
Сначала специалистам придется убедиться в том, что «кожные» столовые клетки на самом деле так многофункциональны, как кажутся, что их можно без опасений за здоровье пациента вживлять в различные органы и что они при этом будут работать. Главное опасение – как бы такие клетки не представляли риска в отношении развития рака. Потому что главная опасность эмбриональных стволовых клеток заключается в том, что они генетически нестабильны и обладают способностью развиваться в некоторые опухоли после трансплантации в организм.

Слайд №12

Генная инженерия

Приёмы генной инженерии позволяют выделять необходимый ген и вводить его в новое генетическое окружение с целью создания организма с новыми, заранее предопределёнными признаками.
Методы генной инженерии остаются ещё очень сложными и дорогостоящими. Но уже сейчас с их помощью в промышленности получают такие важные медицинские препараты, как интерферон, гормоны роста, инсулин и др.
Селекция микроорганизмов является важнейшим направлением в биотехнологии.
Развитие бионики позволяет эффективно применять для решения инженерных задач биологические методы, использовать в различных областях техники опыт живой природы.

Слайд №13

Трансгенные продукты:
за и противВ мире уже зарегистрировано несколько десятков съедобных трансгенных растений. Это сорта сои, риса и сахарной свеклы, устойчивых к гербицидам; кукурузы, устойчивой к гербицидам и вредителям; картофеля, устойчивого к колорадскому жуку; кабачков, почти несодержащих косточек; помидоров, бананов и дынь с удлиненным сроком хранения; рапса и сои с измененным жирнокислотным составом; риса с повышенным содержанием витамина А.
Генетически модернизированные источники могут встречаться в колбасе, сосисках, мясных консервах, пельменях, сыре, йогуртах, детском питании, кашах, шоколаде, конфетах мороженом.

Слайд №14

Генно-модифицированные продукты

Перечень продуктов, где могут быть генетически измененные продукты: Рибофлавины Е 101, Е 101А, карамель Е 150, ксантан Е 415, лецитин Е 322, Е 153, Е160d, Е 161с, Е 308q, Е 471, Е 472f, Е 473, Е 475, Е 476b, Е 477, Е 479а, Е 570, Е 572,Е 573, Е 620, Е 621, Е 622, Е 623, Е 623, Е 624, Е 625.
Генно - модифицированные продукты: шоколад Fruit Nut, Kit-kat, Milky Way, Twix; напитки: Nesquik, Coca-Cola, Sprite, Pepsi, чипсы Pringles, йогурт Danon.
Генетически измененные продукты производят такие компании: Новартиc (Novartis), Монсанто (Monsanto)-новое название компании Фармация (Pharmacia), куда входит и Кока-кола, а также Нестле (Nestle), Данон (Danone), Хенц, Хипп, Юниливер (Uniliver), Юнайтид Бисквитс (United Biscuits), рестораны Мак-Доналдс (Mac-Donalds).
В мире не зарегистрировано ни одного факта, что трансгенное растение нанесло вред человеку. Но бдительность терять не стоит. Пока не выяснено, не повлияют ли эти растения на потомство, не загрязнят ли окружающую среду.

Слайд №15

Перспективы развития биотехнологии

Все шире на промышленной основе применяется метод вегетатив- ного размножения сельскохозяйственных растений культурой тканей. Он позволяет не только быстро размножить новые перспективные сорта растений, но и получить незараженный вирусами посадочный материал.
Биотехнология позволяет получать экологически чистые виды топлива путем биопереработки отходов промышленного и сельскохозяйственного производств. Например, созданы установки, в которых используются бактерии для переработки навоза и других органических отходов. Из 1 т навоза получают до 500 м3 биогаза, что эквивалентно 350 л бензина, при этом качество навоза как удобрения улучшается.
Биотехнологические разработки находят все большее применение в добыче и переработке полезных ископаемых.

1 из 30

Презентация на тему: Биотехнологии

№ слайда 1

Описание слайда:

№ слайда 2

Описание слайда:

Биотехноло гия - дисциплина, изучающая возможности использования живых организмов, их систем или продуктов их жизнедеятельности для решения технологических задач, а также возможности создания живых организмов с необходимыми свойствами методом генной инженерии. Биотехноло гия - дисциплина, изучающая возможности использования живых организмов, их систем или продуктов их жизнедеятельности для решения технологических задач, а также возможности создания живых организмов с необходимыми свойствами методом генной инженерии. Возможности биотехнологии необычайно велики благодаря тому, что ее методы выгоднее обычных: они используются при оптимальных условиях (температуре и давлении), более производительны, экологически чисты и не требуют химических реактивов, отравляющих среду и др.

