1 slide

2 geser

3 geser

Bioteknologi bukan sekadar nama baru dan menarik untuk salah satu bidang aktivitas manusia tertua; Hanya orang-orang skeptis yang bisa berpikir demikian. Kemunculan istilah ini dalam kamus kami sangatlah simbolis. Hal ini mencerminkan pandangan yang dianut secara luas, meskipun tidak diterima secara umum, bahwa penerapan bahan dan prinsip biologis diyakini akan mengubah banyak industri dan masyarakat manusia itu sendiri secara radikal dalam sepuluh hingga lima puluh tahun ke depan.

4 geser

Bioteknologi adalah integrasi ilmu pengetahuan alam dan teknik, yang memungkinkan terwujudnya sepenuhnya kemampuan makhluk hidup atau turunannya untuk menciptakan dan memodifikasi produk atau proses untuk berbagai tujuan. Akibat pesatnya kemajuan berbagai komponen biologi fisika dan kimia, muncullah arah baru dalam ilmu pengetahuan dan produksi, yang disebut bioteknologi. Arah ini telah terbentuk selama dua dekade terakhir dan telah mengalami perkembangan yang pesat.

5 geser

6 geser

Istilah “bioteknologi” pertama kali digunakan oleh insinyur Hongaria Karl Ereky pada tahun 1917. Masing-masing elemen bioteknologi muncul sejak lama. Intinya, ini adalah upaya untuk menggunakan sel individu (mikroorganisme) dan beberapa enzim dalam produksi industri untuk memfasilitasi terjadinya sejumlah proses kimia.

7 geser

Jadi, pada tahun 1814, akademisi St. Petersburg K. S. Kirchhoff menemukan fenomena katalisis biologis dan mencoba memperoleh gula dari bahan baku dalam negeri yang tersedia dengan menggunakan metode biokatalitik (hingga pertengahan abad ke-19, gula hanya diperoleh dari tebu). Pada tahun 1891, di Amerika, ahli biokimia Jepang Dz. Takamine menerima paten pertama untuk penggunaan sediaan enzim untuk keperluan industri: ilmuwan mengusulkan penggunaan diastase untuk sakarifikasi limbah tanaman.

8 geser

Antibiotik pertama, penisilin, diisolasi pada tahun 1940. Setelah penisilin, antibiotik lain ditemukan (pekerjaan ini berlanjut hingga hari ini). Dengan ditemukannya antibiotik, tugas-tugas baru segera muncul: menetapkan produksi bahan obat yang dihasilkan oleh mikroorganisme, berupaya mengurangi biaya dan meningkatkan ketersediaan obat baru, dan memperolehnya dalam jumlah yang sangat besar yang dibutuhkan oleh obat-obatan.

Geser 9

Sintesis antibiotik secara kimia sangat mahal atau bahkan sangat sulit, hampir tidak mungkin (bukan tanpa alasan sintesis kimia tetrasiklin oleh ilmuwan Soviet, Akademisi M. M. Shemyakin dianggap sebagai salah satu pencapaian terbesar sintesis organik). Dan kemudian mereka memutuskan untuk menggunakan mikroorganisme yang mensintesis penisilin dan antibiotik lain untuk produksi obat-obatan industri. Ini adalah bagaimana bidang bioteknologi yang paling penting berdasarkan penggunaan proses sintesis mikrobiologi muncul.

10 geser

11 geser

Sintesis mikrobiologi Perkembangan industri mikrobiologi, yang menghasilkan produk biosintesis yang berharga, telah memungkinkan diperolehnya pengalaman yang sangat penting dalam desain, produksi, dan pengoperasian peralatan industri baru yang fundamental. Produksi mikrobiologi modern merupakan produksi budaya yang sangat tinggi. Teknologinya sangat kompleks dan spesifik, servis peralatan memerlukan penguasaan keterampilan khusus, karena seluruh produksi beroperasi hanya dalam kondisi sterilitas yang ketat: segera setelah hanya satu sel mikroorganisme dari spesies lain yang masuk ke dalam fermentor, seluruh produksi dapat dihentikan. - "orang asing" akan berkembang biak dan mulai mensintesis sesuatu yang sama sekali berbeda dari apa yang dibutuhkan seseorang.

12 geser

Geser 13

Saat ini, dengan bantuan sintesis mikrobiologi, antibiotik, enzim, asam amino, zat antara untuk sintesis lebih lanjut berbagai zat, feromon (zat yang dapat mengendalikan perilaku serangga), asam organik, protein pakan, dan lain-lain diproduksi. Teknologi untuk memproduksi zat-zat ini sudah mapan; memperolehnya secara mikrobiologis menguntungkan secara ekonomi.

