Kas yra biotechnologija chemijoje. Pažangūs biotechnologijų tyrimai

Galimi masinės dumblių kultūros panaudojimo būdai

Pernešimo RNR struktūra

Biotechnologija- disciplina, tirianti gyvų organizmų, jų sistemų ar jų gyvybinės veiklos produktų panaudojimo galimybes sprendžiant technologines problemas, taip pat galimybę sukurti gyvus organizmus, turinčius reikiamų savybių naudojant genų inžineriją.

Biotechnologijos dažnai vadinamos genų inžinerijos taikymu XXI amžiuje, tačiau šis terminas taip pat reiškia platesnį biologinių organizmų modifikavimo procesų rinkinį, kad jie atitiktų žmogaus poreikius, pradedant augalų ir gyvūnų modifikavimu dirbtinės atrankos ir hibridizacijos būdu. Šiuolaikinių metodų pagalba tradicinė biotechnologinė gamyba turi galimybę pagerinti maisto produktų kokybę ir padidinti gyvų organizmų produktyvumą.

Iki 1971 m. terminas „biotechnologija“ daugiausia buvo vartojamas maisto ir žemės ūkio pramonėje. Nuo aštuntojo dešimtmečio mokslininkai šį terminą vartojo laboratoriniams metodams, pavyzdžiui, rekombinantinės DNR ir auginamų ląstelių kultūrų naudojimui. in vitro.

Biotechnologijos remiasi genetika, molekuline biologija, biochemija, embriologija ir ląstelių biologija, taip pat taikomosiomis disciplinomis – cheminėmis ir informacinėmis technologijomis bei robotika.

Biotechnologijų istorija

Terminą „biotechnologija“ pirmą kartą pavartojo vengrų inžinierius Karlas Ereky 1917 m.

Mikroorganizmų ar jų fermentų naudojimas pramoninėje gamyboje, užtikrinantis technologinį procesą, žinomas nuo seniausių laikų, tačiau sistemingi moksliniai tyrimai gerokai praplėtė biotechnologijos metodų ir priemonių arsenalą.

Nanomedicina

Kompiuterinis insulino vaizdas

Žmogaus biologinių sistemų stebėjimas, koregavimas, projektavimas ir valdymas molekuliniu lygmeniu naudojant nanoprietaisus ir nanostruktūras. Pasaulyje jau sukurta nemažai nanomedicinos pramonei skirtų technologijų. Tai apima tikslinį vaistų tiekimą į sergančias ląsteles, laboratorijas mikroschemoje ir naujas baktericidines medžiagas.

Biofarmakologija

Bionika

Dirbtinė atranka

Mokomoji biotechnologija

Šios srities biotechnologijų sklaidai ir mokymams naudojama oranžinė biotechnologija arba edukacinė biotechnologija. Ji kuria tarpdisciplininę medžiagą ir edukacines strategijas, susijusias su biotechnologijomis (pvz., rekombinantinių baltymų gamyba), prieinamas visai bendruomenei, įskaitant žmones, turinčius specialių poreikių, pavyzdžiui, klausos ir (arba) regos sutrikimų.

Hibridizacija

Hibridų formavimo arba gamybos procesas, pagrįstas genetinės medžiagos iš skirtingų ląstelių deriniu vienoje ląstelėje. Tai gali būti atliekama vienos rūšies viduje (intraspecifinė hibridizacija) ir tarp skirtingų sisteminių grupių (tolimoji hibridizacija, kurioje sujungiami skirtingi genomai). Pirmajai hibridų kartai dažnai būdinga heterozė, kuri išreiškiama geresniu organizmų prisitaikomumu, didesniu vaisingumu ir gyvybingumu. Tolimos hibridizacijos metu hibridai dažnai būna sterilūs.

