АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология
|
Сущность биотехнологии. Цели и задачи
Биотехнология представляет собой область знаний, которая возникла и оформилась на стыке микробиологии, молекулярной биологии, генетической инженерии, иммунологии, химической технологии и ряда других наук. Рождение биотехнологии обусловлено потребностями общества в новых, более дешевых продуктах для народного хозяйства, в том числе для медицины и ветеринарии, а также принципиально новых технологиях. Само слово «биотехнология» произошло от греч. bios — жизнь, tecen — искусство, logos — наука. Целью биотехнологии является получение продуктов из биологических объектов или с их применением, а также воспроизведение биоэффектов, не встречающихся в природе. В качестве биологических объектов чаще всего используются одноклеточные микроорганизмы, животные и растительные клетки, а также организм животных, человека или растений. Выбор этих объектов обусловлен следующими причинами:
1) Клетки являются своего рода «биофабриками», вырабатывающими в процессе жизнедеятельности разнообразные ценные продукты: белки, жиры, углеводы, витамины, аминокислоты, антибиотики, гормоны, антитела, антигены, ферменты, спирты и т. д. Многие из этих продуктов, крайне необходимых в жизни человека, пока недоступны для получения «небиотехнологическими» способами.
2) Клетки чрезвычайно быстро воспроизводятся. Так, бактериальная клетка, делится через каждые 20—60 мин, дрожжевая — через 1,5—2 ч, животная — через 24 ч, что позво-
ляет за относительно короткое время искусственно нарастить на сравнительно дешевых и недефицитных питательных средах в промышленных масштабах огромные количества биомассы микробных, животных или растительных клеток.
3) Биосинтез сложных веществ, таких как белки, антибиотики, антигены, антитела и др. значительно экономичнее и технологически доступнее, чем другие виды химического синтеза. При этом исходное сырье для биосинтеза, как правило, проще, дешевле и доступнее, чем сырье для других видов синтеза. Для этого используются отходы сельскохозяйственной, рыбной продукции, пищевой промышленности, растительное сырье, например рыбная мука, меласса, дрожжи, древесина и др.
4) Возможность проведения биотехнологического процесса в промышленных масштабах, т. е. наличие соответствующего технологического оборудования, доступность сырья, технология переработки и т. д.
Биотехнология использует следующие продукты одноклеточных:
а) Сами клетки как источник целевого про дукта;
б) Крупные молекулы, которые синтезиру ются клетками в процессе выращивания: фер менты, токсины, антигены, антитела, пепти- догликаны и др.;
в) Первичные метаболиты — низкомолеку лярные вещества (мол. масса менее 1500 Да), необходимые для роста клеток (аминокис лоты, витамины, нуклеотиды, органические кислоты и др.);
г) Вторичные метаболиты (идиолиты) — низкомолекулярные и макромолекулярные соединения, не требующиеся для роста кле ток: антибиотики, алкалоиды, токсины, гор моны и др.
Биотехнология использует эту продукция клеток как сырье, которое в результате технологической обработки превращается в конечный, пригодный для использования, продукт.
Помимо микроорганизмов, животных и растительных клеток биотехнология в качестве биологических объектов использует органы и ткани человека и животных, растения, организм животных и человека. Например, для получения инсулина используется под-
желудочная железа крупного рогатого скота и свиней, гормона роста — гипофизы трупов человека; для получения иммуноглобулинов используют организм лошадей и других животных, препаратов крови — доноров и т. д.
Биотехнология, используя перечисленные выше биологические объекты, получает огромный ассортимент продукции, используемой в медицине, ветеринарии, сельском хозяйстве, пищевой и химической промышленности, в других отраслях народного хозяйства. К ним относятся, например, такие продукты, без которых немыслимо существование современного человека, как антибиотики, витамины, ферменты, вакцины, гормоны, аминокислоты, нуклеотиды, комплемент и препараты крови, иммуномодуляторы, антитела, диагностические препараты, сердечнососудистые, противоопухолевые и множество других фармацевтических препаратов; пищевые и кормовые белки, биологические средства защиты растений, инсектициды, сахара, спирты, липиды, дрожжи, кислоты, бутанол, ацетон и многие другие.
