Biyoteknoloji kavramı. Biyoteknoloji: bilimdeki en önemli ve gelecek vaat eden şeyler hakkında

Biyoteknoloji, teknolojik sorunları çözmek için canlı organizmaları, sistemlerini veya hayati faaliyetlerinin ürünlerini kullanma olanaklarını ve ayrıca genetik mühendisliğini kullanarak gerekli özelliklere sahip canlı organizmalar yaratma olasılığını inceleyen bir disiplindir.

Biyoteknoloji genellikle 20. ve 21. yüzyıllarda genetik mühendisliğinin uygulanması olarak anılır, ancak bu terim aynı zamanda bitkilerin ve evcil hayvanların yapay seçilim yoluyla değiştirilmesinden başlayarak biyolojik organizmaların insan ihtiyaçlarını karşılayacak şekilde değiştirilmesine yönelik daha geniş bir süreç kümesini de ifade eder. ve hibridizasyon. Modern yöntemlerin yardımıyla geleneksel biyoteknolojik üretim, gıda ürünlerinin kalitesini iyileştirme ve canlı organizmaların verimliliğini artırma olanağına sahiptir.

Biyoteknoloji genetik, moleküler biyoloji, biyokimya, embriyoloji ve hücre biyolojisinin yanı sıra uygulamalı disiplinlere (kimyasal ve bilgi teknolojileri ve robotik) dayanmaktadır.

Biyoteknolojinin tarihi.

Biyoteknolojinin kökleri uzak geçmişe kadar uzanır ve eski çağlarda insanoğlunun bildiği fırıncılık, şarap yapımı ve diğer pişirme yöntemleriyle ilişkilidir. Örneğin, mikroorganizmaların katılımıyla fermantasyon gibi bir biyoteknolojik süreç, eski Babil'de biliniyordu ve yaygın olarak kullanılıyordu; bu, keşfedilen bir tablet üzerine bir not şeklinde bize ulaşan bira hazırlamanın açıklamasıyla kanıtlanıyor. 1981 yılında Babil'deki kazılar sırasında. Biyoteknoloji, modern mikrobiyoloji ve immünolojinin kurucusu Fransız bilim adamı Louis Pasteur'un (1822-1895) araştırmaları ve çalışmaları sayesinde bir bilim haline geldi. Biyoteknoloji terimi ilk kez 1917 yılında Macar mühendis Karl Ereky tarafından kullanıldı.

Yirminci yüzyılda kimya ve fiziğin başarılarından yararlanılarak moleküler biyoloji ve genetikte hızlı bir gelişme yaşandı. En önemli araştırma alanı bitki ve hayvan hücrelerinin kültürlenmesine yönelik yöntemlerin geliştirilmesiydi. Ve eğer son zamanlarda endüstriyel amaçlar için sadece bakteri ve mantarlar yetiştirildiyse, artık sadece biyokütle üretimi için herhangi bir hücre yetiştirmek değil, aynı zamanda özellikle bitkilerde bunların gelişimini kontrol etmek de mümkündür. Böylece, yeni bilimsel ve teknolojik yaklaşımlar, genleri doğrudan manipüle etmeyi, yeni ürünler, organizmalar yaratmayı ve mevcut olanların özelliklerini değiştirmeyi mümkün kılan biyoteknolojik yöntemlerin geliştirilmesine dönüşmüştür. Bu yöntemleri kullanmanın temel amacı, canlı organizmaların potansiyelini insanın ekonomik faaliyeti yararına daha iyi kullanmaktır.
70'li yıllarda, genetik (veya gen) ve hücresel mühendislik gibi biyoteknolojinin önemli alanları ortaya çıktı ve aktif olarak geliştirildi; bu, geleneksel mikrobiyolojik süreçlere dayanan "eski" biyoteknolojinin aksine, "yeni" biyoteknolojinin başlangıcını işaret etti. Bu nedenle, fermantasyon yoluyla geleneksel alkol üretimi "eski" biyoteknolojidir, ancak bu süreçte alkol verimini artırmak için genetiği değiştirilmiş mayanın kullanılması "yeni" biyoteknolojidir.

Böylece, 1814 yılında St. Petersburg akademisyeni K. S. Kirchhoff (biyografi) biyolojik kataliz olgusunu keşfetti ve biyokatalitik bir yöntem kullanarak mevcut yerli hammaddelerden şeker elde etmeye çalıştı (19. yüzyılın ortalarına kadar şeker yalnızca şeker kamışından elde ediliyordu) . 1891 yılında ABD'de Japon biyokimyacı Dz. Takamine, enzim preparatlarının endüstriyel amaçlarla kullanılmasına ilişkin ilk patenti aldı: bilim adamı, bitki atıklarının sakarifikasyonu için diastaz kullanılmasını önerdi.

20. yüzyılın başında fermantasyon ve mikrobiyoloji endüstrileri aktif olarak gelişti. Aynı yıllarda antibiyotik üretimi, mayadan elde edilen gıda konsantreleri ve bitkisel ve hayvansal ürünlerin fermantasyonunu kontrol altına almak için ilk girişimlerde bulunuldu.

İlk antibiyotik - penisilin - 1940 yılında izole edildi ve kabul edilebilir bir seviyeye kadar saflaştırıldı; bu, yeni görevler verdi: mikroorganizmalar tarafından üretilen tıbbi maddelerin endüstriyel üretiminin araştırılması ve kurulması, yeni ilaçların maliyetini düşürme ve biyogüvenlik düzeyini artırma çalışmaları. uyuşturucu.

Tarımda yaygın kullanımının yanı sıra, biyoteknolojinin modern dallarından biri olan “DNA endüstrisi” adı verilen, genetik mühendisliğine dayanan ilaç endüstrisinin bir dalı ortaya çıkmıştır. Şu anda dünyada kullanılan tüm ilaçların dörtte birinden fazlası bitkilerden elde edilen bileşenler içermektedir. Genetiği değiştirilmiş bitkiler, hem insanlar hem de hayvanlar için tamamen işlevsel tıbbi proteinler (antikorlar, aşılar, enzimler vb.) elde etmek için ucuz ve güvenli bir kaynaktır. Genetik mühendisliğinin tıpta kullanımına örnek olarak genetiği değiştirilmiş bakteriler kullanılarak insan insülini üretimi, eritropoietin (kemik iliğinde kırmızı kan hücrelerinin oluşumunu uyaran bir hormon) üretimi gösterilebilir. Bu hormonun fizyolojik rolü düzenlemektir. Hücre kültüründe (yani insan vücudunun dışında) veya bilimsel araştırmalar için yeni deneysel fare türlerinde vücudun oksijen ihtiyacına bağlı olarak kırmızı kan hücrelerinin üretimi.

20. yüzyılda dünyanın çoğu ülkesinde tıbbın temel çabaları bulaşıcı hastalıklarla mücadele, bebek ölümlerini azaltma ve ortalama yaşam süresini uzatmayı amaçlıyordu. Daha gelişmiş sağlık hizmetleri sistemlerine sahip ülkeler bu konuda o kadar başarılı olmuşlardır ki, kronik hastalıkların, kardiyovasküler sistem hastalıklarının ve kanserin tedavisine vurgu yapmayı mümkün bulmuşlardır; çünkü bu hastalık grupları, toplam nüfusta en büyük yüzdeyi oluşturmaktadır. ölüm oranındaki artış.

Şu anda, kalıtsal faktörlerin olumsuz etkisini önemli ölçüde azaltmak veya düzeltmek için pratik fırsatlar zaten ortaya çıkmıştır. Tıbbi genetik, birçok gen mutasyonunun nedeninin olumsuz çevre koşullarıyla etkileşim olduğunu ve bu nedenle çevre sorunlarının çözülmesiyle kanser, alerji, kalp-damar hastalıkları, diyabet, akıl hastalıkları ve hatta bazı bulaşıcı hastalıkların görülme sıklığını azaltmanın mümkün olduğunu açıkladı. . Aynı zamanda bilim adamları, çeşitli patolojilerin ortaya çıkmasından sorumlu olan ve yaşam beklentisinin artmasına katkıda bulunan genleri tanımlayabildiler. Tıbbi genetik yöntemleri kullanıldığında hastalıkların %15'inin tedavisinde iyi sonuçlar alınırken, hastalıkların neredeyse %50'sinde önemli iyileşmeler gözlendi.

Böylece genetikteki önemli başarılar, yalnızca vücudun genetik yapılarını incelemek için moleküler düzeye ulaşmayı değil, aynı zamanda birçok ciddi insan hastalığının özünü ortaya çıkarmayı ve gen terapisine yaklaşmayı da mümkün kıldı.

Klonlama, biyoteknolojide eşeysiz üreme yoluyla özdeş yavrular üretmek için kullanılan yöntemlerden biridir. Aksi takdirde klonlama, tek bir hücre veya organizmanın genetik olarak özdeş kopyalarının yapılması işlemi olarak tanımlanabilir. Yani klonlama sonucu elde edilen organizmalar sadece görünüş olarak birbirine benzemekle kalmıyor, aynı zamanda içlerindeki genetik bilgiler de tamamen aynı.

Yapay olarak klonlanan ilk çok hücreli organizma, 1997 yılında koyun Dolly idi. 2007 yılında II. Elizabeth, klonlanmış koyunun yaratıcılarından birine bu bilimsel başarıdan dolayı şövalyelik unvanı verdi.

Biyoteknolojinin başarıları.

Transgenik fareler, tavşanlar, domuzlar, koyunlar, bakteri genleri, maya, memeliler, insanlar ve ayrıca ilgisiz diğer türlerin genlerine sahip transgenik bitkiler de dahil olmak üzere çeşitli kökenlerden yabancı genlerin çalıştığı genomda zaten elde edilmiştir. Örneğin, son yıllarda, herbisitlere, böceklere vb. karşı direnç gibi değerli özelliklerle karakterize edilen yeni nesil transgenik bitkiler elde edildi.

Günümüzde genetik mühendisliği yöntemleri, diyabet, bazı kötü huylu tümör türleri, cücelik gibi insandaki bir dizi genetik hastalığın tedavisi için gerekli olan insülin, interferon ve somatotropin (büyüme hormonu) gibi hormonların endüstriyel miktarlarda sentezlenmesini mümkün kılmıştır. ,

Genetik yöntemler kullanılarak, orijinal formlardan on binlerce kat daha fazla vitamin (C, B 3, B 13 vb.) üreten mikroorganizma türleri (Ashbya gossypii, Pseudomonas denitrificans vb.) de elde edildi.

Hücre mühendisliğinin çok önemli bir alanı embriyogenezin erken aşamalarıyla ilişkilidir. Örneğin, yumurtaların in vitro fertilizasyonu, insanlarda yaygın olan bazı kısırlık türlerinin üstesinden gelebilmektedir.

Yavaş büyüyen bitkilerin (ginseng, palm yağı, ahududu, şeftali vb.) hızlı çoğaltılması için bitki hücre kültürünün kullanılması avantajlıdır.

Uzun yıllardan beri çevre kirliliği sorununun çözümü için biyoteknoloji uzmanları tarafından geliştirilen biyolojik yöntemler kullanılmaktadır. Böylece, Rhodococcus ve Nocardia cinsi bakteriler, petrol hidrokarbonlarının su ortamından emülsifikasyonu ve soğurulması için başarıyla kullanılmaktadır. Su ve yağ fazlarını ayırma, yağı yoğunlaştırma ve atık suyu yağ kirliliğinden arındırma kapasitesine sahiptirler.

Referanslar.

1) N.A. Lemeza, L.V.Kamlyuk N.D. Lisov "Üniversitelere girenler için biyoloji üzerine bir el kitabı"

BİYOTEKNOLOJİ BİYOTEKNOLOJİ

(biyo..., Yunanca techne - sanat, beceri ve...lojiden), canlı organizmaların ve biyolün kullanımı. Üretimdeki süreçler. "B" terimi. ortasından itibaren yaygınlaştı. 70'ler 20. yüzyıldan beri ekmek pişirme, şarap yapımı, biracılık ve peynir yapımı gibi mikroorganizmaların kullanımına dayalı tarım dalları çok eski zamanlardan beri bilinmektedir. Modern B. biyol kullanımıyla karakterize edilir. çevre kirliliğiyle mücadele (biyolojik atık su arıtma vb.), bitkileri zararlılardan ve hastalıklardan koruma ve halk çiftçiliği için değerli biyolojik olarak aktif maddeler (antibiyotikler, enzimler, hormonal ilaçlar vb.) üretme yöntemleri. Mikrobiyolojiye dayanmaktadır. Endüstriyel tarafından geliştirilen sentez. yem katkı maddesi olarak kullanılan proteinlerin ve amino asitlerin elde edilme yöntemleri. Genetiğin gelişimi ve hücresel mühendislik, daha önce erişilemeyen ilaçların (örneğin insülin, interferon, insan büyüme hormonu vb.) bilinçli olarak elde edilmesini, yeni faydalı mikroorganizma türleri, bitki çeşitleri, hayvan ırkları vb. yaratılmasını mümkün kılar. En son biyolojinin başarıları arasında şunlar yer alır: ayrıca sentetik elde edilen immobilize enzimlerin kullanımı. aşılar, hayvancılık çiftliklerinde üremede hücresel teknolojinin kullanılması vb. Hibridomalar ve ürettikleri (aynı spesifikliğe sahip) benzersiz reaktifler, teşhisler olarak kullanılan monoklonal antikorlar yaygınlaştı. ve tıbbi ilaçlar. Modern B. biyokimyanın, mikrobiyolojinin başarılarını kullandığını söylüyorlar. biyoloji ve genetik, immünoloji, biyoorganik. kimya; SSCB, ABD, Japonya, Fransa, Almanya, Macaristan ve diğer ülkelerde yoğun bir şekilde gelişiyor.