Genų inžinerija

Substratai, skirti gauti vienaląsčius baltymus skirtingoms mikroorganizmų klasėms

Žalios švytinčios kiaulės yra transgeninės kiaulės, kurias išvedė Nacionalinio Taivano universiteto mokslininkų grupė, į embriono DNR įvedant žaliai fluorescencinio baltymo geną, pasiskolintą iš fluorescencinės medūzos. Aequorea victoria. Tada embrionas buvo implantuotas į kiaulės patelės gimdą. Paršeliai tamsoje švyti žaliai, o dienos šviesoje jų oda ir akys turi žalsvą atspalvį. Pagrindinis tokių kiaulių auginimo tikslas, pasak mokslininkų, yra galimybė vizualiai stebėti audinių vystymąsi kamieninių ląstelių transplantacijos metu.

Moralinis aspektas

Daugelis šiuolaikinių religinių lyderių ir kai kurie mokslininkai įspėja mokslo bendruomenę nuo per didelio entuziazmo tokioms biotechnologijoms (ypač biomedicininėms technologijoms), kaip genų inžinerija, klonavimas ir įvairūs dirbtinio dauginimo metodai (pvz., IVF).

Žmogus naujausių biomedicinos technologijų akivaizdoje, vyresniosios mokslo darbuotojos V. N. Filyanovos straipsnis:

Biotechnologijų problema yra tik dalis mokslinės technologijos problemos, kurios šaknys yra šiuolaikinėje epochoje prasidėjusioje Europos žmogaus orientacijoje į pasaulio transformaciją, gamtos užkariavimą. Pastaraisiais dešimtmečiais sparčiai besivystančios biotechnologijos iš pirmo žvilgsnio priartina žmogų prie ilgalaikės svajonės – įveikti ligas, pašalinti fizines problemas ir per žmogiškąją patirtį pasiekti žemišką nemirtingumą – įgyvendinimo. Tačiau, kita vertus, jie sukelia visiškai naujas ir netikėtas problemas, kurios neapsiriboja ilgalaikio genetiškai modifikuotų produktų naudojimo pasekmėmis, žmogaus genofondo pablogėjimu dėl to, kad gimsta tik gimusių žmonių masė. gydytojų įsikišimo ir naujausių technologijų dėka. Ateityje iškyla socialinių struktūrų transformacijos problema, atgyja Niurnbergo procese pasmerkta „medicininio fašizmo“ ir eugenikos šmėkla.

Biotechnologija, jos objektai ir pagrindinės kryptys.Biotechnologija - yra žmonių produktų ir biologiškai aktyvių junginių gamyba naudojant gyvus organizmus, kultivuotas ląsteles ir biologinius procesus.

Nuo neatmenamų laikų biotechnologijos daugiausia buvo naudojamos maisto ir lengvojoje pramonėje, būtent vyno gamyboje, kepiniuose, pieno produktų fermentacijoje, linų, odos apdirbime ir kt., t.y. procesuose, pagrįstuose mikroorganizmų naudojimu. Pastaraisiais dešimtmečiais biotechnologijų galimybės labai išsiplėtė.

Biotechnologijos objektai Tai virusai, bakterijos, protistai, mielės, taip pat augalai, gyvūnai arba izoliuotos ląstelės ir tarpląstelinės struktūros (organelės).

Pagrindinės biotechnologijų sritys yra: 1) mikroorganizmų ir kultivuotų eukariotinių ląstelių pagalba biologiškai aktyvių junginių (fermentų, vitaminų, hormonų), medikamentų (antibiotikų, vakcinų, serumų, labai specifinių antikūnų ir kt.), taip pat vertingų junginių (pašarų priedų) gamyba. , pavyzdžiui, nepakeičiamos amino rūgštys , pašarų baltymai 2) biologinių kovos su aplinkos tarša metodų (biologinis nuotekų valymas, dirvožemio tarša) ir augalų apsaugos nuo kenkėjų ir ligų naudojimas; 3) naujų naudingų mikroorganizmų padermių, augalų veislių, gyvūnų veislių ir kt.

