Главная страница Случайная лекция Мы поможем в написании ваших работ! Порталы: БиологияВойнаГеографияИнформатикаИскусствоИсторияКультураЛингвистикаМатематикаМедицинаОхрана трудаПолитикаПравоПсихологияРелигияТехникаФизикаФилософияЭкономика Мы поможем в написании ваших работ! |
Тема 4. ГЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ В БИОТЕХНОЛОГИИТаблица 2. БИОТЕХНОЛОГИИ В ВЕТЕРИНАРИИ Тема 3. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ МЕТОДОВ За последние 40 - 50 лет произошло скачкообразное развитие большинства наук, что привело к форменной революции в производстве ветеринарных и медицинских биопрепаратов, созданию трансгенных растений и животных с заданными уникальными свойствами. Подобные исследования являются приоритетными направлениями научно-технического прогресса и в XXI в. займут ведущее место среди всех наук. Некоторые основные направления развития биотехнологии в области технологических процессов, технологического оборудования и технических средств контроля и управления приведены в табл.2. Даже простое перечисление товарных форм биопрепаратов указывает на неограниченные возможности биотехнологии. Однако этот важный вопрос заслуживает некоторой детализации. На наш взгляд, возможности биотехнологии особенно впечатляющи в трех основных направлениях. Первое - это крупнотоннажное производство микробного белка для кормовых целей (вначале - на основе гидролизатов древесины, а затем - на основе углеводородов нефти). Важную роль играет производство незаменимых аминокислот, необходимых для сбалансированности по аминокислотному составу кормовых добавок. Кроме кормового белка, аминокислот, витаминов и других кормовых добавок, увеличивающих питательную ценность кормов, быстро расширяются возможности массового производства и применения вирусных и бактериальных препаратов для профилактики болезней птиц и сельскохозяйственных животных, для эффективной борьбы с вредителями сельскохозяйственных растений. Микробиологические препараты, в отличие от многих химических, обладают высокой специфичностью действия на вредных насекомых и фитопатогенные микроорганизмы, они безвредны для человека и животных, птиц и полезных насекомых. Наряду с прямым уничтожением вредителей в период обработки они действуют на потомство, снижая его плодовитость, не вызывают образования устойчивых форм вредных организмов. Основные направления развития биотехнологии
Микробиологические препараты, в отличие от многих химических, обладают высокой специфичностью действия на вредных насекомых и фитопатогенные микроорганизмы, они безвредны для человека и животных, птиц и полезных насекомых. Наряду с прямым уничтожением вредителей в период обработки они действуют на потомство, снижая его плодовитость, не вызывают образования устойчивых форм вредных организмов. Огромны возможности биотехнологии в области производства ферментных препаратов для переработки сельскохозяйственного сырья, создания новых кормов для животноводства. Втopoe направление - разработки в интересах развития биологической науки, здравоохранения и ветеринарии. На основе достижений генной инженерии и молекулярной биологии биотехнология может обеспечить здравоохранение высокоэффективными вакцинами и антибиотиками, моноклональными антителами, интерфероном, витаминами, аминокислотами, а также ферментами и другими биопрепаратами для исследовательских и лечебных целей. Некоторые из этих препаратов уже сегодня с успехом применяются не только в научных экспериментах, но и в практической медицине и ветеринарии. Наконец, третье направление - разработки для промышленности. Уже сегодня продукцию биотехнологических производств потребляют или применяют пищевая и легкая промышленность (ферменты), металлургия (использование некоторых веществ в процессах флотации, точного литья, прецизионного проката), нефтегазовая промышленность (использование ряда препаратов комплексной переработки растительных и микробных биомасс при бурении скважин, при селективной очистке и др.), резиновая и лакокрасочная промышленность (улучшение качества синтетического каучука за счет некоторых белковых добавок), а также ряд других производств. К числу активно разрабатываемых направлений биотехнологии относятся биоэлектроника и биоэлектрохимия, бионика, нанотехнология, в которых используются либо биологические системы, либо принципы действия таких систем. Широко в научных исследованиях применяются фермент-содержащие датчики. На их основе разработан ряд устройств, например, дешевые, точные и надежные приборы для проведения анализов in vivo. Появляются и биоэлектронные иммуносенсоры, причем в некоторых из них используется полевой эффект транзисторов. На их основе предполагается создавать относительно дешевые приборы, способные определять и поддерживать на заданном уровне концентрацию широкого круга веществ в жидкостях тела, что может вызвать переворот в биологической диагностике. В табл. 3 приведены достижения в различных отраслях науки, влияющие на развитие биотехнологии. Таблица 3. Достижения различных областей науки, влияющие на развитие биотехнологии