.(Kaynak: “Biyolojik Ansiklopedik Sözlük.” Genel Yayın Yönetmeni M. S. Gilyarov; Yayın Kurulu: A. A. Babaev, G. G. Vinberg, G. A. Zavarzin ve diğerleri - 2. baskı, düzeltildi. - M.: Sov. Encyclopedia, 1986.)

Çeşitli ürünleri üretmek ve işlemek için canlı organizmaların ve biyolojik süreçlerin kullanılması.
Biyoteknolojik yöntemler fırıncılıkta, peynir yapımında, şarap yapımında ve mikroorganizmaların (bakteri ve mikroskobik mantarlar) yer aldığı diğer endüstrilerde uzun süredir kullanılmaktadır. Ser'den. 20. yüzyıl mikroorganizmalar, önce antibiyotiklerin, ardından vitaminlerin, amino asitlerin, enzimlerin, yem proteinlerinin, bakteriyel gübrelerin vb. endüstriyel üretiminde kullanılmaya başlandı. Mikrobiyoloji endüstrisi, birçok ülkede ekonominin önemli bir sektörü haline geldi.
1970'lerde ortaya çıkışıyla. genetik ve hücre mühendisliği, hücre ve doku kültürleme yöntemlerinin geliştirilmesi biyoteknolojinin gelişmesinde yeni bir aşama başlattı. Şu anda, genellikle yalnızca moleküler genetik yaklaşımların ve yöntemlerin kullanımına dayalı endüstriyel teknolojilerle ilgili olarak kullanılan "biyoteknoloji" teriminin kendisi ortaya çıktı. Başlangıca 21. yüzyıl Biyoteknolojide çeşitli eğilimler ortaya çıktı. Nispeten "eski" - büyük ölçekli mikrobiyolojik sentez - verimliliğini artıran yeni yöntemlerle zenginleştirildi (üretken mutantların üretimi ve seçimi, genetik mühendisliği yöntemlerinin kullanımı vb.). Örneğin, esansiyel amino asit treoninin üretimini üretici hücrelerde arttırmak için - koli
– bu amino asidin sentezinden sorumlu ek genler eklenir.
Biyoteknolojide bağımsız bir yön, hareketsizleştirilmiş enzimlerin kullanımı olmuştur; herhangi bir katı taşıyıcıya sabitlenmiş enzimler. Aynı zamanda etkinlikleri ve kullanım süreleri kat kat artmaktadır.
Genetik mühendisliği yöntemlerinin gelişmesi, istenen gen kombinasyonunun oluşturulmasını, klonlanmasını ve bu yabancı genetik materyalin hücrelere ve tüm organizmalara aktarılmasını mümkün kılmıştır. Böylece, belirli proteinlerin sentezinden sorumlu insan genleri, bu proteini sentezleme yeteneği kazanan bakterilerin DNA'sına yerleştirildi. 1980'lerde bu şekilde. Karbonhidrat metabolizma hormonu olan insan insülininin bir preparatı (E. coli'nin yardımıyla) elde edildi. Yabancı genler, bitki ve hayvan organizmalarının genomlarına yerleştirilerek, örneğin insanlar tarafından arzu edilen özellik ve karakteristiklere sahip transgenik bitkiler ve transgenik hayvanlar üretilir. yüksek verim ve üretkenlik, hastalıklara karşı dayanıklılık, yüksek ve düşük sıcaklıklar, daha fazla üretilebilirlik, hayvanların bakımının ve hasadın basitleştirilmesi. tıp için biyolojik olarak aktif maddeler üreten bitki hücrelerinin yüksek verimli kültürlerinin elde edilmesi olasılığını sağladı. Kan lenfositleri ve tümör hücreleri (hibridomlar) arasındaki hücre hibritleri, elde etmek için kullanılır. antikorlar(immünoglobulinler) belirli bir tiptedir (monoklonal antikorlar olarak adlandırılır).
Klonlama bitki yetiştirmede uzun süredir yaygın olarak kullanılan ve bitkisel çoğaltma olarak bilinen con. 20. yüzyıl Tarımsal üretimde kullanılmaya başlandı. hayvanlar (Koyun Dolly, 1997'de Büyük Britanya'da elde edildi).
Biyoteknolojinin önemi büyüktür. Mikrobiyolojik sentez yoluyla elde edilen biyolojik olarak aktif maddeler (antibiyotikler, vitaminler, enzimler vb.) tıp, tarım, gıda, hafif sanayi ve diğer endüstrilerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Mikroorganizmaların yardımıyla bitki atıklarından yakıt biyogazı (metan ve karbondioksit karışımı) elde edilir, endüstriyel ve evsel atıkların nötrleştirilmesi ve ayrıştırılması, atık su arıtımı ve metallerin (altın, bakır) kayalardan ve çöplüklerden süzülmesi sağlanır. dışarı. Yakın gelecekte biyoteknolojinin, sağlığın ve çevrenin korunması, gıda ve enerji kaynaklarının sağlanması gibi insanlığın temel sorunlarını çözebileceğine inanılmaktadır.

.(Kaynak: “Biology. Modern resimli ansiklopedi.” Baş editör A. P. Gorkin; M.: Rosman, 2006.)

Diğer sözlüklerde "BİYOTEKNOLOJİ" nin ne olduğunu görün:

Biyoteknoloji… Yazım sözlüğü-referans kitabı

Modern ansiklopedi

- (biyo..., Yunanca techne beceri, beceri ve...lojiden), temel biyolojik süreçleri (genetik, biyokimyasal, fizyolojik) çeşitli teknolojilerin yaratılmasında kullanmak amacıyla inceleyen karmaşık bir bilimsel disiplin. . Ekolojik sözlük

Geniş anlamda, insanların etrafındaki doğal çevreyi onların ihtiyaçları doğrultusunda değiştirmenin yollarını ve yöntemlerini inceleyen, biyoloji ile teknoloji arasında sınır oluşturan bilimsel bir disiplin ve uygulama alanı. Dar anlamda biyoteknoloji bütünlüktür... ... Finansal Sözlük

Biyoteknoloji- BİYOTEKNOLOJİ, çeşitli ürünlerin üretiminde ve işlenmesinde canlı organizmaların kullanılması. Bazı biyoteknolojik işlemler eski çağlardan beri fırıncılıkta, şarap ve bira yapımında, sirkede, peynirde, çeşitli... ... Resimli Ansiklopedik Sözlük

BİYOTEKNOLOJİ, biyolojik süreçlerin tıbbi, endüstriyel veya üretim amaçlı kullanılması. İnsanlar uzun süredir mayayı yiyecekleri fermente etmek için, bakterileri ise peynir ve fermente sütlü içecekler üretmek için kullandılar. İÇİNDE… … Bilimsel ve teknik ansiklopedik sözlük

Endüstriyel toplam Canlı organizmalar (çoğunlukla tek hücreli) ve biyol kullanan yöntemler. gıda, ilaç ve diğer faydalı ürünlerin üretimine yönelik süreçlerin yanı sıra temizlikle ilgili çevre sorunlarının çözümüne yönelik süreçler... ... Mikrobiyoloji sözlüğü

Biyoteknoloji- (canlı sistem teknolojisi) 1) teknolojik sorunları çözmek için canlı organizmaları, sistemlerini veya hayati faaliyetlerinin ürünlerini kullanma olanaklarını ve ayrıca gerekli özelliklere sahip canlı organizmalar yaratma olasılığını inceleyen bir disiplin... Resmi terminoloji

Endüstriyel üretimde canlı organizmaların ve biyolojik süreçlerin kullanımı. Enzimlerin, vitaminlerin, amino asitlerin, antibiyotiklerin vb. mikrobiyolojik sentezi gelişiyor. Diğer biyolojik olarak aktif maddelerin endüstriyel üretimi... ... Büyük Ansiklopedik Sözlük

İsim, eşanlamlıların sayısı: 1 teknoloji (34) ASIS Eşanlamlılar Sözlüğü. V.N. Trishin. 2013… Eşanlamlılar sözlüğü

Kitaplar

• Biyoteknoloji. 2 parça halinde. Bölüm 2. Akademik lisans derecesi için ders kitabı ve çalıştay, Nazarenko L.V. Biyoteknoloji şu anda öncelikli bilimsel alanlardan biridir; biyoteknoloji alanındaki ilerlemeler gelecekte insanlığın refahını artırmakla ilişkilidir ve...

Biyolojik teknolojiler (biyoteknolojiler), biyolojik ajanların ve değişen derecelerde organizasyon ve karmaşıklığa sahip sistemlerin (mikroorganizmalar, virüsler, bitki ve hayvan hücreleri ve dokuları) katalitik potansiyelinin kullanımına dayanarak, insan faaliyetinin çeşitli alanları için faydalı ürünlerin kontrollü üretimini sağlar. hücre dışı maddeler ve hücre bileşenlerinin yanı sıra.

Biyoteknolojinin gelişimi ve dönüşümü, son 25-30 yılda biyolojide meydana gelen derin değişikliklerden kaynaklanmaktadır. Bu olaylar moleküler biyoloji ve moleküler genetik alanındaki yeni fikirlere dayanıyordu. Aynı zamanda, biyoteknolojinin gelişimi ve başarılarının yalnızca biyolojik bilimlerin değil, aynı zamanda diğer birçok bilimin bilgi birikimiyle de yakından ilişkili olduğu unutulmamalıdır.

Biyoteknolojinin pratik alanının genişlemesi aynı zamanda toplumun sosyo-ekonomik ihtiyaçlarından da kaynaklanmaktadır. Temiz su ve besin (özellikle protein) kıtlığı, çevre kirliliği, hammadde ve enerji kaynaklarının eksikliği, yeni, çevre dostu malzemeler elde etme ihtiyacı, yeni geliştirmeler gibi 21. yüzyılın eşiğinde insanlığın karşı karşıya olduğu acil sorunlar Tanı ve tedavi araçlarının oluşturduğu sorunlar geleneksel yöntemlerle çözülemez. Bu nedenle, insanın yaşam desteğini sağlamak, yaşam kalitesini ve süresini iyileştirmek için temelde yeni yöntem ve teknolojilere hakim olmak giderek daha gerekli hale geliyor.

Bilimsel ve teknolojik ilerlemenin gelişmesi, malzeme ve enerji kaynaklarının oranındaki artışla birlikte maalesef biyosfer süreçlerinde dengesizliğe yol açmaktadır. Şehirlerin su ve hava havzaları kirleniyor, biyosferin üreme işlevi azalıyor ve teknosferin çıkmaz ürünlerinin birikmesi nedeniyle biyosferin küresel dolaşım döngüleri bozuluyor.

İnsanlığın modern bilimsel ve teknolojik ilerlemesinin hızlı temposu, İsviçreli mühendis ve filozof Eichelberg tarafından mecazi olarak şöyle anlatılmıştır: “İnsanlığın yaşının 600.000 yıl olduğuna inanılmaktadır. İnsanlığın hareketini, bir yerden başlayıp şehirlerimizden birinin merkezine doğru sanki bitişe doğru giden 60 km'lik bir maraton şeklinde hayal edelim... Mesafenin çoğu çok zor bir yol boyunca geçiyor - içinden Bakir ormanlar ve biz Bu konuda hiçbir şey bilmiyoruz, çünkü ancak en sonunda, 58-59 km'lik koşuda, ilkel aletlerin yanı sıra, kültürün ilk işaretleri olarak mağara çizimlerini buluyoruz ve yalnızca son kilometrede tarımın izleri görülüyor.

Bitiş çizgisine 200 m kala taş levhalarla kaplı bir yol Roma surlarının yanından geçiyor. 100 metre uzaklıkta koşucular orta çağdan kalma şehir binalarıyla çevrilidir. Bitiş çizgisine 50 metre kaldı, burada bir adam durup koşucuları zeki ve anlayışlı gözlerle izliyor - bu Leonardo da Vinci. 10 m kaldı. Meşalelerin ışığında ve kandillerin zayıf aydınlatmasıyla başlıyorlar. Ancak son 5 metreyi atarken çarpıcı bir mucize meydana gelir: ışık gece yolunu doldurur, yük hayvanlarının bulunmadığı arabalar hızla geçer, arabalar havada hışırdar ve şaşkın koşucu, fotoğraf ve televizyonun spot ışıklarının ışığıyla kör olur. kameralar...", yani 1 m'de insan dehası bilimsel ve teknolojik ilerleme alanında çarpıcı bir sıçrama yapar. Bu görüntüye devam ederek, koşucu bitiş çizgisine yaklaştıkça termonükleer füzyonun dizginlendiğini, uzay gemilerinin fırlatıldığını ve genetik kodun çözüldüğünü ekleyebiliriz.

Biyoteknoloji bilimsel ve teknolojik ilerlemenin ve insan yaşam kalitesinin iyileştirilmesinin temelidir

“Beyaz” biyoteknoloji, daha önce kimya endüstrisi tarafından üretilen alkol, vitaminler, amino asitler vb. (kaynakların korunması ve çevre koruma gereklilikleri dikkate alınarak) üretimine odaklanan endüstriyel biyoteknolojiyi içerir.

Yeşil biyoteknoloji tarımla alakalı bir alanı kapsamaktadır. Bunlar, kültür bitkileri ve evcil hayvanlardaki zararlıları ve patojenleri kontrol etmeye yönelik biyoteknolojik yöntemler ve preparatlar oluşturmayı, biyogübre oluşturmayı, genetik mühendisliği yöntemlerinin kullanılması da dahil olmak üzere bitki verimliliğini artırmayı amaçlayan araştırma ve teknolojilerdir.

