ќпределение биотехнологи€


јвтор: admin


Ѕиотехнологи€ Ч это использование живых систем, клеток, организмов дл€ практических нужд человека. “о есть использование современной науки дл€ манипул€ции с живыми объектами, чтобы получить некую выгоду и улучшить жизнь человека.



ќпределение биотехнологи€


„аще всего примен€етс€ в медицине, пищевой промышленности, также дл€ решени€ проблем в области энергетики, охране окружающей среды, и в научных исследовани€х.

Ѕиотехнологией часто называют применение генной инженерии в XXЧXXI веках, но термин относитс€ и к более широкому комплексу процессов модификации биологических организмов дл€ обеспечени€ потребностей человека, начина€ с модификации растений и животных путЄм искусственного отбора и гибридизации. — помощью современных методов традиционные биотехнологические производства получили возможность улучшить качество пищевых продуктов и увеличить продуктивность живых организмов.

ќсобенно интенсивно данное направление стало развиватьс€ с 1981 года. «адачи физико-химической биологии очень обширны. ќбъедин€ет их то, что основу, суть каждой задачи составл€ет познание природы живого и использование в практике знаний о процессах и материальных структурах живых организмов. —тремительно расшир€ющиес€ знани€ о процессах жизнеде€тельности позвол€ют не только приспосабливать эти процессы дл€ практических целей, но и управл€ть ими, а также создавать весьма перспективные в практическом отношении новые системы, не существующие в природе, хот€ и аналогичные существующим.

Ѕиотехнологи€ в целом представл€ет собой систему приЄмов направленного использовани€ процессов жизнеде€тельности живых организмов дл€ получени€ промышленным способом ценных продуктов.

¬ биотехнологии много дисциплин, и все успешные проекты и направлени€ св€заны с их комбинацией.


√енна€ инженери€ и биотехнологи€

¬ биотехнологии важное место занимает генна€ инженери€. ќна широко распространена в исследовани€х, однако вовсе не об€зательно использовать еЄ методы, чтобы получить полезные свойства у объекта. Ќапример, можно разобратьс€ в особенност€х метаболизма организма: как он живЄт в нормальной среде обитани€ и что получитс€, если мы переведЄм его в другую среду обитани€, с другими питательными факторами, в другую атмосферу Ч возможно, это поможет ему в итоге , и это может быстрее размножатьс€. Ќо это же не генна€ инженери€.


ќпределение биотехнологи€


Ѕиотехнологи€ Ч это манипул€ции со знани€ми, которые есть о данном объекте. √енна€ инженери€ просто расшир€ет круг возможностей, разных комбинаций, даЄт возможность совершать манипул€ции на уровне молекул, поэтому более точна.

Ѕиотехнологи€ на самом деле существует столько, сколько сельское хоз€йство. ¬ сельском хоз€йстве часто есть конкретна€ практическа€ цель Ч например, вывести породу быстрых лошадей или устойчивое к холоду растение. Ётим люди занимаютс€ уже сотни лет с помощью селекции, котора€ на самом деле €вл€етс€ генетическим методом отбора.
¬ биотехнологии важное место занимает генна€ инженери€. ќна широко распространена в исследовани€х, однако вовсе не об€зательно использовать еЄ методы, чтобы получить полезные свойства у объекта. Ќапример, можно разобратьс€ в особенност€х метаболизма организма: как он живЄт в нормальной среде обитани€ и что получитс€, если мы переведЄм его в другую среду обитани€, с другими питательными факторами, в другую атмосферу Ч возможно, это поможет ему в итоге , и это может быстрее размножатьс€. Ќо это же не генна€ инженери€.

Ѕиотехнологи€ Ч это манипул€ции со знани€ми, которые есть о данном объекте. √енна€ инженери€ просто расшир€ет круг возможностей, разных комбинаций, даЄт возможность совершать манипул€ции на уровне молекул, поэтому более точна.

Ѕиотехнологи€ на самом деле существует столько, сколько сельское хоз€йство. ¬ сельском хоз€йстве часто есть конкретна€ практическа€ цель Ч например, вывести породу быстрых лошадей или устойчивое к холоду растение. Ётим люди занимаютс€ уже сотни лет с помощью селекции, котора€ на самом деле €вл€етс€ генетическим методом отбора.

