: Главная arrow Основы медицинской биотехнологии arrow Понятие о биотехнологии, цели и задачи  

Понятие о биотехнологии, цели и задачи

Печать E-mail
 

 

Биотехнология представляет собой область знаний, которая возникла и оформилась на стыке

микробиологии, молекулярной биологии, генетической инженерии, химической технологии и

ряда других наук. Рождение биотехнологии обусловлено потребностями общества в новых,

более дешевых продуктах для народного хозяйства, в том числе медицины и ветеринарии, а

также в принципиально новых технологиях. Биотехнология (от греч. bios - - жизнь, teken -

 - искусство, мастерство, logos -наука, умение, мастерство) . это получение продуктов из

биологических объектов или с применением биологических объектов. В качестве

биологических объектов могут быть использованы организмы животных и человека (например,

получение иммуноглобулинов из сывороток вакцинированных лошадей или людей; получение

препаратов крови доноров), отдельные органы (получение гормона инсулина из поджелудочных

желез крупного рогатого скота и свиней) или культуры тканей (получение лекарственных

препаратов). Однако в качестве биологических объектов чаще всего используют

одноклеточные микроорганизмы, а также животные и растительные клетки. Выбор этих

объектов обусловлен следующими причинами:

0 клетки являются своего рода Ібиофабриками⌡, вырабатывающими в процессе

жизнедеятельности разнообразные ценные продукты (белки, жиры, углеводы, витамины,

аминокислоты, антибиотики, гормоны, антитела, антигены, ферменты, спирты и пр.). Эти

продукты, крайне необходимые в жизни человека, пока недоступны для

получения Інебиотехнологи-ческими⌡ способами из-за сложности технологии процессов или

экономической нецелесообразности, особенно в условиях крупномасштабного производства;

.  клетки чрезвычайно быстро воспроизводятся, что позволяет за относительно короткое

время искусственно нарастить на сравнительно дешевых и недефицитных питательных средах в

промышленных масштабах огромные количества биомассы микробных, животных или растительных

клеток;

.  биосинтез сложных веществ (белков, антибиотиков, антигенов, антител и др.)

значительно экономичнее и технологически доступнее, чем химический синтез. Коэффициент

полезного действия Іработы⌡ клетки равен 70 %, а самого совершенного технологического

процесса . значительно

ниже;

.  возможность проведения биотехнологического процесса в промышленных масштабах, т.е.

наличие соответствующего технологического оборудования и аппаратуры, доступность сырья,

технологии переработки и др.

Клетки животных и растений, микробные клетки в процессе жизнедеятельности (ассимиляции и

диссимиляции) образуют новые продукты и выделяют метаболиты, обладающие разнообразными

физико-химическими свойствами и биологическим действием. Обычно продукты

жизнедеятельности одноклеточных делят на 4 категории:

. сами клетки как источник целевого продукта. Например, выращенные бактерии или вирусы

используют для получения живой или убитой корпускулярной вакцины; дрожжи . как кормовой

белок или основу для получения гидролизатов питательных сред и т.д.;

А крупные молекулы (макромолекулы), которые синтезируются клетками в процессе

выращивания: ферменты, токсины, антигены, антитела, пептидогликаны и др.;

А первичные метаболиты . низкомолекулярные вещества, необходимые для роста клеток

(аминокислоты, витамины, нук-леотиды, органические кислоты);

А вторичные метаболиты (идиолиты) . низкомолекулярные соединения, не требующиеся для

роста клеток (антибиотики, алкалоиды, токсины, гормоны).

