Қазіргі ғылымның перспективалы салалары. Дүние жүзі тарихы, 11 сынып, дидактикалық материал, 2 сабақ.

Баламалы энергетика-дәстүрлі энергия сияқты кең таралмаған, алайда экологияға зиян келтіру қаупі төмен кезде оларды пайдаланудың пайдалылығына байланысты қызығушылық тудыратын энергия алудың перспективалық тәсілдерінің жиынтығы.

Баламалы энергетика-дәстүрлі энергия сияқты кең таралмаған, алайда экологияға зиян келтіру қаупі төмен кезде оларды пайдаланудың пайдалылығына байланысты қызығушылық тудыратын энергия алудың перспективалық тәсілдерінің жиынтығы.

Баламалы энергия көзі-электр энергиясын (немесе энергияның басқа да талап етілетін түрін) алуға мүмкіндік беретін және мұнайда, өндірілетін табиғи газ бен көмірде жұмыс істейтін дәстүрлі энергия көздерін алмастыратын тәсіл, құрылғы немесе құрылыс.

Баламалы энергетиканың түрлері: күн энергетикасы, жел энергетикасы, биомассалық энергетика, толқынды энергетика, градиент-температуралық энергетика, пішінді есте сақтау әсері, толқын энергетикасы, геотермалдық энергия.

Күн энергиясы-күн энергиясын фотоэлектрлік және термодинамикалық әдістермен электр энергиясына түрлендіру. Фотоэлектрлік әдіс үшін жарық кванттарының (фотондардың) энергиясын электр энергиясына тікелей түрлендіретін фотоэлектрлік түрлендіргіштер (ФЭП) қолданылады.

Күн энергиясын алдымен жылуға, содан кейін механикалық және одан әрі электр энергиясына айналдыратын термодинамикалық қондырғыларда "күн қазандығы", турбина және генератор бар. Алайда, Жерге түсетін Күн радиациясының бірқатар сипаттамалары бар: энергия ағынының төмен тығыздығы, күнделікті және маусымдық циклдік, ауа-райына тәуелділік. Сондықтан жылу режимдеріндегі өзгерістер жүйенің жұмысына айтарлықтай шектеулер қоюы мүмкін. Мұндай жүйеде жұмыс режимдерінің кездейсоқ ауытқуын болдырмау немесе уақыт өте келе энергия өндірісінің қажетті өзгеруін қамтамасыз ету үшін сақтау құрылғысы болуы керек. Күн энергетикалық станцияларын жобалау кезінде метеорологиялық факторларды дұрыс бағалау қажет.

Геотермалдық энергетика-Жердің ішкі жылуын (ыстық су-бу көздерінің энергиясын) электр энергиясына түрлендіру жолымен электр энергиясын алу тәсілі.

Электр энергиясын өндірудің бұл әдісі тереңдіктегі тау жыныстарының температурасы көтеріліп, жер бетінен 2-3 км 100°C-тан асатындығына негізделген.

Тікелей схема: табиғи бу құбырлар арқылы электр генераторларымен байланысқан турбиналарға жіберіледі. Жанама схема: бу алдын-ала (турбиналарға кірмес бұрын) құбырлардың бұзылуына әкелетін газдардан тазартылады. Аралас схема: тазартылмаған бу турбиналарға түседі, содан кейін конденсация нәтижесінде пайда болған Судан ерімейтін газдар шығарылады.

Мұндай электр станциясының «отынының» құны өнімді ұңғымалар мен бу жинау жүйесінің шығындарымен анықталады және салыстырмалы түрде төмен. Электр станциясының өзіндік құны аз, өйткені оның оттығы, қазандық қондырғысы және мұржасы жоқ.

Геотермалдық Электр қондырғыларының кемшіліктері топырақтың жергілікті шөгуі және сейсмикалық белсенділікті ояту мүмкіндігін қамтиды. Жерден шыққан газдарда улы заттар болуы мүмкін. Сонымен қатар, геотермалдық электр станциясын салу үшін белгілі бір геологиялық жағдайлар қажет.

Жел энергетикасы-бұл жел энергиясын (атмосферадағы ауа массаларының кинетикалық энергиясы) пайдалануға мамандандырылған энергетика саласы.

Жел электр станциясы - желдің кинетикалық энергиясын электр энергиясына айналдыратын қондырғы. Ол жел қозғалтқышынан, электр тогының генераторынан, жел қозғалтқышы мен генератордың жұмысын автоматты басқару құрылғысынан, оларды орнатуға және ұстауға арналған құрылымдардан тұрады.

