Досягнення біології. Контрольна робота досягнення біології у сучасних варіантах систематики життя

Найбільш важливими подіями в галузі біології, що вплинули на весь перебіг її подальшого розвитку, є: встановлення молекулярної структуриДНК та її ролі у передачі інформації у живій матерії (Ф. Крік, Дж. Вотсон, М. Вілкінс); розшифрування генетичного коду (Р. Холлі, Х.-Г. Корану, М. Ніренберг); відкриття структури гена та генетичної регуляції синтезу білків (О. М. Львів, Ф. Жакоб, Ж.-Л. Моно та ін.); формулювання клітинної теорії (М. Шлейден, Т. Шван, Р. Вірхов, К. Бер); дослідження закономірностей спадковості та мінливості (Г. Мендель, Г. де Фріз, Т. Морган та ін.); формулювання принципів сучасної систематики (К. Лінней), еволюційної теорії(Ч. Дарвін) та вчення про біосферу (В.І. Вернадський).

Значення відкриттів останніх десятилітьще належить оцінити, проте найбільш великими досягненнями біології були визнані: розшифрування геному людини та інших організмів, визначення механізмів контролю потоку генетичної інформації в клітині і організмі, що формується, механізмів регуляції поділу і загибелі клітин, клонування ссавців, а також відкриття збудників «коров'ячого сказу» ( пріонів).

Роботи за програмою «Геном людини», які проводилися одночасно у кількох країнах та були завершені на початку нинішнього століття, привели нас до розуміння того, що у людини є всього близько 25-30 тис. генів, але інформація з більшої частини нашої ДНК не зчитується ніколи, тому що в ній міститься велика кількістьділянок та генів, що кодують ознаки, що втратили значення для людини (хвіст, оволосіння тіла та ін). Крім того, було розшифровано ряд генів, які відповідають за розвиток спадкових захворювань, а також генів-мішеней лікарських препаратів. Однак практичне застосуваннярезультатів, отриманих під час реалізації цієї програми, відкладається до того часу, доки не будуть розшифровані геноми значної кількості людей, і тоді стане зрозуміло, у чому ж їх відмінність. Ці цілі поставлені перед цілим рядом провідних лабораторій усього світу, які працюють над реалізацією програми ENCODE.

Біологічні дослідження є фундаментом медицини, фармації, широко використовуються в сільському та лісовому господарстві, харчової промисловостіта інших галузях людської діяльності.

Добре відомо, що тільки «зелена революція» 1950-х років дозволила хоча б частково вирішити проблему забезпечення населення Землі, що швидко зростає, продуктами харчування, а тваринництво - кормами за рахунок впровадження нових сортів рослин і прогресивних технологійїх вирощування. У зв'язку з тим, що генетично запрограмовані властивості сільськогосподарських культур майже вичерпані, подальше вирішення продовольчої проблеми пов'язують із широким запровадженням у виробництво генетично модифікованих організмів.

Виробництво багатьох продуктів харчування, таких як сири, йогурти, ковбаси, хлібобулочні вироби та ін, також неможливе без використання бактерій та грибів, що є предметом біотехнології.

Пізнання природи збудників, процесів перебігу багатьох захворювань, механізмів імунітету, закономірностей спадковості та мінливості дозволили суттєво знизити смертність і навіть повністю викорінити низку хвороб, таких, наприклад, як чорна віспа. За допомогою нових досягненьбіологічної науки вирішується проблема репродукції людини. Значна частинасучасних лікарських препаратів виробляється на основі природної сировини, а також завдяки успіхам генної інженерії, як, наприклад, інсулін, настільки необхідний хворим на цукровий діабет, що в основному синтезується бактеріями, яким перенесений відповідний ген.

Не менш значущі біологічні дослідженнядля збереження довкіллята різноманітності живих організмів, загроза зникнення яких ставить під сумнів існування людства.

Найбільше значеннясеред досягнень біології є той факт, що вони лежать навіть у основі побудови нейронних мережі генетичного коду в комп'ютерні технології, а також широко використовуються в архітектурі та інших галузях. Поза всяким сумнівом, що настало XXI століття є віком біології.