№ слайда 3

Описание слайда:

№ слайда 4

Описание слайда:

Биотехнологией часто называют применение генной инженерии в 20-21 веках, но термин относится и к более широкому комплексу процессов модификации биологических организмов для обеспечения потребностей человека, начиная с модификации растений и одомашненных животных путем искуственного отбора и гибридизации. С помощью современных методов традиционные биотехнологические производства получили возможность улучшить качество пищевых продуктов и увеличить продуктивность живых организмов. Биотехнологией часто называют применение генной инженерии в 20-21 веках, но термин относится и к более широкому комплексу процессов модификации биологических организмов для обеспечения потребностей человека, начиная с модификации растений и одомашненных животных путем искуственного отбора и гибридизации. С помощью современных методов традиционные биотехнологические производства получили возможность улучшить качество пищевых продуктов и увеличить продуктивность живых организмов.

№ слайда 5

Описание слайда:

№ слайда 6

Описание слайда:

№ слайда 7

Описание слайда:

№ слайда 8

Описание слайда:

В 1814 году академиком К.С. Кирхгоф было открыто явление биологического катализа, и им была предпринята попытка биокаталитическим путём получить сахар из доступного отечественного сырья (до середины XIX века сахар получали только из сахарного тростника). В 1814 году академиком К.С. Кирхгоф было открыто явление биологического катализа, и им была предпринята попытка биокаталитическим путём получить сахар из доступного отечественного сырья (до середины XIX века сахар получали только из сахарного тростника).

№ слайда 9

Описание слайда:

А в 1891 году в США японский биохимик Дз. Такамине получил первый патент на использование ферментных препаратов в промышленных целях. Учёный предложил применить диастазу для осахаривания растительных отходов. Таким образом, уже в начале XX века наблюдается активное развитие бродильной и микробиологической промышленности. В эти же годы были предприняты первые попытки использовать ферменты в текстильной промышленности. А в 1891 году в США японский биохимик Дз. Такамине получил первый патент на использование ферментных препаратов в промышленных целях. Учёный предложил применить диастазу для осахаривания растительных отходов. Таким образом, уже в начале XX века наблюдается активное развитие бродильной и микробиологической промышленности. В эти же годы были предприняты первые попытки использовать ферменты в текстильной промышленности.

№ слайда 10

Описание слайда:

В 1916-1917 годах русский биохимик А. М. Коленев пытался разработать способ, который позволил бы управлять действием ферментов в природном сырье при производстве табака. Определённый вклад в развитие практической биохимии принадлежит академику А.Н. Баху, который создал важное прикладное направление биохимии - техническую биохимию. В 1916-1917 годах русский биохимик А. М. Коленев пытался разработать способ, который позволил бы управлять действием ферментов в природном сырье при производстве табака. Определённый вклад в развитие практической биохимии принадлежит академику А.Н. Баху, который создал важное прикладное направление биохимии - техническую биохимию.

№ слайда 11

Описание слайда:

А.Н. Бах и его ученики разработали множество рекомендаций по улучшению технологий обработки самого различного биохимического сырья, совершенствованию технологий хлебопечения, пивоварения, виноделия, производства чая и табака, а также рекомендации по повышению урожая культурных растений путём управления протекающими в них биохимическими процессами. Все эти исследования, а также прогресс химической и микробиологической промышленности и создание новых промышленных биохимических производств стали главными предпосылками возникновения современной биотехнологии.В производственном отношении основой биотехнологии в процессе её формирования стала микробиологическая промышленность. А.Н. Бах и его ученики разработали множество рекомендаций по улучшению технологий обработки самого различного биохимического сырья, совершенствованию технологий хлебопечения, пивоварения, виноделия, производства чая и табака, а также рекомендации по повышению урожая культурных растений путём управления протекающими в них биохимическими процессами. Все эти исследования, а также прогресс химической и микробиологической промышленности и создание новых промышленных биохимических производств стали главными предпосылками возникновения современной биотехнологии.В производственном отношении основой биотехнологии в процессе её формирования стала микробиологическая промышленность.

№ слайда 12

Описание слайда:

Первый антибиотик - пенициллин - был выделен в 1940 году. Вслед за пенициллином были открыты и другие антибиотики (эта работа продолжается и поныне). С открытием антибиотиков сразу же появились новые задачи: налаживание производства лекарственных веществ, продуцируемых микроорганизмами, работа над удешевлением и повышением уровня доступности новых лекарств, получением их в очень больших количествах, необходимых медицине. Первый антибиотик - пенициллин - был выделен в 1940 году. Вслед за пенициллином были открыты и другие антибиотики (эта работа продолжается и поныне). С открытием антибиотиков сразу же появились новые задачи: налаживание производства лекарственных веществ, продуцируемых микроорганизмами, работа над удешевлением и повышением уровня доступности новых лекарств, получением их в очень больших количествах, необходимых медицине.