Kırmızı (medikal) biyoteknoloji, modern biyoteknolojinin en önemli alanıdır. Hücresel ve genetik mühendisliği teknolojilerini (yeşil aşılar, gen teşhisleri, monoklonal antikorlar, doku mühendisliği tasarımları ve ürünleri vb.) kullanarak biyoteknolojik yöntemler kullanarak teşhis ve ilaç üretimidir.

Gri biyoteknoloji çevreyi korumaya yönelik teknolojiler ve ilaçlar geliştiriyor; bunlar toprağın ıslahı, atık su ve gaz emisyonlarının arıtılması, endüstriyel atıkların bertaraf edilmesi ve biyolojik ajanlar ve biyolojik süreçler kullanılarak toksik maddelerin parçalanmasıdır.

Mavi biyoteknoloji esas olarak okyanus kaynaklarının verimli kullanımına odaklanmaktadır. Her şeyden önce bu, deniz biyotasının gıda, teknik, biyolojik olarak aktif ve tıbbi maddeler elde etmek için kullanılmasıdır.

Modern biyoteknoloji, tüm gelişmiş ülkelerin ulusal ekonomisinin öncelikli alanlarından biridir. Biyoteknolojik ürünlerin satış pazarlarında rekabet gücünü arttırmanın yolu, sanayileşmiş ülkelerde biyoteknolojinin geliştirilmesine yönelik genel stratejinin ana yollarından biridir. Uyarıcı bir faktör, yeni biyoteknoloji alanlarının hızlandırılmış gelişimine yönelik özel olarak benimsenmiş hükümet programlarıdır.

Devlet programları yatırımcılara ücretsiz kredi verilmesini, uzun vadeli kredileri ve vergi muafiyetlerini sağlar. Temel ve hedefe yönelik araştırmalar giderek daha maliyetli hale geldikçe, birçok ülke önemli araştırmaları ulusal sınırların ötesine taşımanın yollarını arıyor.

Bilindiği gibi Ar-Ge projelerinin genel olarak başarı olasılığı %12-20'yi geçmez, projelerin yaklaşık %60'ı teknik tamamlanma aşamasına gelir, %30'u ticari gelişme aşamasına ulaşır ve yalnızca %12'si kârlıdır.

ABD, Japonya, AB ülkeleri ve Rusya'da biyolojik teknolojilerin araştırılması ve ticarileştirilmesinin geliştirilmesinin özellikleri

Amerika Birleşik Devletleri'nde bilim ve ekonominin bu sektörüne yapılan tahsisler oldukça önemlidir ve miktarı 20 milyar doların üzerindedir. ABD her yıl. ABD biyoteknoloji endüstrisinin gelirleri 8 milyar dolardan arttı. 1992'de 39 milyar dolara çıktı. 2003 yılında

Bu endüstri hükümetin yakın ilgisi altındadır. Böylece, 70'li yılların ortalarında, en son biyoteknolojinin oluşumu ve genetik materyalin manipülasyonuyla ilgili yönlerinin ortaya çıkması döneminde. Geçen yüzyılda ABD Kongresi genetik araştırmaların güvenliğine büyük önem verdi. Yalnızca 1977'de 25 özel duruşma yapıldı ve 16 yasa tasarısı kabul edildi.

90'ların başında. Odak noktası, yeni ürünlerin üretiminde biyoteknolojinin pratik kullanımını teşvik edecek önlemlerin geliştirilmesine yöneldi. Amerika Birleşik Devletleri'nde biyoteknolojinin gelişimi birçok temel sorunun çözümüyle ilişkilidir: enerji, hammadde, gıda ve çevre sorunları.

Pratik uygulamaya yakın veya endüstriyel gelişme aşamasında olan biyoteknolojik alanlar arasında şunlar yer almaktadır:
- güneş enerjisinin biyolojik dönüşümü;
- Yağ verimini arttırmak ve demir dışı ve nadir metallerin süzülmesini arttırmak için mikroorganizmaların kullanılması;
- Pahalı inorganik katalizörlerin yerini alabilecek ve temelde yeni bileşikler elde etmek için sentez koşullarını değiştirebilecek türlerin tasarlanması;
- bakteriyel bitki büyüme uyarıcılarının kullanımı, tahılların genotipinin değiştirilmesi ve aşırı koşullarda (sürme, sulama ve gübre olmadan) olgunlaşmaya adaptasyonu;
- hedef ürünlerin (amino asitler, enzimler, vitaminler, antibiyotikler, gıda katkı maddeleri, farmakolojik ilaçlar) etkili üretimi için yönlendirilmiş biyosentez;
- hücresel ve genetik mühendisliği yöntemlerine dayalı yeni teşhis ve tedavi edici ilaçların elde edilmesi.

ABD liderinin rolü, temel ve uygulamalı araştırmalara hükümet ve özel sermayenin yüksek tahsisinden kaynaklanmaktadır. Biyoteknoloji finansmanındaki kilit roller Ulusal Bilim Vakfı (NSF), Sağlık ve İnsani Hizmetler, Tarım, Enerji, Kimyasallar ve Gıda İşleme, Savunma, Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi (NASA) ve İçişleri Bakanlıkları tarafından oynanmaktadır. Tahsisler program hedefi esasına göre tahsis edilir; Araştırma projeleri sübvanse edilir ve sözleşmeye bağlanır.

Aynı zamanda büyük sanayi şirketleri üniversiteler ve araştırma merkezleriyle iş ilişkileri kuruyor. Bu, temel araştırmalardan bir ürünün seri üretimine ve pazara sunulmasına kadar şu veya bu alanda komplekslerin oluşumuna katkıda bulunur. Bu “katılım sistemi”, uygun uzman konseyleri ile özel fonların oluşturulmasını ve en nitelikli personelin çekilmesini sağlar.

Ticari etkisi yüksek projelerin seçiminde “kısıt analizi” olarak adlandırılan yöntemin kullanılması avantajlı hale gelmiştir. Bu, proje uygulama süresini önemli ölçüde azaltmanıza (ortalama 7-10 yıldan 2-4 yıla) ve başarı olasılığını% 80'e çıkarmanıza olanak tanır. "Belirtilen sınırlamalar" kavramı, ürünün başarılı bir şekilde satılması ve kâr elde edilmesi potansiyeli, yıllık üretimin arttırılması, ürünün rekabet gücü, satış açısından potansiyel risk, yeni başarılar dikkate alınarak üretimin yeniden yapılandırılması olasılığı vb. içerir.

ABD hükümetinin genetik mühendisliği ve biyoteknoloji araştırmalarına yaptığı yıllık toplam harcama milyarlarca doları buluyor. Özel şirketlerin yatırımları bu rakamların çok üzerindedir. Yalnızca teşhis ve antikanser ilaçlarının yaratılması için yılda birkaç milyar dolar ayrılıyor. Bunlar başlıca şu alanlardır: DNA rekombinasyon yöntemleri, hibritlerin üretimi, monoklonal antikorların üretimi ve kullanımı, doku ve hücre kültürü.

Amerika Birleşik Devletleri'nde, daha önce biyoteknolojiyle ilişkisi olmayan şirketlerin mevcut şirketlerden hisse satın alması ve kendi biyoteknoloji girişimlerini kurması yaygın hale geldi (Tablo 1.1). Bu, örneğin Philips Petrolium, Monsanto, Dow Chemical gibi kimya devlerinin uygulamasıdır. Şu anda yaklaşık 250 kimya şirketinin biyoteknolojiyle ilgisi var. Böylece ABD kimya endüstrisinin devi De Pont şirketinin 85-150 bin dolar değerinde birçok biyoteknolojik kompleksi var. 700-1.000 kişilik bir kadroyla.

Monsanto bünyesinde de benzer kompleksler oluşturuldu; üstelik şu anda bütçenin %75'e varan kısmı (750 milyon doların üzerinde) biyoteknoloji alanına tahsis ediliyor. Bu şirketlerin odak noktası, genetiği değiştirilmiş büyüme hormonunun yanı sıra veterinerlik ve farmakolojiye yönelik bir dizi genetiği değiştirilmiş ilacın üretimidir. Ayrıca firmalar üniversite araştırma merkezleriyle birlikte ortak Ar-Ge sözleşmeleri imzalamaktadır.

Tablo 1.1. Tıbbi biyoteknolojik ilaçlar üreten en büyük ABD endişeleri ve ilaç şirketleri

Örneğin 80'lerde. General Electric, küçük firmaların yardımıyla biyolojik olarak aktif bileşiklerin üretiminde uzmanlaşmaya yalnızca 1981 yılında başladı; biyoteknolojideki risk tahsisleri 3 milyon dolardı. Küçük firmaların risk alması, büyük şirketlere ve şirketlere, güçlü ticari beklentilere sahip, ekonomik açıdan uygulanabilir yeniliklerin seçilmesi için bir mekanizma sağlar.

N.A. Voinov, T.G. Volova

Biyoteknoloji terimi ilk kez 1917 yılında Macar mühendis Karl Ereky tarafından kullanıldı. Biyoteknolojinin bazı unsurları oldukça uzun zaman önce ortaya çıktı. Özünde bunlar, bir dizi kimyasal işlemin ortaya çıkmasını kolaylaştırmak için endüstriyel üretimde tek tek hücreleri (mikroorganizmalar) ve bazı enzimleri kullanma girişimleriydi.

Böylece, 1814 yılında St. Petersburg akademisyeni K. S. Kirchhoff, biyolojik kataliz olgusunu keşfetti ve biyokatalitik bir yöntem kullanarak mevcut yerli hammaddelerden şeker elde etmeye çalıştı (19. yüzyılın ortalarına kadar şeker yalnızca şeker kamışından elde ediliyordu). 1891 yılında ABD'de Japon biyokimyacı Dz. Takamine, enzim preparatlarının endüstriyel amaçlarla kullanılmasına ilişkin ilk patenti aldı: bilim adamı, bitki atıklarının sakarifikasyonu için diastaz kullanılmasını önerdi.

20. yüzyılın başında fermantasyon ve mikrobiyoloji endüstrileri aktif olarak gelişti. Aynı yıllarda enzimlerin tekstil endüstrisinde kullanılmasına yönelik ilk girişimler yapıldı.

1916-1917'de Rus biyokimyacı A. M. Kolenev, tütün üretimi sırasında doğal hammaddelerdeki enzimlerin etkisini kontrol etmeyi mümkün kılacak bir yöntem geliştirmeye çalıştı.

Biyokimya başarılarının pratik kullanımına büyük katkı, biyokimyanın önemli bir uygulamalı alanını - teknik biyokimyayı - yaratan Akademisyen A. N. Bakh tarafından yapıldı. A. N. Bach ve öğrencileri, çok çeşitli biyokimyasal hammaddelerin işlenmesine yönelik teknolojilerin iyileştirilmesi, fırınlama, bira yapımı, şarap yapımı, çay ve tütün üretimi vb. bunları biyokimyasal süreçlerle yönetiyoruz.

Tüm bu çalışmaların yanı sıra kimya ve mikrobiyoloji endüstrilerinin ilerlemesi ve yeni endüstriyel biyokimyasal üretimin (çay, tütün vb.) yaratılması, modern biyoteknolojinin ortaya çıkmasının en önemli önkoşullarıydı.

Üretim açısından mikrobiyoloji endüstrisi, oluşum sürecinde biyoteknolojinin temeli olmuştur. Savaş sonrası yıllarda mikrobiyoloji endüstrisi temelde yeni özellikler kazandı: Mikroorganizmalar yalnızca biyokimyasal süreçlerin yoğunluğunu arttırma aracı olarak değil, aynı zamanda içindeki en değerli ve karmaşık kimyasal bileşikleri sentezleyebilen minyatür sentetik fabrikalar olarak da kullanılmaya başlandı. onların hücreleri. Dönüm noktası antibiyotiklerin keşfi ve üretiminin başlamasıyla ilişkilendirildi.

İlk antibiyotik penisilin 1940 yılında izole edilmiştir. Penisilin'den sonra başka antibiyotikler de keşfedildi (bu çalışma bugüne kadar devam ediyor). Antibiyotiklerin keşfiyle birlikte hemen yeni görevler ortaya çıktı: Mikroorganizmalar tarafından üretilen tıbbi maddelerin üretimini sağlamak, yeni ilaçların maliyetini düşürmek ve bulunabilirliğini artırmak için çalışmak ve bunları ilacın ihtiyaç duyduğu çok büyük miktarlarda elde etmek.

Antibiyotiklerin kimyasal olarak sentezlenmesi çok pahalı, hatta inanılmaz derecede zordu, neredeyse imkansızdı (Sovyet bilim adamı Akademisyen M. M. Shemyakin'in tetrasiklinin kimyasal sentezinin organik sentezin en büyük başarılarından biri olarak kabul edilmesi sebepsiz değildir). Daha sonra penisilin ve diğer antibiyotikleri sentezleyen mikroorganizmaları endüstriyel ilaç üretimi için kullanmaya karar verdiler. Mikrobiyolojik sentez süreçlerinin kullanımına dayanan biyoteknolojinin en önemli alanı bu şekilde ortaya çıktı.

