Авиационно инженерство Административно право Административно право Беларус Алгебра Архитектура Безопасност на живота Въведение в професията „психолог” Въведение в икономиката на културата Висша математика Геология Геоморфология Хидрология и хидрометрия Хидросистеми и хидравлични машини Културология Медицина Психология икономика дескриптивна геометрия Основи на икономически т Oria професионална безопасност Пожарна тактика процеси и структури на мисълта, Професионална психология Психология Психология на управлението на съвременната фундаментални и приложни изследвания в апаратура социалната психология социални и философски проблеми Социология Статистика теоретичните основи на компютъра автоматично управление теория на вероятностите транспорт Закон Turoperator Наказателно право Наказателно-процесуалния управление модерна производствена Физика Физични феномени Философски хладилни инсталации и екология Икономика История на икономиката Основи на икономиката Икономика на предприятията Икономическа история Икономическа теория Икономически анализ Развитие на икономиката на ЕС Спешни ситуации ВКонтакте Однокласници Моят свят Facebook LiveJournal Instagram

Тема XII. БИОТЕХНОЛОГИИ, ТЯХНАТА СЪЩНОСТ, МИНАЛОТО И ПЕРСПЕКТИВИТЕ И ПРИЛОЖЕНИЯТА НА РАЗВИТИЕТО




Повечето от нашите съвременници - инженери-инженери са до известна степен готови да отговорят на въпроса „технология”, „технологичен процес” и могат преди всичко да разкажат за технологиите в машиностроенето, авиационното строителство, металургичните процеси, химическите и космическите технологии и др.

По-малко хора могат да отговорят на въпроса за същността на биотехнологията. Това не е случайно. Дълго време на биологичната наука, включително и на местната наука, не се обръща достатъчно внимание. Тази ситуация продължава, за съжаление, в момента. В същото време Организацията на обединените нации официално признава биотехнологията за технология на 21-ви век.

Днес биотехнологията на езика на банерите е движещата сила на научно-техническия прогрес на всяка страна. Разглеждането на същността на биотехнологията, нейните перспективи за развитие и приложение в националната икономика е съдържанието на тази лекция.

1. Същността на биотехнологията и историята на произход.

2. Перспективи за развитие и прилагане на стойността.

Мъдрият цар Соломон веднъж каза: "Ние научаваме същността на нещата с думи." Ще следваме съветите на мъдрия Соломон и ще се опитаме да разберем същността на биотехнологията чрез компонентите на тази дума „биос“ и „техне“. Тези думи несъмнено са от гръцки произход. С първата част, което означава "живот", ние се срещаме в такива думи като "биология" - изучаването на живота, "биоценоза" - жива общност.

Втората част на думата “биотехнология” - “techne” - се връща към “tex” - да се завърта, върти, да се направи нещо с ръцете си. Оттук и думата текстил, текст, контекст, тектоника, архитектура, технология. Следователно е възможно да се преведе думата „биотехнология” като производство с помощта на живи същества или технологията на живите.

От самото име на "биологична технология" следва, че това са технологични процеси, използващи биологични системи: живи организми и компоненти на жива клетка. Системите могат да бъдат различни - от микроби и бактерии до ензими и гени. Така биотехнологията е производство, основано на най-новите постижения на съвременната наука: генно инженерство, физикохимични ензими, молекулярна диагностика, селекционна генетика, микробиология, химия на антибиотиците, комбинаторна химия.

