УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ
АДМИНИСТРАЦИИ СЕРГИЕВО-ПОСАДСКОГО МУНИЦИПАЛЬНОГО РАЙОНА МОСКОВСКОЙ
ОБЛАСТИ
Муниципальное общеобразовательное учреждение
«Средняя общеобразовательная школа № 22
с углубленным изучением отдельных предметов»
141300, г. Сергиев Посад, ул. Громова, д. 1 тел. 8(496)540-20-91, 8(496)540-59-09
Реферат
Тема: «Биотехнология и гормоны человека»
Исполнитель:
ученик 10 класса
Комилавочников Константин
Руководитель:
учитель биологии
и экологии
Кшукина Т. Ю.
г. Сергиев Посад
2011
План
I. Введение…………………………………………………….…………………..3
II. Основная часть. Биотехнология на службе здравоохранения.
1. Гормоны……………………………………..……………………………….....
- Общая характеристика…………………………………………………………6
- Классификация гормонов…………………..………………………………….7
- Свойства гормонов……………………………………………………………..7
- Роль гормонов в жизнедеятельности организма……………………………..8
- Транспорт гормонов……………………………………………………………9
- Действие гормонов……………………………………………………………10
- Использование гормонов……………………………………..........................11
2. Биотехнология и медицина.
- Получение гормонов………………………………………………………….17
III. Заключение…………………………………………………………………...21
Введение
Биотехнология - это использование живых организмов, биологических систем или биологических процессов в промышленном производстве. Это бурно развивающаяся отрасль науки и техники позволяет сегодня, с помощью микроорганизмов, производить ценнейшие продукты питания и препараты.
Одна из главных примет нового века, считают специалисты, - повсеместное развитие биотехнологии. Что такое биотехнология? Она - детище многих наук. Ее создают микробиологи, биохимики, генетики, биофизики в тесном содружестве с инженерами, с технологами. И получилась сочетание живого начала с неживым - с механизмами, с современной техникой.
Главные действующие лица биотехнологии - микроорганизмы: бактерии, микробы, одноклеточные водоросли, - а также клетки высших растений или составные их части.
Биотехнология не просто смелая задумка. Уже действуют заводы, где трудятся миллиарды и миллиарды микроскопических созданий, с которыми связаны крупные открытия и свершения.
Применения биологических процессов и систем в производстве - вот чем занимается биотехнология. Более конкретно биотехнологические методы включают микробиологический синтез, генную инженерию, клеточную и белковую инженерию, инженерную энзимологию, культивирование клеток растений, животных и бактерий, методы слияния клеток.
Исторически биотехнология возникла на основе традиционных микробиологических (большей частью бродильных) производств; ведь многие подобные «технологии» неосознанно применялись еще в древности при получении вина, пива, хлеба, и других пищевых продуктов. Дальнейшее развитие этих традиционных биопроизводств было связанно с успехами в области биохимии и других наук биологического цикла.
Современная биотехнология оказывает огромное влияние на все аспекты практической деятельности человека. С ее помощью в настоящее время получают десятки дорогостоящих биологически активных веществ, среди них гормоны, ферменты, витамины, антибиотики, некоторые лекарства. Огромна роль биотехнологии в медицине. Здесь благодаря применению генной инженерии позволяющей «встраивать» чужые гены в клетки продуценты, удается нарабатывать в неограниченных количествах такие ценнейшие лекарства, как человеческий инсулин, интерфероны, моноклональные антитела. Чрезвычайно важные значение имеет биотехнология в экологизации промышленных производств на основе создания безотходных процессов; биотехнологические методы применяются при очистке воды; биологические методы подавления вредителей сельскохозяйственных культур уверенно вытесняют, казалось не имеющие конкурентов химические инсектициды. Благодаря биотехнологии разработаны и внедрены энерго - и ресурсосберегающие производства.
Биотехнологические процессы являются базой для получения кормового и пищевого белка; в настоящее время в мире 5% кормового белка производится с помощью микробиологической переработки нефти. Биотехнологическим путем получают возобновляемые источники энергии.