№ слайда 13

Описание слайда:

Можно выделить следующие основные этапы развития биотехнологии: Можно выделить следующие основные этапы развития биотехнологии: 1) Развитие эмпирической технологии - неосознанное применение микробиологических процессов (хлебопечение, виноделие) примерно с VI тысяч лет до нашей эры. 2) Зарождение фундаментальных биологических наук в XV-XVIII веке. 3) Первые внедрения научных данных в микробиологическое производство в конце ХIХ-начале XX века - период революционных преобразований в микробиологической промышленности. 4) Создание научно-технических предпосылок возникновения современной биотехнологии в первой половине XX века (открытие структуры белков, применение вирусов в изучении генетики клеточных организмов).

№ слайда 14

Описание слайда:

5) Возникновение собственно биотехнологии как новой научно-технической отрасли (середина XX века), связанное с массовым рентабельным производством препаратов; организация крупнотоннажных производств по получению белка на углеводородах. 5) Возникновение собственно биотехнологии как новой научно-технической отрасли (середина XX века), связанное с массовым рентабельным производством препаратов; организация крупнотоннажных производств по получению белка на углеводородах. 6) Появление новейшей биотехнологии, связанное с применением в практике генной и клеточной инженерии, инженерной энзимологии, иммунной биотехнологии. микробиологическое производство - производство очень высокой культуры. Технология его очень сложна и специфична, обслуживание аппаратуры требует овладения специальными навыками. В настоящее время с помощью микробиологического синтеза производят антибиотики, ферменты, аминокислоты, полупродукты для дальнейшего синтеза разнообразных веществ, феромоны (вещества, с помощью которых можно управлять поведением насекомых), органические кислоты, кормовые белки и другие. Технология производства этих веществ хорошо отработана, получение их микробиологическим путём экономически выгодно.

№ слайда 15

Описание слайда:

Главными направлениями биотехнологии являются: Главными направлениями биотехнологии являются: 1) производство с помощью микроорганизмов и культивируемых эука-риотических клеток биологически активных соединений (ферментов, витаминов, гормональных препаратов), лекарственных препаратов (антибиотиков, вакцин, сывороток, высокоспецифичных антител и др.), а также белков, аминокислот, используемых в качестве кормовых добавок; 2) применение биологических методов борьбы с загрязнением окружающей среды (биологическая очистка сточных вод, загрязнений почвы и т. и.) и для защиты растений от вредителей и болезней; 3) создание новых полезных штаммов микроорганизмов, сортов растений, пород животных и т. п.

Описание презентации по отдельным слайдам:

1 слайд

Описание слайда:

2 слайд

Описание слайда:

Биотехнология занимает 2-е место по инвестиционной привлекательности после информационных технологий. Биотехнология (БТ) - дисциплина, изучающая возможности использования живых организмов, их систем или продуктов их жизнедеятельности для решения технологических задач, а также возможности создания живых организмов с необходимыми свойствами методом генной инженерии.

3 слайд

Описание слайда:

4 слайд

Описание слайда:

Биотехнология Сельское хозяйство Медицина Биокатализ Добыча полезных ископаемых Нанобио- технологии - химическая промышленность; - полупродукты для фарминдустрии. - новые ЛС и вакцины; - диагностикумы (включая микрочипы); - генодиагностика; - генотерапия; - индивидуальная медицина; - регенеративная медицина (стволовые клетки). - добыча металлов (гидрометаллургия); - добыча нефти (вторичная). - новые материалы; - биосенсоры; - биокомпьютеры. - биодеградация поллютантов; - замена хим. удобрений и пестицидов на биолог.; биодеградируемые пластики; - замена нефти на биомассу; - сокращение выброса CO2. Охрана окружающей среды - генно-инженерные растения и животные; - биопестициды, биоудобрения; - кормовые аминокислоты, антибиотики, витамины, ферменты. зеленая белая зеленая красная

5 слайд

Описание слайда:

Периоды развития бт I - Эмпирический период. II - Научно-практический период (этиологический). III - Биотехнический период. IV - Генотехнический период.