Жел энергиясын алу үшін әртүрлі конструкциялар қолданылады: көп қабатты «ромашкалар»; ұшақ қозғағыштары сияқты бұрандалар; тік роторлар және т. б.

Жел электр станцияларын өндіру өте арзан, бірақ олардың қуаты аз және олардың жұмысы ауа-райына байланысты. Сонымен қатар, олар өте шулы, сондықтан үлкен жел электр станцияларын тіпті түнде өшіру керек. Сонымен қатар, жел электр станциялары әуе қатынасына, тіпті радио толқындарына кедергі келтіреді. Жел электр станцияларын қолдану ауа ағындарының күшінің жергілікті әлсіреуін тудырады, бұл өндірістік аудандардың желдетілуіне кедергі келтіреді және тіпті климатқа әсер етеді. Сонымен, жел электр станцияларын пайдалану үшін үлкен аудандар қажет, бұл электр генераторларының басқа түрлеріне қарағанда көп.

Толқындық энергия-толқындардың потенциалдық энергиясын пульсацияның кинетикалық энергиясына түрлендіру және пульсацияны электр генераторының айналмалы білігінің бір бағытты күшіне айналдыру арқылы электр энергиясын алу әдісі.

Жел мен күн энергиясымен салыстырғанда толқын энергиясы әлдеқайда жоғары қуатқа ие. Сонымен, теңіздер мен мұхиттардың толқынының орташа қуаты, әдетте, 15 кВт/м-ден асады, толқындардың биіктігі 2 м болған кезде қуат 80 кВт/м-ге жетеді, яғни мұхиттардың бетін игеру кезінде энергия тапшылығы болмайды. Механикалық және электр энергиясында қозу қуатының бір бөлігін ғана пайдалануға болады, бірақ су үшін конверсия коэффициенті ауадан жоғары – 85 пайызға дейін.

Толқындық энергия, баламалы энергетиканың басқа түрлері сияқты, жаңартылатын энергия көзі болып табылады.

Электр энергиясын өндіру үшін осы типтегі электр станциялары толқын энергиясын пайдаланады. Қарапайым толқындық электр станциясын (PES) орнату үшін сізге бассейн қажет – бөгетпен жабылған Шығанақ немесе өзен сағасы. Бөгетте су өткізгіштер бар және генераторды айналдыратын гидротурбиналар орнатылған.

Жоғары толқын кезінде су бассейнге түседі. Бассейн мен теңіздегі су деңгейі тең болған кезде су өткізгіштердің қақпалары жабылады. Төмен толқынның басталуымен теңіздегі су деңгейі төмендейді, ал қысым жеткілікті болған кезде турбиналар мен оған қосылған электр генераторлары жұмыс істей бастайды және бассейннен су біртіндеп кетеді

Теңіз деңгейінің 4 м-ден кем емес толқындық ауытқуы бар аудандарда толқындық электр станцияларын салу экономикалық тұрғыдан орынды деп саналады.толқындық электр станциясының жобалық қуаты станция құрылысы аймағындағы толқындардың сипатына, толқындардың көлемі мен ауданына, бөгет корпусында орнатылған турбиналардың санына байланысты.