Biotechnologijos tikslai, metodai ir pasiekimai. Pagrindiniu veisėjų uždaviniu šiais laikais tapo problemos sprendimas sukurti naujas augalų, gyvūnų ir mikroorganizmų formas, kurios gerai prisitaikytų prie pramoninės gamybos metodų, atlaikytų nepalankias sąlygas, efektyviai naudotų saulės energiją ir, svarbiausia, leistų gauti biologiškai gryni produktai be per didelės aplinkos taršos . Iš esmės nauji šios esminės problemos sprendimo būdai yra genetinės ir ląstelių inžinerijos naudojimas veisime.

Genų inžinerija yra molekulinės genetikos šaka, susijusi su tikslinga naujų DNR molekulių, galinčių replikuotis šeimininko ląstelėje ir kontroliuoti būtinų metabolitų sintezę, kūrimu. Genų inžinerija užsiima genų struktūros dekodavimu, jų sinteze ir klonavimu bei genų, išskirtų iš gyvų organizmų ląstelių ar naujai susintetintų genų, įterpimu į augalų ir gyvūnų ląsteles, siekiant konkrečiai pakeisti jų paveldimas savybes.

Norint atlikti genų perkėlimą (arba transgenezę) iš vienos organizmo rūšies į kitą, dažnai labai tolimą kilmę, reikia atlikti keletą sudėtingų operacijų:

genų (atskirų DNR fragmentų) išskyrimas iš bakterijų, augalų ar gyvūnų ląstelių.

Kai kuriais atvejais ši operacija pakeičiama dirbtine reikiamų genų sinteze;

bet kokios kilmės atskirų DNR fragmentų sujungimas (sujungimas) į vieną molekulę kaip plazmidės dalį;

hibridinės plazmidinės DNR, turinčios norimą geną, įvedimas į šeimininko ląsteles;

šio geno kopijavimas (klonavimas) naujame šeimininke, siekiant užtikrinti jo veikimą (8.11 pav.). Klonuotas genas mikroinjekuojamas į žinduolių kiaušinėlį arba augalo protoplastą (izoliuotą ląstelę be ląstelės sienelės) ir išauginamas į visą gyvūną ar augalą. Vadinami augalai ir gyvūnai, kurių genomas buvo pakeistas atliekant genų inžinerijos operacijas

transgeniniai augalai ir transgeniniai gyvūnai.

Šiandien genų inžinerijos metodai leido pramoniniais kiekiais sintetinti tokius hormonus kaip insulinas, interferonas ir somatotropinas (augimo hormonas), kurie yra būtini gydant žmogaus genetines ligas – diabetą, kai kurių rūšių piktybinius navikus ir nykštukiškumą.

Ląstelių inžinerija - metodas, leidžiantis sukurti naujo tipo ląsteles. Metodas susideda iš izoliuotų ląstelių ir audinių kultivavimo dirbtinėje maistinėje terpėje kontroliuojamomis sąlygomis, o tai tapo įmanoma dėl augalų ląstelių gebėjimo regeneracijos metu suformuoti visą augalą iš vienos ląstelės. Daugeliui kultūrinių augalų, tokių kaip bulvės, kviečiai, miežiai, kukurūzai, pomidorai ir kt., sukurtos regeneracijos sąlygos.. Dirbant su šiais objektais, atsiranda galimybė veisime panaudoti netradicinius ląstelių inžinerijos metodus, tokius kaip somatinė hibridizacija, haploidija, ląstelių atranka, neįveikiamumo kultūroje įveikimas ir kt.

Somatinė hibridizacija yra dviejų skirtingų ląstelių susiliejimas audinių kultūroje. Gali susijungti skirtingų tipų to paties organizmo ląstelės ir skirtingų, kartais labai nutolusių rūšių ląstelės, pavyzdžiui, pelės ir žiurkės, katės ir šunys, žmonės ir pelės.

