ГДЗ по химии 10 класс, базовый уровень учебник Габриелян, Остроумов — страница 113

   Биотехнология — наука, изучающая использование живых организмов и биологических процессов в производстве.
   Название происходит от «био» — жизнь, «технология» — наука о производственных процессах.

   Традиционными биотехнологиями являются биотехнологические процессы, используемые человеком с незапамятных времён. Например, деятельность микроорганизмов лежит в основе хлебопечения (дрожжи), виноделия (брожение виноградного сока вызывает особый грибок, живущий на кожице винограда), получения молочных продуктов, в том числе сыроварения (молочнокислые бактерии).

   Аэробную (с участием кислорода воздуха) очистку осуществляют как в естественных условиях — на полях орошения, полях фильтрации, биологических прудах и каналах, так и в искусственных условиях — в аэротенках, биофильтрах и аэрофильтрах. При аэробной очистке «работают» бактерии, которые окисляют органические вещества и способствуют осаждению загрязняющих частиц.
   Анаэробная биологическая очистка эффективна при больших концентрациях загрязняющих веществ, так как анаэробные бактерии, осуществляющие процессы очистки, не нуждаются в присутствии растворённого в воде кислорода. На конечной стадии анаэробной очистки происходит выделение метана.

   Генная инженерия — это совокупность методов и технологий выделения генов из организма, введения их в другие организмы, а также конструирования новых, не существующих в природе генов.
   Генная инженерия не является наукой в широком смысле, но является инструментом биотехнологии, используя методы таких биологических наук, как молекулярная и клеточная биология, генетика, микробиология, вирусология. Методы генной инженерии позволяют преодолеть один из наиболее мощных запретов эволюции — запрет на обмен генетической информацией между далеко отстоящими видами.
   Например, коллектив под руководством академика Юрия Анатольевича Овчинникова выделил ген человека, отвечающий за синтез интерферона — белка, вырабатывающегося в организме для борьбы с вирусными инфекциями. Этот ген был встроен в ДНК бактерии кишечной палочки (Escherichia coli). Бактерии, содержащие человеческий ген, способны вырабатывать закодированный в этом гене белок. Такие бактерии культивируют в промышленных масштабах и выделяют из продуктов их жизнедеятельности интерферон, используемый как лекарственный препарат.
   Учёные нашли способы не только выделять необходимые гены из организма, но и изменять их (редактировать) и снова встраивать в молекулу ДНК. Этот метод уже используют в селекции растений; с его помощью в будущем можно будет лечить больных наследственными и врождёнными заболеваниями.
   Последние десятилетия генная инженерия поистине творит чудеса. Японским учёным удалось ввести в ДНК свиней ген шпината, в результате его мясо стало менее жирным. Генетически модифицированные растения произрастают уже на миллионах гектаров сельскохозяйственных угодий. Они отличаются от своих «собратьев» большей урожайностью, устойчивостью к вредителям, болезням и засухе, большим содержанием полезных питательных веществ.
   Методами генной инженерии получен виноград, которому пересадили ген морозоустойчивости от дикой капусты, в результате чего в Канаде впервые появились виноградники.
   Генетически модифицированных животных используют, например, для тестирования лекарственных препаратов с целью изучения их побочных эффектов. Путём генетической модификации получают животных, имеющих повышенную продуктивность и устойчивых к различным заболеваниям: овец с усиленным ростом шерсти, лососей, способных расти быстрее, чем природные сородичи, кур, устойчивых к птичьему гриппу.

