Объекты биотехнологии (биологические системы, используемые в биотехнологии)

Возможно слияние эмбрионов на ранних стадиях, таким способом были получены химерные мыши при слиянии эмбрионов белых и черных мышей, химерное животное овца-коза.2. Требования, предъявляемые к биологическим объектам.Для реализации биотехнологических процессов важными параметрами биообъектов являются: чистота, скорость размножения клеток и репродукции вирусных частиц, стабильность и активность биосистемилибиомолекул.Следует иметь в виду, что при создании благоприятных условий для избранного биообъекта биотехнологии эти же условия могут оказаться благоприятными, например, и для микробов – контаминантов, или загрязнителей. Представителями контаминирующей микрофлоры являются вирусы, бактерии и грибы, находящиеся в культурах животных или растительных клеток. В этих случаях микробы-контаминанты выступают вредителями производств в биотехнологии. При использовании ферментов в качестве биокатализаторов возникает необходимость предохранения их в изолированном или иммобилизованном состоянии от деструкции банальной сапрофитной (не болезнетворной) микрофлорой, которая может проникнуть в сферу биотехнологического процесса извне вследствие нестерильности системы.При рассмотрении биоразнообразия чаще всего уделяют внимание таким аспектам, как генетический, видовой и экосистемный. Генетическое биоразнообразие – это совокупность генофондов различных популяций одного вида. Для обеспечения генетического биоразнообразия необходимо создание экологической сети. Это позволит сохранить представителей вида не только на отдельных охраняемых территориях (в заповедниках), но и на всей территории распространения вида. Видовое разнообразие – это совокупность всех видов, населяющих определенную территорию. Задачей человека является сохранение всех существующих ныне видов. Ведь потеря хотя бы одного вида является необратимым процессом. Для сохранения видового разнообразия создаются природоохранные территории. Экосиситемноебиоразнообразие (ландшафтное) – это совокупность уникальных и типичных лесных, горных, болотных, степных, морских, речных сообществ живых организмов. Активность и стабильность в активном состоянии биообъектов – одни из важнейших показателей их пригодности для длительного использования в биотехнологии.Таким образом, независимо от систематического положения биообъекта, на практике используют либо природные организованные частицы (фаги, вирусы) и клетки с естественной генетической информацией, либо клетки с искусственно заданной генетической информацией, то есть в любом случае используют клетки, будь то растение, микроорганизм, человекилиживотное. Для примера можно назвать процесс получения вируса полиомиелита на культуре клеток почек обезьян в целях создания вакцины против этого опасного заболевания. Хотя мы заинтересованы здесь в накоплении вируса, репродукция его протекает в клетках животного организма. Другой пример с ферментами, которые будут использованы в иммобилизованном состоянии. Источником ферментов также являются изолированные клетки или специализированные ассоциации их в виде тканей, из которых изолируют нужные биокатализаторы.3. Преимущества и недостатки различных штаммов-продуцентов.Наряду с селекцией растений и животных сегодня большое внимание уделяется селекционной работе с микроорганизмами. Микроорганизмы – это прокариоты, одноклеточные грибы и некоторые эукариоты. Они имеют ряд особенностей, которые необходимо учитывать в селекционной работе. У многих прокариот отсутствует половой процесс. Поэтому для них неприемлем метод гибридизации. Микроорганизмы могут быстро размножаться. Благодаря этому можно получить большое количество клеток-потомков. Большинство микроорганизмов имеют гаплоидный набор хромосом либо кольцевую молекулу ДНК. Это позволяет мутациям проявиться уже в первом поколении. Если в разговорах о селекции растений и животных мы оперируем понятиями «сорт» и «порода», то в селекции микроорганизмов применяют понятие «штамм». Штаммом называют чистую культуру микроорганизмов – потомство от одной клетки. Бактерии чрезвычайно разнообразны по условиям обитания, приспособляемости, типам питания и биоэнергообразования, по отношению к макроорганизмам - животным и растениям. Наиболее древние формы бактерий - архебактерии способны жить в экстремальных условиях (высокие температуры и давления, концентрированные растворы солей, кислые растворы). Эубактерии (типичные прокариоты, или бактерии) более чувствительны к условиям окружающей среды.По типу питания бактерии делятся по источнику энергии:· фототрофы, использующие энергию солнечного света;· хемоавтотрофы, использующие энергию окисления неорганических веществ (соединений серы, метана, аммиака, нитритов, соединений двухвалентного железа и др.);По типу окисления вещества:· органотрофы, получающие энергию при разложении органических веществ до минеральных веществ; эти бактерии - основные участники круговорота углерода, к этой же группе относятся бактерии, использующие энергию брожения;· литотрофы (неорганические вещества);По типу источников углерода:· гетеротрофные – используют органические вещества;· афтотрофные – используют газ;Для обозначения типа питания используется:1. природа источника энергии фото- или хемо-;2. Доноры электронов лито- или органо-;3. Источники углерода афто- и гетеро-;И заканчивается термин словами трофия. 8 различных типов питания.Высшие животные и растение склоны к 2 типам питания:1) Хемоорганогетеротрофия (животные)2) Фотолитоафтотрофия( растения)У микроорганизму представлены все типы питания при чем они могут переходить с одного на другой в зависимости от существования Существует отдельный вид питания:· паратрофический – микроорганизм паразитирует в другом микроорганизме. Бактерии-паразиты, вызывающие болезни человека, животных и растений.