Augalų ląstelių auginimas tapo įmanomas, kai jie išmoko naudoti fermentus, kad atsikratytų storos ląstelės sienelės ir gautų izoliuotą protoplastą. Protoplastus galima auginti taip pat, kaip ir gyvūnų ląsteles, juos galima sulieti su kitų augalų rūšių protoplastais, atitinkamomis sąlygomis gauti naujų hibridinių augalų.

Svarbi ląstelių inžinerijos sritis yra susijusi su ankstyvomis embriogenezės stadijomis. Pavyzdžiui, kiaušialąsčių apvaisinimas mėgintuvėlyje jau gali įveikti kai kurias įprastas žmonių nevaisingumo formas. Ūkiniams gyvūnams hormonų injekcijų pagalba iš vienos rekordinės karvės galima gauti keliasdešimt kiaušinėlių, juos in vitro apvaisinti grynaveislio buliaus sperma, o vėliau implantuoti į kitų karvių gimdą ir tokiu būdu iš vieno vertingo egzemplioriaus gauti 10 kartų daugiau palikuonių, nei būtų kitu atveju, galbūt įprastu būdu.

Greitam lėtai augančių augalų – ženšenio, aliejinių palmių, aviečių, persikų ir kt. – dauginimui naudinga naudoti augalų ląstelių kultūrą. Taigi normaliai dauginant aviečių krūmas per metus gali išauginti ne daugiau kaip 50 ūglių, o ląstelių kultūros pagalba galima gauti daugiau 50 tūkst. augalų. Šio tipo veisimas kartais užaugina augalus, kurie yra produktyvesni už pradinę veislę.

Biotechnologijos, genetinė ir ląstelių inžinerija turi daug žadančių perspektyvų. Būtinų genų patekimas į augalų, gyvūnų ir žmonių ląsteles leis palaipsniui atsikratyti daugelio paveldimų žmonių ligų, privers ląsteles sintetinti reikiamus vaistus ir biologiškai aktyvius junginius, o po to tiesiogiai baltymus ir nepakeičiamas aminorūgštis. vartojamas maiste. Naudodami gamtos jau įvaldytus metodus, biotechnologai tikisi fotosintezės būdu gauti vandenilį – aplinkai draugiškiausią ateities kurą, elektrą, ir įprastomis sąlygomis atmosferos azotą paversti amoniaku.

Biotechnologija – tai žmonių produktų ir medžiagų gamyba naudojant gyvus organizmus, kultivuotas ląsteles ir biologinius procesus. Pagrindinės biotechnologijų sritys yra: biologiškai aktyvių junginių (vitaminų, hormonų, fermentų), vaistų ir kitų vertingų junginių gamyba, biologinių kovos su aplinkos tarša metodų kūrimas ir naudojimas, naujų naudingų mikroorganizmų padermių, augalų veislių kūrimas. , gyvūnų veislės ir kt. Genų ir ląstelių inžinerijos metodai padeda išspręsti šias sudėtingas problemas.

Jei praėjęs šimtmetis pasiliko kosminio pavadinimą, tai dabartiniams laikams būdingas spartus naujų technologijų vystymasis, išradimų, kurie ne taip seniai buvo laikomi mokslinės fantastikos rašytojų išradimais, įvedimas į kasdienį gyvenimą. Ateina naujų technologijų era. Rimto profesijos pasirinkimo slenksčio atsidūrę jaunuoliai vis dažniau atkreipia dėmesį į perspektyvias ateities profesijas. Šiai kategorijai priklauso specialybė „biotechnologijos“. Ką konkrečiai tiria šis mokslas ir ką turi daryti specialistas, pasirinkęs tokį viliojantį užsiėmimą?

Istorinis fonas

Šio mokslo pavadinimą sudaro trys graikiški žodžiai: "bio" - gyvenimas, "tekne" - menas, "logotipas" - mokslas. Specialybė „Biotechnologija“ yra kartu ir nauja perspektyvi kryptis, o kartu gali būti vadinama seniausia pramoninės gamybos šaka.