Biyoteknoloji türleri

Biyomühendislik

Biyomühendislik veya biyomedikal mühendisliği, mühendislik yaklaşımlarını biyomedikal bilim ve klinik uygulamadaki ilerlemelerle birleştiren disiplinlerarası gelişmeler yoluyla mühendislik, biyoloji ve tıp bilgisini ilerletmeyi ve insan sağlığını iyileştirmeyi amaçlayan bir disiplindir. Biyomühendislik/biyomedikal mühendisliği, sağlık hizmetlerini iyileştirmek amacıyla tıbbi sorunları çözmeye yönelik mühendislik yaklaşımlarının uygulanmasıdır. Bu mühendislik disiplini, biyoloji ve tıptaki sorunları bulmak ve çözmek için bilgi ve deneyimi kullanmaya odaklanır.

Biyomühendisler, canlı sistemlerle ilgilenerek ve tıbbi sorunları çözmek için ileri teknolojileri uygulayarak insanlığın yararına çalışırlar. Biyomedikal mühendisliği uzmanları, cihaz ve ekipmanların oluşturulmasına, disiplinlerarası bilgiye dayalı yeni prosedürlerin geliştirilmesine ve yeni sorunları çözmek için yeni bilgiler elde etmeyi amaçlayan araştırmalara katılabilirler.

Biyomühendisliğin önemli başarıları arasında yapay eklemlerin, manyetik rezonans görüntülemenin, kalp pillerinin, artroskopinin, anjiyoplastinin, biyomühendislik ürünü cilt protezlerinin, böbrek diyalizinin ve kalp-akciğer makinelerinin geliştirilmesi yer almaktadır. Ayrıca, biyomühendislik araştırmalarının ana alanlarından biri, yeni özelliklere sahip proteinler oluşturmak için bilgisayar modelleme yöntemlerinin kullanılmasının yanı sıra, yeni farmasötikler ("ilaç tasarımı") geliştirmek amacıyla çeşitli bileşiklerin hücresel reseptörlerle etkileşiminin modellenmesidir.

Biyotıp

İnsan vücudunu, normal ve patolojik durumlarda yapısını ve işlevini, patolojik durumları, bunların tanı, düzeltme ve tedavi yöntemlerini teorik açıdan inceleyen tıp dalıdır. Biyotıp, az ya da çok genel tıp, veterinerlik, diş hekimliği ve kimya, biyolojik kimya, biyoloji, histoloji, genetik, embriyoloji, anatomi, fizyoloji, patoloji, biyomedikal mühendisliği gibi temel biyolojik bilimleri içeren birikmiş bilgi ve araştırmaları içerir. zooloji, botanik ve mikrobiyoloji.

Nano cihazlar ve nano yapılar kullanılarak insan biyolojik sistemlerinin moleküler düzeyde izlenmesi, düzeltilmesi, mühendisliği ve kontrol edilmesi. Dünyada nanotıp endüstrisi için bir dizi teknoloji halihazırda yaratılmıştır. Bunlar arasında ilaçların hastalıklı hücrelere hedefli olarak verilmesi, çip üzerindeki laboratuvarlar ve yeni bakteri öldürücü ajanlar yer alıyor.

Biyofarmakoloji

Biyolojik ve biyoteknolojik kökenli maddelerin ürettiği fizyolojik etkileri inceleyen bir farmakoloji dalı. Aslında biyofarmakoloji, iki geleneksel bilimin yakınlaşmasının meyvesidir; biyoteknoloji, yani onun “kırmızı” olarak adlandırılan dalı, tıbbi biyoteknoloji ve daha önce sadece küçük moleküllü kimyasallarla ilgilenen farmakoloji. karşılıklı çıkarların sonucudur.

Biyofarmakolojik araştırmanın nesneleri biyofarmasötiklerin incelenmesi, üretimlerinin planlanması, üretimin organize edilmesidir. Biyofarmakolojik terapötik maddeler ve hastalıkların önlenmesine yönelik araçlar, canlı biyolojik sistemler, organizma dokuları ve bunların türevleri kullanılarak, biyoteknoloji, yani biyolojik ve biyoteknolojik kökenli tıbbi maddeler kullanılarak elde edilir.

Biyoenformatik

Aşağıdakileri içeren bir dizi yöntem ve yaklaşım:

1. karşılaştırmalı genomikte (genomik biyoenformatik) matematiksel bilgisayar analizi yöntemleri;
2. proteinlerin uzaysal yapısını tahmin etmeye yönelik algoritmaların ve programların geliştirilmesi (yapısal biyoinformatik);
3. stratejiler, uygun hesaplama metodolojileri ve biyolojik sistemlerin bilgi karmaşıklığının genel yönetimi üzerine araştırma.

Biyoinformatik uygulamalı matematik, istatistik ve bilgisayar bilimi yöntemlerini kullanır. Biyoinformatik biyokimya, biyofizik, ekoloji ve diğer alanlarda kullanılmaktadır.

Biyonik

Canlı doğanın organizasyon ilkelerinin, özelliklerinin, fonksiyonlarının ve yapılarının, yani doğadaki canlıların formlarının ve bunların endüstriyel analoglarının teknik cihaz ve sistemlerde uygulanmasıyla ilgili uygulamalı bilim. Basitçe söylemek gerekirse biyonik, biyoloji ve teknolojinin birleşimidir. Bionics, biyoloji ve teknolojiye tamamen yeni bir bakış açısıyla bakıyor ve doğada ve teknolojide ne gibi benzerlik ve farklılıkların bulunduğunu açıklıyor.

Ayırt etmek:

• biyolojik sistemlerde meydana gelen süreçleri inceleyen biyolojik biyonik;
• bu süreçlerin matematiksel modellerini oluşturan teorik biyonik;
• Mühendislik problemlerini çözmek için teorik biyonik modellerini uygulayan teknik biyonik.

Biyonik; biyoloji, fizik, kimya, sibernetik ve mühendislik bilimleriyle yakından ilişkilidir: elektronik, navigasyon, iletişim, denizcilik bilimi ve diğerleri.

Biyoremediasyon

Biyolojik nesnelerin (bitkiler, mantarlar, böcekler, solucanlar ve diğer organizmalar) metabolik potansiyelini kullanarak suyu, toprağı ve atmosferi arıtmak için bir dizi yöntem.

Klonlama

Doğal olarak ortaya çıkması veya eşeysiz (vejetatif dahil) üreme yoluyla genetik olarak aynı birkaç organizmanın üretilmesi. Aynı anlamda "klonlama" terimi de sıklıkla çok hücreli organizmaların hücreleri için kullanılır. Klonlamaya aynı zamanda kalıtsal moleküllerin birkaç özdeş kopyasının elde edilmesi (moleküler klonlama) da denir. Son olarak klonlama, sıklıkla organizmaların, hücrelerin veya moleküllerin klonlarını yapay olarak üretmek için kullanılan biyoteknolojik yöntemler olarak da anılır. Genetik olarak özdeş organizmalar veya hücrelerden oluşan bir grup bir klondur.

Genetik mühendisliği

Genetik mühendisliğinin özü, istenen özelliklere sahip genlerin yapay olarak yaratılması ve bunların uygun hücreye aktarılmasıdır. Gen transferi, istenen geni içeren, onu hücreye taşıyan ve hücrenin genetik aparatına entegrasyonunu sağlayan viral veya plazmit DNA temelinde oluşturulan özel bir DNA molekülü olan bir vektör (rekombinant DNA) tarafından gerçekleştirilir.

Moleküler genetik çalışmalarda organizmaların belirli hücrelerini işaretlemek için denizanasından izole edilen GFP geni kullanılmaktadır. Karanlıkta parlayan floresan proteinin sentezini sağlar.

Genetik mühendisliği hem bilimsel araştırmalarda hem de en yeni yetiştirme yöntemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Biyoteknoloji, canlı organizmaları, biyolojik süreçleri veya olayları kullanarak çeşitli maddeler üretmek için kullanılan bir dizi endüstriyel yöntemdir. Geleneksel biyoteknoloji, fermantasyon olgusuna, yani mikrobiyal enzimlerin üretim süreçlerinde kullanılmasına dayanmaktadır. Hücresel mühendislik, vücut dışındaki hücre ve dokuların yapay koşullar altında yetiştirilmesine yönelik teknolojileri geliştiren ve kullanan bir biyoteknoloji dalıdır. Genetik mühendisliği, genleri organizmalardan ve bireysel hücrelerden izole etmek, değiştirmek ve diğer hücre veya organizmalara eklemek için teknolojiler geliştiren ve kullanan bir biyoteknoloji dalıdır.

Biyoteknolojik yöntemlerin kullanımının bazı etik ve yasal yönleri

Etik, ana erdemin iki uç arasında bir orta yol bulma yeteneği olduğu ahlak doktrinidir. Bu bilim Aristoteles tarafından kurulmuştur.

Biyoetik, tıp ve biyolojide insan faaliyetinin ahlaki yönünü inceleyen etiğin bir parçasıdır. Terim V.R. tarafından önerildi. 1969'da Çömlekçi

Dar anlamda biyoetik, tıp alanındaki bir dizi etik sorunu ifade eder. Geniş anlamda biyoetik, yalnızca insanları değil, ekosistemlerde yer alan tüm canlı organizmaları etkileyen sosyal, çevresel, tıbbi ve sosyo-yasal sorunların incelenmesini ifade eder. Yani felsefi bir yönelime sahiptir, genel olarak tıp, biyoteknoloji ve biyoloji alanlarında yeni teknolojilerin ve fikirlerin gelişiminin sonuçlarını değerlendirir.

Modern biyoteknolojik yöntemler o kadar güçlü ve tam olarak keşfedilmemiş bir potansiyele sahiptir ki, bunların yaygın kullanımı ancak etik standartlara sıkı sıkıya bağlı kalmakla mümkündür. Toplumda var olan ahlaki ilkeler bizi toplumun çıkarları ile bireyin çıkarları arasında bir uzlaşma aramaya zorlar. Üstelik artık bireyin çıkarları toplumun çıkarlarının üstünde tutuluyor. Bu nedenle, bu alandaki etik standartlara uyum ve bunların daha da geliştirilmesi, her şeyden önce insan çıkarlarının tam olarak korunmasını amaçlamalıdır.

Genetik mühendisliği ve klonlama alanındaki temelde yeni teknolojilerin tıbbi uygulamaya kitlesel olarak girmesi ve ticarileştirilmesi, aynı zamanda bu alanlardaki faaliyetlerin tüm yasal yönlerini düzenleyen uygun bir yasal çerçeve oluşturma ihtiyacını da doğurmuştur.

Bireysel hakların ihlali riskiyle doğrudan ilgili olan ve bunların yaygın kullanımı konusunda en hararetli tartışmalara neden olan biyoteknolojik araştırma alanları üzerinde duralım: tedavi amaçlı organ ve hücre nakli ve klonlama.

Son yıllarda insan embriyonik kök hücrelerinin araştırılmasına ve kullanılmasına ve bunları elde etmek için klonlama tekniklerine olan ilgi keskin bir şekilde arttı. Bilindiği gibi embriyonik kök hücreler farklı tipteki hücre ve dokulara (hematopoietik, üreme, kas, sinir vb.) dönüşme yeteneğine sahiptir. Gen terapisi, transplantoloji, hematoloji, veterinerlik, farmakotoksikoloji, ilaç testi vb. alanlarda kullanım açısından umut verici oldukları ortaya çıktı.

Bu hücreler, hamileliğin tıbbi olarak sonlandırılması sırasında (kürtaj sonucu) elde edilen, insan embriyolarından ve 5-8 haftalık gelişim gösteren fetüslerden izole edilmiştir; bu durum, aşağıdakiler de dahil olmak üzere, insan embriyoları üzerinde araştırma yürütmenin etik ve yasal yasallığı konusunda çok sayıda soruyu gündeme getirmektedir. :

• İnsan embriyonik kök hücreleri üzerine yapılan bilimsel araştırmalar ne kadar gerekli ve haklıdır?
• Tıbbi ilerleme uğruna insan hayatını mahvetmek caiz midir ve bu ne kadar ahlakidir?
• Bu teknolojilerin kullanımına yönelik yasal çerçeve yeterince gelişmiş mi?

Bazı ülkelerde (örneğin Avusturya, Almanya) embriyolar üzerinde herhangi bir araştırma yapılması yasaktır. Fransa'da embriyonun hakları, döllenme anından itibaren korunmaktadır. Birleşik Krallık, Kanada ve Avustralya'da araştırma amaçlı embriyo oluşturulması yasak olmasa da bu tür araştırmaları düzenlemek ve kontrol etmek için bir mevzuat sistemi geliştirildi.

Rusya'da bu alandaki durum belirsizliğin de ötesindedir: Kök hücrelerin araştırılması ve kullanımına ilişkin faaliyetler yeterince düzenlenmemiştir ve mevzuatta bu alanın gelişimini engelleyen önemli boşluklar bulunmaktadır. Klonlamayla ilgili olarak, 2002 yılında federal yasa insan klonlamaya geçici (5 yıllık) bir yasak getirdi, ancak bu yasağın süresi 2007'de sona erdi ve konu hala açık.

Biyoteknoloji pazarı

BT'nin modern biyoteknolojiyle ilk bakışta göründüğünden çok daha fazla paralelliği var. Bilgi teknolojileri kendi kendine ortaya çıkmadı; bunların gelişmesinden önce fizik, malzeme fiziği, hesaplamalı matematik ve sibernetik alanlarındaki temel keşifler gerçekleşti. Sonuç olarak günümüzde BT, bir fikrin ortaya çıkmasından kar elde etmeye kadar çok az zamanın geçtiği ve bugüne kadar yapılan işler hakkında çok az kişinin düşündüğü "kolay girişimler" alanıdır.

