Биотехнология

РЕФЕРАТ

Текст наукової роботи – 23 ст., 8 джерел.

Об’єктом дослідження у даній роботі є провідні напрямки біоте-хнології, їхній розвиток та перспективи розвитку у майбутньому.

Мета: Розглянувши різні напрямки біотехнології – їхню історію, а також найсучасніші дослідження, з’ясувати які з них є найбільш пер-спективними. Дослідити роль біотехнології в житті суспільства.

У ході дослідження реалізовані такі завдання:

— систематизовано напрямки біотехнології;

— з’ясовано перспективні галузі біотехнології;

— визначена роль біотехнології в житті суспільства.

Методи дослідження: систематизація та аналіз.

Практичне значення: дана робота може бути використана як додатковий матеріал при вивченні у школах на уроках біології тем присвячених біотехнології.

Зміст вміщує в собі – вступ, 2 розділи, висновки, список вико-ристаної літератури.

1 ВСТУП

Біотехнологія – це сукупність промислових методів, які застосо-вують для виробництва різних речовин із використанням живих орга-нізмів, біологічних процесів чи явищ. Сам термін “біотехнологія” з’явився в 70-их роках XX ст. (біос – життя, технос – мистецтво, майс-терність, логос – слово, вчення) хоча біотехнологічні принципи люди-на розробила уже давно – використання життєдіяльності мікроорганіз-мів для випікання хліба, виготовлення сиру та інших молочних проду-ктів, виноробства, пивоварення.

Зараз технологія біологічних процесів набирає в сучасному світі винятково велике значення. Взаємодія молекулярної біології, генети-ки, генної інженерії, біохімії і мікробіології, хімії і хімічної технології в області проблем біотехнології веде до створення нових біологічних агентів, вдосконалення керування біосинтезу тощо.

Біотехнологію умовно поділяють на два розділи :

1) традиційна (куди входить технологічна мікробіологія, а та-кож технічна, біохімічна та інженерна ензимологія);

2) нова (куди входять генетична та клітинна інженерія).

2 ПЕРСПЕКТИВНІ НАПРЯМКИ ТРАДИЦІЙНОЇ БІОТЕХНОЛОГІЇ

2.1 Ферментація в біотехнології

Традиційна біотехнологія заснована на ферментації. За останні 30 років виник ряд нових виробництв, що базуються на використанні різних міцеліальних грибів, дріжджів, бактерій, рідше водоростей. За допомогою мікроорганізмів отримують такі лікарські препарати як ко-ртизон, гідрокортизон і деякі інші, які відносяться до групи стероїдів.

Мікроорганізми використовують для отримання деяких нуклео-тидів і цитохромів. Вони є продуцентами вітамінів В2 і В12, які вико-ристовують для синтезу бета-каротину. Широко використовують полі-сахариди, отримані в значній кількості завдяки ряду мікроорганізмів. Їх застосовують в медицині, наприклад, як замінник плазми крові – декстран, в харчовій, текстильній, парфумерній промисловості і для збільшення добутку нафти. Розширюється можливість масового виро-бництва на застосуванні вірусних та бактеріальних препаратів для профілактики захворювань сільськогосподарських тварин.

Також мікроорганізми використовують в хлібопеченні, для отримання оцту, молочнокислих продуктів, етанолу, гліцерину, ацето-ну, бутанолу та ряду органічних кислот.

Одним з найбільш перспективних напрямків традиційної біотех-нології є використання мікроорганізмів як один з засобів захисту рос-лин від шкідників.

2.2 Засоби захисту рослин

Розвиток цього напрямку зумовлюється багатьма вадами пести-цидів та інших засобів захисту рослин.

По-перше, абсолютна більшість пестицидів є сильними біологі-чними активними речовинами і негативно впливають на рослини. Це може виразитись в погіршенні росту, розвитку і загального стану рос-лини.

По-друге, дуже часте використання пестицидів може знищити всю мікрофлору, в першу корисну, так як вона є дуже чутливою до пе-стицидів. Цим порушуються нормальні мікробіологічні процеси в гру-нті, в тому числі симбіотичні і асоціативні, що часто призводить до зниження супротивлення рослин шкідникам, хворобам, бур’янам. Це може проявитись і в період зберігання врожаю, коли відбувається змі-на мікрофлори поля на мікрофлору сховища. Приклад – збільшення псування картоплі збуджувачами м’якої гнилі, внаслідок багаторазо-вих опрацювань пестицидами проти колорадського жука і фіофтори, особливо на фоні надлишку органічних і азотних добрив.

По-третє, невміле використання пестицидів може сприяти появі нових стійких форм організмів-шкідників.

В ситуації, що склалась в сільському господарстві одним з вихо-дів є заміна пестицидів на мікроорганізми (бактерії, актиноміцети, гриби), живі організми (хижаки і паразити шкідників і збуджувачів хвороб), або продукти їхньої життєдіяльності.

Для цієї заміни зроблено чимало.