Болезнетворные микроорганизмы называются патогенными. Неболезнетворные бактерии, способные обитать на слизистых оболочках и кожных покровах, но не питающиеся ''живым белком", называются сапрофитами. Между этими двумя группами находится виды облигатных и факультативных паразитов. Облигатные – безусловный, факультативный- возможный. Облигатные паразиты способны существовать в живом организме. Тяжело подчиняются культивированию на питательных средах. Факультативные паразиты растут и могут размножаться во внешней среде, попадая в организм могут вызывать инфекции. Бактерии наиболее часто используются в биотехнологических процессах. Из биомассы бактерий получают различные органические вещества - аминокислоты, белки, в том числе ферменты.Бактерии являются удобным объектом для генетических исследований. Наиболее изученной и широко применяемой в генно-инженерных исследованиях является кишечная палочка Escherichiacoli (Е. coli), обитающая в кишечнике человека.Организация и структура биотехнологических производств. Отличительные особенности биотехнологического производства от традиционных видов технологий. Преимущества и недостатки биотехнологических производств по сравнению с традиционными технологиями.Большое разнообразие биотехнологических процессов, нашедших промышленное применение, приводит к необходимости рассмотреть общие, наиболее важные проблемы, возникающие при создании любого биотехнологического производства. Процессы промышленной биотехнологии разделяют на 2 большие группы: производство биомассы и получение продуктов метаболизма. Однако такая классификация не отражает наиболее существенных с технологической точки зрения аспектов промышленных биотехнологических процессов. В этом плане необходимо рассматривать стадии биотехнологического производства, их сходство и различие в зависимости от конечной цели биотехнологического процесса.4. Использование биологических объектовВиды биологических объектов применяемых в биотехнологии, их классификация и характеристика. Биологические объекты животного происхождения. Биологические объекты растительного происхождения.К объектам биотехнологии относятся: организованные внеклеточные частицы (вирусы), клетки бактерий, грибов, простейшие организмы, ткани грибов, растений, животных и человека, ферменты и ферментные компоненты, биогенные молекулы нуклеиновой кислоты, лектины, цитокинины, первичные и вторичные метаболиты.Грибы (Mycota) являются важными биотехнологическими объектами и продуцентами ряда важнейших соединений пищевых продуктов и добавок: антибиотики, растительные гормоны, красители, грибной белок, сыры различных типов. Микромицетынеформируют плодового тела, а макромицеты формируют. Имеют признаки животных и растений.Растения (Plantae). Известно около 300 тысяч видов растений. Это дифференцированные органические растения, составные части которых ткани (мериместентные, покровные, проводимые, механические, основные и секреторные). К делению способны только мириместентные ткани. Любой вид растения при определенных условиях может давать неорганизованную клеточную массу делящихся клеток – каллус. Важнейшими биообъектами являются протопласты растительных клеток. Они лишены клеточной стенки. Используются в клеточной инженерии. Часто используют водоросли. Из них получают агар-агар и альгинаты (полисахариды, используемые для приготовления микробиологических сред).Животные (Animalia). В биотехнологии широко применяются такие биообъекты как клетки различных животных. Кроме клеток высших животных используются клетки простейших животных. Клетки высших животных используются для получения рекомбинантной ДНК и для проведения токсикологических исследований.Виды биологических объектов применяемых в биотехнологии, их классификация и характеристика. Биологические объекты животного происхождения. Биологические объекты растительного происхождения.К объектам биотехнологии относятся: организованные внеклеточные частицы (вирусы), клетки бактерий, грибов, простейшие организмы, ткани грибов, растений, животных и человека, ферменты и ферментные компоненты, биогенные молекулы нуклеиновой кислоты, лектины, цитокинины, первичные и вторичные метаболиты.ЗАКЛЮЧЕНИЕПрименение биотехнологий в современной науке играет важнейшую роль и приносит огромную пользу. В результате открытия генной инженерии появились возможности выведения новых сортов растений и пород животных, которые станут очень полезными для сельского хозяйства. Изучение биотехнологий не связано исключительно только с биологическими науками. Например, биотехнологии используются в микроэлектронике, где разработаны ион-селективные транзисторы на основе полевого эффекта. Также биотехнологии применяются для увеличения нефтеотдачи нефтяных пластов. Особенно развитым направлением использования биотехнологий является их применение для очистки бытовых и сточных вод. Кроме перечисленных, в развитие биотехнологий внесли свой вклад и другие научные дисциплины. Таким образом, биотехнологии относят к комплексной науке. В современной биотехнологии активно развивается отрасль микробного синтеза веществ, ценных для человека.еще одним важным направлением современных биотехнологий является получение экологически чистой энергии. Объектами биотехнологий являются бактерии, вирусы, грибы, а также изолированные клетки и органоиды. Основными сферами современных биотехнологий являются генетическая и клеточная инженерия в сочетании с биохимией. Клеточная инженерия – это процесс выращивания клеток различных живых организмов в специально созданных условиях, а также исследования над ними. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ И ИНФОРМАЦИОННЫХ ИСТОЧНИКОВБоровский Ю.В., Галиев Р.Ф. Бактериологическое оружие вероятного противника и защита от него. М. 2014.-154сЕгоров Н.С. Биотехнология проблемы и перспективы. М., 2015.-89сКалашникова Е.А., Шевелуха В.С., Воронин Е.С. Биотехнология. М: Высшая школа, 2016.-93сКонов А.Л. Биотехнология и ГПГ / Экология и жизнь. 2015, № 2. - С.65-68.ПРИЛОЖЕНИЯПрилоебние1.Формы бактерийПриложение2. Строениебактерий