Что такое биотехнология почему ее так называют химия 10 класс
Что такое биотехнология почему ее так называют химия 10 класс
На своем сайте я выкладываю уникальные, адаптивные, и качественные шаблоны. Все шаблоны проверяются на всех самых популярных браузерх.
Раньше я занимался простой вёрсткой одностраничных, новостных и т.п. шаблонов на HTML, Bootstrap. Однажды увидев сайты на DLE решил склеить пару шаблонов и выложить их в интернет. В итоге эта парочка шаблонов набрала неплохую популярность и хорошие отзывы, и я решил создать отдельный проект.
Кроме шаблонов я так же буду выкладывать полезную информацию для DataLife Engin и «статейки» для веб мастеров. Так же данный проект будет очень полезен для новичков и для тех, кто хочет правильно содержать свой сайт на DataLife Engine. Надеюсь моя работа вам понравится и вы поддержите этот проект. Как легко и удобно следить за обновлениями на сайте?
Достаточно просто зарегистрироваться на сайте, и уведомления о каждой новой публикации будут приходить на вашу электронную почту!
Задание 1
Что такое биотехнология?
Биотехнология ― наука, изучающая использование живых организмов и биологических процессов в производстве.
Почему её так называют? В 1917 г венгерский учёный Карл Эреки ввёл термин «биотехнология» для обозначения производства необходимых обществу веществ с помощью живых микроорганизмов, используемых в качестве биореакторов.
Задание 3
Чем различаются аэробная и анаэробная очистка сточных вод?
Аэробная очистка сточных вод протекает в присутствии растворённого в воде кислорода, необходима для окисления органических веществ и для осаждения загрязняющих частиц. Анаэробная очистка протекает без участия кислорода и эффективна при больших концентрациях загрязняющих веществ.
Задание 4
Что представляет собой генная инженерия?
Генная инженерия ― это совокупность методов и технологий выделения генов из организма, введения их в другие организмы, а также конструирования новых, не существующих в природе генов.
Задание 5
Что такое клеточная инженерия?
Клеточная инженерия – это методы конструирования клеток нового типа.
Каких успехов она достигла?
В настоящее время выращивают микрорастения, их получают путём клонирования одной-единственной растительной клетки, такой посадочный материал генетически совершенно одинаков и не заражён вирусами. Также клоны клеток применяют как своеобразные химические заводы для получения биологически активных веществ: эритропоэтина, инсулина, средств для предотвращения тромбообразования в кровеносной системе.
Задание 6
Сравните биотехнологию и химическую технологию.
В основе химической технологии лежит создание новых материалов или усовершенствование уже известных с применением химических реакций, а в основе биотехнологии лежит использование живых организмов и биологических процессов в производстве.
Что такое биотехнология почему ее так называют химия 10 класс
В 1917 г. венгерский учёный Карл Эреки ввёл термин «биотехнология» для обозначения производства необходимых обществу веществ с помощью живых микроорганизмов, используемых в качестве биореакторов.
Биотехнологические процессы используются человеком с незапамятных времён. Именно деятельность микроорганизмов лежит в основе хлебопечения (дрожжи), виноделия (брожение виноградного сока вызывает особый грибок, живущий на кожице винограда), получения молочных продуктов, в том числе сыроварения (молочнокислые бактерии) и др.
Современные биотехнологические методы применяют для борьбы с загрязнением окружающей среды. Например, очистку бытовых и промышленных сточных вод (в том числе отходов нефтепереработки) проводят с помощью бактерий, способствующих разрушению загрязнителей органического происхождения.
Аэробную (с участием кислорода воздуха) очистку осуществляют как в естественных условиях — на полях орошения, полях фильтрации, биологических прудах и каналах, так и в искусственных условиях — в аэротенках, биофильтрах и аэрофильтрах. При аэробной очистке «работают» бактерии, которые окисляют органические вещества и способствуют осаждению загрязняющих частиц.
Анаэробная биологическая очистка эффективна при больших концентрациях загрязняющих веществ, так как анаэробные бактерии, осуществляющие процессы очистки, не нуждаются в присутствии растворённого в воде кислорода. На конечной стадии анаэробной очистки происходит выделение метана.
С помощью полезных микроорганизмов осуществляют производство ценных лекарственных препаратов — антибиотиков, ферментов, гормонов. Сырьём для такой технологии служат отходы от переработки древесины (стружка, опилки, ветви, кора и т. д.), отходы пищевой и животноводческой промышленности.
