ГДЗ до підручника «Біологія і екологія» В.І. Соболь. 11 клас
§ 62. Застосування результатів біологічних досліджень у біотехнології
Пригадайте!
Що таке біотехнологія?
Біотехнологія – це використання біологічних процесів і організмів для розробки продуктів і технологій, які покращують здоров’я людини та суспільства. Його можна використовувати в різних сферах, таких як сільське господарство, медицина та охорона навколишнього середовища. Біотехнології можна використовувати для модифікації існуючих організмів, створення нових організмів і виробництва біологічних продуктів, таких як ліки та вакцини. Його також можна використовувати для розвитку відновлюваних джерел енергії та підвищення врожайності.
У світі цікавого
Національна академія наук США оприлюднила доклад про те, що суспільство має готуватися до появи нових продуктів біотехнології у найближчі 5-10 років. Це бактерії, що діють як ліки, генетично модифіковані організми, м'ясо з пробірки, біолюмінесцентні організми, генний драйв для регуляції чисельності шкідників. А з якими напрямами біотехнології пов'язані ці продукти?
Ці продукти пов’язані з різними галузями біотехнології, такими як синтетична біологія, генна інженерія та редагування генів. Синтетична біологія передбачає маніпуляції з генами та іншими біологічними компонентами для створення нових організмів або модифікації існуючих. Генна інженерія передбачає маніпуляції з генами в організмі для отримання бажаних рис. Редагування генів передбачає використання таких інструментів, як CRISPR, для внесення точних змін до ДНК організму. Ці методи були використані для створення бактерій, які діють як ліки, генетично модифікували організми, виробляли м’ясо з пробірки та створювали біолюмінесцентні організми. Крім того, генні драйвери можна використовувати для регулювання чисельності шкідників на території.
ДІЯЛЬНІСТЬ
Назвіть розділи біотехнології, біологічні науки, що є їх теоретичною основою та приклади конкретних технологій, що вже застосовуються. Заповніть таблицю і сформулюйте висновок про роль біотехнології у розв'язуванні глобальних проблем людства.
Можна зробити висновок, що біотехнологія має потенціал відігравати важливу роль у вирішенні глобальних проблем людства. Використовуючи можливості генної інженерії, синтетичної біології та редагування генів, біотехнологія може бути використана для розробки нових рішень існуючих проблем, таких як створення відновлюваних джерел енергії, підвищення врожайності, розробка методів лікування хвороб і створення нових джерел їжі. Оскільки технологія розвивається та стає доступнішою, потенціал біотехнології позитивно впливає на людство зростає. З огляду на сучасний стан біотехнології, дуже важливо дотримуватися етичних принципів біоетики, щоб забезпечити відповідальне проведення досліджень із повагою до людської автономії, гідності та добробуту.
Державні органи, дослідницькі інститути, неурядові організації й професійні об'єднання в усьому світі наводять аргументи «за» й «проти» штучного коригування генетичного коду організмів. Підготуйте проект і сформулюйте власну позицію щодо трансгенних організмів і перспективи використання генетично модифікованих харчових продуктів.
Моя позиція щодо трансгенних організмів і перспектив використання генетично модифікованих харчових продуктів полягає в тому, що вони можуть бути корисними для людства, але має бути суворе регулювання, яке гарантуватиме, що їх використання буде безпечним і корисним як для людей, так і для навколишнього середовища. Трансгенні організми мають потенціал для забезпечення продовольчої безпеки, зменшення використання шкідливих пестицидів і навіть покращення харчування. Я вважаю, що за належного регулювання генетично модифіковані харчові продукти можуть бути корисними та безпечними як для людей, так і для навколишнього середовища. Однак я також вважаю, що необхідні додаткові дослідження, щоб гарантувати мінімізацію ризиків генетично модифікованих продуктів харчування та максимальну користь.
СТАВЛЕННЯ
У майбутньому розвиток біотехнології приведе до появи багатьох нових професій у галузях харчової, промислової, медичної, ветеринарної, екологічної біотехнології, серед яких архітектор біосистем, архітектор медобладнання, урбаніст-еколог, системний біотехнолог, біофармаколог, біоетик, ГМО-агроном, сіті-фермер, ІТ-медик. У чому суть цих професій?
