![]() |
|
сделать стартовой | добавить в избранное |
![]() |
Охрана природы, Экология, Природопользование
Экологические аспекты современной биотехнологии |
О.В. Мосин Современная биотехнология далеко ушла от той науки о живой материи, которая зародилась в середине прошлого века. Успехи молекулярной биологии, генетики, цитологии, а также химии, биохимии, биофизики, электроники позволили получить новые сведения о процессах жизнедеятельности микроорганизмов. Быстрый рост численности населения нашей планеты и увеличение потребления природных ресурсов при постоянном уменьшении площадей агросферы — главного источника питания, корма и сырья для перерабатывающей промышленности — уже более не позволяют развивать отечественную экономику старыми советскими методами. При этом существенная роль в этом процессе должна уделяться экологии. Но уже сегодня очевидно, что необходимо увеличивать продуктивность как агросферы, так и техносферы. И хотя сегодня мы наблюдаем неоправданные восторги в связи с наступлением научно-технической революции и ностальгию по уходящей эпохе с ее экстенсивными методами производства. Несомненно то, что научный прогресс в совокупности с экологическим мышлением является основой развития человеческого общества.ПРЕДИСЛОВИЕ Среди ученых нет единого точного определения понятия «биотехнология». Можно сказать, что биотехнология изучает методы получения полезных для человека веществ и продуктов в управляемых условиях, используя микроорганизмы, клетки животных и растений или изолированные из клеток биологические структуры. Биотехнология позволила управлять клеточным биосинтезом микроорганизмов, но биотехнология — понятие более широкое, чем микробный синтез, поскольку используются не только микроорганизмы, но и культуры растительных и животных тканей, протопласты, клеточные ферменты и любые биологические системы, способные к биосинтезу или биоконверсии. В биотехнологии широко используются генетическая и клеточная инженерия, культивирование тканей многоклеточных организмов, иммунокоррекция, манипуляция с половыми клетками и др. Тесно связана с биотехнологией биоинженерия. Ее задачи — создание биореакторов, аэрирующих устройств, оборудования для стерилизации питательных сред и воздуха, разработка контрольной и измерительной аппаратуры, а также масштабирование и моделирование биотехнологических процессов. Биотехнология также связана с такими науками, как физиология микроорганизмов, растений и животных, цитология, биохимия, генетика, биофизика, молекулярная биология. Сегодня многочисленные биотехнологические процессы широко используются в отечественной пищевой промышленности. С их помощью удается увеличить продуктивность сельского хозяйства. С развитием биотехнологии поднялась на новый уровень фармацевтическая промышленность, возрастает роль биотехнологии в защите окружающей среды. Биотехнология вторгается в металлургию и горнодобывающую промышленность, добычу нефти, развивается новая отрасль — биогеотехнология. Сама биотехнология возникла в процессе развития технической микробиологии. Люди пользовались одноклеточными микроорганизмами давно, даже не подозревая об их существовании, хотя таинственные процессы брожения и необъяснимая ферментативная активность природных субстратов привлекали внимание химиков еще в XVIII веке.
Например, способность дрожжей образовывать спирт в сахарсодержащих растворах знали шумеры и вавилонцы за 6 тыс. лет до н. э. Египтяне стали применять дрожжи для выпечки хлеба в четвертом тысячелетии до н. э. Знакомство людей с микромиром, а также осознание незаменимости микроорганизмов в саморегулирующихся механизмах биосферы стали возможны благодаря открытиям Л. Пастера. В процессе изучения микроорганизмов изменились наши представления о сущности живых организмов, о возникновении и эволюции жизни на Земле, о круговороте веществ в биосфере и о причинах возникновения инфекционных заболеваний. После открытий Л. Пастера последовали новые выдающиеся открытия, на основе которых микроорганизмы стали сознательно применять для производства ряда важных продуктов. Были созданы методы профилактики и лечения живых организмов. На Третьем съезде Европейской ассоциации биотехнологов (Мюнхен, 1984 г.) голландский ученый Е. Хаувинк разделил историю биотехнологии на пять периодов, или эр. Допастеровская эраИспользование спиртового и молочнокислого броже- (до 1865 г.)ния при получении пива, вина, хлебопекарных и пив- ных дрожжей, сыра. Получение ферментированных продуктов и уксуса Послепастеровская эраПроизводство этанола, бутанола, ацетона, глицеро- (1866—1940 гг.)ла, органических кислот и вакцин. Аэробная очистка канализационных вод. Производство кормовых дрожжей из углеводов Эра антибиотиковПроизводство пенициллина и других антибиотиков {1941 — 1960 гг.)путем глубинной ферментации. Культивирование рас- тительных клеток и получение вирусных вакцин. Микробиологическая трансформация стероидов Эра управляемого биосин- Производство аминокислот с помощью микробныхтеза (1961 — 1975 гг.)мутантов. Получение чистых ферментов. Промыш- ленное использование иммобилизованных ферментов и клеток. Анаэробная очистка канализационных вод и получение биогаза. Производство бактериальных полисахаридов Эра новой биотехнологии Использование генной и клеточной инженерии в це-(после 1975 г.)лях получения агентов биосинтеза. Получение гиб- ридов, моноклональных антител, гибридов из протопластов и меристемных культур. Трансплантация эмбрионов В XX веке учёным удалось расшифровать многие тайны природы, установить биохимическую и физико-химическую сущность жизненных процессов. Освоение новых биологических методов определяет развитие других наук. В биотехнологии наряду с микробиологами, биохимиками работают вирусологи, генетики, цитологи, биофизики, электронщики, автоматчики, кибернетики. Новая биотехнология началась после открытия Дж. Уотсоном и Ф. Криком строения генетического материала — ДНК- Главным объектом исследований до сих пор остается живая клетка, но центральное место в биотехнологических экспериментах занимают, пожалуй, манипуляции с ДНК. Пользуясь методами генетической инженерии, создают искусственные, заранее запрограммированные генетические структуры в виде рекомбинантных молекул ДНК, осуществляют трансплантацию генов между разными видами микробных клеток, а также между клетками одноклеточных и многоклеточных организмов. Пристальное внимание современных исследователей привлекают биологические мембраны.