Ферменты обладают удивительным свойством — они сохраняют свою «работоспособность» и вне живой клетки, поэтому учёные занимаются разработкой технологий получения промышленной продукции с помощью ферментов, действующих как в колониях живых микроорганизмов, так и в свободном состоянии. Кроме широкого применения в пищевой, текстильной, фармацевтической промышленности, ферментативные технологии используют в природоохранных целях (для устранения разливов нефти, утилизации метана в угледобыче) и даже в металлургии, прежде всего в цветной (микробиологическое получение меди, молибдена и золота).
Важнейшее направление современной биотехнологии — генная инженерия.
| Генная инженерия — это совокупность методов и технологий выделения генов из организма, введения их в другие организмы, а также конструирования новых, не существующих в природе генов. |
Генная инженерия не является наукой в широком смысле, но является инструментом биотехнологии, используя методы таких биологических наук, как молекулярная и клеточная биология, генетика, микробиология, вирусология. Методы генной инженерии позволяют преодолеть один из наиболее мощных запретов эволюции — запрет на обмен генетической информацией между далеко отстоящими видами.
Например, коллектив под руководством академика Юрия Анатольевича Овчинникова выделил ген человека, отвечающий за синтез интерферона — белка, вырабатывающегося в организме для борьбы с вирусными инфекциями. Этот ген был встроен в ДНК бактерии кишечной палочки (Escherichia coli). Бактерии, содержащие человеческий ген, способны вырабатывать закодированный в этом гене белок. Такие бактерии культивируют в промышленных масштабах и выделяют PI3 продуктов их жизнедеятельности интерферон, используемый как лекарственный препарат.
Учёные нашли способы не только выделять необходимые гены из организма, но и изменять их (редактировать) и снова встраивать в молекулу ДНК. Этот метод уже используют в селекции растений; с его помощью в будущем можно будет лечить больных наследственными и врождёнными заболеваниями.
Последние десятилетия генная инженерия поистине творит чудеса. Японским учёным удалось ввести в ДНК свиней ген шпината, в результате его мясо стало менее жирным. Генетически модифицированные растения произрастают уже на миллионах гектаров сельскохозяйственных угодий. Они отличаются от своих «собратьев» большей урожайностью, устойчивостью к вредителям, болезням и засухе, большим содержанием полезных питательных веществ.
Методами генной инженерии получен виноград, которому пересадили ген морозоустойчивости от дикой капусты, в результате чего в Канаде впервые появились виноградники.
Генетически модифицированных животных используют, например, для тестирования лекарственных препаратов с целью изучения их побочных эффектов. Путём генетической модификации получают животных, имеющих повышенную продуктивность и устойчивых к различным заболеваниям: овец с усиленным ростом шерсти, лососей, способных расти быстрее, чем природные сородичи, кур, устойчивых к птичьему гриппу, и т. д.
Другим направлением современной биотехнологии является клеточная инженерия.
| Клеточная инженерия — это методы конструирования клеток нового типа. |
Наиболее перспективное направление клеточной инженерии — выращивание из отдельных клеток новых тканей организма или даже органов. Ведь выращенные органы и ткани, в отличие от донорских, при пересадке не будут вызывать отторжения организмом. Более того, представляется возможность производить «ремонт» повреждённого органа или выращивать «запасной» непосредственно в организме, а не в пробирке.
Выращивание клеток осуществляют на специальных питательных средах. Из отдельной клетки можно вырастить и целый организм.
К методам клеточной инженерии можно отнести и клонирование — получение многих идентичных по форме и функциям генетически одинаковых потомков одной клетки или одного организма. В настоящее время в промышленных масштабах в пробирках на питательной среде выращивают так называемые микрорастения. Это крошечные проростки, образовавшиеся из одной клетки какого-либо растения. В свою очередь, клетки, из которых выращивают микрорастения, были получены путём клонирования одной единственной растительной клетки. Такой посадочный материал генетически совершенно одинаков и не заражён вирусами. В виде микрорастений многие виды растений сохраняют в коллекциях. Клоны клеток применяют как своеобразные химические заводы для получения биологически активных веществ: эритропоэтина, инсулина, средств для предотвращения тромбообразования в кровеносной системе.
