Циклопедия скорбит по жертвам террористического акта в Крокус-Сити (Красногорск, МО)

Биотехнология

Материал из Циклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Биотехнологии в медицине / Как это устроено? / Discovery // Discovery Channel Россия (19 окт. 2021 г.) [5:18]
Биотехнология // Абитуриентам Политеха 2023 (27 июл. 2022 г.) [4:05]
Что такое биотехнологии? Интервью А.Н. Федорова // Research Center of Biotechnology RAS (15 мар. 2022 г.) (Директор ФИЦ Биотехнологии РАН д.б.н. Алексей Федоров в интервью телеканалу «Известия» рассказал о биотехнологиях. Эфир на РЕН ТВ: 13.03.2022) [4:03]

Биотехнология (от гр. βίος — «жизнь», τέχνη — «искусство», λόγος — «слово, понятие») — область науки, находящаяся на стыке дисциплин естественных и технических наук.

Использующая живые организмы для разработки и создания продуктов или процессов для различных применений. Она включает в себя такие методы, как генная инженерия, культура клеток и ферментация, позволяющие манипулировать биологическими системами в практических целях[1].

История[править]

Многие методы ведения сельского хозяйства можно отнести к данной области. Выращивание растений можно рассматривать как одну из самых ранних форм биотехнологий, которое стало основным методом производства продуктов питания в эпоху неолита.

Первые фермеры использовали биотехнологии для выбора и выращивания подходящих культур, со временем обнаружив, что определенные организмы и их побочные продукты могут служить повышению урожайности. На протяжении всей истории они непреднамеренно модифицировали генетику своих культур, отбирая растения с определёнными качествами, перемещая их в другие среды и скрещивая сорта[2].

Селекция также использовалась людьми для разведения и выведения новых пород домашнего скота. Эта практика предполагает спаривание организмов, обладающих определенными признаками, с целью создания потомства, которое унаследует и проявит их[2].

Биотехнологии затронули и кулинарию. Например, пивоварение существовало во многих древних цивилизациях, таких как Египет, Месопотамия, Китай и Индия[3]. Процесс, основные биологические методы которого остаются неизменными и сегодня: преобразование крахмала в зерне в сахар с помощью ферментов солода, а затем добавления специальных пивных дрожжей для расщепления углеводов на спирты. Молочнокислое брожение, обнаруженное позже, позволило создать ряд молочных продуктов, а также сохранять продукты путём квашения.

Биотехнологии поспособствовали развитию медицины и созданию антибиотиков. Начало положило открытие пенициллина в 1928 году Александром Флемингом. К 1940 году пенициллин стал доступен для медицинских целей и эффективно лечил бактериальные инфекции.

Отрасли[править]

Так как биотехнологии находят применение в различных областях, для обозначения их отраслей была придумана цветовая классификация[4].

Золотая биотехнология[4] — включает в себя биоинформатику и нанобиотехнологии. Область использует вычислительные методы для решения биологических проблем и способствует эффективному анализу и организации биологических данных. Она также известна как вычислительная биология. Включает в себя концептуализацию биологии на молекулярном уровне и применение методов информатики для понимания и организации крупномасштабной молекулярной информации. Что важно в таких областях как: функциональная геномика, структурная геномика, протеомика.

Зелёная биотехнология[4] — охватывает различные сельскохозяйственные процессы, такие как микроклональное размножение растений и создание генетически модифицированных растений. Целью является разработка более чистых альтернатив традиционному сельскому хозяйству, а также создание устойчивых растений, экологически чистых удобрений и биопестицидов. Кроме того, отрасль предполагает использование микроорганизмов для сокращения отходов и их очистки.

Голубая биотехнология[4] — отрасль, ориентированная на использование водных организмов и их побочных продуктов, затрагивая моря, океаны, реки и других водоемы. Включают в себя такие области, как: морская геномика, аквакультура, морские биологически активные соединения и морская биоремедиация.

Коричневая биотехнология[4] — отрасль, которая связана с засушливым климатом, аридными землями и пустынями. Уделяет особое внимание достижениям в области разработки семян с повышенной устойчивостью к суровым условиям окружающей среды в засушливых регионах. Эта область также предполагает использование геомикробиологии для управления ресурсами.

Красная биотехнология[4] — относится к использованию биотехнологий в областях медицины и здравоохранения. Предполагает разработку фармацевтических препаратов, вакцин, антибиотиков, антител, гормонов, диагностических тестов. Затрагивает трансплантологию и создание искусственно выращенных органов, регенеративную терапию, использование стволовых клеток.

Жёлтая биотехнология[4] — отрасль, участвующая в производстве продуктов питания. Предполагает использование ферментации для изготовления вина, сыра и пива. Сюда также входит применение биотехнологий к насекомым, например, борьба с вредителями.

Белая биотехнология[4] — также называемая промышленной, предполагает применение биотехнологии в промышленных процессах, таких как разработка организмов для химического производства или использование ферментов в качестве катализаторов для производства химических веществ или устранения вредных побочных продуктов. Обычно для этого требуется меньше ресурсов по сравнению с традиционными методами, используемыми в промышленном производстве.