Ќаправлени€ биотехнологии

ћикробиологический синтез
–азвитие микробиологической промышленности, выпускающей ценные продукты биосинтеза, позволило накопить очень важный опыт конструировани€, производства и эксплуатации принципиально нового промышленного оборудовани€. —овременное микробиологическое производство Ч производство очень высокой культуры. “ехнологи€ его очень сложна и специфична, обслуживание аппаратуры требует овладени€ специальными навыками, ведь всЄ производство работает только в услови€х строжайшей стерильности: стоит попасть в ферментатор лишь одной клетке микроорганизма другого вида, как всЄ производство может остановитьс€ Ч Ђчужакї размножитс€ и начнЄт синтезировать совсем не то, что нужно человеку.

¬ насто€щее врем€ с помощью микробиологического синтеза производ€т антибиотики, ферменты, аминокислоты, полупродукты дл€ дальнейшего синтеза разнообразных веществ, феромоны (вещества, с помощью которых можно управл€ть поведением насекомых), органические кислоты, кормовые белки и другие. “ехнологи€ производства этих веществ хорошо отработана, получение их микробиологическим путЄм экономически выгодно.

¬ то же врем€ идут поиски видов микроорганизмов, которые обладают способностью синтезировать в наибольших количествах другие необходимые вещества. ¬ частности, учЄные работают над тем, чтобы сделать выгодным производство с помощью микроорганизмов обычных химических продуктов: ацетона, различных спиртов, простых органических кислот, окиси пропилена и т. п. Ќа микробиологической основе пытаютс€ производить горючее: метан и спирт. ”же сейчас спирт, полученный микробиологическим путЄм, конкурирует с бензином по своим Ђрабочимї качествам, а также по показател€м, очень важным с точки зрени€ охраны природы: продукты сгорани€ спирта не загр€зн€ют окружающую среду.

Ёти работы учЄных важны ещЄ и по другой причине. —ейчас химическа€ промышленность дл€ производства горючего, ацетона и других подобных веществ использует как исходное сырьЄ нефть, газ и уголь. Ќо их запасы не безграничны. ј в микробиологической промышленности дл€ производства химических продуктов могут использоватьс€ (и уже частично используютс€) неограниченные, посто€нно возобновл€ющиес€ массы органического сырь€, отходов, образующихс€ в сельском хоз€йстве, лесной и деревообрабатывающей промышленности, очистных сооружени€х городов и т. п. –азработка и внедрение эффективных технологий такого производства Ч задача, имеюща€ большое значение дл€ экономики народного хоз€йства.

¬ажным направлением биотехнологии €вл€етс€ производство и использование так называемых иммобилизованных ферментов.

»спользование ферментов Ч биологических катализаторов Ч очень заманчива€ вещь. ¬едь они по многим своим свойствам, прежде всего активности и избирательности действи€ (специфичности), намного превосход€т катализаторы химические. ‘ерменты обеспечивают осуществление химических реакций без высоких температур и давлений, а ускор€ют их в миллионы и миллиарды раз. ѕри этом каждый фермент катализирует только одну определЄнную реакцию.

¬ пищевой и кондитерской промышленности ферменты примен€ютс€ уже давно: многие из первых патентов ещЄ начала века касались производства ферментов именно дл€ этих целей. ќднако требовани€ к этим препаратам тогда были не очень высокие Ч по существу, в производстве использовались не чистые ферменты, а различные выт€жки или полуразрушенные и высушенные клетки дрожжей или низших грибов. ‘ерменты (вернее, содержащие их препараты) использовали и в текстильной промышленности дл€ отбеливани€ и обработки пр€жи и хлопковых нитей.



ќпределение биотехнологи€


¬озможные способы применени€ массовой культуры водорослей.


Ѕиологические катализаторы можно использовать также не извлека€ их из живых организмов, пр€мо в бактериальных клетках, например. Ётот способ, собственно, есть основа вс€кого микробиологического производства, и примен€етс€ он издавна.

√ораздо заманчивее использовать чистые препараты ферментов и избавитьс€ таким образом от побочных, сопутствующих жизнеде€тельности микроорганизмов реакций. —оздание производства, в котором используетс€ биологический катализатор в чистом виде как реактив, сулит очень большие выгоды Ч повышаетс€ технологичность, возрастают во много тыс€ч раз производительность и чистота процессов. Ќо здесь возникает принципиальное затруднение: многие ферменты после их извлечени€ из клетки очень быстро инактивируютс€, разрушаютс€. Ќи о каком многократном их использовании не может быть и речи.

