dashkov.by Решебник "Биология 10" §52. Основные направления биотехнологии

Поделиться с друзьями

Авторизация



Поиск по сайту

Каталог TUT.BY

Рейтинг@Mail.ru

§52. Основные направления биотехнологии
Решебник "Биология 10"

 


 


 

1. Что такое биотехнология? В каких сферах деятельности человека используются биотехнологические процессы?

Биотехнология – область науки и практической деятельности, связанная с производством различных продуктов при помощи живых организмов, культивируемых клеток и биологических процессов. Биотехнологические процессы используются в пищевой, химической, фармацевтической промышленности, медицине, энергетике, селекции, сельском хозяйстве, в области охраны окружающей среды и т.д.

 

2. Каковы основные направления биотехнологии?

Основными направлениями биотехнологии являются:

● производство с помощью микроорганизмов и культивируемых эукариотических клеток биологически активных соединений и лекарственных препаратов (ферментов, витаминов, гормонов, антибиотиков, иммуноглобулинов и др.);

● производство пищевых продуктов и кормов для животных;

● создание новых полезных штаммов микроорганизмов, сортов растений и пород животных;

● разработка и использование биологических методов защиты растений от вредителей и болезней;

● создание и использование биотехнологических методов защиты окружающей среды и т.д.

 

3. Что представляет собой клеточная инженерия? Какие методы клеточной инженерии вам известны? Какие результаты получены при их применении?

Клеточная инженерия – это культивирование в специальных условиях клеток растений, животных и микроорганизмов, включая различные манипуляции с ними (слияние клеток, удаление или пересадка органоидов и т.д.).

Используя методы генетики, учёные создают линии клеток растений, продуцирующих ценные вещества. Такие клетки способны расти на простых питательных средах, синтезируя при этом большое количество необходимого продукта, их культивирование уже используется в промышленных масштабах для получения ряда биологически активных веществ. Например, налажено производство биомассы женьшеня для нужд фармацевтической и парфюмерной промышленности.

Размножение на основе культуры тканей используют для быстрого разведения медленно растущих растений – масличной пальмы, персика и др. Так, при обычном разведении куст малины может дать не более 50 дочерних растений в год, в то время как с помощью культуры тканей можно их получить более 50 000.

С помощью метода соматической гибридизации были созданы гибриды, которые невозможно получить путём скрещивания особей – гибриды табака и картофеля, моркови и петрушки, томата и картофеля и т.п. Соматическая гибридизация между культурными и дикими формами картофеля позволила получить сорта, устойчивые к некоторым заболеваниям и вредителям.

Использование метода ЭКО (экстракорпорального оплодотворения, т.е. оплодотворения яйцеклеток в лабораторных условиях вне организма матери) позволяет преодолевать некоторые формы бесплодия у человека.

 

4. Что такое генетическая инженерия? Назовите основные инструменты генетической инженерии.

Генетическая (генная) инженерия – это раздел молекулярной биологии, связанный с выделением генов из клеток живых организмов, осуществлением различных манипуляций с ними (в том числе – созданием гибридных молекул ДНК) и внедрением их в другие организмы.

Главными инструментами генетической инженерии являются ферменты и векторы. С помощью набора специальных ферментов можно разрезáть в определённых участках молекулы ДНК и РНК, выделять из них нужные фрагменты, копировать эти фрагменты, сшивать друг с другом.

Векторы применяются для доставки чужеродных генов в клетки различных организмов. Векторы представляют собой специальные молекулы ДНК, которые способны самостоятельно реплицироваться в клетках и обеспечивать размножение (клонирование) и работу (экспрессию) искусственно встроенных в них генов.

 

5. Какие организмы называются трансгенными? Какие методы получения трансгенных животных вы можете назвать?

Живые организмы, генóм которых был изменен путём генно-инженерных операций и содержит хотя бы один активно функционирующий ген другого организма, называют трансгенными.

Одним из основных методов получения трансгенных животных является микроинъекция ДНК в оплодотворённые яйцеклетки. Этот метод с 1982 года и до настоящего времени остаётся наиболее популярным у исследователей, занятых получением трансгенных животных, несмотря на то, что он требует высокой квалификации и дорогостоящего оборудования. В последние годы для создания трансгенных животных используют также эмбриональные стволовые клетки, получаемые из зародышей на ранних этапах развития.

 

6*. В 1962 г. британский ученый Дж. Гёрдон провел следующий эксперимент. С помощью ультрафиолетового излучения в оплодотворённой яйцеклетке лягушки было разрушено ядро. Затем в безъядерную зиготу пересадили ядро, взятое из клетки кишечника взрослой лягушки. Такая необычная зигота начала дробиться и со временем развилась в нормальную лягушку. Дж. Гёрдон и его последователи продолжили исследования в этой области. В 2012 г. Дж. Гёрдон стал лауреатом Нобелевской премии. Какие выводы можно сделать из описанного эксперимента? Как вы думаете, какое значение и продолжение имели эксперименты Дж. Гёрдона?

Из описанного эксперимента можно сделать два важных вывода:

1) В ядре дифференцированной соматической клетки содержится вся необходимая для развития генетическая информация, но часть генов в клетке "выключена". При пересадке ядра из дифференцированной клетки в зиготу эти гены "включаются" и могут быть использованы для повторения процесса развития.

2) Активация генов происходит под действием компонентов цитоплазмы оплодотворённой яйцеклетки.

До исследований Дж. Гёрдона считалось, что процесс клеточной дифференциации – это «билет в один конец», и клетки, обретшие специализацию, не могут вернуться в исходное состояние, при котором открыты пути к дифференциации в различные клеточные линии. Эксперименты Дж. Гёрдона и его последователей показали, что генетическая информация сохраняется неизменной на протяжении всего срока жизни клетки, и может в подходящих условиях быть задействована вновь, т.е. зрелые клетки могут быть "перепрограммированы" обратно в недифференцированное (плюрипотентное) состояние. Это стало предпосылкой для осуществления многих экспериментов, в том числе – по клонированию животных.

* Задания, отмеченные звёздочкой, предполагают выдвижение учащимися различных гипотез. Поэтому при выставлении отметки учителю следует ориентироваться не только на ответ, приведённый здесь, а принимать во внимание каждую гипотезу, оценивая биологическое мышление учащихся, логику их рассуждений, оригинальность идей и т. д. После этого целесообразно ознакомить учащихся с приведённым ответом.

Дашков М.Л.

Сайт: dashkov.by

Вернуться к оглавлению

 



 


 
www.dashkov.by г. Минск
Google