Біологія - система наук про живу природу. Серед різних біологічних наук одними з перших, понад дві тисячі років тому, виникли науки, що вивчають рослини – ботаніка (від грец. Ботане – зелень) – та тварин – зоологія (від грецьк. зоон – тварина – та логос). Успіхи у розвитку біології згодом зумовили виникнення її напрямів, із якими ви познайомитеся у старших класах.

Кожен організм мешкає у певному середовищіе. Середовище проживання – частина природи, що оточує живі організми, з якою вони взаємодіють. Навколо нас є безліч живих організмів. Це – рослини, тварини, гриб, бактерії. Кожну з цих груп вивчає окремоя біологічна наука.

Значення біології у житті

людини. Нині перед людством особливо гостровстають такі загальні проблеми, як охорона здоров'я,забезпечення продовольством та збереження різноманітності організмів на нашій планеті. Біологія, дослідження якої спрямовані на вирішення цих та інших питань, тісно взаємодіє з медициною, сільським господарством, промисловістю, зокрема харчовоюегкой і т.д.

Ви всі знаєте, що, захворівши, людина використовує ліки. Більшість лікарських речовин одержують із рослин чи продуктів життєдіяльності мікроорганізмів. Наприклад, життя сотень мільйонів людей зберегло застосування антибіотиків (від грец.отів - і біос). Їх виробляють певні види грибів та бактерій. Антибіотики вбивають збудників багатьох небезпечних захворювань людини та тварин.

Біологія грає важливу рольта у забезпеченні людства продовольстваїм. Вчені створюють нові високоврожайні сорти рослин та породи тварин, що дозволяє отримувати більше продуктівпітня. Дослідження біологівспрямовані

на збереження та підвищення родючості ґрунтів, що забезпечує високі врожаї. Живі організми широко використовують льзуются і в промисловості. Наприклад, кисле молоко, кефір, сири людина отримує завдяки діяльності певних видів бактерій та грибів.

Проте активна і часто непродумана господарська діяльність людини призвела до значного забруднення довкілля речовинами, шкідливими для живого, до знищення лісів, цілинних степів, водойм. За останні сторіччязникли тисячі видів тварин, рослин та грибів, а десятки тисяч перебувають на межі вимирання. Адже зникнення навіть одного якогось виду організмів означає безповоротну втратудля біологічної різноманітності нашої планети. Тому вчені створюють списки видів рослин, тварин і грибів, які потребують охорони (так звані Червоні книги), а також

Відео YouTube

Таким чином, біологія – наука, покликана своїми дослідженнями переконати людей у ​​необхідності дбайливого відношеннядо природи, дотримання її законів. Тому її вважають наукою майбутнього.

Роль біології в сучасній дійсності переоцінити важко, адже вона докладно вивчає життя людини у всіх її проявах. В даний час ця наука поєднує такі важливі поняття, як еволюція, клітинна теорія, генетика, гомеостаз та енергія. У її функції входить дослідження розвитку всього живого, а саме: будова організмів, їх поведінка, а також відносини між собою та взаємозв'язок із навколишнім середовищем.

Значення біології в житті людиниможе бути зрозумілим, якщо провести паралель між основними проблемами життєдіяльності індивіда, наприклад, здоров'ям, харчуванням, а також вибором оптимальних умов існування. На сьогоднішній день відомі численні науки, які відокремилися від біології, ставши не менш важливими та самостійними. До таких можна віднести зоологію, ботаніку, мікробіологію та вірусологію. З них важко виділити найбільш значущі, всі вони є комплексом найцінніших фундаментальних знань, накопичених цивілізацією.

У цій галузі знань працювали видатні вчені, такі якКлавдій Гален, Гіппократ, Карл Лінней, Чарльз Дарвін, Олександр Опарін, Ілля Мечников та багато інших. Завдяки їхнім відкриттям, особливо вивченню живих організмів, з'явилася наука морфологія, а також фізіологія, яка зібрала знання про системи організмів живих істот. Неоціненну роль розвитку спадкових захворювань зіграла генетика.

Біологія стала міцним фундаментом у медицині, соціології та екології. Важливо, що ця наука, як будь-яка інша, не статична, а постійно поповнюється новими знаннями, які трансформуються як нових біологічних теорійта законів.