6 слайд

Описание слайда:

I - Эмпирический период (Около 6000 лет до н.э. - середина ХIХ в.) Характеризуется интуитивным использованием биотехнологических приемов и способов: хлебопечение, виноделие, пивоварение, получение кисломолочных продуктов, сыров, квашенной капусты, силосование кормов для скота и пр.; выделка кожи, получение натуральных красителей; получение натуральных волокон: льна, шелка, шерсти, хлопка; В фармации и медицине: гирудотерапия, апитерапия; профилактика натуральной оспы содержимым пустул телят, больных коровьей оспой.

7 слайд

Описание слайда:

II – Научно-практический период (1856-1933 гг.) Установление видовой индивидуальности микроорганизмов. Выделение микроорганизмов в чистых культурах и выращивание на питательных средах. Воспроизведение природных процессов (брожения, окисления и пр.). Производство биомассы пищевых прессованных дрожжей. Получение бактериальных метаболитов (ацетон, бутанол, лимонная и молочная кислоты). Создание систем микробиологической очистки сточных вод. Л. Пастер – основоположник научной микробиологии. Первая жидкая питательная среда (1859 год). А.де Бари – основоположник физиологической микологии и микрофитопатологии. Д.И. Ивановский – обнаружение вируса мозаичной болезни табака (1892 год) Введение в современную биотехнологию доцент С.Н.Суслина, РУДН

8 слайд

Описание слайда:

III – Биотехнический период (1933-1972 гг.) Начало промышленной биотехнологии. Внедрение в производство крупномасштабного герметизированного оборудования для ферментации в стерильных условиях. Методические подходы к оценке и интерпретации получаемых результатов при глубинном культивировании грибов. Становление и развитие производства антибиотиков (период Второй мировой войны). «Методы изучения обмена веществ у плесневых грибов» (А. Клюйвер, Л.Х.Ц. Перкин) – начало биотехнического периода. Введение в современную биотехнологию доцент С.Н.Суслина, РУДН

9 слайд

Описание слайда:

1936 - были решены основные задачи по созданию и внедрению в практику необходимого оборудования, в том числе главного из них - биореактора; 1938 - А. Тизелиус разработал теорию электрофореза; 1942 - М. Дельбрюк и Т. Андерсон впервые «увидели» вирусы с помощью электронного микроскопа; 1943 - пенициллин произведен в промышленных масштабах; 1949 - Дж. Ледерберг открыл процесс конъюгации у Е.colly; 1950 - Ж. Моно разработал теоретические основы непрерывного управляемого культивирования м/о; 1951 - М. Тейлер разработал вакцину против желтой лихорадки; 1952 - У. Хейс описал плазмиду как внехромосомный фактор наследственности; 1953 - Ф. Крик и Дж. Уотсон расшифровали структуру ДНК. 1959 - японские ученые открыли плазмиды антибиотикоустойчивости у дизентерийной бактерии; 1960 - С. Очоа и А. Корнберг выделили белки, которые могут «сшивать» или «склеивать» нуклеотиды в полимерные цепочки, синтезируя тем самым макромолекулы ДНК. Один из таких ферментов был выделен из кишечной палочки и назван ДНК-полимераза; 1961 - М. Ниренберг прочитал первые три буквы генетического кода для фенилаланина; 1962 - X. Корана синтезировал химическим способом функциональный ген; 1970 - выделен фермент рестриктаза (рестриктирующая эндонуклеаза). Значимые открытия, которые нашли свое отражение в биотехническом периоде

10 слайд

Описание слайда:

IV –генотехнический период с 1972г. 1972 - первая рекомбинантная молекула ДНК (П. Берг, США). 1975 - Г. Келлер и Ц. Мильштейн опубликовали статью, в которой описали метод получения моноклональных антител; 1981 - разрешен к применению в США первый диагностический набор моноклональных антител; 1982 - поступил в продажу человеческий инсулин, продуцируемый клетками кишечной палочки; разрешена к применению в Европейских странах вакцина для животных, полученная по технологии рекомбинантных ДНК; разработаны генно-инженерные интерфероны, фактор некротизации опухоли, ИЛ-2, соматотропный гормон человека и др; 1986 - К. Мюллис разработал метод ПЦР; 1988 - начало широкомасштабного производства оборудования и диагностических наборов для ПЦР; 1997 - клонировано первое млекопитающее (овечка Долли) из дифференцированной соматической клетки.

11 слайд

Описание слайда:

основные направления биотехнологии Биотехнология Клеточная инженерия Объекты биотехнологии Культивируемые ткани Клетки животных Клетки растений Микроорганизмы, созданные методами генной инженерии Промышленная биотехнология Генетическая инженерия Биотехнология обработки стоков и контроль загрязнения воды тяжелыми Me. Биоэнергетика. Пищевая биотехнология. Медицинская биотехнология. Биотехнология молочных продуктов. Сельскохозяйственная биотехнология. Биоэлектроника. Биогеотехнология.