Съвременните методи за анализ на цветен прашец от растенията ни казват, че преди девет и половина хиляди години хората са отглеждали леща на територията на съвременна Франция. Малко по-рано селското стопанство започна в Близкия изток, което много учени смятат за люлка на цивилизацията. Роден в долините на дълбоки реки, главно между реките Тигър и Ефрат, земеделието даде на човека един от първите продукти на биотехнологията - зърно. Тук в Месопотамия (на гръцки - Месопотамия) съществуват щатите Шумер, Акад, Асирия. Древните шумери са измислили клинопис на таблетки, в шумерските градове има училища, в които децата са обучавани да решават проблеми, както се вижда от глинени плочи, които се откриват от археологията. Сред тези глинени таблетки има и такива, при които има задачи за определяне на размера на необходимите провизии за определен брой работници: мерките за зърно и кани на ечемик. Наличието на индикации за бира е едно от най-старите доказателства, че хората използват биотехнологични процеси. В крайна сметка, бирата не може да бъде направена без използването на микроорганизми, които превръщат захарта в алкохол. За съжаление, плочите не казват нищо за печене на хляб. Очевидно е, че жителите на този район са яли безквасен хляб.


border=0


Неотдавна археологическият свят започна да говори за откриването на великолепна цивилизация в долината на река Инд, която има многостранни връзки с Шумер. Подправки, вълна, лен, растително масло, кожа и много други бяха доставяни от Индустан до Шумер. Археолозите в долината на Инд открили в разкопките глинени намотки, чрез които древните жители дестилирали алкохол - продукт от дрожди.

В древен Китай, преди три хиляди години в епохата на Западната империя Джоу, жителите на провинция Шанси са били в състояние да приготвят оризово вино. Древната "Книга на песните" казва, че "датите ще бъдат събрани през август, а реколтата от ориз през октомври, навреме за пролетта, за да се подготви опияняващата напитка и на веселото празненство, за да си пожелаем добро здраве."

Като цяло трябва да се отбележи, че самото оризово поле е добре балансирана биотехнологична система от симбиотични организми. Малка водна папрат помага на оризовия храст да расте и да се развива, а синьо-зелените водорасли, които могат да абсорбират азота директно от въздуха, помагат за натрупването на ценни протеини в оризовото зърно.



От древни времена коприната се отглежда в Китай. Всеки знае, че коприната е нишка, получена от отваряне на пашкул, в който се крие гъсеницата на копринената буба. Тя прави пашкули от паяжини, обвивайки се от всички страни. По-малко е известно, че мрежата е почти чист протеин, а конецът е по-силен от стомана. Дори Аристотел пише за този удивителен продукт на биотехнологията на загадъчния Изток. Тъкани от него бяха доставени в Египет по Великия Път на коприната, където бяха високо ценени на пазарите на Мемфис и Александрия.

Древна Гърция и Рим са наследили това знание, което е отразено в езика, а след това се утвърждава в съвременната научна терминология. Днес химиците и биохимиците, без да мислят, използват гръцката дума "ензим" и латинската "ензим", за да се позоват на специални "работещи" протеини в клетките, които извършват всички реакции в живия свят. В основата на гръцката дума е коренът на "зимите" - да се повиши (очевидно трябва да говорим за израслото тесто за дрожди). Като цяло, дрождите като квас често се наричат ​​„ферментация - ферментация“, кипене, експлозия или различно увеличение на обема.

Между другото, лингвистите смятат, че латинският "fermentum" се връща към древната "breu", от която нашата дума "ферментация" и немският "brot" - хлябът, който е част от думата "сандвич мачта" , Тук можете да добавите името на морския бриз и напитката.

Трябва да се отбележи, че в Александрия е знаел процесът на дестилация. Александър Афродисиус пише за това как моряците сваряли морска вода, събирайки прясна вода с гъби. Плиний описва друг метод за кондензация на летливи пари: студена овнешка кожа с изворна вода е окачена над огън от кипяща смола, като по този начин се събират парен терпентин.

За приготвянето на вино се знае много интересни неща. Самата дума „вино“ дойде на нашия език чрез латински, което я заимства от гръцки, където се нарича „ойнос“. Дори древният римски поет Хораций пише за известното вино Фалер, което стана известно през 42 г. пр. Хр. по време на управлението на консула Минатиус Планкус. Между другото, в древна Гърция беше забранено да се пие вино неразредено. Според римското наказателно право съдът оправдава съпруга, ако е убил съпругата, която е взела ключовете от избата.