Роль біології в сучасному суспільстві, а особливий

але в медицині, безцінна. Саме з її допомогою були знайдені способи лікування бактеріологічних і вірусних захворювань, що швидко поширюються. Щоразу, коли ми замислюємося над питанням про те, якою є роль біології в сучасному суспільстві, згадуємо, що саме завдяки героїзму медиків-біологів зникли з планети Земля вогнища страшних епідемій: чуми, холери, черевного тифу, сибіркивіспи та інших не менш небезпечних для життя людини захворювань.

Можна сміливо стверджувати, спираючись на факти, що роль біології у суспільстві зростає безперервно. Неможливо собі уявити сучасне життябез селекції, генетичних досліджень, виробництва нових продуктів, а також екологічних джерел енергії.

Основне значення біології полягає в тому, що вона є фундаментом і теоретичною базою для багатьох перспективних наук, наприклад, таких, як, генетична інженерія та біоніка. Їй належить велике відкриття – розшифровка геному людини. Такий напрямок, як біотехнологія, було також створено з урахуванням знань, об'єднаних у біології. В даний час саме такого характеру технології дозволяють створювати безпечні ліки для профілактики та лікування, які не завдають шкоди організму. В результаті вдається збільшити не лише тривалість життя, а й його якість.

Сучасна біологія ґрунтується на тих здобутках, які були зроблені в цій науці у другій половині

ХІХ століття: створення Ч. Дарвіном еволюційного вчення,
основоположні роботи К. Бернара в галузі фізіоло
гії, найважливіші дослідження Л. Пастера, Р. Коха та
І.І. Мечникова в галузі мікробіології та імунології,
роботи І.М. Сєченова та І.І. Павлова в області вис
ший нервової діяльностіі, нарешті, блискучі роботи
Г. Менделя, хоч і не здобули популярності до початку

XX століття, але вже виконані їх визначним автором.
XX століття стало продовженням не менш інтенсивного

прогресу у біології. В 1900 голландським вченим-біологом X. де Фрізом (1848-1935), німецьким вченим-ботаніком К.Е. Корренсом (1864-1933) і австрійським ученим Еге. Чермак-Зейзенеггом (1871-1962) незалежно друг від друга майже одночасно вдруге відкрили і стали загальним надбанням закони спадковості, встановлені Менделем.

Розвиток генетики після цього відбувався швидко. Було прийнято принцип дискретності в явищах спадщини.

ності, відкритий ще Менделем; Досліди щодо вивчення закономірностей успадкування нащадками властивостей та ознак батьків були значно розширені. Було прийнято поняття «ген», введене відомим датським біологом Вільгельмом Йогансоном (1857-1927) в 1909 році і означає одиницю спадкового матеріалу, відповідального за передачу у спадок певної ознаки.

Утвердилося поняття хромосоми як структурного ядра клітини, що містить дезоксирибонуклеїнову кислоту (ДНК) – високомолекулярну сполуку, носій спадкових ознак.

Подальші дослідженняпоказали, що ген є певною частиною ДНК і дійсно носієм лише певних успадкованих властивостей, тоді як ДНК - носій всієї спадкової інформаціїорганізму.

Розвитку генетики сприяли великою мірою дослідження відомого американського біолога, одного з основоположників цієї науки Томаса Ханта Моргана (1866-1945). Він сформулював хромосомну теорію спадковості. Більшість рослинних і тваринних організмів є диплоїдними, тобто. їхні клітини (за винятком статевих) мають набори парних хромосом, однотипних хромосом від жіночого та чоловічого організмів. Хромосомна теоріяСпадковість зробила більш зрозумілими явища розщеплення у наслідуванні ознак.

Важливою подієюу розвитку генетики стало відкриття мутацій - змін, що виникають раптово, у спадковій системі організмів і тому можуть призвести до стійкої зміни властивостей гібридів, що передаються і далі у спадок. Своїм появою мутації повинні або випадковим у розвитку організму подіям (їх зазвичай називають природними або спонтанними мутаціями), або штучно викликаним впливам (такі мутації часто називають індукованими). Усі види живих організмів (як рослинних, і тварин) здатні мутувати, т. е. давати мутації. Це явище - раптове виникнення нових властивостей, що передаються у спадок, - відомо в біології давно. Однак систематичне вивченнямутацій було розпочато голландським ученим Хуго де Фрізом, який встановив і

сам термін "мутації". Було виявлено, що індуковані мутації можуть виникати внаслідок радіоактивного опромінення організмів, а також можуть бути спричинені впливом деяких хімічних речовин.