12 слайд

Описание слайда:

Биоэнергетика Сухое вещество - сгорание – тепло - механическая или электрическая энергия. Сырое вещество - получение биогаза (метана). Метановое «брожение», или биометаногенез был открыт в 1776 г. Вольтой, который установил наличие метана в болотном газе. Биогаз представляет собой смесь из 65% метана, 30% (СО2), 1% (Н2S) и незначительных количеств (N2), (O2), H2и (CO).

13 слайд

Описание слайда:

Биотехнология обработки стоков и контроль загрязнения воды тяжелыми металлами Сточные воды обычно содержат сложную смесь нерастворимых и растворимых компонентов различной природы и концентрации. Бытовые отходы, как правило, содержат почвенную и кишечную микрофлору, включая патогенные микроорганизмы. Сточные воды сахарных, крахмальных, пивных и дрожжевых заводов, мясокомбинатов содержат в больших количествах углеводы, белки и жиры, являющиеся источниками питательных веществ и энергии. Стоки химических и металлургических производств могут содержать значительное количество токсических и даже взрывчатых веществ. Серьезное загрязнение возникает при попадании в окружающую среду соединений тяжелых металлов, таких как железо, медь, олово и др. Цель очистки сточных вод - удаление растворимых и нерастворимых компонентов, элиминирование патогенных микроорганизмов и проведение детоксикации таким образом, чтобы компоненты стоков не вредили человеку, не загрязняли водоемы.

14 слайд

Описание слайда:

Бактерии рода Pseudomonas практически всеядны. Например, P. putida могут утилизировать нафталин, толуол, алканы, камфару и др. соединения. Выделены чистые культуры микроорганизмов, способные разлагать специфические фенольные соединения, компоненты нефти в загрязненных водах и т.д. Микроорганизмы рода Pseudomonas могут утилизировать и необычные химические соединения - инсектициды, гербициды и другие ксенобиотики. Биологические методы также применимы для очистки сточных вод нефтяной промышленности. Для этого применяют аэрируемые системы биоочистки с активным илом, содержащим адаптированное к компонентам нефти микробное сообщество. В институте прикладной биохимии и машиностроения разработан отечественный препарат - биодеградант нефти и нефтепродуктов. Он позволяет утилизировать как сырую нефть, так и различные нефтепродукты: мазут, дизельное топливо, бензин, керосин, ароматические углеводороды. Биопрепарат работает при высоком уровне загрязнения до 20%, с высоким содержанием тяжёлых алифатических и ароматических углеводородов. Биотехнология обработки стоков и контроль загрязнения воды тяжелыми металлами

15 слайд

Описание слайда:

Сельскохозяйственная биотехнология Биологическая азотфиксация - процесс перевода азота, содержащегося в атмосфере в виде химически инертного N2, в доступную для растений форму нитратов и аммония. Азот составляет 78% от общего объема атмосферного воздуха и абсолютно недоступен для растений в атамарном виде. Именно поэтому люди вынуждены вносить азотные удобрения для повышения продуктивности с/х культур. Фиксация атмосферного азота осуществляется бактериями, живущими в симбиозе с представителями семейства или свободноживущими азотфиксаторами (Azotobacter). Разработаны бактериальные препараты, улучшающие фосфорное питание растений. В последнее время все чаще появляются данные о мутагенном и канцерогенном действии химических пестицидов, которые плохо разрушаются и накапливаются в окружающей среде. Микробные инсектициды высоко специфичны и действуют только на определенные виды насекомых. Микробные пестициды подвержены биодеградации. М/о могут регулировать рост растений и животных, подавлять з-ния. Некоторые бактерии изменяют pH и соленость почвы, другие продуцируют соединения, связывающие Fe, третьи - вырабатывают регуляторы роста. Как правило, м/о инокулируют семена и или растения перед посадкой. В животноводстве используется диагностика, профилактика, лечение з-ний с использованием моноклональных Ат, генетическое улучшение пород животных. Биотехнология применяется для силосования кормов, позволяя повышать усвоение растительной биомассы, для утилизации отходов животноводческих ферм и др.

