Урок 29. Биотехнология и прогресс человечества
Предмет: Естествознание, 11 класс

Конспект урока

Естествознание, 11 класс

Урок 29. Биотехнология и прогресс человечества

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме: Какой смысл вкладывают в понятия «биотехнология», «генная инженерия», «генетически модифицированные организмы», «клонирование»? Каковы ключевые этапы развития биотехнологии? Какие существуют современные направления развития биотехнологий? Каков вклад биотехнологии в развитие цивилизации? Каковы перспективы развития и проблемы использования современных достижений биотехнологии? Каковы перспективы дальнейшего развития биотехнологии?

Глоссарий по теме:

Биотехнология – это дисциплина, которая исследует возможности использования организмов для решения актуальных технологических задач, а также возможности создания организмов с необходимыми для хозяйственной деятельности свойствами.

Генетически модифицированные организмы – организмы, в генотип которых внесены изменения искусственным путем.

Генная инженерия – это метод биотехнологии и направление молекулярной биологии, в рамках которого осуществляется исследование и выделение генов из клеток живых организмов для последующей манипуляции.

Клонирование – это процесс получения искусственным путем потомков идентичных прототипу (клонов).

Клеточная инженерия – это метод биотехнологии – выращивание в специальных условиях культур клеток живых организмов для проведения исследований, а также для медицинских целей – например, выращивание тканей человека для последующей трансплантации.

Основная и дополнительная литература по теме урока:

1.	Естествознание. 11 класс: учебник для общеобразоват. организаций: базовый уровень / И.Ю. Алексашина, К.В. Галактионов, И.С. Дмитриев, А.В. Ляпцев и др. / под ред. И.Ю. Алексашиной. – 3-е изд., испр. – М.: Просвещение, 2017. – С. 141-145.

2. Егорова Т. А., Клунова С. М., Живухин Е. А. Основы биотехнологии. – М., 2003. – С. 56-79.

Открытые электронные ресурсы по теме урока:

Информационный портал / Раздел: достижения биотехнологий. URL: https://gmpnews.ru/terminologiya/biotechnology/

Теоретический материал для самостоятельного изучения

На современном этапе уровень развития науки позволяет человеку использовать не только различные вещества и материалы для своих целей, но и живых организмов, что открывает новый этап развития цивилизации – этап активного развития биотехнологий.

Биотехнология – это дисциплина, которая исследует возможности ис-пользования организмов для решения актуальных технологических задач, а также возможности создания организмов с необходимыми для хозяйственной деятельности свойствами средствами генной инженерии.

Уже сегодня биотехнологии дают возможность обеспечивать человечество необходимыми лекарствами и пищевыми продуктами – например, при помощи генетически модифицированных бактерий существует возможность получать инсулин, жизненно необходимый людям, которые страдают диабетом.

Биотехнология, как прикладная наука, появилась на стыке биологии и нескольких инженерных дисциплин в начале 70-х годов ХХ века. Началом биотехнологии считается метод генной инженерии, используя который биологи сумели перенести генетический материал одного организма в другой без естественного полового процесса.

Сегодня этот метод позволяет создавать генетически модифицированные организмы (ГМО) – организмы, в генотип которых внесены или убраны искусственным путем дополнительные гены. Процесс создания ГМО предполагает выделение необходимого для внедрения участка генов (участка ДНК) в организме-доноре генетической информации, и выбор участка в ДНК организма-акцептора (принимающего), куда будет встроен чужой генетический материал. Затем, при помощи специальных ферментов – рестриктаз происходит «нарезание» цепи ДНК на отдельные участки в местах расположения отдельных нуклеотидов, и встраивание нарезанных участков в ДНК организма-акцептора.

Сегодня генетически модифицированные организмы широко используются в сельском хозяйстве – без них невозможно было бы обеспечить население достаточным количеством пищевых ресурсов. В то же время, широко освещается точка зрения о вреде употребления ГМО в пищу, которая является неверной, поскольку при переваривании любых организмов животным или человеком весь генетический материал будет разрушен.