Слід зазначити першовідкривачів всього те, що пов'язані з мутаціями. Радянський вчений-мікробіолог Георгій Адамович Надсон (1867-1940) разом зі своїми колегами та учнями встановив у 1925 році вплив радіовипромінювання на спадкову мінливістьу грибів. Відомий американський генетик Герман Джозеф Меллер (1890-1967), який працював протягом 1933-1937 років у СРСР, виявив у 1927 році у дослідах з дрозофілами сильну мутагенну дію рентгенівських променів. Надалі було встановлено, що не тільки рентгенівське, а й будь-яке іонізоване опромінення викликає мутації.

Досягнення генетики (і біології загалом) за минуле після виходу друком книги Дарвіна «Походження видів» час настільки значні, що було дивно, якби це ніяк не вплинуло на дарвінівську теорію еволюції. Два фактори: мінливість та спадковість, яким Дарвін надавав велике значення, отримали глибше тлумачення.

Отже, подальший розвиток біології та входить до неї складовоюгенетики, по-перше, ще більше зміцнило дарвінівську теорію еволюції живого світу і, по-друге, дало глибше тлумачення (відповідне досягнутим успіхам у біології) поняттям мінливості та спадковості, а отже, всьому процесу еволюції живого світу. Більше того, можна сказати, що успіхи біології висунули цю науку до лав лідерів природознавства, причому найбільш разючі її досягнення пов'язані з вивченням процесів, що відбуваються на молекулярному рівні.

Молекулярна біологія

Прогрес у галузі вивчення макромолекул до другої половини нашого століття був порівняно повільним, але завдяки техніці фізичних методіваналізу, швидкість його різко зросла.

У. Астбері ввів у науку термін «молекулярна біологія» і провів основні дослідження білків та ДНК. Хоча в 40-і роки майже повсюдно панувала-

ло думка, що гени є особливий типбілкових молекул, в 1944 році О. Звірі, К. Маклеод і М. Мак-карті показали, що генетичні функціїу клітині виконує не білок, а ДНК. Встановлення генетичної ролінуклеїнових кислот мало вирішальне значеннядля подальшого розвитку молекулярної біології, причому було показано, що ця роль належить не тільки ДНК, а й РНК (рибонуклеїнова кислота).

Розшифровку молекули ДНК зробили у 1953 році Ф.Крік (Англія) та Д.Уотсон (США). Уотсон і Крик вдалося побудувати модель молекули ДНК, що нагадує подвійну спіраль.

Поряд із вивченням нуклеїнових кислот та процесом синтезу білка в молекулярній біології велике значення від самого початку мали дослідження структури та властивостей самих білків. Паралельно з розшифровкою амінокислотного складу білків проводилися дослідження їхньої просторової структури. Серед найважливіших досягненьцього напряму слід назвати теорію спіралі, розроблену 1951 року Еге. Полінгом і Р. Корі. Відповідно до цієї теорії, поліпептидний ланцюг білка не є плоским, а згорнутий у спіраль, характеристики якої були також визначені.

Незважаючи на молодість молекулярної біології, успіхи, досягнуті нею в цій галузі, приголомшливі. порівняно короткий строкбули встановлені природа гена та основні принципи його організації, відтворення та функціонування. Повністю розшифровано генетичний код, виявлено та досліджено механізми та головні шляхи утворення білка в клітині. Повністю визначено первинну структуру багатьох транспортних РНК. Встановлено основні принципи організації різних субклітинних частинок, багатьох вірусів, і розгадано шляхи їхнього біогенезу в клітині.

Інший напрямок молекулярної генетики- Вивчення мутації генів. Сучасний рівеньзнань дозволяє не тільки зрозуміти ці тонкі процеси, а й використовувати їх у своїх цілях. Розробляються методи генної інженерії, що дозволяють впровадити в бажану клітинку генетичну інформацію. У 70-ті роки з'явилися методи виділення в чистому виглядіфрагментів ДНК за допомогою електрофорезу.

У 1981 році процес виділення генів та отримання з них різних ланцюгів було автоматизовано. Генна інженерія у поєднанні з мікроелектронікою віщують можливості керувати живою матерією майже так само, як неживий.