Конспект урока по химии «Биотехнологии». В учебных целях использованы цитаты из пособия «Химия. 10 класс : учеб, для общеобразоват. организаций : базовый уровень / О. С. Габриелян, И. Г. Остроумов, С. А. Сладков. — М. : Просвещение». Выберите дальнейшее действие:
Что такое биотехнология: будущее уже наступило
В последнее десятилетие термин «биотехнология» все чаще появляется в заголовках новостей, а открытия в этой области становятся причиной для жарких споров. Действительно, свое наибольшее развитие наука получила именно в последние годы, и этому в большей степени способствовал технический прогресс, но в повседневной жизни биотехнология используется на протяжении многих веков.
История развития биотехнологии
С древнейших времен биотехнология применялась человеком для изготовления вина, в сыроварении и других вариантах приготовления пищи. Биотехнологический процесс, а именно брожение, использовался еще в древнем Вавилоне для производства пива. Об этом свидетельствуют найденные при раскопках записи на дощечках. Но, несмотря на активное использование этих методов, процессы, лежавшие в основе этих производств, оставались загадкой.
Луи Пастер в 1867 году говорил, что такие процессы, как сквашивание и брожение, есть ничто иное, как итог жизнедеятельности микроорганизмов. Эдуард Бухнер дополнил эти предположения, доказав, что катализатором является бесклеточный экстракт, который содержит ферменты, вызывающие химическую реакцию.
Позже были сделаны сенсационные по тем временам открытия, которые помогли сформировать данную науку в современном ее понимании:
Годом появления термина стал 1919, после публикации манифеста венгерским агроэкономистом Карлом Эреки. Основываясь на имеющиеся в то время данные, под термином биотехнология подразумевалось применение микроорганизмов для ферментации продуктов питания.
Но, как известно, самые интересные открытия совершаются на стыке знаний, в случае биотехнологии, объединились пищевая и нефтеперерабатывающая промышленность. В 1970 году на практике была опробована технология производства белка из отходов нефтепромышленности.
Что такое биотехнология: термин и основные виды
Биотехнология – наука о способах создания различных веществ с использованием естественных биологических компонентов, будь-то микроорганизмы, животные или растительные клетки. По сути, это манипулирование живыми клетками для получения определенных результатов.
Основными направлениями развития науки являются:
Биоинженерия – дисциплина, направленная на расширение знаний в области медицины (лечение, укрепление здоровья) и инженерии
Биомедицина – узкоспециализированный раздел медицины, который с теоретической точки зрения изучает строение человеческого организма, диагностику патологических состояний и возможности их коррекции. Раздел медицины, занимающийся контролем и лечением биологических систем живых организмов на молекулярном уровне, называется наномедициной.
Гибридизация — процесс получения гибридов (растений, животных). В основе лежит принцип получения одной клетки (устойчивой к тем или иным условиям) путем объединения других клеток.
Сейчас у нас уже есть средства необходимые для того, чтобы прожить достаточно долго до тех пор, пока мы не станем бессмертны. Можно агрессивно применять существующие знания, чтобы кардинально замедлить процессы старения, и оставаться в жизнеспособном состоянии до того момента, когда станут доступны совершенно радикальные терапии по продлению жизни с помощью био- и нанотехнологий.
Ray Kurzweil (изобретатель, футуролог)
Высшим достижением биотехнологии является генная инженерия. Генная инженерия – совокупность знаний и технологий получения РНК и ДНК, выделения генов из клеток, осуществление манипуляций с генами и введение их в другие организмы. Это «управление» геномом живого существа или растения с целью получения заданных свойств. Например, руководствуясь знаниями в области генной инженерии, китайские ученые планируют массово применять метод «исправления» генома людей с онкологическими заболеваниями. Однако, запускать полномасштабные проекты пока никто не спешит, т.к. на сегодняшний день невозможно спрогнозировать последствия для организма в долгосрочном периоде.
Особого внимания заслуживает клонирование. Под этим процессом понимают появление нескольких генетических идентичных организмов путем бесполого (в том числе вегетативного) размножения. На сегодняшний день были клонированы не только растения, но и несколько десятков видов животных (овцы, собаки, кошки, лошади). О фактах клонирования человека пока нет данных, хотя, по мнению ученых, с технической стороны – к процессу все готово. Именно эти разработки стали самыми противоречивыми и обсуждаемыми мировой общественностью. Дело не только в вероятности получения неполноценных людей, но и в этической и религиозной стороне вопроса.