Толқындық электр станцияларының кемшілігі- олар тек теңіздер мен мұхиттардың жағасында салынады, сонымен қатар олар өте үлкен қуатты дамытпайды, ал толқындар күніне екі рет болады. Тіпті олар экологиялық қауіпсіз емес. Олар тұзды және тұщы судың қалыпты алмасуын бұзады, осылайша теңіз флорасы мен фаунасының өмір сүру жағдайларын бұзады. Олар климатқа әсер етеді, өйткені олар теңіз суларының энергетикалық әлеуетін, олардың жылдамдығы мен қозғалыс аумағын өзгертеді.. Градиент-температура энергиясы. Энергия өндірудің бұл әдісі температура айырмашылығына негізделген. Бұл өте кең таралған емес. Оның көмегімен сіз электр энергиясын өндірудің қалыпты құнымен жеткілікті мөлшерде энергия өндіре аласыз. Градиент-температура электр станцияларының көпшілігі теңіз жағалауында орналасқан және жұмыс істеу үшін теңіз суын пайдаланады. Мұхиттар жерге түсетін күн энергиясының шамамен 70% сіңіреді. Бірнеше жүз метр тереңдіктегі суық сулар мен мұхит бетіндегі жылы сулар арасындағы температура айырмашылығы-20-40 мың ТВт деп есептелген үлкен энергия көзі, оның тек 4 ТВт-ны іс жүзінде қолдануға болады. Сонымен қатар, теңіз суының температуралық айырмашылығына негізделген теңіз жылу станциялары көмірқышқыл газының көп мөлшерін шығаруға, терең сулардың жылуын және қысымын төмендетуге және жер үсті суларына салқындауға ықпал етеді. Ал процестері бұл мүмкін емес әсер етуі климаты, флорасы және фауна өтті. Биомасса энергетикасы. Биомассаның ыдырауы кезінде (көң, өлі организмдер, өсімдіктер) метан мөлшері жоғары биогаз шығарылады, ол жылыту, электр энергиясын өндіру және т. б. үшін қолданылады. Өздерін электр энергиясымен және жылумен қамтамасыз ететін кәсіпорындар бар (шошқалар мен сиырлар және т.б.), оларда бірнеше үлкен «құмыралар» бар, олар жануарлардан көңді көп мөлшерде тастайды. Бұл герметикалық резервуарларда көң шіріп кетеді, ал босатылған газ ферманың қажеттіліктеріне кетеді. Энергияның бұл түрінің тағы бір артықшылығы-ылғал көңді энергия үшін пайдалану нәтижесінде құрғақ қалдық көңден қалады, бұл өрістер үшін керемет тыңайтқыш болып табылады. Сондай-ақ, биоотын ретінде тез өсетін балдырлар мен органикалық қалдықтардың кейбір түрлерін (жүгері, қамыс және т.б.) пайдалануға болады. Форманы есте сақтаудың әсері-1949 жылы Кеңес ғалымдары Курдюмов пен Хондрос алғаш ашқан физикалық құбылыс. Пішінді есте сақтаудың әсері арнайы қорытпаларда байқалады және олардың бөліктері деформациядан кейін жылу әсерінен бастапқы пішінін қалпына келтіретіндігінде. Бастапқы пішінді қалпына келтіру кезінде суық күйде деформацияға жұмсалған жұмыстан әлдеқайда жоғары жұмыс жасалуы мүмкін. Осылайша, бастапқы пішінді қалпына келтіру кезінде қорытпалар айтарлықтай жылу (энергия) шығарады. Пішінді қалпына келтіру әсерінің негізгі кемшілігі төмен тиімділік болып табылады-тек 5-6 пайыз.

Нанотехнология-соңғы онжылдықтарда белсенді дамып келе жатқан ғылым мен технологияның жаңа бағыты. Нанотехнологияларға наноқұрылыммен, яғни 1-ден 100 нанометрге дейінгі реттелген фрагменттермен анықталатын материалдарды, құрылғыларды және техникалық жүйелерді құру және пайдалану жатады.

Грек тілінен шыққан «нано» префиксі (грек гномы бойынша «нанос») миллиардтан бір бөлігін білдіреді. Бір нанометр (нм) – метрдің миллиардтан бір бөлігі.

«Нанотехнология» (nanotechnology) терминін 1974 жылы Токио университетінің профессоры Норио Танигучи (Norio Taniguchi) енгізген, ол оны «ультра жоғары дәлдікке қол жеткізуге мүмкіндік беретін өндіріс технологиясы» деп анықтаған .және ультра кішкентай өлшемдер...шамамен 1 нм ...»

Әлемдік әдебиетте нано-ғылым (нанотехнология) нанотехнологиядан (нанотехнология) ерекшеленеді. Нано-ғылым үшін наноскале ғылымы (наноскале ғылымы) термині де қолданылады.

Орыс тілінде және Ресей заңнамасы мен нормативтік құжаттардың тәжірибесінде «нанотехнология» термині «нанотехнология», «нанотехнология», кейде тіпті «Наноиндустрия» (нанотехнология қолданылатын бизнес пен өндіріс бағыттары) біріктіреді.

Нанотехнологияның маңызды құрамдас бөлігі-наноматериалдар, яғни ерекше функционалды қасиеттері 1-ден 100 нм-ге дейінгі нанофрагменттердің реттелген құрылымымен анықталатын материалдар.

Нанотехнология бойынша 7-ші Халықаралық конференцияның (Висбаден, 2004 ж.) ұсынысына сәйкес наноматериалдардың келесі түрлері бөлінеді:

нанопорлы құрылымдар;

нанобөлшектер;

нанотүтікшелер және нановолокналар

нанодисперсиялар (коллоидтар);

наноқұрылымды беттер мен пленкалар;

нанокристалдар мен нанокластерлер.