Biyoteknolojilerde de durum benzer; henüz daha erken bir aşamadayız, araçlar ve programlar hâlâ geliştiriliyor. Biyoteknolojiler "kişisel bilgisayarlarının" ortaya çıkmasını bekliyor, ancak bizim durumumuzda bu anlaşılır bir kitle cihazı olmayacak - daha çok bir dizi etkili ve ucuz araçtan bahsediyoruz.

Bilişimde 1990'lı yıllardaki durumun şu anki durumuna benzediğini söyleyebiliriz. Teknolojiler halen gelişmektedir ve oldukça pahalıdır. Örneğin bir kişinin tam dizilenmesinin maliyeti 1000 dolardır. Bu, İnsan Genomu Projesi'nin 3,3 milyar dolarlık fiyat etiketinden çok daha ucuz, ancak yine de ortalama bir insan için inanılmaz derecede yüksek ve geniş ölçekte klinik teşhis için uygulanması henüz mümkün değil. Bunu yapabilmek için teknolojinin fiyatının 10 kat daha düşmesi ve teknik özelliklerin sıralama hatalarının dengeleneceği kadar iyileştirilmesi gerekiyor. Biyoteknolojide Facebook kadar güçlü projeler yok, ancak Illumina, Oxford Nanopore, Roche, faaliyetleri genellikle Google'a benzeyen ve ilginç girişimleri satın alan son derece başarılı şirketler. Örneğin Nanopore, iyi bir başlangıç ​​fikri, yönetim ve finansman sağlamadaki başarının birleşimi sayesinde daha pazara girmeden milyarder oldu.

Günümüzde biyoteknoloji aynı zamanda büyük bir veri pazarıdır ve bu durum, daha büyük ve daha karmaşık biyoteknoloji için bir tür araç görevi gören BT ile paralelliklerini sürdürmektedir. Editas Medicine (beğenilen CRISPR/Cas9 genom düzenleme teknolojisinin yaratıcılarından biri) gibi şirketler, IP'lerini açık kaynaklardan bakteriyel genomik verilerin dizilenmesinin sonuçlarına dayanarak oluşturdular. Biriken bilginin faydasını ilk gören onlar değildi, hatta CRISPR kümesinin çalışma prensibini ilk keşfeden de onlar değildi ama biyoteknolojik ürünü yaratan Editas Medicine oldu. Bugün değeri 1 milyar doların üzerinde bir şirkettir.

Ve mevcut verilerin analizinden ortaya çıkacak tek iş bu değil. Üstelik bu tür veriler için bir kuyruk olduğu söylenemez - zaten analiz edilebilecek olandan çok daha fazlası var ve daha da fazlası olacak çünkü bilim adamları sıralamayı bırakmıyor. Ne yazık ki analiz yöntemleri hala kusurlu olduğundan herkes verileri milyarlarca dolarlık bir ürüne dönüştüremiyor. Ancak analiz araçlarının gelişme hızını tahmin edersek (ipucu: çok hızlı), gelecekte büyük genom verilerinde ilginç bir şeyi fark eden çok daha fazla şirketin olacağını anlamak zor değil.

Rusya biyoteknoloji ülkesi olabilir mi?

Rusya'da biyoteknolojinin temel sorunu, birçok kişinin düşündüğü gibi GDO'ların yasaklanması değil, çok sayıda çeşitli bürokratik engeldir. Bu gerçek hükümette de belirtiliyor. Ancak engellere bile uyum sağlanabilir. Geçtiğimiz 26 yılda, reformların, oyunun kurallarındaki sürekli değişikliklerin baskısı altında gelişiyoruz ve iş dünyasının hiçbir şokun oluşmayacağına dair istikrar ve güvene ihtiyacı var.

Rus biyoteknolojilerine müdahale edilmezse gelişmeye başlayacak. Ayrıca düşüncesiz bir yardım arzusunun, bu çok kötü düşünülmüş devlet yatırımlarının aslında tam tersi sonuca yol açtığını da belirtmek isterim - sübvansiyonlar şirketlere devlet tarafından sürekli destekleneceklerini öğretir. Uygulamada görüldüğü gibi, devlet yatırımı olan şirketler etkisiz hale geliyor. Sağlıklı rekabete her yerde ihtiyaç var, bu nedenle ilk katkılar devletten bile gelmemeli, gelecekte kendine güven duyması gereken iş dünyasından gelmeli, ki bu da hâlâ sorun yaşadığımız bir şey.

Devlet açısından en doğru şey biyoteknoloji için en uygun ortamın yaratılmasına yatırım yapmaktır. Hem zihinlerimiz hem de yaratma enerjisi ve arzusu olan insanlarımız var; bu arzunun boşa gitmesine izin vermemek önemlidir.

Günümüzde biyoteknolojiler yoğun bir büyüme aşamasındadır, ancak bunların gelişiminin vektörü şimdiden hayal edilebilir. Sonuçta teknolojinin anlamı değişmeyecek, tıpkı bilgisayarın ortaya çıkışından sonra değişmediği gibi: 1951'deki fikri, modern bilgisayarların arkasındaki fikirden çok da farklı değildi. Yalnızca işlevsellik ve performans önemli ölçüde farklılık gösterir. Aynı şey biyoteknolojilerde de olacak ve onların gelişiminin itici gücü daha da nettir - bu, insanların sağlıklı bir yaşam tarzının tüm karmaşık kurallarına uymadan sağlıklı olma ve uzun yaşama konusundaki ebedi arzusudur. Dolayısıyla çok yakın gelecekte biyoteknolojinin yükselişini göreceğiz ve sonuçta bu tüm insanlık için harika bir haber.

biyoteknoloji genetik mühendisliği hayvan

giriiş

Genel kavramlar, biyoteknolojinin ana kilometre taşları

Genetik mühendisliği

Hayvancılıkta klonlama ve biyoteknoloji

Çözüm

Referanslar

giriiş

Biyoteknoloji veya biyoproses teknolojisi, değerli ürünler elde etmek ve hedeflenen dönüşümleri gerçekleştirmek için biyolojik ajanların veya sistemlerinin endüstriyel kullanımıdır. Bu durumda biyolojik ajanlar mikroorganizmalar, bitki ve hayvan hücreleri, hücresel bileşenlerdir: hücre zarları, ribozomlar, mitokondri, kloroplastlar ve ayrıca biyolojik makromoleküller (DNA, RNA, proteinler - çoğunlukla enzimler). Biyoteknoloji ayrıca yabancı genleri hücrelere aktarmak için viral DNA veya RNA'yı kullanır.

İnsanoğlu biyoteknolojiyi binlerce yıldır kullanıyor: İnsanlar, varlıklarından habersiz, çeşitli mikroorganizmaları kullanarak ekmek pişiriyor, bira yapıyor, peynir ve diğer laktik asit ürünlerini yapıyor. Aslında terimin kendisi de dilimizde çok uzun zaman önce ortaya çıkmadı, bunun yerine “endüstriyel mikrobiyoloji”, “teknik biyokimya” vb. kelimeler kullanıldı. Muhtemelen en eski biyoteknolojik süreç, mikroorganizmaların yardımıyla fermantasyondu. Bu, 1981 yılında Babil'de yapılan kazılar sırasında keşfedilen ve geçmişi yaklaşık olarak MÖ 6. binyıla kadar uzanan bir tablette bulunan bira yapım sürecinin açıklamasıyla desteklenmektedir. e. MÖ 3. binyılda. e. Sümerler iki düzine kadar bira türü ürettiler. Şarap yapımı, ekmek pişirme ve laktik asit ürünlerinin üretimi daha az eski biyoteknolojik süreçler değildir. Geleneksel, klasik anlamda biyoteknoloji, doğal biyolojik nesneler ve süreçler kullanılarak çeşitli madde ve ürünlerin üretimine yönelik yöntem ve teknolojilerin bilimidir.

"Eski" biyoteknolojinin aksine "yeni" biyoteknoloji terimi, genetik mühendisliği tekniklerini kullanan biyoprosesleri, yeni biyoproses teknolojisini ve daha geleneksel biyoproses formlarını birbirinden ayırmak için kullanılır. Dolayısıyla, fermantasyon işlemi sırasında olağan alkol üretimi "eski" biyoteknolojidir, ancak alkol verimini artırmak için genetik mühendisliği yöntemleriyle geliştirilen bu süreçte mayanın kullanılması "yeni" biyoteknolojidir.

Bir bilim olarak biyoteknoloji, tıpkı fizik gibi 20. yüzyılın sonunda ortaya çıkan modern biyolojinin en önemli dalıdır. dünya bilimi ve ekonomisinin önde gelen önceliklerinden biridir.

Yeni metodolojik ve metodolojik yaklaşımların bilimde ve pratikte etkin kullanımına geçişi sağladığı ve bundan maksimum ekonomik etkiyi elde etmek için gerçek bir fırsatın ortaya çıktığı 80'li yıllarda dünya biliminde biyoteknoloji üzerine araştırmalarda bir artış meydana geldi. Tahminlere göre, 21. yüzyılın başında biyoteknolojik ürünler dünya üretiminin dörtte birini oluşturacak.

Ülkemizde de 80'li yıllarda araştırma çalışmalarında önemli bir genişleme ve sonuçlarının üretime aktarılması sağlandı. Bu dönemde ülkede ilk ulusal biyoteknoloji programı geliştirilmiş ve aktif olarak uygulanmış, bölümler arası biyoteknoloji merkezleri oluşturulmuş, nitelikli uzman-biyoteknoloji uzmanları yetiştirilmiş, araştırma kurumları ve üniversitelerde biyoteknoloji laboratuvarları ve bölümleri düzenlenmiştir.

Ancak daha sonra ülkede biyoteknolojinin sorunlarına gösterilen ilgi zayıfladı ve finansmanları azaldı. Sonuç olarak, Rusya'da biyoteknolojik araştırmaların gelişimi ve pratik kullanımı yavaşladı ve bu da özellikle genetik mühendisliği alanında dünya seviyesinin gerisinde kalmasına yol açtı.

Daha modern biyoteknolojik süreçlere gelince, bunlar rekombinant DNA yöntemlerinin yanı sıra hareketsizleştirilmiş enzimlerin, hücrelerin veya hücresel organellerin kullanımına dayanmaktadır. Modern biyoteknoloji, üretimi yoğunlaştırmak veya çeşitli amaçlar için yeni ürün türleri elde etmek amacıyla genetik olarak dönüştürülmüş biyolojik nesnelerin oluşturulması ve kullanılmasına yönelik genetik mühendisliği ve hücresel yöntem ve teknolojilerin bilimidir.

Mikrobiyoloji endüstrisi şu anda binlerce farklı mikroorganizma türünü kullanıyor. Çoğu durumda, indüklenen mutajenez ve ardından gelen seleksiyon yoluyla geliştirilirler. Bu, çeşitli maddelerin büyük ölçekli sentezine izin verir.

Bazı proteinler ve ikincil metabolitler yalnızca ökaryotik hücrelerin kültürlenmesiyle elde edilebilir. Bitki hücreleri bir dizi bileşiğin (atropin, nikotin, alkaloidler, saponinler vb.) kaynağı olarak hizmet edebilir. Hayvan ve insan hücreleri ayrıca bir dizi biyolojik olarak aktif bileşik üretir. Örneğin, hipofiz hücreleri, yağ yıkımının uyarıcısı olan lipotropin ve büyümeyi düzenleyen bir hormon olan somatotropin içerir.

Hastalıkların teşhisinde yaygın olarak kullanılan monoklonal antikorlar üreten sürekli hayvan hücre kültürleri oluşturulmuştur. Biyokimya, mikrobiyoloji ve sitolojide, hem enzimlerin hem de mikroorganizmaların, bitkilerin ve hayvanların tüm hücrelerinin immobilizasyonuna yönelik yöntemler şüphesiz ilgi çekicidir. Veteriner hekimlikte hücre ve embriyo kültürü, in vitro oogenez, suni tohumlama gibi biyoteknolojik yöntemler yaygın olarak kullanılmaktadır. Bütün bunlar biyoteknolojinin sadece yeni gıda ürünleri ve ilaçlar için değil, aynı zamanda enerji ve yeni kimyasallar ile istenilen özelliklere sahip organizmalar için de kaynak haline geleceğini gösteriyor.

1. Genel kavramlar, biyoteknolojinin ana kilometre taşları

Yirminci yüzyılın sonunda biyoteknolojinin olağanüstü başarıları. sadece geniş bir bilim adamı yelpazesinin değil, tüm dünya toplumunun dikkatini çekti. 21. yüzyılın gelmesi tesadüf değil. biyoteknoloji yüzyılı olarak kabul edilmesi önerildi.

"Biyoteknoloji" terimi, Macar mühendis Karl Ereky (1917) tarafından domuz yemi (biyotransformasyon) olarak şeker pancarı (hammadde) kullanılarak domuz eti (son ürün) üretimini tanımladığında icat edildi.

Biyoteknolojiden K. Ereki, "belirli ürünlerin canlı organizmaların yardımıyla hammaddelerden üretildiği her türlü işi" anladı. Bu kavramın sonraki tüm tanımları, K. Ereki'nin öncü ve klasik formülasyonunun sadece varyasyonlarıdır.

Akademisyen Yu.A.'nın tanımına göre. Ovchinnikova'ya göre biyoteknoloji, çeşitli mikrobiyolojik sentezler, genetik ve hücresel mühendislik enzimolojisi, bilgilerin kullanımı, bitki, hayvan ve insan vücudundaki protein enzimlerinin koşulları ve etki sırasını içeren karmaşık, çok disiplinli bir bilimsel ve teknolojik ilerleme alanıdır. , endüstriyel reaktörlerde.