Žinynuose ir žodynuose biotechnologija apibrėžiama kaip mokslas, tiriantis galimybę panaudoti natūralius cheminius ir biologinius procesus bei objektus pramoninėje gamyboje ir kasdienėje žmogaus veikloje. Senovės vyndarių, kepėjų, virėjų ir gydytojų naudojami fermentacijos procesai yra ne kas kita, kaip biotechnologijų taikymas praktikoje. Pirmąjį mokslinį pagrindą šiems procesams XIX amžiuje davė Louisas Pasteuras. Terminą „biotechnologija“ 1917 m. pirmą kartą pavartojo vengrų inžinierius Karlas Ereckis.

Specialybės „Biotechnologija“ ir „Bioinžinerija“ paspartėjo po daugelio mikrobiologijos ir farmakologijos atradimų. Uždarytos įrangos ir bioreaktorių paleidimas paskatino antimikrobinių ir antivirusinių vaistų kūrimą.

Mokslų komunikacija

Šiuolaikinės chemijos technologijos ir biotechnologijos (specialybė) sujungia biologijos, chemijos ir technikos mokslus. Naujų šios srities tyrimų pagrindas yra mikrobiologija, genetika, chemija, biochemija, molekulinė ir ląstelių biologija bei embriologija. Didelį vaidmenį atlieka inžinerijos sritys: robotika, informacinės technologijos.

Specialybė – biotechnologijos: kur dirbti?

Po bendriniais specialybės „biotechnologijos“ pavadinimais slepiasi daugiau nei dvidešimt specializacijų ir sričių. Universiteto absolventus, turinčius tokią profesiją, galima drąsiai vadinti generalistais. Studijų metu jie įgyja žinių medicinos, chemijos, bendrosios biologijos, ekologijos, maisto technologijos srityse. Biotechnologai laukiami kvepalų ir farmacijos pramonėje, maisto produktus ir maisto papildus gaminančiose įmonėse. Šiuolaikiškumas laukia naujų mokslininkų pasiekimų genų inžinerijos, bionikos ir hibridizacijos srityse. Inžinieriaus biologo darbo vieta gali būti siejama su aplinkosaugos įmonėmis, su darbu astronautikos ir robotikos srityje. Inžinieriai, biochemikai, biofizikai, ekologai, vaistininkai, gydytojai – visas šias profesijas vienija specialybė „biotechnologijos“. Kiekvienas universiteto absolventas pagal savo sugebėjimus ir pagal širdį sprendžia, kam dirbti. Biologo technologo darbo pareigos priklauso nuo pramonės, kurioje jis dirba, ypatybių.

Pramoninė biotechnologija

Ši pramonė naudoja mikroorganizmų, augalų ir gyvūnų daleles vertingiems žmogaus gyvybei reikalingiems produktams gaminti. Šiai grupei priklauso maisto biotechnologijų, farmacijos ir parfumerijos pramonės specialybės. Pramoninės biotechnologijos kuria naujus fermentus, antibiotikus, trąšas, vakcinas ir kt. Pagrindinė biotechnologo veikla tokiose įmonėse yra biologinių produktų kūrimas ir jų gamybos technologijų laikymasis.

Molekulinė biotechnologija

Specialybė „molekulinė biotechnologija“ reikalauja, kad profesionalas turėtų gilių tiek bendrosios biologijos ir inžinerijos, tiek šiuolaikinių kompiuterinių technologijų žinių. Tokios specifikos specialistai tampa nanotechnologijų, ląstelių inžinerijos, medicinos diagnostikos srities mokslininkais. Taip pat jų laukia žemės ūkio, farmacijos, biotechnologijų įmonės, kontrolės ir analizės laboratorijos, sertifikavimo centrai.