   Клеточная инженерия — это методы конструирования клеток нового типа.
   Наиболее перспективное направление клеточной инженерии — выращивание из отдельных клеток новых тканей организма или даже органов. Ведь выращенные органы и ткани, в отличие от донорских, при пересадке не будут вызывать отторжения организмом. Более того, представляется возможность производить «ремонт» повреждённого органа или выращивать «запасной» непосредственно в организме, а не в пробирке.
   Выращивание клеток осуществляют на специальных питательных средах. Из отдельной клетки можно вырастить и целый организм.
   К методам клеточной инженерии можно отнести и клонирование — получение многих идентичных по форме и функциям генетически одинаковых потомков одной клетки или одного организма. В настоящее время в промышленных масштабах в пробирках на питательной среде выращивают так называемые микрорастения. Это крошечные проростки, образовавшиеся из одной клетки какого либо растения. В свою очередь, клетки, из которых выращивают микрорастения, были получены путём клонирования одной единственной растительной клетки. Такой посадочный материал генетически совершенно одинаков и не заражён вирусами. В виде микрорастений многие виды растений сохраняют в коллекциях. Клоны клеток применяют как своеобразные химические заводы для получения биологически активных веществ: эритропоэтина, инсулина, средств для предотвращения тромбообразования в кровеносной системе.

   Биотехнология опирается на живые организмы или их компоненты (например, ферменты) и работает в сравнительно мягких условиях — при умеренных температурах и обычном давлении. Она хорошо подходит для получения сложных веществ (антибиотиков, белков) с высокой точностью и минимумом побочных продуктов, а сырьё часто берут из возобновляемых источников.
   Химическая технология использует химические реакции и катализаторы, нередко требует жёстких условий — высоких температур и давлений, агрессивных сред. Она эффективнее для массового выпуска относительно простых веществ (кислот, полимеров, удобрений). При этом в таких процессах бывает больше побочных продуктов и отходов, а контроль сводится в основном к отслеживанию физико химических параметров.

      Сообщение по теме «Клонирование и перспективы его использования в медицине»:
   Клонирование — это создание генетически идентичных копий организмов, клеток или участков ДНК. В медицине речь чаще идёт не о полном копировании человека, а о более узких и безопасных подходах — например, о терапевтическом клонировании и работе со стволовыми клетками.
   Один из самых перспективных методов — соматическое клонирование, когда ядро из клетки пациента переносят в яйцеклетку, из которой предварительно удалили собственное ядро. Из такого материала можно вырастить культуру стволовых клеток, генетически полностью совпадающих с пациентом. Их главная ценность в том, что организм не будет их отторгать: ведь это по сути «свои» клетки, только в новом виде.
   Благодаря этому открываются серьёзные возможности для регенеративной медицины. Например, из таких клеток можно выращивать ткани и даже целые органы для пересадки: кожу при сильных ожогах, фрагменты сердечной мышцы после инфаркта, клетки поджелудочной железы при диабете. Это могло бы решить проблему нехватки донорских органов и снизить риски отторжения.
   Ещё одно важное направление — моделирование болезней. На культурах клеток с конкретными генетическими особенностями учёные могут изучать, как развивается заболевание, и тестировать лекарства. Такой подход делает поиск новых препаратов быстрее и точнее: вместо долгих и не всегда показательных опытов на животных можно сразу смотреть, как лекарство действует на человеческие клетки с нужной мутацией.
   В ветеринарии и сельском хозяйстве клонирование уже применяют на практике: так сохраняют ценные породы, восстанавливают редкие виды животных. В человеческой медицине полное репродуктивное клонирование запрещено по этическим и правовым причинам, но исследования в области клеточных технологий активно продолжаются.
   При всех перспективах остаются и серьёзные сложности. Технологии пока дорогие и технически непростые, а эффективность не всегда высокая. Кроме того, есть этические вопросы: как правильно использовать такие методы, какие границы нужно соблюдать, как защитить права пациентов. Поэтому развитие идёт поэтапно, с жёстким контролем и множеством проверок.
   Таким образом, клонирование в медицине — это не про «копирование людей», а про точечные технологии для лечения и изучения болезней. И хотя до массового применения ещё далеко, потенциал у этих методов огромный: они могут изменить подход к лечению тяжёлых заболеваний и сделать терапию по-настоящему персонализированной.

   В основе классификации полимеров лежит способ их получения.