Geser 14

15 geser

Enzim yang diimobilisasi juga digunakan dalam pengobatan. Jadi, di negara kita, obat streptokinase amobil telah dikembangkan untuk pengobatan penyakit kardiovaskular (obat ini disebut “streptodecase”). Obat ini bisa disuntikkan ke pembuluh darah untuk melarutkan bekuan darah yang terbentuk di dalamnya. Matriks polisakarida yang larut dalam air (kelas polisakarida mencakup, seperti diketahui, pati dan selulosa; pembawa polimer yang dipilih memiliki struktur yang mirip dengannya), di mana streptokinase secara kimia “melekat”, secara signifikan meningkatkan stabilitas enzim, mengurangi toksisitas dan efek alerginya serta tidak mempengaruhi aktivitas atau kemampuan enzim untuk melarutkan bekuan darah.

16 geser

Geser 17

18 geser

Plasmid Keberhasilan terbesar telah dicapai dalam bidang perubahan peralatan genetik bakteri. Bakteri telah belajar untuk memasukkan gen baru ke dalam genom menggunakan molekul DNA melingkar kecil - plasmid, yang ada dalam sel bakteri. Gen-gen yang diperlukan “direkatkan” ke dalam plasmid, dan kemudian plasmid hibrida tersebut ditambahkan ke dalam kultur bakteri, misalnya Escherichia coli. Beberapa dari bakteri ini mengonsumsi plasmid tersebut seluruhnya. Setelah itu, plasmid mulai bekerja di dalam sel sebagai gen, menghasilkan lusinan salinan dirinya di dalam sel E. coli, yang menjamin sintesis protein baru.

Geser 19

20 geser

Lalu bagaimana struktur bioteknologi? Mengingat bioteknologi sedang aktif berkembang dan strukturnya belum dapat ditentukan secara pasti, maka kita hanya dapat membicarakan jenis-jenis bioteknologi yang ada saat ini. Ini adalah bioteknologi seluler - mikrobiologi terapan, kultur sel tumbuhan dan hewan (ini telah dibahas ketika kita berbicara tentang industri mikrobiologi, kemungkinan kultur sel, dan mutagenesis kimia). Ini adalah bioteknologi genetik dan bioteknologi molekuler (keduanya menyediakan “industri DNA”). Dan terakhir, ini adalah pemodelan proses dan sistem biologis yang kompleks, termasuk rekayasa enzimologi (kita membicarakan hal ini ketika kita berbicara tentang enzim yang diimobilisasi).

21 slide

Jelas bahwa bioteknologi memiliki masa depan yang cerah. Dan perkembangan selanjutnya berkaitan erat dengan perkembangan simultan dari semua cabang ilmu biologi terpenting yang mempelajari organisme hidup pada berbagai tingkat organisasinya. Bagaimanapun, betapapun biologi membedakannya, tidak peduli apa arah ilmiah baru yang muncul, objek penelitian mereka akan selalu organisme hidup, yang merupakan seperangkat struktur material dan beragam proses yang membentuk kesatuan fisik, kimia, dan biologis. Dan ini - sifat dasar makhluk hidup - menentukan perlunya studi komprehensif tentang organisme hidup. Oleh karena itu, wajar dan wajar jika bioteknologi muncul sebagai akibat dari kemajuan arah yang kompleks – biologi fisika dan kimia dan berkembang secara bersamaan dan paralel dengan arah tersebut.

22 geser

Sebagai kesimpulan, satu lagi keadaan penting yang membedakan bioteknologi dari bidang ilmu pengetahuan dan produksi lainnya harus diperhatikan. Awalnya berfokus pada masalah-masalah yang mengkhawatirkan umat manusia modern: produksi pangan (terutama protein), menjaga keseimbangan energi di alam (beralih dari fokus pada penggunaan sumber daya tak tergantikan demi sumber daya terbarukan), perlindungan lingkungan (bioteknologi - “bersih” produksi, namun memerlukan banyak air). Dengan demikian, bioteknologi adalah hasil alami dari perkembangan umat manusia, suatu tanda pencapaian suatu tahap perkembangan yang penting, bisa dikatakan titik balik.

Geser 1

Diselesaikan oleh siswa kelas 11A Sekolah Menengah Institusi Pendidikan Kota No. 7 Anastasia Danilova Guru: Oksana Viktorovna Golubtsova
Kemajuan dalam bioteknologi modern

Geser 2

Geser 3

Perkenalan
Bioteknologi adalah penggunaan proses dan sistem biologis dalam industri yang didasarkan pada budidaya bentuk mikroorganisme yang sangat efektif, kultur sel dan jaringan tumbuhan dan hewan dengan sifat-sifat yang diperlukan bagi manusia. Proses bioteknologi tertentu (pembakaran, pembuatan anggur) telah dikenal sejak zaman kuno. Namun bioteknologi mencapai kesuksesan terbesarnya pada paruh kedua abad ke-20 dan menjadi semakin penting bagi peradaban manusia.

