Предмет и задачи биотехнологии

ОСНОВЫ БИОТЕХНОЛОГИИ

Курс лекций

по дисциплине «Основы биотехнологии»

для бакалавров ОмГТУ

по направлению «Биотехнология»

Преподаватель ОмГТУ –

профессор кафедры «Химическая технология и биотехнология» ОмГТУ, д.т.н., профессор,

член-корреспондент РАЕ

Артюхова Светлана Ивановна

asi08@yandex.ru

СОДЕРЖАНИЕ

1.Предмет и задачи биотехнологии…………………………………………………….5

2. Выбор биотехнологических объектов………………………………………………16

3. Технология ферментационных процессов………………………………………….27

4. Культивирование биотехнологических объектов………………………………….47

5. Производство одноклеточного белка……………………………………………….54

6. Отделение, очистка и модификация биопродуктов………………………………..66

7. Ферментная технология……………………………………………………………...77

8. Клеточная инженерия………………………………………………………………..94

Предмет и задачи биотехнологии

В настоящий момент вряд ли у кого-нибудь может возникнуть

сомнение в том, что современная биология представляет собой наиболее

разнообразную область естественных наук. Действительно, она включает

казалось бы совершенно не связанные между собой разделы научных

знаний: микробиологию, анатомию растений и животных, биохимию,

иммунологию, клеточную биологию, физиологию растений и животных,

различные систематики, экологию, генетику, биофизику, математику и

много других областей естествознания.

Постоянно увеличивающееся разнообразие современной биологии

началось после окончания второй мировой войны, когда в биологию

внедрились другие естественнонаучные дисциплины, такие как физика,

химия и математика, которые сделали возможным описание жизненных

процессов на новом качественном уровне – на уровне клетки и

молекулярных взаимодействий.

Именно существенные успехи в фундаментальных исследованиях в

области биохимии, молекулярной генетики и молекулярной биологии,

достигнутые во второй половине текущего столетия, создали реальные

предпосылки управления различными (пусть, возможно и не самыми

главными) механизмами жизнедеятельности клетки. Сложившаяся

благоприятная ситуация в биологии явилась мощным толчком в развитии

современной биотехнологии, весьма важной области практического

приложения результатов фундаментальных наук. Можно с уверенностью

утверждать, что биотехнология является наиболее разительным примером

того, как результаты, казалось бы " чистой науки", находят применение в

практической деятельности человека. Основой, обеспечивающей

благоприятную ситуацию для бурного развития биотехнологии, явились

революционизирующие открытия и разработки:

• доказательства роли нуклеиновых кислот в хранении и передаче

наследственной информации в биологических системах (имеются в

виду индивидуальные клетки и отдельные организмы, а не их

популяции);

• расшифровка универсального для всех живых организмов

генетического кода;

• раскрытие механизмов регуляции функционирования

процессе жизни одного поколения организмов;

генов в

• совершенствование существовавших и разработка новых технологий

культивирования микроорганизмов, клеток растений и животных;

• как логическое следствие из вышесказанного, явилось создание

(возникновение) и бурное развитие методов генетической и

клеточной инженерии, с помощью которых искусственно создаются

новые высокопродуктивные формы организмов, пригодные для

использования в промышленных масштабах.

Абсолютно новым направлением является так называемая

инженерная энзимология, возникшая вследствие развития современных

методов изучения структуры и синтеза белков-ферментов и выяснения

механизмов функционирования и регуляции активности этих соединений

(важных элементов клетки). Достижения в этой области позволяют

направленно модифицировать белки различной сложности и

специфичности функционирования, разрабатывать создание мощных

катализаторов промышленно ценных реакций с помощью высоко

стабилизированных иммобилизованных ферментов.

Все эти достижения вывели биотехнологию на новый уровень ее

развития, позволяющий сознательно и целенаправленно управлять

сложными клеточными процессами. Данная новая область биологических

знаний и ее последние достижения уже стали крайне важными для

здоровья и благополучия человека.

И все же, что ожидает биотехнологию, в случае реализации всех

надежд, которые на нее возлагаются? И наконец, что же такое

биотехнология и каковы ее направления деятельности?

Термин «биотехнология» был введен в 1917 г. венгерским инженером

Карлом Эреки при описании процесса крупномасштабного выращивания

свиней с использованием в качестве корма сахарной свеклы. По

определению Эреки, биотехнология – это «все виды работ, при