Biotechnologai – ekologai ir energetikai

Pasaulio gyventojams vis labiau rūpi tai, kad gamtinės energijos atsargos – nafta ir dujos – turi savo ribas, o jų gamybos mastai laikui bėgant mažės. Žmonės, kurių specialybė yra biotechnologijos, padės žmonijai išspręsti energijos tiekimo problemą. Kam dirbti šioje pramonėje? Technologas, perdirbantis įvairios kilmės atliekas, specialiai išaugintą biomasę į energijos nešiklius ir medžiagas, galinčias pakeisti sintetines naftos ir dujų medžiagas. Biotechnologai kuria naujus vandens valymo metodus, projektuoja valymo įrenginius ir bioreaktorius, dirba genų inžinerijos srityje.

Specialybės perspektyvos

Kas yra biotechnologas? Biotechnologo profesija yra ateities profesija. Už jo stovi visos žmonijos likimas. Tai ne tik gražus šūkis – tai bioinžinerijos tikslas. Biologų-technologų užduotis – sukurti tai, kas dabar atrodo kaip pasaka ir fantastiška svajonė. Kai kurie mokslininkai šiuolaikinę erą netgi vadina biologijos era. Taigi per pastaruosius šimtą metų biologai iš paprastų tyrinėtojų virto kūrėjais. Organizmų molekulinių paslapčių ir paveldimumo prigimties atradimas leido šiuos procesus panaudoti praktiniais ekonominiais tikslais. Tai tapo postūmiu plėtoti naują kryptį – biologinę inžineriją.

Kas artimiausiu metu gali nustebinti genetikus?

Jau dabar bioinžinerija daro didelę įtaką aplinkos apsaugai, medicinai, žemės ūkiui, maisto pramonei, o biotechnologai artimiausiu metu planuoja įtraukti naujus metodus ir būdus. Tie, kurie planuoja susieti savo likimą su specialybe „biotechnologija“, kur dirbti, kokia kryptimi, gali sužinoti iš žemiau pateiktos informacijos:

• Visų pirma, žemės ūkio gamyboje gali įvykti revoliuciniai pokyčiai. Galima dirbtinai sukurti naujus augalus su padidintu baltymų kiekiu, o tai savo ruožtu sumažins mėsos suvartojimą.
• Augalai, kurie patys išskirs vabzdžių nuodus ir nitratus, sumažins dirvožemio taršą trąšomis ir cheminėmis medžiagomis.
• Genų inžinerija leidžia kontroliuoti paveldimumą ir kovoti su paveldimomis ligomis.
• Dizaino biologai planuoja dirbtinai sukurti organizmus su iš anksto nustatytomis savybėmis.

Bioinžinerijos sritys, kurios dramatiškai pakeis pasaulį

Jie yra tokie:

• Energija ir kuras iš augalų, grybų, bakterijų, taip pat jūros energijos panaudojimas šiems tikslams.
• Genetiškai modifikuoti grūdiniai augalai.
• Gamybos ratas be atliekų – visų rūšių atliekų perdirbimas.
• Biomedžiagų naudojimas regeneracinei medicinai.
• Nauji biologinių vaistų ir vakcinų tipai.
• Derlingų žemių ir gėlo vandens potencialo atkūrimas.
• Žmogaus genomo ir paveldimų ligų tyrimai.

Profesijos išlaidos

Kalbant apie biotechnologijų privalumus ir perspektyvas, negalima nepaminėti kai kurių mokslo trūkumų. Kalbame apie moralinius aspektus, susijusius su genų inžinerijos atradimais. Daugelis pasaulinio garso mokslininkų ir religinių veikėjų perspėja, kad nanotechnologijų galimybes reikia naudoti išmintingai ir ypatingai kontroliuojant. Genetiškai modifikuoti maisto produktai gali sukelti nepataisomus pokyčius žmonijos genofonde. Žmonių klonavimas ir žmonių, gimusių in vitro, atsiradimas sukelia naujų problemų ir, galbūt, žmonių nelaimių.

Kas gali tapti biotechnologu?