В технологията на производството на вино е натрупал богат опит. Има интересни факти, някои от имената включени в историята са запазени. Известно е, че Франция, по волята на съдбата, се превръща във водеща световна сила на биотехнологията на виното, като поема палката от Египет и Гърция. Теофраст, ученик на Аристотел, описал начини за отглеждане на лозата, а Александър Македонски взел лозата с него на индийски поход. В Египте дори мама в саркофаг е поставена на грозде.

Във Франция в края на седемнадесети век. появиха се първите бутилки. Вратът на бутилките започна да се пълни с уплътнителен восък, който позволи на виното да продължи по-дълго. Това е заслугата на Дон Пиер Периньо от Шампан, разположен на изток от Париж. Той с право се счита за "баща на шампанското".

През 1775 г. е направено интересно откритие: ако гроздето е оставено на лозата преди замръзване, това води до увеличаване на съдържанието на захар, дължащо се на хидролиза на въглехидрати (хидролиза означава "лизиране" - разцепване с използване на "хидра", т.е. вода). В историята на винопроизводството имаше и доста трудни моменти, когато виното се нарани, кисело. Френските винопроизводители се обърнаха към Луи Пастьор, който по това време стана известен химик. По това време преобладава мнението на не по-малко известния немски химик J. Liebig, който вярва, че ферментацията на вино е чисто химичен процес.

Пастьор отлично се справи със задачата, възложена му от винопроизводителите на Франция. В хода на решението си той направи още едно голямо откритие: ферментацията се дължи на жизнената активност на живи микроскопични същества или микроби. Умножавайки се неконтролируемо, микробите от оцетна киселина ферментация "ядат" алкохол, натрупан във вино и го окисляват до оцетна киселина. Пастьор е намерил прост начин за спиране на нежеланото възпроизвеждане на микроорганизми: необходимо е да се затопли 2-3 пъти до температура от 60–70 ° C, която искаме да защитим от биологични опасности. Този метод се нарича "пастьоризация". Често виждаме торбичките за мляко с надпис „пастьоризирани“. Тази чест бе присъдена на най-големия френски химик и микробиолог Луи Пастьор.

С развитието на биологията като цяло и биотехнологията, по-специално, стана ясно, че многобройните болести, измъчващи човека от незапомнени времена, са от генетичен характер, т.е. те са резултат от „разбиването“ на един или друг ген. Задачата на биотехнологията е да намери този дефектен ген, за да определи естеството на "разбиването". Разбира се, всичко това напълно важи и за животните и растенията. Като се има предвид същността на биотехнологията (ако може да се каже по този начин), историята на нейното формиране и развитие, трябва да се спрем на някои открития с методологично значение, които са „гръбнакът” на биотехнологиите, които позволяват да се разберат много от това, което днес наричаме биотехнология. Какви открития на първо място свързваме с биотехнологията? Това е селекция от нуклеини, а впоследствие и нуклеинови киселини от бели кръвни клетки на пациенти. Швейцарският лекар Ф. Мишхер, който публикува известната си статия за изолирането на нуклеини от белите кръвни клетки на пациентите през 1871 г., и биохимикът К. Албрехт Косел се занимава с този проблем - той направи своя принос - открива причината за подагра в резултат на отлагането на нуклеини.

През първата трета на ХХ век се ражда хромозомната теория на наследствеността, която гласи, че гените или наследствените фактори са локализирани в хромозомите, предавани от поколение на поколение. Развитието на тази теория е голяма заслуга на Т. Х. Морган и Г. И. Мендел. През 1943 г. се случва забележително събитие - определя се химичната природа на гена. Това се случи в лаборатория начело с Освалд Ейвъри. 4 февруари 1944 г. се счита за рожден ден на дезоксирибонуклеиновата киселина (ДНК) в биологичния смисъл на думата. Стана ясно, че генът е ДНК. По-късно беше доказано, че ДНК е носител на генетична информация, кодираща правилния ред на аминокиселините в протеиновата верига. През тези години за първи път е възможно да се прочетат трите букви от генетичния код (М. Ниренберг). Това е началото на разбирането, че синтеза на протеини винаги започва с една и съща аминокиселина.