”чЄные нашли решение проблемы. ƒл€ того чтобы стабилизировать, или, как говор€т, иммобилизовать, ферменты, сделать их устойчивыми, пригодными дл€ многократного, длительного промышленного использовани€, ферменты присоедин€ют с помощью прочных химических св€зей к нерастворимым или растворимым носител€м Ч ионообменным полимерам, полиорганосилоксанам, пористому стеклу, полисахаридам и т. п. ¬ результате ферменты станов€тс€ устойчивыми и могут быть использованы многократно. (Ёта иде€ была затем перенесена в микробиологию Ч возникла мысль иммобилизовать живые клетки. »ногда очень нужно, чтобы они в процессе микробиологического синтеза не загр€зн€ли среду, не смешивались с синтезируемыми ими продуктами и вообще были бы больше похожи на химические реактивы. » такие иммобилизованные клетки были созданы; они успешно примен€ютс€, например, при синтезе стероидных гормонов Ч ценных лекарственных препаратов).

–азработка способа повышени€ устойчивости ферментов значительно расшир€ет возможности их использовани€. — помощью ферментов можно, например, получать сахар из растительных отходов, и этот процесс будет экономически рентабельным. ”же создана опытна€ установка дл€ непрерывного производства сахара из клетчатки.

»ммобилизованные ферменты наход€т применение и в медицине. “ак, в нашей стране дл€ лечени€ сердечно-сосудистых заболеваний разработан препарат иммобилизованной стрептокиназы (препарат получил название Ђстрептодеказаї). Ётот препарат можно вводить в сосуды дл€ растворени€ образовавшихс€ в них тромбов. –астворима€ в воде полисахаридна€ матрица (к классу полисахаридов относ€тс€, как известно, крахмал и целлюлоза, близким к ним по строению был и подобранный полимерный носитель), к которой химически Ђприв€занаї стрептокиназа, значительно повышает устойчивость фермента, снижает его токсичность и аллергическое действие и не вли€ет на активность, способность фермента раствор€ть тромбы.



ќпределение биотехнологи€


—убстраты дл€ получени€ белка одноклеточных дл€ разных классов микроорганизмов.

—оздание иммобилизованных ферментов, так называема€ инженерна€ энзимологи€, Ч одно из новых направлений биотехнологий. ƒостигнуты лишь первые успехи. Ќо они существенно преобразили прикладную микробиологию, техническую биохимию и ферментную промышленность. ¬о-первых, в микробиологической промышленности сейчас актуальными стали разработки производства ферментов самой различной природы и свойства. ¬о-вторых, возникли новые области производства, св€занные с получением именно иммобилизованных ферментов. ¬-третьих, создание новых ферментных препаратов открыло возможность организации р€да новых производств дл€ получени€ нужных веществ с помощью биологические катализаторов.

–азличи€ между классической биотехнологией и современной биотехнологией

 лассическа€ биотехнологи€ касаетс€ различных способов использовани€ живых микроорганизмов дл€ производства новых продуктов или модификации существующих продуктов. ќн охватывает классические методы, такие как скрещивание видов дл€ получени€ новых, обладающих желаемыми характеристиками, и ферментацию, используемую при производстве вин, сыров и хлеба.

—овременна€ биотехнологи€ в значительной степени опираетс€ на методы, использующие генную инженерию . ¬ этом смысле можно утверждать, что наибольшие достижени€ в области биотехнологии были достигнуты с помощью инструментов и методов генной инженерии, таких как преднамеренное манипулирование генами, клетками и ткан€ми контролируемым образом дл€ формировани€ генетически улучшенных организмов, рекомбинаци€ ƒЌ , культура тканей. мутагенез и др.

ѕримеры применени€ биотехнологии

”читыва€, что биотехнологи€ включает в себ€ широкий спектр наук, ее результаты можно найти во многих секторах экономики. ѕриложени€ этой области всегда стрем€тс€ улучшить качество жизни на планете, либо путем создани€ новых технологий и продуктов, либо путем улучшени€ существующих.

√енетически модифицированные организмы

 лассическим примером применени€ биотехнологии €вл€етс€ создание генетически модифицированных организмов (√ћќ), также называемых трансгенными . ” этих организмов был изменен их генетический код (обычно путем объединени€ с генами других организмов) с целью устранени€ дефектов и развити€ новых свойств.

