Биотех-я как межотраслевая область научно-технического прогресса и раздел практич. Знаний.

Биотех-я как межотраслевая область научно-технического прогресса и раздел практич. знаний.

Б-я – наука о промышленных методах и технологиях, использующих для производства продукции обычные природные или селекционно улучшенные живые организмы в естественных и исскуственных условиях. Термин “ Б-я” был введён в 1917 г. благодаря венгерскому учёному К.Эреки, но долгое время термин не использовался, и только в 80-ые гг. 20 в. возникла популярность термина. Соврем. Б-я – это межотраслевая область, базирующаяся генно-инженерных и клеточных методах, к-ые используются при создании генетически модифицированных биолог-их объектов в целях интенсификации производства и получения новых видов продуктов. Б-я помимо соврем-ых методов (генной и клеточной инженерии) исп-ет традиционные методы (гибридизация, отбор, мутагенез). Основной задачей Б-ии – разработка процессов, в к-ых микроорганизмы, культуры растит-ых и животных клеток, выделенные из них ферменты, мембран и клеточные органеллы в свободном иммобилизированном состоянии используются для получения необходимых человеку веществ. Б-я решает конкретные задачи как науки, так и производства. Основой Б-ии – молекулярная биология и молекулярная генетика. Б-я базируется на знаниях, полученных в области микробиологии, и развивает с/х-биологию (растениеводство, животноводство), промышленную микробиологию и медицину.

 

История возникновения и развития биотехнологии включает три этапа.

1 этап - зарождение биотехнологии с древних времен до конца XVIII в. Археологические раскопки показывают, что ряд биотехнологических процессов зародились в древности. На территории древнейших очагов в Месопотамии, Египте сохранились остатки пекарен, пивоваренных заводов, сооруженных 4-6 тысячелетий назад. В 3 тысячелетии до н. э. шумеры изготовляли до двух десятков сортов пива. В Древней Греции и Риме широкое распространение получили виноделие и изготовление сыра. В основе пивоварения и виноделия лежит деятельность дрожжевых грибков, сыроделия - молочнокислых бактерий, сычужного фермента. Получение льняного волокна происходит с разрушением пектиновых веществ микроскопическими грибами и бактериями. Иными словами, зарождение биотехнологии тесно связано с сельским хозяйством, переработкой растениеводческой и животноводческой продукции.

2 этап (XIX - первая половина XX в.) - становление биотехнологии как
науки. Этот этап связан с началом бурного развития биологических наук: генетики, микробиологии, вирусологии, цитологии, физиологии, эмбриологии. На рубеже XIX и XX вв. в ряде стран создаются первые биогазовые установки, в которых отходы животноводства и растениеводства под действием микроорганизмов превращались в биогаз (метан) и удобрение. В конце 40-х годов XX, века, с организацией крупномасштабного производства антибиотиков стала развиваться микробиологическая промышленность. Антибиотики нашли широкое применение не только в медицине, но и в сельском хозяйстве для лечения животных и растений, в качестве биодобавок в корма. Были созданы высокоэффективные формы с помощью мутаций. Возникли предприятия, на которых с помощью микроорганизмов производились аминокислоты, витамины, органические кислоты, ферменты. В конце 60-х годов получила развитие технология иммобилизованных ферментов.

3 этап (с середины 70-х годов XX века) - ознаменовался развитием биотехнологии в различных направлениях с помощью методов генной и клеточной инженерии. Формальной датой рождения современной биотехнологии считается 1972г., когда была создана первая рекомбинативная (гибридная) ДНК, путем встраивания в нее чужеродных генов. До этого момента использовались, главным образом, физические и химические мутагены с целью создания форм микроорганизмов, синтезирующих ценные для человека вещества в 5 - 10 раз интенсивнее, по сравнению с исходными штаммами.

Генетическая и клеточная инженерия определили главные направления современной биотехнологии, методы которой получили широкое развитие в 80-е годы и используются во многих областях науки и производства в нашей стране и за рубежом.

