Биотехнология - наука о применении биологических процессов и систем в производстве

1.

БИОТЕХНОЛОГИЯ

2.

Биотехноло́гия — наука о применении
биологических процессов и систем в производстве
Виды биотехнологии
Микробиологический синтез
Процесс превращение одних веществ в
другие при помощи ферментации. Брожение,
квашение (дрожжи, бактерии, плесневые грибы) –
напитки, пищевые продукты, обработка текстиля и
кожи
Синтез продуктов из непищевого сырья
(углеводородов нефти и газа, гидролизатов древесины),
и
отходов
промышленной
переработки
сахарной свёклы, кукурузы, масличных и крупяных
культур и т.д. Продукты: белково-витаминные
концентраты, аминокислоты, витамины, антибиотики,
бактериальные и вирусные препараты для защиты
растений от вредителей и болезней, бактериальные
удобрения, комбикорма.

3.

Генная инженерия
Совокупность
приёмов,
методов
и
технологий
получения
рекомбинантных РНК и ДНК, выделения генов из организма (клеток),
манипуляций с генами, введения их в другие организмы и
выращивания искусственных организмов после удаления выбранных
генов из ДНК.
Трансгенные животные - содержащие во всех клетках
своего организма дополнительную интегрированную с
хромосомами чужеродную ДНК (трансген), которая
передается по наследству.
Трансгенные растения — растения, в геном которых
«встроены» чужеродные гены, делающие растения
устойчивыми к вредителям и болезням (и не только!)

4.

Космическая биотехнология
-изучение влияния факторов космического полета
на биообъекты и биотехнологические процессы;
- получение биообъектов (вирусов, бактерий,
растительных и животных клеток) с нужными
свойствами для использования их в интересах
медицины,
ветеринарии,
растениеводства
и
биотехнологии;
- поиск и отработка технологий
перспективных
биопродуктов
в
микрогравитации;
получения
условиях
изучение
биодеградирующего
действия
микроорганизмов, находящихся в атмосфере
космических
станций,
на
конструкционные
элементы станции и находящееся в гермообъеме
оборудование.

5.

Клеточная инженерия
Клеточная инженерия изучает
•методы гибридизации соматических клеток, принадлежащих разным видам,
•возможности клонирования тканей или целых организмов из отдельных
клеток.
культура тканей способ
искусственного
вегетативного размножения растений, а также способ
культивирования in vitro органов или эксплантов ткани
животных.
клонирование — появление естественным путём или
получение
нескольких
генетически
идентичных
организмов путём бесполого (в том числе вегетативного)
размножения.
получение
нескольких
идентичных
копий
наследственных молекул (молекулярное клонирование).
- биотехнологические методы, используемые для
искусственного получения клонов организмов, клеток или
молекул.
МИКРОКЛОНИРОВАНИЕ
МИКРОЧЕРЕНКОВАНИЕ

6.

7.

Селекция
Отбор и Гибридизация
две основные формы искусственного отбора:
массовый
• применяют при селекции
перекрестноопыляемых растений.
• В этом случае сорт представляет
собой популяцию, состоящую из
гетерозиготных особей, и каждое
семя обладает уникальным
генотипом.
• С помощью массового отбора
сохраняются и улучшаются
сортовые качества, но результаты
отбора неустойчивы в силу
случайного перекрестного
опыления.
и
индивидуальный
• применяют
при
селекции
самоопыляемых
растений
(пшеница, ячмень, горох). В
этом
случае
потомство
сохраняет
признаки
родительской формы, является
гомозиготным и называется
чистой линией.
• Мутации
чаще
всего
рецессивны. Под контроль
естественного
и
искусственного отбора они
попадают только тогда, когда
переходят
в
гомозиготное
состояние.

8.

Инбридинг (инцухт) - близкородственное скрещивание
• Инбридинг бывает при самоопылении перекрестноопыляемых
растений.
• Подбирают растения, у гибридов которых максимальный гетерозис
Такие растения в течение ряда лет подвергаются принудительному
самоопылению.
• В результате многие рецессивные неблагоприятные гены
оказываются в угнетенном состоянии. Затем полученные линии
скрещивают между собой, образуются гибридные семена, дающие
гетерозисное поколение.
Гетерозис («гибридная сила»)
• Гибриды превосходят родительские формы (лучшая
приспособляемость, большая плодовитость и жизнеспособности (F1)). .
• Гетерозис характерен для гибридов первого поколения, первое
гибридное поколение дает прибавку урожая до 30%

9.

Получение полиплоидов
• Полиплоидные растения обладают
большей массой вегетативных органов,
имеют более крупные плоды и семена.
• Многие культуры представляют собой
естественные полиплоиды: пшеница,
картофель, выведены сорта
полиплоидной гречихи, сахарной свеклы.
• Классическим способом получения
полиплоидов является обработка
проростков колхицином. Это вещество
блокирует образование микротрубочек
веретена деления при митозе, в клетках
удваивается набор хромосом, клетки
становятся тетраплоидными.