У Останнім часому засобах масової інформаціїактивно обговорюються досліди з клонування та пов'язані з цим моральні, правові та релігійні проблеми. Ще в 1943 році журнал «Сайєнс» повідомив про успішне запліднення яйцеклітини в «пробірці». Далі події розвивалися в такий спосіб.

1973 - професор Л. Шетлз з Колумбійського університету в Нью-Йорку заявив, що він готовий зробити на світ першого «бебі з пробірки», після чого були категоричні заборони Ватикану і пресвітеріанської церкви США.

1978 - народження в Англії Луїзи Браун, першу дитину «з пробірки».

1997 - 27 лютого "Нейчур" помістив на своїй обкладинці - на тлі мікрофотографії яйцеклітини - знамениту овечку Доллі, що народилася в інституті Рослін в Единбурзі.

1997 рік - наприкінці грудня журнал «Сайєнс»
повідомив про народження шести овець, отриманих по рослин-
кому методу. Три з них, у тому числі і овечка Доллі,
несли людський ген «фактора IX», або кровоспинний
ливаючого білка, який необхідний людям, які страждають
гемофілією, тобто незгортання крові.

1998 рік - чиказький фізик Сіді оголошує про створення
ні лабораторії з клонування людей: він стверджує,
що відбою від клієнтів він не матиме.

1998, початок березня - французькі вчені оголосили про народження клонованої телички.

Все це розкриває унікальні перспективи для людства.

Клонування органів та тканин - це завдання номер один у галузі трансплантології, травматології та в інших галузях медицини та біології. При пересадці клонованого органу не треба думати про придушення реакції відторгнення та можливі наслідкиу вигляді раку, що розвинувся на фоні імунодефіциту. Клоновані органи стануть порятунком для людей, які потрапили до автомобільних

аварії або якісь інші катастрофи, або для людей, яким потрібна радикальна допомога через захворювання похилого віку (зношене серце, хвора печінка тощо).

Найнаочніший ефект клонування - дати можливість бездітним людям мати своїх дітей. Мільйони сімейних пар у всьому світі страждають, приреченими залишатися без нащадків.

Досягнення біології у сучасних варіантах систематики життя

На підставі останніх наукових досягнень сучасної біологічної науки дано таке визначення життя: «Життя – це відкриті саморегулюючі та самовідтворювані системи сукупностей живих організмів, побудовані зі складних біологічних полімерів – білків та нуклеїнових кислот» (І. І. Мечников).

Досягнення біології останнього часу призвели до виникнення принципово нових напрямів у науці. Розкриття молекулярної будови структурних одиниць спадковості (генів) послужило основою створення генної інженерії. За допомогою її методів створюють організми з новими, у тому числі й такими, що не зустрічаються в природі, комбінаціями спадкових ознак і властивостей. Вона відкриває можливості виведення нових сортів культурних рослин та високопродуктивних порід тварин, створення ефективних лікарських препаратів тощо.

Жива природа влаштувала себе геніально легко і мудро. Вона має єдину самовідтворювальну молекулу ДНК, на якій записано програму життя, а конкретніше, весь процес синтезу, структуру та функцію білків як основних елементів життя. Крім збереження програми життя молекула ДНК виконує ще одну найважливішу функцію - її самовідтворення, копіювання створюють наступність між поколіннями, безперервність нитки життя. Якось виникнувши, життя самовідтворюється у величезному розмаїтті, що забезпечує її стійкість, пристосованість до різноманітних умов середовища проживання і еволюцію.

Сучасні біотехнології

Сучасна біологія – область швидких і фантастичних перетворень на біотехнології.

Біотехнології засновані на використанні живих організмів та біологічних процесів у промисловому виробництві. На їх основі освоєно масове виробництво штучних білків, поживних та багатьох інших речовин, що за багатьма властивостями перевершують продукти природного походження. Успішно розвивається мікробіологічний синтез ферментів, вітамінів, амінокислот, антибіотиків тощо. Із застосуванням генних технологій та природних біоорганічних матеріалів синтезуються біологічно активні речовини – гормональні препарати та сполуки, що стимулюють імунітет.