Geser 4

Struktur bioteknologi modern
Bioteknologi modern mencakup sejumlah teknologi tinggi yang didasarkan pada pencapaian terkini di bidang ekologi, genetika, mikrobiologi, sitologi, dan biologi molekuler. Bioteknologi modern menggunakan sistem biologis di semua tingkatan: dari genetik molekuler hingga biogeocenotic (biosfer); dalam hal ini, terciptalah sistem biologis baru yang fundamental yang tidak ditemukan di alam. Sistem biologis yang digunakan dalam bioteknologi, bersama dengan komponen non-biologis (peralatan teknologi, material, sistem pasokan energi, pengendalian dan manajemen) disebut sistem kerja.

Geser 5

Bioteknologi dan perannya dalam aktivitas praktis manusia
Keunikan bioteknologi adalah menggabungkan pencapaian kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi yang paling maju dengan akumulasi pengalaman masa lalu, yang dinyatakan dalam penggunaan sumber daya alam untuk menciptakan produk yang berguna bagi manusia. Setiap proses bioteknologi mencakup sejumlah tahapan: penyiapan objek, budidaya, isolasi, pemurnian, modifikasi, dan penggunaan produk yang dihasilkan. Multi-tahap dan kompleksitas proses memerlukan keterlibatan berbagai spesialis dalam implementasinya: ahli genetika dan ahli biologi molekuler, ahli sitologi, ahli biokimia, ahli virologi, ahli mikrobiologi dan fisiologi, insinyur proses, dan perancang peralatan bioteknologi.

Geser 6

Bioteknologi
Produksi tanaman
Ternak
Obat
Rekayasa genetika

Geser 7

Geser 8

Metode: kultur jaringan
Metode perbanyakan tanaman pertanian secara vegetatif melalui kultur jaringan semakin banyak digunakan dalam skala industri. Hal ini memungkinkan tidak hanya untuk memperbanyak varietas tanaman baru yang menjanjikan dengan cepat, tetapi juga untuk mendapatkan bahan tanam yang tidak terinfeksi virus.

Geser 9

Bioteknologi di bidang peternakan
Dalam beberapa tahun terakhir, minat terhadap cacing tanah semakin meningkat sebagai sumber protein hewani untuk menyeimbangkan pola makan hewan, burung, ikan, hewan berbulu, serta suplemen protein yang memiliki sifat terapeutik dan profilaksis. Untuk meningkatkan produktivitas ternak diperlukan pakan yang lengkap. Industri mikrobiologi memproduksi protein pakan berdasarkan berbagai mikroorganisme - bakteri, jamur, ragi, alga. Seperti yang ditunjukkan oleh uji industri, biomassa organisme bersel tunggal yang kaya protein diserap dengan efisiensi tinggi oleh hewan ternak. Jadi, 1 ton pakan ragi memungkinkan Anda menghemat 5-7 ton gabah. Hal ini penting karena 80% lahan pertanian dunia digunakan untuk produksi pakan ternak dan unggas.

Geser 10

Kloning
Kloning domba Dolly pada tahun 1996 oleh Ian Wilmut dan rekan-rekannya di Institut Roslin di Edinburgh menimbulkan kegemparan di seluruh dunia. Dolly dikandung dari kelenjar susu seekor domba yang sudah lama mati, dan sel-selnya disimpan dalam nitrogen cair. Teknik penciptaan Dolly dikenal sebagai transfer nuklir, yang berarti inti sel telur yang tidak dibuahi dikeluarkan dan inti sel somatik ditempatkan pada tempatnya.

Geser 11

Mengkloning Dolly si Domba

Geser 12

Penemuan baru di bidang kedokteran
Keberhasilan bioteknologi banyak digunakan dalam pengobatan. Saat ini, antibiotik, enzim, asam amino, dan hormon diproduksi menggunakan biosintesis. Misalnya, hormon biasanya diperoleh dari organ dan jaringan hewan. Bahkan untuk memperoleh suatu obat dalam jumlah kecil, diperlukan bahan awal yang banyak. Akibatnya, sulit mendapatkan jumlah obat yang dibutuhkan dan biayanya sangat mahal. Dengan demikian, insulin, salah satu hormon pankreas, merupakan pengobatan utama diabetes melitus. Hormon ini harus diberikan kepada pasien terus-menerus. Memproduksinya dari pankreas babi atau sapi sulit dan mahal. Selain itu, molekul insulin hewan berbeda dengan molekul insulin manusia sehingga sering menimbulkan reaksi alergi, terutama pada anak-anak. Saat ini, produksi biokimia insulin manusia telah dilakukan. Sebuah gen yang mensintesis insulin diperoleh. Dengan menggunakan rekayasa genetika, gen ini dimasukkan ke dalam sel bakteri, yang menghasilkan kemampuan untuk mensintesis insulin manusia. Selain memperoleh agen terapeutik, bioteknologi memungkinkan diagnosis dini penyakit menular dan neoplasma ganas berdasarkan penggunaan sediaan antigen dan sampel DNA/RNA. Dengan bantuan sediaan vaksin baru, penyakit menular dapat dicegah.