Создана теория хемоосмотической циркуляции протонов в биологических мембранах. Весьма многообразны биотехнологические манипуляции с клеточными структурами и протопластами. Например, в результате искусственного слияния лимфоцитов и меланомных клеток (разновидность опухоли) получены гибридомы, которые синтезируют моноклональные антитела, имеющие важное значение в иммунологических реакциях. Учение о моноклональных антителах — важный раздел современной биотехнологии. В 1972 г. Дж. Эдельманом, Р. Портером установлен химический состав антител — важного фактора иммунологической системы человека и животных. В 1975 г. путем гибридизации соматических клеток получены гибридомы, секретирующие моноклональные антитела. К числу последних достижений биотехнологии можно отнести разработанные А. С. Спириным основы бесклеточного синтеза белка в протоке, создание новых генно-инженерных сортов растений и животных, клонировании животных. Дальнейший прогресс человечества связывают с широким применением во всех сферах жизни биотехнологии. В промышленно развитых странах объем выпуска химических веществ, полученный микробным синтезом, составляет 8—10% всей химической продукции. Продукты биотехнологической промышленности можно условно разделить на крупнотоннажные (этанол, дрожжи, органические кислоты, фруктозные сиропы) и медикаменты, аминокислоты, гормоны и другие продукты тонкого микробного синтеза. Биотехнологические методы широко применяют в медицине и сельском хозяйстве. Уже сейчас в производственных условиях выращивают клеточную массу женьшеня, биотехнологические методы применяют при создании новых сортов культурных и декоративных растений, при оздоровлении картофеля и других растений. Генетические манипуляции, которые проводят в настоящее время с половыми клетками и эмбрионами животных, позволяют ускорить размножение высокопродуктивных животных для их дальнейшего клонирования. МИРОВАЯ ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СИТУАЦИЯ И РОЛЬ БИОТЕХНОЛОГИИ В ЕЕ УЛУЧШЕНИИ. Интенсификация сельского хозяйства, технический прогресс в промышленности, на транспорте привели к образованию диспропорций в окружающей среде, к деформации установившихся равновесий экосистем, к ухудшению экологической ситуации во всех сферах деятельности человека. Промышленные предприятия загрязняют атмосферу газообразными и твердыми выбросами, водоемы — стоками, которые содержат большое количество вредных, а иногда и сильно ядовитых веществ, от которых страдают фауна и флора. Эти вещества через растения и животных поступают в пищу человека. Химизация сельскохозяйственного производства также приводит к загрязнению почвы, водоемов, воздуха, пищевых продуктов. В некоторых регионах и городах планеты создалась напряженная экологическая ситуация. Вторая половина ушедшего столетия характеризовалась бурным развитием техники, индустриализацией народного хозяйства, интенсификацией производства пищевых продуктов для обеспечения питанием непрерывно увеличивающегося населения планеты. В 2000 году население земного шара составляло 7 млрд против 5 млрд в 1986 г. Отмечается тенденция к росту городского населения.