Сфера применения
Принципы биотехнологических процессов внедряют в производство всех отраслей:
Основной целью клеточной инженерии является культивирование животных и растительных клеток. Открытия в области клеточной инженерии позволили контролировать и регулировать продуктивность, качество, устойчивость к заболеваниям новых форм и линий животных и растений.
Инвестиции и развитие
Хотя биотехнологию сложно назвать «молодой» наукой, именно сегодня она находится в начале своего развития. Направления и возможности, которые открываются благодаря развитию этих знаний, могут быть бесконечными. Могут, если получат должное финансирование и поддержку. Основными инвестиционными участниками направления являются сами инженеры и биотехнологии, и это вполне объяснимо. Сегодня предлагается не сам продукт, а скорее идея, и возможные методы ее реализации.
И для осуществления этой задумки нужны десятки и сотни экспериментов, опыты и дорогостоящее оборудование. Не каждый инвестор готов идти только за идеей, рискуя своими вложениями. Но ведь не все верили и в мобильную связь, а сегодня она повсюду.
На данный момент число крупных компаний, занимающихся биотехнологическими разработками, невелико. К таковым относятся:
По мнению экспертов, наиболее привлекательным направлением для инвестиций в биотехнологию являются компании, занимающиеся секвенированием. Это общее название методов, которые позволяют установить последовательность нуклеотидов в молекуле ДНК. Расшифровка ДНК данных (секвенирование), дает возможность идентифицировать участки, которые отвечают за наследственные заболевания, и устранять их. Как только процесс будет доведен до совершенства, люди смогут не лечить симптомы, а избавляться от болезни. Это перевернет наше представление о диагностике, и принесет большие дивиденды тем, кто сумеет рассмотреть потенциал компании еще на этапе идеи.
Биотехнология: добро или зло?
Уже сегодня население планеты сталкивается с проблемой нехватки продуктов питания, и если численность людей продолжит расти, то в ближайшем будущем ситуация может стать критической. Знания о том, что такое биотехнология и как ее применять, помогают получать максимальные результаты урожайности, вне зависимости от внешних факторов. И эти достижения нельзя сбрасывать со счетов. Кроме того, неоспоримым доказательством пользы науки является изобретение антибиотиков, которые позволили контролировать, а в некоторых случаях и полностью искоренять, сотни болезней.
Но далеко не все оценивают науку однозначно. Существуют опасения, что отсутствие контроля может привести к необратимым последствиям. Например, уже сегодня продукты биотехнологии, такие как стероиды для спортсменов, становятся причиной для преждевременных сердечных патологий. В погоне за созданием супер-человека, победившего старость и болезни, общество рискует потерять свое естество.
Мы не остались жить в пещерах. Мы не остаемся в пределах нашей планеты. С помощью биотехнологии, генетического секвенирования, мы даже не собираемся ограничиваться рамками самой биологии.
Jason Silva (оратор, философ, телезвезда).
Развитие биотехнологии стало таким стремительным, что мировые государства столкнулись с проблемой отсутствия контроля на правовом уровне. Это стало причиной приостановления многих проектов, поэтому пока о клонировании человека и победе над смертью говорить преждевременно, и два конфронтационных лагеря могут беспрепятственно поддаваться философским размышлениям.
Что такое биотехнология?
Как известно, самые интересные открытия совершаются на стыке областей знания.
Одним из наиболее перспективных направлений в естественнонаучных дисциплинах сегодня стала биотехнология, возможности которой пока что изучены довольно слабо. Этот важный раздел биологической науки вполне может стать основой для технологического рывка в ближайшем будущем, сыграв для XXI века ту же роль, какую для ХХ столетия сыграли химия и электроника.
Биотехнология – значение слова
В последние десятилетия слово «биотехнология» всё чаще встречается на страницах СМИ, в телепередачах и в интернете. Впервые о биотехнологиях заговорили в середине 70-х годов ХХ столетия в связи с новыми методиками изготовления лекарственных субстанций – сырья для препаратов, выпускаемых фармакологической промышленностью. С тех пор биотехнологии существенно расширили сферу применения.
Сегодня, говоря о биотехнологии, мы подразумеваем методы производства нужных нам материалов и продуктов с использованием живых организмов, культивируемых в искусственной среде клеток и разнообразных биологических процессов. На текущий момент объектами биотехнологии чаще всего становятся микроорганизмы, а также отдельно взятые клетки животных или растений.