Biyoteknoloji embriyo nakli, transgenik organizmaların üretimi ve klonlamayı içerir.

Stanley Cohen ve Herbert Boyer, 1973'te bir genin bir organizmadan diğerine aktarılmasını sağlayan bir yöntem geliştirdiler. Cohen şunları yazdı: "...umut, diğer türlerde bulunan, fotosentez veya antibiyotik üretimi genleri gibi metabolik veya sentetik işlevlerle ilişkili genlerin E. coli'ye dahil edilmesinin mümkün olmasıdır." Onların çalışmaları ile moleküler biyoteknolojide yeni bir dönem başladı. 1) tanımlamak 2) izole etmek; 3) bir açıklama verin; 4) genleri kullanın.

1978'de Genetech (ABD) çalışanları ilk olarak insan insülinini kodlayan DNA dizilerini izole etti ve bunları Escherichia coli hücrelerinde çoğalma kapasitesine sahip klonlama vektörlerine aktardı. Bu ilaç, domuz insülinine alerjik reaksiyonu olan diyabet hastaları tarafından kullanılabilir.

Şu anda moleküler biyoteknoloji çok sayıda ürünün elde edilmesini mümkün kılmaktadır: insülin, interferon, "büyüme hormonları", viral antijenler, çok sayıda protein, ilaç, düşük moleküler madde ve makromoleküller.

Antibiyotik vb. üretiminde üretici suşların iyileştirilmesi için indüklenmiş mutajenez ve seçilimin kullanımında şüphesiz başarılar. moleküler biyoteknoloji yöntemlerinin kullanılmasıyla daha da önem kazanmıştır.

Moleküler biyoteknolojinin gelişimindeki ana kilometre taşları Tablo 1'de sunulmaktadır.

Tablo 1. Moleküler biyoteknolojinin gelişim tarihi (Glick, Pasternak, 2002)

TarihEtkinlik1917Karl Erecki "biyoteknoloji" terimini icat etti1943Penisilin endüstriyel ölçekte üretildi1944Avery, Mac Leod ve McCarthy genetik materyalin DNA olduğunu gösterdi1953Watson ve Crick DNA molekülünün yapısını belirledi1961"Biyoteknoloji ve Biyomühendislik" dergisi kuruldu1961-1966Genetik kod çözüldü1970The ilk kısıtlama ajanı izole edilmiş endonükleazdı 1972 Koran ve arkadaşları tam uzunlukta tRNA genini sentezlediler 1973 Boyer ve Cohen rekombinant DNA teknolojisinin temelini attılar 1975 Kohler ve Milstein monoklonal antikorların üretimini tanımladılar 1976 Rekombinant DNA ile çalışmayı düzenleyen ilk kılavuzlar yayınlandı 1976 Yöntemler DNA'nın nükleotid dizisini belirleyen yöntem geliştirildi 1978 Genetech, E. coli kullanılarak elde edilen insan insülinini piyasaya sürdü 1980 ABD Yüksek Mahkemesi Diamond v. Cha krabarti duruşmasında, genetik mühendisliği yöntemleriyle elde edilen mikroorganizmaların patentlenebileceğine karar verdi 1981 İlk otomatik DNA sentezleyicileri başladı satış 1981 Monoklonal antikorların ilk teşhis seti ABD'de kullanım için onaylandı 1982 Rekombinant DNA teknolojisi kullanılarak elde edilen ilk hayvan aşısı Avrupa'da kullanım için onaylandı 1983 Hibrit Ti bitki dönüşümü -plazmitler için kullanıldı 1988 Bir ABD patenti yayınlandı Genetik mühendisliği yöntemleriyle elde edilen tümör görülme sıklığı yüksek fareler dizisi 1988 Polimeraz zincir reaksiyonu (PCR) yöntemi oluşturuldu 1990 İnsan somatik hücrelerini kullanan gen terapisini test etmeye yönelik bir plan ABD'de onaylandı 1990 İnsan Genomu Projesi üzerinde Çalışma resmi olarak kabul edildi piyasaya sürüldü 1994-1995 İnsan kromozomlarının genetik ve fiziksel haritaları ayrıntılı olarak yayınlandı 1996 İlk rekombinant proteinin (eritropoetin) yıllık satışları 1 milyar doları aştı 1996 Bir ökaryotik mikroorganizmanın tüm kromozomlarının nükleotit sekansı belirlendi 1997 Bir memeli farklılaşmış bir mikroorganizmadan klonlandı somatik hücre

2. Genetik mühendisliği

Biyoteknolojinin önemli bir kısmı genetik mühendisliğidir. 70'li yılların başında doğan oyuncu bugün büyük başarılara imza attı. Genetik mühendisliği teknikleri bakteri, maya ve memeli hücrelerini herhangi bir proteinin büyük ölçekli üretimi için “fabrikalara” dönüştürür. Bu, proteinlerin yapısını ve fonksiyonlarını detaylı bir şekilde analiz etmeyi ve ilaç olarak kullanmayı mümkün kılar. Şu anda Escherichia coli (E. coli), insülin ve somatotropin gibi önemli hormonların tedarikçisi haline gelmiştir. Daha önce insülin hayvan pankreas hücrelerinden elde ediliyordu, dolayısıyla maliyeti çok yüksekti.

Genetik mühendisliği, genetik materyalin (DNA) bir organizmadan diğerine aktarılmasıyla ilişkili moleküler biyoteknolojinin bir dalıdır.

"Genetik mühendisliği" terimi bilimsel literatürde 1970 yılında ve genetik mühendisliği bağımsız bir disiplin olarak - Aralık 1972'de P. Berg ve Stanford Üniversitesi'ndeki (ABD) personelin DNA'sından oluşan ilk rekombinant DNA'yı elde etmesiyle ortaya çıktı. SV40 virüsü ve bir bakteriyofaj ?dvgal . Ülkemizde moleküler genetik ve moleküler biyolojinin gelişmesi ve modern biyolojinin gelişim eğilimlerinin doğru değerlendirilmesi sayesinde 4 Mayıs 1972'de Biyolojik Araştırmalar Bilim Merkezi'nde genetik mühendisliğine ilişkin ilk çalıştay düzenlendi. Pushchino'daki (Moskova yakınında) SSCB Bilimler Akademisi'nin başkanı. Bu toplantıdan Rusya'da genetik mühendisliğinin gelişiminin tüm aşamaları sayılıyor.

Genetik mühendisliğinin hızlı gelişimi, aralarında ana olanları vurgulamanın gerekli olduğu yeni araştırma yöntemlerinin geliştirilmesiyle ilişkilidir:

Gen izolasyonu ve manipülasyonu için DNA bölünmesi (kısıtlama sindirimi) gereklidir;

tamamlayıcılık ilkesine göre birbirlerine bağlanma yeteneklerinden dolayı, spesifik DNA ve RNA dizilerini tanımlamanın yanı sıra çeşitli genetik elemanları birleştirmenin mümkün olduğu nükleik asitlerin hibridizasyonu. İn vitro DNA amplifikasyonu için polimeraz zincir reaksiyonunda kullanılır;

DNA klonlaması - bakteri, maya veya ökaryot hücrelerinde genlerin çoğaltılmasını mümkün kılan, DNA fragmanlarının veya bunların gruplarının hızla kopyalanan genetik elemanlara (plazmidler veya virüsler) dahil edilmesiyle gerçekleştirilir;

klonlanan DNA fragmanındaki nükleotid dizilerinin (dizileme) belirlenmesi. Genlerin yapısını ve kodladıkları proteinlerin amino asit dizisini belirlemenizi sağlar;

Polinükleotidlerin kimyasal-enzimatik sentezi - genellikle genlerin hedeflenen modifikasyonu ve onlarla manipülasyonun kolaylaştırılması için gereklidir.

B. Glick ve J. Pasternak (2002), rekombinant DNA ile yapılan deneylerin aşağıdaki 4 aşamasını tanımladı:

Yerli DNA (klonlanmış DNA, eklenen DNA, hedef DNA, yabancı DNA) donör organizmasından ekstrakte edilir, enzimatik hidrolize tabi tutulur (bölünür, kesilir) ve diğer DNA (klonlama vektörü, klonlama vektörü) ile birleştirilir (klonlama vektörü, klonlama vektörü) yeni bir rekombinant molekülün (klonlama vektörü - yerleşik DNA tasarımı).

Bu yapı, konakçı (alıcı) hücreye dahil edilir, burada kopyalanır ve nesillere aktarılır. Bu sürece dönüşüm denir.

Rekombinant DNA taşıyan hücreler (dönüştürülmüş hücreler) tanımlanır ve seçilir.

İstenilen genin klonlanmasını doğrulayan, hücreler tarafından sentezlenen spesifik bir protein ürünü elde edilir.

3. Hayvancılıkta klonlama ve biyoteknoloji

Klonlama, klon elde etmek için kullanılan bir dizi yöntemdir. Çok hücreli organizmaların klonlanması, somatik hücre çekirdeklerinin, pronükleusu çıkarılmış şekilde döllenmiş bir yumurtaya transferini içerir. J. Gurdon (1980), döllenmiş bir fare yumurtasının pronükleusuna mikroenjeksiyon yoluyla DNA transferinin olasılığını kanıtlayan ilk kişiydi. Daha sonra R. Brinster ve ark. (1981), karaciğer ve böbrek hücrelerinde büyük miktarlarda NSV timidin kinaz sentezleyen transgenik fareler üretti. Bu, metallothionein-I gen promoterinin kontrolü altında NSV timidin kinaz geninin enjekte edilmesiyle sağlandı.

1997'de Wilmut ve arkadaşları, yetişkin bir koyundan nükleer transfer kullanarak koyun Dolly'yi klonladılar. 6 yaşındaki bir Fin Dorset koyunundan meme epitel hücrelerini aldılar. 7 gün boyunca hücre kültüründe veya bir bağ ile yumurta kanalında kültürlendiler ve ardından blastosist aşamasındaki embriyo, "vekil" İskoç Siyah Başlı anneye implante edildi. Deneyde, 434 yumurtadan, genetik olarak donör Fin Dorset ırkıyla aynı olan yalnızca bir koyun Dolly elde edildi.

Farklılaşmış totipotent hücrelerden nükleer transfer kullanılarak hayvanların klonlanması bazen canlılığın azalmasına neden olur. Klonlanmış hayvanlar, kalıtsal materyaldeki değişiklikler ve çevre koşullarının etkisi nedeniyle her zaman donörün tam bir genetik kopyası olmayabilir. Genetik kopyalar canlı ağırlığa göre değişir ve farklı mizaçlara sahiptir.

Geçen yüzyılın ortalarında genom yapısı alanında yapılan keşifler, canlıların genomunda hedeflenen değişiklikler için temelde yeni sistemlerin yaratılmasına güçlü bir ivme kazandırdı. Yabancı gen yapılarının genoma inşa edilmesini ve entegre edilmesini mümkün kılan yöntemler geliştirilmiştir. Bu yönlerden biri, metabolik düzenleme süreçleriyle ilişkili gen yapılarının hayvan genomuna entegrasyonudur; bu, hayvanların bir takım biyolojik ve ekonomik açıdan yararlı özelliklerinde daha sonraki değişiklikleri sağlar.

Genomlarında rekombinant (yabancı) bir gen taşıyan hayvanlara genellikle transgenik adı verilir ve alıcının genomuna entegre edilen gene transgen adı verilir. Gen transferi sayesinde transgenik hayvanlar, seçilim yoluyla yavrularda sabitlenen yeni özellikler geliştirir. Transgenik çizgiler bu şekilde yaratılır.

Tarımsal biyoteknolojinin en önemli görevlerinden biri, geliştirilmiş üretkenliğe ve daha kaliteli ürünlere sahip, hastalıklara karşı dirençli transgenik hayvanların yetiştirilmesinin yanı sıra, değerli biyolojik olarak aktif madde üreticileri olan sözde hayvanların - biyoreaktörlerin - yaratılmasıdır.

Genetik açıdan bakıldığında, büyüme hormonu kademesinin proteinlerini kodlayan genler özellikle ilgi çekicidir: büyüme hormonunun kendisi ve büyüme hormonu salgılayan faktör.

L.K.'ye göre. Ernst, büyüme hormonu salgılayan faktör genine sahip transgenik domuzlarda yağ kalınlığının kontrole göre %24,3 daha düşük olduğunu belirtti. Longissimus dorsi kasındaki lipit seviyelerinde önemli değişiklikler kaydedildi. Böylece, transgenik domuzlarda bu kastaki toplam lipit içeriği %25,4 daha az, fosfolipidler %32,2, kolesterol %27,7 daha azdı.

Bu nedenle, transgenik domuzlar, lipogenezin artan düzeyde inhibisyonu ile karakterize edilir ve bu, domuz yetiştiriciliğinde yetiştirme uygulamaları açısından şüphesiz ilgi çekicidir.

Transgenik hayvanların tıpta ve veterinerlikte kullanılması, vücut hücrelerine yeni protein sentezlemelerini sağlayan genlerin dahil edilmesiyle biyolojik olarak aktif bileşiklerin elde edilmesi oldukça önemlidir.

