АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология
|
Краткая история развития биотехнологии
Старая биотехнология возникла в древности, примерно 6000—5000 лет до н. э., тогда, когда люди научились выпекать хлеб, варить пиво, приготовлять сыр и вино. Этот первый этап биотехнологии был сугубо эмпирический и продолжал оставаться таким, несмотря на совершенствование технологических процессов и расширение сфер использования биотехнологических приемов, вплоть до открытия Л. Пастером в XIX в. ферментативной природы брожения. С этого момента начался второй, научный этап традиционной биотехнологии. В этот период получены и выделены ферменты, открыты многие микроорганизмы; разработаны способы их выращивания и получения в массовых количествах; получены культуры живот-
ных и растительных клеток и разработаны способы искусственного культивирования; в результате изучения физиологии, биохимии и генетики микробных и животных клеток намечены пути получения многих продуктов микробиологического синтеза, необходимых для медицины, сельского хозяйства и промышленности. Вначале сформировалась техническая микробиология, а затем — био технология. Однако промышленное производство сводилось в основном к получению на основе природных штаммов биомассы бактерий, дрожжей, грибов, вирусов, из которых затем получали или выделяли необходимый продукт (ферменты, антибиотики, антигены, белок и т. д.).
На смену старой, традиционной биотехнологии пришла новая биотехнология, основанная на применении искусственно получаемых штаммов — суперпродуцентов бактерий, клеток животных и растений, на использовании иммобилизованных ферментов, применении культур животных и растительных клеток, широком использовании генно-инженерных работ для получения клеток-рекомбинантов, моноклональных антител и других биологически активных веществ.
Новая биотехнология возникла, таким образом, на основе достижений молекулярной биологии и микробиологии, генетики и генной инженерии, иммунологии и химической технологии. Сердцевиной ее явилась генетическая инженерия, индустрия рекомбинант-ных ДНК.
Рождение новой биотехнологии обусловлено рядом принципиальных открытий и достижений в науке, таких как доказательство 2-нитевой структуры ДНК, расшифровка генетического кода и доказательство его универсальности для человека, животных, растений, бактерий и т.д.; искусственный синтез биологически активных веществ, открытие ферментов обмена нуклеиновых кислот, получение рекомбинантных ДНК, а также ре-комбинантных вирусов, бактерий, способных синтезировать несвойственные им продукты; искусственный синтез генов и их экспрессия в биологических объектах; получение трансгенных животных и растений, генодиагностика и генотерапия и др.
Вышеупомянутые фундаментальные достижения позволили в течение последнего десятилетия расшифровать, синтезировать и создать рекомбинантные молекулы для целого ряда белковых продуктов (гормонов, антигенов, ферментов, иммунопрепаратов) и получать их в несвойственных биологических системах.
Возможности генной инженерии и биотехнологии в наши дни таковы, что ставится задача расшифровать и получить геном человека. Основная цель этой программы — прочтение наследственной информации, записанной в ДНК человека, с тем чтобы установить структуру и механизм работы генов и хромосомы и на основании этого попытаться исправлять наследственные повреждения генома человека, направленно менять генетическую программу животных и растений. Создана программа «Геном человека», которая успешно решается. В настоящее время уже расшифровано примерно 5000 генов из 40—50 тыс., заложенных в ДНК человека, а также расшифрована нуклеотидная последовательность всей ДНК человека.
6.3. Микроорганизмы и процессы, применяемые в биотехнологии
На Земле существует около 100 000 видов бактерий, не считая многочисленных грибов (250 тыс. видов), вирусов, простейших. Микробы, как указывалось, способны синтезировать продукты или осуществлять реакции, полезные для биотехнологии. Однако в практике используют не более 100 видов микроорганизмов, так как остальные мало изучены.
Так, например, дрожжи используют в хлебопечении, пивоварении, виноделии, получении соков, кормового белка, питательных сред для выращивания бактерий и культур животных клеток.
Из бактерий в биотехнологии чаще всего используются: род Acetobacter — для превращение этанола в уксусную кислоту, в углекислый газ и воду; род Bacillus — для получения ферментов (B. subtilis), средств защиты растений {В. thuringiensis); род Clostridium — для сбраживания Сахаров в ацетон, этанол, бута-
нол; молочнокислые бактерии {Lactobacillus и др.); псевдомонады, например Ps. deni-trificans, — для получения витамина В12; Corinebacterium gentamicum — для получения аминокислот, и др.
Из грибов в биотехнологии для получения разнообразных антибиотиков применяют род Streptomices, Peniciliumchrysogenium, Cefalosporum acremonium, Streptomyces spp. и др.
Естественно, широкое применение в получении диагностикумов, вакцин, иммуноглобулинов, эубиотиков, фагов и других микробных препаратов находят патогенные и вакцинные штаммы болезнетворных микробов, а также условно-патогенные микроорганизмы.
Многие микроорганизмы — бактерии, дрожжи, вирусы — используются в качестве реципиентов чужеродного генетического материала с целью получения рекомбинантных штаммов — продуцентов биотехнологической продукции. Так, получены рекомбинантные штаммы Б. coli, продуцирующие интерферо-ны, инсулин, гормоны роста, разнообразные антигены; штаммы В. subtilis, вырабатывающие интерферон; дрожжи, продуцирующие интер-лейкины, антигены вируса гепатита В, рекомбинантные вирусы осповакцины, синтезирующие антигены гепатита В, вирус клещевого энцефалита — ВИЧ и другие антигены.
Широкое применение в биотехнологии нашли культуры животных и растительных клеток. Известно, что строение, физиология и биохимия животных и растительных клеток более сложны, чем бактериальных клеток. Хотя из животных и растительных клеток можно извлекать более широкой ассортимент сложных и ценных веществ, однако их трудно культивировать. Из культур клеток растений (так же как и из растений) можно получать разнообразные соединения, используемые в медицине (алкалоиды, противовоспалительные вещества, противолейкозные и противоопухолевые, противобактериальные, сердечные и мочегонные средства, ферменты, опиаты, витамины и др.), в сельском хозяйстве, в химической и других отраслях промышленности. Например, разработано и освоено в крупномасштабном производстве выращивание клеток женьшеня, обладающе-
го биологическим действием, присущим природному женьшеню.
Животные клетки используют как для получения продукции, синтезируемой клетками, так и для выращивания в клетках вирусов с целью получения из них вакцин и диагностических препаратов. Для этого используют перевиваемые и первичные (первично-трип-синизированные) клетки человека и животных, полученные из различных нормальных органов (легких, кожи, почки, костного мозга, соединительной ткани) или опухолевых тканей. Штаммы животных и растительных клеток поддерживаются в специальных сложных условиях (замороженные в жидком азоте) и как можно реже подвергаются пересевам, так как они могут претерпевать генетические изменения.
Технология получения продуктов микробного и клеточного синтеза принципиально сводится к нескольким типовым стадиям: выбор продуктивного штамма; подбор оптимальной для роста экономичной питательной среды; культивирование; выделение целевого продукта, его стандартизация и придание лекарственной формы препарату. Перечисленные стадии и процессы осуществляются в промышленной биотехнологии на соответствующем оборудовании и аппаратуре в крупных масштабах при получении многих медицинских препаратов.
Дата добавления: 2015-08-26 | Просмотры: 831 | 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 |
|