Ці професії об’єднані спільною темою використання біотехнологій для покращення людства. Архітектори біосистем використовують біотехнології для розробки систем, які можна використовувати для виробництва їжі, енергії, ліків та інших ресурсів. Розробники медичного обладнання використовують біотехнології для створення медичних пристроїв та інструментів, які можуть діагностувати, лікувати та контролювати медичні стани. Міські екологи використовують біотехнології для розробки та підтримки стійких міських екосистем. Системні біотехнологи використовують біотехнології для створення систем, які можна використовувати для виробництва нових матеріалів або джерел енергії. Біофармакологи використовують біотехнології для розробки та тестування нових ліків. Фахівці з біоетики використовують біотехнологію для вивчення етичних проблем, пов’язаних з біотехнологічними дослідженнями та розробками. ГМО-агрономи використовують біотехнології для проектування та контролю за ростом і вирощуванням генетично модифікованих культур. Міські фермери використовують біотехнології для створення міських ферм, які можуть виробляти їжу та інші ресурси. ІТ-лікарі використовують біотехнології для створення медичних діагностичних засобів і методів лікування.
РЕЗУЛЬТАТ
1. Що таке біотехнологія?
Біотехнологія — це використання біології та технології для розробки нових продуктів, методів і організмів, які можуть покращити здоров’я людини та суспільства. Він передбачає маніпулювання живими організмами та їх компонентами для створення або модифікації продуктів, процесів і систем. Приклади біотехнології включають виробництво фармацевтичних препаратів, генетично модифікованих харчових продуктів і рослин, які використовуються для виробництва біопалива.
2. Назвіть розділи сучасної біотехнології.
Сучасна біотехнологія поділяється на п'ять основних галузей: біотехнологія людини, екологічна біотехнологія, промислова біотехнологія, біотехнологія тварин і біотехнологія рослин. Біотехнологія людини зосереджена на застосуванні біотехнології в медичних і терапевтичних цілях, таких як генна терапія та виробництво фармацевтичних препаратів. Екологічна біотехнологія фокусується на використанні біотехнології для захисту навколишнього середовища та сталого розвитку. Промислова біотехнологія фокусується на використанні біологічних процесів для промислового виробництва, наприклад виробництва біопалива. Біотехнологія тварин фокусується на використанні біотехнології у тваринництві, наприклад, у виробництві трансгенних тварин. Біотехнологія рослин фокусується на використанні біотехнологій у сільському господарстві, таких як генна інженерія та використання генетично модифікованих організмів.
3. Які біологічні науки є теоретичною основою біотехнології?
Теоретична основа біотехнології включає генетику, молекулярну біологію, клітинну біологію, мікробіологію, біохімію та біоінформатику. Ці біологічні науки надають фундаментальні знання, необхідні для розуміння та маніпулювання біологічними системами для біотехнологічних застосувань. Генетика — це наука про спадковість і мінливість успадкованих ознак. Молекулярна біологія — наука про будову та функції молекул, з яких складаються живі організми. Клітинна біологія — це наука про структуру, функції, ріст і поділ клітин. Мікробіологія - це дослідження мікроскопічних організмів, включаючи бактерії, гриби та віруси. Біохімія — наука про хімію живих організмів і хімічні процеси, що в них відбуваються. Біоінформатика — це галузь науки, яка поєднує біологію, інформатику та інформаційні технології для аналізу та інтерпретації біологічних даних.
4. Наведіть приклад найвідоміших напрямів у біотехнології.
Одним з найвідоміших напрямків у біотехнології є генна інженерія, яка передбачає маніпуляції з генетичним матеріалом для зміни характеристик живих організмів. Ця технологія використовується в різноманітних сферах застосування, таких як медицина, сільське господарство та дослідження. Наприклад, його можна використовувати для виробництва ліків для лікування хвороб, для модифікації сільськогосподарських культур для підвищення їх урожайності та для створення нових організмів для використання в дослідженнях. Іншим прикладом є використання біопереробки для виробництва біопалива з рослинних і тваринних матеріалів. Біообробка — це технологія, яка використовує ферменти для розщеплення вуглеводів і перетворення їх на корисні джерела енергії.