16 слайд

Описание слайда:

Биогеотехнология Использование геохимической деятельности микроорганизмов в горнодобывающей промышленности. Выщелачивание бедных и отработанных руд, десульфирование каменного угля, борьба с метаном в угольных шахтах, повышение нефтеотдачи пластов и др. Биогеотехнология выщелачивания металлов - использование главным образом тионовых (окисляющих серу и серосодержащие соединения) бактерий для извлечения металлов из руд, рудных концентратов и горных пород. При переработке бедных и сложных руд тысячи и даже миллионы тонн ценных металлов теряются в виде отходов, шлаков, «хвостов». Происходят также выбросы вредных газов в атмосферу. Бактериально-химическое выщелачивание металлов уменьшает эти потери. Основу этого процесса составляет окисление содержащихся в рудах сульфидных минералов тионовыми бактериями. Окисляются сульфиды меди, железа, цинка, олова, кадмия и т. д. При этом металлы из нерастворимой сульфидной формы переходят в сульфаты, хорошо растворимые в воде. Из сульфатных растворов металлы извлекаются путем осаждения, экстракции, сорбции. Основным видом м/о используемым для биогеотехнологической добычи металлов, является вид тионовых бактерий Thiobacillus ferrooxidans. Биогеотехнология стихийно зародилась еще в XVI в. По-видимому, 1922 г. следует считать официальной датой рождения биогеотехнологии. Thiobacillus ferrooxidans октрыты в 1947 г. Колмером и Кинкелемю Введение в современную биотехнологию доцент С.Н.Суслина, РУДН

17 слайд

Описание слайда:

Биогеотехнология Биогеотехнология обессеривания углей - использование тионовых бактерий для удаления серосодержащих соединений из углей. Общее содержание серы в углях может достигать 10-12 %. При сжигании углей содержащаяся в них сера превращается в сернистый газ, который поступает в атмосферу, где из него образуется серная кислота. Из атмосферы серная кислота выпадает на поверхность земли в виде сернокислотных дождей. По имеющимся данным, в некоторых странах Западной Европы в год на 1га земли с дождями выпадает до 300 кг серной кислоты. Кроме этого, высокосернистые угли плохо коксуются и поэтому не могут быть использованы в цветной металлургии. Первые опыты по направленному удалению серы из угля с использованием микроорганизмов были выполнены в 1959 г. в нашей стране 3. М. Зарубиной, Н. Н. Ляликовой и Е. И. Шмук. В результате этих опытов за 30 суток с участием бактерий Th. ferrooxidans из угля было удалено 23-30 % серы. Позднее несколько работ по микробиологическому обессериванию угля было опубликовано американскими исследователями. Им удалось с помощью тионовых бактерий снизить содержание пиритной серы в каменном угле за четверо суток почти на 50 %.

18 слайд

Описание слайда:

Биоэлектроника В области электроники биотехнология может быть использована для создания улучшенных типов биосенсоров и биочипов. Биотехнология делает возможным создание устройств, в которых белки являются основой молекул, действующих как полупроводники. Для индикации загрязнений различного происхождения в последнее время стали использовать не химические реагенты, а биосенсоры – ферментные электроды, а также иммобилизованные клетки микроорганизмов. Биоселективные датчики создают также путем нанесения на поверхность ионоселективных электродов целых клеток м/о или тканей. Например, Neurospora europea – для определения NH3, Trichosporon brassiacae – для определения уксусной кислоты. В качестве сенсоров используют также моноклональные Ат, обладающие исключительно высокой избирательностью. Лидерами в производстве биодатчиков и биочипов являются японские компании, такие как Hitachi, Sharp, Sony.

19 слайд

Описание слайда:

Медицинская биотехнология Вакцины и сыворотки. Антибиотики. Ферменты и антиферменты. Гормоны и их антагонисты. Витамины. Аминокислоты. Кровезаменители. Алкалоиды. Иммуномодуляторы. Биорадиопротекторы. Иммунные диагностикумы и биосенсоры. Биогеотехнология стихийно зародилась еще в XVI в. По-видимому, 1922 г. следует считать официальной датой рождения биогеотехнологии. Thiobacillus ferrooxidans октрыты в 1947 г. Колмером и Кинкелемю Введение в современную биотехнологию доцент С.Н.Суслина, РУДН

20 слайд

Описание слайда:

Ключевые биомедицинские технологии Производство вторичных метаболитов - НМС не требующиеся для роста в чистой культуре: а/б, алкалоиды, гормоны роста растений и токсины. Протеиновая технология – применение трансгенных микроорганизмов для синтеза чужеродных для продуцентов белков (инсулин, интерферон). Гибридомная технология –получение моноклональных Ат к антигенам бактерий, вирусов, животных и растительных клеток, чистых ферментов и белков. Инженерная энзимология – осуществление биотрансформации веществ с использованием каталитических функций ферментов в чистом виде или в составе ПФС (клеток) в т.ч. иммобилизованных.