10.

Отдаленная гибридизация
• скрещивание растений, относящихся к разным видам.
• отдаленные гибриды обычно стерильны.
• Методика преодоления бесплодия у отдаленных гибридов была
разработана в 1924 году советским ученым Г.Д. Карпеченко.
• скрестил редьку (2n = 18) и капусту (2n = 18). Диплоидный набор гибрида
был равен 18 хромосомам. Полученный капустно-редечный гибрид был
стерильным,
• С помощью колхицина удвоил хромосомный набор гибрида, полиплоид стал
иметь 36 хромосом, при мейозе «редечные» (9 + 9) хромосомы
конъюгировали с «редечными», «капустные» (9 + 9) с «капустными».
• Таким способом были получены пшенично-ржаные гибриды (тритикале),
пшенично-пырейные гибриды и др.

11.

Использование соматических мутаций
применяются для селекции вегетативно размножающихся
растений. Только с помощью вегетативного размножения
сохраняются свойства многих сортов плодово-ягодных культур.
Экспериментальный мутагенез
Основан на открытии воздействия различных излучений для
получения мутаций и на использовании химических мутагенов.
Сейчас в мире созданы более тысячи сортов,
ведущих родословную от отдельных мутантных
растений, полученных после воздействия
мутагенами.

12.

Методы селекции растений, предложенные
И.В. Мичуриным
• С помощью метода ментора И.В. Мичурин
добивался изменения свойств гибрида в нужную
сторону.
• Например, если у гибрида нужно было улучшить
вкусовые качества, в его крону прививались
черенки с родительского организма, имеющего
хорошие вкусовые качества, или гибридное
растение прививали на подвой, в сторону которого
нужно было изменить качества гибрида.
• И.В. Мичурин указывал на возможность
управления доминированием определенных
признаков при развитии гибрида. Для этого на
ранних стадиях развития необходимо воздействие
определенными внешними факторами.
• Например, если гибриды выращивать в открытом
грунте, на бедных почвах повышается их
морозостойкость.

13.

14.

БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ
ПРОМЫШЛЕННОСТЬ
-«Красная»
биотехнология
—
производство
биофармацевтических препаратов (протеинов, ферментов,
антител) для человека, а также коррекция генетического кода.
-«Зелёная» биотехнология — разработка и внедрение в
культуру генетически модифицированных растений.
-«Белая» биотехнология —
ферментов и биоматериалов
промышленности.
производство биотоплив,
для различных отраслей
-"Серая" биотехнология - связана
деятельностью, биоремедиацией;
с
природоохранной
-"Синяя" биотехнология – связана с использованием морских
организмов и сырьевых ресурсов;
«Оранжевая
биотехнология»
или
образовательная
биотехнология
применяется
для
распространения
биотехнологий и подготовки кадров в этой области.

15.

Биоинженерия
Биоинженерия или биологическая инженерия — направление
науки и техники, развивающее применение инженерных принципов
в биологии и медицине.
Биоинженерия (включая инженерию биологических систем) —
применение понятий и методов биологии (и, во вторую очередь,
физики, химии, математики и информатики) для решения
актуальных проблем связанных с науками о живых организмах

16.

Биомедициина
Биомедици́на, также называемая теоретической медициной —
раздел медицины, изучающий с теоретических позиций
организм человека, его строение и функцию в норме и
патологии, патологические состояния, методы их диагностики,
коррекции и лечения.

17.

Наномедицина
Наномедицина — это медицинское применение нанотехнологии.
Наномедицина простирается от медицинского применения
наноматериалов до наноэлектронных биосенсоров и даже
возможного применения молекулярной нанотехнологии в
будущем.

18.

Биофармакология
Биофармакология — раздел фармакологии, который изучает
физиологические эффекты, производимые веществами
биологического и биотехнологического происхождения.

19.

Биоинформатика
-математические
методы
компьютерного
анализа
сравнительной геномике (геномная биоинформатика).
в
-разработку алгоритмов и программ для предсказания
пространственной структуры биополимеров (структурная
биоинформатика).
-исследование стратегий, соответствующих вычислительных
методологий, а также общее управление информационной
сложности биологических систем.
В биоинформатике
используются методы
прикладной математики,
статистики и информатики.

20.

Бионика
Био́ника — прикладная наука о применении в технических
устройствах и системах принципов организации, свойств,
функций и структур живой природы, то есть формы живого в
природе и их промышленные аналоги.
Различают:
биологическую
бионику,
изучающую
процессы,
происходящие в биологических системах;
-теоретическую бионику, которая строит математические
модели этих процессов;
-техническую бионику, применяющую модели теоретической
бионики для решения инженерных задач.
.