5. Назвіть імена видатних вітчизняних учених у біотехнології.
Одними з найвидатніших українських вчених у галузі біотехнології є Олександр Ісаєв, який є професором біотехнології та біоінженерії Національного технічного університету України; Валерій Кухар, професор кафедри біотехнології Національного університету харчових технологій; Андрій Міщенко, який є професором біотехнології Національного університету «Києво-Могилянська академія»; та Наталія Виговська, професор кафедри біотехнології та біохімії Національного університету харчових технологій. Серед інших відомих українських вчених у галузі біотехнології – Світлана Коваль, професор біотехнології та молекулярної біології Національного університету «Києво-Могилянська академія»; та Олександр Федоров, який є професором біотехнології Національного технічного університету України.
6. Наведіть приклад досягнень біотехнології в Україні.
Одним із прикладів досягнення біотехнології в Україні є розробка інноваційного препарату для лікування раку. Препарат під назвою АТ-1327 розроблений Українським інститутом молекулярної біології та біотехнології, зараз він проходить клінічні випробування. Препарат спрямований на конкретні ракові клітини, знижуючи ризик побічних ефектів і підвищуючи ефективність лікування. Крім того, препарат також розробляється для використання в комбінації з традиційними хіміотерапевтичними препаратами, що ще більше підвищує його ефективність.
7. Які основні завдання, розділи та напрями сучасної біотехнології?
До основних завдань, розділів і напрямів сучасної біотехнології відносяться: Розробка нових методів лікування захворювань, таких як рак і генетичні розлади. Розробка нових технологій сільськогосподарського виробництва та харчової промисловості. Розробка нових технологій захисту навколишнього середовища, таких як очищення стічних вод і біоремедіація. Розробка нових технологій промислового виробництва, таких як біопластик та біопаливо. Розробка нових технологій виробництва енергії, таких як біоетанол і біодизель. Розробка нових технологій біозахисту та захисту від біотероризму. Розробка нових технологій для біокомп’ютерів та біоінформатики. Розробка нових технологій для нанобіотехнологій.
8. Які теоретичні основи сучасної біотехнології?
Теоретичні основи сучасної біотехнології включають принципи генетики, молекулярної біології, біохімії, клітинної біології та біоінформатики. Ці принципи використовуються для розуміння структури та функціонування живих організмів, а також для проектування та розробки нових технологій для медичних і промислових застосувань. Теоретичні основи біотехнології також включають етичні та правові міркування, такі як біоетика та права інтелектуальної власності.
9. Який внесок вітчизняних учених у розвиток біотехнології?
Вітчизняні вчені зробили великий внесок у розвиток біотехнології. Вони брали участь у дослідженнях і розробках нових біотехнологій і біопродуктів, а також у розробці та застосуванні існуючих біотехнологій. Зокрема, вітчизняні вчені зробили вагомий внесок у розвиток технологій редагування генів, генної інженерії, біопроцесингових і промислових біотехнологій, біоінформатики. Крім того, науковці України також зробили значний внесок у розвиток біотехнологій для сталого сільського господарства, харчової промисловості та захисту навколишнього середовища.
10. Сформулюйте власну позицію щодо трансгенних організмів і перспективи використання генетично модифікованих харчових продуктів.
Моя позиція щодо трансгенних організмів і перспектив використання генетично модифікованих харчових продуктів полягає в тому, що їх слід ретельно регулювати та контролювати, щоб переконатися, що вони безпечні для споживання людиною та мінімальний вплив на навколишнє середовище. Я вважаю, що трансгенні організми можуть бути корисними багатьма способами, наприклад, забезпечуючи вищі врожаї сільськогосподарських культур, забезпечуючи більш поживну їжу та зменшуючи потребу в хімічних пестицидах і добривах. Однак я також вважаю, що ризики, пов’язані з генетичною модифікацією, слід належним чином оцінити, перш ніж вона буде випущена в навколишнє середовище, і що вони повинні регулюватися урядами для забезпечення дотримання стандартів безпеки. Крім того, я вважаю, що прозорість має ключове значення для того, щоб споживачі були обізнані про потенційні ризики, пов’язані з генетично модифікованими харчовими продуктами.