Geser 13

Bioteknologi dalam kedokteran

Geser 14

Metode sel induk: menyembuhkan atau melumpuhkan?
Ilmuwan Jepang yang dipimpin oleh Profesor Shinya Yamanaka dari Universitas Kyoto untuk pertama kalinya mengisolasi sel induk dari kulit manusia, setelah sebelumnya memasukkan serangkaian gen tertentu ke dalamnya. Menurut pendapat mereka, hal ini dapat menjadi alternatif dari kloning dan memungkinkan terciptanya obat yang sebanding dengan yang diperoleh dari kloning embrio manusia. Ilmuwan Amerika hampir secara bersamaan memperoleh hasil serupa. Namun hal ini tidak berarti bahwa dalam beberapa bulan kloning embrio dapat sepenuhnya ditinggalkan dan fungsi tubuh dapat dipulihkan menggunakan sel induk yang diperoleh dari kulit pasien. Pertama, para spesialis harus memastikan bahwa sel-sel tabel “kulit” benar-benar multifungsi, dapat ditanamkan ke berbagai organ tanpa mengkhawatirkan kesehatan pasien, dan dapat berfungsi.
Kekhawatiran utamanya adalah sel-sel tersebut menimbulkan risiko perkembangan kanker. Karena bahaya utama sel induk embrionik adalah ketidakstabilan genetiknya dan memiliki kemampuan untuk berkembang menjadi tumor tertentu setelah transplantasi ke dalam tubuh.

Geser 15

Rekayasa genetika
Teknik rekayasa genetika memungkinkan untuk mengisolasi gen yang diperlukan dan memasukkannya ke dalam lingkungan genetik baru untuk menciptakan suatu organisme dengan karakteristik baru yang telah ditentukan sebelumnya. Metode rekayasa genetika masih sangat rumit dan mahal. Tapi sekarang, dengan bantuan mereka, industri memproduksi obat-obatan penting seperti interferon, hormon pertumbuhan, insulin, dll. Pemilihan mikroorganisme adalah bidang terpenting dalam bioteknologi. Perkembangan bionik memungkinkan penerapan metode biologi secara efektif untuk memecahkan masalah teknik dan menggunakan pengalaman satwa liar di berbagai bidang teknologi.

Geser 16

Produk transgenik: pro dan kontra?
Beberapa lusin tanaman transgenik yang dapat dimakan telah terdaftar di dunia. Ini adalah varietas kedelai, beras dan gula bit yang tahan terhadap herbisida; jagung yang tahan herbisida dan hama; kentang tahan terhadap kumbang kentang Colorado; zucchini, hampir tanpa biji; tomat, pisang dan melon dengan umur simpan yang lebih lama; lobak dan kedelai dengan komposisi asam lemak yang dimodifikasi; nasi dengan kandungan vitamin A yang tinggi. Sumber rekayasa genetika dapat ditemukan pada sosis, frankfurter, daging kaleng, pangsit, keju, yogurt, makanan bayi, sereal, coklat, dan permen es krim.

Geser 17

Prospek pengembangan bioteknologi
Metode perbanyakan tanaman pertanian secara vegetatif melalui kultur jaringan semakin banyak digunakan dalam skala industri. Hal ini memungkinkan tidak hanya memperbanyak varietas tanaman baru yang menjanjikan dengan cepat, tetapi juga memperoleh bahan tanam bebas virus. Bioteknologi memungkinkan diperolehnya bahan bakar ramah lingkungan melalui bioproses limbah industri dan pertanian. Misalnya, telah dibuat instalasi yang menggunakan bakteri untuk mengolah kotoran dan sampah organik lainnya.

Geser 18

Sebagai akibat langsung dari perkembangan ilmu pengetahuan, bioteknologi ternyata merupakan kesatuan langsung antara ilmu pengetahuan dan produksi, satu langkah lagi menuju kesatuan kognisi dan tindakan, satu langkah lagi yang membawa seseorang lebih dekat untuk mengatasi kemanfaatan eksternal dan pemahaman internal.

Saat ini, masyarakat banyak menggunakan bioteknologi: dengan cara inilah bakteri diciptakan yang digunakan dalam pengolahan air limbah; bakteri yang menguraikan minyak dalam tumpahan minyak; bioteknologi banyak digunakan dalam pengobatan: antibiotik dengan berbagai spektrum aksi telah diciptakan dan sedang diciptakan; berbagai hormon disintesis: misalnya hormon pertumbuhan; insulin.