Visų pirma, tai žmogus, kuris myli gamtą, biologiją, domisi genetikos paslaptimis. Be to, biotechnologui reikia gebėjimo kūrybiškai mąstyti, logikos, pastabumo, kantrybės ir smalsumo. Pravers tokios savybės kaip ryžtas, gebėjimas analizuoti ir sisteminti, tikslumas ir plati erudicija.

Kadangi bioinžinerija yra glaudžiai susijusi su kitais mokslais, būsimam technologui reikia vienodai gerų chemijos, matematikos ir fizikos žinių.

Kur jie moko profesijų?

Nustatytas profesinis orientavimas, pretendentas pasirinko biotechnologo profesiją: kur studijuoti? Specialybės ypatumai reikalauja atitinkamų fakultetų, priklausomai nuo pasirinkto šalies ūkio sektoriaus. Biotechnologijų katedros yra beveik visuose mūsų šalies ir užsienio valstybiniuose universitetuose. Biotechnologai ruošiami įvairių sričių ir specializacijų technikos, žemės ūkio, maisto, technologijų universitetuose.

Biotechnologijos specialybių fakultetai siūlo:

• Pramoninė biotechnologija.
• Ekobiotechnologija ir bioenergija.
• Biotechnologijos ir inžinerija.
• Bioinformatika.
• Molekulinė biotechnologija.
• Įranga biotechnologinei gamybai.
• Farmacinė biotechnologija.
• Maisto priedų ir kosmetikos cheminės technologijos.
• Cheminės technologijos ir inžinerija.

Nauji būdai gauti pramoniniu požiūriu svarbius produktus – pirmiausia biotechnologijos metodai o ypač pramoninė mikrobiologija. Pramoninė mikrobiologija remiasi mikroorganizmų naudojimu pramonėje komerciškai vertingiems produktams ir vaistams gauti. Svarbiausi mikrobų sintezės produktai yra specialios medžiagos, naudojamos farmacijos ir maisto reikmėms (antibiotikai, fermentai, fermentų inhibitoriai, vitaminai, kvapiosios medžiagos, maisto pramonei skirti priedai ir kt.); Metabolinis lankstumas ir didelis mikrobų gebėjimas prisitaikyti, auginimo paprastumas, genetikos išmanymas, sukurti metodai tikslingai sukurti norimas savybes turinčias padermes – tai privalumai, dėl kurių mikrobų biotechnologijos yra viena iš perspektyvių pramonės sričių. Pramoninės gamybos pagrįstumą lemia tokie veiksniai kaip didelė produkto išeiga (didelių kiekių susidarymas iš pradinės medžiagos), maža gamybos savikaina ir žaliavų prieinamumas.

Biotechnologijų taikymai pateikiami lentelėje. 7-1. Šiuo metu yra sukurta daugiau nei 1000 rūšių produktų gamybos būdų naudojant biotechnologinius metodus. Jungtinėse Valstijose bendra šių gaminių vertė 2000 m. siekia dešimtis milijardų dolerių. Beveik neįmanoma išvardyti visų pramonės šakų, kuriose gali būti naudojamos biotechnologijos.

Mikrobiologinių procesų optimizavimas biotechnologijoje. Pagrindiniai mikrobinių biotechnologinių procesų optimizavimo būdai: kontroliuojamas auginimas (maistingosios terpės sudėties keitimas, tiksliniai priedai, maišymo greičio reguliavimas, aeracija, temperatūros režimo keitimas ir kt.); genetinės manipuliacijos, kurios skirstomos į tradicinius metodus (štamų atranka) ir genų inžinerijos metodus (rekombinantinės DNR technologija).

Šiuo metu mikrobų biomasė gaunama mikrobiologiniu būdu, pirminiai ir antriniai metabolizmo produktai. Pirminiai produktai (pirmosios fazės produktai) yra metabolitai, kurių sintezė būtina tam tikram mikroorganizmui išgyventi. Antrinių produktų (antrosios fazės produktų) sintezė nėra gyvybiškai svarbi gaminančiam mikroorganizmui. Optimalias biomasės gavimo sąlygas lemia dideli terpės srautai per mikrobų kultūras ir stabilios cheminės auginimo sąlygos (įskaitant pH, deguonies ir anglies kiekį). Pirmosios fazės produktų (ypač fermentų) gavimo procesas optimizuojamas siekiant padidinti specifinį fermento aktyvumą (vnt./g*h -1) ir tūrinį produktyvumą (vnt./l*h -1).