Сучасна біотехнологія дозволяє перетворити відходи деревини, соломи та іншу рослинну сировину на цінні поживні білки. Вона включає процес гідролізації проміжного продукту - целюлози - і нейтралізацію глюкози, що утворюється, з введенням солей. Отриманий розчин глюкози є живильним субстратом мікроорганізмів – дріжджових грибків. Внаслідок життєдіяльності мікроорганізмів утворюється світло-коричневий порошок – високоякісний харчовий продукт, що містить близько 50% білка-сирцю та різні вітаміни. Поживним середовищем для дріжджових грибків можуть служити і такі розчини, що містять цукор, як паточна барда і сульфітний луг, що утворюється при виробництві целюлози.

Деякі види грибків перетворюють нафту, мазут і природний газ на харчову біомасу, багату на білки. Так, із 100 т неочищеного мазуту можна отримати 10 т дріжджової біомаси, що містить 5 т чистого білка та 90 т дизельного палива. Стільки дріжджів виробляється з 50 т сухої деревини або 30 тис. м3 природного газу. Для виробництва цієї кількості білка знадобилося б стадо корів з 10 000 голів, а їхнього змісту потрібні великі площі орних земель. Промислове виробництво білків повністю автоматизоване, і дріжджові культури ростуть у тисячі разів швидше, ніж велика рогата худоба. Одна тонна харчових дріжджів дозволяє одержати близько 800 кг свинини, 1,5-2,5 т птиці або 15-30 тис. яєць та заощадити при цьому до 5 т зерна.

Практичне застосування досягнень сучасної біології вже зараз дозволяє отримувати промисловим шляхом значну кількість біологічно активних речовин.

Біотехнологія, мабуть, вже протягом найближчих десятиліть займе лідируюче становище і, можливо, визначить особу цивілізації XXI століття.

Генні технології

Генетика - найважливіша галузь сучасної біології.

На основі генної інженерії народилася сучасна біотехнологія. У світі зараз колосальна кількість фірм, які займаються бізнесом у цій галузі. Вони роблять все: від ліків, антитіл, гормонів, харчових білків до технічних речей – надчутливих датчиків (біосенсорів), комп'ютерних мікросхем, хітинових дифузорів для добрих акустичних систем. Генно-інженерна продукція завойовує світ, вона безпечна в екологічному плані.

На початковій стадії розвитку генних технологій було отримано ряд біологічно активних сполук - інсулін, інтерферон та ін. Сучасні генні технології поєднують хімію нуклеїнових кислот та білків, мікробіологію, генетику, біохімію та відкривають нові шляхи вирішення багатьох проблем біотехнології, медицини та сільського господарства.

Генні технології засновані на методах молекулярної біології та генетики, пов'язаних із цілеспрямованим конструюванням нових, що не існують у природі поєднань генів. Основна операція генної технології полягає у вилученні з клітин організму гена, що кодує необхідний продукт, або групи генів та з'єднання їх з молекулами ДНК, здатними розмножуватися в клітинах іншого організму.

ДНК, що зберігається і працює у клітинному ядрі, відтворює як саму себе. У потрібний момент певні ділянки ДНК – гени – відтворюють свої копії у вигляді хімічно подібного полімеру – РНК, рибонуклеїнової кислоти, які у свою чергу служать матрицями для безлічі необхідних організму білків. Саме білки визначають усі ознаки живих організмів. Основний ланцюг подій на молекулярному рівні:

ДНК -> РНК -> білок

У цьому рядку міститься так звана центральна догма молекулярної біології.

Генні технології сприяли створенню сучасних методів аналізу генів і геномів, які, своєю чергою, - до синтезу, тобто. до конструювання нових, генетично модифікованих мікроорганізмів На цей час встановлені нуклеотидні послідовності різних мікроорганізмів, включаючи промислові штами, і ті, які необхідні дослідження принципів організації геномів й у розуміння механізмів еволюції мікробів. Промислові мікробіологи, у свою чергу, переконані, що знання нуклеотидних послідовностей геномів промислових штамів дозволить програмувати їх на те, щоб вони приносили великий дохід.

Клонування еукаріотних (ядерних) генів у бактеріях і є той важливий спосіб, який призвів до бурхливого розвитку мікробіології. Фрагменти геномів тварин та рослин для їх аналізу клонують саме у мікроорганізмах. Для цього як молекулярні вектори, переносники генів, використовують штучно створені плазміди, а також безліч інших молекулярних утворень для виділення і клонування.