Помимо этого, биотехнология играет большую роль в оздоровлении окружающей среды — в экологии, так как с помощью биотехнологических процессов проводят очистку от загрязняющих веществ почвы, водоемов, воздушную среду путем их биоконверсии и биодеградации.
Однако биотехнология не ограничивается получением только вышеперечисленных продуктов. Значительные, более масштабные и революционные проблемы она решает на пути создания трансгенных животных и растений, т. е. создания новых, ранее неизвестных пород животных и растений, а также клонирования животных. Новейший раздел биотехнологии — генетическая и белковая инженерия — позволяет получать совершенно уникальные биотехнологические эффекты, открывать способы диагностики, профилактики и лечения врожденных болезней, влиять на свойства генома человека, животных и растений.
Одним из перспективных направлений биотехнологии является разработка биосенсоров для определения, индикации и идентификации биологически активных веществ и
макромолекул. Принцип работы биосенсоров основан на регистрации с помощью датчиков и детекторов физических, химических или биологических эффектов, возникающих при взаимодействии детектируемых клеток и молекул с биореагентами. Например, реакцию антиген—антитело можно выявлять по физическим, биологическим и химическим эффектам, сахар в крови — по С02, образующемуся в результате его расщепления ферментом («ферментным электродом»).
Следовательно, биотехнология призвана внести существенный вклад в создание эффективных диагностических, профилактических и лечебных медицинских и ветеринарных препаратов, решение продовольственной программы (повышение урожайности, продуктивности животноводства, улучшение качества пищевых продуктов — молочной, кондитерской, хлебобулочной, мясной и рыбной продукции), обеспечение многих технологических процессов в легкой, химической и других отраслях промышленности, а также в оздоровлении окружающей среды. В настоящее время в биотехнологии выделяют 4 приоритетных направления: а) медико-фармацевтическое; б) продовольственное; в) сельскохозяйственное; г) экологическое.
В литературе не просто отсутствует приемлемое определение предмета биотехнологии, а даже ведется спор, что такое биотехнология — наука или производство? Некоторые авторы понимают биотехнологию как сугубо промышленную отрасль, другие — сводят ее к генетической инженерии, третьи — дают половинчатое определение, сводя биотехнологию к процессу использования культур клеток бактерий, дрожжей, животных и растений для получения специфических веществ. Н. П. Блинов определяет биотехнологию как науку об использовании биологических процессов в технике и промышленном производстве.
Видимо, правильно будет определять биотехнологию как науку, которая на основе изучения процессов жизнедеятельности живых организмов, главным образом микроорганизмов, животных и растительных клеток, использует эти биологические процессы, а также сами биологические объекты для промышленного производства продуктов, необходимых для жизни
Дата добавления: 2015-08-26 | Просмотры: 998 | Нарушение авторских прав
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 | 56 | 57 | 58 | 59 | 60 | 61 | 62 | 63 | 64 | 65 | 66 | 67 | 68 | 69 | 70 | 71 | 72 | 73 | 74 | 75 | 76 | 77 | 78 | 79 | 80 | 81 | 82 | 83 | 84 | 85 | 86 | 87 | 88 | 89 | 90 | 91 | 92 | 93 | 94 | 95 | 96 | 97 | 98 | 99 | 100 | 101 | 102 | 103 | 104 | 105 | 106 | 107 | 108 | 109 | 110 | 111 | 112 | 113 | 114 | 115 | 116 | 117 | 118 | 119 | 120 | 121 | 122 | 123 | 124 | 125 | 126 | 127 | 128 | 129 | 130 | 131 | 132 | 133 | 134 | 135 | 136 | 137 | 138 | 139 | 140 | 141 | 142 | 143 | 144 | 145 | 146 | 147 | 148 | 149 | 150 |
|