Genetik mühendisliğinin pratik önemi ve beklentileri

Endüstriyel mikrobiyoloji, biyoteknolojinin güncel yüzünü büyük ölçüde belirleyen gelişmiş bir endüstri dalıdır. Ve bu sektördeki hemen hemen her ilacın, hammaddenin veya maddenin üretimi artık şu veya bu şekilde genetik mühendisliğiyle bağlantılıdır. Gerçek şu ki, genetik mühendisliği, belirli bir ürünün süper üreticisi olan mikroorganizmaların yaratılmasını mümkün kılmaktadır. Onun müdahalesiyle bu, geleneksel seçilim ve genetiğe göre daha hızlı ve daha verimli bir şekilde gerçekleşir: Sonuç olarak zamandan ve paradan tasarruf edilir. Süper üreten bir mikroorganizmaya sahip olarak, üretimi genişletmeden, ek sermaye yatırımı yapmadan aynı ekipmanı kullanarak daha fazla ürün elde edebilirsiniz. Ayrıca mikroorganizmalar bitki ve hayvanlardan bin kat daha hızlı büyürler.

Örneğin hayvan beslenmesinde yem katkı maddesi olarak kullanılan B2 vitaminini (riboflavin) sentezleyen bir mikroorganizmanın genetik mühendisliği yardımıyla elde edilmesi mümkündür. Bu yöntemle üretimi, ilacı geleneksel kimyasal sentezle üretecek 4-5 yeni fabrikanın inşasına eşdeğerdir.

Gen çalışmasının doğrudan ürünleri olan enzim-proteinlerin üretiminde genetik mühendisliği için özellikle geniş fırsatlar ortaya çıkar. Bir hücrenin bir enzimin üretimini, ya bu enzim için birkaç geni hücreye dahil ederek ya da önlerine daha güçlü bir promoter yerleştirerek işlevlerini geliştirerek artırabilirsiniz. Böylece enzim üretimi ?-Hücredeki amilaz 200 kat, ligaz ise 500 kat arttı.

Mikrobiyoloji endüstrisinde yem proteini genellikle petrol ve gaz hidrokarbonlarından ve odun atıklarından elde edilir. 1 ton yem mayasından ilave olarak 35 bin adet yumurta ve 1,5 ton tavuk eti elde ediliyor. Ülkemiz yılda 1 milyon tonun üzerinde yem mayası üretiyor. Kapasitesi 100 ton/gün'e kadar olan fermentörlerin kullanılması planlanmaktadır. Bu alandaki genetik mühendisliğinin görevi, ilgili genleri mayaya dahil ederek yem proteininin amino asit bileşimini ve besin değerini iyileştirmektir. Biracılık sektörüne yönelik maya kalitesinin artırılmasına yönelik çalışmalar da sürüyor.

Genetik mühendisliği, mikrobiyolojik gübre ve bitki koruma ürünleri yelpazesinin genişletilmesi ve evsel ve tarımsal atıklardan metan üretiminin arttırılması umutlarıyla ilişkilidir. Su ve topraktaki çeşitli zararlı maddeleri daha etkili bir şekilde ayrıştıran mikroorganizmaların yetiştirilmesiyle çevre kirliliğiyle mücadelenin etkinliği önemli ölçüde artırılabilir.

Dünya üzerindeki nüfus artışı, onlarca yıl önce olduğu gibi, tarımsal üretimdeki artışı geride bırakıyor. Bunun sonucu yüz milyonlarca insanda kronik yetersiz beslenme, hatta sadece açlıktır. Gübre üretimi, makineleşme, geleneksel hayvan ve bitki seçimi - tüm bunlar, kendisini tamamen haklı çıkarmayan sözde "yeşil devrimin" temelini oluşturdu. Günümüzde tarımsal üretimin verimliliğini arttırmanın geleneksel olmayan başka yolları aranmaktadır. Bu konuda bitkilerin genetik mühendisliğine büyük umutlar bağlanıyor. Ancak onun yardımıyla, bir bitkinin değişkenliğinin sınırlarını, diğer (muhtemelen ilgisiz) bitkilerden ve hatta bir hayvan veya bakteriden gelen genlerden aktararak herhangi bir faydalı özelliğe doğru kökten genişletmek mümkün olabilir. Genetik mühendisliği yardımıyla tarım bitkilerinde virüs varlığını tespit etmek, mahsul verimini tahmin etmek ve çeşitli olumsuz çevresel faktörlere dayanabilen bitkiler elde etmek mümkündür. Bu, herbisitlere (yabani otları kontrol etme araçları), böcek öldürücülere (böcek zararlılarına karşı mücadele araçları), bitkilerin kuraklığa, toprak tuzluluğuna, atmosferik nitrojenin bitkiler tarafından sabitlenmesine vb. karşı direnci içerir. Oldukça uzun bir özellikler listesinde, insanların sahip olduğu özellikler Tarımsal ürünlere yabani otlara ve zararlı böceklere karşı kullanılan maddelere karşı dayanıklılık kazandırmak istiyoruz. Ne yazık ki bu gerekli ürünler aynı zamanda faydalı bitkiler üzerinde de zararlı etkiye sahiptir. Genetik mühendisliği bu sorunların çözümüne önemli ölçüde yardımcı olabilir.

Bitkilerin kuraklığa ve toprak tuzluluğuna karşı direncinin artmasıyla durum daha da karmaşıklaşıyor. Her ikisini de iyi tolere eden yabani bitkiler var. Görünüşe göre bu direnç biçimlerini belirleyen genleri alıp kültür bitkilerine nakledebilirsiniz ve sorun çözülür. Ancak bu özelliklerden çeşitli genler sorumludur ve bunların hangileri olduğu henüz bilinmemektedir.

Genetik mühendisliğinin çözmeye çalıştığı en heyecan verici sorunlardan biri atmosferik nitrojenin bitkiler tarafından sabitlenmesidir. Azotlu gübreler yüksek verimin anahtarıdır, çünkü bitkiler tam gelişme için azota ihtiyaç duyar. Bugün dünya, büyük miktarlarda elektrik, petrol ve gaz tüketirken, 50 milyon tondan fazla azotlu gübre üretiyor. Ancak bu gübrelerin yalnızca yarısı bitkiler tarafından emilir, geri kalanı topraktan yıkanarak çevreyi zehirler. Azotu genellikle toprak dışındaki kaynaklardan alan bitki grupları (baklagiller) vardır. Nodül bakterileri baklagillerin köklerine yerleşerek havadaki nitrojeni doğrudan emer.

Bitkiler gibi maya da ökaryotik bir organizmadır ve azot sabitleme genlerinin onlarda çalışmasını sağlamak, amaçlanan hedefe doğru önemli bir adım olacaktır. Ancak mayadaki genler henüz çalışmaya başlamamışken bunun nedenleri yoğun bir şekilde araştırılıyor.

Genetik mühendisliği sayesinde hayvancılık ve tıbbın çıkarları beklenmedik bir şekilde iç içe geçmiş durumda.

İneğe interferon geninin (grip ve diğer birçok hastalıkla mücadelede oldukça etkili bir ilaç) nakledilmesi durumunda 1 ml serumdan 10 milyon ünite izole edilebilmektedir. interferon. Benzer şekilde çok sayıda biyolojik olarak aktif bileşik elde edilebilir. Dolayısıyla tıbbi ilaç üreten bir hayvan çiftliği o kadar da fantastik bir olay değil.

Genetik mühendisliği yöntemi kullanılarak hayvan yemi olarak kullanılan bitki proteinlerinde eksik olan homoserin, triptofan, izolösin ve treonin üreten mikroorganizmalar elde edildi. Aminoasitlerin dengesiz beslenmesi verimliliği azaltır ve aşırı yem tüketimine yol açar. Bu nedenle amino asitlerin üretimi önemli bir ulusal ekonomik sorundur. Yeni bir treonin süper üreticisi, bu amino asidi orijinal mikroorganizmadan 400-700 kat daha verimli bir şekilde üretiyor

bir ton lizin onlarca ton yemlik tahıl tasarrufu sağlarken, 1 ton treonin ise 100 ton tasarruf sağlar. Treonin takviyeleri ineklerin iştahını artırır ve süt verimini artırır. Yemlere yalnızca %0,1'lik bir konsantrasyonda lizin ve treonin karışımı eklemek, yemden %25'e kadar tasarruf etmenizi sağlar.

Genetik mühendisliğinin yardımıyla antibiyotiklerin mutasyonel biyosentezi de gerçekleştirilebilmektedir. Özü, antibiyotik genindeki hedeflenen değişikliklerin bir sonucu olarak sonucun bitmiş bir ürün değil, bir tür yarı mamul ürün olması gerçeğine dayanmaktadır. Belirli fizyolojik olarak aktif bileşenleri değiştirerek, bir dizi yeni antibiyotik elde edebilirsiniz. Danimarka ve SPIA'daki bir dizi biyoteknoloji şirketi halihazırda çiftlik hayvanlarında ishale karşı genetiği değiştirilmiş aşılar üretiyor.

Aşağıdaki ilaçlar halihazırda üretilmekte, klinik denemelerden geçmekte veya aktif olarak geliştirilmektedir: insülin, büyüme hormonu, interferon, faktör VIII, bir dizi antiviral aşı, kan pıhtılarıyla mücadele eden enzimler (ürokinaz ve doku plazminojen aktivatörü), kan proteinleri ve vücudun bağışıklık sistemi. Kanser oluşumunun moleküler genetik mekanizmaları araştırılmaktadır. Ayrıca kalıtsal hastalıkların teşhisine yönelik yöntemler ve gen terapisi adı verilen tedavi yöntemleri de geliştirilmektedir. Örneğin, DNA teşhisi, kalıtsal kusurların erken tespitini mümkün kılar ve yalnızca özelliğin taşıyıcılarının değil, aynı zamanda bu özelliklerin fenotipik olarak ortaya çıkmadığı heterozigot gizli taşıyıcıların da teşhis edilmesine olanak tanır. Şu anda sığırlarda lökosit yapışma eksikliği ve üridin monofosfat sentezi eksikliğinin gen teşhisi zaten geliştirilmiş ve yaygın olarak kullanılmaktadır.

Kalıtımı değiştirmeye yönelik tüm yöntemlerin aynı zamanda bir öngörülemezlik unsuru içerdiğine dikkat edilmelidir. Çoğu, bu tür araştırmaların gerçekleştirilme amaçlarına bağlıdır. Bilim etiği, kalıtsal yapıların yönlendirilmiş dönüşümüne ilişkin bir deneyin temelinin, yararlı canlı türlerinin kalıtsal mirasını korumaya ve güçlendirmeye yönelik koşulsuz bir arzu olmasını gerektirir. Genetik olarak yeni organik formlar tasarlanırken amaç, tarımın nesnesi olan hayvanların, bitkilerin ve mikroorganizmaların üretkenliğini ve direncini arttırmak olmalıdır. Sonuçlar biyosferdeki biyolojik bağlantıların güçlendirilmesine ve dış çevrenin sağlığının iyileştirilmesine yardımcı olacaktır.

Biyoteknolojinin anlamı ve görevleri

Biyoteknoloji araştırmaları genomu incelemek, genleri tanımlamak ve genetik materyali aktarmanın yollarını geliştirmek için yöntemler geliştirir. Biyoteknolojinin ana alanlarından biri genetik mühendisliğidir. Mikroorganizmalar, insanlar için gerekli olan biyolojik olarak aktif maddelerin üreticileri olan genetik mühendisliği yöntemleri kullanılarak yaratılır. Çiftlik hayvanlarının beslenmesini optimize etmek için gerekli olan esansiyel amino asitleri üreten mikroorganizma türleri geliştirilmiştir.

Başta sığır olmak üzere hayvanlarda büyüme hormonu üreten bir suş oluşturma görevi çözülüyor. Böyle bir hormonun sığır yetiştiriciliğinde kullanılması, günlük olarak (veya 2-3 gün sonra) uygulandığında genç hayvanların büyüme oranının %10-15, ineklerin süt veriminin ise %40'a kadar arttırılmasını mümkün kılar. Sütün bileşimini değiştirmeden 44 mg'lık doz. ABD'de bu hormonun kullanılması sonucunda toplam verim artışının yaklaşık %52'sinin elde edilmesi ve süt veriminin ortalama 9200 kg'a çıkarılması beklenmektedir. Büyüme hormonu geninin sığırlara aktarılması için de çalışmalar yapılmaktadır (Ernst, 1989, 2004).

Aynı zamanda genetiği değiştirilmiş bakterilerden elde edilen amino asit triptofanın da üretimi yasaklandı. Eozinofili-miyalji sendromu (EMS) olan hastaların besin takviyesi olarak triptofan tükettikleri tespit edildi. Bu hastalık şiddetli, zayıflatıcı kas ağrısına neden olur ve ölüme yol açabilir. Bu örnek, genetik mühendisliği yöntemleri kullanılarak elde edilen tüm ürünlerin kapsamlı toksisite araştırmalarına olan ihtiyacı ortaya koymaktadır.

Yüksek hayvanların gastrointestinal sistemdeki mikroorganizmalarla simbiyozunun muazzam rolü bilinmektedir. Genetiği değiştirilmiş mikroflorayı kullanarak işkembe ekosistemini kontrol etmeye ve yönetmeye yönelik yaklaşımlar geliştirmeye başlıyorlar. Böylece, çiftlik hayvanları için bir takım temel beslenme faktörlerindeki eksikliği ortadan kaldırarak, beslenmenin optimizasyonuna ve stabilizasyonuna yol açan yollardan biri belirlenir. Bu sonuçta hayvanların üretkenlik özellikleri açısından genetik potansiyelinin farkına varılmasına katkıda bulunacaktır. Özellikle ilgi çekici olan, artan aktiviteye sahip esansiyel amino asit üreticileri ve selülolitik mikroorganizmalar olan simbiyont formlarının yaratılmasıdır (Ernst ve ark. 1989).