Наносистемалық техника наноматериалдар мен нанотехнологиялар негізінде толық немесе ішінара жасалған, сипаттамалары дәстүрлі технологиялар бойынша құрылған ұқсас мақсаттағы жүйелер мен құрылғылардың көрсеткіштерінен түбегейлі ерекшеленетін функционалды аяқталған жүйелер мен құрылғылар.

Нанотехнологияны қолдану салалары

Осы ғаламдық технологияның технологиялық прогреске айтарлықтай әсер етуі мүмкін барлық салаларды тізімдеу мүмкін емес. Олардың бірнешеуін ғана атауға болады:

наноэлектроника және нанофотоника элементтері (жартылай өткізгіш Транзисторлар мен лазерлер;

фотодетекторлар; күн элементтері; түрлі сенсорлар);

аса тығыз ақпаратты жазу құрылғылары;

телекоммуникациялық, ақпараттық және есептеу технологиялары; суперкомпьютерлер;

бейнетехника-жалпақ экрандар, мониторлар, бейнепроекторлар;

молекулалық электрондық құрылғылар, оның ішінде молекулалық деңгейдегі қосқыштар мен электрондық тізбектер;

нанолитография және наноимпринт;

отын элементтері және энергияны сақтау құрылғылары;

микро және наномеханика құрылғылары, оның ішінде молекулалық моторлар мен наномоторлар, нанороботтар;

нанохимия және катализ, соның ішінде жануды басқару, қаптау, электрохимия және фармацевтика;

авиациялық, ғарыштық және қорғаныс қосымшалары;

қоршаған ортаның жай-күйін бақылау құрылғылары;

дәрілер мен протеиндерді мақсатты жеткізу, биополимерлер және биологиялық тіндердің жазылуы, клиникалық және медициналық диагностика, жасанды бұлшық еттерді, сүйектерді жасау, тірі ағзаларды имплантациялау;

биомеханика; геномика; биоинформатика; биоинструментарий;

канцерогенді тіндерді, патогендерді және биологиялық зиянды агенттерді тіркеу және сәйкестендіру;

ауыл шаруашылығындағы және тамақ өндірісіндегі қауіпсіздік.

Компьютерлер және микроэлектроника

Нанокомпьютер-электронды (механикалық, биохимиялық, кванттық) технологиялар негізінде бірнеше нанометрлердің логикалық элементтерінің өлшемдері бар есептеу құрылғысы. Нанотехнология негізінде жасалған компьютердің өзі де микроскопиялық өлшемдерге ие.

ДНҚ компьютер-ДНҚ молекулаларының есептеу мүмкіндіктерін қолданатын есептеу жүйесі. Биомолекулалық есептеу-бұл ДНҚ немесе РНҚ-мен байланысты әртүрлі әдістердің ұжымдық атауы. ДНҚ есептеулерінде деректер нөлдер мен бірліктер түрінде емес, ДНҚ спираліне негізделген молекулалық құрылым түрінде ұсынылады. Оқу, көшіру және деректерді басқару бағдарламалық жасақтамасының рөлін арнайы ферменттер орындайды.

Кантилевер инесінің (зондтың) зерттелетін үлгінің бетімен өзара әрекеттесуіне негізделген жоғары ажыратымдылықтағы зондтық микроскопты сканерлейтін атомдық күш микроскопы. Сканерлейтін туннель микроскопынан (STM) айырмашылығы, органикалық молекулалармен (ДНҚ) жұмыс істеуге мүмкіндік беретін сұйықтық қабаты арқылы өткізгіш және өткізгіш емес беттерді де зерттей алады. Атомдық күш микроскопының кеңістіктік шешімі кантилевердің мөлшеріне және оның ұшының қисықтығына байланысты. Ажыратымдылық атомға көлденеңінен жетеді және тігінен едәуір асады.

Осциллятор антеннасы 2005 жылдың 9 ақпанында Бостон университетінің зертханасында шамамен 1 мкм көлемінде осциллятор антеннасы алынды. Бұл құрылғыда 5000 миллион Атом бар және 1,49 гигагерц жиілігімен тербелуге қабілетті, бұл оның көмегімен үлкен көлемде ақпарат беруге мүмкіндік береді.

Наномедицина және фармацевтика өнеркәсібі

Наномолекулалық деңгейде адамның биологиялық жүйелерін қадағалау, құрастыру және өзгерту үшін наноматериалдар мен нано объектілердің бірегей қасиеттерін пайдалануға негізделген заманауи медицинадағы бағыт.