Rekayasa genetika adalah transfer buatan gen-gen yang diperlukan dari satu jenis organisme hidup (bakteri, hewan, tumbuhan) ke spesies lain untuk menciptakan suatu organisme dengan sifat-sifat yang diperlukan. Objek rekayasa genetika yang nyaman paling sering adalah mikroorganisme (bakteri).

DAFTAR PERUSAHAAN YANG MENGGUNAKAN GMO DALAM PRODUK Coca-Cola (Coca-Cola) Nestle (Nestlé) - semua orang tahu, terutama makanan bayi!!! Kelloggs - sarapan siap saji dan corn flakes Heinz Foods - saus, saus tomat Unilever - makanan bayi!!! Mayones, saus Hersheys (Hersheys) - coklat, minuman ringan McDonalds (McDonald's) PepsiCo (Pepsi-Cola) Danon (Danone) - produk susu fermentasi Cadbury (Cadbury) - coklat. Similac (Similac) - makanan bayi Mars (Mars) - Mars, Snickers, Twix. Selain itu, jika Anda melihat E101, 270, 320, 570 dan lainnya pada labelnya, ketahuilah bahwa ini adalah GMO.

Argumen GMO: 1. Solusi masalah pangan. 2. Perkembangan teknologi GM sangat dibutuhkan di bidang kedokteran, dimana prestasinya telah berhasil diterapkan sejak lama. 3. Resiko dari mengkonsumsi produk pangan transgenik minimal (protein asing terurai seperti protein normal) 4. Munculnya sifat-sifat pada tanaman pertanian yang memberikan perlindungan dari pembusukan dan hama mengurangi kebutuhan akan penggunaan bahan kimia pertanian, yang merugikan telah terbukti. 5. Teknologi GM dalam hasilnya tidak berbeda dengan mutasi yang terus-menerus terjadi di alam yang hidup, dan dari teknologi seleksi klasik - dan dalam strukturnya, tetapi teknologi tersebut lebih lembut untuk perbaikan tanaman. 6. GMO memungkinkan terciptanya biofuel, sehingga menghasilkan penghematan energi.

Argumen menentang GMO: Ancaman terhadap tubuh manusia - penyakit alergi, gangguan metabolisme, munculnya mikroflora lambung yang resisten terhadap antibiotik, efek karsinogenik dan mutagenik. Ancaman terhadap lingkungan - munculnya gulma vegetatif, kontaminasi lokasi penelitian, dll. Risiko global - aktivasi virus penting, keamanan ekonomi.

Kloning adalah penciptaan banyak salinan genetik dari satu individu melalui reproduksi aseksual. Eksperimen kloning pertama yang berhasil dilakukan pada akhir tahun 60an. Pada abad ke-20 di Universitas Oxford, Gurdon, dengan menggunakan katak, membuktikan bahwa informasi yang terkandung dalam inti sel mana pun cukup untuk perkembangan organisme yang utuh. Pada tahun 1996, domba Dolly diklon dari sel epitel susu di Skotlandia. (Gbr. 94, hal. 187).

Ada aspek etika dalam pengembangan bioteknologi! Pengenalan aktif bioteknologi ke dalam kedokteran dan genetika manusia telah menyebabkan munculnya ilmu khusus bioetika. Bioetika adalah ilmu tentang perlakuan etis terhadap semua makhluk hidup, termasuk manusia. Pada tahun 1996, Dewan Eropa mengadopsi Konvensi Hak Asasi Manusia dalam Penggunaan Teknologi Genomik dalam Kedokteran. Setiap perubahan pada genom manusia hanya dapat dilakukan pada sel somatik.

Prospek masa depan. Saat ini sudah diketahui contoh penanaman microchip ke dalam tubuh manusia, kloning organ tubuh manusia sedang dalam tahap pengembangan, selain itu juga terdapat pakaian khusus yang membantu orang lumpuh untuk bergerak, namun masih dalam tahap pengujian. Selain teknologi untuk tubuh manusia, ahli bioteknologi juga mengembangkan cara untuk meningkatkan jumlah protein dalam tumbuhan, sehingga memungkinkan untuk menghilangkan daging di masa depan. Dalam dunia kedokteran, vaksin sedang dikembangkan untuk melawan penyakit yang diketahui, dan bidang peremajaan sel manusia juga sedang dieksplorasi, yang akan memperlambat penuaan. Di sektor industri, bioteknologi digunakan untuk menghasilkan biofuel dan biogas, yang akan mengurangi pencemaran lingkungan dan mengurangi penggunaan sumber daya alam.

1 dari 15

Presentasi dengan topik: Bioteknologi

Geser nomor 1

Deskripsi slide:

Geser nomor 2

Deskripsi slide:

Bioteknologi BIOTEKNOLOGI adalah penggunaan agen biologis dalam industri (mikroorganisme, sel tumbuhan, sel hewan, bagian sel: membran sel, ribosom, mitokondria, kloroplas) untuk memperoleh produk berharga dan melakukan transformasi yang ditargetkan. Proses bioteknologi juga menggunakan makromolekul biologis seperti asam ribonukleat (DNA, RNA), protein - paling sering enzim. DNA atau RNA diperlukan untuk transfer gen asing ke dalam sel.