Биотехнология использует эту продукцию клеток как сырье, ! которое в результате

технологической обработки превращается в конечный продукт. С помощью биотехнологии

получают мно-1 жество продуктов, используемых в различных отраслях:

.  медицине (антибиотики, витамины, ферменты, аминокисло- 1 ты, гормоны, вакцины,

антитела, компоненты крови, диаг- ] ностические препараты, иммуномодуляторы, алкалоиды,

пи- і щевые белки, нуклеиновые кислоты, нуклеозиды, нуклеоти-1 ды, липиды,

антиметаболиты, антиоксиданти, противоглис- I тные и противоопухолевые препараты);

.  ветеринарии и сельском хозяйстве (кормовой белок: кормо-1 вые антибиотики, витамины,

гормоны, вакцины, биологические средства защиты растений, инсектициды);

.   пищевой промышленности (аминокислоты, органические кис-| лоты, пищевые белки,

ферменты, липиды, сахара, спирты, 1 дрожжи);

.  химической промышленности (ацетон, этилен, бутанол);

.  энергетике (биогаз, этанол).

Следовательно, биотехнология направлена на создание диагностических, профилактических и

лечебных медицинских и ветеринарных препаратов, на решение продовольственных вопро- і

сов (повышение урожайности, продуктивности животноводства, I улучшение качества пищевых

продуктов . молочных, кондитерских, хлебобулочных, мясных, рыбных); на обеспечение

многих технологических процессов в легкой, химической и других 1 отраслях

промышленности. Необходимо отметить также все возрастающую роль биотехнологии в

экологии, так как очистка I сточных вод, переработка отходов и побочных продуктов, их

деградация (фенол, нефтепродукты и другие вредные для окружающей среды вещества)

осуществляются с помощью микро- ', организмов.

В настоящее время в биотехнологии выделяют медико-фармацевтическое, продовольственное,

сельскохозяйственное и экологическое направления. В соответствии с этим биотехнологию ]

можно разделить на медицинскую, сельскохозяйственную, промышленную и экологическую.

Медицинская в свою очередь подразделяется на фармацевтическую и иммунобиологическую,

сельскохозяйственная - - на ветеринарную и биотехнологию растений, а промышленная . на

соответствующие отраслевые направления (пищевая, легкая промышленность, энергетика и т.

д.).

Биотехнологию также подразделяют на традиционную (старую) и новую. Последнюю связывают с

генетической инженерией. Общепризнанное определение предмета Ібиотехнология⌡ отсутствует

и даже ведется дискуссия о том, наука это или производство.

Видимо, правильно будет определить биотехнологию как сферу деятельности, которая на

основе изучения процессов жизнедеятельности живых организмов, главным образом клеток

микроорганизмов, животных и растительных клеток, использует эти процессы и сами объекты

для промышленного производства продуктов, необходимых в жизни человека, а также

получения биоэффектов, ранее не встречавшихся в природе (например, получение реком-

бинантных бактерий, трансгенных растений и животных).

В биотехнологии, как в никакой другой области знаний, тесно увязываются, интегрируются

наука и производство.

Промышленное производство в биотехнологии по сути основано на нескольких принципах:

брожении (ферментация), биоконверсии (превращение одного вещества в другое),

культивировании растительных и животных клеток, бактерий и вирусов, генетических

манипуляциях. Реализация этих научных принципов в производстве потребовала разработки

промышленного оборудования и аппаратуры, отработки и оптимизации технологических

процессов, разработки способов оценки и контроля продукции на всех ее стадиях.

Современная биотехнологическая промышленность располагает крупными заводами, опытно-

конструкторскими учреждениями, научно-исследовательскими институтами. Фундаментальными

проблемами биотехнологии заняты научно-исследовательские институты РАН, РАМН и ряд

прикладных отраслевых институтов.

На заводах микробиологической (биотехнологической) промышленности ежегодно производятся

миллионы тонн кормового белка, десятки тысяч тонн ферментов, антибиотиков, сотни

диагностических и профилактических вакцинных и иммунных препаратов, набор практически

всех аминокислот, витаминов, гормонов, спиртов, органических кислот и много другой

продукции1. Однако потребности быстро растущего народного хозяйства биотехнология

удовлетворяет еще далеко не в полной мере. Поэтому развитию биотехнологии в настоящее

время уделяется постоянное внимание, и эта отрасль быстро развивается.

 
« Пред.   След. »