Простейшим примером биотехнологии является изготовление из молока кисломолочных продуктов – кефира, творога и др. – при помощи культур кисломолочных бактерий. Можно вспомнить и о выпекании дрожжевого хлеба с использованием пекарских дрожжей. Эти биотехнологии известны человечеству на протяжении многих веков, но сегодня биологи используют намного более сложные методики, чтобы организовывать необходимые нам процессы.
Для чего нужна биотехнология?
В любой отрасли промышленности добиться нужного результата можно разными способами, но часто биотехнологическое решение поставленной перед учёными задачи оказывается наиболее эффективным, экономичным и безопасным. К примеру, для того, чтобы высечь на мраморе надпись, квалифицированный каменотёс должен трудиться несколько недель.
Однако в Древней Греции для изготовления надписей использовали один из видов улиток, слизь которых обладает повышенной кислотностью. Как известно, мрамор – это кристаллизовавшийся известняк. Проползая по поверхности камня, улитка своей слизью выжигала в нём выемку, и мастеру оставалось лишь направить моллюска в нужную сторону, чтобы быстро и без труда получить желаемую надпись.
Этот пример простейшей биотехнологии прекрасно иллюстрирует все преимущества биологических методов. Биохимические процессы не требуют высокой температуры и давления, не загрязняют окружающую среду и зачастую обходятся намного дешевле традиционных способов. Так, биотехнология сегодня активно используется для обогащения различных руд и добычи редких металлов. Функцию обогатителя выполняют микроорганизмы, которые поглощают нужный металл и накапливают его в своей ткани, а затем отмирают, образуя плотный осадок, из которого уже не составляет труда извлечь необходимый элемент.
Биотехнология позволяет перерабатывать даже очень бедные руды, извлекая из них нужные металлы с высокой точностью и без лишних затрат.
Эти же процессы используются и для эффективной очистки стоков. Если использовать фильтрацию, то очистные сооружения обойдутся очень дорого. Штаммы специально выведенных бактерий извлекают тяжёлые металлы, перерабатывают и делают безопасными нефтепродукты. Очистка стоков не требует затрат: достаточно залить сточные воды в отстойник и запустить туда нужные виды микроорганизмов, а затем подождать, пока вода не осветлится.
Но наиболее часто биотехнология используется для изготовления различных лекарственных препаратов. С её помощью производятся сотни или даже тысячи наименований и групп лекарств: антибиотики, сыворотки, различные вакцины и т.д. Отдельной группой препаратов являются кормовые добавки – аминокислоты, белки и др.
Сферы применения биотехнологии
На текущий момент наиболее активно биотехнологии работают в следующих направлениях:
– производство пищевых продуктов на качественно новой основе;
– разработка и изготовление препаратов, повышающих эффективность сельского хозяйства;
– разработка и изготовление лекарств, вакцин, биодобавок;
– биотехнологии для добывающей промышленности и бытовой сферы;
– изготовление диагностических препаратов и реактивов;
– биотехнология очистки окружающей среды от антропогенных загрязнений.
Существует ещё немало направлений, в которых использование биотехнологии возможно в ближайшей либо отдалённой перспективе.
Направления биотехнологии
Используя живые организмы в своих целях, человек уже сегодня может добывать необходимые вещества, перерабатывать отходы в полезные удобрения, лечить различные болезни и многое другое. Наиболее активно в настоящее время развиваются следующие направления биотехнологии.
– Микробиологический синтез – производство необходимых веществ и субстанций с использованием микроорганизмов. Уже сегодня этот способ используется при производстве спирта, иммобилизованных ферментов и ряда других веществ.
– Генная инженерия – своеобразное «конструирование» генома живого существа с целью получения организма с заданными свойствами. Методы генной инженерии в последние десятилетия произвели буквально революцию в сельском хозяйстве, создав новые, чрезвычайно устойчивые к неблагоприятным внешним явлениям культурные растения.
– Космическая биотехнология – направление, находящееся сегодня в стадии начального развития. Ведутся исследования по применению биотехнологии в космосе, исследуются перспективы получения кристаллических белков и других материалов.
– Биогидрометаллургия – извлечение металла из руды при помощи микроорганизмов. В результате деятельности бактерий образуются растворимые соли металла, которые переходят в раствор, а затем извлекаются и перерабатываются обычным способом.
В недалёком будущем биотехнологические процессы смогут заменить многие грязные производства, сделав окружающий нас мир более привлекательным, безопасным и удобным для жизни.