Biyoteknoloji yöntemleri aynı zamanda makroorganizmaları ve patojenleri incelemek için de kullanılır. Tipik korinebakterilerin DNA nükleotid sekansları ile korinemorfik mikroorganizmaların DNA'sındaki açık farklılıklar ortaya çıkarılmıştır.

Fizikokimyasal biyoloji yöntemleri kullanılarak mikobakterilerin potansiyel olarak immünojenik bir fraksiyonu elde edildi ve koruyucu özellikleri deneylerde incelendi.

Domuz parvovirüs genomunun yapısı araştırılıyor. Bu virüsün domuzlarda neden olduğu kitlesel hastalığın teşhisi ve önlenmesine yönelik ilaçların geliştirilmesi planlanıyor. Sığır ve kümes hayvanlarında adenovirüsleri incelemek için çalışmalar devam etmektedir. Genetik mühendisliği kullanılarak etkili antiviral aşıların oluşturulması planlanıyor.

Hayvan verimliliğinin arttırılmasıyla ilgili tüm geleneksel teknikler (seçim ve yetiştirme, beslenmenin rasyonelleştirilmesi, vb.) doğrudan veya dolaylı olarak protein sentezi süreçlerini etkinleştirmeyi amaçlamaktadır. Bu etkiler organizma veya popülasyon düzeyinde gerçekleşir. Hayvan yemlerinden elde edilen proteinin dönüşüm katsayısının nispeten düşük olduğu bilinmektedir. Bu nedenle hayvancılıkta protein sentezinin verimliliğinin arttırılması önemli bir ulusal ekonomik görevdir.

Çiftlik hayvanlarında hücre içi protein sentezine yönelik araştırmaların genişletilmesi ve her şeyden önce bu süreçlerin kas dokusu ve meme bezinde incelenmesi önemlidir. Hayvancılık ürünlerindeki tüm proteinin %90'ından fazlasını oluşturan protein sentezi işlemlerinin yoğunlaştığı yer burasıdır. Hücre kültürlerinde protein sentezi oranının çiftlik hayvanlarının vücuduna göre neredeyse 10 kat daha fazla olduğu tespit edilmiştir. Bu nedenle, ince hücre içi sentez mekanizmalarının incelenmesine dayalı olarak hayvanlarda protein asimilasyonu ve disimilasyonu süreçlerinin optimizasyonu, hayvancılık uygulamalarında geniş uygulama alanı bulabilir (Ernst, 1989, 2004).

Hayvanların daha doğru genetik ve fenotipik değerlendirmesi için birçok moleküler biyoloji testi ıslah çalışmalarına aktarılabilir. Tarımsal üretim pratiğinde tüm biyoteknoloji kompleksinin diğer uygulamalı uygulamaları da planlanmaktadır.

Veterinerlik biliminde modern analitik preparatif immünokimya yöntemlerinin kullanılması, koyun ve domuzlarda farklı sınıflardan immünokimyasal olarak saf immünoglobulinlerin elde edilmesini mümkün kılmıştır. Hayvanların çeşitli biyolojik sıvılarındaki immünoglobulinlerin doğru kantitatif tespiti için monospesifik antiserumlar hazırlandı.

Patojenin tamamından değil immünojenik kısmından (alt birim aşılar) aşı üretmek mümkündür. ABD'de sığırlarda şap hastalığına, buzağılarda ve domuz yavrularında kolibasilloza vb. karşı bir alt birim aşı oluşturulmuştur.

Biyoteknolojinin alanlarından biri, genetik mühendisliği manipülasyonları yoluyla değiştirilmiş çiftlik hayvanlarının değerli biyolojik preparatların üretimi için canlı nesneler olarak kullanılması olabilir.

Çok umut verici bir görev, hayvansal ürünleri biyosentez yoluyla bunlarla doyurmak için belirli maddelerin (hormonlar, enzimler, antikorlar vb.) sentezinden sorumlu olan hayvan genom genlerini tanıtmaktır. Süt sığırları bunun için en uygun olanıdır çünkü vücuttan büyük miktarda sentezlenmiş ürünü sütle sentezleyip atabilirler.

Zigot, klonlanmış herhangi bir genin memelilerin genetik yapısına dahil edilmesi için uygun bir nesnedir. DNA parçalarının farelerin erkek pronükleusuna doğrudan mikroenjeksiyonu, spesifik klonlanmış genlerin normal şekilde çalıştığını, spesifik proteinler ürettiğini ve fenotipi değiştirdiğini gösterdi. Döllenmiş bir fare yumurtasına sıçan büyüme hormonunun enjekte edilmesi, farelerin daha hızlı büyümesine neden oldu.

Geleneksel yöntemleri (değerlendirme, seleksiyon, seleksiyon) kullanan yetiştiriciler, birçok hayvan türü içerisinde yüzlerce ırk yaratmada olağanüstü başarı elde etmişlerdir. Bazı ülkelerde ortalama süt verimi 10.500 kg'a ulaştı. Yumurta üretimi yüksek tavukların, çevikliği yüksek atların vb. melezleri elde edildi. Bu yöntemler birçok durumda biyolojik bir platoya yaklaşmayı mümkün kılmıştır. Ancak hayvanların hastalıklara karşı direncinin arttırılması, yem dönüşümünün etkinliği, sütün optimal protein bileşimi vb. sorunlar çözülmekten uzaktır. Transgenik teknolojinin kullanılması, hayvanların iyileştirilmesi olasılığını önemli ölçüde artırabilir.

Günümüzde giderek daha fazla genetiği değiştirilmiş gıdalar ve besin takviyeleri üretiliyor. Ancak bunların insan sağlığı üzerindeki etkileri konusunda hâlâ tartışmalar var. Bazı bilim adamları, yabancı bir genin yeni bir genotipik çevredeki etkisinin öngörülemez olduğuna inanmaktadır. Genetiği değiştirilmiş gıdalar her zaman kapsamlı bir şekilde araştırılmamaktadır.

Mısır ve pamuk çeşitleri, bu mahsullerdeki zararlı böceklere karşı toksin olan bir proteini kodlayan Baccillust huringensis (Bt) geni ile elde edildi. Yağın bileşimi değiştirilmiş, %45'e kadar 12 üyeli laurik yağ asidi içeren transgenik kolza tohumu elde edilmiştir. Şampuan, kozmetik ve çamaşır deterjanı üretiminde kullanılır.

Endospermde provitamin A içeriği artırılmış pirinç bitkileri oluşturulmuş, nikotin seviyesinin onlarca kat daha düşük olduğu transgenik tütün bitkileri test edilmiştir. 2004'te 81 milyon hektar transgenik mahsuller tarafından işgal edilirken, 1996'da 1,7 milyon hektarlık bir alana ekildi.

İnsan proteinlerinin üretiminde bitkilerin kullanımında gözle görülür başarılar elde edilmiştir: patates - laktoferrin, pirinç - ?1-antitripsin ve ? -interferon, tütün - eritropoietin. 1989'da A. Hiaggg ve ortak yazarlar, Ig G1 monoklonal antikorları üreten transgenik tütünü yarattılar. Enfeksiyöz ajanların koruyucu antijenik proteinlerinin üretimi için “yenilebilir aşılar” olarak kullanılabilecek transgenik bitkilerin oluşturulmasına yönelik çalışmalar sürüyor.

Böylece gelecekte çiftlik hayvanlarının genomuna yemin maliyetini, kullanımını ve sindirimini, büyüme oranını, süt üretimini, yün kesilmesini, hastalık direncini, embriyonik canlılığı, doğurganlığı vb. artıran genlerin aktarılması mümkün olacaktır.

Çiftlik hayvanlarının embriyogenetiğinde biyoteknolojinin kullanılması ümit vericidir. Ülkede erken embriyo nakli yöntemleri giderek daha fazla kullanılıyor ve uterusun üreme fonksiyonlarını uyarma yöntemleri geliştiriliyor.

B. Glick ve J. Pasternak'a (2002) göre, gelecekte moleküler biyoteknoloji insanların çeşitli yönlerde başarıya ulaşmasını sağlayacaktır:

Birçok bulaşıcı ve genetik hastalığı doğru bir şekilde teşhis edin, önleyin ve tedavi edin.

Zararlılara, mantar ve virüs enfeksiyonlarına ve çevresel faktörlerin zararlı etkilerine dayanıklı bitki çeşitleri oluşturarak tarımsal verimi artırın.

Çeşitli kimyasal bileşikler, antibiyotikler, polimerler, enzimler üreten mikroorganizmalar oluşturun.

Kalıtsal yatkınlığı olan ve genetik yükü düşük olan hastalıklara dirençli, yüksek verimli hayvan ırkları geliştirmek.

Çevreyi kirleten atıkları geri dönüştürün.

Genetiği değiştirilmiş organizmaların insanlara, diğer canlı organizmalara ve çevreye zararlı etkileri olacak mı?

Değiştirilmiş organizmaların yaratılması ve yaygınlaşması genetik çeşitliliğin azalmasına neden olur mu?

Genetik mühendisliği yöntemlerini kullanarak insanın genetik doğasını değiştirme hakkımız var mı?

Genetiği değiştirilmiş hayvanlara patent verilmeli mi?

Moleküler biyoteknolojinin kullanımı geleneksel tarıma zarar verecek mi?

Maksimum kâr arzusu, moleküler teknolojinin faydalarından yalnızca zenginlerin yararlanabileceği gerçeğine mi yol açacak?

Yeni tanı yöntemleri kullanıldığında insan mahremiyet hakları ihlal edilecek mi?

Biyoteknoloji sonuçlarının yaygın kullanımıyla birlikte bu ve benzeri sorunlar ortaya çıkıyor. Bununla birlikte, bilim adamları ve halk arasında iyimserlik sürekli artıyor ve bu nedenle 1987 ABD Gelişen Teknoloji Değerlendirme Ofisi'nin raporunda şöyle deniyordu: "Moleküler biyoteknoloji, bilimde yaşamları ve geleceği değiştirebilecek başka bir devrime işaret etti... insanlar, Endüstriyel Teknoloji kadar radikal bir şekilde. Devrim iki yüzyıl önce gerçekleşti ve günümüzdeki bilgisayar devrimi, genetik materyali bilinçli olarak manipüle etme yeteneği, yaşamlarımızda büyük değişiklikler vaat ediyor."

Çözüm

Biyoteknoloji mikrobiyoloji, biyokimya ve biyofizik, genetik ve sitoloji, biyoorganik kimya ve moleküler biyoloji, immünoloji ve moleküler genetiğin kesişiminde ortaya çıktı. Biyoteknoloji yöntemleri şu düzeylerde uygulanabilir: moleküler (bir genin tek tek bölümlerinin manipülasyonu), gen, kromozomal, plazmid düzeyi, hücresel, doku, organizma ve popülasyon.

Biyoteknoloji, çeşitli hammadde türlerinin ürünlere dönüştürülmesi de dahil olmak üzere, canlı organizmaların, biyolojik süreçlerin ve sistemlerin üretimde kullanılması bilimidir.

Şu anda dünyada 3.000'den fazla biyoteknoloji şirketi bulunmaktadır. 2004 yılında dünyada değeri 40 milyar doların üzerinde biyoteknolojik ürünler üretildi.

Biyoteknolojinin gelişimi bilimsel araştırma tekniklerinin gelişmesiyle ilişkilidir. Karmaşık modern araçlar, nükleik asitlerin yapısını oluşturmayı, kalıtım fenomenindeki önemini ortaya çıkarmayı, genetik kodu çözmeyi, protein biyosentezinin aşamalarını tanımlamayı mümkün kılmıştır. Bu başarılar dikkate alınmadan, bilimin ve üretimin pek çok alanında tam teşekküllü insan faaliyeti şu anda düşünülemez: biyoloji, tıp ve tarım.

Genlerin ve proteinlerin yapısı arasındaki bağlantıların keşfi, moleküler genetiğin yaratılmasına yol açtı. Vücudun bağışıklık reaksiyonlarının genetik temelini inceleyen immünogenetik hızla gelişiyor. Birçok insan hastalığının genetik temeli veya bunlara yatkınlık tespit edilmiştir. Bu tür bilgiler, tıbbi genetik alanındaki uzmanların hastalığın kesin nedenini belirlemesine ve insanlar için önleyici ve tedavi tedbirleri geliştirmesine yardımcı olur.

Referanslar

1)A.A. Zhuchenko, Yu.L. Guzhov, V.A. Pukhalsky, "Genetik", Moskova, "KolosS" 2003

2)V.L. Petukhov, O.S. Korotkevich, S.Zh. Stambekov, "Genetik" Novosibirsk, 2007.

)AV. Bakai, I.I. Kocsis, G.G. Skripnichenko, "Genetik", Moskova "KolosS", 2006.

)E.P. Karmanova, A.E. Bolgov, "Genetik Çalıştayı", Petrozavodsk 2004

5)V.A. Pukhalsky "Genetiğe Giriş", Moskova "KolosS" 2007

)E.K. Merkuryeva, Z.V. Abramova, A.V. Bakai, I.I. Kocsis, "Genetik" 1991

7)B.V. Zakharov, S.G. Mamontov, N.I. Sonin, "Genel Biyoloji" 10-11. Sınıflar, Moskova 2004.

özel ders

Bir konuyu incelemek için yardıma mı ihtiyacınız var?

Uzmanlarımız ilginizi çeken konularda tavsiyelerde bulunacak veya özel ders hizmetleri sağlayacaktır.
Başvurunuzu gönderin Konsültasyon alma olasılığını öğrenmek için hemen konuyu belirtin.