 

Трехкомпонентность современной биотехнологии, ее основные достижения и области их применения.

1. Клеточная инженерия – направление, связаное с культивированием клеток, тканей и органов растений в условиях in vitro (за стеклом).

2. Генетическая инженерия – научное направление, связаное с целенаправленным созданием в условиях in vitro новых комбинаций генетического материала с последующим введением его в живой организм.

3. Промышленная биотехнология – направление, связаное с использованием микроорганизмов в промышленности (молочной, фармацевтической, текстильной, металургической).

Достижения: 1. 1975 -впервые, путём гибридизации соматических клеток, получены гибридомы, секретирующие моноклональные антитела. 2. 1978 – впервые продемонстрирована экспрессия генов соматотропина и инсулина в бактериальных клетках; инсулин стал первым созданным генно-инженерными методами продуктом. 3. 1982 – разрешена к использованию первая вакцина для животных, полученная по технологии рекомбинантных ДНК. 4. 1983 – показана впервые экспрессия гена растений в растениях других видов. 5. 1986 – прошло полевое испытание в США и Франции первое трансгенное растение – устойчивый к гербициду табак. 6. 1997 – продемонстрирована возможность получения потомства млекопитающих путём оплодотворения яйцеклеток, лишённых ядер, ядрами соматических клеток (овца «Долли»). 7. С 1997 по настоящее время – ведутся работы по созданию трансгенных растений.

Области применения:

- биотехнология пищевых продуктов;

- биотехнология улучшения продуктивности сельского хозяйства;

- биотехнология препаратов для сельского хозяйства;

- биотехнология лекарственных препаратов и средств диагностики;

- биотехнология препаратов и продуктов для промышленного использования;

- биотехнология утилизации отходов. 4.

Также можно выделить следующие типы ферментаций

По признаку целевого продукта процесса: 1) ферментация, в кот-й целевым продуктом явл. сама биомасса микроорганизмов; именно такие пр-ссы часто обозначают словами «культивирование», «выращивание»; 2) целевым продуктом явл. не сама биомасса, а продукты метаболизма — внеклеточ. или внутриклеточ.; такие пр-сы часто наз. процессами биосинтеза; 3) задачей ферментации явл. утилизация опред-х компонентов исходн. среды; к таким пр-сам относятся биоокисление, метановое брожение, биокомпостирование ибиодеградация.

По среде, в которой протекает процесс: 1) поверхностная (твердофазная); 2)глубинная (жидкофазная); 3)газофазная ферментация.

По числу видов микроорганизмов: 1) ферментацию на основе монокультуры; 2) смешанное культивирование, где участвует микробная ассоциация 2 и более культур.

Биотех-я как межотраслевая область научно-технического прогресса и раздел практич. знаний.

Б-я – наука о промышленных методах и технологиях, использующих для производства продукции обычные природные или селекционно улучшенные живые организмы в естественных и исскуственных условиях. Термин “ Б-я” был введён в 1917 г. благодаря венгерскому учёному К.Эреки, но долгое время термин не использовался, и только в 80-ые гг. 20 в. возникла популярность термина. Соврем. Б-я – это межотраслевая область, базирующаяся генно-инженерных и клеточных методах, к-ые используются при создании генетически модифицированных биолог-их объектов в целях интенсификации производства и получения новых видов продуктов. Б-я помимо соврем-ых методов (генной и клеточной инженерии) исп-ет традиционные методы (гибридизация, отбор, мутагенез). Основной задачей Б-ии – разработка процессов, в к-ых микроорганизмы, культуры растит-ых и животных клеток, выделенные из них ферменты, мембран и клеточные органеллы в свободном иммобилизированном состоянии используются для получения необходимых человеку веществ. Б-я решает конкретные задачи как науки, так и производства. Основой Б-ии – молекулярная биология и молекулярная генетика. Б-я базируется на знаниях, полученных в области микробиологии, и развивает с/х-биологию (растениеводство, животноводство), промышленную микробиологию и медицину.