История развития биотехнологических процессов

Выделяют 4 этапа:

- Эмпирический – самый продолжит-й, доисторич., около 10000 лет назад, из которых 2000 лет н.э. – (1-е культурные растения и домаш. живот. выращивание картофеля в пищу-8000 до н.э; 4000 до н.э.- 1-е испол-е заквасок для теста и пивоварения с испол-м дрожжей- Египет, Месопотамия; производство сыра и вина- Китай Египет; 500 до н.э- Китай 1-й антибиотик, соев. творог для лечения ожогов; 100 н.э- Китай 1-й инсектицид, 12 век- первая дистилляция вина, 15 век получение аблосют.этанола)

- Этиологический (охватывает 2 половину 19 и 1/3 20 вв) с 1857 по таблице.

- Биотехнологический (2/3 20 века) с 1940 по таблице

- Генетехнический с 1972 по таблице

III тыс. до Р.Х.	– использование дрожжей для получения хлеба, пива, вина;
1857 г.	– Луи Пастер установил, что микроорганизмы играют ключевую роль в процессах брожения, и показал, что в образовании разных продуктов участвуют разные микроорганизмы;
1865 г.	– Грегор Мендель открыл законы наследственности;
1875 г.	– Роберт Кох разработал метод чистых культур, гарантирую-щий, что в посевном материале будут содержаться только клетки определенного вида;
1925 г.	– Надсон Г.А., Филиппович Г.С. установили возможность искусственного мутагенеза микроорганизмов (грибов) под влиянием рентгеновского облучения;
1940 г.	– Флеминг, Флори, Чейни организовали промышленное производство антибиотиков;
1953 г.	– Джеймс Уотсон и Фредерик Крик открыли структуру ДНК в виде двойной спирали;
1963 г.	– Ниренберг расшифровал генетический код, который оказался одинаковым и для бактерий, и для человека;
1972 г.	– Берг разработал технологию рекомбинантных ДНК;
1977 г.	– Гилберт У., Максам А. опубликовали метод быстрого определения последовательности ДНК;
1980 г.	– Гордон Дж. получил первую трансгенную мышь (был введен ген тимидинкиназы вируса герпеса);
1997 г.	– Вильмут Я. клонировал первое млекопитающее – овцу Долли.
Исследования генома человека:
1977 г.	– секвенирован первый ген человека (ген, кодирующий белок хорионный соматотропин);
1988 г.	– создание международного проекта «Геном человека», поставившего своей целью полное секвенирование ДНК человека, в СССР научный совет по геномной программе возглавил академик А.А. Баев;
2004 г.	– британские ученые заявили о клонировании человека;
2005 г.	– полностью расшифрован геном человека.

2. Вопрос. Объект и метода биотехнологии. Специфика использования биологического объекта.

Главный объект- клетка и её компоненты. По Овчинникову, «клетка»- это уникал. хим. завод, работающий с колласальной точностью и производительностью. Используют все 4 царства живой природы, а также вирусы

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

На практике применяются штаммы четырех групп микроорганизмов:

– дрожжи;

– мицелиальные грибы (плесени);

– бактерии;

– аскомицеты.

В настоящее время м/о используются, в основном, в трех видах биотехнологических процессах:

- для производства биомассы;

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

- для переработки органич. и неорган. соед-ий 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 деревоперерабатывающую промышленности и т.д.

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

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.

Методы биотехнологии:

- глубинное культивирование биообъектов в периодич, непрерыв, и полунепрерыв режиме; выращивание клеток растит. и живот. тканей;

- методы др.наук (микробиол., биохим., биоинжен);

- методы клеточ и ген. Инженерии ( в экстремальных условиях можно создать клетки с заведомо известными свойствами, а т.ж. методы белков. и метаболич. инженерии).