ДНҚ нанотехнологиясы олардың негізінде нақты құрылымдар құру үшін ДНҚ молекулалары мен нуклеин қышқылдарының нақты негіздерін қолданады.

Дәрі-дәрмектер мен фармакологиялық препараттардың молекулаларының өнеркәсіптік синтезі (бис пептидтері).

2000 жылдың басында наноөлшемді бөлшектерді өндіру технологиясындағы жылдам прогрестің арқасында наноплазмониканың жаңа нанотехнология саласының дамуына серпін берілді. Электромагниттік сәулеленуді металл нанобөлшектердің тізбегі бойымен плазмалық тербелістерді қоздыру арқылы беруге болады.

Робототехника

Нанороботтар-бұл наноматериалдардан жасалған және молекуламен салыстыруға болатын, қозғалыс, ақпаратты өңдеу және беру, бағдарламаларды орындау функциялары бар роботтар. Өз көшірмелерін жасауға қабілетті нанороботтар, яғни өзін-өзі көбейту репликаторлар деп аталады.

Қазіргі уақытта қозғалысқа қабілетті электромеханикалық наноқұралдар құрылды, оларды нанороботтардың прототиптері деп санауға болады.

Молекулалық роторлар-бұл жеткілікті энергияны қолданған кезде момент шығаруға қабілетті синтетикалық нано өлшемді қозғалтқыштар.

Гендік инженерия

Гендік инженерия- бұл генотиптерді қайта құру әрекеттерін қамтитын биотехнология саласы. Қазірдің өзінде гендік инженерия жеке гендерді қосуға және өшіруге мүмкіндік береді, осылайша организмдердің қызметін бақылайды, сонымен қатар генетикалық нұсқауларды бір организмнен екіншісіне, соның ішінде басқа типтегі организмдерге беруге мүмкіндік береді. Генетиктер гендер мен ақуыздардың жұмысы туралы көбірек білетіндіктен, генотипті (ең алдымен, адам) еркін бағдарламалау мүмкіндігі, радиацияға төзімділік, су астында өмір сүру қабілеті, зақымдалған мүшелерді қалпына келтіру қабілеті және тіпті өлместік сияқты кез-келген нәтижеге қол жеткізу мүмкіндігі неғұрлым нақты болады.

Генетикалық ақпарат. Генетикалық ақпарат ДНҚ молекуласынан және оның оралған ақуыздарынан тұратын хромосомалардағы жасушада (адамдарда олардың 46-сы бар), сондай-ақ митохондрияда болады. ДНҚ (дезоксирибонуклеин қышқылы) нуклеотидтердің тізбегі болып табылады, олардың әрқайсысында төрт азотты заттың біреуі болады. Функционалды тұрғыдан алғанда, ДНҚ белгілі бір ақпаратты сақтайтын көптеген блоктардан (нуклеотидтер тізбегі) — гендерден тұрады.

Ген-бұл ДНҚ молекуласының бір бөлігі, онда бір ақуыздың бастапқы құрылымы туралы ақпарат бар (бір ген — бір ақуыз). Дененің барлық гендерінің жиынтығы оның генотипін құрайды. Дененің барлық жасушаларында бірдей Гендер жиынтығы болады, бірақ олардың әрқайсысында сақталған ақпараттың әртүрлі бөлігі жүзеге асырылады. Тек осы жасушаның жұмыс істеуі үшін қажет гендер ғана белсенді, сондықтан, мысалы, құрылымдық және функционалды және биологиялық ерекшеліктері бойынша нейрондар бауыр жасушаларынан ерекшеленеді.

Ағзадағы ақуыздардың рөлі. Ақуыздар-тірі материяның химиялық негізі болып табылатын әрбір тірі организмдегі маңызды молекулалар. Энгельстің анықтамасы бойынша «өмір-ақуыз денелерінің өмір сүру тәсілі» Ақуыздар зат алмасуды (организмдегі заттардың тасымалдануы) және энергияның өзгеруін жүзеге асырады, олар тіндердің құрылымдық негізін қамтамасыз етеді, химиялық реакциялардың катализаторы ретінде қызмет етеді, ағзаларды қоздырғыштардан қорғайды, дененің қызметін реттейтін хабарларды тасымалдайды. Химиялық тұрғыдан алғанда, ақуыздар-бұл кеңістікте ерекше түрде пайда болатын аминқышқылдарының тізбегі. Ақуыздардың функцияларының бірі-гендердің активтенуі. Кейбір гендерде белгілі бір ақуыздарды өзіне тартатын фрагменттер бар. Егер мұндай ақуыздар жасушада болса, олар геннің осы аймағына қосылады және оны РНҚ-ға көшіруге рұқсат беруі немесе тыйым салуы мүмкін. Жасушада мұндай реттеуші ақуыздардың болуы немесе болмауы қай гендердің белсендірілгенін, яғни қандай жаңа ақуыздар синтезделетінін анықтайды. Дәл осы реттеу механизмі жасушаның бұлшықет немесе жүйке жасушасы ретінде жұмыс істейтінін немесе эмбрионның осы бөлігінде дененің қандай бөлігі дамуы керектігін анықтайды. Егер сіз ағзаға (өсімдік, микроорганизм, жануар немесе тіпті адам) жаңа гендер енгізсеңіз, онда сіз оған бұрын-соңды болмаған жаңа қажетті сипаттама бере аласыз

