Достижения биотехнологии

Биотехнология – стремительно развивающаяся и интегрирующая наука, пронизывающая все биологические науки и направления исследований. Современная биотехнология – это междисциплинарная наука и отрасль производства, которая базируется на использовании биологических объектов и систем при получении пищевых продуктов, энергии, медицинских препаратов; при очистке сточных вод, переработке отходов и др.

Интерес к этой науке и отрасли человеческой деятельности в последние годы растет очень быстро.

Использования микроорганизмов при производстве различных сортов пива, вина и сброженных продуктов совершенствовались тысячелетиями, и все же до недавнего времени в них было больше искусства, чем технологии. Только с развитием микробиологии стало возможным контролировать качество продуктов, процессы ферментации стали более надежными и воспроизводимыми, появились новые типы продукции.

Наиболее успешными представляются два взаимосвязанных направления развития этой отрасли биотехнологии: Во-первых, в дополнение к традиционным способам производства пищи могут прийти биореакторы, в которых будут расти клетки животных и растений или же микроорганизмы.

Во-вторых, эта альтернативная традиционному сельскому хозяйству технология будет становиться все более производительной благодаря использованию методов генетической инженерии, которые позволяют получить улучшенные линии клеток и штаммы микроорганизмов.

Многообразны связи биотехнологии с медициной в производстве антибиотиков. Антибиотики – это специфические продукты жизнедеятельности определенных групп микроорганизмов, обладающие высокой физиологической активностью и подавляющие развитие патогенных микроорганизмов. Они избирательно задерживают их рост или полностью подавляют развитие.

Благодаря применению технологии рекомбинантных ДНК были достигнуты крупные успехи в медицине. Разработаны эффективные методы промышленного производства интерферона человека. Помимо гена интерферона были клонированы гены инсулина и гормона роста человека. В целях крупномасштабного производства были клонированы гены многих других белков человека и животных, необратимые для диагностики и лечения.

Биотехнология открывает медицине новые пути получения ценных гормональных препаратов.

Для лечения сахарного диабета применяется инсулин – пептидный гормон островков Лангерганса поджелудочной железы. Его дефицит проявляется повышением уровня глюкозы в крови. Ранее инсулин получали из поджелудочных желез домашних животных (крупный рогатый скот, свиньи). Однако препарат отличается от человеческого инсулина 1 – 3 аминокислотными заменами и мог вызывать у человека аллергические реакции.

Значительный вклад биотехнология вносит в промышленное производство пептидных гормонов и стероидов. Методы микробиологической трансформации позволили резко сократить число этапов химического синтеза кортизона – гормона надпочечников, применяемого для лечения ревматоидного артрита.

Имеются разработки по получению гормона щитовидной железы тироксина из микроводорослей.

Важное значение в медицине играет вакцинация против гриппа, гепатитов, кори, острых респираторных болезней. Актуальным является вопрос изготовления вакцин.

биотехнология играет все возрастающую роль, в частности, в том, что касается разработки новых или усовершенствования существующих способов переработки отходов.

50 Биотехнология производства «одноклеточного» белка

Главной проблемой, стоящей перед человечеством, является взрывоподобный рост населения. Естественно, что традиционное сельское хозяйство не сможет удовлетворить пищевые потребности растущей численности населения, особенно белковым питанием. И тем не менее продуктивность сельского хозяйства во всех его отраслях постоянно повышается практически по всему миру.

Определенные успехи достигнуты в получении белка с помощью микробного синтеза. Это направление получило название производства одоклеточного белка (SСP), поскольку большинство микроорганизмов, используемых для этих целей, растут в виде одноклеточных или мицелиальных (нитевидных) особей, а не как сложные многоклеточные организмы (растения или животные).

Понятие "съедобные микробы" звучит несколько странно, однако люди давно распознали питательную и вкусовую ценность некоторых микроорганизмов, а именно грибов. Но даже и в этом случае скептицизм и предвзятость оказывают существенное влияние на отношение людей к этому великолепному пищевому продукту. И в то время как во многих странах грибы достаточно широко употребляются в пищу, население других стран их игнорирует и избегает использовать.

И все же на протяжении последних двух-трех десятилетий отмечается явный растущий интерес к использованию различных микроорганизмов для производства пищевых продуктов, в частности дня скармливания домашним животным. Полагают, что применение одноклеточного белка, получаемого на дешевых субстратах, для корма животных окажет большое влияние на улучшение питания людей в результате снижения их конкуренции с животными за растительную пищу, богатую белком.

Преимущества микроорганизмов как продуцентов белка состоят в следующем: микроорганизмы обладают высокой скоростью накопления биомассы; микробные клетки способны накапливать очень большие количества белка; в микробиологическом производстве вследствие высокой специфичности микроорганизмов отсутствует многостадийность процесса; а сам процесс биосинтеза осуществляется в мягких условиях при температурах 30–45° С, рН 3–6 и давлении около 0,1 МПа. Помимо всего прочего, микробиологический путь получения богатой белком биомассы менее трудоемкий по сравнению с получением сельскохозяйственной продукции и органическим синтезом белка.

Экономическая целесообразность одноклеточного белка определяется его конкурентной способностью по сравнению с существующими продуктами. Препараты микробного белка богаты данным веществом и могут длительное время храниться и транспортироваться на дальние расстояния. Применение одноклеточного белка предполагается в будущем преимущественно в качестве кормовых добавок в пищу животным в целях замены других белковых материалов.