Первый прикорм введен 87 (87%) детям в 4,5 -- 5 месяцев, чаще в виде овощного пюре. Второй прикорм введен в 6 месяцев также 87 (87%) детям, чаще в виде манной каши. Раннее введение прикорма с 2,5 -- 3 месяцев имело место у 8 (8%) детей, и в 5 (5%) случаях прикорм вообще не вводился. Третий прикорм (кефир с творогом) введен в 8 месяцев в пищевой рацион 31 (31%) ребенка, 50 (50%) детям творог давали ранее указанного срока, в ряде случаев -- для коррекции питания; 19 детей творога не получали. Яичный желток с 7 месяцев получал 31 (31%) ребенок, до указанного срока -- 45 (45%), позже 10 (10%) детей; 14 (14%) детям желток в рацион питания не вводился. Белок животного происхождения в виде мясного пюре введен в рацион 26 (26%) детям в возрасте 7 месяцев, 15 (15%) -- в 6 -- 6,% мес., 48 (48%) -- позже 7 месяцев; 11 (11%) детей на 1 году жизни мясные продукты не получали. Кроме того, в рационе 80 (80%) детей имелись мясные бульоны, что в аспекте современных представителей о вскармливании нецелесообразно. Чаще всего причинами позднего введения пищевых добавок (соки, фруктовое пюре, желток, мясо) были проявления экссудативно-катарального диатеза, отказ ребенка от предложенной пищи, а иногда -- неосведомленность матерей о правилах вскармливания
1. Как охраняют природу в Германии
2. Роль болот в природе и жизни человека
4. Природа и особенности функционирования современных денег
5. Роль конкуренции и методы антимонопольного регулирования в современном мире
9. Современные технологии очистки воздуха в свете постановления правительства РФ 12.06.2003 г. №344
10. Современные технологии производства этикеток
12. Концепции развития современных технологий и энергетики
13. Современные технологии для персональных компьютеров
14. Сотрудничество Казахстана и Узбекистана в современных условиях: исторический аспект
15. Современная технология приготовления салатов из морепродуктов
16. Современная технология производства овощных блюд русской народной кухни
17. Современные технологии приготовления блюд из фаршированной птицы
19. Анализ современных технологий обучения истории
21. Современные технологии строительного производства
25. Международные природоохранные организации и их роль в современном мире
26. Масонство: история и роль в современной политической жизни
27. Формирование России как евразийского государства и её роль в современном цивилизационном процессе
28. Природа внимания и его роль в педагогическом процессе
29. Роль религии в истории и современной жизни России
31. Прибыль предприятия и её роль в современных условиях
32. Предпринимательство: понятие, экономический рост, роль в современных экономических процессах
33. Играют ли деньги главенствующую роль в современной экономике России
34. Роль денежно-кредитной политики на современном этапе
35. Роль природы в произведениях М. Горького
36. Роль теории дифференциальных уравнений в современной математике и ее приложениях
37. Роль рекламы в современном бизнесе. На примере России
41. Глобальные проблемы современности и экологии
42. Природно-технические геосистемы, как современные основные факторы взаимодействия общества и природы
43. Зелёные насаждения и их роль в современном городе
44. О роли и месте экологии в обществе
45. Роль экологической этики в современном обществе
46. Экология человека: современные проблемы и пути их решения
47. Теория денег К. Маркса. Роль золота в современных условиях
48. Роль маркетинга в современной деятельности аптечной организации
50. Функции и роль кредита в современной рыночной экономике
51. Современные транснациональные корпорации и их роль в мировой экономике
52. Генетика: современный подход
53. Грибы и их роль в природе и в развитии цивилизации
57. Иллюзия успеха. О роли преувеличений в жизни компании
58. Роль Индии(республика) в современных МО
59. Функции образования и их роль в современном обществе
60. Современная экология и ее проблемы
61. Роль страхования в современном обществе
63. Природа и человек. Современная теория происхождения человека
64. Энтропия и ее роль в построении современной картины мира
65. Роль и факторы развития международных стандартов аудита в современном мире
66. Вулканический пепел, его роль в природе и жизни людей
67. Роль прецедента в английской правовой системе и его значение в современном правовом мире
68. Роль СМИ в современной культуре
69. Сущность и роль телевидения в современном информационном обществе
73. Роль культурной коммуникации в современном обществе
74. Роль описания природы в романах Джейн Остен "Гордость и предубеждение" и Шарлотты Бронте "Джейн Эйр"
75. Роль золота в современной мировой валютной системе
76. Роль транснациональной компании в современной экономике
78. Природа и социальная роль конфликтов
79. Труд в природе, его роль в формировании экологической воспитанности дошкольников
80. Взаимосвязь различных видов деятельности и их роль в становлении осознанного отношения к природе
81. Современная политическая природа лоббизма и политической пропаганды
82. Природа и социальная роль конфликтов
83. Интеллектуальные элиты и их роль в современной элитной конфигурации
84. Многофункциональная роль женщины в современной семье
85. Система охранной сигнализации современной гостиницы
89. Актуальные проблемы современной экологии
90. Роль экотоксиканта никеля в экологии сегодня и его эволюционное влияние в далеком прошлом
91. Современная экология как междисциплинарный комплекс знаний
92. Современные концепции экологии
94. Экология в современном мире
95. Современные биотехнологии, используемые для охраны окружающей среды
96. Малый бизнеса и его роль в современной рыночной экономике
97. Роль диверсификации производства на предприятиях химической промышленности в современных условиях
98. Роль предприятий в современной экономике России и основные проблемы их развития