§ 56. Основные направления биотехнологии

1. Что такое биотехнология?

Биотехнология — это производство необходимых человеку продуктов и материалов с помощью живых организмов, культивируемых клеток и биологических процессов. Методы биотехнологии используются при оптимальных условиях, более производительны, экологически чисты. Объектами биотехнологии служат микроорганизмы (вирусы, бактерии, протисты, дрожжи и др.), растения, животные, а также изолированные из них клетки и клеточные органоиды.

2. Каковы основные направления биотехнологии?

Главными направлениями биотехнологии являются: 1) производство с помощью микроорганизмов и культивируемых эукариотических клеток биологически активных соединений (ферментов, гормональных препаратов, витаминов), лекарственных препаратов (антибиотиков, вакцин, сывороток, высокоспецифичных антител и др.), а также белков, аминокислот, используемых в качестве кормовых добавок; 2) применение биологических методов борьбы с загрязнением окружающей среды (биологическая очистка сточных вод, загрязнений почвы и т. п.) и защиты растений от вредителей и болезней; 3) создание новых полезных штаммов микроорганизмов, сортов растений, пород животных.

3, 4. Расскажите о методах генетической и клеточной инженерии. Какие результаты получены при их применении? Какие перспективы открываются в селекции в связи с применением методов генетической и клеточной инженерии?

Основой современной биотехнологии является генетическая и клеточная инженерия. Генетическая инженерия представляет собой раздел молекулярной биологии, связанный с целенаправленным созданием молекул ДНК, способных реплицироваться в клетке-хозяине и осуществлять контроль за синтезом необходимых веществ. Генная инженерия занимается расшифровкой структуры генов, их синтезом и клонированием, вставкой выделенных из клеток живых организмов или вновь синтезированных генов в клетки растений и животных с целью направленного изменения их наследственных свойств. Растения и животные, геном которых изменен путем генно-инженерных операций, получили название трансгенных растений или трансгенных животных. Например, в последние годы получено новое поколение трансгенных растений, устойчивых к гербицидам и насекомым-вредителям. В конце прошлого века площадь, которую занимали трансгенные растения в мире, составляла более 48 млн га.
В основе клеточной инженерии лежит использование методов культивирования изолированных клеток и тканей на искусственной питательной среде в регулируемых условиях. Разработаны условиярегенерации из отдельных культивируемых клеток целого растения картофеля, томата, пшеницы, ячменя, кукурузы и др. Методы клеточной инженерии дают возможность использования в селекции нетрадиционных методов — соматической гибридизации (слияния протопластов двух различных клеток иногда далеких видов), гаплоидии, клеточной селекции, преодоления нескрещиваемости в культуре и др. Так, удалось получить клетки, а из них целые растения моркови, синтезирующие в 20 раз больше незаменимой аминокислоты метионина, в 30 раз больше — триптофана. Культуры растительных клеток выгодно использовать для быстрого размножения медленно растущих растений — женьшеня, масличной пальмы, малины, персиков и др. При таком разведении иногда вырастают растения более продуктивные, чем исходный сорт.