Гендік инженерия 1973 жылы, генетиктер Стэнли Кохен мен Герберт Бойер E. coli бактериясына (E. coli) жаңа ген енгізген кезде басталады.1982 жылдан бастап АҚШ, Жапония, Ұлыбритания және басқа елдердің фирмалары гендік-инженерлік инсулин өндіреді. Адам инсулинінің клондалған гендері бактериалды жасушаға енгізілді, онда табиғи микробтық штамдар ешқашан синтезделмеген гормон синтезі басталды. 200-ге жуық жаңа диагностикалық препараттар медициналық тәжірибеге енгізілді және 100-ден астам гендік-инженерлік дәрілік заттар клиникалық зерттеу сатысында тұр. Олардың ішінде артрозды, жүрек-тамыр ауруларын, кейбір ісік процестерін және тіпті СПИД-ті емдейтін дәрілер бар. Бірнеше жүздеген гендік-инженерлік фирмалардың 60% - ы дәрілік және диагностикалық препараттар шығарумен айналысады.

Ауыл шаруашылығындағы гендік инженерия. 1980 жылдардың аяғында өсімдіктер мен жануарлардың ондаған түрлеріне жаңа гендерді сәтті енгізу мүмкін болды — жарқыраған жапырақтары бар темекі өсімдіктерін, аязға оңай төзетін қызанақтарды, пестицидтерге төзімді жүгеріні құру. Маңызды міндеттердің бірі - вирустарға төзімді өсімдіктерді алу, өйткені қазіргі уақытта дақылдардың вирустық инфекцияларымен күресудің басқа жолдары жоқ. Өсімдік жасушаларына вирус қабығының ақуызы гендерін енгізу өсімдіктерді осы вирусқа төзімді етеді. Қазіргі уақытта оннан астам түрлі вирустық инфекциялардың әсеріне төтеп бере алатын трансгенді өсімдіктер алынды. Тағы бір міндет өсімдіктерді жәндіктер зиянкестерінен қорғаумен байланысты. Инсектицидтерді қолдану өте тиімді емес. Бельгия мен АҚШ-тың гендік-инженерлік зертханаларында бактериядан шыққан инсектицидтерді синтездеуге мүмкіндік беретін Bacillus thuringiensis жер бактериясын өсімдік жасушасына енгізу жұмыстары сәтті жүргізілді. Бұл гендер картоп, қызанақ және мақта жасушаларына енгізілді. Трансгенді картоп пен қызанақ өсімдіктері жеңілмейтін Колорадо қоңызына төзімді болды, мақта өсімдіктері әртүрлі жәндіктерге, соның ішінде мақта шоқына төзімді болды. Гендік инженерияны қолдану инсектицидтерді қолдануды 40-60% - ға азайтуға мүмкіндік берді. Гендік инженерлер жемістердің ұзақ пісетін кезеңі бар трансгенді өсімдіктерді өсірді. Мұндай қызанақтарды, мысалы, бұтадан қызыл түспен алып тастауға болады, олар тасымалдау кезінде артық болады деп қорықпайды. Гендік инженерия әдістері сәтті қолданылған өсімдіктердің тізімі елуге жуық түрді құрайды, оның ішінде алма, өрік, жүзім, қырыққабат, баклажан, қияр, бидай, соя, күріш, қара бидай және басқа да көптеген ауылшаруашылық өсімдіктері бар.

