§ 87. Традиційні та сучасні біотехнології

Поміркуйте

Навіщо і де людина використовує процеси бродіння?

Згадайте

Як давно людина використовує домашніх тварин і культурні рослини? З якою метою?

Біотехнологія

Біотехнологія — це сукупність промислових методів, які застосовують для виробництва різних речовин із використанням живих організмів, біологічних процесів чи явищ. Сам термін «біотехнологія» з’явився в 70-х роках XX століття. Він походить від грецьких слів «біос» — життя, «технос» — мистецтво, майстерність, «логос» — слово, вчення.

Але насправді біотехнологічні принципи людина розробила вже давно. Використання мікроорганізмів для випікання хліба, виготовлення сиру та інших молочних продуктів, виноробства, пивоваріння триває вже не одну тисячу років. Просто люди тоді ще не знали, що всі ці процеси здійснюють мікроорганізми. Біотехнологію умовно поділяють на два розділи: традиційна й сучасна.

Традиційна біотехнологія

Традиційна біотехнологія заснована на явищі ферментації — використанні у виробничих процесах ферментів мікроорганізмів. Саме на цьому явищі ґрунтується виробництво хліба, пива, вина, кисломолочних продуктів, оцту. Продуктами діяльності мікроорганізмів є кефір, ряжанка, йогурти, кумис. Без процесу ферментації неможливо, наприклад, виготовити сир.

У цій галузі використовують мікроскопічні гриби й бактерії. Це пекарські дріжджі (для виготовлення хліба), аспергіли (для виготовлення сирів), термофільні стрептококи та болгарська молочна паличка (для виготовлення йогуртів та інших кисломолочних продуктів), інші мікроорганізми.

Нові напрями біотехнології

Нові методи біотехнології охоплюють такі напрямки, як клітинна та генетична інженерія. Вони почали активно розвиватися із 60-х років XX століття, коли було встановлено роль ДНК у спадковості й розкрито механізми реалізації спадкової інформації.

Клітинна інженерія — це галузь біотехнології, яка розробляє й використовує технології культивування клітин і тканин поза організмом у штучних умовах. Окрім того, клітинна інженерія — це про розробку і використання технології гібридизації клітин.

Перспективні напрями використання технологій клітинної інженерії

Напрям	Сфера застосування
Отримання промисловим шляхом цінних біологічно активних речовин рослинного походження	Фармація, побутова хімія, харчова промисловість
Використання тканинних і клітинних культур для швидкого клонального мікророзмноження та оздоровлення рослини (мал. 87.1)	Сільське та лісове господарство
Отримання гібриду шляхом злиття різних клітин, наприклад ракової клітини і лімфоцита, в одну клітину	Фармація, медицина, біотехнологічна промисловість

Мал. 87.1. Клональне розмноження рослин

Генетична інженерія — це галузь біотехнології, яка здійснює зміну властивостей клітин (їх генетичної та метаболічної активності) в умовах культивування та з використанням методів гібридизації й генетичної трансформації. (Більше про генетичну інженерію див. у матеріалі під QR-кодом до цього параграфа.)

Клітинна інженерія

Існує кілька напрямків практичного використання розроблених у галузі клітинної інженерії технологій (див. таблицю).

Одним із напрямів клітинної інженерії є клонування тварин і рослин, тобто створення ідентичних копій організмів. Такі копії називають клонами. У природних умовах ідентичні копії організмів утворюються у випадку вегетативного розмноження рослин або поділу мікроорганізмів. У багатоклітинних тварин ідентичними копіями є монозиготні близнюки.

У штучних умовах легше за все отримувати копії одноклітинних організмів. Із багатоклітинними рослинами проблем більше, але ця технологія вже достатньо відпрацьована. Найважче отримувати копії багатоклітинних тварин через те, що їхні клітини мають досить жорстко обумовлену спеціалізацію. Але і в цій технології є суттєвий прогрес.

Технології клонування останнім часом застосовуються все активніше. Клонування рослин, наприклад, дозволяє дуже швидко розмножувати найбільш цінні особини рослин, які відрізняються гарною врожайністю, підвищеною стійкістю до хвороб або іншими якостями. Особливо важливо це для вирощування дерев, бо значно прискорює їх розмноження.

Ключова ідея

Біотехнологія — це сукупність промислових методів, які застосовують для виробництва різних речовин із використанням живих організмів, біологічних процесів чи явищ. Традиційна біотехнологія ґрунтується на явищі ферментації — використанні у виробничих процесах ферментів мікроорганізмів. Сучасними напрямами біотехнології є клітинна та генетична інженерії.

Перевірте свої знання

1. Що таке біотехнологія? 2. Що називається ферментацією? Які продукти виготовляють за допомогою цього процесу? 3. Що таке клітинна інженерія? 4. Що таке генетична інженерія? 5. Для чого використовують технології клітинної інженерії? 6*. Як ви гадаєте, які біологічні та екологічні проблеми можуть виникати під час використання технологій генетичної інженери? Відповідь обґрунтуйте в есе.

Зміст