ВОПРОСЫ ТЕОРИИ БИОТЕХНОЛОГИИ

Конспекты лекций

Лекция 1

Биотехнология – как наука. Задачи, методы и перспективы развития

План лекции:

1. Понятие «биотехнология». Этапы становления науки. Объекты биотехнологии.

2. Задачи и методы биотехнологии.

3. Трудности и проблемы биотехнологии.

1.Понятие «биотехнология». Этапы становления науки. Объекты биотехнологии

«Био» – жизнь, «технология» – способ, метод индустриального производства. Таким образом, биотехнология – использование живых организмов и биологических процессов в производстве.

Сам термин «биотехнология» получил широкое распространение в 70-х годах 20 века, хотя такие отрасли как хлебопечение, виноделие, пивоварение, сыроделие, основанные на применение микроорганизмов, известны с незапамятных времен. Однако, возникновение «новой биологии» стало реальностью благодаря многочисленным открытиям в биологии, генетике, молекулярной биологии.

Первый этап: расшифрован генетический код, доказана его универсальность для всех живых существ, открыта двухцепочечная структура ДНК (50-60-е годы).

Второй этап: синтез белков – инсулина, соматотропина (конец 70-х годов). (Если в 1979 г. для синтеза гена длиной 120 нуклеотидов требовалось 2 года, то в 1981г. эту задачу решали за 3 дня).

В 1978г. была создана Европейская биотехнологическая федерация, которая определила биотехнологию как науку, которая позволяет извлекать выгоду в технологических процессах из свойств микроорганизмов и клеточных структур. В 1982г. во Франции создана программа по резкой интенсификации биотехнологии, в которой обозначены три области исследований биотехнологии:

А) фундаментальное изучение микроорганизмов, растительных и животных клеток, ферментов;

Б) изучение и разработка биотехнологических процессов;

В) фармацевтические, промышленные, сельскохозяйственные исследования и работы, связанные с охраной окружающей среды.

Объектами биотехнологии являются все живые организмы: растения, животные, человек, грибы, микроорганизмы и вирусы.

В настоящее время выделяют:

Биотехнология классическая – наука о методах и технологиях производства с использованием обычных (нетрансгенных) растений, животных, микроорганизмов в естественных условиях.

Биотехнология новейшая – наука о генно-инженерных и клеточных методах и технологиях создания и использования генно-модифицированных растений, животных, микроорганизмов в целях интенсификации производства и получения новых видов продуктов различного назначения.

2. Задачи и методы биотехнологии.

Методы:

1. Методы микробиологического синтеза для промышленного получения аминокислот, витаминов, органических кислот, антибиотиков, стероидов.

2. Биологические методы борьбы для защиты растений от вредителей и болезней; для борьбы с загрязнениями окружающей среды (очистка сточных вод, переработка твердых отходов и пр.)

3. Метод генной (генетической) инженерии подразумевает целенаправленное создание новых комбинаций генетического материала, т.е. трансгенных организмов. Это позволяет получать ранее недоступные препараты (интерферон, инсулин, соматотропин) и выводить виды микроорганизмов, сорта растений и породы животных с нужными человеку признаками.

4. Метод клеточной инженерии, т.е. соматическая гибридизация клеток растений с целью получения растений с заданными свойствами.

5. Метод получения гибридом – клеточных гибридов лимфоцита и опухолевой клетки. Это ведет к продуцированию моноклональных антител желаемых свойств и способных существовать в искусственной среде; гибридомы используют в качестве диагностических и лечебных препаратов.

6. Эмбриологические методы – трансплантация эмбрионов животных, слияние эмбрионов, деление эмбрионов и т.п. с целью получения пород высокоценных животных.

Значение биотехнологии и основные направления развития.

1. В промышленности (пищевая, фармацевтическая, нефтегазовая, химическая) – использование биосинтеза новых веществ на основе генно-модифицированных штаммов бактерий и дрожжей с заданными свойствами.

2. В экологии – разработка экологически чистых технологий очистки сточных вод и утилизации отходов; конструирование экосистем.

3. В энергетике – применение новых источников биоэнергии, полученных в результате микробиологического синтеза, биоконверсии биомассы в биогаз.

4. В сельском хозяйстве – получение трансгенных агрокультур, биологических средств защиты растений, бактериальных удобрений; создание эффективных кормовых препаратов для животноводства, репродукция животных с применением эмбриогенетических методов.

5. В медицине – разработка медицинских биопрепаратов, диагностических препаратов, вакцин; развитие имуннобиотехнологии, работы со стволовыми клетками животных и человека, экстрокорпоральное оплодотворение.