Адамның гендік терапиясы

Адамдарда гендік инженерия технологиясы алғаш рет иммун тапшылығының ауыр түрімен ауыратын төрт жасар қыз Ашанти Де Силваны емдеу үшін қолданылған. Аденозиндезаминаза ақуызын (ADA) өндіруге арналған нұсқаулық бар Ген зақымдалмады. ADA ақуызынсыз ақ қан жасушалары өледі, бұл денені вирустар мен бактериялардан қорғансыз етеді. ADA генінің жұмыс істейтін көшірмесі модификацияланған вирустың көмегімен Ашанти қан жасушаларына енгізілді. Жасушалар қажетті ақуызды өз бетінше шығаруға мүмкіндік алды. 6 айдан кейін қыздың денесіндегі ақ жасушалардың саны қалыпты деңгейге көтерілді. Осыдан кейін гендік терапия аймағы одан әрі дамуға серпін алды. 1990 жылдардан бастап жүздеген зертханалар ауруларды емдеу үшін гендік терапияны қолдану бойынша зерттеулер жүргізуде. Бүгін біз гендік терапия арқылы қант диабетін, анемияны, қатерлі ісіктің кейбір түрлерін, Хантингтон ауруын емдеуге және тіпті артерияларды тазартуға болатындығын білеміз. Қазір гендік терапияның әртүрлі түрлерінің 500-ден астам клиникалық сынақтары жүріп жатыр. Қолайсыз экологиялық жағдай және басқа да осындай себептер көптеген балалардың тұқым қуалайтын ақаулармен туылуына әкеледі. Қазіргі уақытта 4000 тұқым қуалайтын ауру белгілі, олардың көпшілігі үшін тиімді емдеу әдістері табылған жоқ. Бүгінгі таңда эмбрион немесе эмбрион сатысында көптеген генетикалық ауруларды диагностикалау мүмкіндігі бар. Әзірге Елеулі генетикалық ақаулар болған жағдайда жүктілікті ең ерте кезеңде тоқтатуға болады, бірақ көп ұзамай болашақ баланың генотипін түзету және оңтайландыру арқылы генетикалық кодты түзетуге болады. Бұл генетикалық ауруларды толығымен болдырмайды және балалардың физикалық, психикалық және психикалық сипаттамаларын жақсартады.

«Адам геномы» жобасы. 1990 жылы АҚШ-та «Адам геномы» жобасы басталды, оның мақсаты адамның бүкіл генетикалық жылын анықтау болды. Ресейлік генетиктер маңызды рөл атқарған жоба 2003 жылы аяқталды. Жоба нәтижесінде геномның 99% - ы 99,99% дәлдікпен анықталды (10000 нуклеотидке 1 қате). Жобаны аяқтау практикалық нәтижелерге қол жеткізді, мысалы, көптеген тұқым қуалайтын ауруларға генетикалық бейімділікті анықтауға мүмкіндік беретін қарапайым сынақтар. Мысалы, геномды кеңейтудің арқасында 2006 жылға қарай ЖҚТБ сияқты қауіпті ауруды емдеуге арналған препараттар жасалады, 2009 жылға қарай қатерлі ісіктермен байланысты гендер анықталады, ал 2010-2015 жылдары ісіктердің барлық түрлерінің пайда болу тетіктері белгіленеді деген үміт айтылды. 2020 жылға қарай қатерлі ісік ауруының алдын алатын препараттарды әзірлеу аяқталуы мүмкін.

Гендерді бақылау перспективалары. Гендік инженерияның дамуы адамның генотипін жақсартуға мүмкіндік береді. Бүгінгі таңда адамзат алдында тұрған ауқымды міндеттер көптеген салаларда дарынды, мінсіз және жоғары дамыған, денсаулығы, жоғары физикалық және ақыл-ой қабілеттері бар адамдарды талап етеді. Мұндай адамдарды гендік, генетикалық және жасушалық инженерия әдістерімен жасауға болады. Бұл әдістер тек туылған балаларға да, ересектерге де қолданылады. Адам өз қабілеттерін бірнеше рет күшейтіп, балаларының қабілеттерін арттыра алады. Объективті тұрғыдан алғанда, бұл жерде жаман немесе этикалық емес ештеңе жоқ. Қазірдің өзінде ДНҚ-ны ашушылардың бірі Уотсон сияқты әлемге әйгілі ғалымдар адамның ақылсыздығы, мысалы, өзінің генетикалық ауруы және болашақта емделетінін айтады. Аурудың генетикалық себептері толығымен жойылады, барлық адамдар сау болады. Қартаю тоқтатылады және ешкімге тербеліспен, күштің төмендеуімен, құлдыраумен күресуге тура келмейді. Адамдар іс жүзінде Өлмейтін болады – өлім сирек кездесетін құбылысқа айналады, еріксіз болуды тоқтатады. Мысалы, қартаюдың себептерінің бірі жасушаның әр бөлінуінде теломердің азаюы екені белгілі. 1990-шы жылдардың соңында ғалымдар жасушаларға теломерлерді қалпына келтіретін теломераза ақуызын өндіруге жауап беретін ашық генді енгізіп, оларды Өлмейтін етті. Әрине, тиісті біліммен ауырлатылмаған, бірақ жеке, идеологиялық немесе лоббистік мақсаттарды көздейтін жеке топтар мұндай технологияларға тыйым салуға тырысуы мүмкін, бірақ ғылымның даму тарихы көрсеткендей, олар мұны ұзақ уақыт жасай алмайды.