Norint gauti antros fazės produktus(pavyzdžiui, antibiotikai), pagrindinė užduotis yra maksimaliai padidinti jų koncentraciją, o tai sumažina jų izoliavimo išlaidas.

Žmogaus ir gamtos santykių istorija yra amžina žmogaus bandymų pakeisti augalų ir gyvūnų genomą jam reikalinga kryptimi istorija. Net tada, kai žmogus neturėjo nė menkiausio supratimo apie paveldimų veiksnių egzistavimą, intuityviai, hibridizuodamas ir atrenkant norimas savybes turinčius organizmus, jis keitė naminių gyvūnų ir kultūrinių augalų paveldimumą.

Visos vaismedžių ir uogų, daržovių ir javų veislės turi pakitusį genomą, tai yra, jos nebeturi to paties genotipo, kokį turėjo laukiniai jų protėviai. Beveik visi augalai, kuriuos žmonės naudoja maistui, yra poliploidai. Jau kelis šimtmečius žmonės savo ūkyje naudojo tarprūšinius hibridus, tokius kaip mulai.

Iki XX amžiaus pradžios. veisėjai tiesiog turėjo sulaukti momento, kai atsitiktinis genų derinys sukurs naudingų savybių turinčius organizmus, atrinks tokius organizmus ir fiksuos šias genų kombinacijas palikuoniuose. XX amžiaus viduryje. Atsirado metodai, kurie leido dirbtinai gauti daugybę atsitiktinių mutacijų, pavyzdžiui, naudojant radioaktyvųjį švitinimą ar cheminių mutagenų veikimą, kad iš jų būtų galima atrinkti vertingų savybių turinčius organizmus. Šiuolaikinės genetinės technologijos nuėjo dar toliau. Jie leidžia daug greičiau pasiekti norimą rezultatą ir tuo pačiu išvengti daugybės tarpinių ir nereikalingų formų, nes šiuolaikinis mokslas ir biotechnologijos sugeba tikslingai keisti genomą. Tai įmanoma dėl genų inžinerijos metodų (78 pav.), kurių pagalba iš vienos rūšies genomo galima paimti tam tikrus struktūrinius genus ir įvesti juos į kitos rūšies genetinį aparatą, taip sukeliant genų sintezę. norimų baltymų naujame organizme.

Biotechnologija– disciplina, tirianti gyvų organizmų panaudojimo galimybes sprendžiant technologines problemas. Ji naudoja genetikos, molekulinės biologijos, biochemijos, embriologijos ir ląstelių biologijos metodus ir žinias bei taikomąsias disciplinas – chemines, fizikines ir informacines technologijas, robotiką.

Biotechnologijos terminą 1917 metais pasiūlė vengrų inžinierius K. Ereki, apibūdinęs kiaulienos gamybos procesą, naudojant cukrinius runkelius kaip kiaulių pašarą.

Biotechnologija yra biologinių objektų panaudojimo technologinėms problemoms spręsti metodika.Medžiaga iš svetainės

Šiuolaikinės biotechnologijos leidžia įsikišti į genetinį aparatą ir konstruoti naujas genų kombinacijas. Taip gaunami genetiškai modifikuoti ir transgeniniai organizmai.

Genetinės modifikacijos sukurtas siekiant suteikti organizmams naudingų savybių.

Transgeniniai organizmai naudojamas farmakologijoje, žemės ūkyje ir pramonėje.

Vienas iš būdų genų inžinerija yra genų terapija, kuri leidžia gydyti genetinio aparato patologijas sodinant sveikesnius genus.