21 слайд

Описание слайда:

Биотехнология ВОЗМОЖНОСТИ Точная и ранняя диагностика, профилактика и лечение инфекционных и генетических заболеваний; Повышение урожайности сельхоз. культур путем создания растений устойчивых к вредителям, болезням и неблагоприятным условиям окружающей среды; Создание микроорганизмов продуцирующих различные БАВ (антибиотики, полимеры, аминокислоты, ферменты); Создание пород сельхоз животных с улучшенными наследуемыми признаками; Переработка токсичных отходов – загрязнителей окружающей среды. ПРОБЛЕМЫ Влияние генноинженерных организмов на другие организмы или окружающую среду; Уменьшение природного генетического разнообразия при создании рекомбинантных организмов; Изменение генетической природы человека с помощью генноинженерных методов; Нарушение права человека на неприкосновенность частной жизни при применении новых диагностических методов; Доступность лечения только богатым с целью получения прибыли; Помехи свободному обмену мыслями между учеными в борьбе за приоритеты

22 слайд

Описание слайда:

Слайд 1

Выполнила ученица 11А класса МОУ СОШ №7 Данилова Анастасия Преподаватель: Голубцова Оксана Викторовна
Успехи современной биотехнологии

Слайд 2

Слайд 3

Введение
Биотехнология – это промышленное использование биологических процессов и систем на основе выращивания высокоэффективных форм микроорганизмов, культур клеток и тканей растений и животных с необходимыми человеку свойствами. Отдельные биотехнологические процессы (хлебопечение, виноделие) известны с древних времен. Но наибольших успехов биотехнология достигла во второй половине XX века и приобретает всё большее значение для человеческой цивилизации.

Слайд 4

Структура современной биотехнологии
Современная биотехнология включает ряд высоких технологий, которые базируются на последних достижениях экологии, генетики, микробиологии, цитологии, молекулярной биологии. В современной биотехнологии используются биологические системы всех уровней: от молекулярно-генетического до биогеоценотического (биосферного); при этом создаются принципиально новые биологические системы, не встречающиеся в природе. Биологические системы, используемые в биотехнологии, вместе с небиологическими компонентами (технологическое оборудование, материалы, системы энергоснабжения, контроля и управления) удобно называть рабочими системами.

Слайд 5

Биотехнология и её роль в практической деятельности человека
Особенностью биотехнологии является то, что она сочетает в себе самые передовые достижения научно-технического прогресса с накопленным опытом прошлого, выражающимся в использовании природных источников для создания полезных для человека продуктов. Любой биотехнологический процесс включает ряд этапов: подготовку объекта, его культивирование, выделение, очистку, модификацию и использование полученных продуктов. Многоэтапность и сложность процесса обусловливает необходимость привлечения к его осуществлению самых разных специалистов: генетиков и молекулярных биологов, цитологов, биохимиков, вирусологов, микробиологов и физиологов, инженеров-технологов, конструкторов биотехнологического оборудования.

Слайд 6

Биотехнология
Растениеводство
Животноводство
Медицина
Генная инженерия

Слайд 7

Слайд 8

Метод: культура тканей
Всё шире на промышленной основе применяется метод вегетативного размножения сельскохозяйственных растений культурой тканей. Он позволяет не только быстро размножать новые перспективные сорта растений, но и получить незараженный вирусами посадочный материал.

Слайд 9

Биотехнология в животноводстве
В последние годы повышается интерес к дождевым червям как к источнику животного белка для сбалансирования кормовых рационом животных, птиц, рыб, пушных зверей, а также белковой добавки, обладающей лечебно-профилактическими свойствами. Для повышения продуктивности животных нужен полноценный корм. Микробиологическая промышленность выпускает кормовой белок на базе различных микроорганизмов - бактерий, грибов, дрожжей, водорослей. Как показали промышленные испытания, богатая белками биомасса одноклеточных организмов с высокой эффективностью усваивается сельскохозяйственными животными. Так, 1 т кормовых дрожжей позволяет сэкономить 5-7 т зерна. Это имеет большое значение, поскольку 80% площадей сельскохо­зяйственных угодий в мире отводятся для производства корма скоту и птице.

Слайд 10

Клонирование
Клонирование овцы Долли в 1996 году Яном Вильмутом и его коллегами в Рослинском институте в Эдинбурге вызвало бурную реакцию во всем мире. Долли была зачата из клетки молочной железы овцы, которой уже давно не было в живых, а ее клетки хранились в жидком азоте. Методика, с помощью которой была создана Долли, известна под названием "перенос ядра", то есть из неоплодотворенной яйцеклетки было удалено ядро, а вместо него помещено ядро из соматической клетки.