Гендік инженерия қатерлі ісік ауруын емдеуде серпіліс жасады. Стивен Розенберг (Steven Rosenberg) және Американдық ұлттық қатерлі ісік институтының (National Cancer Institute) әріптестері бірқатар пациенттерде ағзаға қайта жобаланған иммундық жасушаларды енгізуге негізделген ісіктермен күресудің жаңа әдісін сынап көрді. Есіңізде болсын, жақында ғалымдар тышқандардың иммундық жүйелерін қатерлі ісіктермен тиімді күресуді табиғи себептер бойынша жеке адамдардан алынған ақ қан жасушаларын иммунитетке ауыстыру арқылы «үйрете» алды (өйткені мұндай организмдер де бар)? Енді қатерлі ісік ауруын емдеудің ұқсас әдісі адамдарда сыналды. Алдымен жұмыстың авторлары иммундық жасушаларды — т лимфоциттерін-табиғи ерекшеліктеріне байланысты меланоманы сәтті "қуып" алған адамнан алды. Ғалымдар олардағы қатерлі ісік жасушаларын мойындайтын рецепторлардың жұмысына жауап беретін гендерді анықтап, осы генді көбейтті. Содан кейін олар меланомасы бар бірнеше науқастардан т-лимфоциттерді алып, ретровирустың көмегімен оларға жасанды, клондалған ген енгізді. Содан кейін пациенттер химиотерапия процедурасынан өтті, содан кейін олардың иммундық жүйелері әлсіреді, иммундық жасушалар өте аз. Мұнда бұл науқастарға бұрын алынған, бірақ қазір енгізілген жаңа генмен (толығырақ-институттың пресс — релизінде) алынған өздерінің Т жасушалары қайтарылды.Бір айдан кейін 17 пациенттің 15-інде бұл жаңа жасушалар тірі қалып қана қоймай, организмдегі Т-лимфоциттердің барлық «популяциясының» 9% - дан 56% - на дейін болды.Бірақ ең бастысы-емдеуден кейін 18 айдан кейін екі науқас қатерлі ісіктен толықтай арылып, қандағы Т жасушаларының жоғары деңгейін көрсетті.Қатерлі ісік ауруының бір пациентінде екеуі болды, олардың біреуі толығымен жойылды, екіншісі — ол 89% — ға азайды (содан кейін оны хирургиялық жолмен алып тастады), ал екінші науқаста «шашыраңқы»бір ісік болды. Розенберг «алғаш рет гендік манипуляциялар адамдарда ісіктің регрессиясына әкелді"дейді. «Енді біз пациенттерден қалыпты лимфоциттерді алып, оларды қатерлі ісік жасушаларына жауап беретін лимфоциттерге өзгерте аламыз», — деді зерттеуді жалғастыруға ниетті ғалым. Ол генетикалық түрлендірілген жасушалардың ағзада ұзақ уақыт өмір сүретінін, бұл терапия қатерлі ісік ауруын емдеудің басқа әдістерімен бірге қалай жұмыс істейтінін, қатерлі ісіктің басқа түрлерімен күресуге қалай көмектесетінін білгісі келеді (мұнда басқа рецепторлардың құрылысын кодтайтын басқа гендер жұмыс істейді). Жалпы, көптеген сұрақтар бар. Егер сіз сәл алыстап кетсеңіз, HIFU терапиясының ультрадыбыстық абляциясы туралы да айтуға болады. Бұл салада көшбасшы-ҚХР дәрігерлері. Оның технологиясы рак клеткаларын ультрадыбыспен жағудан тұрады, 100 градус Цельсий температурасында ісік сөзсіз ериді. Мамандандырылған техника өндірісіндегі көшбасшы Пекин компаниясы Haifuning HIFU Technology болып табылады, ол General Electric американдық компаниясымен бірлесіп, FEP BY 02 температуралық режиммен толық компьютерлендірілген аппарат құрды.