Новые биотехнологические процессы, вполне возможно, приведут к дальнейшей революционизации различных отраслей промышленности. По истине фантастическое будущее связывается с развитием белковой инженерии, биоэлектроники (биосенсоры, биоэлементы для ЭВМ), с получением новых стимуляторов роста растений, высокоэффективных лекарственных препаратов.
Биотехнологией называют основанное на самом совершенном биологическом процессе производство необходимых для человека веществ. Здесь комплексно используют высшие достижения микробиологии, биохимии, инженерных наук.
В биотехнологических процессах широко применяют микроорганизмы (бактерии, нитчатые грибы, актиномициты, дрожжи). В огромных биореакторах (ферментерах) на специально подобранных питательных средах они нарабатывают белок, лекарственные препараты, ферменты, и т.д.
Большую роль играют микроорганизмы в обеспечении животноводства полноценными кормовыми белками. На отходах нефтяной промышленности, а также на метаноле, этаноле, метане растут бактерии и дрожжи. Они создают большую массу белка, используемого как полноценные кормовые добавки. Этот белок богат незаменимой аминокислотой - лизином, которого часто не хватает в растительной пище, вследствие чего задерживается рост животных.
Большое значение в биотехнологии приобретают методы, получившие клеточной инженерии. Метод клеточной инженерии открывает принципиально новый способ создания гибридов на основе соединения в единую систему неполовых, а соматических клеток. Уже получены гибридные клетки и организмы картофеля и томатов, яблони и вишни и некоторые другие. Открываются огромные перспективы для создания человеком новых форм культурных растений.
У животных получение гибридных клеток также открывает новые перспективы, главным образом для медицины. Например, в культуре получены гибриды между раковыми клетками (обладающими способностью к неограниченному росту) и некоторыми клетками крови - лимфоцитами. Последние вырабатывают вещества, обусловливающие иммунитет (невосприимчивость) к инфекционным, в том числе вирусным, заболеваниям. Используя такие гибридные клетки, можно получать ценные лекарственные вещества, повышающие устойчивость организма к инфекциям.
В биотехнологии широко применяют метод генной (генетической) инженерии. Успехи молекулярной биологии и генетики открывают широкие перспективы управления основными жизненными процессами путем перестройки генотипа. Исследованиями по перестройки генотипа занимается генная инженерия. Методы ее очень сложны.
В результате встраивания в генотип ранее отсутствующего гена можно заставить клетку синтезировать белки, которые она раньше не синтезировала. Например, в генотип бактерии кишечной палочки удалось ввести ген из генотипа человека, контролирующий синтез инсулина - гормона в углеводном обмене. Инсулин широко используется в медицине при лечении нарушений функции поджелудочной железы (диабет). В настоящее время промышленный синтез будет осуществляется при посредстве кишечной палочки с встроенном геном инсулина.
Хорошо известно, какое огромное значение для урожайности сельскохозяйственных культур имеют неорганические соединения азота. Существуют некоторые виды бактерий, замечательной способностью фиксировать атмосферный азот, переводя его в связанный азот почвы. Поставлена задача - гены, контролирующие фиксацию атмосферного азота, ввести в генотип почвенных бактерий, которые не имеют этих генов. Решение задачи будет иметь первостепенное значение для растениеводства, совершенно по-новому встанет вопрос об удобрении почв.
Значение биотехнологии огромно, поскольку с ее помощью решаются серьезные проблемы. На базе микробиологии родилась и быстро развивается целая отрасль микробиологическая промышленность. Активно участвуя в решении продовольственных проблем, она выпускает средства интенсификации сельского хозяйства - высокоэффективные кормовые добавки и препараты: кормовые дрожжи, незаменимые аминокислоты, витамины, ферменты, кормовые и ветеринарные антибиотики. Налажен выпуск микробиологических средств защиты растений от вредителей и болезней, бактериальных удобрений, а также препаратов для нужд пищевой, текстильной, химической и других отраслей промышленности и для научных целей.