¬ 1950-х годах агроном Ќорман Ѕорлауг посредством генетических скрещиваний породил Ђкарликовую пшеницуї, новый, более устойчивый и продуктивный сорт пшеницы, который произвел революцию в сельском хоз€йстве во всем мире.

ќсновными примерами генетически модифицированных организмов €вл€ютс€ те, которые используютс€:

в медицине : инсулин, стволовые клетки, гормон роста, гормоны дл€ лечени€ бесплоди€, новые методы лечени€ рака, генна€ терапи€ (лечение заболеваний путем замены дефектных генов), вакцины и др.

в сельском хоз€йстве : генетически улучшенные продукты питани€, более устойчивые и продуктивные сельскохоз€йственные культуры, животные и растени€, модифицированные дл€ производства полезных веществ в лекарствах и т. д.

у животных : трансгенные мыши, использованные в исследовани€х, и рыбы с ростом в четыре раза превышающим норму (тилапи€ и золота€ рыбка).

в окружающей среде : бактерии, которые борютс€ с загр€знением, вызванным нефтью и металлами.

ѕреимущества биотехнологии

ѕреимущества, которые дает биотехнологи€, многочисленны и распростран€ютс€ на все области применени€, улучша€ качество жизни в мире. —реди его наиболее очевидных результатов:

”рожайность с большей урожайностью и большей устойчивостью;

ћеньшее использование пестицидов;

“рансгенна€ пища длитс€ дольше, уменьша€ количество пищевых отходов;

—окращение количества энергии, необходимой дл€ производства продуктов питани€;

»спользование продуктов, менее вредных дл€ окружающей среды;

”меньшение голода в мире;

Ѕолее питательные продукты;

—нижение возникновени€ инфекционных заболеваний;

Ѕолее точные инструменты дл€ вы€влени€ заболеваний и т.д.



ќпределение биотехнологи€


Ќедостатки биотехнологии

ƒостижени€ биотехнологии также имеют негативные последстви€. —реди основных можно выделить:

”щерб окружающей среде;

¬ысока€ зависимость от технологий развитых стран;

ѕовышенна€ концентраци€ доходов;

Ќеопределенность в отношении его долгосрочного воздействи€ на окружающую среду и организмы;

—окращение биоразнообрази€;

”величение числа заболеваний, вызванных трансгенными продуктами.

Ѕиотехнологические классификации

„тобы классифицировать различные области биотехнологии, специалисты и ученые этой области начали примен€ть систему цветности, котора€ раздел€ет науку на отрасли в соответствии с областью применени€:

«елена€: примен€етс€ в сельском хоз€йстве с целью создани€ более устойчивых сельскохоз€йственных условий.

 расна€: примен€етс€ в медицине с целью улучшени€ лекарств и методов лечени€. —амые передовые методы охватывают даже лечение болезней с помощью генетических манипул€ций.

Ѕела€: также называетс€ промышленной биотехнологией, используетс€ при производстве продуктов методами, менее вредными дл€ окружающей среды.

∆елта€: примен€етс€ в област€х питани€ и производства продуктов питани€, но также относитс€ к области биотехнологии, примен€емой к насекомым.

√олуба€: примен€етс€ дл€ эксплуатации морских биологических ресурсов.

‘иолетова€: св€зана с законами, патентами, публикаци€ми и другими документальными вопросами, св€занными с биотехнологией.

«олота€: относитс€ к использованию биоинформатики и вычислительных технологий в биотехнологии.

ќранжева€: также называема€ образовательной биотехнологией, состоит из всех мер, направленных на распространение и распространение биотехнологии.

„ерна€: это св€зано с применением биотехнологии в военных цел€х, таких как производство биологического оружи€.

Ѕиотехнологическа€ карьера

¬виду междисциплинарного характера биотехнологии, доступ к профессии может происходить через различные образовани€, такие как медицина, агрономи€, биологи€, инженери€ биохими€, фармацевтика и т. д.

“ребовани€ к специализации дл€ входа в область биотехнологии варьируютс€ в соответствии с правилами каждой профессии.

 лючевые слова:
биотехнологи€
направление биотехнологии
Ќаправлени€ биотехнологии
Ѕиотехнологическа€ карьера
робот
робототехника


¬ернутьс€ в рубрику:

—ловарик робототехника


≈сли вы хотите видеть на нашем сайте больше статей то кликните ѕоделитьс€ в социальных сет€х! —пасибо!
—мотрите также:

ќбратите внимание полезна€ информаци€.