Тема 1. ПРЕДМЕТ И ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ БИОТЕХНОЛОГИИ

Часть I. ТЕМЫ ЛЕКЦИЙ ПО БИОТЕХНОЛОГИИ

БИОТЕХНОЛОГИЯ

Контрольные вопросы

1. Дайте определение системного анализа.

2. Какие работы должны выполняться при проведении анализа организации?

3. Какие специалисты должны входить в состав груп­пы по проведению анализа?

4. Перечислите основные подходы в системном анали­зе и дайте их краткую характеристику.

5. Назовите и охарактеризуйте основные принципы системного анализа.

(учебное пособие часть I)

по специальности ветеринарно-санитарная экспертиза,

квалификация «Бакалавр»

Казань - 2013 г.

Учебное пособие «Биотехнология» часть I написано профессорами Госмановым Р.Г. и Галиуллиным А.К. и предназначено для студентов, обучающихся по специальности ветеринарно-санитарная экспертиза, квалификация «Бакалавр».

Печатается по решению Ученого совета факультета ветеринарной медицины КГАВМ им. Н.Э.Баумана от 20 ноября 2013 г., протокол № 10 .

Рецензенты: проф. Гильмутдинов Р.Я.,

д.в.н. Якупов Т.Р.

Законом Российской Федерации «О ветеринарии» определены основные задачи ветеринарной медицины «в области научных знаний и практической деятельности, направленные на предупреждение болезни животных и их лечение, выпуск полноценных и безопасных в ветеринарном отношении продуктов животноводства и защиту населения от болезней, общих для человека и животных».

Решение этих задач осуществляется методами биотехнологии.

Название науки «Биотехнология» происходит от греческих слов «bios»-жизнь, «teken» - искусство, «logos» - слово, учение, наука.

Определение биотехнологии в довольно полном объеме дано Европейской биотехнологической федерацией, основанной в 1978 г. По этому определению биотехнология – это наука, которая на основе применения знаний в области микробиологии, биохимии, генетики, генной инженерии, иммунологии, химической технологии, приборо-и машиностроения использует биологические объекты (микроорганизмы, клетки тканей животных и растений) или молекулы (нуклеиновые кислоты, белки, ферменты, углеводы и др.) для промышленного производства полезных для человека и животных веществ и продуктов.

До тех пор, пока всеобъемлющий термин «биотехнология» не стал общепринятым, для обозначения наиболее тесно связанных с биотехнологией разнообразных технологий использовали такие названия, как прикладная микробиология, прикладная биохимия, технология ферментов, биоинженерия, прикладная генетика и прикладная биология.

Использование научных достижений в биотехнологии осуществляется на самом высоком уровне современной науки. Только биотехнология создает

возможность получения разнообразных веществ и соединений из сравнительно дешевых, доступных и возобновляемых материалов.

В отличие от природных веществ и соединений, искусственно синтезируемые требуют больших капиталовложений, плохо усваиваются организмами животных и человека, имеют высокую стоимость.

Биотехнология использует микроорганизмы, которые в процессе своей жизнедеятельности вырабатывают естественным путем необходимые нам вещества – витамины, ферменты, аминокислоты, органические кислоты, спирты, антибиотики и др. биологически активные соединения.

Живая клетка по своей организационной структуре, слаженности процессов, точности результатов, экономичности и рациональности превосходит любой завод.

В настоящее время микроорганизмы используются, в основном, в трех видах биотехнологических процессов:

-для производства биомассы;

-для получения продуктов метаболизма (например, этанола, антибиотиков, органических кислот и др.);

-для переработки органических и неорганических соединений как природного, так и антропогенного происхождения.

Главная задача первого вида процессов, которую сегодня призвано решать биотехнологическое производство – ликвидация белкового дефицита в кормах сельскохозяйственных животных и птиц, т.к. в белках растительного происхождения имеется дефицит аминокислот и, прежде всего, особо ценных, так называемых незаменимых.

Основным направлением второй группы биотехнологических процессов в настоящее время является получение продуктов микробного синтеза с использованием отходов различных производств, включая пищевую, нефте- и деревообрабатывающую промышленности и т.д.

Биотехнологическая переработка различных химических соединений направлены, главным образом, на обеспечение экологического равновесия в природе, переработку отходов деятельности человечества и максимальное снижение негативного антропогенного воздействия на природу.

В промышленном масштабе биотехнология представляет индустрию, в которой можно выделить следующие отрасли:

-производство полимеров и сырья для текстильной промышленности;

-получение метанола, этанола, биогаза, водорода и использование их в энергетике и химической промышленности;

-производство белка, аминокислот, витаминов, ферментов и т.д. путем крупномасштабного выращивания дрожжей, водорослей, бактерий;

-увеличение продуктивности сельскохозяйственных растений и животных;

-получение гербицидов и биоинсектицидов;

-широкое внедрение методов генной инженерии при получении новых пород животных, сортов растений и выращивания тканевых и клеточных культур растительного и животного происхождения;

переработка производственных и хозяйственных отходов, сточных вод, изготовление компостов с применением микроорганизмов;

-утилизация вредных выбросов нефти, химикатов, загрязняющих почву и воду;

-производство лечебно-профилактических и диагностических препаратов (вакцин, сывороток, антигенов, аллергенов, интерферонов, антибиотиков и др.).

Практически все биотехнологические процессы тесно связаны с жизнедеятельностью различных групп микроорганизмов – бактерий, вирусов, дрожжей, микроскопических грибов и т.п., и имеют ряд характерных особенностей:

1. Процесс микробного синтеза, как правило, является частью многостадийного производства, причем целевой продукт стадии биосинтеза часто не является товарным и подлежит дальнейшей переработке.

2. При культивировании микроорганизмов обычно необходимо поддерживать асептические условия, что требует стерилизации оборудования, коммуникаций, сырья и др.

3. Культивирование микроорганизмов осуществляют в гетерогенных системах, физико-химические свойства которых в ходе процесса могут существенно изменяться.

4. Технологический процесс характеризуется высокой вариабельностью из-за наличия в системе биологического объекта, т.е. популяции микроорганизмов.

5. Сложность и многофакторность механизмов регуляции роста микроорганизмов и биосинтеза продуктов метаболизма.

6. Сложность и в большинстве случаев отсутствие информации о качественном и количественном составе производственных питательных сред.

7. Относительно низкие концентрации целевых продуктов.

8. Способность процесса к саморегулированию.

9. Условия, оптимальные для роста микроорганизмов и для биосинтеза целевых продуктов, не всегда совпадают.

Микроорганизмы потребляют из окружающей среды вещества, растут, размножаются, выделяют жидкие и газообразные продукты метаболизма, тем самым реализуя те изменения в системе (накопление биомассы или продуктов метаболизма, потребление загрязняющих веществ), ради которых проводят процесс культивирования. Следовательно, микроорганизм можно рассматривать как центральный элемент биотехнологической системы, определяющий эффективность ее функционирования.

Дата добавления: 2014-03-03; просмотров: 409; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!