Биотехнология имеет два новейших раздела - генную и клеточную инженерию. Что общего между генетикой и инженерией? Генетика - наука о наследственности и об изменчивости организмов. Область ее исследований - живое. Инженерия, например, имеет дело с машинами, точными приборами, с технологией, с возведением зданий, мостов, с постройкой дорог, туннелей, плотин. В словарях, изданиях, изданных в 80-е годы, можно отыскать новое понятие - генетическая, или генная инженерия. Это раздел молекулярной биологии, связанный с конструированием несуществующих в природе сочетаний генов при помощи генетических биохимических методов.
Успехи, достигнутые в области генетической и клеточной инженерии на простейших биологических системах, прокариотических организмах, вселяют уверенность в преодолимость рассмот ренных трудностей. Что касается более сложных систем, а имен но эукариотических организмов, то здесь делаются лишь первые шаги, идет накопление фундаментальных знаний.
Биотехнология на службе здравоохранения
Уже в наши дни биотехнология оказывает реаль ную помощь здравоохранению. Нет сомнений в терапевтической ценности инсулина, гормона роста, интерферонов, факторов свер тывания крови и иммунной системы, тромболитических фермен тов, изготовленных биотехнологическим путем. Помимо получения лечебных средств, биотехнология позволяет проводить ран нюю диагностику инфекционных заболеваний и злокачественных новообразований на основе применения препаратов антигенов, моноклональных антител, ДНК/РНК-проб. С помощью новых вакцинных препаратов возможно предупреждение инфекционных болезней.
Гормоны
Общая характеристика
Гормоны - специфические вещества, которые вырабатываются в организме и регулируют его развитие и функционирование. В переводе с греческого гормоны - означают двигаю, возбуждаю. Гормоны образуются специальными органами - железами внутренней секреции (или эндокринными железами). Эти органы названы так потому, что продукты их работы не выделяются во внешнюю среду (как, например, у потовых или пищеварительных желез), а «подхватываются» током крови и разносятся по всему организму. «Истинные» гормоны (в отличии от местных регуляторных веществ) выделяются в кровь и действуют практически на все органы, в том числе значительно удаленные от места образования гормона.
Биологически активные вещества, образующиеся в других, отличных от желез внутренней секреции, органах и тканях, принято называть «парагормонами», «гистогормонами», «биогенными стимуляторами». На участие этих веществ в регуляции функций организма впервые указал русский физиолог В. Я. Данилевский (в 1899 г. На 7- м съезде общества русских врачей в память Н. И. Пирогова). Термин «гормоны» впервые был применен У. Бейлиссом и Э. Старлингом в 1902 г. по отношению к специфическому продукту секреции слизистой оболочки верхней части кишечника - т.н. секретину, стимулируюшему отделение сока поджелудочной железы. Однако секретин следует отнести к «гистогормонам».
Гормоны, в широком смысле слова, являются биологически активными веществами и носителями специфической информации, с помощью которой осуществляется связь между различными клетками и тканями, что необходимо для регуляции многочисленных функций организма. Информация, содержащаяся в гормонах, достигает своего адресата благодаря наличию рецепторов, которые переводят ее в пострецепторное действие (влияние), сопровождающееся определенным биологическим эффектом.
Классификация гормонов
По химической природе гормоны делят на: белки (например, инсулин, соматотропин - гормон роста), пептиды (например, соматостатин), производные аминокислот (например, адреналин) и липиды: стерои ды (например, кортикостерон) и производ ные жирных кислот - простагландины.
Белковые гормоны подразделяют на пептидные: соматотропный, меланоцитостимулирующий, пролактин, паратгормон, кальцитонин, инсулин, глюкагон, и протеидные – глюкопротеиды: тиротропный, фолликулостимулирующий, лютеинизирующий, тироглобулин. Гипофизотропные гормоны и гормоны желудочно-кишечного тракта принадлежат к олигопептидам, или малым пептидам.