Слайд 11

Клонирование овцы Долли

Слайд 12

Новые открытия в области медицины
Особенно широко успехи биотехнологии применяются в медицине. В настоящее время с помощью биосинтеза получают антибиотики, ферменты, аминокислоты, гормоны. Например, гормоны раньше, как правило, получали из органов и тканей животных. Даже для получения небольшого количества ле­чебного препарата требовалось много исходного материала. Следовательно, трудно было получить необходимое количество препарата, и он был очень дорог. Так, инсулин, гормон поджелудочной железы, - основное средство лечения при сахарном диабете. Этот гормон надо вводить больным постоянно. Производство его из поджелудочной железы свиньи или крупного рогатого скота сложно и дорого. К тому же молекулы инсулина животных отличаются от молекул инсулина человека, что нередко вызывало аллергические реакции, особенно у детей. В настоящее время налажено биохимическое производство человеческого инсулина. Был получен ген, осуществляющий синтез инсулина. С помощью генной инженерии этот ген был введен в бактериальную клетку, которая в результате приобрела способность синтезировать инсулин человека. Помимо получения лечебных средств, биотехнология позволяет проводить раннюю диагностику инфекционных заболеваний и злокачественных новообразований на основе применения препаратов антигенов, ДНК/РНК -проб. С помощью новых вакцинных препаратов возможно предупреждение инфекционных болезней.

Слайд 13

Биотехнология в медицине

Слайд 14

Метод стволовых клеток: лечит или калечит?
Японские ученые под руководством профессора Синья Яманака из Университета Киото впервые выделили стволовые клетки из человеческой кожи, предварительно внедрив в них набор определенных генов. По их мнению, это может послужить альтернативой клонированию и позволит создать препараты, сравнимые с теми, что получаются при клонировании человеческих эмбрионов. Американские ученые практически одновременно получили аналогичные результаты. Но это не означает, что через несколько месяцев можно будет полностью уйти от клонирования эмбрионов и восстанавливать работоспособность организма при помощи стволовых клеток, полученных из кожи пациента. Сначала специалистам придется убедиться в том, что «кожные» столовые клетки на самом деле так многофункциональны, как кажутся, что их можно без опасений за здоровье пациента вживлять в различные органы и что они при этом будут работать.
Главное опасение – как бы такие клетки не представляли риска в отношении развития рака. Потому что главная опасность эмбриональных стволовых клеток заключается в том, что они генетически нестабильны и обладают способностью развиваться в некоторые опухоли после трансплантации в организм

Слайд 15

Генная инженерия
Приёмы генной инженерии позволяют выделять необходимый ген и вводить его в новое генетическое окружение с целью создания организма с новыми, заранее предопределёнными признаками. Методы генной инженерии остаются ещё очень сложными и дорогостоящими. Но уже сейчас с их помощью в промышленности получают такие важные медицинские препараты, как интерферон, гормоны роста, инсулин и др. Селекция микроорганизмов является важнейшим направлением в биотехнологии. Развитие бионики позволяет эффективно применять для решения инженерных задач биологические методы, использовать в различных областях техники опыт живой природы.

Слайд 16

Трансгенные продукты: за и против?
В мире уже зарегистрировано несколько десятков съедобных трансгенных растений. Это сорта сои, риса и сахарной свеклы, устойчивых к гербицидам; кукурузы, устойчивой к гербицидам и вредителям; картофеля, устойчивого к колорадскому жуку; кабачков, почти несодержащих косточек; помидоров, бананов и дынь с удлиненным сроком хранения; рапса и сои с измененным жирнокислотным составом; риса с повышенным содержанием витамина А. Генетически модернизированные источники могут встречаться в колбасе, сосисках, мясных консервах, пельменях, сыре, йогуртах, детском питании, кашах, шоколаде, конфетах мороженом.

Слайд 17

Перспективы развития биотехнологии
Все шире на промышленной основе применяется метод вегетатив- ного размножения сельскохозяйственных растений культурой тканей. Он позволяет не только быстро размножить новые перспективные сорта растений, но и получить незараженный вирусами посадочный материал. Биотехнология позволяет получать экологически чистые виды топлива путем биопереработки отходов промышленного и сельскохозяйственного производств. Например, созданы установки, в которых используются бактерии для переработки навоза и других органических отходов.

Слайд 18

Явившись прямым результатом научных разработок, биотехнология оказывается непосредственным единением науки и производства, еще одной ступенькой к единству познания и действования, еще одним шагом, приближающим человека к преодолению внешней и к постижению внутренней целесообразности.