Geser nomor 3

Deskripsi slide:

Sejarah Bioteknologi Manusia telah bertindak sebagai ahli bioteknologi selama ribuan tahun: mereka memanggang roti, menyeduh bir, membuat keju, dan produk asam laktat lainnya, menggunakan berbagai mikroorganisme dan bahkan tanpa mengetahui keberadaannya. Sebenarnya, istilah "bioteknologi" sendiri muncul dalam bahasa kita belum lama ini, sebagai gantinya digunakan kata "mikrobiologi industri", "biokimia teknis", dll. Mungkin proses bioteknologi tertua adalah fermentasi. Selama penggalian di Babilonia, pada sebuah tablet yang berasal dari sekitar milenium ke-6 SM. e. Pada milenium ke-3 SM. e. Bangsa Sumeria memproduksi hingga dua lusin jenis bir. Proses bioteknologi yang tidak kalah kunonya adalah pembuatan anggur, pembuatan roti, dan produksi produk asam laktat. Dalam pengertian tradisional dan klasik, bioteknologi adalah ilmu tentang metode dan teknologi untuk produksi berbagai zat dan produk dengan menggunakan objek dan proses biologis alami.

Geser nomor 4

Deskripsi slide:

Pendahuluan: Bagian penting dari bioteknologi adalah rekayasa genetika. Lahir di awal tahun 70an, ia telah mencapai kesuksesan besar saat ini. Teknik rekayasa genetika mengubah sel bakteri, ragi, dan mamalia menjadi “pabrik” untuk produksi protein apa pun dalam skala besar. Hal ini memungkinkan untuk menganalisis secara rinci struktur dan fungsi protein dan menggunakannya sebagai obat.

Geser nomor 5

Deskripsi slide:

Tugas pokok rekayasa genetika: 1. Memperoleh gen yang diisolasi. 2. Pengenalan gen ke dalam vektor untuk ditransfer ke dalam tubuh. 3. Pemindahan vektor dengan gen ke dalam organisme hasil modifikasi. 4. Transformasi sel-sel tubuh. 5. Seleksi organisme hasil rekayasa genetika (GMO) dan pemusnahan organisme yang belum berhasil dimodifikasi.

Geser nomor 6

Deskripsi slide:

Konsep Rekayasa Genetika Rekayasa genetika (rekayasa genetika) adalah seperangkat teknik, metode dan teknologi untuk memperoleh RNA dan DNA rekombinan, mengisolasi gen dari suatu organisme (sel), memanipulasi gen dan memasukkannya ke dalam organisme lain. Rekayasa genetika bukanlah ilmu dalam arti luas, tetapi merupakan alat bioteknologi, dengan menggunakan metode ilmu biologi seperti biologi molekuler dan seluler, sitologi, genetika, mikrobiologi, virologi.

Geser nomor 7

Deskripsi slide:

Perkembangan Pada paruh kedua abad kedua puluh, beberapa penemuan dan penemuan penting dilakukan yang mendasari rekayasa genetika. Upaya bertahun-tahun untuk “membaca” informasi biologis yang “tertulis” dalam gen telah berhasil diselesaikan. Pekerjaan ini dimulai oleh ilmuwan Inggris F. Sanger dan ilmuwan Amerika W. Gilbert (Penghargaan Nobel Kimia 1980). Seperti diketahui, gen mengandung informasi-instruksi untuk sintesis molekul RNA dan protein, termasuk enzim, di dalam tubuh. Untuk memaksa sel mensintesis zat baru yang tidak biasa, rangkaian enzim yang sesuai perlu disintesis di dalamnya. Dan untuk ini perlu dengan sengaja mengubah gen yang ada di dalamnya, atau memasukkan gen baru yang sebelumnya tidak ada ke dalamnya. Perubahan gen pada sel hidup merupakan mutasi. Mereka terjadi di bawah pengaruh, misalnya mutagen - racun kimia atau radiasi. Namun perubahan tersebut tidak dapat dikendalikan atau diarahkan. Oleh karena itu, para ilmuwan memfokuskan upaya mereka untuk mencoba mengembangkan metode untuk memasukkan gen baru yang sangat spesifik yang dibutuhkan manusia ke dalam sel.