Единственный вред, который могут нанести ГМО – это вред генетическому разнообразию популяций, так как создание ГМО предполагает создание генетически идентичных или генетических близких организмов. Большое число генетически однородных особей в популяции, скрещиваясь с особями дикого типа, снижает ее генетическое разнообразие, и следовательно – общую приспособленность к условиям окружающей среды, что негативно сказывается на выживаемости популяций.

В то же время именно ГМО позволяет получать сегодня инсулин, синтезируемый бактериями, что намного дешевле технологии, используемой ранее – добычи инсулина из крови свиней и коров. В медицине используются и многие другие достижения биотехнологии.

К медицинской биотехнологии отнесены такие процессы производства, в ходе которых создаются биологические объекты (вещества, элементы) медицинского назначения. Это, например, витамины, ферменты, антибиотики, вакцины, полисахариды, аминокислоты, которые применяют как самостоятельные или вспомогательные средства.

Сегодня также возможна терапия раковых опухолей, которая базируется на нормализации работы мутированного гена (онкогена, который провоцирует рост опухолевых клеток) и в обучении иммунной системы «распознавать» и атаковать опухолевые антигены и активировать иммунный ответ.

Развитие биотехнологии сегодня достаточно актуально в контексте нехватки ресурсов биосферы для обеспечения и удовлетворения социально-экономических потребностей человеческой цивилизации.

В частности, биотехнология позволяет решить такие проблемы, как:

1. Нехватку качественной пресной воды.

2. Загрязнение окружающей среды, большое количество производимых отходов.

3. Необходимость создания возобновляемых источников энергии.

4. Необходимость получения новых экологически чистых материалов.

Особое развитие сегодня получает клеточная инженерия – как направление биотехнологии. Клеточная инженерия – это метод биотехнологии – выращивание в специальных условиях культур клеток живых организмов для проведения исследований, а также для медицинских целей – например, выращивание тканей человека для последующей трансплантации.

Генная инженерия – это направление молекулярной биологии и метод биотехнологии, в рамках которого осуществляется исследование и выделение генов из клеток живых организмов для последующей манипуляции.

Наиболее спорным прикладным направлением генной инженерии является клонирование. Клонирование – это процесс получения искусственным путем потомков идентичных прототипу – клонов.

Сегодня невозможно представить процесс диагностики некоторых опасных заболеваний без методов биотехнологии. Одно из последних достижений биотехнологии – это метод биосенсоров, которые «ловят» особые маркеры-молекулы, связанные с болезнями, и подают сигналы на датчики. Именно на основе этого разработаны тест-системы на онкологические маркеры, а также различные глюкометры – приборы для измерения уровня глюкозы в крови, необходимые диабетикам.

Биотехнология уже стала и будет в дальнейшем источником не только новых пищевых ресурсов для человека, медицинских препаратов, новых видов энергии, но и получения новых веществ. В то же время, именно сегодня в человеческой цивилизации наиболее остро встают вопросы применения отдельных биотехнологий – как правовые, так и этические.

Выводы. Биотехнология – это дисциплина, которая исследует возможности использования организмов для решения актуальных технологических задач, а также возможности создания организмов с необходимыми для хозяйственной деятельности свойствами средствами генной инженерии.

Уже сегодня биотехнологии дают возможность обеспечивать человечество необходимыми лекарствами и пищевыми продуктами – например, при помощи генетически модифицированных бактерий существует возможность получать инсулин, жизненно необходимый людям, которые страдают диабетом.

Биотехнология, как прикладная наука, появилась на стыке биологии и нескольких инженерных дисциплин в начале 70-х годов ХХ века. Началом биотехнологии считается метод генной инженерии, используя который биологи сумели перенести генетический материал одного организма в другой без естественного полового процесса.

Наиболее спорным прикладным направлением генной инженерии является клонирование. Клонирование – это процесс получения искусственным путем потомков идентичных прототипу – клонов.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля:

1. Организмы, в генотип которых внесены изменения искусственным путем, это:

1. ГМО.

2. Мономеры.

3. Молекулы.

Правильный ответ: 1. ГМО.

2. Вставьте пропущенные слова в текст:

«Генная ________ – это направление молекулярной биологии, в рамках которого осуществляется исследование и выделение генов из клеток живых организмов для последующей манипуляции».

Правильный ответ: инженерия.