Серая биотехнология[4] — отрасль ориентирована на экологические цели, уделяя особое внимание сохранению биоразнообразия и устранению загрязняющих выбросов.

Фиолетовая биотехнология[4] — охватывает этические и юридические аспекты, связанные с биотехнологиями, включая патенты на открытия и разработки и прочую интеллектуальную собственность.

Черная биотехнология[4] — иногда также называется «тёмной биотехнологией», включает в себя использование микроорганизмов в агрессивных целях, включая биотерроризм и разработку биологических агентов и оружия, которые могут вызвать заболевания и гибель людей, скота и сельскохозяйственных культур.

Виды[править]

Биоинженерия[править]

Междисциплинарная область, которая сочетает в себе принципы биологии, инженерии и других наук для разработки инновационных решений и технологий с различным применением. Она включает в себя проектирование и манипулирование биологическими системами, организмами или молекулами для создания новых продуктов, улучшения существующих процессов или решения биологических проблем. Примеры биоинженерии включают тканевую инженерию, генную инженерию, разработку биоматериалов и биотехнологическую инженерию.

Биоинформатика[править]

Область, сочетающая в себе биологию, информатику и статистику для анализа и интерпретации биологических данных, особенно связанных с геномикой и протеомикой. Она включает в себя разработку и применение вычислительных инструментов и алгоритмов для понимания биологических процессов, создание алгоритмов предсказывания структур биологических единиц, например, белковых молекул.

Биомедицина[править]

Отрасль медицинской науки, которая объединяет биологию, физиологию, генетику и другие дисциплины для изучения причин, диагностики и лечения заболеваний и расстройств. Она фокусируется на понимании основных механизмов заболеваний на молекулярном и клеточном уровне и использует эти знания для разработки новых методов лечения, лекарств и медицинских технологий.

Наномедицина[править]

Область, которая объединяет нанотехнологии и медицину для разработки диагностических и терапевтических подходов на наноуровне. Она предполагает использование наночастиц, наносенсоров и других наноразмерных материалов и устройств для воздействия на определенные области тела для улучшения диагностики заболеваний, доставки лекарств и тканевой инженерии. Эта новая область имеет большой потенциал для точной доставки лекарств, таргетной терапии, визуализации и регенеративной медицины.

Биофармакология[править]

Раздел фармакологии, который занимается изучением лекарств, полученных из биологических источников, таких как белки, пептиды, нуклеиновые кислоты. Это предполагает понимание того, как эти лекарства взаимодействуют с биологическими системами, включая механизмы их действия, терапевтические эффекты и потенциальные побочные эффекты. Биофармакология играет решающую роль в разработке и оценке биофармацевтических препаратов и подходов персонализированной медицины.

Методы[править]

Искусственный отбор[править]

Процесс, в котором намеренно выбираются и разводятся определенные организмы с желаемыми характеристиками, чтобы закрепить их.

Гибридизацией[править]

Процесс создания организмов путем скрещивания особей из разных популяций или сортов. Этот метод обычно используется в программах селекции растений и животных для объединения желаемых признаков разных родительских линий, что приводит к получению гибридного потомства с улучшенными характеристиками, такими как повышенная урожайность, устойчивость к болезням или адаптивность.

Генная инженерия[править]

Преднамеренное манипулирование генетическим материалом организма с целью изменения его характеристик или свойств. Он включает в себя такие методы, как сплайсинг генов, редактирование генов и перенос генов для введения или модификации определенных генов в ДНК организма.

Клонирование[править]

Это процесс создания идентичной копии организма, а также клетки, молекулы или фрагмента ДНК. Этого можно достичь с помощью различных методов, таких как репродуктивное клонирование или перенос ядра соматической клетки.

Репродуктивное клонирование включает перенос генетического материала организма в яйцеклетку, которая затем имплантируется суррогатной матери для развития клонированного организма.

Перенос ядра предполагает замену ядра яйцеклетки ядром соматической клетки, в результате чего развивается эмбрион, генетически идентичный организму-донору. Клонирование может иметь различные применения в исследованиях, сельском хозяйстве и медицине.

См.также[править]

Источники[править]

  1. Biotechnology (англ.).
  2. 2,0 2,1 William J. Thieman, Michael Angelo Palladino Introduction to Biotechnology. — 2009. — ISBN 978-0-321-49145-9.
  3. John Paul Arnold Origin and History of Beer and Brewing: From Prehistoric Times to the Beginning of Brewing Science and Technology. — 2005. — ISBN 978-0-9662084-1-2.
  4. 4,00 4,01 4,02 4,03 4,04 4,05 4,06 4,07 4,08 4,09 4,10 Rainbow code of biotechnology (англ.).
 
Области биоинженерии
Связанные статьи
Учёные
Популяризаторы
Ruwiki logo.png Одним из источников этой статьи является статья в википроекте «Рувики» («Багопедия», «ruwiki.ru») под названием «Участник:V/Биотехнология», находящаяся по адресу:

«https://ru.ruwiki.ru/wiki/Участник:V/Биотехнология»

Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий.
Всем участникам Рувики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?»