За допомогою молекулярних проб (фрагментів ДНК з певною послідовністю нуклеотидів) можна визначати, скажімо, чи донорська кров заражена вірусом СНІДу. А генні технології для ідентифікації деяких мікробів дозволяють стежити за їх поширенням, наприклад, усередині лікарні або епідемії.

Генні технології виробництва вакцин розвиваються у двох основних напрямках. Перше - вдосконалення вже існуючих вакцин і створення комбінованої вакцини, тобто. що складається з кількох вакцин. Другий напрямок – отримання вакцин проти хвороб: СНІДу, малярії, виразкової хвороби шлунка та ін.

За останні роки генні технології значно покращили ефективність традиційних штамів-продуцентів. Наприклад, у грибного штаму-продуцента антибіотика цефалоспорину збільшили кількість генів, що кодують експандазу, активність якої задає швидкість синтезу цефалоспорину. Через війну вироблення антибіотика збільшилася на 15-40%.

Проводиться цілеспрямована робота з генетичної модифікації властивостей мікробів, що використовуються у виробництві хліба, сироваренні, молочній промисловості, пивоварінні та виноробстві, щоб збільшити стійкість виробничих штамів, підвищити їх конкурентоспроможність по відношенню до шкідливих бактерій та покращити якість кінцевого продукту.

Генетично модифіковані мікроби приносять користь у боротьбі зі шкідливими вірусами та мікробами та комахами. Наприклад:

Стійкість рослин до гербіцидів, що важливо для боротьби з бур'янами, що засмічують поля і знижують урожай рослин, що культивуються. Отримані та використовуються гербіцидостійкі сорти бавовнику, кукурудзи, ріпаку, сої, цукрових буряків, пшениці та інших рослин.

Стійкість рослин до комах-шкідників. Розробка білка дельта-ендотоксину, що продукується різними штамами бактерії Bacillus turingensis. Цей білок токсичний для багатьох видів комах та безпечний для ссавців, у тому числі для людини.

Стійкість рослин до вірусних захворювань. Для цього геном рослинної клітини вводяться гени, що блокують розмноження вірусних частинок в рослинах, наприклад інтерферон, нуклеази. Отримано трансгенні рослини тютюну, томатів та люцерни з геном бета-інтерферону.

Крім генів у клітинах живих організмів, у природі існують також незалежні гени. Вони називаються вірусами, якщо можуть спричинити інфекцію. Виявилося, що вірус – це не що інше, як упакований у білкову оболонку генетичний матеріал. Оболонка - чисто механічне пристосування, як би шприц, для того, щоб упакувати, а потім упорснути гени, і тільки гени, в клітину-господаря і відвалитися. Потім вірусні гени в клітині починають репродукувати на собі свої РНК та свої білки. Все це переповнює клітину, вона лопається, гине, а вірус у тисячах копій звільняється та заражає інші клітини.

Хворобу, інколи ж навіть смерть викликають чужорідні, вірусні білки. Якщо вірус «хороший», людина не вмирає, але може хворіти все життя. Класичний приклад – герпес, вірус якого є в організмі 90% людей. Це найпристосованіший вірус, який зазвичай заражає людину в дитячому віці і живе в ньому постійно.

Таким чином, віруси – це, по суті, винайдена еволюцією біологічна зброя: шприц, наповнений генетичним матеріалом.