През 60-те години на ХХ век. Биологията решава двете най-големи загадки на живота. Тя е научила от какво са направени нашите гени и как работят, като чете езика, който говори целият живот. Биологията осъзна, че кодексът на живота е уникален и универсален. Биологията разполага с инструмент, с който можете да говорите с всяко живо същество. Откри реалната възможност за пълна манипулация на гените.

Х. Г. Коранът, в една лекция в Стокхолм през 1968 г., очерта пътя за по-нататъшното развитие на науката за живота, „да се научим да вграждаме и изрязваме гени ... за да променим цялата си биология”.

С течение на времето учените са усвоили метода на отглеждане на клетки в стъклени чаши и епруветки, т.е. тъканна култура. Но методът на културата не можеше да бъде широко разпространен до появата на антибиотици, което предотврати развитието на болезнени микроорганизми. Първите успехи по този път са свързани с 1896 г., когато е открит първият антибиотик (откривател на Б. Госио). През 1918 г. К. Алсберг открои пенициловата киселина, а по-късно Александър Флеминг успешно се справя с този проблем. Той създава пеницилин, който спасява стотици хиляди ранени по време на Втората световна война. Не е случайно, че той, заедно с друг учен (P. D, Flory), печели Нобелова награда. Трябва да се отбележи, че през годините на Великата отечествена война, професор З. В. Ермолиева (СССР) създаде свой собствен пеницилин, който се оказа по-добър от английския (учените от много чужди държави признаха това).

Изолирането на гените и създаването на методи за въвеждането им в клетки отвориха пътя на биолозите да започнат съвременна биотехнология, т.е. технологията на директна манипулация на гените и техните протеинови продукти в индустриален мащаб.

Голямо постижение на учените е работата в областта на инсулина. Инсулинът е един от най-важните човешки хормони, участващи в метаболизма на захарта, чиято липса води до хормонално заболяване, наречено диабет. Само за откриването на ролята му пред канадския изследовател Ф. Бансинг през 1923 г. е удостоен с Нобелова награда. През 1976 г. три групи изследователи се приближиха едновременно до проблема за изолирането на човешки ген: Гилбърт в Харвард, изследователи от Калифорнийския университет и сравнително младата биотехнологична компания, основана в южното предградие на Сан Франциско, чието име се превежда като „ген. технология. "

Така беше открита възможността за решаване на глобалния проблем за получаване на инсулин от човешки генетичен продукт. По-рано, диабетиците бяха лекувани и в момента се лекуват чрез прилагане на свински или говежди инсулин от заклани животни от панкреаса към тях. Инсулинът на двете животни е малко по-различен в аминокиселинната последователност от човека, но за да го получите, се нуждаете от огромен брой животни. Англичанинът Ф. Сангер от Кеймбридж получи награда през 1958 г. за дешифриране на последователността на получаване на инсулин от генетичен продукт. Използвайки технология с генно инженерство, можете да получите количеството инсулин, от което се нуждаете за лечение на голям брой пациенти.

През 1973 г. Уилям Гилбърт създава метод за четене на нуклеонидни последователности или гени. Вече не се изброяват всички биотехнологични продукти, които са се появили на пазарите на развитите страни на света. Това са инсулин и интерферон, интерлевкини и тумор-некрозис фактор, с помощта на който те се опитват да лекуват рак, тъканен плазминогенен активатор, който помага при сърдечни пристъпи. Достатъчно е да се каже, че понастоящем тя е картографирана, т.е. тяхната позиция в хромозомите на повече от шестстотин гени е точно определена.

Биотехнологиите се разпространяват в хранително-вкусовата промишленост (получаване на протеини, аминокиселини, витамини, ензими, дрожди и др.); във фармацевтичната индустрия (синтез на хормони, антибиотици, ензими, витамини и др.); в химическата промишленост (синтез на полимери, торове, суровини за текстилната промишленост и др.); в енергийния сектор (производство на метанол, етанол, биогаз, водород и др.); в биометалургията - добива на метали (злато, сребро, мед, калай и др.).

