logo
2009-16

1.1 Введение

Биотехнология – это использование культур клеток бактерий, дрожжей, животных и растений, метаболизм и биосинтетические возможности которых обеспечивают выработку специфических веществ. Или более краткое определение, биотехнология – это производство с помощью объектов живой природы, или технология живого.

Б иотехнология возникла на стыке нескольких биотехнологических наук, таких как генетика, бактериология, вирусология, молекулярная биология, микробиология, биохимия, растениеводство. Важную роль сыграло открытие способов модификации ДНК и ее переноса из одних организмов в другие.

Рисунок 1 – Связь биотехнологии с другими науками

Исторически биотехнология возникла на основе традиционных микробиологических производств, таких как производство хлеба, сыра, вина, пива, молочных продуктов. Эти технологии до сих пор имеют большую значимость и постоянно развиваются.

Биотехнологические процессы осуществляются за счет использования бактерий, дрожжей, плесневых грибов, водорослей, культур клеток и тканей растений и животных. В этих процессах используются особенности метаболизма и биосинтетические возможности клеток. Целью процесса может быть наработка клеточной биомассы или продуктов жизнедеятельности клеток – метаболитов.

В настоящее время биотехнология включает в себя: промышленную микробиологию, прикладную микробиологию, генетическую инженерию, клеточную инженерию. Основные направления промышленной микробиологии представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Основные направления биотехнологии в различных

отраслях

Отрасль

Область применения

Сельское хозяйство

Производство белково-витаминных концентратов.

Селекция, клонирование и генетическая инженерия животных и растений.

Использование антибиотиков для лечения животных и птиц.

Производство вакцин.

Производство биоинсектицидов.

Применение гормонов и других стимуляторов роста

Производство химических ве-ществ и соединений

Производство органических кислот.

Получение витаминов, антибиотиков и др.

Использование ферментов в составе СМС

Контроль за состоянием окружающей среды

Улучшение методов тестирования и мониторинга загрязнений окружающей среды.

Использование микроорганизмов для переработки сельскохозяйственных, бытовых и промышленных отходов

Медицина

Использование ферментов в диагностике.

Использование микроорганизмов при создании и модификации сложных лекарственных средств.

Синтез новых антибиотиков, гормонов и интерферонов.

Применение в медицинской практике ферментов и штаммов микроорганизмов

Энергетика

Производство биогаза.

Производство этанола

Материало-ведение

Выщелачивание руд.

Изучение и контроль биоразложения

Пищевая промышленность

Создание новых методов переработки и хранения пищевых продуктов.

Применение пищевых добавок, полученных с помощью микроорганизмов.

Использование белка одноклеточных.

Применение ферментов.

Совершенствование спиртового и молочнокислого брожения

Потребность в биотехнологии обусловлена дефицитом продовольствия, энергии, минеральных ресурсов и необходимостью улучшения состояния здравоохранения и охраны окружающей среды.

Биоиндустрия включает отрасли, в которых биотехнология может заменить широко используемые традиционные методы, и отрасли, в которых она всегда играла ведущую роль (Таблица 1).

Транснациональные корпорации инвестируют следующие биотехнологические отрасли: горнодобывающую, нефтехимическую, фармацевтическую. Быстрая отдача происходит в следующих биотехнологических отраслях:

  1. совершенствование сбраживания;

  2. производство биогаза;

  3. производство безопасных и недорогих вакцин;

  4. биоэнергетика;

  5. улучшение техники компостирования;

  6. гидролиз целлюлозы;

  7. повышение уровня фиксации азота с помощью симбионтов.