Тепер приклад уже із сучасної біотехнології, приклад операції із зародковими клітинами вищих тварин задля шляхетних цілей. Людство відчуває труднощі з інтерфероном – важливим білком, що має протиракову та противірусну активність. Інтерферон виробляється тваринним організмом, у тому числі людським. Чужий, не людський інтерферон для лікування людей брати не можна, він відторгається організмом або малоефективний. Людина ж виробляє дуже мало інтерферону на її виділення з фармакологічними цілями. Тому було зроблено таке. Ген людського інтерферону був введений в бактерію, яка потім розмножувалася і у великих кількостях напрацьовувала людський інтерферон відповідно до людського гену, що сидить у ній. Зараз ця вже стандартна техніка застосовується у всьому світі. Так само, і вже досить давно, виробляється генно-інженерний інсулін. З бактеріями, однак, виникає багато складнощів при очищенні потрібного білка від бактеріальних домішок. Тому починають від них відмовлятися, розробляючи способи запровадження необхідних генів у вищі організми. Це найважче, але дає колосальні переваги. Наразі, зокрема, вже широко поширене молочне виробництво потрібних білків із використанням свиней та кіз. Принцип тут, дуже коротко і спрощено, такий. З тварини вилучають яйцеклітини і вставляють у тому генетичний апарат, під контроль генів білків молока тварини, чужорідні гени, що визначають вироблення необхідних білків: інтерферону, або необхідні людині антитіл, або спеціальних харчових білків. Потім яйцеклітини запліднюють та повертають в організм. Частина потомства починає давати молоко, що містить необхідний білок, та якщо з молока виділити його досить просто. Виходить значно дешевше, безпечніше та чистіше.

Таким же шляхом було виведено корови, що дають «жіноче» молоко (коров'яче молоко з необхідними людськими білками), придатне для штучного вигодовування немовлят. А це зараз досить серйозна проблема.

Загалом можна сказати, що у практичному плані людство досягло досить небезпечного рубежу. Навчилися впливати на генетичний апарат, зокрема й вищих організмів. Навчилися спрямованому, вибірковому генному впливу, продукуванню про трансгенних організмів – організмів, що несуть будь-які чужорідні гени. ДНК – це речовина, з якою можна маніпулювати. В останні два-три десятиліття виникли методи, за допомогою яких можна розрізати ДНК у потрібних місцях та склеювати з будь-яким іншим шматочком ДНК. Понад те, можуть вирізати і вставляти як певні готові гени, а й рекомбінанти – комбінації різних, зокрема і штучно створених генів. Цей напрямок отримав назву генної інженерії. Людина стала генним інженером. У його руках, у руках не такої вже досконалої в інтелектуальному відношенні істоти, з'явилися безмежні, гігантські можливості – як у Господа Бога.

Сучасна цитологія

Нові методи, особливо електронна мікроскопія, застосування радіоактивних ізотопів та високошвидкісного центрифугування дозволяють досягти величезних успіхів у вивченні будови клітини. У розробці єдиної концепції фізико-хімічних аспектів життя цитологія дедалі більше зближується коїться з іншими біологічними дисциплінами. При цьому її класичні методи, засновані на фіксації, фарбуванні та вивченні клітин під мікроскопом, як і раніше, зберігають практичне значення.

Цитологічні методи використовуються, зокрема, у селекції рослин визначення хромосомного складу рослинних клітин. Такі дослідження надають велику допомогу у плануванні експериментальних схрещувань та оцінці отриманих результатів. Аналогічний цитологічний аналіз проводиться і на клітинах людини: він дозволяє виявити деякі спадкові захворювання, пов'язані зі зміною числа та форми хромосом. Такий аналіз у поєднанні з біохімічними тестами використовують, наприклад, при амніоцентезі діагностики спадкових дефектів плода.

Проте найважливіше застосування цитологічних методів у медицині – це діагностика злоякісних новоутворень. У ракових клітинах, особливо у їхніх ядрах, виникають специфічні зміни. Злоякісні освіти – це не що інше, як відхилення у нормальному процесі розвитку внаслідок виходу з-під контролю керуючих розвитком систем, насамперед генетичних. Цитологія є досить простим та високоінформативним методом скринінгової діагностики різних проявів папіломавірусу. Це дослідження проводиться як у чоловіків, так і у жінок.

Опис роботи

На підставі останніх наукових здобутків сучасної біологічної науки дано наступне визначенняжиття: «Життя – це відкриті саморегулюючі та самовідтворювані системи сукупностей живих організмів, побудовані зі складних біологічних полімерів – білків та нуклеїнових кислот» (І. І. Мечников).
Досягнення біології останнього часу призвели до виникнення принципово нових напрямів у науці. Розкриття молекулярної будовиструктурних одиниць спадковості (генів) послужило основою створення генної інженерії. За допомогою її методів створюють організми з новими, у тому числі й такими, що не зустрічаються в природі, комбінаціями спадкових ознак і властивостей. Вона відкриває можливості виведення нових сортів культурних рослин та високопродуктивних порід тварин, створення ефективних лікарських препаратів тощо.