Geser nomor 8

Deskripsi slide:

Rekayasa Genetika Manusia Jika diterapkan pada manusia, rekayasa genetika dapat digunakan untuk mengobati penyakit keturunan. Namun secara teknis, terdapat perbedaan yang signifikan antara merawat pasien sendiri dan mengubah genom keturunannya. Meskipun dalam skala kecil, rekayasa genetika telah digunakan untuk memberikan kesempatan pada wanita dengan beberapa jenis infertilitas untuk hamil. Untuk tujuan ini, telur dari wanita sehat digunakan. Akibatnya, anak tersebut mewarisi genotipe dari satu ayah dan dua ibu. Dengan bantuan rekayasa genetika, dimungkinkan untuk memperoleh keturunan dengan peningkatan penampilan, kemampuan mental dan fisik, karakter dan perilaku. Dengan bantuan terapi gen, di masa depan dimungkinkan untuk memperbaiki genom manusia yang hidup. Pada prinsipnya, adalah mungkin untuk menciptakan perubahan yang lebih serius, namun dalam perjalanan transformasi tersebut, umat manusia perlu menyelesaikan banyak masalah etika.

Geser nomor 9

Deskripsi slide:

Geser nomor 10

Deskripsi slide:

Signifikansi ekonomi Rekayasa genetika berfungsi untuk memperoleh kualitas yang diinginkan dari suatu organisme yang dimodifikasi atau dimodifikasi secara genetik. Berbeda dengan seleksi tradisional, di mana genotipe hanya mengalami perubahan secara tidak langsung, rekayasa genetika memungkinkan intervensi langsung pada peralatan genetik menggunakan teknik kloning molekuler. Contoh penerapan rekayasa genetika meliputi produksi varietas tanaman biji-bijian baru yang dimodifikasi secara genetik, produksi insulin manusia menggunakan bakteri hasil rekayasa genetika, produksi eritropoietin dalam kultur sel, atau keturunan baru tikus percobaan untuk penelitian ilmiah.

Geser nomor 11

Deskripsi slide:

Gene knockout Untuk mempelajari fungsi gen tertentu, dapat digunakan gene knockout. Ini adalah nama untuk teknik menghilangkan satu atau lebih gen, yang memungkinkan seseorang mempelajari konsekuensi dari mutasi tersebut. Untuk knockout, gen yang sama atau fragmennya disintesis, dimodifikasi sehingga produk gen kehilangan fungsinya. Untuk menghasilkan tikus knockout, konstruk hasil rekayasa genetika dimasukkan ke dalam sel induk embrionik, di mana konstruk tersebut mengalami rekombinasi somatik dan menggantikan gen normal, dan sel yang diubah ditanamkan ke dalam blastokista ibu pengganti. Pada lalat buah Drosophila, mutasi dimulai pada populasi besar, kemudian dicari keturunan dengan mutasi yang diinginkan. Dengan cara yang sama, KO diperoleh pada tumbuhan dan mikroorganisme.

Geser nomor 12

Deskripsi slide:

Ekspresi buatan Penambahan logis pada KO adalah ekspresi buatan, yaitu menambahkan gen ke tubuh yang sebelumnya tidak dimilikinya. Teknik rekayasa genetika ini juga dapat digunakan untuk mempelajari fungsi gen. Intinya, proses pengenalan gen tambahan sama dengan proses knockout, namun gen yang sudah ada tidak diganti atau dirusak.

Geser nomor 13

Deskripsi slide:

Visualisasi produk gen Digunakan ketika tugasnya mempelajari lokalisasi produk gen. Salah satu metode penandaan adalah dengan mengganti gen normal dengan gen yang menyatu dengan unsur reporter, misalnya dengan gen protein fluoresen hijau. Protein ini, yang berpendar dalam cahaya biru, digunakan untuk memvisualisasikan produk modifikasi genetik. Meskipun teknik ini nyaman dan berguna, efek sampingnya mungkin berupa hilangnya sebagian atau seluruh fungsi protein yang diinginkan. Metode yang lebih canggih, meskipun tidak begitu nyaman, adalah dengan menambahkan oligopeptida yang lebih kecil ke dalam protein yang sedang dipelajari, yang dapat dideteksi menggunakan antibodi spesifik.

Geser nomor 14

Deskripsi slide:

Mempelajari mekanisme ekspresi Dalam eksperimen tersebut, tugasnya adalah mempelajari kondisi ekspresi gen. Fitur ekspresi terutama bergantung pada sepotong kecil DNA yang terletak di depan wilayah pengkodean, yang disebut promotor, yang berfungsi untuk mengikat faktor transkripsi. Bagian ini dimasukkan ke dalam tubuh, diikuti oleh gen pelapor, misalnya GFP atau enzim yang mengkatalisis reaksi yang mudah dideteksi, bukan gennya sendiri. Selain fakta bahwa fungsi promotor di jaringan tertentu menjadi terlihat jelas pada satu waktu atau lainnya, eksperimen semacam itu memungkinkan untuk mempelajari struktur promotor dengan menghilangkan atau menambahkan fragmen DNA ke dalamnya, serta memperkuatnya secara artifisial. fungsi.