В ветеринарии биотехнологические процессы используются для получения вакцин, диагностикумов, сывороток, глобулинов и других биологически активных веществ. Если в ближайшем будущем ряд вакцин удастся получать при помощи микроорганизмов, модифицированных методами генетической инженерии, мы станем свидетелями окончательного искоренения особо опасных болезней (табл.4). Достижения ветеринарной биотехнологии. В России биотехнология как наука начала развиваться с 1896 г. Толчком послужила необходимость создавать профилактические и терапевтические средства против таких болезней как сибирская язва, чума крупного рогатого скота, бешенство, ящур, трихинеллез. В конце XIX в. ежегодно от сибирской язвы гибло более 50 тыс. животных и 20 тыс. людей. За 1881 - 1906 гг. от чумы пало 3,5 млн коров. Значительный ущерб наносил сап, от которого гибло конское поголовье и люди. Успехи отечественной ветеринарной науки и практики в проведении специфической профилактики инфекционных болезней связаны с крупными научными открытиями, сделанными в конце XIX и начале ХХ столетий. Это касалось разработки и внедрения в ветеринарную практику профилактических и диагностических препаратов при карантинах и особо опасных болезнях животных (вакцины против сибирской, чумы, бешенства, аллергенов для
Таблица 4. Новые направления в биотехнологии
диагностики туберкулеза, сапа и др.). Была научно доказана возможность приготовления лечебных и диагностических гипериммунных сывороток. Ha этот период приходится фактическая организация в России самостоятельной биологической промышленности. С 1930 г. существующие в России ветеринарные бактериологические лаборатории и институты стали существенно расширяться и на их базе было начато строительство крупных биологических фабрик и биокомбинатов по производству вакцин, сывороток, диагностикумов для ветеринарных целей. В этот период разрабатываются технологические научно-технологическая документация, а также единые методы (стандарты) изготовления, контроля и применения препаратов в животноводстве и ветеринарии. В 30-е годы были построены первые заводы по получению кормовых дрожжей на гидролизатах древесины, сельскохозяйственных отходах и сульфитных щелоках под руководством В.Н.Шапошникова. Успешно внедрена технология микробиологического производства ацетона и бутанола. Большую роль в создание основ отечественной биотехнологии внесло его учение двухфазном характере брожения. В 1926 г. в СССР были исследованы биоэнергетические закономерности окисления углеводородов микроорганизмами. В последующие годы биотехнологические разработки широко использовались в нашей стране для расширения «ассортимента» антибиотиков для медицины и животноводства, ферментов, витаминов, ростовых веществ, пестицидов. С момента создания в 1963 г. Всесоюзного научно-исследовательского института биосинтеза белковых веществ в нашей стране налаживается крупнотоннажное производство богатой белками биомассы микроорганизмов как корма. В 1966 г. микробиологическая промышленность была выделена в отдельную отрасль и создано Главное управление микробиологической промышленности при Совете Министров СССР – Главмикробиопром. С 1970 г. в нашей стране ведутся интенсивные исследования по селекции культур микроорганизмов для непрерывного культивирования в промышленных целях. В разработку генно-инженерных методов советские исследователи включались в 1972 г. Следует указать на успешное осуществление в СССР проекта «Ревертаза» - получение в промышленных масштабах фермента «обратной транскриптазы». Развитие методов изучения структуры белков, выяснение механизмов функционирования и регуляции активности ферментов открыли путь к направленной модификации белков и привели к рождению инженерной энзимологии. Иммобилизованные ферменты, обладающие высокой стабильностью, становятся мощным инструментом для осуществления каталитических реакций в различных отраслях промышленности. Все эти достижения поставили биотехнологию на новый уровень, качественно отличающийся от прежнего возможностью сознательно управлять клеточными процессами биосинтеза. За годы становления промышленного производства биологических препаратов в нашей стране произошли существенные качественные изменения биотехнологических приемов их получения: - проведены исследования по получению стойких, с наследственно закрепленными свойствами, авирулентных штаммов микроорганизмов, из которых готовят живые вакцины; - разработаны новые питательные среды для культивирования микроорганизмов, в том числе и на основе гидролизатов и экстрактов из сырья непищевого назначения; - получены высококачественные сывороточные питательные среды для лептоспир и других трудно культивируемых микроорганизмов; - разработан глубинный реакторный способ культивирования многих видов бактерий, грибов и некоторых вирусов; - получены новые штаммы и линии клеток, чувствительных ко многим вирусам, что обеспечило приготовление и получение стандартных и более активных противовирусных вакцин; - механизированы и автоматизированы все процессы производства; - разработаны и внедрены в производство современные методы концентрирования культур микроорганизмов и сублимационной сушки биопрепаратов; - снижены энергозатраты на получение единицы продукции, стандартизировано и улучшено качество биопрепаратов; - повышена культура производства биопрепаратов. Уделяя большое внимание разработкам ветеринарных биопрепаратов для профилактики, диагностики инфекционных болезней и лечения больных животных, в нашей стране постоянно ведется работа по совершенствованию промышленной технологии, освоению производства белее эффективных, дешевых и стандартных препаратов. При этом основными требованиями являются: - использование мирового опыта; - экономия ресурсов; - сохранение производственных площадей; - приобретение и монтаж современного оборудования и технологических линий; - проведение научных исследований по разработке и изысканию новых видов биопродуктов, новых и дешевых рецептов приготовления питательных сред; - изыскание более активных штаммов микроорганизмов в отношении их антигенных, иммуногенных и продуктивных свойств.
Дата добавления: 2014-03-03; просмотров: 637; Нарушение авторских прав Мы поможем в написании ваших работ! |