К стероидным (липидным) гормонам относятся кортикостерон, кортизол, альдостерон, прогестерон, эстрадиол, эстриол, тестостерон, которые секретируются корой надпочечника и половыми железами. К этой группе можно отнести и стеролы витамина D - кальцитриол. Производные арахидоновой кислоты являются простагландинами и относятся к группе эйкозаноидов.
Адреналин и норадреналин, синтезируемые в мозговом слое надпочечника и других хромаффинных клетках, а также тироидные гормоны являются производными аминокислоты тирозина. Белковые гормоны гидрофильны и могут переноситься кровью как в свободном, так и в частично связанном с белками крови состоянии. Стероидные и тироидные гормоны липофильны (гидрофобны), отличаются небольшой растворимостью, основное их количество циркулирует в крови в связанном с белками состоянии.
Гормоны осуществляют свое биологическое действие, комплексируясь с рецепторами - информационными молекулами, трансформирующими гормональный сигнал в гормональное действие. Большинство гормонов взаимодействуют с рецепторами, расположенными на плазматических мембранах клеток, а другие гормоны - с рецепторами, локализованными внутриклеточно, т.е. с цитоплазматическими и ядерными эффектом.
Свойства гормонов
Особый интерес представляет способность организма сохранять гормоны в иноктивированном (недеятельном) состоянии.
Гормоны, являясь специфическими продуктами желез внутренней секреции, не остаются стабильными, а изменяются структурно и функционально в процессе обмена веществ. Продукты превращения гормонов, могут обладать новыми биокаталитическими свойствами и играть определенную роль в процессе жизнедеятельности: например, продукты окисления адреналина – дегидроадреналин, адренохром, как это показал А. М. Утевский, являются своеобразными катализаторами внутреннего обмена.
Работа гормонов осуществляется под контролем и в теснейшей зависимости с нервной системой. Роль нервной системы в процессах гормонообразования впервые была доказана в начале 20 в. русским ученым Н. А. Миславским, изучавшим нервную регуляцию деятельности желез внутренней секреции. Им был открыт нерв, усиливающий секрецию гормона щитовидной железы; его ученику М. Н. Чебоксарову принадлежит (1910 г.) аналогичное открытие в отношении гормона надпочечника. И. П.Павлов и его ученики показали громадное регулирующее значение коры больших полушарий головного мозга в гормонообразовании.
Специфичность физиологического действия гормонов является относительной и зависит от состояния организма как целого. Большое значение имеет изменение состава среды, в которой действует гормон, в частности, увеличение или уменьшение концентрации водородных ионов, сульфгидрильных групп, солей калия и кальция, содержание аминокислот и прочих продуктов обмена веществ, влияющих на реактивность нервных окончаний и взаимоотношения гормонов с ферментными системами. Так, действие гормона коры надпочечника на почки и сердечно-сосудистую систему в значительной степени определяется содержанием хлористого натрия в крови. Соотношение между количеством активной и неактивной формы адреналина определяется содержанием аскорбиновой кислоты в тканях.
Доказано, что гормоны находятся в тесной зависимости от условий внешней среды, влияние которой опосредуется рецепторами нервной системы. Раздражение болевых, температурных, зрительных и др. рецепторов оказывает влияние на выделение гормона гипофиза, щитовидной железы, надпочечника и др. желез. Составные части пищи могут служить, с одной стороны источником структурного материала для построения гормонов (йод, аминокислоты, стерины), а с дугой стороны - путем изменения внутренней среды и влияние на интерорецепторы, воздействовать на функцию желез, образующих гормоны. Так, установлено, что углеводы, преимущественно влияют на выделение инсулина; белки - на образования гормона гипофиза, половых гормонов, гормона коры надпочечника, гормона щитовидной железы; витамин С - на функцию щитовидной железы и надпочечника и т.д. Некоторые химические вещества, вводимые в организм, могут специфически нарушать гормонообразование. |