Geser nomor 15

Deskripsi slide:

Untuk menggunakan pratinjau presentasi, buat akun Google dan masuk ke akun tersebut: https://accounts.google.com

Keterangan slide:

Bioteknologi

Sintesis mikrobiologi Penggunaan mikroorganisme untuk memperoleh sejumlah zat. Strain mikroorganisme diciptakan yang menghasilkan zat-zat yang diperlukan dalam jumlah yang secara signifikan melebihi kebutuhan mikroorganisme itu sendiri hingga puluhan dan ratusan kali lipat.

Contoh: Bakteri yang mampu mengakumulasi uranium, tembaga, dan kobalt digunakan untuk mengekstrak logam dari air limbah. Dengan bantuan bakteri, biogas (campuran metana dan karbon dioksida) dihasilkan, yang digunakan untuk memanaskan ruangan. Dimungkinkan untuk membiakkan mikroorganisme yang mensintesis asam amino lisin, yang tidak diproduksi dalam tubuh manusia.

Contoh: Ragi digunakan untuk memperoleh protein pakan. Menggunakan 1 ton protein pakan untuk pakan ternak menghemat 5–8 ton biji-bijian. Penambahan 1 ton biomassa ragi ke dalam makanan burung membantu memperoleh tambahan 1,5 - 2 ton daging atau 25 - 35 ribu telur.

Rekayasa seluler Menumbuhkan sel organisme tingkat tinggi pada media nutrisi. Menumbuhkan sel bebas nuklir. Transplantasi inti dari satu sel ke sel lainnya. Menumbuhkan seluruh organisme dari satu sel somatik. Kloning

Kloning Kloning hewan dilakukan dengan mentransfer nukleus dari sel yang berdiferensiasi ke dalam sel telur yang tidak dibuahi yang nukleusnya telah dikeluarkan.

Kloning Eksperimen pertama yang berhasil dalam mengkloning hewan dilakukan pada pertengahan tahun 1970-an oleh ahli embriologi Inggris J. Gordon dalam eksperimen pada amfibi, ketika mengganti inti telur dengan inti sel somatik katak dewasa menyebabkan munculnya dari kecebong.

Kloning Hewan kloning – Dolly si domba

Rekayasa seluler Hibridisasi sel somatik dan penciptaan hibrida interspesifik. Dimungkinkan untuk memperoleh sel hibrida dari organisme yang tidak berhubungan satu sama lain: Manusia dan tikus; Tumbuhan dan hewan; Sel kanker mampu tumbuh tanpa batas, dan sel darah - limfosit. Dimungkinkan untuk memperoleh obat yang meningkatkan daya tahan seseorang terhadap infeksi.

Contoh: Berkat metode hibridisasi, diperoleh hibrida dari berbagai varietas kentang, kubis, dan tomat. Dari satu sel somatik suatu tanaman, dimungkinkan untuk menumbuhkan seluruh organisme dan dengan demikian menyebarkan varietas yang berharga (misalnya ginseng). Klon diperoleh - sel yang secara genetik homogen. Produksi organisme chimeric.

Tikus chimeric

Domba chimera - kambing

Rekayasa genetika Penataan ulang genotipe organisme: Penciptaan gen efektif secara artifisial. Pengenalan gen dari satu organisme ke dalam genotipe organisme lain merupakan produksi organisme transgenik.

Memperkenalkan gen pertumbuhan tikus ke dalam DNA tikus

Hasil

Contoh: Gen yang bertanggung jawab untuk produksi insulin pada manusia dimasukkan ke dalam genotipe Escherichia coli. Bakteri ini diberikan kepada penderita diabetes.

Sebuah gen dimasukkan ke dalam genotipe tanaman petunia yang mengganggu pembentukan dan produksi pigmen. Beginilah cara tanaman berbunga putih tercipta

Contoh: Para ilmuwan mencoba memasukkan gen bakteri yang menyerap nitrogen dari udara ke dalam genotipe sereal. Maka menjadi mungkin untuk tidak menambahkan pupuk nitrogen ke dalam tanah.

Pada topik: perkembangan metodologi, presentasi dan catatan

Pelajaran ini dibahas pertama kali di bagian “Presentasi Komputer”. Dalam pelajaran ini, siswa mengenal program POWERPOINT, mempelajari cara mengubah desain dan tata letak slide....

Presentasi "Penggunaan presentasi multimedia sebagai sarana kognisi universal"

Presentasi “Menggunakan presentasi multimedia sebagai sarana kognisi universal” memberikan saran tentang desain dan isi presentasi....

Pengembangan pelajaran dan presentasi "The Sightseeng Tours" London dan Saint-Petersburg dengan presentasi

Sasaran: pengembangan keterampilan berbicara (pernyataan monolog); meningkatkan keterampilan membaca dan berbicara tata bahasa (past tak tentu tense, artikel pasti) Tujuan: mengajar...