Успешната изолация и „четене” на гени, получавайки протеини, кодирани от тях по биотехнологичен начин, генното картографиране в крайна сметка доведе до раждането на един от най-амбициозните проекти от края на ХХ век - съвкупността от всички гени „Човешкият геном“! За тази цел е създадена специална Организация за декодиране на човешкия геном. Английското съкращение на името му е написано и звучи като името на известния френски писател Хюго (1986). В края на 1989 г. повече от 30 милиона нуклеотиди или „букви“ от генетични текстове вече бяха „прочетени“. Последователността от приблизително половината хиляди гени, кодиращи специфични протеини също е дешифрирана. Някои от тях вече се произвеждат биотехнологично и се продават в аптеки. 30 милиона, разбира се, са малки в сравнение с трите милиарда, съдържащи се в пълния ни "текст". Това е огромен брой и е почти 300-ият енциклопедичен том.

Генът на вируса на СПИН сега е дешифриран с дължина от около десет хиляди нуклеотиди, почти чете гена на Е. coli в 4.5 милиона писма. Човешкият геном е 3,5 милиарда букви. На практика той е дешифриран с 95-98%. В биологичните лаборатории в напредналите страни на света се извършва по-нататъшна плодотворна работа. Хюго ни запознава с новата биология, биологията на XXI век, ще даде възможност да се получи много важна информация.

Биотехнологиите заемат все по-голямо място в икономическата система на много развити страни в света. Биотехнологичният метод, както вече беше отбелязано, произвежда генетично модифицирани протеини (интерферони, инсулин, хепатитни ваксини и др.), Ензими за фармацевтичната индустрия, диагностични средства за клинични изследвания (тестови системи за лекарства, лекарства, хормони и др.). р.), витамини, биоразградими пластмаси, антибиотици, биосъвместими материали. Ферментные препараты находят широкое применение в производстве пива, спирта, стиральных порошков, в текстильной и кожевенной промышленности. Особая роль отводится сельскохозяйственной технологии. Это создание и культивация трансгенных растений, микробиологический синтез средств защиты растений, производство кормов и ферментов для кормопроизводства. Для Украины, России и других стран СНГ особенно актуальны такие направления, как ресурсная биология – использование биосистем для разработки полезных ископаемых и биотехнологическая (с использованием бактериальных штаммов) переработка промышленных и бытовых отходов, очистка сточных вод, обеззараживание воздуха. Налицо актуальность тезиса: «биотехнология – направление приоритетное». И това не е случайно. По прогнозам, к 2010 г. численность населения составит 11 млрд. человек. Человечество неумолимо идет к истощению энергетических, минеральных и земельных ресурсов. Старые испытанные технологии уже не в силах справиться с этими глобальными проблемами. Поэтому на недавней встрече министров науки «большой восьмерки» 40 % времени было отведено обсуждению именно биотехнологии, 30 % – информационных технологий и лишь оставшиеся 30 % были посвящены другим проблемам науки и наукоемких технологий. Эти цифры говорят сами за себя. К сожалению, в странах СНГ традиционно недооценивают биологию. И это в то время, как цивилизация переходит в новую эру – эру биологических технологий. От современной биотехнологии зависит дальнейшее развитие сельского хозяйства, пищевой и медицинской промышленности. Человечество в конце второго тысячелетия научилось менять наследственность животных и растений. Когда человек меняет по своему усмотрению свою собственную генетическую программу, это называется генной терапией. С ее помощью можно будет обойтись без хирургического вмешательства, лечить не только наследственные, но любые другие болезни. Наверное, и клонирование живых организмов может очень скоро перейти из раздела научных разработок в разряд биотехнологии. У нас пока все это в зачаточном состоянии, в том числе и экологические технологии – восстановление «испорченной» среды обитания с помощью бактерий и микроорганизмов.