Вже зараз отримані препарати мікроорганізмів, відібрані кома-хи-хижаки, кліщі та нематоди, паразитичні організми різного рівню організації. Опрацьовані методи вирощування таких тварин і мікроор-ганізмів і їх застосування в полі і закритому грунті. Препарати для бо-ротьби з фітофагами надходять в продаж з інструкцією по використан-ню.

Набагато важче склались справи з біозахистом рослин від хво-роб. Не дивлячись на багаточисленні розробки біопрепаратів для захи-сту рослин від хвороб поки тільки деякі з них рекомендовані для ви-користання.

Це перш за все антибіотики, які мають деякі переваги в порів-нянні з фунгицидами: вони в основному добре розчиняються в воді, досить стійкі до навколишнього середовища, досить легко проникають в тканини рослини. Ці їхні ознаки дозволяють використовувати їх для придушення збуджувачів хвороби. Майже всі антибіотики спроможні придушувати широке коло патогенів: гриби, бактерії і мікоплазми. Проводяться пошуки і антивірусних антибіотиків. В деяких країнах дозволено використовувати антибіотики медицинського призначення або синтезовані для захисту рослин в чистому вигляді або в суміші з фунгицидами.

Деякі зарубіжні фірми вже випускають препарати антибіотиків спеціально для захисту рослин: бластоцидин, касугиміцин, поліоксин, валідаміцин та інші. В нашій країні найбільш поширенішими антибіо-тиками є трихотецин, фітобактеріоміцин і фітолавін-100.

Антибіотики є продуктами біотехнології, але все-таки їх важко визнати засобами біометоду захисту рослин. Принципово вони не від-різняються від звичайних фунгицидів і бактеріоцидів хімічної приро-ди, крім того що вони є продуктами життєдіяльності мікроорганізмів. Це звичайні органічні з’єднання, але синтезовані не в хімічному реак-торі, а живою клітиною. Антибіотики володіють всіма перевагами та вадами хімічних пестицидів:

1. Антибіотики активні не тільки проти патогенів, але й проти всієї мікрофлори рослини.

2. Антибіотики токсичні для теплокровних тварин, в тому числі й для людини і погано впливають на рослину. Виняток складають, на-приклад, антибіотики пеницилінового ряду, які порушують синтез клі-тинної стінки бактерій.

3. Застосування антибіотиків призводить до відбору мікроорга-нізмів, в тому числі й патогенів, стійких до їх дії. Цей фактор робить нереальним застосування більшості антибіотиків в сільському госпо-дарстві.

4. Вартість препаратів, виготовлених на основі антибіотиків, вища вартості препаратів хімічної природи.

Зважаючи на ці фактори, можна сказати, що застосування анти-біотиків для захисту рослин від хвороб не має перспективи, якщо тіль-ки не будуть знайдені високоспецифічні сполуки, які б вибірково зни-щували патогени, при цьому не завдаючи шкоди рослинам, тваринам і корисним мікроорганізмам.

Щоб уникнути негативних наслідків застосування антибіотиків були зроблені спроби використовувати мікроорганізми продуценти ан-тибіотиків. Антагонізм характерний для більшості мікроорганізмів, що знаходяться на всіх частинах рослин і всередині тканин рослин. Особ-ливо сильний антагонізм проявляється серед грунтових мікроорганіз-мів, де мікрофлора дуже різноманітна і густота мікробного населення дуже висока. Властивість антагонізму привернула увагу мікробіологів, що працюють в області медицини фітопатології рослин, харчової про-мисловості. За останні 40 років дослідниками-мікробіологами зробле-на величезна робота по виявленню антагоністів, вивченню їхньої біо-логії, взаємовідносин з патогенами та іншими мікроорганізмами, від-ношенню до рослин і тварин. В результаті серед грибів, бактерій і бі-льшості актиноміцетів виявлені антагоністи практично до всіх пато-генних грибів, бактерій, актиноміцетів і навіть мікоплазма. Знайдені віруси фітопатогенних бактерій і актиноміцетів, виявлені паразити па-разитів на різних рівнях організації живого. Таким чином, створений арсенал для розвитку класичного методу біологічного захисту рослин, який передбачає використання живих організмів для контролю числа небажаних (в тому числі патогенних) організмів в агроценозі.

Американські мікробіологи Каліфорнійського університету в місті Берклі звернули увагу на те, що в умовах Каліфорнії більшість цитрусових пошкоджується слабкими заморозками (0оС) за рахунок утворення кристаликів льоду в тканинах рослин. Більш того пошко-джуються не всі рослини підряд, а вибірково, стійкість до заморозків залежить від сорту та виду рослин. Зацікавившись цим явищем, група дослідників під керівництвом Ліндов виявила, що за це явище відпові-дальні бактерії, що існують на листках і в тканинах рослин. Це бакте-рії Pseudomonas syringae, які відносяться до великої групи бактерій, що викликають хвороби листків і пагонів рослин, і Erwinia